第4講化學反應的方向和化學反應的調控1.[2024浙江]尖晶石礦的主要成分為MgAl2O4（含SiO2雜質）。已知：MgAl2O4（s）＋4Cl2（g）MgCl2（s）＋2AlCl3（g）＋2O2（g）ΔH＞0。該反應難以發生，但接受“加炭氯化法”可以制備MgCl2和AlCl3，同時還可得到副產物SiCl4（SiCl4沸點為58℃，AlCl3在180℃升華）：MgAl2O4（s）＋4C（s）＋4Cl2（g）高溫MgCl2（s）＋2AlCl3（g）＋4CO（g）。下列說法不正確的是（D）A.制備時要保持無水環境B.輸送氣態產物的管道溫度要保持在180℃以上C.氯化時加炭，既增大了反應的趨勢，又為氯化供應了能量D.為避開產生大量CO2，反應過程中需保持炭過量解析AlCl3、MgCl2均易水解，且高溫下C與H2O反應，故制備時需保持無水環境，A項正確；為保證AlCl3為氣態，且防止其凝華堵塞管道，必需保持管道溫度高于AlCl3的升華溫度，B項正確；高溫時C轉化為CO，放出熱量，為氯化供應了能量，加入C，消耗生成物O2，增大了反應的趨勢，C項正確；高溫時C過量得到的固體中可能混有Si，D項錯誤。2.[天津高考]CO2與CH4經催化重整，制得合成氣：CH4（g）＋CO2（g）催化劑2CO（g）＋2H2（g）按確定體積比加入CH4和CO2，在恒壓下發生反應，溫度對CO和H2產率的影響如圖所示。此反應優選溫度為900℃的緣由是依據題圖知，900℃時，合成氣產率已經較高，再上升溫度產率增幅不大，但上升溫度，能耗上升，經濟效益降低。3.[浙江高考]乙酸乙酯一般通過乙酸和乙醇酯化合成：CH3COOH（l）＋C2H5OH（l）濃H2SO4△CH3COOC2H5（l）＋H2O（l）已知純物質和相關恒沸混合物的常壓沸點如下表：純物質沸點/℃恒沸混合物（質量分數）沸點/℃乙醇78.3乙酸乙酯（0.92）＋水（0.08）70.4乙酸117.9乙酸乙酯（0.69）＋乙醇（0.31）71.8乙酸乙酯77.1乙酸乙酯（0.83）＋乙醇（0.08）＋水（0.09）70.2請完成：（1）關于該反應，下列說法不合理的是BC。A.反應體系中硫酸有催化作用B.因為化學方程式前后物質的化學計量數之和相等，所以反應的ΔS等于零C.因為反應的ΔH接近于零，所以溫度變更對平衡轉化率的影響大D.因為反應前后都是液態物質，所以壓強變更對化學平衡的影響可忽視不計（2）確定溫度下該反應的平衡常數K＝4.0。若按化學方程式中乙酸和乙醇的化學計量數比例投料，則乙酸乙酯的平衡產率y＝0.667或66.7％；若乙酸和乙醇的物質的量之比為n∶1，相應平衡體系中乙酸乙酯的物質的量分數為x，請在圖1中繪制x隨n變更的示意圖（計算時不計副反應）。圖1（3）工業上多接受乙酸過量的方法，將合成塔中乙酸、乙醇和硫酸混合液加熱至110℃左右發生酯化反應并回流，直到塔頂溫度達到70～71℃，起先從塔頂出料。限制乙酸過量的作用有提高乙醇平衡轉化率；提高反應溫度，從而加快反應速率；有利于后續產物的分別。（4）近年，科學家探討了乙醇催化合成乙酸乙酯的新方法：2C2H5OH（g）催化劑△CH3COOC2H5（g）＋2H2（g在常壓下反應，冷凝收集，測得常溫下液態收集物中主要產物的質量分數如圖2所示。關于該方法，下列推想合理的是ACD。圖2A.反應溫度不宜超過300℃B.增大體系壓強，有利于提高乙醇平衡轉化率C.在催化劑作用下，乙醛是反應歷程中的中間產物D.提高催化劑的活性和選擇性，削減乙醚、乙烯等副產物是工藝的關鍵解析（1）依據反應的化學方程式可知，反應體系中硫酸作催化劑，A項合理；該反應的ΔS不等于零，B項不合理；因為反應的ΔH接近于零，所以溫度變更對平衡轉化率的影響小，C項不合理；因為反應前后都是液態物質，所以壓強變更對化學平衡的影響可忽視不計，D項合理。（2）設起始時乙酸和乙醇的物質的量均為bmol，達到平衡時生成乙酸乙酯amol，利用“三段式”法進行求解：CH3COOH（l）＋C2H5OH（l）濃硫酸△CH3COOC2H5（l）＋H2O（l起始量/molbb00轉化量/molaaaa平衡量/molb－ab－aaaK＝a2（b－a）2＝4.0，解得a＝23b，所以乙酸乙酯的平衡產率為66.7％。乙酸與乙醇依據化學計量數之比投料時，乙酸乙酯的物質的量分數達到最大值，所以n＝1時，乙酸乙酯的物質的量分數最大，且最大值為1