Question

甲醇是种非常重要的化工原料，工业上CO₂ 用于生产燃料甲醇，既能缓解温室效应，也为甲醇的合成寻找了新渠道。

(1)甲醇的合成：合成甲醇的反应为：CO₂(g)+3H₂(g) ⇌ CH₃OH(g)+H₂O(g)   △H  ；在催化剂作用下，测得甲醇的产率与反应温度、压强关系如下图所示， 由图中数据可知，△H______0(选 填“＞”“＜”“＝”)，甲醇产率随着压强变化呈现图示规律的原因是_______。

(2)甲醇的应用：丙炔酸甲酯是一种重要的有机化工原料，不溶于水，常温呈液态，沸点为 103~105 ℃。实验室可用甲醇和另一有机原料 M 在一定条件下制备，实验步骤如下：

步骤 1：在反应瓶中，加入 13 g 原料 M、50 mL 甲醇和 2 mL 浓硫酸，搅拌，加热回流一段时间。

步骤 2：蒸出过量的甲醇(装置见下图)。

步骤 3：反应液冷却后，依次用饱和 NaCl 溶液、  5%Na₂CO₃  溶液、水洗涤；分离出有机相。

步骤 4：有机相经无水 Na₂SO₄ 干燥、过滤、蒸馏， 得丙炔酸甲酯。

①步骤 1 中反应的化学方程式是_____________。

②步骤 1 中，加入过量甲醇的目的是_____________。

③步骤 3 中 Na₂CO₃ 溶液洗涤主要去除的物质是______。该步骤中不用等量等浓度的NaOH 溶液代替Na₂CO₃ 溶液洗涤主要原因是___________。

Answer

＜ 正反应是气体物质的量减小的反应，增大压强，平衡正向移，因此，其它条件相同时，压强越大，甲醇的产率越高 HC≡CCOOH+CH3OHHC≡CCOOCH3+H2O 提高 M的转化率 丙炔酸（或有机原料） NaOH 碱性强，使酯水解程度增大，降低其产率

【解析】

(2)该反应是丙炔酸和甲醇的酯化反应，甲醇过量是为了提高另一个反应物丙炔酸的转化率，加入Na2CO3 溶液是为了除去丙炔酸，不用NaOH溶液是因为碱性太强，会导致酯的水解，降低产率。

(1)由图看出，甲醇的产率随温度升高减小，说明平衡逆向进行，升高温度，平衡向吸热的方向移动，说明逆反应吸热，则正反应是放热反应，△H<0；甲醇产率随着压强的增大而增大的原因是：正反应是气体物质的量减小的反应，增大压强，平衡正向移，因此，其它条件相同时，压强越大，甲醇的产率越高；

(2)①步骤1是丙炔酸和甲醇的酯化反应，反应化学方程式：HC≡CCOOH+CH3OHHC≡CCOOCH3+H2O；

②酯化反应为可逆反应，甲醇过量，有利于丙炔酸的转化，提高利用率；故答案为：提高 M的转化率；

③丙炔酸具有酸性，可与碳酸钠溶液反应，则加入饱和碳酸钠溶液可除去丙炔酸，生成的丙炔酸甲酯不溶于水，溶液分层，可用分液的方法分离；

不用等量等浓度的NaOH 溶液代替Na2CO3 溶液洗涤主要原因是：NaOH 碱性强，使酯水解程度增大，降低其产率；故答案为：丙炔酸；NaOH 碱性强，使酯水解程度增大，降低其产率。