Question

醋酸乙烯酯是合成維尼綸的重要單體，某化工廠利用下列反應原理生產醋酸乙烯酯：
2CH₂=CH₂+O₂

催化劑

2CH₃CHO     …①
2CH₃CHO+O₂

催化劑

2CH₃COOH      …②
2CH₂=CH₂+O₂+2CH₃COOH

催化劑

2CH₃COOCH=CH₂…③
由于副反應的發生，反應①中乙烯的利用率為75%，反應②中乙醛的利用率為80%，反應③中乙酸與乙烯的利用率均為75%．
（1）為使醋酸乙烯酯獲得最大產量，乙烯先后兩次的投料比為

5：3

；
（2）以2.8×10⁶kg乙烯為原料，最多可制得醋酸乙烯酯

2.42×10⁶

kg；
（3）若各步副反應中反應物物質的量之比均與主反應相同，以乙烯和空氣為原料，生產醋酸乙烯酯．計算：通入的空氣（O₂的體積分數為

1

5

）與乙烯的體積比的最小值．

Answer 1

分析：（1）設乙烯的總量為1mol，反應①消耗的乙烯為xmol，則反應②生成乙酸為0.75x×0.8=0.6x，根據反應比例關系列方程解答；
（2）計算乙烯的總物質的量，根據前后乙烯的投料比計算反應②中乙烯的物質的量，結合利用率與方程式計算CH₃COOCH=CH₂的物質的量，在根據m=nM計算；
（3）設反應①中投入乙烯為5a，則反應③中投入乙烯為3a，根據轉化率可知生成的生成乙醛0.75×5a=3.75a，根據方程式計算各步消耗的氧氣，進而計算消耗的總氧氣，計算通入的空氣的體積，據此解答．

解答：解：（1）設乙烯的總量為1mol，反應①消耗的乙烯為xmol，則反應②生成乙酸為0.75x×0.8=0.6x，
故（1-x）：0.6x=1：1，解得x=

5

8

，
故乙烯先后兩次的投料比為x：（1-x）=

5

8

：

3

8

=5：3
故答案為：5：3
（2）n（CH₂=CH₂）=

2.8×109

28g/mol

=1×10⁸mol，故m（CH₃COOCH=CH₂）=

3

8

×1×10⁸mol×75%×86g/mol=2.42×10⁹g=2.42×10⁶kg，
故答案為：2.42×10⁶kg；
（3）設反應①中投入乙烯為5a，則反應③中投入乙烯為3a
反應①中最少消耗氧氣2.5a，生成乙醛0.75×5a=3.75a
反應②中最少消耗氧氣

1

2

×3.75a=1.875a
反應③中最少消耗氧氣1.5a
即最少共消耗氧氣：5.875a，相當于5.875a×5=29.375a
通入的空氣與乙烯的體積比的最小值為29.375a：8a=3.68  
答：通入的空氣與乙烯的體積比的最小值為3.68．

點評：本題考查根據方程式計算、混合物的有關計算，難度較大，注意理解原料利用率是解題的關鍵．