Question

【題目】乙醚是一種重要的醫用麻醉劑，研究乙醇在催化劑A存在的條件下的脫水反應，對乙醚和酒精的工業生產都有重要意義，乙醇脫水涉及下列兩個反應之間的競爭：

脫水制乙烯Ⅰ：C2H5OH(g)C2H4(g)+H2O(g) △H1 K1

脫水制乙醚Ⅱ：2C2H5OH(g)C2H5OC2H5(g)+H2O(g) △H2 K2

研究所得相關信息如下：

①壓強平衡常數與溫度之間的關系

②不同溫度下乙醇的轉化率及選擇性

反應溫度(K)	乙醇轉化率(%)	乙烯選擇性(%)	乙醚選擇性(%)	副產物選擇性(%)
373	25.22	4.38	94.52	1.10
423	54.25	52.24	46.71	1.05
523	95.20	96.87	2.15	0.98

根據上述信息回答下列問題：

（1）若反應：2C2H4(g)+H2O(g)C2H5OC2H5(g)的焓變為△H3，平衡常數為K3，則△H3=_________(用含有△H1、△H2的式子表達)；K3=____________(用含有K1、K2的式子表達)。

（2）△H1____0(填“>”、“ <”或“=”)；乙醚的選擇性是指用于生成乙醚的乙醇占反應消耗總乙醇量的百分比，表中數據表明：隨著溫度升高，乙醚選擇性降低，簡述理由：______________。

（3）除了改變溫度外，請再提供一種提高乙醚產率的可行方法__________________________。

（4）為研究乙烯水合法合成乙醇，T℃時，可以認為只有反應Ⅰ，向體積為1L的密閉容器中投入0.6mol水和1mol乙烯，5min后恰好達到平衡。平衡后則得乙烯的轉化率為5%，容器內的總壓為7.75MPa，則5min內乙醇的的生成速率為__________________；計算反應Ⅰ的壓強平衡常數Kp=_________________(用平衡分壓代替平衡濃度計算，分壓=總壓×物質的量分數)。

（5）向（4）中的容器中再加入0.6mol水和1mol乙烯，平衡后，乙烯的轉化率___________(填“增大”、“ 減小”或“不變”)。

Answer 1

【答案】 ΔH2-2ΔH1 > 因為ΔH1>0，而ΔH2<0，升溫推動Ⅰ平衡右移，而Ⅱ平衡左移，有利于乙烯的生成而不利于乙醚的生成，故乙醚的選擇性降低 縮小體積增大壓強、分離乙醚或者改用選擇性更高的催化劑等等 0.01mol·L-1·min-1 52.25MPa 增大

【解析】試題分析：(1)根據蓋斯定律計算△H3；根據 、 、 分析；(2) 根據壓強平衡常數與溫度之間的關系圖，反應Ⅰ壓強平衡常數隨溫度升高而增大；根據壓強平衡常數與溫度之間的關系，ΔH1>0，而ΔH2<0，升溫推動Ⅰ平衡右移，而Ⅱ平衡左移；（3）反應Ⅱ正向移動可以提高乙醚產率；（4）利用“三段式”計算反應速率和壓強平衡常數Kp；（5）根據等效平衡原理，向（4）中的容器中再加入0.6mol水和1mol乙烯，相當于加壓；

解析：(1) Ⅰ：C2H5OH(g)C2H4(g)+H2O(g) △H1

Ⅱ：2C2H5OH(g)C2H5OC2H5(g)+H2O(g) △H2

根據蓋斯定律Ⅱ—Ⅰ×2得 2C2H4(g)+H2O(g)C2H5OC2H5(g) △H3=ΔH2-2ΔH1； 、 、，所以K3=；(2)反應Ⅰ壓強平衡常數隨溫度升高而增大，所以正反應吸熱△H1>0；根據壓強平衡常數與溫度之間的關系，ΔH1>0，而ΔH2<0，升溫推動Ⅰ平衡右移，而Ⅱ平衡左移，有利于乙烯的生成而不利于乙醚的生成，故乙醚的選擇性降低；（3）反應Ⅱ正向移動可以提高乙醚產率，縮小體積增大壓強、分離出乙醚都能使反應Ⅱ正向移動，所以提高乙醚產率的可行方法是縮小體積增大壓強、分離出乙醚；

（4）

則5min內乙醇的的生成速率為 mol·L-1·min-1；Kp= 52.25MPa；（5）根據等效平衡原理，向（4）中的容器中再加入0.6mol水和1mol乙烯，相當于加壓，增大壓強，C2H5OH(g)C2H4(g)+H2O(g)反應逆向移動，乙烯轉化率增大。