Question

5．乙硫醇（C₂H₅SH）在生活生產(chǎn)中有重要的應(yīng)用．
（1）工業(yè)上利用H₂S和乙烯反應(yīng)合成乙硫醇的反應(yīng)及可能發(fā)生的副反應(yīng)如下：
主反應(yīng)：C₂H₄（g）+H₂S（g）═C₂H₅SH（g）△H₁=a kJ•mol^-1
副反應(yīng)：2C₂H₄（g）+H₂S（g）═C₂H₅SC₂H₅（g）△H₂=b kJ•mol^-1
請寫出C₂H₅SH（g）在一定條件下直接轉(zhuǎn)化為C₂H₅SC₂H₅（g）的熱化學(xué)方程式2C₂H₅SH（g）=C₂H₅SC₂H₅（g）+H₂S（g）△H=（b-2a） kJ•mol^-1．
（2）投料比n（C₂H₄）：n（H₂S）=1：3時，在240℃、1.8MPa下，催化劑甲和催化劑乙對合成乙硫醇的催化活性隨MoO₃負(fù)載量的變化如圖所示（已知適量CoO的加入有助于MoO₃在γ-Al₂O₃載體上的
分散．）：

①工業(yè)上較宜選用的催化劑為催化劑乙，請說明你選擇的理由，并推測工業(yè)上解決存在問題的方法：使用乙為催化劑，乙硫醇的選擇性為100%，沒有副產(chǎn)物，不必分離提純；轉(zhuǎn)化率較低，工業(yè)上可以通過循環(huán)使用來提高乙烯的利用率．
②若選用甲為催化劑，MoO₃的適宜負(fù)載量為10wt%，當(dāng)MoO₃負(fù)載量（即質(zhì)量分?jǐn)?shù)）過低時，乙烯的轉(zhuǎn)化率和乙硫醇的選擇性均明顯較低，原因?yàn)镸oO₃負(fù)載量低，在γ-Al₂O₃載體上過于分散，催化活性低．
③若選用乙為催化劑，當(dāng)MoO₃負(fù)載量為10wt%，若用平衡分壓代替平衡濃度，主反應(yīng)的平衡常數(shù)Kp=Kp=$\frac{\frac{0.682}{4-0.682}×1.8}{\frac{3-0.682}{4-0.682}×1.8×\frac{1-0.682}{4-0.682}×1.8}$=$\frac{0.682×3.318}{（3-0.682）×（1-0.682）×1.8}$．（帶入數(shù)據(jù)列式即可，已知：分壓=總壓×物質(zhì)的量分?jǐn)?shù)）
④為了提高乙烯的轉(zhuǎn)化率，工業(yè)上還可能采用的措施有適當(dāng)提高H₂S的比例，適當(dāng)增加壓強(qiáng)，及時分離出產(chǎn)物等（任寫一種）．
（3）乙硫醇可用于生產(chǎn)乙烷磺酰氯（C₂H₅SO₂Cl）．
①氯化法是以C₂H₅SO₂Cl為介質(zhì)，攪拌下C₂H₅SH、水、氯氣在29℃左右反應(yīng)制得．反應(yīng)的化學(xué)方程式為C₂H₅SH+3Cl₂+2H₂O→C₂H₅SO₂Cl+5HCl．
②電解C₂H₅SH的鹽酸溶液也可制得C₂H₅SO₂Cl，電極總反應(yīng)為C₂H₅SH+HCl+H₂O→C₂H₅SO₂Cl+H₂↑（未配平）．則陰極的電極反應(yīng)式為2H⁺+2e^-=H₂↑．

Answer 1

分析 （1）主反應(yīng)：C₂H₄（g）+H₂S（g）═C₂H₅SH（g）△H₁=a kJ•mol^-1    ①副反應(yīng)②：2C₂H₄（g）+H₂S（g）═C₂H₅SC₂H₅（g）△H₂=b kJ•mol^-1 ②結(jié)合熱化學(xué)方程式②-①×2得到并利用蓋斯定律進(jìn)行計(jì)算即可；
（2）①圖象分析可知催化劑乙乙硫醇的選擇性為100%，沒有副產(chǎn)物；
②若選用甲為催化劑，乙硫醇的選擇性為68.2%最大，乙烯轉(zhuǎn)化率最大為86.9%，MoO₃的適宜負(fù)載量10wt%，當(dāng)MoO₃負(fù)載量（即質(zhì)量分?jǐn)?shù)）過低時，乙烯的轉(zhuǎn)化率和乙硫醇的選擇性均明顯較低，在γ-Al₂O₃載體上過于分散，催化活性低；
③若用平衡分壓代替平衡濃度，結(jié)合分壓=總壓×物質(zhì)的量分?jǐn)?shù)，反應(yīng)的平衡常數(shù)Kp=$\frac{各生成物平衡壓強(qiáng)系數(shù)次冪之積}{各反應(yīng)物平衡濃度系數(shù)次冪之積}$，據(jù)此計(jì)算即可；
④為了提高乙烯的轉(zhuǎn)化率，可能采用促使化學(xué)平衡正向移動的措施；
（3）①C₂H₅SO₂Cl、C₂H₅SH、水、氯氣在29℃左右反應(yīng)制得乙烷磺酰氯（C₂H₅SO₂Cl），據(jù)此書寫方程式；
②在電解池的陰極上發(fā)生的是陽離子得電子的還原反應(yīng)．

解答 解：（1）主反應(yīng)：C₂H₄（g）+H₂S（g）═C₂H₅SH（g）△H₁=a kJ•mol^-1 ①
副反應(yīng)②：2C₂H₄（g）+H₂S（g）═C₂H₅SC₂H₅（g）△H₂=b kJ•mol^-1 ②
結(jié)合熱化學(xué)方程式和蓋斯定律計(jì)算，②-①×2得到2C₂H₅SH（g）=C₂H₅SC₂H₅（g）+H₂S（g）△H=（b-2a） kJ•mol^-1，
故答案為：2C₂H₅SH（g）=C₂H₅SC₂H₅（g）+H₂S（g）△H=（b-2a） kJ•mol^-1；
（2）①圖象分析可知催化劑乙乙硫醇的選擇性為100%，沒有副產(chǎn)物；若選用甲為催化劑，乙硫醇的選擇性為68.2%最大，乙烯轉(zhuǎn)化率最大為86.9%，故答案為：催化劑乙；使用乙為催化劑，乙硫醇的選擇性為100%，沒有副產(chǎn)物，不必分離提純；轉(zhuǎn)化率較低，工業(yè)上可以通過循環(huán)使用來提高乙烯的利用率；
②MoO₃的適宜負(fù)載量10wt%，當(dāng)MoO₃負(fù)載量（即質(zhì)量分?jǐn)?shù)）過低時，乙烯的轉(zhuǎn)化率和乙硫醇的選擇性均明顯較低，在γ-Al₂O₃載體上過于分散，催化活性低；
故答案為：10wt%；MoO₃負(fù)載量低，在γ-Al₂O₃載體上過于分散，催化活性低；
③根據(jù)分壓=總壓×物質(zhì)的量分?jǐn)?shù)，得到
                             C₂H₄（g）+H₂S（g）═C₂H₅SH（g）
平衡壓強(qiáng)：$\frac{3-0.682}{4-0.682}×1.8$   $\frac{1-0.682}{4-0.682}×1.8$    $\frac{0.682}{4-0.682}×1.8$，
主反應(yīng)的平衡常數(shù)Kp=$\frac{\frac{0.682}{4-0.682}×1.8}{\frac{3-0.682}{4-0.682}×1.8×\frac{1-0.682}{4-0.682}×1.8}$=$\frac{0.682×3.318}{（3-0.682）×（1-0.682）×1.8}$，
故答案為：Kp=$\frac{\frac{0.682}{4-0.682}×1.8}{\frac{3-0.682}{4-0.682}×1.8×\frac{1-0.682}{4-0.682}×1.8}$=$\frac{0.682×3.318}{（3-0.682）×（1-0.682）×1.8}$；
④為了提高乙烯的轉(zhuǎn)化率，可能采用促使化學(xué)平衡正向移動的措施：適當(dāng)提高H₂S的比例，適當(dāng)增加壓強(qiáng)，及時分離出產(chǎn)物等；故答案為：適當(dāng)提高H₂S的比例，適當(dāng)增加壓強(qiáng)，及時分離出產(chǎn)物等；
（3）①C₂H₅SO₂Cl、C₂H₅SH、水、氯氣在29℃左右反應(yīng)制得乙烷磺酰氯（C₂H₅SO₂Cl），據(jù)此得到反應(yīng)的化學(xué)方程式為C₂H₅SH+3Cl₂+2H₂O=C₂H₅SO₂Cl+5HCl，故答案為：C₂H₅SH+3Cl₂+2H₂O=C₂H₅SO₂Cl+5HCl；
②電解C₂H₅SH的鹽酸溶液也可制得C₂H₅SO₂Cl，根據(jù)電極總反應(yīng)為C₂H₅SH+HCl+H₂O→C₂H₅SO₂Cl+H₂↑（未配平），陰極上發(fā)生的是陽離子得電子的還原反應(yīng)，則陰極的電極反應(yīng)為：2H⁺+2e^-=H₂↑，故答案為：2H⁺+2e^-=H₂↑．

點(diǎn)評 本題綜合考查熱化學(xué)方程式的書寫、平衡的計(jì)算、平衡的影響因素以及電解原理的應(yīng)用等知識，屬于綜合知識的考查題，難度中等．