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?u>                 ，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。

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。