Question

(15分)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

（2）已知：

甲醇脱水反应①2CH3OH(g)＝CH3OCH3(g)＋H2O(g)?△H1＝－23.9KJ·mol－1

甲醇制烯烃反应②2CH3OH(g)＝C2H4 (g)＋2H2O(g)? △H2＝－29.1KJ·mol－1

乙醇异构化反应③CH3CH2OH(g)＝CH3OCH3(g))? △H3＝+50.7KJ·mol－1

则乙烯气相直接水合反应C2H4 (g)＋H2O(g)＝C2H5OH(g)的?△H＝ KJ·mol－1

与间接水合法相比，气相直接水合法的优点是： 。

（3）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列式计算乙烯水合制乙醇反应在图中A点的平衡常数K＝ (用平衡分压代替平衡浓度计算，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： ，理由是：

③气相直接水合法党采用的工艺条件为：磷酸/硅藻土为催化剂，反应温度290 ℃，压强6．9MPa，n(H2O)︰n(C2H4)=0．6︰1。乙烯的转化率为5℅。若要进一步提高乙烯的转化率，除了可以适当改变反应温度和压强外，还可以采取的措施有： 、 。

 

Answer 1

（1）C2H4+H2SO4= C2H5OSO3H; C2H5OSO3H＋H2O=C2H5OH+ H2SO4;

(2) -45.5 污染小，腐蚀性小等；（3）①K=0.07(MPa)-1; ②P1< 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将产物乙醇液化转移去，增加n(H2O):n(C2H4)的比。

【解析】

试题分析：（1）根据题意可得乙烯与浓硫酸反应生成硫酸氢乙酯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；与间接水合法相比，气相直接水合法的优点是污染小，腐蚀性小等；（3）①乙烯水合制乙醇反应在图中A点的平衡常数K(MPa)-1; ②在相同的温度下由于乙烯是平衡转化率是P1< P2< P3< P4;由方程式C2H4 (g)＋H2O(g)＝C2H5OH(g)可知该反应的正反应是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; ③若要进一步提高乙烯的转化率，除了可以适当改变反应温度和压强外，还可以采取的措施有改变物质的浓度，如从平衡体系中将产物乙醇分离出去，或增大水蒸气的浓度，改变二者的物质的量的比等等。

考点：考查化学方程式的书写、压强对平衡移动的影响、物质制取方案的设计与比较、反应热的计算、化学平衡常数的计算及提高产品产率的方法的探究的知识。