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20.丙酮(CH3COCH3)可作为合成聚异戊二烯橡胶,环氧树脂等物质的重要原料,丙酮在某溶剂里在催化剂作用下发生反应:2CH3COCH3(aq)?CH3COCH2COH(CH32(aq).回答下列问题
(1)取相同浓度的 CH3COCH3,分别在 40℃和 60℃下,测得其转化率α随时间变化的关系曲线(α-t)如图所示. 下列说法正确的是AE
A.b代表40℃下 CH3COCH3的α-t 曲线
B.上述反应的正反应为放热反应
C.升高温度可缩短该反应达平衡的时间并能提高平衡转率.
D.增大压强可缩短该反应达平衡的时间并能提高平衡转化率
E.从0到80min,CH3COCH2COH(CH32 的$\frac{△n(40°C)}{△n(60°C)}$=1
(2)当丙酮的起始浓度为 0.10mol•L-1 时,实验测得 20℃时的平衡转化率为 60%,列式 计算 20℃时上述反应的平衡常数 K=18.75.
(3)若该反应在 40℃和 60℃时的平衡常数分别为 K1和 K2,则 K1>K2(填“>”、“<”或“=”,下同).该反应的△S<0,在较低(填“较高”或“较低”)温度下有利于 该反应自发进行.
(4)一定温度下,随着丙酮的起始浓度增大,其平衡转化率增大(填“增大”、“不变”或“减小”)

分析 (1)分析图象题时注意曲线的变化,温度越高,化学反应速率越大,达到平衡时的时间就越少,曲线的斜率就越大;根据图象可以看出温度越高CH3COCH3转化的越少,说明升高温度平衡向逆反应方向进行,CH3COCH3的转化率反而降低,分析图象,当反应进行到80min时a、b曲线对应的转化率相同,这说明此时生成的CH3COCH2COH(CH32一样多;
(2)利用化学平衡三段式计算出平衡时各物质的浓度,根据平衡常数的定义进行计算;
(3)该反应的正反应为放热反应,升高温度,平衡逆向移动,平衡常数减小;
2分子的CH3COCH3(aq)生成1分子的CH3COCH2COH(CH32(aq),故△S<0;
△G=△H-T△S;△H<0,△S<0,要使△G<0,故在低温时有利于该反应自发进行;
(4)温度不变,则平衡常数不变,利用平衡常数分析起始浓度与转化率的关系.

解答 解:(1)2CH3COCH3(aq)$\frac{\underline{\;催化剂\;}}{\;}$CH3COCH2COH(CH32(aq).
A.温度越高,反应速率就越快,到达平衡的时间就越短,由图象可看出曲线b首先到达平衡,所以曲线b表示的是60℃时的α-t曲线,故A错误;
B.温度越高,反应速率就越快,到达平衡的时间就越短,由图象可看出曲线b首先到达平衡,所以曲线b表示的是60℃时的α-t曲线;升高温度,转化率减小,平衡逆向移动,故该反应的正反应为放热反应,故B正确;
C.根据图象温度越高CH3COCH3转化的越少,说明升高温度平衡向逆反应方向进行,故C错误;
D.无气体参加的反应,增大压强对平衡不产生影响,故D错误;
E.80min时,生成的CH3COCH2COH(CH32一样多,故从0到80min,CH3COCH2COH(CH32的$\frac{△n(40℃)}{△n(60℃)}$=1,故E正确;
故选AE;
(2)当丙酮的起始浓度为0.10mol•L-1时,实验测得20℃时的平衡转化率为60%;
                        2CH3COCH3(aq)$\frac{\underline{\;催化剂\;}}{\;}$CH3COCH2COH(CH32(aq)
开始(mol/L):0.1                                                     0
变化(mol/L):0.06                                               0.03
平衡(mol/L):0.04                                                  0.03
平衡常数k=$\frac{0.03}{0.04×0.04}$=18.75,
故答案为:18.75;
(3)若该反应在40℃和60℃时的平衡常数分别为K1和K2,该反应的正反应为放热反应,升高温度,平衡逆向移动,故则K1>K2;2分子的CH3COCH3(aq)生成1分子的CH3COCH2COH(CH32(aq),故△S<0;△G=△H-T△S;△H<0,△S<0,要使△G<0,故在低温时有利于该反应自发进行;
故答案为:>;<;较低;
(4)由三段法计算可知,K=$\frac{a}{2{C}_{0}(1-a)^{2}}$,温度不变,则K不变,则增大丙酮的起始浓度,为保证K不变,则转化率a应增大;
故答案为:增大.

点评 本题考查转化率随温度变化的图象题,难度较大.做题时注意观察曲线的变化趋势,以及温度对化学反应速率的影响,本题的关键是根据图象正确判断反应是吸热还是放热.

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