Question

【題目】聚乙烯醇具有親水性和成膜性，在適宜的濃度下，能起類似人工淚液的作用，作為潤滑劑預(yù)防或治療眼部刺激癥狀。聚乙烯醇生產(chǎn)過程中會產(chǎn)生大量副產(chǎn)物乙酸甲酯，其催化醇解反應(yīng)可用于制備甲醇和乙酸己酯，該反應(yīng)的化學(xué)方程式為：CH3COOCH3(l)+C6H13OH(l)CH3COOC6H13(l)+CH3OH(l)，已知v正=k正x(CH3COOCH3)x(C6H13OH)，v逆=k逆x(CH3COOC6H13)x(CH3OH)，其中v正、v逆為正、逆反應(yīng)速率，k正、k逆為速率常數(shù)，x為各組分的物質(zhì)的量分?jǐn)?shù)。

(1)“洗衣凝珠”是由一層薄膜包裹洗衣液制成的新型洗滌產(chǎn)品，該薄膜的主要化學(xué)成分是可溶于水的聚乙烯醇（簡稱PVA）塑料，聚乙烯醇的化學(xué)式為(C2H4O)n，試回答：聚乙烯醇屬于_____（填“金屬材料”、“有機(jī)合成材料”、“硅酸鹽材料”、“復(fù)合材料”之一），從物質(zhì)結(jié)構(gòu)的角度解釋聚乙烯醇具有親水性的原因___________________________。

(2)343K時，乙酸甲酯和己醇按物質(zhì)的量之比1：1、1：2和2：1進(jìn)行初始投料。則達(dá)到平衡后，初始投料比____時，乙酸甲酯轉(zhuǎn)化率最大；與按1：2投料相比，按2：1投料時化學(xué)平衡常數(shù)Kx___（填增大、減小或不變）。

(3)反應(yīng)開始時，已醇和乙酸甲酯按物質(zhì)的量之比1：1投料，測得348K、343K、338K三個溫度下乙酸甲酯轉(zhuǎn)化率（α）隨時間（t）的變化關(guān)系如圖所示。

該醇解反應(yīng)的ΔH____0（填>或<）。348K時，以物質(zhì)的量分?jǐn)?shù)表示的化學(xué)平衡常數(shù)Kx=____（保留2位有效數(shù)字）。A、B、C、D四點(diǎn)中，v逆最大的是___，v正最大的是____。

(4)該醇解反應(yīng)使用離子交換樹脂作催化劑，下列關(guān)于該催化劑的說法正確的是____。

a.參與了醇解反應(yīng)，但并不改變反應(yīng)歷程 b.提高乙酸甲酯的平衡轉(zhuǎn)化率

c.提高了醇解反應(yīng)的活化能 d.使k正和k逆增大相同倍數(shù)

Answer 1

【答案】有機(jī)合成材料 聚乙烯醇分子中含有大量羥基，易與水分子之間形成氫鍵 1:2 不變 > 3.2 C A d

【解析】

（1）由題意可知聚乙烯醇屬于有機(jī)合成材料；聚乙烯醇含有羥基，具有親水性，烴基則具有憎水性；

（2）投料比不同，轉(zhuǎn)化率大小的比較，對于給定的化學(xué)反應(yīng)，化學(xué)平衡常數(shù)僅受溫度影響；

（3）吸熱反應(yīng)溫度越高反應(yīng)物的轉(zhuǎn)化率越大，放熱反應(yīng)溫度越高反應(yīng)物的轉(zhuǎn)化率越小，結(jié)合圖形判斷溫度的變化對速率的影響，溫度對化學(xué)反應(yīng)速率的影響，溫度越高反應(yīng)速率越快；

（4）理解催化劑在反應(yīng)中，參與反應(yīng)歷程，降低反應(yīng)的活化能，但是不改變反應(yīng)熱，不改變平衡常數(shù)，不改變平衡轉(zhuǎn)化率。

（1）聚乙烯醇屬于有機(jī)合成材料；聚乙烯醇中含有大量的親水基團(tuán)羥基，并且羥基與水分子之間可以形成氫鍵；

（2）兩種反應(yīng)物，當(dāng)乙酸甲酯的物質(zhì)的量一定時，己醇的投入的量越大，乙酸甲酯的轉(zhuǎn)化率越大，故初始投料比1:2的時候，乙酸甲酯轉(zhuǎn)化率最大；對于給定的化學(xué)反應(yīng)方程式，化學(xué)平衡常數(shù)只受溫度的影響，與投料比的多少沒有關(guān)系，與按1：2投料相比，按2：1投料時化學(xué)平衡常數(shù)Kx不變；

（3）溫度越高反應(yīng)速率越快，反應(yīng)到達(dá)平衡的時間越短，①曲線的溫度為348K，②曲線的溫度為343K，③曲線的溫度為338K，從圖形上可知，溫度越高乙酸甲酯轉(zhuǎn)化率越大，故該反應(yīng)為吸熱反應(yīng)，ΔH>0； CH3COOCH3(l)+C6H13OH(l)CH3COOC6H13(l)+CH3OH(l)，由方程式可知，反應(yīng)物的化學(xué)計量數(shù)之比與投料比相同，故CH3COOCH3(l)、C6H13OH(l)的轉(zhuǎn)化率相同，①曲線的溫度348K時，平衡時的轉(zhuǎn)化率為64%，設(shè)初始投料時n(CH3COOCH3(l))=n(C6H13OH)=xmol，則達(dá)到平衡時，n(CH3COOCH3) =n(C6H13OH) =0.36xmol，n(CH3COOC6H13)=n(CH3OH) =0.64xmol，平衡時它們的物質(zhì)的量分?jǐn)?shù)分別為：X(CH3COOCH3)=X(C6H13OH)=(0.36xmol)/(0.36xmol+0.36xmol+0.64xmol+0.64xmol) ×100%=18%，X(CH3COOC6H13)=X(CH3OH)= (0.64xmol)/(0.36xmol+0.36xmol+0.64xmol

+0.64xmol) ×100%=32%，348K時，以物質(zhì)的量分?jǐn)?shù)表示的化學(xué)平衡常數(shù)Kx==3.2；C點(diǎn)的時候，生成物濃度比較大，溫度比較高，故逆反應(yīng)速率最大；A點(diǎn)的時候，反應(yīng)物濃度比較大，溫度比較高，A點(diǎn)的時候，正反應(yīng)速率比較大；

（4）a．催化劑參與反應(yīng)，改變反應(yīng)歷程，a錯誤；

b．催化劑不能改變平衡移動的方向，不能改變平衡時反應(yīng)物的轉(zhuǎn)化率，b錯誤；

c．催化劑降低反應(yīng)的活化能，c錯誤；

d．催化劑降低反應(yīng)的活化能，能同等倍數(shù)的提高正、逆反應(yīng)速率，d正確；

答案選d。