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: 、 。
(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。
【解析】
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。
考点:考查化学方程式的书写、压强对平衡移动的影响、物质制取方案的设计与比较、反应热的计算、化学平衡常数的计算及提高产品产率的方法的探究的知识。
溶解度:
(1)固体物质的溶解度:在一定温度下,某固态物质在100克溶剂里达到饱和状态时所溶解的质量,单位是g,符号用S表示。
表达式:
(2)气体的溶解度定义:指该气体在压强为101kPa,一定温度时,溶解在1体积水中达到饱和状态时气体的体积。
溶解度曲线:
溶解度曲线:
溶解度曲线的意义:
①表示同一种物质在不同温度时的溶解度;
②表示不同物质在同一温度时的溶解度,可以比较同一温度时,不同物质的溶解度的大小。若两种物质的溶解度曲线相交,则在该温度下两种物质的溶解度相等;
③根据溶解度曲线可以确定从饱和溶液中析出晶体或进行混合物分离提纯的方法;
④根据溶解度曲线能进行有关的计算。
溶解度曲线变化规律:
1.大多数固体物质的溶解度随湿度升高而增大,曲线为"陡升型",如硝酸钾。
2.少数固体物质的溶解度受湿度的影响很小,曲线为"缓升型",如氯化钠。
3.极少数固体物质的溶解度随湿度的升高而减小,曲线为"下降型",如氢氧化钙。
4.气体物质的溶解度均随湿度的升高而减小(纵坐标表示体积),曲线也为"下降型",如氧气。
溶解度曲线的应用:
1.查找指定温度时物质的溶解度,并根据溶解度判断溶解性。
2.比较相同湿度时(或一定湿度范围内)不同物质溶解度的大小。
3.比较和确定物质的溶解度受温度影响的程度,并据此确定物质结晶或混合物分离提纯的方法。
4.确定溶液的状态(饱和与不饱和)。
溶解度曲线上的点的意义:
①溶解度曲线上的点表示物质在该点所示温度下的溶解度,溶液所处的状态是饱和溶液。
②溶解度曲线下面的面积上的点,表示溶液所处的状态是不饱和状态,依其数据配制的溶液为对应湿度时的不饱和溶液。
③溶解度曲线上面的面积上的点,依其数据配制的溶液为对应温度时的饱和溶液,且该溶质有剩余。
④两条溶解度曲线的交点,表示在该点所示的温度下,两种物质的溶解度相等。
溶解度的影响因素:
溶解度与温度的关系:
(1)固体物质的溶解度一般随温度的升高而增大,个别物质反常,如Ca(OH)2。
(2)气体物质的溶解度,一般随温度升高而减小,随压强增大而增大。常见的可溶性气体(常温、常压时的体积数):NH3 (700),HCl(0℃时500),HBr、HI亦易溶,SO2(40),C12 (2).H2S(2.6),CO2(1)。难溶气体:H2、CO、NO。有机物中:HCHO易溶,C2H2微溶,CH4、C2H4难溶。
a.大部分固体物质的溶解度随温度的升高而增大,如KNO3、NaNO3等。
b.少数固体物质的溶解度受温度影响很小,如 NaCl。
c.极少数固体物质的溶解度随温度的升高而减小,如 Ca(OH)2
饱和溶液与不饱和溶液、过饱和溶液:
过饱和溶液:一定温度、压力下,当溶液中溶质的浓度已超过该温度、压力下溶质的溶解度,而溶质仍不析出的现象叫过饱和现象,此时的溶液称为过饱和溶液。
饱和溶液:在一定温度下,向一定量溶剂里加入某种溶质,当溶质不能继续溶解时,所得的溶液叫做这种溶质的饱和溶液。
不饱和溶液:在一定温度下,在一定量的溶剂里,还能再溶解某种物质的溶液叫做这种溶质的不饱和溶液。
有关溶解度的计算:
某温度下,
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