Question

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	CaCO3 ①850～1100℃ CaO ②+C、電爐 1100℃ CaC2 ③飽和食鹽水 C2H2
乙烯	來源于石油裂解氣

根據(jù)上述兩表，回答下列問題：
（1）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．
從表一看：

乙炔水化法制乙醛使用的是汞鹽催化劑，毒性大，且日產(chǎn)量不高

從表二看：

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

（2）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(jìn)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

分析：（1）結(jié)合表格中的數(shù)據(jù)，結(jié)合催化劑有毒、轉(zhuǎn)化率及反應(yīng)速率、能源消耗等來分析；
（2）石油裂化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，利用原子守恒來計(jì)算．

解答：解：（1）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，
故答案為：乙炔水化法制乙醛使用的是汞鹽催化劑，毒性大，且日產(chǎn)量高；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；
（2）要得到40molC₂H₄，則會(huì)生成5molCH₄、10molC₃H₆．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)碳原子守恒可知：an=5+30+80+4x=115+4x，
根據(jù)氫原子守恒可知：am=20+60+160+6x+2y=240+6x+2y
根據(jù)題意：x+y=100-55，
解得：x=

330n-115m

4(m-n)

或x=

215n

4(m-n)

-28.75，y=

295m-115n

4(m-n)

或y=73.75-

215n

4(m-n)

，
答：丁二烯和氫氣的物質(zhì)的量各為

330n-115m

4(m-n)

215n

4(m-n)

-28.75、

295m-115n

4(m-n)

或73.75-

215n

4(m-n)

．

點(diǎn)評：本題考查有機(jī)物的合成及計(jì)算，注意表格數(shù)據(jù)的分析和物質(zhì)的合成的關(guān)系，能利用原子守恒進(jìn)行有機(jī)化學(xué)反應(yīng)的計(jì)算，對學(xué)生能力的考查較高，題目難度中等．