酯是重要的有机合成中间体,广泛应用于溶剂、增塑剂、香料、黏合剂及印刷、纺织等工业。乙酸乙酯的实验室和工业制法常采用如下反应:CH3COOH+C2H5OHCH3C
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酯是重要的有机合成中间体,广泛应用于溶剂、增塑剂、香料、黏合剂及印刷、纺织等工业。乙酸乙酯的实验室和工业制法常采用如下反应: CH3COOH+C2H5OHCH3COOC2H5+H2O 请根据要求回答下列问题: (1)欲提高乙酸的转化率,可采取的措施有:__________、__________等。 (2)若用如图所示的装置来制备少量的乙酸乙酯,产率往往偏低,其原因可能为________、________等。
(3)此反应以浓硫酸为催化剂,可能会造成__________、__________等问题。 (4)目前对该反应的催化剂进行了新的探索,初步表明质子酸离子液体可用作此反应的催化剂,且能重复使用。实验数据如下表所示(乙酸和乙醇以等物质的量混合)。
同一反应时间
|
| 同一反应温度
| 反应温度/℃
| 转化率(%)
| 选择性(%)*
|
| 反应时间/h
| 转化率(%)
| 选择性(%)*
| 40
| 77.8
| 100
|
| 2
| 80.2
| 100
| 60
| 92.3
| 100
|
| 3
| 87.8
| 100
| 80
| 92.6
| 100
|
| 4
| 92.3
| 100
| 120
| 94.5
| 98.7
|
| 6
| 93.0
| 100
| ①根据表中数据,下列________(填字母)为该反应的最佳条件。 A.120 ℃,4 h B.80 ℃,2 h C.60 ℃,4 h D.40 ℃,3 h ②当反应温度达到120 ℃时,反应选择性降低的原因可能为________。 |
答案
(1)增大乙醇的浓度 加热及时蒸出产物 (2)温度过高,发生了副反应 冷凝效果不好,部分产物挥发了 (3)产生大量的酸性废液(或造成环境污染) 部分原料炭化 催化剂重复使用困难(任填两种) (4)①C ②发生了副反应 |
解析
(1)酯化反应是一个可逆反应,欲提高乙酸的转化率,可以增大乙醇的浓度或加热及时蒸出产物等。 (2)因乙酸、乙醇都易挥发,而图中装置竖直导管太短,冷凝效果不好,原料来不及反应就被蒸出,温度过高发生副反应,这些因素都会导致产率偏低。 (3)浓H2SO4除具有催化作用外,还具有强氧化性和脱水性,因此可能造成产生大量的酸性废液、造成环境污染、部分原料炭化等。 (4)①从表中可以看出,同一反应时间60 ℃时的转化率远大于40 ℃而接近80 ℃,所以60 ℃时最合适,而以同一反应温度下的不同时间来看,4小时转化率已较高,接近6小时的转化率,故选C。 ②当反应温度达120 ℃时反应选择性降低,则说明发生了副反应。 |
举一反三
硫酸是一种重要的化工产品,2SO2+O22SO3是生产过程中的重要反应。下列对于该反应的说法中正确的是A.只要选择适宜的条件,SO2和O2就能全部转化为SO3 | B.该反应达到平衡后,反应就完全停止了,即正逆反应速率均为零 | C.如果反应前充入由18O原子组成的O2,反应达到平衡状态时,18O只存在于O2和SO3中 | D.在工业合成SO3时,要同时考虑反应速率和反应能达到的限度两方面的问题 |
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下列说法正确的是A.不管什么反应使用催化剂,都可以加快反应速率 | B.可逆反应A(g)B(g)+C(g),增大压强正反应速率减小,逆反应速率增大 | C.对达到平衡的一个放热的可逆反应,若降低温度正反应速率减小,逆反应速率增大 | D.参加反应物质的性质是决定化学反应速率的主要因素 |
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在密闭的容器中进行如下反应:H2(g)+I2(g) 2HI(g),在温度T1和T2时,产物的量和时间的关系如图所示,根据图像判断正确的是 ( )
A.T1<T2,ΔH<0 | B.T1>T2,ΔH<0 | C.T1<T2,ΔH>0 | D.T1>T2,ΔH>0 |
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下图表示反应X(g)+4Y(g) 5Z(g) ΔH<0,在某温度时X的浓度随时间变化的曲线:
下列有关该反应的描述正确的是 ( )A.若Z是有色气体,只压缩容器的体积,平衡不移动,则气体颜色不变 | B.若升高温度,则X的平衡转化率减小,v(逆)增大,v(正)减小 | C.若X和Y的平衡转化率相等,则起始时X和Y的物质的量之比为1:4 | D.若平衡时X的转化率为85%,则起始时Y的物质的量浓度为3.4 mol/L |
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某酸性工业废水中含有K2Cr2O7。光照下,草酸(H2C2O4)能将其中的Cr2O72—转化为Cr3+。某课题组研究发现,少量铁明矾[Al2Fe(SO4)4·24H2O]即可对该反应起催化作用。为进一步研究有关因素对该反应速率的影响,探究如下: (1)在25 ℃下,控制光照强度、废水样品初始浓度和催化剂用量相同,调节不同的初始pH和一定浓度草酸溶液用量,做对比实验,完成以下实验设计表(表中不要留空格)。
实验编号
| 初始pH
| 废水样品体积/mL
| 草酸溶液体积/mL
| 蒸馏水体积/mL
| ①
| 4
| 60
| 10
| 30
| ②
| 5
| 60
| 10
| 30
| ③
| 5
| 60
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测得实验①和②溶液中的Cr2O72—浓度随时间变化关系如图所示。 (2)上述反应后草酸被氧化为________(填化学式)。 (3)实验①和②的结果表明________;实验①中0~t1时间段反应速率v(Cr3+)=________mol·L-1·min-1(用代数式表示)。 (4)该课题组对铁明矾[Al2Fe(SO4)4·24H2O]中起催化作用的成分提出如下假设,请你完成假设二和假设三: 假设一:Fe2+起催化作用: 假设二:________; 假设三:________; …… (5)请你设计实验验证上述假设一,完成下表中内容。 (除了上述实验提供的试剂外,可供选择的药品有K2SO4、FeSO4、K2SO4·Al2(SO4)3·24H2O、Al2(SO4)3等。溶液中Cr2O72—的浓度可用仪器测定)
实验方案(不要求写具体操作过程)
| 预期实验结果和结论
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