Question

【題目】乙醇是重要的有機(jī)化工原料，可由乙烯氣相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)反應(yīng)的化學(xué)方程式 。

（2）已知：

甲醇脫水反應(yīng) 2CH3OH（g）═CH3OCH3（g） + H2O（g）△H1=﹣23.9kJmol﹣1

甲醇制烯烴反應(yīng) 2CH3OH（g）═C2H4（g） + 2H2O（g）△H2=﹣29.1kJmol﹣1

乙醇異構(gòu)化反應(yīng) C2H5OH（g）═CH3OCH3（g）△H3=" +" 50.7kJmol﹣1

則乙烯氣相直接水合反應(yīng)C2H4（g） + H2O（g）═C2H5OH（g）的△H= kJmol﹣1，與間接水合法相比，氣相直接水合法的優(yōu)點(diǎn)是 ；

（3）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：=1：1）

①列式計算乙烯水合制乙醇反應(yīng)在圖中A點(diǎn)的平衡常數(shù)Kp= 。

（A點(diǎn)總壓為7.85MPa,用平衡分壓代替平衡濃度計算，分壓=總壓×物質(zhì)的量分?jǐn)?shù)）；

②圖中壓強(qiáng)（P1，P2，P3，P4）大小順序?yàn)?/span> ，理由是 ；

③氣相直接水合法常采用的工藝條件為：磷酸/硅藻土為催化劑，反應(yīng)溫度290℃，壓強(qiáng)6.9MPa，：=0.6：1，乙烯的轉(zhuǎn)化率為5%，若要進(jìn)一步提高乙烯轉(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

【答案】C2H4+ H2SO4=C2H5OSO3H、C2H5OSO3H + H2O→C2H5OH + H2SO4

﹣45.5 無副產(chǎn)品，原子利用率100% 0.07（MPa）﹣1 p1＜p2＜p3＜p4 正反應(yīng)為氣體分子數(shù)減少的反應(yīng)，相同溫度下，壓強(qiáng)升高，平衡向正方向移動，乙烯轉(zhuǎn)化率提高

將產(chǎn)物乙醇液化移去、 增加n(H2O)：n(C2H4)的比值

【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）的方程式為C2H4+ H2SO4= C2H5OSO3H，硫酸氫乙酯發(fā)生水解反應(yīng)得到乙醇，方程式為C2H5OSO3H + H2O=C2H5OH + H2SO4；

（2）根據(jù)蓋斯定律可知：化學(xué)反應(yīng)放出的能量多少與反應(yīng)途徑無關(guān)，而只與物質(zhì)的開始狀態(tài)及終止?fàn)顟B(tài)有關(guān)。將幾個方程式進(jìn)行疊加：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；通過比較氣相直接水合法和間接水合法使用的原料、產(chǎn)物可以發(fā)現(xiàn)：氣相直接水合法具有污染小，腐蝕性小、無副產(chǎn)品，原子利用率100%等的優(yōu)點(diǎn)；

（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，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n(H2O)：n(C2H4)比等。

【考點(diǎn)地位】本題主要是考查方程式書寫、反應(yīng)熱計算、平衡狀態(tài)計算及外界條件對平衡狀態(tài)的影響等

【名師點(diǎn)晴】本題以乙醇的制取方法為線索考查化學(xué)反應(yīng)原理、方程式的書寫、化學(xué)平衡移動原理、物質(zhì)制取方案的比較、反應(yīng)條件的選擇、蓋斯定律的應(yīng)用、反應(yīng)熱、化學(xué)平衡常數(shù)的計算的知識�？疾閷W(xué)生綜合運(yùn)用所學(xué)化學(xué)知識解決相關(guān)化學(xué)問題的能力。體現(xiàn)了化學(xué)是一門實(shí)用性學(xué)科，從而提高學(xué)生學(xué)習(xí)化學(xué)的積極性和學(xué)習(xí)的興趣。在一定程度上考查了學(xué)生的知識的靈活運(yùn)用能力和分析問題解決問題的能力。