Question

【题目】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(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Kp＝__(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，n(H2O)∶n(C2H4)＝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，还可采取的措施有___、___。

Answer 1

【答案】0.072 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 将产物乙醇液化转移去 增加n(H2O):n(C2H4)的比

【解析】

①依据题意建立三段式，结合Kp公式计算可得；

②该反应是气体体积减小的反应，增大压强，平衡向正反应方向移动；

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。

①乙烯与水反应的化学方程式为C2H4（g）+H2O（g）C2H5OH（g），设C2H4、H2O的起始物质的量分别为1mol，由图可知A点乙烯转化率为20%，由此建立如下三段式：

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

由三段式所得数据可知，平衡时C2H4、H2O、C2H5OH的平衡分压分别为×7.8MPa、×7.8MPa、×7.8Mpa，则平衡常数Kp＝≈0.072，故答案为：0.072；

②由图可知，在相同的温度下由于乙烯是平衡转化率是P1<P2<P3<P4，该反应是气体体积减小的反应，增大压强，平衡向正反应方向移动，乙烯的转化率提高，则压强关系是P1<P2<P3<P4，故答案为：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，故答案为：将产物乙醇液化转移去，增加n(H2O):n(C2H4)的比。