Question

8．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C₂H₄+H₂SO₄=C₂H₅OSO₃H、C₂H₅OSO₃H+H₂O→C₂H₅OH+H₂SO₄．
（2）已知：乙烯气相直接水合反应如下：
C₂H₄（g）+H₂O（g）?C₂H₅OH（g）  H=-45.5KJ/mol
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计算乙烯水合制乙醇反应在图中A点的平衡常数Kp=0.07（MPa）^-1（Kp表示用平衡分压代替平衡浓度计算出的平衡常数的值，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．
（3）若某温度下，反应C₂H₄（g）+H₂O（g）?C₂H₅OH（g）的平衡常数为Kp=0.05MPa^-1，体系总压为8.00MPa，各物质的量分数如下表所示．

物质	C2H4（g）	H2O（g）	C2H5OH（g）
物质的量分数	0.25	0.25	0.5

则v（正）＜v（逆）（填“＞”“＜”“=”）．

Answer 1

分析 （1）乙烯与浓硫酸反应生成硫酸氢乙酯（C₂H₅OSO₃H），效仿乙酸乙酯水解，将水分成氢原子和羟基生成乙醇和硫酸；
（2）①列出Kp表达式，利用三段法计算平衡分压带入表达式计算即可；
②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，根据压强对平衡移动的影响分析；
（3）比较Qp与Kp的大小，来判断正逆反应速率的大小．

解答 解：（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；
（3）①C₂H₄（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$\frac{0.2}{0.8+0.8+0.2}$=$\frac{1}{9}$，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；
（3）比较Qp=$\frac{8.00MPa×0.5}{8.00MPa×0.25×8.00MPa×0.25}$=1（MPa）^-1＞Kp，所以平衡逆向移动，即v（正）＜v（逆），故答案为：＜．

点评 本题考查了化学方程式的书写、压强对平衡移动的影响、平衡常数的计算等知识，综合性非常强，该题是高考中的常见题型，属于中等难度较大，侧重于学生分析问题、解决问题、知识迁移能力的培养．