Question

【题目】甲酸钠是一种重要的化工原料。在0.5L真空密闭耐压容器中，将预先用95%乙醇水溶液配制的0.2LNaOH溶液加到容器，加热并搅拌，达到60℃恒温时，通入CO到一定压力，开始反应后记录容器压力随时间变化，直到压力不再变化，冷却，泄压，取出反应物，抽滤、烘干并称量。其反应如下：

Ⅰ：CO(g)＋H2O(g)HCOOH(aq) ΔH1 K1

Ⅱ：HCOOH(aq)＋NaOH(aq)HCOONa(s)＋H2O(l) ΔH2 K2

Ⅲ：CO(g)＋NaOH(aq)HCOONa(s) ΔH K

请回答：

（1）K＝___(用K1、K2表示)，ΔH＝___(用ΔH1、ΔH2表示)。

（2）若需加快反应Ⅲ的速率，下列措施可行的是___。

A．增大CO的初始压力 B．适当升高温度

C．减少乙醇浓度 D．降低搅拌转速

（3）CO的压力转化率可以反映羰基化进程。CO的压力转化率可以表示为：x(CO)＝1－×100%，P0为CO初始压力，P1为CO某时刻分压。HCOONa收率可表示为：Y(HCOONa)＝×100%，n0(NaOH)表示投料NaOH的物质的量，n(HCOONa)表示生成HCOONa的物质的量。投料比r＝。

保持60℃恒温，以投料比r＝0.7时，CO初始压力分别为0.5Mpa、1.5Mpa和2.0Mpa，测得x(CO)与t的关系如图所示。

①表示1.5Mpa的曲线为___(用A、B、C表示)。

②若1.5Mpa时，Y(HCOONa)＝87%，则NaOH的转化率为___。

③当CO初始压力为1.5Mpa，保持60℃恒温，不计HCOONa在乙醇中溶解。画出Y(HCOONa)与r示意图___。

Answer 1

【答案】K＝K1K2 ΔH＝ΔH1＋ΔH2 AB B 87%

【解析】

(1).Ⅰ：CO(g)＋H2O(g)HCOOH(aq)

Ⅱ：HCOOH(aq)＋NaOH(aq)HCOONa(s)＋H2O(l)

反应Ⅰ+反应Ⅱ得反应Ⅲ：CO(g)＋NaOH(aq)HCOONa(s) ；

（2）根据影响反应速率的因素分析；

（3）①增大压强，平衡正向移动，压强越大，CO的平衡转化率越大；

②根据Y(HCOONa)＝×100%计算NaOH的转化率；

③根据题意，保持60℃恒温，以投料比r＝0.7时，CO初始压力为1.5Mpa， Y(HCOONa)＝87%，增大氢氧化钠的物质的量，氢氧化钠的转化率减小，随r增大，Y(HCOONa)减小；

(1).Ⅰ：CO(g)＋H2O(g)HCOOH(aq)

Ⅱ：HCOOH(aq)＋NaOH(aq)HCOONa(s)＋H2O(l)

反应Ⅰ+反应Ⅱ得反应Ⅲ：CO(g)＋NaOH(aq)HCOONa(s) ；所以K＝K1K2；根据盖斯定律ΔH＝ΔH1＋ΔH2；

（2）A．增大压强，反应速率增大，增大CO的初始压力 ，能加快反应Ⅲ的速率，故选A； B．温度越高反应速率越快，适当升高温度，能加快反应Ⅲ的速率，故选B；

C．反应速率与氢氧化钠浓度有关，所以减少乙醇浓度，不能加快反应Ⅲ的速率，故不选C；

D．降低搅拌转速，反应速率减慢，故不选D。

（3）①增大压强，平衡正向移动，压强越大，CO的平衡转化率越大，所以表示1.5Mpa的曲线为B；

②设氢氧化钠的初始物质的量为amol，Y(HCOONa)＝×100%=87%，则生成甲酸钠的物质的量为0.87amol，消耗氢氧化钠的物质的量是0.87amol， NaOH的转化率为87%；

③根据题意，保持60℃恒温，以投料比r＝0.7时，CO初始压力为1.5Mpa， Y(HCOONa)＝87%，增大氢氧化钠的物质的量，氢氧化钠的转化率减小，随r增大，Y(HCOONa)减小，所以Y(HCOONa)与投料比r的关系示意图为。