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．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）的數據，可以推測出濃H₂SO₄的吸水性，提高了乙酸乙酯的產率．濃H₂SO₄的吸水性能夠提高乙酸乙酯產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率，但實驗發現溫度過高乙酸乙酯的產率反而降低，可能的原因是乙酸、乙醇都易揮發，溫度過高可能使乙酸、乙醇大量揮發使產率降低，溫度過高可能發生副反應使產率降低．

Answer 1

分析 （1）根據平衡常數的定義判斷，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根據實驗A和實驗B的數據進行解答；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，且溫度過高容易發生副反應．

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生酯化反應生成乙酸乙酯和水，該反應為可逆反應，實驗發現溫度過高，乙酸乙酯的產率反而降低，是由于乙酸、乙醇都易揮發，使產率降低，或因溫度過高可能發生副反應使產率降低，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，溫度過高可能使乙酸、乙醇大量揮發使產率降低，溫度過高可能發生副反應使產率降低．

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．