Question

工業上目前使用兩種方法制取乙醛，即乙炔水化法和乙烯氧化法。下列兩表提供了生產過程中所用原料、反應條件、原料平衡轉化率、產量等有關的信息情況。

表一  原料、反應條件、平衡轉化率、日產量 

物質 項目	乙炔水化法	乙烯氧化法
原料	乙炔、水	乙烯、空氣
反應條件	HgSO4、100—125 ℃	PdCl2—CuCl2、100—125 ℃
平衡轉化率	乙炔平衡轉化率90%左右	乙烯平衡轉化率80%左右
日產量	2.5 t(某設備條件下)	3.6 t(相同設備條件下)

表二  原料來源生產工藝

反應過程 原料	原料生產工藝過程
乙炔	CaCO3CaOC2H2
乙烯	來源于石油裂解氣

根據上述兩表，完成下列問題：

(1)寫出下列化學方程式。

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，現代工業上乙烯氧化法逐步取代乙炔水化法，可能的原因(從環境、原料來源、產率和產量、能耗等角度)：_____________________________________________。

(3)從化學反應速率角度分析，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條件，均增加“100 atm”，原料平衡轉化率_______ (填“增大”“減小”或“不變”)。而實際生產中不采用，理由是____________________________。

(5)若乙烯由石油裂化氣(裂化氣混合氣體的平均分子式C_nH_m，m＞2n)，進一步完全催化裂解而來，得到體積分數分別為：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40 mol乙烯，求能夠得到丁二烯和氫氣各多少摩爾(用m、n代數式表示)。

Answer 1

解析：本題綜合性較強，考查范圍大，既涉及有機反應的基本類型，又聯系實際工業生產中原料的來源、產率及對環境的污染、能源的利用問題，還考查了學生的閱讀能力。

 

(2)從表一內容分析：兩者反應條件溫度相當，但乙炔水化法制取乙醛使用HgSO₄作催化劑，汞鹽有毒，易對環境產生污染；乙烯氧化法制乙醛的轉化率略小于乙炔水化法，但反應快且產量較高。

    從表二內容分析：乙炔的制取要經過多步反應，且消耗大量的電能、熱能，較難獲得；乙烯來源于石油裂解氣，較易獲得

(3)乙烯氧化法快。

(4)增大  因為兩種方法在相應的條件下，轉化率都已經很高，若再增大壓強，則消耗更多的能量且提高了設備要求，不經濟

(5)若得到40 mol 乙烯，則生成5 mol CH₄，10 mol C₃H₆，

    設生成丁二烯(C₄H₆)的物質的量為x，H₂的物質的量為y,且需要催化裂解C_nH_m的物質的量為a。

    根據C、H原子守恒則有：

   

    由題意：x+y=100-55

    得x=-28.75

    y=73.75-

    丁二烯：，

    氫氣：[73.75-]mol。