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8.乙醇是重要的有机化工原料,可由乙烯直接水合法或间接水合法生产.回答下列问题:
(1)间接水合法是指先将乙烯与浓硫酸反应生成硫酸氢乙酯(C2H5OSO3H).再水解生成乙醇.写出相应的反应的化学方程式C2H4+H2SO4=C2H5OSO3H、C2H5OSO3H+H2O→C2H5OH+H2SO4
(2)已知:乙烯气相直接水合反应如下:
C2H4(g)+H2O(g)?C2H5OH(g)  H=-45.5KJ/mol
下图为气相直接水合法中乙烯的平衡转化率与温度、压强的关系(其中n(H2O):n(C2H4)=1:1)

①计算乙烯水合制乙醇反应在图中A点的平衡常数Kp=0.07(MPa)-1(Kp表示用平衡分压代替平衡浓度计算出的平衡常数的值,分压=总压×物质的量分数)
②图中压强P1、P2、P3、P4的大小顺序为:p1<p2<p3<p4,理由是反应分子数减少,相同温度下,压强升高乙烯转化率提高.
(3)若某温度下,反应C2H4(g)+H2O(g)?C2H5OH(g)的平衡常数为Kp=0.05MPa-1,体系总压为8.00MPa,各物质的量分数如下表所示.
物质C2H4(g)H2O(g)C2H5OH(g)
物质的量分数0.250.250.5
则v(正)<v(逆)(填“>”“<”“=”).

分析 (1)乙烯与浓硫酸反应生成硫酸氢乙酯(C2H5OSO3H),效仿乙酸乙酯水解,将水分成氢原子和羟基生成乙醇和硫酸;
(2)①列出Kp表达式,利用三段法计算平衡分压带入表达式计算即可;
②在相同温度下由于乙烯转化率为p1<p2<p3<p4,由C2H4(g)+H2O(g)═C2H5OH(g)可知正反应为气体体积减小的反应,根据压强对平衡移动的影响分析;
(3)比较Qp与Kp的大小,来判断正逆反应速率的大小.

解答 解:(1)乙烯与浓硫酸反应生成硫酸氢乙酯(C2H5OSO3H),化学方程式为C2H4+H2SO4=C2H5OSO3H,硫酸氢乙酯水解生成乙醇和硫酸,化学方程式为C2H5OSO3H+H2O→C2H5OH+H2SO4
故答案为:C2H4+H2SO4=C2H5OSO3H、C2H5OSO3H+H2O→C2H5OH+H2SO4
(3)①C2H4(g)+H2O(g)═C2H5OH(g)
开始:1         1          0
转化:0.2       0.2       0.2
平衡:0.8       0.8       0.2
乙醇占$\frac{0.2}{0.8+0.8+0.2}$=$\frac{1}{9}$,乙烯和水各占$\frac{0.8}{0.8+0.8+0.2}$=$\frac{4}{9}$,则乙醇的分压为7.85MPa×$\frac{1}{9}$=0.87MPa,乙烯和水的分压为7.85MPa×$\frac{4}{9}$=3.49MPa,
所以Kp=$\frac{p({C}_{2}{H}_{5}OH)}{p({C}_{2}{H}_{4})•p({H}_{2}O)}$=$\frac{0.87MPa}{3.49MPa×3.49MPa}$=0.07(MPa)-1
故答案为:0.07(MPa)-1
②在相同温度下由于乙烯转化率为p1<p2<p3<p4,由C2H4(g)+H2O(g)═C2H5OH(g)可知正反应为气体体积减小的反应,所以增大压强,平衡正向移动,乙烯的转化率提高,因此压强关系是p1<p2<p3<p4
故答案为:p1<p2<p3<p4;反应分子数减少,相同温度下,压强升高乙烯转化率提高;
(3)比较Qp=$\frac{8.00MPa×0.5}{8.00MPa×0.25×8.00MPa×0.25}$=1(MPa)-1>Kp,所以平衡逆向移动,即v(正)<v(逆),故答案为:<.

点评 本题考查了化学方程式的书写、压强对平衡移动的影响、平衡常数的计算等知识,综合性非常强,该题是高考中的常见题型,属于中等难度较大,侧重于学生分析问题、解决问题、知识迁移能力的培养.

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