Question

醋酸乙烯(CH₃COOCH=CH₂)是一种重要的有机化工原料，以二甲醚(CH₃OCH₃)与合成气(CO、H₂)为原料,醋酸锂、碘甲烷等为催化剂，在高压反应釜中一步合成醋酸乙烯及醋酸。

回答下列问题:

（1）常温下,将浓度均为a mol/L的醋酸锂溶液和醋酸溶液等体积混合，测得混合液的pH=b，则混合液中c(CH₃COO^-)=______mol/L( 列出计算式即可)。

（2）合成二甲醚:

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

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

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

已知:H-H 的键能为436kJ/mol，C=O的键能为803kJ/mol，H-O的键能为464kJ/mol，则C≡O的键能为_____kJ/mol.

（3）二甲醚(DME)与合成气一步法合成醋酸乙烯(VAC)的反应方程式为2CH₃OCH₃(g)+4CO(g)+H₂(g) CH₃COOCH=CH₂(g)+2CH₃COOH(g)，T℃时,向2L恒容密闭反应釜中加入0.2 molCH₃OCH₃、0.4 molCO、0.1molH₂发生上述反应,10min达到化学平衡，测得VAC的物质的量分数为10%。

①0~10min内,用CO浓度变化表示的平均反应速率v(CO)=______;该温度下,该反应的平衡常数K=__________。

②下列能说明该反应达到平衡状态的是______(填选项字母)。

A.V_正(DME)=v_逆(H₂)≠0

B.混合气体的密度不再变化

C.混合气体的平均相对分子质量不再变化

D.c(CO):c(VAC)=4:1

③如图是反应温度对二甲醚(DME)的转化率和醋酸乙烯(VAC)选择性(醋酸乙烯的选择性Svac=)的影响，该反应的ΔH______0(填“>”“<”或“=”);控制的最佳温度是___________.

④保持温度不变,向反应釜中通入氩气增大压强,则化学平衡______(填“向正反应方向”“向逆反应方向"或“不”)移动。

Answer

a/2+10-b-10b-14 1072.7 0.01mol·L-1·min-1 10000 C < 180℃ 不

【解析】(1)常温下，将浓度均为a mol/L的醋酸锂溶液和醋酸溶液等体积混合，根据电荷守恒，c(CH3COO-)+ c(OH-)= c(Li+)+ c(H+)，因此c(CH3COO-)+10b-14 mol/L =mol/L +10-b mol/L，整理得：c(CH3COO-) =mol/L +10-b mol/L-10b-14 mol/L=(+10-b-10b-14)mol/L，故答案为： +10-b-10b-14；

(2)根据反应Ⅲ.CO(g)+H2O(g)=CO2(g)+H2(g) ΔH3=-41.3 kJ/mol可知，ΔH=反应物的键能之和-生成物的键能之和，则C≡O的键能为=(-41.3 kJ/mol)-(2×464kJ/mol)+(2×803kJ/mol+436kJ/mol)=1072.7 kJ/mol，故答案为：1072.7；

(3)① 2CH3OCH3(g)+4CO(g)+H2(g) CH3COOCH=CH2(g)+2CH3COOH(g)，

起始(mol) 0.2 0.4 0.1 0 0

反应(mol) 2x 4x x x 2x

平衡(mol) 0.2-2x 0.4-4x 0.1-x x 2x

则×100%=10%，解得：x=0.05mol，0~10min内，用CO浓度变化表示的平均反应速率v(CO)= = 0.01mol·L-1·min-1；该温度下，该反应的平衡常数K==10000，故答案为：0.01mol·L-1·min-1；10000；

②A.V正(DME)=v逆(H2)，表示的正逆反应速率不等，不是平衡状态，故A错误；B.该反应中气体的质量和体积始终不变，混合气体的密度始终不变，不表示是平衡状态，故B错误；C. =，该反应恰好气体的物质的量发生变化，因此混合气体的平均相对分子质量不再变化，说明是平衡状态，故C正确；D. c(CO):c(VAC)与起始浓度和反应的方程式有关，与平衡状态无关，故D错误；故选C；

③根据图像，升高温度，二甲醚(DME)的转化率减小，说明平衡逆向移动，则反应的ΔH＜0，180℃时，醋酸乙烯(VAC)选择性最高，最佳的反应温度为180℃，故答案为：<；180℃；

④保持温度不变，向反应釜中通入氩气增大压强，但物质的浓度不变，平衡不移动，故答案为：不。