Question

【題目】已知甲酸（HCOOH）和乙酸為同系物．在實驗室里常用甲酸在濃硫酸的作用下制取少量一氧化碳，現用甲酸與乙醇反應制取甲酸乙酯來驗證甲酸具有能發生酯化反應的性質，裝置如圖所示．回答下列問題：
（1）生成甲酸乙酯反應的化學方程式為 ． 若甲酸分子中的氧都是18O，乙醇分子中的氧是16O，則兩者在濃硫酸作用下反應一段時間后，有種分子含有 18O．
（2）燒瓶中最可能發生的副反應的產物為CO和H2O，該副反應的化學方程式為： ．
（3）長導管b的作用是 ． 在實驗過程中導管b（填“能”或“不能”）直接與大氣相通．
（4）制得的甲酸乙酯中常含有雜質，通常可用（填一種試劑的名稱）把甲酸乙酯分離出，過程中應采用的實驗操作是（填操作名稱），用到的主要玻璃儀器為 ．
（5）生成甲酸乙酯的反應是可逆反應，下列描述能說明乙醇與甲酸的酯化反應已達到化學平衡狀態的有（填序號） ． ①單位時間里，生成1mol甲酸乙酯，同時生成1mol甲酸
②單位時間里，生成1mol甲酸乙酯，同時生成1mol水
③混合物中各物質的濃度不再變化
④正反應的速率與逆反應的速率相等
⑤單位時間里，消耗1mol乙醇，同時消耗1mol甲酸．

Answer 1

【答案】
（1）HCOOH+CH3CH2OH HCOOCH2CH3+H2O；3
（2）HCOOH CO↑+H2O
（3）保持內外壓強平衡兼起冷凝回流的作用；不能
（4）飽和碳酸鈉溶液；分液；分液漏斗
（5）①③④
【解析】解：（1）甲酸與乙醇發生酯化反應的化學方程式為：HCOOH+CH3CH2OH HCOOCH2CH3+H2O；

若甲酸分子中的氧都是18O，乙醇分子中的氧是16O，則兩者在濃硫酸作用下反應一段時間后，甲酸中的18O在酯化反應中生成的酯和水中都含有18O，該反應為可逆反應，反應后含有18O原子的分子總共有3種，

故答案為：HCOOH+CH3CH2OH HCOOCH2CH3+H2O；3；（2）在實驗室里常用甲酸在濃硫酸的作用下制取少量一氧化碳，所以副反應為甲酸分解生成一氧化碳和水，反應的化學方程式為：HCOOH CO↑+H2O，

故答案為：HCOOH CO↑+H2O；（3）裝置中試管帶有瓶塞，長導管b與大氣相通，能夠起到保持內外壓強平衡作用，且長導管b還能夠兼起冷凝回流的作用；由于反應中有副產物一氧化碳生成，所以不能直接將一氧化碳排放到氮氣中，需要進行尾氣處理，

故答案為：保持內外壓強平衡兼起冷凝回流的作用；不能；（4）生成的甲酸乙酯中含有揮發出來的甲酸、乙醇雜質，飽和碳酸鈉溶液能夠吸收甲酸和乙醇，且甲酸乙酯在飽和碳酸鈉溶液中溶解度減小，所以使用飽和碳酸鈉溶液分離甲酸乙酯；分離甲酸乙酯和飽和碳酸鈉溶液的方法為分液，分液時主要儀器名稱為分液漏斗，

故答案為：飽和碳酸鈉溶液；分液；分液漏斗；（5）①單位時間里，生成1mol甲酸乙酯表示正反應速率，同時生成1mol甲酸表示逆反應速率，等于化學計量數之比，說明到達平衡，故①正確；②單位時間里，生成1mol甲酸乙酯，同時生成1mol水，都表示正反應速率，不能說明到達平衡狀態，故②錯誤；③混合物中各物質的濃度不再變化，表示正逆反應速率相等，達到了平衡狀態，故③正確；④正反應的速率與逆反應的速率相等，表示各組分濃度不再變化，達到了平衡狀態，故④正確；⑤單位時間里，消耗1mol乙醇，同時消耗1mol甲酸，都表示正反應速率，不能說明到達平衡狀態，故⑤錯誤；

故答案為：①③④．

（1）甲酸與乙醇在濃硫酸作用下加熱反應生成甲酸乙酯，據此寫出反應的化學方程式；根據酯化反應原理“酸脫羥基醇脫氫”進行判斷含有18O的分子種類；（2）根據“在實驗室里常用甲酸在濃硫酸的作用下制取少量一氧化碳”寫出發生副反應的方程式；（3）根據長導管與外界大氣相通且能夠冷凝氣體進行解答；由于反應中含有有毒的副產物CO生成，所以不能直接排放到大氣中；（4）根據甲酸乙酯在飽和碳酸鈉溶液中溶解度較小，且能夠吸收揮發出來甲酸和乙醇進行解答；分離互不相溶的液體的方法為分液，分液操作中主要儀器為分液漏斗；（5）當可逆反應達到平衡狀態時，正逆反應速率相等（同種物質）或正逆反應速率等于化學計量數之比（不同物質），各物質的濃度、質量、體積分數以及百分含量不變，以及由此衍生的一些量也不發生變化．