Question

4．乙醇是重要的有機化工原料，可由乙烯氣相直接水合法或間接水合法生產．回答下列問題：
（1）間接水合法是指先將乙烯與濃硫酸反應生成硫酸氫乙酯（C₂H₅OSO₃H）．再水解生成
乙醇．寫出相應反應的化學方程式C₂H₄+H₂SO₄=C₂H₅OSO₃H、C₂H₅OSO₃H+H₂O→C₂H₅OH+H₂SO₄
（2）已知：
甲醇脫水反應   2CH₃OH（g）=CH₃OCH₃（g）+H₂O（g）△H₁=-23.9kJ•mol^-1
甲醇制烯烴反應 2CH₃OH（g）=C₂H₄ （g）+2H₂O（g）△H₂=-29.1kJ•mol^-1
乙醇異構化反應 C₂H₅OH（g）=CH₃OCH₃（g）△H₃=+50.7kJ•mol^-1
則乙烯氣相直接水合反應 C₂H₄（g）+H₂O（g）=C₂H₅OH（g）的△H=-45.5kJ•mol^-1 與間接水合法相比，氣相直接水合法的優點是：無副產品，原子利用率100%．

Answer 1

分析 （1）乙烯與濃硫酸反應生成硫酸氫乙酯（C₂H₅OSO₃H），效仿乙酸乙酯水解，將水分成氫原子和羥基生成乙醇和硫酸；
（2）利用蓋斯定律構造目標熱化學方程式并求焓變，氣相直接水合法原子利用率100%；

解答 解：（1）乙烯與濃硫酸反應生成硫酸氫乙酯（C₂H₅OSO₃H），化學方程式為C₂H₄+H₂SO₄=C₂H₅OSO₃H，硫酸氫乙酯水解生成乙醇和硫酸，化學方程式為：C₂H₅OSO₃H+H₂O→C₂H₅OH+H₂SO₄，
故答案為：C₂H₄+H₂SO₄=C₂H₅OSO₃H、C₂H₅OSO₃H+H₂O→C₂H₅OH+H₂SO₄；
（2）已知：甲醇脫水反應  ①2CH₃OH（g）═CH₃OCH₃（g）+H₂O（g）△H₁=-23.9kJ•mol^-1
甲醇制烯烴反應 ②2CH₃OH（g）═C₂H₄（g）+2H₂O（g）△H₂=-29.1kJ•mol^-1
乙醇異構化反應 ③C₂H₅OH（g）═CH₃OCH₃（g）△H₃=+50.7kJ•mol^-1，
根據蓋斯定律①-②-③可得：C₂H₄（g）+H₂O（g）═C₂H₅OH（g）△H=（-23.9+29.1-50.7）kJ/mol=-45.5kJ/mol；
乙烯直接水化法中反應物中所有原子全部都變成生成物，所以原子利用率100%，沒有副產品，
故答案為：-45.5；無副產品，原子利用率100%；

點評 本題考查了化學方程式的書寫和熱化學方程式的反應熱的計算，題目難度中等，注意掌握蓋斯定律在熱化學方程式的計算中的應用．