Question

【題目】乙醇是重要的有機化工原料，可由乙烯氣相直接水合法或間接水合法生產，回答下列問題：

（1）間接水合法是指先將乙烯與濃硫酸反應生成硫酸氫乙酯（C2H5OSO3H），再水解生成乙醇，寫出相應反應的化學方程式 。

（2）已知：

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

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

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

則乙烯氣相直接水合反應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點是 ；

（3）氣相直接水合法中乙烯的平衡轉化率與溫度、壓強的關系（其中：=1：1）

①列式計算乙烯水合制乙醇反應在圖中A點的平衡常數Kp= 。

（A點總壓為7.85MPa,用平衡分壓代替平衡濃度計算，分壓=總壓×物質的量分數）；

②圖中壓強（P1，P2，P3，P4）大小順序為 ，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，反應溫度290℃，壓強6.9MPa，：=0.6：1，乙烯的轉化率為5%，若要進一步提高乙烯轉化率，除了可以適當改變反應溫度和壓強外，還可以采取的措施有 、 。

Answer 1

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

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

將產物乙醇液化移去、 增加n(H2O)：n(C2H4)的比值

【解析】試題分析：（1）根據題意可得乙烯與濃硫酸反應生成硫酸氫乙酯（C2H5OSO3H）的方程式為C2H4+ H2SO4= C2H5OSO3H，硫酸氫乙酯發生水解反應得到乙醇，方程式為C2H5OSO3H + H2O=C2H5OH + H2SO4；

（2）根據蓋斯定律可知：化學反應放出的能量多少與反應途徑無關，而只與物質的開始狀態及終止狀態有關。將幾個方程式進行疊加：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、產物可以發現：氣相直接水合法具有污染小，腐蝕性小、無副產品，原子利用率100%等的優點；

（3）①乙烯水合制乙醇反應在圖中A點的平衡常數

K(MPa)-1；

②由方程式C2H4(g) + H2O(g)＝C2H5OH(g)可知該反應的正反應是氣體體積減小的反應，所以增大壓強，平衡正向移動，乙烯的轉化率提高，因此壓強關系是：P1< P2< P3< P4；

③若要進一步提高乙烯的轉化率，除了可以適當改變反應溫度和壓強外，還可以采取的措施有改變物質的濃度，如從平衡體系中將產物乙醇分離出去，或增大水蒸氣的濃度，改變n(H2O)：n(C2H4)比等。

【考點地位】本題主要是考查方程式書寫、反應熱計算、平衡狀態計算及外界條件對平衡狀態的影響等

【名師點晴】本題以乙醇的制取方法為線索考查化學反應原理、方程式的書寫、化學平衡移動原理、物質制取方案的比較、反應條件的選擇、蓋斯定律的應用、反應熱、化學平衡常數的計算的知識。考查學生綜合運用所學化學知識解決相關化學問題的能力。體現了化學是一門實用性學科，從而提高學生學習化學的積極性和學習的興趣。在一定程度上考查了學生的知識的靈活運用能力和分析問題解決問題的能力。