Question

【題目】醋酸乙烯(CH3COOCH=CH2)是一種重要的有機化工原料，以二甲醚(CH3OCH3)與合成氣(CO、H2)為原料，醋酸鋰、碘甲烷等為催化劑，在高壓反應釜中一步合成醋酸乙烯及醋酸。

回答下列問題：

（1）合成二甲醚：

Ⅰ.2H2(g)+CO(g)=CH3OH(g)ΔH1=-91.8kJ/mol；

Ⅱ.2CH3OH(g)=CH3OCH3(g)+H2O(g)ΔH2=-23.5kJ/mol；

Ⅲ.CO(g)+H2O(g)=CO2(g)+H2(g)ΔH3=-41.3kJ/mol.

已知：H-H的鍵能為436kJ/mol，C=O的鍵能為803kJ/mol，H-O的鍵能為464kJ/mol，則C≡O的鍵能為_____kJ/mol；

（2）二甲醚(DME)與合成氣一步法合成醋酸乙烯(VAC)的反應方程式為2CH3OCH3(g)+4CO(g)+H2(g)CH3COOCH=CH2(g)+2CH3COOH(g)，T℃時，向2L恒容密閉反應釜中加入0.2molCH3OCH3、0.4molCO、0.1molH2發(fā)生上述反應，10min達到化學平衡，測得VAC的物質的量分數為10%。

①0~10min內，用CO濃度變化表示的平均反應速率v(CO)=______；該溫度下，該反應的平衡常數K=__________。

②下列能說明該反應達到平衡狀態(tài)的是______(填選項字母)。

A．v正(DME)=v逆(H2)≠0

B．混合氣體的密度不再變化

C．混合氣體的平均相對分子質量不再變化

D．c(CO):c(VAC)=4:1

③保持溫度不變，向反應釜中通入氬氣增大壓強，則化學平衡______(填“向正反應方向”“向逆反應方向"或“不”)移動。

（3）常溫下，將濃度均為2.0mol/L的醋酸鋰溶液和醋酸溶液等體積混合，測得混合液的pH=8，則混合液中c(CH3COO-)=______mol/L。

Answer 1

【答案】1072.7 0.01molL-1min-1 10000 C 不 1+10-8-10-6

【解析】

(1)①根據反應Ⅲ及△H=反應物的鍵能之和-生成物的鍵能之和列式計算；

(2)①根據三段式利用反應2CH3OCH3(g)+4CO(g)+H2(g)CH3COOCH=CH2(g)+2CH3COOH(g)計算出平衡時各物質的濃度，結合平衡常數的表達式分析解答；②可逆反應達到平衡狀態(tài)時，正逆反應速率相等，各組分的濃度、百分含量不再變化，據此進行判斷； ③氬氣不影響各組分的濃度，根據參與反應的物質的濃度是否變化分析判斷；

(3)常溫下，將濃度均為2.0mol/L的醋酸鋰溶液和醋酸溶液等體積混合，測得混合液的pH=8，即c(H+)=10-8mol/L，根據電荷守恒可得：c(CH3COO-)+c(OH-)=c(H+)+c(Li+)，列式計算。

(1)根據Ⅲ．CO(g)+H2O(g)=CO2(g)+H2(g)△H3=-41.3kJ/mol可知，△H=反應物的鍵能之和-生成物的鍵能之和，則C≡O的鍵能=(-41.3kJ/mol)+(2×803kJ/mol)+(436kJ/mol)-(2×464kJ/mol)=1072.7kJ/mol，故答案為：1072.7；

(2)①設轉化的氫氣的物質的量為x，則

2CH3OCH3(g)+4CO(g)+H2(g)CH3COOCH=CH2(g)+2CH3COOH(g)，

起始(mol) 0.2 0.4 0.1 0 0

反應(mol) 2x 4x x x 2x

平衡(mol) 0.2-2x 0.4-4x 0.1-x x 2x

則 ×100%=10%，解得x=0.05mol，0～10min內用CO濃度變化表示的平均反應速率v(CO)= =0.01molL-1min-1；該溫度下，該反應的平衡常數K==10000，故答案為：0.01molL-1min-1；10000；

②A．v正(DME)=v逆(H2)，不滿足計量數關系，表明正逆反應速率不相等，該反應沒有達到平衡狀態(tài)，故A錯誤；B．該反應中氣體總質量和體積始終不變，則混合氣體的密度為定值，不能根據密度判斷平衡狀態(tài)，故B錯誤；C．該反應中氣體總質量不變，而氣體的物質的量為變量，當混合氣體的平均相對分子質量不再變化時，表明該反應已經達到平衡狀態(tài)，故C正確；D．c(CO)∶c(VAC)=4∶1，無法判斷各組分的濃度是否繼續(xù)變化，則無法判斷平衡狀態(tài)，故D錯誤；故答案為：C；

③保持溫度不變，向反應釜中通入氬氣增大壓強，由于各組分的濃度不變，則化學平衡不移動，故答案為：不；

(3)常溫下，將濃度均為2.0mol/L的醋酸鋰溶液和醋酸溶液等體積混合，測得混合液的pH=8，即c(H+)=10-8mol/L，根據電荷守恒可得：c(CH3COO-)+c(OH-)=c(H+)+c(Li+)，則c(CH3COO-)+10-6mol/L=10-8mol/L+mol/L，整理可得c(CH3COO-)=1mol/L+10-8mol/L-10-6mol/L=(1+10-8-10-6)mol/L，故答案為：1+10-8-10-6。