Question

乙烯間接水合法生產乙醇是指：先將乙烯與濃硫酸反應生成硫酸氫乙酯（C₂H₅OSO₃H），硫酸氫乙酯再水解生成乙醇，相應反應的化學方程式：
第一步：CH₂=CH₂+H₂SO₄ 

催化劑

C₂H₅OSO₃H+Q；
第二步：C₂H₅OSO₃H+H₂O 

催化劑

CH₃CH₂OH+H₂SO₄
完成下列填空：
①如果要提高上述第一步反應中乙烯的轉化率，可以采取的措施是

 

．
（選填編號）a．加壓b．增加乙烯的濃度c．升溫d．及時移走產物
②第一步中的濃硫酸有脫水性，寫出濃硫酸使藍色硫酸銅晶體變白色粉末的化學方程式（已知H₂SO₄?H₂O穩(wěn)定）

 

．
③簡述上述兩步反應中循環(huán)利用的物質是

 

，將此物質循環(huán)的操作步驟：

 

．
④硫酸氫乙酯的組成元素中，元素性質相似的是

 

．碳元素原子最外層有

 

種運動狀態(tài)不同的電子．通過比較

 

可判斷碳、氧兩種元素的非金屬性強弱．
⑤已知H₂O₂是18電子的分子，硫酸氫乙酯的組成元素中元素間也能形成18電子分子X，則X的化學式為

 

．H₂O₂沸點高于X，其原因是

 

．

Answer 1

考點：制備實驗方案的設計

專題：實驗設計題

分析：①提高第一步反應中乙烯的轉化率，應改變條件使平衡向正反應方向移動，結合平衡移動原理分析，但不能只增大乙烯的濃度；
②濃硫酸使藍色硫酸銅晶體變白色粉末，結合H₂SO₄?H₂O穩(wěn)定，可知該反應生成硫酸銅與H₂SO₄?H₂O；
③由方程式可知，第一步反應需要的硫酸在第二步中又重新生成，所以硫酸可以循環(huán)利用；乙醇易揮發(fā)，進行蒸餾，留下的是硫酸；
④同主族元素的性質相似；原子核外沒有運動狀態(tài)相同的電子，碳原子最外層有幾個電子就有幾種運動狀態(tài)不同的電子；可以根據氫化物穩(wěn)定性比較元素非金屬性強弱；
⑤硫酸氫乙酯的組成元素中元素間能形成18電子分子X為C₂H₆或H₂S，根據氫鍵分析與雙氧水的沸點高低．

解答： 解：①提高第一步反應中乙烯的轉化率，應改變條件使平衡向正反應方向移動，
a．正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，乙烯的轉化率增大，故a正確；
b．增加乙烯的濃度，平衡雖然向正反應方向移動，但乙烯的轉化率降低，故b錯誤；
c．正反應為放熱反應，升高溫度，平衡向逆反應方向移動，乙烯轉化率降低，故c錯誤；
d．及時移走產物，平衡向正反應方向移動，乙烯轉化率增大，故d正確，
故答案為：ad；
②濃硫酸使藍色硫酸銅晶體變白色粉末，結合H₂SO₄?H₂O穩(wěn)定，可知該反應生成硫酸銅與H₂SO₄?H₂O，該反應方程式為：CuSO₄?5H₂O+5H₂SO₄=CuSO₄+5 H₂SO₄?H₂O，
故答案為：CuSO₄?5H₂O+5H₂SO₄=CuSO₄+5 H₂SO₄?H₂O；
③由方程式可知，第一步反應需要的硫酸在第二步中又重新生成，所以硫酸可以循環(huán)利用；乙醇易揮發(fā)，將所得混合物蒸餾，留下的是硫酸，
故答案為：H₂SO₄；將所得混合物蒸餾，留下的是硫酸；
④O、S同主族元素的性質相似；碳元素原子最外層有4個電子，其最外層有4種運動狀態(tài)不同的電子；可以根據甲烷和水蒸氣的穩(wěn)定性比較C、O元素非金屬性強弱，
故答案為：O、S；4；甲烷和水蒸氣的穩(wěn)定性；
⑤硫酸氫乙酯的組成元素中元素間能形成18電子分子X為C₂H₆或H₂S，H₂O₂分子之間存在氫鍵，沸點高于C₂H₆或H₂S，
故答案為：C₂H₆或H₂S；H₂O₂分子之間存在氫鍵．

點評：本題考查有機物制備、化學實驗分析與評價、化學平衡移動、物質結構與元素周期律等，是對基礎知識的綜合考查與運用，需要學生具備扎實的基礎，難度中等．