Question

(15分)乙醇是重要的有机化工原料，可由乙烯直接水合法或间接水合法生产。回答下列问题：
（1）间接水合法是指先将乙烯与浓硫酸反应生成硫酸氢乙酯(C₂H₅OSO₃H)。再水解生成乙醇。写出相应的反应的化学方程式                             
（2）已知：
甲醇脱水反应①2CH₃OH(g)＝CH₃OCH₃(g)＋H₂O(g)?△H₁＝－23.9KJ·mol^－1
甲醇制烯烃反应②2CH₃OH(g)＝C₂H₄ (g)＋2H₂O(g)? △H₂＝－29.1KJ·mol^－1
乙醇异构化反应③CH₃CH₂OH(g)＝CH₃OCH₃(g))? △H₃＝+50.7KJ·mol^－1
则乙烯气相直接水合反应C₂H₄ (g)＋H₂O(g)＝C₂H₅OH(g)的?△H＝                   KJ·mol^－1
与间接水合法相比，气相直接水合法的优点是：             。
（3）下图为气相直接水合法中乙烯的平衡转化率与温度、压强的关系(其中n(H₂O)︰n(C₂H₄)=1︰1)

①列式计算乙烯水合制乙醇反应在图中A点的平衡常数K＝               (用平衡分压代替平衡浓度计算，分压＝总压×物质的量分数)
②图中压强P₁、P₂、P₃、P₄的大小顺序为：                 ，理由是：                      
③气相直接水合法党采用的工艺条件为：磷酸/硅藻土为催化剂，反应温度290 ℃，压强6．9MPa，n(H₂O)︰n(C₂H₄)=0．6︰1。乙烯的转化率为5℅。若要进一步提高乙烯的转化率，除了可以适当改变反应温度和压强外，还可以采取的措施有：               、                    。

Answer 1

（1）C₂H₄+H₂SO₄= C₂H₅OSO₃H; C₂H₅OSO₃H＋H₂O=C₂H₅OH+ H₂SO₄;
(2) -45.5 污染小，腐蚀性小等；（3）①K=0.07(MPa)^-1; ②P₁< P₂< P₃< P₄;反应分子数减少，相同温度下，压强升高，乙烯转化率提高；     ③将产物乙醇液化转移去，增加n(H₂O):n(C₂H₄)的比。

试题分析：（1）根据题意可得乙烯与浓硫酸反应生成硫酸氢乙酯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；与间接水合法相比，气相直接水合法的优点是污染小，腐蚀性小等；（3）①乙烯水合制乙醇反应在图中A点的平衡常数K(MPa)^-1; ②在相同的温度下由于乙烯是平衡转化率是P₁< P₂< P₃< P₄;由方程式C₂H₄ (g)＋H₂O(g)＝C₂H₅OH(g)可知该反应的正反应是气体体积减小的反应，所以增大压强，平衡正向移动，乙烯的转化率提高，因此压强关系是：P₁< P₂< P₃< P₄; ③若要进一步提高乙烯的转化率，除了可以适当改变反应温度和压强外，还可以采取的措施有改变物质的浓度，如从平衡体系中将产物乙醇分离出去，或增大水蒸气的浓度，改变二者的物质的量的比等等。