Question

【題目】如圖所示為氣相直接水合法中乙烯的平衡轉化率與溫度、壓強的關系[其中n(H2O)∶n(C2H4)＝1∶1]

①列式計算乙烯水合制乙醇反應在圖中A點的平衡常數Kp＝__(用平衡分壓代替平衡濃度計算，分壓＝總壓×物質的量分數)；

②圖中壓強(p1、p2、p3、p4)的大小順序為___，理由是___。

③氣相直接水合法常采用的工藝條件為：磷酸/硅藻土為催化劑，反應溫度290℃，壓強6.9MPa，n(H2O)∶n(C2H4)＝0.6∶1，乙烯的轉化率為5%，若要進一步提高乙烯轉化率，除了可以適當改變反應溫度和壓強外，還可采取的措施有___、___。

Answer 1

【答案】0.072 P1<P2<P3<P4 反應分子數減少，相同溫度下，壓強升高乙烯轉化率提高 將產物乙醇液化轉移去 增加n(H2O):n(C2H4)的比

【解析】

①依據題意建立三段式，結合Kp公式計算可得；

②該反應是氣體體積減小的反應，增大壓強，平衡向正反應方向移動；

③若要進一步提高乙烯的轉化率，除了可以適當改變反應溫度和壓強外，還可以采取的措施有改變物質的濃度。

①乙烯與水反應的化學方程式為C2H4（g）+H2O（g）C2H5OH（g），設C2H4、H2O的起始物質的量分別為1mol，由圖可知A點乙烯轉化率為20%，由此建立如下三段式：

C2H4（g）+H2O（g）C2H5OH（g）

開始（mol） 1 1 0

轉化（mol） 0.2 0.2 0.2

平衡（mol） 0.8 0.8 0.2

由三段式所得數據可知，平衡時C2H4、H2O、C2H5OH的平衡分壓分別為×7.8MPa、×7.8MPa、×7.8Mpa，則平衡常數Kp＝≈0.072，故答案為：0.072；

②由圖可知，在相同的溫度下由于乙烯是平衡轉化率是P1<P2<P3<P4，該反應是氣體體積減小的反應，增大壓強，平衡向正反應方向移動，乙烯的轉化率提高，則壓強關系是P1<P2<P3<P4，故答案為：P1<P2<P3<P4；

③若要進一步提高乙烯的轉化率，除了可以適當改變反應溫度和壓強外，還可以采取的措施有改變物質的濃度，如從平衡體系中將產物乙醇分離出去，或增大水蒸氣的濃度，改變二者的物質的量的比等，故答案為：將產物乙醇液化轉移去，增加n(H2O):n(C2H4)的比。