[题目]甲醇(CH3OH)是一种重要的化工原料.可由H2与CO或CO2反应制备.主要用于制备羧基甲酯等.(1)水杨酸甲酯是无色透明油状液体.密度为1.54g·cm-3.常作为医药制剂的赋香剂.制备及提纯水杨酸甲酯的实验步骤如下:步骤1.在三口烧瓶中加入3.5g水杨酸.15mL甲醇.1mL浓硫酸.几粒沸石.在85~95℃加热回流1.5h(装置如图所示).� 题目和参考答案——青夏教育精英家教网—

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【题目】甲醇(CH3OH)是一种重要的化工原料，可由H2与CO或CO2反应制备，主要用于制备羧基甲酯等。

(1)水杨酸甲酯是无色透明油状液体，密度为1.54g·cm-3，常作为医药制剂的赋香剂。制备及提纯水杨酸甲酯的实验步骤如下：

步骤1.在三口烧瓶中加入3.5g(0.025mol)水杨酸、15mL(0.375mol)甲醇、1mL浓硫酸，几粒沸石，在85~95℃加热回流1.5h(装置如图所示)。

步骤2.向回收甲醇后剩余液中加入10mL水，振荡、静置，分液出有机相。

步骤3.有机相依次用水、10%Na2CO3溶液、水洗涤。

步骤4.干燥，蒸馏并收集221~224℃馏分。

①图中仪器W的名称是___。

②步骤3，第一次水洗的主要目的是___；第二次水洗的目的是___。

③合成水杨酸甲酯的化学方程式为___；实验中加入过量甲醇的目的是___。

(2)工业上制备甲醇的主要反应有：

(Ⅰ)CO2(g)+3H2(g)CH3OH(g)+H2O(g) ΔH1 平衡常数K1

(Ⅱ)CO(g)+2H2(g)CH3OH(g) ΔH2 平衡常数K2

(Ⅲ)CO2(g)+H2(g)CO(g)+H2O(g) ΔH3 平衡常数K3

维持=75：25，CO、CO2以及n(CO2)：n(CO)=1：2，用不同催化剂时甲醇的产率随温度的变化如图所示：

①平衡常数K3=___(用K1、K2表示)；△H1___0(填“>"或“<”)。

②下列叙述正确的是___ (填标号)。

A.催化剂Cu/ZnO不能催化反应(I)

B.催化剂Cu/ZnO在温度低于480K时活性很低

C.图中a点所示条件下，延长反应时间能提高甲醇的产率

D.图中b点所示条件下，若增加H2的浓度不能提高甲醇的产率

③400K时向某恒容密闭容器中充入CO和H2，使c(CO)=0.10mol·L-1，c(H2)=0.20mol·L-1，且只发生反应(II)；平衡时c(CH3OH)=0.08mol·L-1。该温度下反应(II)的平衡常数为___。

【答案】球形冷凝管除去大部分的水杨酸和硫酸除去Na2CO3、水杨酸钠等盐 +CH3OH+H2O 提高水杨酸的(平衡)转化率＜ BC 2.5×103

【解析】

(1) ①由装置的结构特点可知，W为球形冷凝管，故答案为：球形冷凝管；

②反应后的溶液要经过多次洗涤，在洗涤操作中，第一次水洗的主要目的是除去大部分催化剂硫酸和未反应完的水杨酸，10%Na2CO3溶液既可以除去未洗净的硫酸，也可以降低酯的溶解度，但第二步洗涤后生成的酯中混有Na2CO3，所以第二次水洗，主要目的是除去产品中残留的Na2CO3、水杨酸钠等盐，

故答案为：除去大部分的水杨酸和硫酸；除去Na2CO3、水杨酸钠等盐；

③水杨酸甲酯是由水杨酸和甲醇酯化反应得到，反应为：+CH3OH +H2O；实验中甲醇用量稍微过量可以提高水杨酸的(平衡)转化率，

故答案为：+CH3OH +H2O；提高水杨酸的(平衡)转化率；

(2) ①由盖斯定律可知(Ⅲ)= (I) -(II)，则K3=，由图像可得，随温度的升高，甲醇的产率逐渐减小，说明升温平衡逆向移动，逆向为吸热方向，则正向为放热反应，△H1<0，

故答案为：；<；

②A.由图像可知加催化剂Cu/ZnO后随温度的升高反应(I)中甲醇的产率增大，因此催化剂Cu/ZnO能催化反应(I)，故A错误；

B.由图可知催化剂Cu/ZnO在温度低于480K时对甲醇的产率几乎没有影响，说明温度低时其活性很低，故B正确；

C.图中a点所示条件下，反应未达到平衡状态，由图可知反应应向增大甲醇产率的方向进行，即反应向正向进行达到平衡状态，因此延长反应时间能提高甲醇的产率，故C正确；

D.图中b点所示条件下，若增加H2的浓度会使平衡正向移动，可以提高甲醇的产率，故D错误；

故答案为：BC；

③400K时向某恒容密闭容器中充入CO和H2，使c(CO)=0.10mol·L-1，c(H2)=0.20mol·L-1，平衡时c(CH3OH)=0.08mol·L-1列出三段式如下：

设CO的变化浓度为xmol/L

由已知得：x=0.08mol·L-1，则平衡时c(CO)=0.02mol·L-1，c(H2)=0.04mol·L-1，

该温度下反应(II)的平衡常数为K==2.5×103，

故答案为：2.5×103。

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Ⅰ．以CO2与NH3为原料可以合成尿素[CO(NH2)2]。合成尿素的反应为2NH3(g) + CO2(g) CO(NH2)2(s) + H2O(g)。

（1）在不同温度及不同y值下合成尿素，达到平衡时，氨气转化率变化情况如图所示。

①该反应的ΔH_____0（填“>” 或、“<” ），该反应自发进行的条件是_______________ (填“低温”“高温”或“任意温度”）若y表示反应开始时的氨碳比[]，则y1________y2。（填“>”、“<”或“=”）；

（2）t℃时，若向容积固定的密闭容器中加入一定量的 NH3和CO2合成尿素，下列叙述能说明此反应达到平衡状态的是________ (填字母)。

a．混合气体的平均相对分子质量保持不变

b．CO2和NH3的体积分数保持不变

c．CO2和NH3的转化率相等

d．混合气体的密度保持不变

e．1molCO2生成的同时有 2molN—H键断裂

II．工业上用CH4与水蒸气在一定条件下制取H2，：CH4(g) + H2O(g) CO(g) + 3H2(g) ΔH = + 203 kJmol－1

①该反应逆反应速率表达式为：v逆=kc(CO) c3(H2)，k 为速率常数，在某温度下测得实验数据如表：

CO浓度(molL－1)	H2浓度(molL－1)	逆反应速率(molL－1min－1)
0.05	c1	4.8
c2	c1	19.2
c2	0.1	8.1

由上述数据可得该温度下，该反应的逆反应速率常数k为____L3mol－3min－1。

②某温度下，在体积为3 L的密闭容器中通入物质的量均为3 mol的CH4和水蒸气，发生上述反应，5分钟时达到平衡，此时H2的体积分数为60%，则在5分钟内用CH4浓度变化表示的平均反应速率v(CH4)=________；该温度下该反应的平衡常数K=________。平衡后再向容器中加入1 mol CH4和1 mol CO，平衡_______移动（填“正反应方向”或“逆反应方向”或“不”）。