Question

（10分）工業(yè)上目前使用兩種方法制取乙醛：（1）乙炔水化法；（2）乙烯氧化法。下列兩表提供生產(chǎn)過程中原料、反應(yīng)條件、原料平衡轉(zhuǎn)化率、產(chǎn)量等有關(guān)的信息情況：

表一：原料、反應(yīng)條件、平衡轉(zhuǎn)化率、日產(chǎn)量

	乙炔水化法	乙烯氧化法
原料	乙炔、水	乙烯、空氣
反應(yīng)條件	HgSO4、100~125℃	PdCl2-CuCl2、100~125℃
平衡轉(zhuǎn)化率	乙炔平衡轉(zhuǎn)化率90%左右	乙烯平衡轉(zhuǎn)化率80%左右
日產(chǎn)量	2.5噸（某設(shè)備條件下）	3.6噸（相同設(shè)備條件下）

表二：原料來源生產(chǎn)工藝

	原料生產(chǎn)工藝過程
乙炔
乙烯	來源于石油裂解氣

根據(jù)上述兩表，回答下列問題：

（1）寫出下列化學(xué)方程式：

a．乙炔水化法制乙醛__________________________________________________。

b．乙烯氧化法制乙醛______________________________________________。

（2）從兩表中分析，現(xiàn)代工業(yè)上乙烯氧化法逐步取代乙炔水化法（從環(huán)境、原料來源、產(chǎn)率和產(chǎn)量、能耗等角度），分析可能的原因：________________________________。

（3）從化學(xué)反應(yīng)速率角度分析，在相同條件下，兩種制取乙醛的方法哪種快？

___________________________________________________________________。

（4）若將上述兩種方法的反應(yīng)條件，均增加“100atm”，原料平衡轉(zhuǎn)化率_______（填增大、減小、不變）；而實際生產(chǎn)中不采用的理由是_____________________________。

（5）若乙烯由石油裂化（裂化氣混合氣體的平均化學(xué)式C_nH_m、m>2n），進一步完全催化裂解而來，得到體積百分含量分別為：甲烷：5%、乙烯：40%、丙烯：10%、其余為丁二烯和氫氣（氣體體積均在同溫同壓下測定）。若得到40mol乙烯，求：能夠得到丁二烯和氫氣的物質(zhì)的量各為多少？

 

Answer 1

【答案】

（1）CH≡CH+H₂OCH₃CHO     2CH₂=CH₂+O₂2CH₃CHO

（2）從表一來看，兩者反應(yīng)條件溫度相當(dāng)，但乙炔水化法制乙醛使用的是汞鹽催化劑，毒性大；雖然乙烯氧化法的轉(zhuǎn)化率略小于乙炔水化法，但反應(yīng)快、日產(chǎn)量比其高得多。

從表二來看，乙炔的制取要經(jīng)過多步反應(yīng)制得，且消耗大量的熱能、電能，較難獲得；乙烯來源于石油裂解氣，消耗的總能量比乙炔少，且較容易獲得。

（3）乙烯氧化法快；

（4）增大；因為兩種方法在相應(yīng)反應(yīng)條件下，轉(zhuǎn)化率都已經(jīng)很高，增大壓強將消耗能量和增加高備，不經(jīng)濟。

（5）要得到40molC₂H₄，則會生成5molCH₄、10molC₃H₆。若設(shè)生成x mol丁二烯（C₄H₆）和y molH₂，且需要催化裂解a mol的C_nH_m。

則：根據(jù)碳原子守恒：an=5+30+80+4x

根據(jù)氫原子守恒：am=20+60+160+6x+2y

根據(jù)題意：x+y=100-55

解以上聯(lián)立方程求得：

【解析】（1）乙炔中含有碳碳三鍵，能和水發(fā)生加成反應(yīng)，生成乙醛；乙烯中含有碳碳雙鍵，能發(fā)生氧化反應(yīng)生成乙醛。

（2）從表一來看，兩者反應(yīng)條件溫度相當(dāng)，但乙炔水化法制乙醛使用的是汞鹽催化劑，毒性大；雖然乙烯氧化法的轉(zhuǎn)化率略小于乙炔水化法，但反應(yīng)快、日產(chǎn)量比其高得多。

從表二來看，乙炔的制取要經(jīng)過多步反應(yīng)制得，且消耗大量的熱能、電能，較難獲得；乙烯來源于石油裂解氣，消耗的總能量比乙炔少，且較容易獲得。

（3）根據(jù)表中數(shù)據(jù)可知，乙烯氧化的反應(yīng)速率要快。

（4）根據(jù)方程式可知，反應(yīng)都是體積減小的，所以增大壓強，平衡向正反應(yīng)方向移動，轉(zhuǎn)化率增大。但由于兩種方法在相應(yīng)反應(yīng)條件下，轉(zhuǎn)化率都已經(jīng)很高，增大壓強將消耗能量和增加設(shè)備，不經(jīng)濟。

（5）要得到40molC₂H₄，則會生成5molCH₄、10molC₃H₆。若設(shè)生成x mol丁二烯（C₄H₆）和y molH₂，且需要催化裂解a mol的C_nH_m。

則：根據(jù)碳原子守恒：an=5+30+80+4x

根據(jù)氫原子守恒：am=20+60+160+6x+2y

根據(jù)題意：x+y=100-55

解以上聯(lián)立方程求得：