问题标题:
乙醇是重要的有机化工原料,可由乙烯气相直接水合成法或间接水合成法生产,回答下列问题:(1)间接水合成法是指将乙烯与浓硫酸反应生成硫酸氢乙酯C2H5OSO3H),再水解成乙醇,写出相
问题描述:
乙醇是重要的有机化工原料,可由乙烯气相直接水合成法或间接水合成法生产,回答下列问题:
(1)间接水合成法是指将乙烯与浓硫酸反应生成硫酸氢乙酯C2H5OSO3H),再水解成乙醇,写出相应的化学方程式___;(2)已知:
甲醇脱水反应2CH3OH(g)=CH3OCH3(g)+H2O(g)△H1=-23.9kJ•mol-1
甲醇制烯烃反应2CH3OH(g)=C2H4(g)+H2O(g)△H2=-29.1kJ•mol-1
乙醇异构化反应2CH3OH(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)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nH2O:nC2H4=1:1).
①图中压强(P1,P2,P3,P4)大小顺序为___,理由是___;
②列式计算乙烯水合制乙醇反应在图中A点的平衡常数Kp=___(用平衡分压代替平衡浓度计算,分压=总压×物质的量分数);
③气相直接水合法常采用的工艺条件为:磷酸/硅藻土为催化剂,反应温度290℃,压强6.9MPa,nH2O:nC2H4=0.6:1,乙烯的转化率为5%,若要进一步提高乙烯转化率,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___、___..
陈彦彪回答:
(1)乙烯与浓硫酸反应生成硫酸氢乙酯(C2H5OSO3H),化学方程式为C2H4+H2SO4=C2H5OSO3H,硫酸氢乙酯水解生成乙醇和硫酸,化学方程式为:C2H5OSO3H+H2O→C2H5OH+H2SO4,
故答案为:C2H4+H2SO4=C2H5OSO3H、C2H5OSO3H+H2O→C2H5OH+H2SO4;
(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 ③C2H5OH(g)═CH3OCH3(g)△H3=+50.7kJ•mol-1,
根据盖斯定律①-②-③可得:C2H4(g)+H2O(g)═C2H5OH(g)△H=(-23.9+29.1-50.7)kJ/mol=-45.5kJ/mol;
乙烯直接水化法中反应物中所有原子全部都变成生成物,所以原子利用率100%,没有副产品,
故答案为:-45.5;无副产品,原子利用率100%;
(3)①在相同温度下由于乙烯转化率为p1<p2<p3<p4,由C2H4(g)+H2O(g)═C2H5OH(g)可知正反应为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,
故答案为:p1<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;
②C2H4(g)+H2O(g)═C2H5OH(g)
开始:1 1 0
转化:0.2 0.2 0.2
平衡:0.8 0.8 0.2
乙醇占0.20.8+0.8+0.2
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