Question

(15分)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

（2）已知：

甲醇脫水反應(yīng)①2CH3OH(g)＝CH3OCH3(g)＋H2O(g)?△H1＝－23.9KJ·mol－1

甲醇制烯烴反應(yīng)②2CH3OH(g)＝C2H4 (g)＋2H2O(g)? △H2＝－29.1KJ·mol－1

乙醇異構(gòu)化反應(yīng)③CH3CH2OH(g)＝CH3OCH3(g))? △H3＝+50.7KJ·mol－1

則乙烯氣相直接水合反應(yīng)C2H4 (g)＋H2O(g)＝C2H5OH(g)的?△H＝ KJ·mol－1

與間接水合法相比，氣相直接水合法的優(yōu)點(diǎn)是： 。

（3）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列式計(jì)算乙烯水合制乙醇反應(yīng)在圖中A點(diǎn)的平衡常數(shù)K＝ (用平衡分壓代替平衡濃度計(jì)算，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? ，理由是：

③氣相直接水合法黨采用的工藝條件為：磷酸/硅藻土為催化劑，反應(yīng)溫度290 ℃，壓強(qiáng)6．9MPa，n(H2O)︰n(C2H4)=0．6︰1。乙烯的轉(zhuǎn)化率為5℅。若要進(jìn)一步提高乙烯的轉(zhuǎn)化率，除了可以適當(dāng)改變反應(yīng)溫度和壓強(qiáng)外，還可以采取的措施有： 、 。

 

Answer 1

（1）C2H4+H2SO4= C2H5OSO3H; C2H5OSO3H＋H2O=C2H5OH+ H2SO4;

(2) -45.5 污染小，腐蝕性小等；（3）①K=0.07(MPa)-1; ②P1< 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將產(chǎn)物乙醇液化轉(zhuǎn)移去，增加n(H2O):n(C2H4)的比。

【解析】

試題分析：（1）根據(jù)題意可得乙烯與濃硫酸反應(yīng)生成硫酸氫乙酯C2H5OSO3H的方程式：C2H4+H2SO4= C2H5OSO3H; C2H5OSO3H＋H2O=C2H5OH+ H2SO4；（2）①－②－③，整理可得C2H4 (g)＋H2O(g)＝C2H5OH(g)，△H＝（－23.9+29.1－50.7）KJ/mol=－45.5 KJ/mol；與間接水合法相比，氣相直接水合法的優(yōu)點(diǎn)是污染小，腐蝕性小等；（3）①乙烯水合制乙醇反應(yīng)在圖中A點(diǎn)的平衡常數(shù)K(MPa)-1; ②在相同的溫度下由于乙烯是平衡轉(zhuǎn)化率是P1< P2< P3< P4;由方程式C2H4 (g)＋H2O(g)＝C2H5OH(g)可知該反應(yīng)的正反應(yīng)是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; ③若要進(jìn)一步提高乙烯的轉(zhuǎn)化率，除了可以適當(dāng)改變反應(yīng)溫度和壓強(qiáng)外，還可以采取的措施有改變物質(zhì)的濃度，如從平衡體系中將產(chǎn)物乙醇分離出去，或增大水蒸氣的濃度，改變二者的物質(zhì)的量的比等等。

考點(diǎn)：考查化學(xué)方程式的書寫、壓強(qiáng)對平衡移動(dòng)的影響、物質(zhì)制取方案的設(shè)計(jì)與比較、反應(yīng)熱的計(jì)算、化學(xué)平衡常數(shù)的計(jì)算及提高產(chǎn)品產(chǎn)率的方法的探究的知識。