Question

(15分)乙醇是重要的有機化工原料，可由乙烯直接水合法或間接水合法生產。回答下列問題：
（1）間接水合法是指先將乙烯與濃硫酸反應生成硫酸氫乙酯(C₂H₅OSO₃H)。再水解生成乙醇。寫出相應的反應的化學方程式                             
（2）已知：
甲醇脫水反應①2CH₃OH(g)＝CH₃OCH₃(g)＋H₂O(g)?△H₁＝－23.9KJ·mol^－1
甲醇制烯烴反應②2CH₃OH(g)＝C₂H₄ (g)＋2H₂O(g)? △H₂＝－29.1KJ·mol^－1
乙醇異構化反應③CH₃CH₂OH(g)＝CH₃OCH₃(g))? △H₃＝+50.7KJ·mol^－1
則乙烯氣相直接水合反應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點是：             。
（3）下圖為氣相直接水合法中乙烯的平衡轉化率與溫度、壓強的關系(其中n(H₂O)︰n(C₂H₄)=1︰1)

①列式計算乙烯水合制乙醇反應在圖中A點的平衡常數K＝               (用平衡分壓代替平衡濃度計算，分壓＝總壓×物質的量分數)
②圖中壓強P₁、P₂、P₃、P₄的大小順序為：                 ，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，反應溫度290 ℃，壓強6．9MPa，n(H₂O)︰n(C₂H₄)=0．6︰1。乙烯的轉化率為5℅。若要進一步提高乙烯的轉化率，除了可以適當改變反應溫度和壓強外，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;反應分子數減少，相同溫度下，壓強升高，乙烯轉化率提高；     ③將產物乙醇液化轉移去，增加n(H₂O):n(C₂H₄)的比。

解析試題分析：（1）根據題意可得乙烯與濃硫酸反應生成硫酸氫乙酯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點是污染小，腐蝕性小等；（3）①乙烯水合制乙醇反應在圖中A點的平衡常數K(MPa)^-1; ②在相同的溫度下由于乙烯是平衡轉化率是P₁< P₂< P₃< P₄;由方程式C₂H₄ (g)＋H₂O(g)＝C₂H₅OH(g)可知該反應的正反應是氣體體積減小的反應，所以增大壓強，平衡正向移動，乙烯的轉化率提高，因此壓強關系是：P₁< P₂< P₃< P₄; ③若要進一步提高乙烯的轉化率，除了可以適當改變反應溫度和壓強外，還可以采取的措施有改變物質的濃度，如從平衡體系中將產物乙醇分離出去，或增大水蒸氣的濃度，改變二者的物質的量的比等等。
考點：考查化學方程式的書寫、壓強對平衡移動的影響、物質制取方案的設計與比較、反應熱的計算、化學平衡常數的計算及提高產品產率的方法的探究的知識。