题目内容
(10分)工业上目前使用两种方法制取乙醛:(1)乙炔水化法;(2)乙烯氧化法。下列两表提供生产过程中原料、反应条件、原料平衡转化率、产量等有关的信息情况:
表一:原料、反应条件、平衡转化率、日产量
表二:原料来源生产工艺
根据上述两表,回答下列问题:
(1)写出下列化学方程式:
a.乙炔水化法制乙醛__________________________________________________。
b.乙烯氧化法制乙醛______________________________________________。
(2)从两表中分析,现代工业上乙烯氧化法逐步取代乙炔水化法(从环境、原料来源、产率和产量、能耗等角度),分析可能的原因:________________________________。
(3)从化学反应速率角度分析,在相同条件下,两种制取乙醛的方法哪种快?
___________________________________________________________________。
(4)若将上述两种方法的反应条件,均增加“100atm”,原料平衡转化率_______(填增大、减小、不变);而实际生产中不采用的理由是_____________________________。
(5)若乙烯由石油裂化(裂化气混合气体的平均化学式CnHm、m>2n),进一步完全催化裂解而来,得到体积百分含量分别为:甲烷:5%、乙烯:40%、丙烯:10%、其余为丁二烯和氢气(气体体积均在同温同压下测定)。若得到40mol乙烯,求:能够得到丁二烯和氢气的物质的量各为多少?
表一:原料、反应条件、平衡转化率、日产量
| 乙炔水化法 | 乙烯氧化法 |
原料 | 乙炔、水 | 乙烯、空气 |
反应条件 | HgSO4、100~125℃ | PdCl2-CuCl2、100~125℃ |
平衡转化率 | 乙炔平衡转化率90%左右 | 乙烯平衡转化率80%左右 |
日产量 | 2.5吨(某设备条件下) | 3.6吨(相同设备条件下) |
| 原料生产工艺过程 |
乙炔 | |
乙烯 | 来源于石油裂解气 |
(1)写出下列化学方程式:
a.乙炔水化法制乙醛__________________________________________________。
b.乙烯氧化法制乙醛______________________________________________。
(2)从两表中分析,现代工业上乙烯氧化法逐步取代乙炔水化法(从环境、原料来源、产率和产量、能耗等角度),分析可能的原因:________________________________。
(3)从化学反应速率角度分析,在相同条件下,两种制取乙醛的方法哪种快?
___________________________________________________________________。
(4)若将上述两种方法的反应条件,均增加“100atm”,原料平衡转化率_______(填增大、减小、不变);而实际生产中不采用的理由是_____________________________。
(5)若乙烯由石油裂化(裂化气混合气体的平均化学式CnHm、m>2n),进一步完全催化裂解而来,得到体积百分含量分别为:甲烷:5%、乙烯:40%、丙烯:10%、其余为丁二烯和氢气(气体体积均在同温同压下测定)。若得到40mol乙烯,求:能够得到丁二烯和氢气的物质的量各为多少?
(1)CH≡CH+H2OCH3CHO 2CH2=CH2+O22CH3CHO
(2)从表一来看,两者反应条件温度相当,但乙炔水化法制乙醛使用的是汞盐催化剂,毒性大;虽然乙烯氧化法的转化率略小于乙炔水化法,但反应快、日产量比其高得多。
从表二来看,乙炔的制取要经过多步反应制得,且消耗大量的热能、电能,较难获得;乙烯来源于石油裂解气,消耗的总能量比乙炔少,且较容易获得。
(3)乙烯氧化法快;
(4)增大;因为两种方法在相应反应条件下,转化率都已经很高,增大压强将消耗能量和增加高备,不经济。
(5)要得到40molC2H4,则会生成5molCH4、10molC3H6。若设生成x mol丁二烯(C4H6)和y molH2,且需要催化裂解a mol的CnHm。
则:根据碳原子守恒:an=5+30+80+4x
根据氢原子守恒:am=20+60+160+6x+2y
根据题意:x+y=100-55
解以上联立方程求得:
(2)从表一来看,两者反应条件温度相当,但乙炔水化法制乙醛使用的是汞盐催化剂,毒性大;虽然乙烯氧化法的转化率略小于乙炔水化法,但反应快、日产量比其高得多。
从表二来看,乙炔的制取要经过多步反应制得,且消耗大量的热能、电能,较难获得;乙烯来源于石油裂解气,消耗的总能量比乙炔少,且较容易获得。
(3)乙烯氧化法快;
(4)增大;因为两种方法在相应反应条件下,转化率都已经很高,增大压强将消耗能量和增加高备,不经济。
(5)要得到40molC2H4,则会生成5molCH4、10molC3H6。若设生成x mol丁二烯(C4H6)和y molH2,且需要催化裂解a mol的CnHm。
则:根据碳原子守恒:an=5+30+80+4x
根据氢原子守恒:am=20+60+160+6x+2y
根据题意:x+y=100-55
解以上联立方程求得:
(1)乙炔中含有碳碳三键,能和水发生加成反应,生成乙醛;乙烯中含有碳碳双键,能发生氧化反应生成乙醛。
(2)从表一来看,两者反应条件温度相当,但乙炔水化法制乙醛使用的是汞盐催化剂,毒性大;虽然乙烯氧化法的转化率略小于乙炔水化法,但反应快、日产量比其高得多。
从表二来看,乙炔的制取要经过多步反应制得,且消耗大量的热能、电能,较难获得;乙烯来源于石油裂解气,消耗的总能量比乙炔少,且较容易获得。
(3)根据表中数据可知,乙烯氧化的反应速率要快。
(4)根据方程式可知,反应都是体积减小的,所以增大压强,平衡向正反应方向移动,转化率增大。但由于两种方法在相应反应条件下,转化率都已经很高,增大压强将消耗能量和增加设备,不经济。
(5)要得到40molC2H4,则会生成5molCH4、10molC3H6。若设生成x mol丁二烯(C4H6)和y molH2,且需要催化裂解a mol的CnHm。
则:根据碳原子守恒:an=5+30+80+4x
根据氢原子守恒:am=20+60+160+6x+2y
根据题意:x+y=100-55
解以上联立方程求得:
(2)从表一来看,两者反应条件温度相当,但乙炔水化法制乙醛使用的是汞盐催化剂,毒性大;虽然乙烯氧化法的转化率略小于乙炔水化法,但反应快、日产量比其高得多。
从表二来看,乙炔的制取要经过多步反应制得,且消耗大量的热能、电能,较难获得;乙烯来源于石油裂解气,消耗的总能量比乙炔少,且较容易获得。
(3)根据表中数据可知,乙烯氧化的反应速率要快。
(4)根据方程式可知,反应都是体积减小的,所以增大压强,平衡向正反应方向移动,转化率增大。但由于两种方法在相应反应条件下,转化率都已经很高,增大压强将消耗能量和增加设备,不经济。
(5)要得到40molC2H4,则会生成5molCH4、10molC3H6。若设生成x mol丁二烯(C4H6)和y molH2,且需要催化裂解a mol的CnHm。
则:根据碳原子守恒:an=5+30+80+4x
根据氢原子守恒:am=20+60+160+6x+2y
根据题意:x+y=100-55
解以上联立方程求得:
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