Question

1．已知：C₂H₄（g）+H₂O（g）═C₂H₅OH（g），△H=-45.5kJ•mol^-1，乙醇是重要的有机化工原料，可由乙烯气相直接水合法或间接水合法生产．如图所示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${n}_{{H}_{2}O}$：${n}_{{C}_{2}{H}_{4}}$=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_p=0.07（MPa）^-1；（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p₁＜p₂＜p₃＜p₄，理由是反应分子数减少，相同温度下，压强升高乙烯转化率提高．

Answer 1

分析 （1）Kp=$\frac{P（{C}_{2}{H}_{5}OH）}{P（{C}_{2}{H}_{4}）×P（{H}_{2}O）}$，设C₂H₄、H₂O的起始物质的量分别为1mol，利用三段法计算平衡各组分物质的量，进而计算分压带入表达式计算；
（2）在相同温度下由于乙烯转化率为p₁＜p₂＜p₃＜p₄，正反应为气体体积减小的反应，增大压强平衡向正反应分析移动，乙烯的转化率增大．

解答 解：（1）设C₂H₄、H₂O的起始物质的量分别为1mol，A点乙烯转化率为20%，故参加反应的乙烯为0.2mol，则：
           C₂H₄（g）+H₂O（g）═C₂H₅OH（g）
开始（mol）：1         1         0
转化（mol）：0.2       0.2       0.2  
平衡（mol）：0.8       0.8       0.2  
乙醇占$\frac{0.2}{0.8+0.8+0.2}$=$\frac{1}{9}$，乙烯和水各占$\frac{0.8}{0.8+0.8+0.2}$=$\frac{4}{9}$，则乙醇的分压为7.85MPa×$\frac{1}{9}$=0.87MPa，乙烯和水的分压为7.85MPa×$\frac{4}{9}$=3.49MPa，
所以Kp=$\frac{P（{C}_{2}{H}_{5}OH）}{P（{C}_{2}{H}_{4}）×P（{H}_{2}O）}$=$\frac{0.87MPa}{3.49MPa×3.49MPa}$=0.07（MPa）^-1，
故答案为：0.07（MPa）^-1；
（2）由图可知，在相同温度下乙烯转化率为p₁＜p₂＜p₃＜p₄，由C₂H₄（g）+H₂O（g）═C₂H₅OH（g）△H=-45.5kJ•mol^-1，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．

点评 本题考查化学平衡常数计算、化学平衡图象及影响因素，属于中等难度，有利于学生分析解决问题、知识迁移能力的培养．