Question

【題目】【2014新課標(biāo)1】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) ① 2CH3OH(g)＝CH3OCH3(g)＋H2O(g)△H1＝－23.9KJ·mol－1

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

乙醇異構(gòu)化反應(yīng) ③ CH3CH2OH(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?/span> ，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

【答案】（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】

（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; 硫酸氫乙酯發(fā)生水解反應(yīng)得到乙醇：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(gè)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n(H2O):n(C2H4)比等等。