Question

【題目】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列式計算乙烯水合制乙醇反應(yīng)在圖中A點的平衡常數(shù)Kp＝__(用平衡分壓代替平衡濃度計算，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(qiáng)6.9MPa，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

【答案】0.072 P1<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 將產(chǎn)物乙醇液化轉(zhuǎn)移去 增加n(H2O):n(C2H4)的比

【解析】

①依據(jù)題意建立三段式，結(jié)合Kp公式計算可得；

②該反應(yīng)是氣體體積減小的反應(yīng)，增大壓強(qiáng)，平衡向正反應(yīng)方向移動；

③若要進(jìn)一步提高乙烯的轉(zhuǎn)化率，除了可以適當(dāng)改變反應(yīng)溫度和壓強(qiáng)外，還可以采取的措施有改變物質(zhì)的濃度。

①乙烯與水反應(yīng)的化學(xué)方程式為C2H4（g）+H2O（g）C2H5OH（g），設(shè)C2H4、H2O的起始物質(zhì)的量分別為1mol，由圖可知A點乙烯轉(zhuǎn)化率為20%，由此建立如下三段式：

C2H4（g）+H2O（g）C2H5OH（g）

開始（mol） 1 1 0

轉(zhuǎn)化（mol） 0.2 0.2 0.2

平衡（mol） 0.8 0.8 0.2

由三段式所得數(shù)據(jù)可知，平衡時C2H4、H2O、C2H5OH的平衡分壓分別為×7.8MPa、×7.8MPa、×7.8Mpa，則平衡常數(shù)Kp＝≈0.072，故答案為：0.072；

②由圖可知，在相同的溫度下由于乙烯是平衡轉(zhuǎn)化率是P1<P2<P3<P4，該反應(yīng)是氣體體積減小的反應(yīng)，增大壓強(qiáng)，平衡向正反應(yīng)方向移動，乙烯的轉(zhuǎn)化率提高，則壓強(qiáng)關(guān)系是P1<P2<P3<P4，故答案為：P1<P2<P3<P4；

③若要進(jìn)一步提高乙烯的轉(zhuǎn)化率，除了可以適當(dāng)改變反應(yīng)溫度和壓強(qiáng)外，還可以采取的措施有改變物質(zhì)的濃度，如從平衡體系中將產(chǎn)物乙醇分離出去，或增大水蒸氣的濃度，改變二者的物質(zhì)的量的比等，故答案為：將產(chǎn)物乙醇液化轉(zhuǎn)移去，增加n(H2O):n(C2H4)的比。