Question

丙酮可作為合成聚異戊二烯橡膠，環(huán)氧樹脂等物質(zhì)的重要原料，丙酮在某溶劑里在催化劑作用下發(fā)生反應(yīng)：2CH₃COCH₃（aq）

催化劑

CH₃COCH₂COH（CH₃）₂（aq）．回答下列問題：

（1）取相同濃度的CH₃COCH₃，分別在40℃和60℃下，測得其轉(zhuǎn)化率α隨時間變化的關(guān)系曲線（α-t）如圖1所示．下列說法正確的是

 

A．上述反應(yīng)的正反應(yīng)為放熱反應(yīng)
B．b代表40℃下CH₃COCH₃的α-1曲線
C．升高溫度可縮短該反應(yīng)達(dá)平衡的時間并能提高平衡轉(zhuǎn)化率
D．增大壓強可縮短該反應(yīng)達(dá)平衡的時間并能提高平衡轉(zhuǎn)化率
E．從0到80min，CH₃COCH₂COH（CH₃）₂的

△n(40℃)

△n(60℃)

=1
（2）當(dāng)丙酮的起始濃度為0.10mol?L^-1時，實驗測得20℃時的平衡轉(zhuǎn)化率為60%，列式計算20℃時上述反應(yīng)的平衡常數(shù)K=

 

．
（3）若該反應(yīng)在40℃和60℃時的平衡常數(shù)分別為K₁和K₂，則K₁

 

K₂（填“＞”、“＜”或“=”，下同）．該反應(yīng)的△S

 

0，在

 

（填“較高”或“較低”）溫度下有利于該反應(yīng)自發(fā)進行．
（4）一定溫度下，隨著丙酮的起始濃度增大，其平衡轉(zhuǎn)化率

 

（填“增大”、“不變”或“減小”）
（5）某溫度時，根據(jù)CH₃COCH₃的濃度隨時間的變化曲線，請在同一圖2中繪出CH₃COCH₂COH（CH₃）₂濃度隨時間的變化曲線．

Answer 1

考點：轉(zhuǎn)化率隨溫度、壓強的變化曲線,化學(xué)平衡的影響因素,化學(xué)平衡的計算

專題：

分析：（1）分析圖象題時注意曲線的變化，溫度越高，化學(xué)反應(yīng)速率越大，達(dá)到平衡時的時間就越少，曲線的斜率就越大；根據(jù)圖象可以看出溫度越高CH₃COCH₃轉(zhuǎn)化的越少，說明升高溫度平衡向逆反應(yīng)方向進行，CH₃COCH₃的轉(zhuǎn)化率反而降低，分析圖象，當(dāng)反應(yīng)進行到80min時a、b曲線對應(yīng)的轉(zhuǎn)化率相同，這說明此時生成的CH₃COCH₂COH（CH₃）₂一樣多；
（2）利用化學(xué)平衡三段式計算出平衡時各物質(zhì)的濃度，根據(jù)平衡常數(shù)的定義進行計算；
（3）該反應(yīng)的正反應(yīng)為放熱反應(yīng)，升高溫度，平衡逆向移動，平衡常數(shù)減�。�
2分子的CH₃COCH₃（aq）生成1分子的CH₃COCH₂COH（CH₃）₂（aq），故△S＜0；
△G=△H-T△S；△H＜0，△S＜0，要使△G＜0，故在低溫時有利于該反應(yīng)自發(fā)進行；
（4）溫度不變，則平衡常數(shù)不變，利用平衡常數(shù)分析起始濃度與轉(zhuǎn)化率的關(guān)系；
（5）由CH₃COCH₃的濃度隨時間的變化曲線，找出不同時間CH₃COCH₃的濃度，再計算CH₃COCH₂COH（CH₃）₂濃度，描點連線即得CH₃COCH₂COH（CH₃）₂濃度隨時間的變化曲線．

解答： 解：（1）2CH₃COCH₃（aq）

催化劑

CH₃COCH₂COH（CH₃）₂（aq）．
A．溫度越高，反應(yīng)速率就越快，到達(dá)平衡的時間就越短，由圖象可看出曲線b首先到達(dá)平衡，所以曲線b表示的是60℃時的α-t曲線；升高溫度，轉(zhuǎn)化率減小，平衡逆向移動，故該反應(yīng)的正反應(yīng)為放熱反應(yīng)，故A正確；
B．溫度越高，反應(yīng)速率就越快，到達(dá)平衡的時間就越短，由圖象可看出曲線b首先到達(dá)平衡，所以曲線b表示的是60℃時的α-t曲線，故B錯誤；
C．根據(jù)圖象溫度越高CH₃COCH₃轉(zhuǎn)化的越少，說明升高溫度平衡向逆反應(yīng)方向進行，故C錯誤；
D．無氣體參加的反應(yīng)，增大壓強對平衡不產(chǎn)生影響，故D錯誤；
E.80min時，生成的CH₃COCH₂COH（CH₃）₂一樣多，故從0到80min，CH₃COCH₂COH（CH₃）₂的；

△n(40℃)

△n(60℃)

=1，故E正確；
故選AE；
（2）當(dāng)丙酮的起始濃度為0.10mol?L^-1時，實驗測得20℃時的平衡轉(zhuǎn)化率為60%；
               2CH₃COCH₃（aq）

催化劑

CH₃COCH₂COH（CH₃）₂（aq）
開始（mol/L）：0.1                   0
變化（mol/L）：0.06                  0.03
平衡（mol/L）：0.04                  0.03
平衡常數(shù)k=

c(CH3COCH2COH(CH3)2)

c2(CH3COCH3)

=

0.03

0.04×0.04

=18.75，
故答案為：18.75；
（3）若該反應(yīng)在40℃和60℃時的平衡常數(shù)分別為K₁和K₂，該反應(yīng)的正反應(yīng)為放熱反應(yīng)，升高溫度，平衡逆向移動，故則K₁＞K₂；2分子的CH₃COCH₃（aq）生成1分子的CH₃COCH₂COH（CH₃）₂（aq），故△S＜0；△G=△H-T△S；△H＜0，△S＜0，要使△G＜0，故在低溫時有利于該反應(yīng)自發(fā)進行；
故答案為：＞；＜；較低；
（4）由三段法計算可知，K=

c0(1-a)

(2c0a)2

，溫度不變，則K不變，則增大丙酮的起始濃度，為保證K不變，則轉(zhuǎn)化率a應(yīng)增大；
故答案為：增大；
（5）由CH₃COCH₃的濃度隨時間的變化曲線，找出不同時間CH₃COCH₃的濃度，再計算CH₃COCH₂COH（CH₃）₂濃度，描點連線即得CH₃COCH₂COH（CH₃）₂濃度隨時間的變化曲線；
如0min時，CH₃COCH₃的濃度0.1mol/L，CH₃COCH₂COH（CH₃）₂濃度為0；0.5min時，CH₃COCH₃的濃度0.08mol/L，CH₃COCH₂COH（CH₃）₂濃度為0.01mol/L；CH₃COCH₂COH（CH₃）₂濃度隨時間的變化曲線為，故答案為：．

點評：本題考查轉(zhuǎn)化率隨溫度變化的圖象題，難度較大．做題時注意觀察曲線的變化趨勢，以及溫度對化學(xué)反應(yīng)速率的影響，本題的關(guān)鍵是根據(jù)圖象正確判斷反應(yīng)是吸熱還是放熱．