Question

1．已知：C₂H₄（g）+H₂O（g）═C₂H₅OH（g），△H=-45.5kJ•mol^-1，乙醇是重要的有機(jī)化工原料，可由乙烯氣相直接水合法或間接水合法生產(chǎn)．如圖所示為氣相直接水合法中乙烯的平衡轉(zhuǎn)化率與溫度、壓強(qiáng)的關(guān)系（其中${n}_{{H}_{2}O}$：${n}_{{C}_{2}{H}_{4}}$=1：1）．
（1）列式計(jì)算乙烯水合制乙醇反應(yīng)在圖中A點(diǎn)的平衡常數(shù)K_p=0.07（MPa）^-1；（用平衡分壓代替平衡濃度計(jì)算，分壓=總壓×物質(zhì)的量分?jǐn)?shù)）；
（2）圖中壓強(qiáng)（p₁、p₂、p₃、p₄）的大小順序?yàn)閜₁＜p₂＜p₃＜p₄，理由是反應(yīng)分子數(shù)減少，相同溫度下，壓強(qiáng)升高乙烯轉(zhuǎn)化率提高．

Answer 1

分析 （1）Kp=$\frac{P（{C}_{2}{H}_{5}OH）}{P（{C}_{2}{H}_{4}）×P（{H}_{2}O）}$，設(shè)C₂H₄、H₂O的起始物質(zhì)的量分別為1mol，利用三段法計(jì)算平衡各組分物質(zhì)的量，進(jìn)而計(jì)算分壓帶入表達(dá)式計(jì)算；
（2）在相同溫度下由于乙烯轉(zhuǎn)化率為p₁＜p₂＜p₃＜p₄，正反應(yīng)為氣體體積減小的反應(yīng)，增大壓強(qiáng)平衡向正反應(yīng)分析移動(dòng)，乙烯的轉(zhuǎn)化率增大．

解答 解：（1）設(shè)C₂H₄、H₂O的起始物質(zhì)的量分別為1mol，A點(diǎn)乙烯轉(zhuǎn)化率為20%，故參加反應(yīng)的乙烯為0.2mol，則：
           C₂H₄（g）+H₂O（g）═C₂H₅OH（g）
開始（mol）：1         1         0
轉(zhuǎn)化（mol）：0.2       0.2       0.2  
平衡（mol）：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$\frac{0.8}{0.8+0.8+0.2}$=$\frac{4}{9}$，則乙醇的分壓為7.85MPa×$\frac{1}{9}$=0.87MPa，乙烯和水的分壓為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，
故答案為：0.07（MPa）^-1；
（2）由圖可知，在相同溫度下乙烯轉(zhuǎn)化率為p₁＜p₂＜p₃＜p₄，由C₂H₄（g）+H₂O（g）═C₂H₅OH（g）△H=-45.5kJ•mol^-1，可知正反應(yīng)為氣體體積減小的反應(yīng)，所以增大壓強(qiáng)，平衡正向移動(dòng)，乙烯的轉(zhuǎn)化率提高，因此壓強(qiáng)關(guān)系是p₁＜p₂＜p₃＜p₄，
故答案為：p₁＜p₂＜p₃＜p₄；反應(yīng)分子數(shù)減少，相同溫度下，壓強(qiáng)升高乙烯轉(zhuǎn)化率提高．

點(diǎn)評(píng) 本題考查化學(xué)平衡常數(shù)計(jì)算、化學(xué)平衡圖象及影響因素，屬于中等難度，有利于學(xué)生分析解決問題、知識(shí)遷移能力的培養(yǎng)．