Question

乙醇是重要的有機化工原料，可由乙烯氣相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)反應(yīng)的化學方程式_______________________________________________________________。

(2)已知：甲醇脫水反應(yīng)　2CH₃OH(g)===CH₃OCH₃(g)＋H₂O(g)　ΔH₁＝－23.9 kJ·mol^－1

甲醇制烯烴反應(yīng)　2CH₃OH(g)===C₂H₄(g)＋2H₂O(g)　ΔH₂＝－29.1 kJ·mol^－1

乙醇異構(gòu)化反應(yīng)　C₂H₅OH(g)===CH₃OCH₃(g)

ΔH₃＝＋50.7 kJ·mol^－1

則乙烯氣相直接水合反應(yīng)C₂H₄(g)＋H₂O(g)===C₂H₅OH(g)的ΔH＝________kJ·mol^－1。與間接水合法相比，氣相直接水合法的優(yōu)點是__________________________。

(3)下圖為氣相直接水合法中乙烯的平衡轉(zhuǎn)化率與溫度、壓強的關(guān)系[其中n:n＝1:1]

①列式計算乙烯水合制乙醇反應(yīng)在圖中A點的平衡常數(shù)K_p＝________(用平衡分壓代替平衡濃度計算，分壓＝總壓×物質(zhì)的量分數(shù))

②圖中壓強p₁、p₂、p₃、p₄的大小順序為：________，理由是：______________________。

③氣相直接水合法常采用的工藝條件為：磷酸/硅藻土為催化劑，反應(yīng)溫度290 ℃，壓強6.9 MPa，n:n＝0.6:1。乙烯的轉(zhuǎn)化率為5%。若要進一步提高乙烯的轉(zhuǎn)化率，除了可以適當改變反應(yīng)溫度和壓強外，還可以采取的措施有：________________、________________。

Answer 1

解析　(1)乙烯與濃硫酸反應(yīng)生成C₂H₅OSO₃H，C₂H₅OSO₃H與水反應(yīng)生成CH₃CH₂OH，根據(jù)元素守恒配平相應(yīng)化學方程式：CH₂===CH₂＋H₂SO₄(濃)===C₂H₅OSO₃H，C₂H₅OSO₃H＋H₂O===C₂H₅OH＋H₂SO₄。

(2)2CH₃OH(g)===CH₃OCH₃(g)＋H₂O(g)

ΔH₁＝－23.9 kJ·mol^－1①

2CH₃OH(g)===C₂H₄(g)＋2H₂O(g)

ΔH₂＝－29.1 kJ·mol^－1②

C₂H₅OH(g)===CH₃OCH₃(g)

ΔH₃＝＋50.7 kJ·mol^－1③

根據(jù)蓋斯定律，由①－②－③得：C₂H₄(g)＋H₂O(g)===C₂H₅OH(g)　ΔH＝－45.5 kJ·mol^－1。

濃H₂SO₄具有強氧化性，在反應(yīng)中可能會發(fā)生副反應(yīng)，生成有害氣體。所以氣相直接水合法的優(yōu)點是污染小、腐蝕性小等。

(3)①K_p＝＝＝＝0.07(MPa)^－1

②C₂H₄(g)＋H₂O(g)C₂H₅OH(g)是一個氣體體積減小的反應(yīng)，相同溫度下，增大壓強，平衡向正反應(yīng)方向移動，C₂H₄的轉(zhuǎn)化率提高，所以p₄>p₃>p₂>p₁。

③依據(jù)反應(yīng)特點及平衡移動原理，提高乙烯轉(zhuǎn)化率還可以增大H₂O與C₂H₄的比例，將乙醇及時分離出去等。

答案　(1)CH₂===CH₂＋H₂SO₄(濃)===C₂H₅OSO₃H，

C₂H₅OSO₃H＋H₂O===C₂H₅OH＋H₂SO₄

(2)－45.5　污染小，腐蝕性小等

(3)①＝＝＝0.07(MPa)^－1

②p₄>p₃>p₂>p₁　反應(yīng)分子數(shù)減少，相同溫度下，壓強升高，乙烯轉(zhuǎn)化率提高

③將產(chǎn)物乙醇液化移去；增加n:n比