Question

揚(yáng)子石化是江蘇石化的龍頭企業(yè)，其產(chǎn)品醋酸乙烯酯是合成維尼綸的重要單體．
生產(chǎn)醋酸乙烯酯反應(yīng)原理如下：
2CH₂=CH₂+O₂

催化劑

2CH₃CHO…①
2CH₃CHO+O₂

催化劑

2CH₃COOH…②
2CH₂=CH₂+2CH₃COOH+O₂2CH₃COOCH=CH₂+2H₂O…③
由于副反應(yīng)的，發(fā)生反應(yīng)①中乙烯的利用率為75%，反應(yīng)②中乙醛的利用率為80%，
反應(yīng)③中乙酸和乙烯的利用率均為75%
（1）為使醋酸乙烯酯獲得最大產(chǎn)量，投入反應(yīng)①和反應(yīng)③的乙烯的質(zhì)量比為

 

（2）以2.8×10⁴kg乙烯為原料最多可制得醋酸乙烯酯多少千克？（寫出計(jì)算過程）

 

（3）若①～③步副反應(yīng)中反應(yīng)物物質(zhì)的量之比均與各步主反應(yīng)相同．假設(shè)空氣中O₂的體積分?jǐn)?shù)為

1

5

，若以乙烯和空氣為原料生產(chǎn)醋酸乙烯酯，則通入的空氣與乙烯的體積比至少為多少？（寫出計(jì)算過程）

 

．

Answer 1

考點(diǎn)：化學(xué)方程式的有關(guān)計(jì)算,有機(jī)物的合成

專題：有機(jī)化合物的獲得與應(yīng)用

分析：（1）設(shè)乙烯的總量為1mol，反應(yīng)①消耗的乙烯為xmol，則反應(yīng)②生成乙酸為0.75x×0.8=0.6x，根據(jù)反應(yīng)比例關(guān)系列方程解答；
（2）計(jì)算乙烯的總物質(zhì)的量，根據(jù)前后乙烯的投料比計(jì)算反應(yīng)②中乙烯的物質(zhì)的量，結(jié)合利用率與方程式計(jì)算CH₃COOCH=CH₂的物質(zhì)的量，在根據(jù)m=nM計(jì)算；
（3）設(shè)反應(yīng)①中投入乙烯為5x，則反應(yīng)③中投入乙烯為3x，根據(jù)轉(zhuǎn)化率可知生成的生成乙醛0.75×5x=3.75x，根據(jù)方程式計(jì)算各步消耗的氧氣，進(jìn)而計(jì)算消耗的總氧氣，從而得出空氣的體積，最后計(jì)算出通入的空氣與乙烯的體積比的最小值．

解答： 解：（1）設(shè)乙烯的總量為1mol，反應(yīng)①消耗的乙烯為xmol，則反應(yīng)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(shè)反應(yīng)①中投入乙烯為5x，則反應(yīng)③中投入乙烯為3x，
反應(yīng)①中最少消耗氧氣2.5x，生成乙醛0.75×5x=3.75x，
反應(yīng)②中最少消耗氧氣：

1

2

×3.75x=1.875x，
反應(yīng)③中最少消耗氧氣：1.5x，
即總共至少最少消耗氧氣：5.875x，相當(dāng)于5.875x×5=29.375x，
通入的空氣與乙烯的體積比的最小值為29.375x：8x=3.68，
故答案為：3.68．

點(diǎn)評(píng)：本題考查有機(jī)合成中的化學(xué)計(jì)算，題目難度較大，試題計(jì)算量較大，注意理解原料利用率是解題的關(guān)鍵，試題側(cè)重考查學(xué)生的分析、理解能力及靈活應(yīng)用基礎(chǔ)知識(shí)的能力．