Question

乙醇是重要的有機(jī)化工原料，可由乙烯氣相直接水合法生產(chǎn)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(xué)方程式：________________________________________。

(2)已知：

甲醇的脫水反應(yīng)

2CH₃OH(g)===CH₃OCH₃(g)＋H₂O(g)

ΔH₁＝－23.9 kJ·mol^－1

甲醇制烯烴的反應(yīng)

2CH₃OH(g)===C₂H₄(g)＋2H₂O(g)

ΔH₂＝－29.1 kJ·mol^－1

乙醇的異構(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(diǎn)是____________________________________。

(3)如圖所示為氣相直接水合法中乙烯的平衡轉(zhuǎn)化率與溫度、壓強(qiáng)的關(guān)系[其中n(H₂O)∶n(C₂H₄)＝1∶1]。

①列式計(jì)算乙烯水合制乙醇反應(yīng)在圖中A點(diǎn)的平衡常數(shù)K_p＝____________________(用平衡分壓代替平衡濃度計(jì)算，分壓＝總壓×物質(zhì)的量分?jǐn)?shù))。

②圖中壓強(qiáng)(p₁、p₂、p₃、p₄)的大小順序?yàn)開___，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(qiáng)6.9 MPa，n(H₂O)∶n(C₂H₄)＝0.6∶1。乙烯的轉(zhuǎn)化率為5%，若要進(jìn)一步提高乙烯轉(zhuǎn)化率，除了可以適當(dāng)改變反應(yīng)溫度和壓強(qiáng)外，還可采取的措施有________________________________________________________________________、

________________________________________________________________________。

Answer 1

(1)C₂H₄＋H₂SO₄―→C₂H₅OSO₃H、C₂H₅OSO₃H＋H₂O―→C₂H₅OH＋H₂SO₄　(2)－45.5　污染小、腐蝕性小等　(3)①＝＝

＝0.07(MPa)^－1　②p₁<p₂<p₃<p₄　反應(yīng)分子數(shù)減少，相同溫度下，壓強(qiáng)升高乙烯轉(zhuǎn)化率提高

③將產(chǎn)物乙醇液化移去　增加n(H₂O)∶n(C₂H₄)比

[解析] (1)根據(jù)題中信息可寫出由乙烯與濃硫酸間接水合法制乙醇的反應(yīng)為C₂H₄＋H₂SO₄―→C₂H₅OSO₃H 和C₂H₅OSO₃H＋H₂O―→C₂H₅OH＋H₂SO₄。(2)根據(jù)蓋斯定律①－②－③得：C₂H₄(g)＋H₂O(g)===C₂H₅OH(g)　ΔH＝－45.5 kJ·mol^－1。間接水合法中用到濃硫酸等強(qiáng)腐蝕性物質(zhì)，與其相比直接水合法具有污染小、腐蝕性小等優(yōu)點(diǎn)。(3)①設(shè)起始時(shí)C₂H₄和H₂O(g)的物質(zhì)的量均為n，根據(jù)C₂H₄的轉(zhuǎn)化率為20%，則平衡時(shí)C₂H₄、H₂O(g)和C₂H₅OH的物質(zhì)的量分別為80%n、80%n和20%n，則K_p＝＝＝＝0.07(MPa)^－1。②增大壓強(qiáng)，平衡將正向移動，能提高C₂H₄的轉(zhuǎn)化率，即壓強(qiáng)p₁＜p₂＜p₃＜p₄。③為了使平衡正向移動，還可以將乙醇液化及時(shí)分離，或增大n (H₂O)：n (C₂H₄) 之比等措施。