Question

1．乙酸乙酯是重要的有機合成中間體，廣泛應用于化學工業(yè)．實驗室制備乙酸乙酯的化學方程式如下：CH₃COOH+C₂H₅OH$?_{△}^{濃H_{2}SO_{4}}$CH₃COOC₂H₅+H₂O
（1）該反應的平衡常數(shù)表達式K=$\frac{c（C{H}_{3}COO{C}_{2}{H}_{5}）}{c（C{H}_{3}COOH）c（{C}_{2}{H}_{5}OH）}$．
（2）為證明濃硫酸在該反應中起到了催化劑和吸水劑的作用，某同學利用如圖所示裝置進行了以下4個實驗．實驗開始先用酒精燈微熱3min，再加熱使之微微沸騰3min．實驗結(jié)束后充分振蕩試管Ⅱ再測有機層的厚度，實驗記錄如表：

實驗編號	試管Ⅰ中試劑	試管Ⅱ中試劑	測得有機層的厚度/cm
A	3mL乙醇、2mL乙酸、1mL 18mol•L-1濃H2SO4	飽和Na2CO3溶液	5.0
B	3mL乙醇、2mL乙酸		0.1
C	3mL乙醇、2mL乙酸、6mL 3mol•L-1 H2SO4		1.2
D	3mL乙醇、2mL乙酸、鹽酸		1.2

①實驗D的目的是與實驗C相對照，證明H⁺對酯化反應具有催化作用．實驗D中應加入鹽酸的體積和濃度分別是6mL和6mol•L^-1．
②分析實驗A（填實驗編號）的數(shù)據(jù)，可以推測出濃H₂SO₄的吸水性，提高了乙酸乙酯的產(chǎn)率．濃H₂SO₄的吸水性能夠提高乙酸乙酯產(chǎn)率的原因是濃硫酸吸收酯化反應生成的水，降低了生成物濃度，使平衡向生成乙酸乙酯方向移動．
③加熱有利于提高乙酯乙酯的產(chǎn)率，但實驗發(fā)現(xiàn)溫度過高乙酸乙酯的產(chǎn)率反而降低，可能的原因是乙酸、乙醇都易揮發(fā)，溫度過高可能使乙酸、乙醇大量揮發(fā)使產(chǎn)率降低，溫度過高可能發(fā)生副反應使產(chǎn)率降低．

Answer 1

分析 （1）根據(jù)平衡常數(shù)的定義判斷，為反應物與生成物的濃度冪之積的比值，注意水為純液體；
（2）①對比試驗關(guān)鍵是要采用控制變量，即控制一個變量，其它條件不變，所以可以從控制變量的角度來分析解答；
②根據(jù)實驗A和實驗B的數(shù)據(jù)進行解答；水在酯化反應中為生成物，從生成物對化學平衡的影響角度分析；
③乙酸和乙醇容易揮發(fā)，且溫度過高容易發(fā)生副反應．

解答 解：（1）水為純液體，則CH₃COOH+C₂H₅OH$?_{△}^{濃H_{2}SO_{4}}$CH₃COOC₂H₅+H₂O的平衡常數(shù)表達式為K=$\frac{c（C{H}_{3}COO{C}_{2}{H}_{5}）}{c（C{H}_{3}COOH）c（{C}_{2}{H}_{5}OH）}$，
故答案為：$\frac{c（C{H}_{3}COO{C}_{2}{H}_{5}）}{c（C{H}_{3}COOH）c（{C}_{2}{H}_{5}OH）}$；
（2）①本題是研究實驗D與實驗C相對照，證明H⁺對酯化反應具有催化作用的條件，題中采用了一個變量，實驗C3mol•L^-1 H₂SO₄，實驗D鹽酸，所以達到實驗目的，實驗D與實驗C中H⁺的濃度一樣，實驗C3mL乙醇、2mL乙酸、3mol•L^-1 H₂SO₄，實驗D3mL乙醇、2mL乙酸、鹽酸，要保證溶液體積一致，才能保證乙醇、乙酸的濃度不變，鹽酸體積為6mL，實驗D與實驗C中H⁺的濃度一樣，所以鹽酸的濃度為6mol•L^-1，
故答案為：6，6；
②對照實驗A和B可知：試管Ⅰ中試劑實驗A比實驗B多1mL18mol•L^-1 濃硫酸，但是試管Ⅱ中試劑中測得有機層乙酸乙酯的厚度，實驗A為5.0cm，而實驗B只有0.1cm，說明濃硫酸的吸水性提高了乙酸乙酯的產(chǎn)率；酯化反應為可逆反應，濃硫酸吸收酯化反應生成的水，降低了生成物濃度，使平衡向生成乙酸乙酯方向移動，
故答案為：A；濃硫酸吸收酯化反應生成的水，降低了生成物濃度，使平衡向生成乙酸乙酯方向移動；
③乙酸與乙醇在濃硫酸作用下加熱發(fā)生酯化反應生成乙酸乙酯和水，該反應為可逆反應，實驗發(fā)現(xiàn)溫度過高，乙酸乙酯的產(chǎn)率反而降低，是由于乙酸、乙醇都易揮發(fā)，使產(chǎn)率降低，或因溫度過高可能發(fā)生副反應使產(chǎn)率降低，如乙醇在140℃，在濃硫酸催化下脫水生成乙醚，
故答案為：乙酸、乙醇都易揮發(fā)，溫度過高可能使乙酸、乙醇大量揮發(fā)使產(chǎn)率降低，溫度過高可能發(fā)生副反應使產(chǎn)率降低．

點評 本題考查了乙酸乙酯的制備方法，為高頻考點，題目還涉及溫度對反應速率、化學平衡的影響等知識，題目難度中等，注意把握乙酸乙酯的制備原理和實驗方法，明確影響反應速率、化學平衡的因素．