Question

8．乙醇是重要的有機(jī)化工原料，可由乙烯直接水合法或間接水合法生產(chǎn)．回答下列問題：
（1）間接水合法是指先將乙烯與濃硫酸反應(yīng)生成硫酸氫乙酯（C₂H₅OSO₃H）．再水解生成乙醇．寫出相應(yīng)的反應(yīng)的化學(xué)方程式C₂H₄+H₂SO₄=C₂H₅OSO₃H、C₂H₅OSO₃H+H₂O→C₂H₅OH+H₂SO₄．
（2）已知：乙烯氣相直接水合反應(yīng)如下：
C₂H₄（g）+H₂O（g）?C₂H₅OH（g）  H=-45.5KJ/mol
下圖為氣相直接水合法中乙烯的平衡轉(zhuǎn)化率與溫度、壓強(qiáng)的關(guān)系（其中n（H₂O）：n（C₂H₄）=1：1）

①計(jì)算乙烯水合制乙醇反應(yīng)在圖中A點(diǎn)的平衡常數(shù)Kp=0.07（MPa）^-1（Kp表示用平衡分壓代替平衡濃度計(jì)算出的平衡常數(shù)的值，分壓=總壓×物質(zhì)的量分?jǐn)?shù)）
②圖中壓強(qiáng)P₁、P₂、P₃、P₄的大小順序?yàn)椋簆₁＜p₂＜p₃＜p₄，理由是反應(yīng)分子數(shù)減少，相同溫度下，壓強(qiáng)升高乙烯轉(zhuǎn)化率提高．
（3）若某溫度下，反應(yīng)C₂H₄（g）+H₂O（g）?C₂H₅OH（g）的平衡常數(shù)為Kp=0.05MPa^-1，體系總壓為8.00MPa，各物質(zhì)的量分?jǐn)?shù)如下表所示．

物質(zhì)	C2H4（g）	H2O（g）	C2H5OH（g）
物質(zhì)的量分?jǐn)?shù)	0.25	0.25	0.5

則v（正）＜v（逆）（填“＞”“＜”“=”）．

Answer 1

分析 （1）乙烯與濃硫酸反應(yīng)生成硫酸氫乙酯（C₂H₅OSO₃H），效仿乙酸乙酯水解，將水分成氫原子和羥基生成乙醇和硫酸；
（2）①列出Kp表達(dá)式，利用三段法計(jì)算平衡分壓帶入表達(dá)式計(jì)算即可；
②在相同溫度下由于乙烯轉(zhuǎn)化率為p₁＜p₂＜p₃＜p₄，由C₂H₄（g）+H₂O（g）═C₂H₅OH（g）可知正反應(yīng)為氣體體積減小的反應(yīng)，根據(jù)壓強(qiáng)對(duì)平衡移動(dòng)的影響分析；
（3）比較Qp與Kp的大小，來判斷正逆反應(yīng)速率的大小．

解答 解：（1）乙烯與濃硫酸反應(yīng)生成硫酸氫乙酯（C₂H₅OSO₃H），化學(xué)方程式為C₂H₄+H₂SO₄=C₂H₅OSO₃H，硫酸氫乙酯水解生成乙醇和硫酸，化學(xué)方程式為C₂H₅OSO₃H+H₂O→C₂H₅OH+H₂SO₄，
故答案為：C₂H₄+H₂SO₄=C₂H₅OSO₃H、C₂H₅OSO₃H+H₂O→C₂H₅OH+H₂SO₄；
（3）①C₂H₄（g）+H₂O（g）═C₂H₅OH（g）
開始：1         1          0
轉(zhuǎn)化：0.2       0.2       0.2
平衡：0.8       0.8       0.2
乙醇占$\frac{0.2}{0.8+0.8+0.2}$=$\frac{1}{9}$，乙烯和水各占$\frac{0.8}{0.8+0.8+0.2}$=$\frac{4}{9}$，則乙醇的分壓為7.85MPa×$\frac{1}{9}$=0.87MPa，乙烯和水的分壓為7.85MPa×$\frac{4}{9}$=3.49MPa，
所以Kp=$\frac{p（{C}_{2}{H}_{5}OH）}{p（{C}_{2}{H}_{4}）•p（{H}_{2}O）}$=$\frac{0.87MPa}{3.49MPa×3.49MPa}$=0.07（MPa）^-1，
故答案為：0.07（MPa）^-1；
②在相同溫度下由于乙烯轉(zhuǎn)化率為p₁＜p₂＜p₃＜p₄，由C₂H₄（g）+H₂O（g）═C₂H₅OH（g）可知正反應(yīng)為氣體體積減小的反應(yīng)，所以增大壓強(qiáng)，平衡正向移動(dòng)，乙烯的轉(zhuǎn)化率提高，因此壓強(qiáng)關(guān)系是p₁＜p₂＜p₃＜p₄，
故答案為：p₁＜p₂＜p₃＜p₄；反應(yīng)分子數(shù)減少，相同溫度下，壓強(qiáng)升高乙烯轉(zhuǎn)化率提高；
（3）比較Qp=$\frac{8.00MPa×0.5}{8.00MPa×0.25×8.00MPa×0.25}$=1（MPa）^-1＞Kp，所以平衡逆向移動(dòng)，即v（正）＜v（逆），故答案為：＜．

點(diǎn)評(píng) 本題考查了化學(xué)方程式的書寫、壓強(qiáng)對(duì)平衡移動(dòng)的影響、平衡常數(shù)的計(jì)算等知識(shí)，綜合性非常強(qiáng)，該題是高考中的常見題型，屬于中等難度較大，側(cè)重于學(xué)生分析問題、解決問題、知識(shí)遷移能力的培養(yǎng)．