乙醇是重要的有机化工原料,可由乙烯气相直接水合法生产或间接水合法生产。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。写出相应反应的化学方程式:________________________________________。

(2)已知:

甲醇的脱水反应

2CH3OH(g)===CH3OCH3(g)+H2O(g)

ΔH1=-23.9 kJ·mol-1

甲醇制烯烃的反应

2CH3OH(g)===C2H4(g)+2H2O(g)

ΔH2=-29.1 kJ·mol-1

乙醇的异构化反应 C2H5OH(g)===CH3OCH3(g)

ΔH3=+50.7 kJ·mol-1

则乙烯气相直接水合反应C2H4(g)+H2O(g)===C2H5OH(g)的ΔH________kJ·mol-1。与间接水合法相比,气相直接水合法的优点是____________________________________。

(3)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(p1p2p3p4)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6.9 MPa,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________________________________________________________________________、

________________________________________________________________________。


合成氨是人类科学技术上的一项重大突破,其反应原理为

N2(g)+3H2(g)2NH3(g) ΔH=-92.4 kJ·mol-1

一种工业合成氨的简式流程图如下:

(1)天然气中的H2S杂质常用氨水吸收,产物为NH4HS。一定条件下向NH4HS溶液中通入空气,得到单质硫并使吸收液再生,写出再生反应的化学方程式:________________________________________________________________________。

(2)步骤Ⅱ中制氢气的原理如下:

①CH4(g)+H2O(g) CO(g)+3H2(g)

ΔH=+206.4  kJ·mol-1

②CO(g)+H2O(g) CO2(g)+H2(g)

ΔH=-41.2 kJ·mol-1

对于反应①,一定可以提高平衡体系中H2的百分含量,又能加快反应速率的措施是____________。

a.升高温度 b.增大水蒸气浓度 c.加入催化剂 d.降低压强

利用反应②,将CO进一步转化,可提高H2的产量。若1 mol CO和H2的混合气体(CO的体积分数为20%)与H2O反应,得到1.18 mol CO、CO2和H2的混合气体,则CO的转化率为____________。

(3)图(a)表示500 ℃、60.0 MPa条件下,原料气投料比与平衡时NH3体积分数的关系。根据图中a点数据计算N2的平衡体积分数:____________。

(4)依据温度对合成氨反应的影响,在图(b)坐标系中,画出一定条件下的密闭容器内,从通入原料气开始,随温度不断升高,NH3物质的量变化的曲线示意图。

 

(a)         (b)

(5)上述流程图中,使合成氨放出的能量得到充分利用的主要步骤是(填序号)________。简述本流程中提高合成氨原料总转化率的方法:________________________________________________________________________

________________________________________________________________________。


煤炭燃烧过程中会释放出大量的SO2,严重破坏生态环境。采用一定的脱硫技术可以把硫元素以CaSO4的形式固定,从而降低SO2的排放。但是煤炭燃烧过程中产生的CO又会与CaSO4发生化学反应,降低脱硫效率。相关反应的热化学方程式如下:

CaSO4(s)+CO(g)CaO(s) + SO2(g) + CO2(g) ΔH1=218.4 kJ·mol-1(反应Ⅰ)

CaSO4(s)+4CO(g)CaS(s) + 4CO2(g) ΔH2=-175.6 kJ·mol-1(反应Ⅱ)

请回答下列问题:

(1)反应Ⅰ能够自发进行的反应条件是________。

(2)对于气体参与的反应,表示平衡常数Kp时用气体组分(B)的平衡压强p(B)代替该气体物质的量的浓度c(B),则反应Ⅱ的Kp=________(用表达式表示)。

(3)假设某温度下,反应Ⅰ的速率(v1 )大于反应Ⅱ的速率(v2 ),则下列反应过程能量变化示意图正确的是________。

(4)通过监测反应体系中气体浓度的变化可判断反应Ⅰ和Ⅱ是否同时发生,理由是____________________________________________________________________。

                      A      B

                       C      D

(5)图(a)为实验测得不同温度下反应体系中CO初始体积百分数与平衡时固体产物中CaS质量百分数的关系曲线。则降低该反应体系中SO2生成量的措施有________。

A.向该反应体系中投入石灰石

B.在合适的温度区间控制较低的反应温度

C.提高CO的初始体积百分数

D.提高反应体系的温度

(6)恒温恒容条件下,假设反应Ⅰ和Ⅱ同时发生,且v1>v2,请在图(b)画出反应体系中c(SO2)随时间t变化的总趋势图。

 

     (a)            (b)

 0  140927  140935  140941  140945  140951  140953  140957  140963  140965  140971  140977  140981  140983  140987  140993  140995  141001  141005  141007  141011  141013  141017  141019  141021  141022  141023  141025  141026  141027  141029  141031  141035  141037  141041  141043  141047  141053  141055  141061  141065  141067  141071  141077  141083  141085  141091  141095  141097  141103  141107  141113  141121  203614 

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