(2008?南通三模)1,3-丙二醇是重要的化工原料,用乙烯合成1,3-丙二醇的路線如下:

(1)通過反應(yīng)①用乙烯和空氣混合氣體制備,測(cè)得反應(yīng)前和某一時(shí)刻氣體的體積分?jǐn)?shù)如下表.
C2H4 O2 N2
反應(yīng)前體積分?jǐn)?shù) 25.0% 15.0% 60.0% 0
某一時(shí)刻體積分?jǐn)?shù) 5.56% 5.54% 66.7% 22.2%
計(jì)算此時(shí)乙烯的轉(zhuǎn)化率.
(2)某化工廠已購得乙烯14t,考慮到原料的充分利用,反應(yīng)②、③所需的CO和H2可由以下兩個(gè)反應(yīng)獲得:
C+H2O
 高溫 
.
 
CO+H2 
CH4+H2O
 高溫 
.
 
CO+3H2
假設(shè)在生產(chǎn)過程中,反應(yīng)②中CO和H2、反應(yīng)③中H2均過量20%,且反應(yīng)①、②、③中各有機(jī)物的轉(zhuǎn)化率均為100%.計(jì)算至少需要焦炭、甲烷各多少噸,才能滿足生產(chǎn)需要?
分析:(1)設(shè)反應(yīng)前氣體共有100L,根據(jù)體積分?jǐn)?shù)計(jì)算反應(yīng)前乙烯、氮?dú)獾捏w積,因?yàn)镹2的體積不發(fā)生變化,根據(jù)反應(yīng)后氮?dú)怏w積分?jǐn)?shù)計(jì)算反應(yīng)后氣體的體積,進(jìn)而計(jì)算反應(yīng)后乙烯的體積,計(jì)算參加反應(yīng)的乙烯的體積,再利用轉(zhuǎn)化率定義計(jì)算,據(jù)此解答;
(2)根據(jù)關(guān)系式:C2H4~CO~H2~HOCH2CH2CHO、HOCH2CH2CHO~H2,求出反應(yīng)②、③中共需CO與H2的質(zhì)量,令需焦炭xt,甲烷yt,根據(jù)方程式用x、y分別表示焦炭、甲烷生成的CO與H2的質(zhì)量,再根據(jù)反應(yīng)②、③中共需CO與H2的質(zhì)量,列方程解答.
解答:(1)設(shè)反應(yīng)前氣體共有100L,
則反應(yīng)前:V(C2H4)=100L×25.0%=25L
         V(N2)=100L×60.0%=60L
因?yàn)镹2的體積不發(fā)生變化,則此時(shí)氣體的體積為60L÷66.7%=90L
V(C2H4)=90L×5.56%=5.00L
則此時(shí)乙烯的轉(zhuǎn)化率=
25L-5L
25L
×100%=80.0%
答:乙烯的轉(zhuǎn)化率為80.0%;
(2)反應(yīng)②中CO和H2、反應(yīng)③中H2均過量20%,則轉(zhuǎn)化率為
1
1+20%
=
5
6

反應(yīng)②中:C2H4 ~~~~CO~~~~~~~~H2 ~~~~~~HOCH2CH2CHO
             28          28             2                  74
             14t     m(CO)×
5
6
        m(H2)×
5
6
       m(HOCH2CH2CHO)
則m(CO)=16.8t,m(H2)=1.2t,m(HOCH2CH2CHO)=37 t,
反應(yīng)③中  HOCH2CH2CHO~H2
          74          2
          37t       m(H2)×
5
6

則m(H2)=1.2t,
反應(yīng)②、③中共需CO16.8t、H22.4t.
令需焦炭xt,甲烷yt,則:
C+H2O
 高溫 
.
 
CO+H2        CH4+H2O
 高溫 
.
 
CO+3H2
12       28  2        16          28   6
x        
7
3
1
6
x       y         
7
4
y  
3
8
y

所以:
7
3
x+
7
4
y=16.8,
1
6
x+
3
8
y=2.4
解得x=3.6,y=4.8
答:需要焦炭3.6t、甲烷4.8t.
點(diǎn)評(píng):本題根據(jù)方程式的有關(guān)計(jì)算,計(jì)算量較大、過程復(fù)雜,題目難度較大,注意反應(yīng)②、③中轉(zhuǎn)化率計(jì)算,注意利用關(guān)系式計(jì)算.
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③2MnF4=2MnF3+F2

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