Question

【題目】（一）以四甲基氯化銨[(CH3)4NCl]水溶液為原料，通過電解法可以制備四甲基氫氧化銨[(CH3)4NOH]，裝置如圖所示。

（1）收集到(CH3)4NOH的區(qū)域是________(填a、b、c或d)。

（2）寫出電池總反應(yīng)_____________。

（二）乙酸乙酯一般通過乙酸和乙醇酯化合成：CH3COOH(l)+C2H5OH(l) CH3COOC2H5(l)+H2O(l) ΔH=－2.7kJ·mol－1

已知純物質(zhì)和相關(guān)恒沸混合物的常壓沸點如下表：

純物質(zhì)	沸點/℃	恒沸混合物（質(zhì)量分數(shù)）	沸點/℃
乙醇	78.3	乙酸乙酯(0.92)+水(0.08)	70.4
乙酸	117.9	乙酸乙酯(0.69)+乙醇(0.31)	71.8
乙酸乙酯	77.1	乙酸乙酯(0.83)+乙醇(0.08) +水(0.09)	70.2

請完成：

（1）關(guān)于該反應(yīng)，下列說法不合理的是_____________。

A．反應(yīng)體系中硫酸有催化作用

B．因為化學方程式前后物質(zhì)的化學計量數(shù)之和相等，所以反應(yīng)的ΔS等于零

C．因為反應(yīng)的△H 接近于零，所以溫度變化對平衡轉(zhuǎn)化率的影響大

D．因為反應(yīng)前后都是液態(tài)物質(zhì)，所以壓強變化對化學平衡的影響可忽略不計

（2）一定溫度下該反應(yīng)的平衡常數(shù)K=4.0。若按化學方程式中乙酸和乙醇的化學計量數(shù)比例投料，則乙酸乙酯的平衡產(chǎn)率y =_________；若乙酸和乙醇的物質(zhì)的量之比為n : 1，相應(yīng)平衡體系中乙酸乙酯的物質(zhì)的量分數(shù)為x，請在圖中繪制x隨n變化的示意圖(計算時不計副反應(yīng))________。

（3）工業(yè)上多采用乙酸過量的方法，將合成塔中乙酸、乙醇和硫酸混合液加熱至110℃左右發(fā)生酯化反應(yīng)并回流，直到塔頂溫度達到70～71℃，開始從塔頂出料。控制乙酸過量的作用有___________________。

（4）近年，科學家研究了乙醇催化合成乙酸乙酯的新方法：2C2H5OH(g) CH3COOC2H5(g)+2H2(g)

在常壓下反應(yīng)，冷凝收集，測得常溫下液體收集物中主要產(chǎn)物的質(zhì)量分數(shù)如圖所示。關(guān)于該方法，下列推測合理的是_____。

A．反應(yīng)溫度不宜超過300℃

B．增大體系壓強，有利于提高乙醇平衡轉(zhuǎn)化率

C．在催化劑作用下，乙醛是反應(yīng)歷程中的中間產(chǎn)物

D．提高催化劑的活性和選擇性，減少乙醚、乙烯等副產(chǎn)物是工藝的關(guān)鍵

Answer 1

【答案】d 2(CH3)4NCl+2H2O2(CH3)4NOH+H2↑+Cl2↑ BC 0.67(或67%) 使平衡正向進行，增大乙醇轉(zhuǎn)化率，減少產(chǎn)品中乙醇含量 ACD

【解析】

（一）根據(jù)電解原理分析電極發(fā)生的反應(yīng)，得出電解總反應(yīng)方程式；

（二）根據(jù)乙酸乙酯的合成原理，結(jié)合化學平衡原理分析即可。

（一）（1）以石墨為電極電解四甲基氯化銨溶液制備四甲基氫氧化銨，需要氫氧根離子，電解過程中陰極氫離子得到電子生成氫氣，電解附近生成氫氧根離子，所以收集到(CH3)4NOH的區(qū)域是陰極區(qū)即d口。

故答案為：d；

（2）結(jié)合反應(yīng)為和生成物的關(guān)系可知電解過程中生成產(chǎn)物為四甲基氫氧化銨、氫氣和氯氣，據(jù)此寫出電解反應(yīng)的化學方程式：2(CH3)4NCl+2H2O2(CH3)4NOH+H2↑+Cl2↑。

故答案為：2(CH3)4NCl+2H2O2(CH3)4NOH+H2↑+Cl2↑。

（二）（1）A項，酯化反應(yīng)中濃硫酸具有催化作用和吸水作用，故A項不符合題意；

B項，反應(yīng)過程中生成的乙酸乙酯為氣體，反應(yīng)前后熵變不為0，故B項符合題意；

C項，溫度變化對反應(yīng)速率影響較大，因為反應(yīng)的△H接近于零，所以溫度變化對平衡轉(zhuǎn)化率的影響不大，故C項符合題意；

D項，壓強對純液體和固體影響不大，所以壓強變化對該反應(yīng)的化學平衡的影響可忽略不計，故D項不符合題意。

綜上所述，本題正確答案為BC。

（2）設(shè)生成乙酸乙酯物質(zhì)的量為x，則

CH3COOH(l)+C2H5OH(l) CH3COOC2H5(l)+H2O(l)

1 1 0 0

1-x 1-x x x

所以平衡常數(shù)K==4，X=0.667mol，則乙酸乙酯的平衡產(chǎn)率y=100%=66.7%；

乙酸和乙醇的物質(zhì)的量之比，隨乙酸的物質(zhì)的量增加，乙酸乙酯的產(chǎn)量也會增加，當n:1=1:1時，乙酸乙酯的物質(zhì)的量分數(shù)達到最大，乙酸的物質(zhì)的量繼續(xù)增大，乙酸乙酯物質(zhì)的量分數(shù)反而逐漸減小圖象如圖所示：

故答案為：66.7%；；

（3）增大反應(yīng)物的濃度使平衡向正反應(yīng)方向進行，增加其他反應(yīng)物轉(zhuǎn)化率，所以控制乙酸過量的作用是使平衡正向進行，增大乙醇轉(zhuǎn)化率，減少產(chǎn)品中乙醇含量，

故答案為：使平衡正向進行，增大乙醇轉(zhuǎn)化率，減少產(chǎn)品中乙醇含量；

（4）A項，反應(yīng)溫度不宜超過300℃，若超過，圖象分析可知乙酸乙酯質(zhì)量分數(shù)降低，乙醚質(zhì)量分數(shù)增加，故A項符合題意；

B項，反應(yīng)物和生成物為液體，增大體系壓強，對平衡影響不大，所以對提高乙醇平衡轉(zhuǎn)化率影響不大，故B項不符合題意。

C項，在催化劑作用下，乙醇氧化為乙醛，乙醛被氧化為乙酸，乙醛是反應(yīng)歷程中的中間產(chǎn)物，故C項符合題意；

D項，工藝的關(guān)鍵是減少乙醚、乙烯等副產(chǎn)物，可以提高催化劑的活性和選擇性，故D項符合題意。

綜上所述，本題正確答案為ACD。