《2025年同步练习册人民教育出版社高中化学选择性必修第一册人教版A山东专版》

19. (12 分)(1)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：$ C_2H_4(g) + H_2O(g) \rightleftharpoons C_2H_5OH(g) $。
下图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 $ H_2O $ 与 $ C_2H_4 $ 的物质的量之比为 1:1)。

①图中压强 $ p_1 $、$ p_2 $、$ p_3 $、$ p_4 $ 的大小顺序为$p_4 ＞ p_3 ＞ p_2 ＞ p_1$，理由是该反应为气体体积减小的化学反应，相同温度下，压强增大，乙烯转化率提高。
②气相直接水合法常用的工艺条件为磷酸/硅藻土为催化剂，反应温度 $ 290^{\circ}C $、压强 6.9 MPa，$ n_{H_2O} : n_{C_2H_4} = 0.6 : 1 $，乙烯的转化率为 $ 5\% $，若要进一步提高乙烯转化率，除了可以适当改变反应温度和压强外，还可以采取的措施有将产物乙醇液化移去、增大$H_2O$与$C_2H_4$的物质的量之比。
③已知：
Ⅰ. 甲醇的脱水反应：$ 2CH_3OH(g) = CH_3OCH_3(g) + H_2O(g) \quad \Delta H_1 = -23.9 \, kJ · mol^{-1} $；
Ⅱ. 甲醇制烯烃的反应：$ 2CH_3OH(g) = C_2H_4(g) + 2H_2O(g) \quad \Delta H_2 = -29.1 \, kJ · mol^{-1} $；
Ⅲ. 乙醇的异构化反应：$ C_2H_5OH(g) = CH_3OCH_3(g) \quad \Delta H_3 = +50.7 \, kJ · mol^{-1} $。
则乙烯气相直接水合反应 $ C_2H_4(g) + H_2O(g) = C_2H_5OH(g) $ 的 $ \Delta H = $－45.5 $ kJ · mol^{-1} $。
(2)利用间接水合法也可制取乙醇：先将乙烯与浓硫酸反应生成硫酸氢乙酯($ C_2H_5OSO_3H $)，再水解生成乙醇。与间接水合法相比，气相直接水合法的优点是污染小、腐蚀性小等。

答案： 19.答案
(1)①$p_4 ＞ p_3 ＞ p_2 ＞ p_1$ 该反应为气体体积减小的化学反应，相同温度下，压强增大，乙烯转化率提高 ②将产物乙醇液化移去 增大$H_2O$与$C_2H_4$的物质的量之比 ③－45.5
(2)污染小、腐蚀性小等
解析
(1)①$C_2H_4(g) + H_2O(g) \rightleftharpoons C_2H_5OH(g)$是一个气体体积减小的反应，相同温度下，增大压强，平衡向正反应方向移动，$C_2H_4$的转化率提高，所以$p_4 ＞ p_3 ＞ p_2 ＞ p_1$。②依据反应特点及平衡移动原理，提高乙烯转化率可以增大$H_2O$与$C_2H_4$的比例（增大$H_2O$的浓度使平衡右移），将乙醇及时分离出去（减小生成物的浓度使平衡右移）等。③根据盖斯定律，Ⅰ－Ⅱ－Ⅲ得$C_2H_4(g) + H_2O(g) \rightleftharpoons C_2H_5OH(g)$的$\Delta H = -45.5 kJ · mol^{-1}$。
(2)间接水合法中用到浓硫酸等强腐蚀性物质，与其相比直接水合法具有污染小、腐蚀性小等优点。