Question

15．工业上用乙烯水合法制取乙醇，其反应为：C₂H₄（g）+H₂O（g）C₂H₅OH（g）△H=a kJ•mol^-1．将等物质的量的C₂H₄（g）和H₂O（g）充入某装置制取乙醇，乙烯的平衡转化率随温度、压强的变化关系如图所示．（平衡时，可用气体分压代替平衡浓度计算平衡常数，气体分压=气体总压×体积分数）

下列说法正确的是（　　）

• A． a大于0，P₁小于P₂
• B． M点H₂O（g）的转化率为10%
• C． M点化学反应速率大于N点
• D． 250℃时，用平衡分压计算的化学平衡常数 K_P=$\frac{9}{16}$

Answer 1

分析 A、温度升高乙烯的转化减小，平衡逆向移动，逆反应是吸热反应，正反应是气体体积减小的方向，增大压强乙烯转化率增大，由此分析解答；
B、因为等物质的量的C₂H₄（g）和H₂O（g）充入，而且两者的变化量相同，所以M点H₂O（g）的转化率为20%；
C、P₁小于P₂，温度相同，压强越大反应速率越快；
D、由图可知，A点乙烯的平衡转化率为20%，设起始量n（H₂O）=n（C₂H₄）=1mol，转化的乙烯为0.2mol，则：
            C₂H₄（g）+H₂O（g）═C₂H₅OH（g）
起始量（mol）：1         1         0
转化量（mol）：0.2       0.2       0.2
平衡量（mol）：0.8      0.8       0.2
压强之比等于物质的量之比．

解答 解：A、温度升高乙烯的转化减小，平衡逆向移动，逆反应是吸热反应，所以正反应是放热反应，则a小于0，正反应是气体体积减小的方向，增大压强乙烯转化率增大，所以P₁小于P₂，故A错误；
B、因为等物质的量的C₂H₄（g）和H₂O（g）充入，而且两者的变化量相同，所以M点H₂O（g）的转化率为20%，故B错误；
C、P₁小于P₂，温度相同，压强越大反应速率越快，所以M点化学反应速率大于N点，故C正确；
D、由图可知，A点乙烯的平衡转化率为20%，设起始量n（H₂O）=n（C₂H₄）=1mol，转化的乙烯为0.2mol，则：
             C₂H₄（g）+H₂O（g）═C₂H₅OH（g）
起始量（mol）：1        1          0
转化量（mol）：0.2      0.2        0.2
平衡量（mol）：0.8      0.8        0.2
压强之比等于物质的量之比，则p（C₂H₄）=p（H₂O）=7.85MPa×$\frac{0.8}{1.8}$=7.85MPa×$\frac{4}{9}$，p（C₂H₅OH）=7.85MPa×$\frac{1}{9}$，则Kp=$\frac{p（{C}_{2}{H}_{5}OH）}{p（{C}_{2}{H}_{4}）×p（{H}_{2}O）}$=$\frac{7.85MPa×\frac{1}{9}}{7.85MPa×\frac{4}{9}×7.85MPa×\frac{4}{9}}$=0.072MPa^-1，故D错误；
故选C．

点评 本题考查了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．