Question

聚氯乙烯是用途十分广泛的石油化工产品，某化工厂曾利用下列工艺生产聚氯乙烯的单体氯乙烯：

CH₂CH₂+Cl₂→CH₂Cl—CH₂Cl                                  ①

CH₂Cl—CH₂Cl→CH₂CHCl+HCl                                ②

请完成以下问题：

(1)已知反应①中二氯乙烷的产率(产率=×100%)为98%，反应②中氯乙烯和氯化氢的产率均为95%，则2.8 t乙烯可制得氯乙烯_______________t；同时得到副产物氯化氢_______________t。(计算结果保留1位小数)

(2)为充分利用副产物氯化氢，该工厂后来将下列反应运用于生产：

2CH₂CH₂+4HCl+O₂→2CH₂Cl—CH₂Cl+2H₂O                     ③

由反应①③获得二氯乙烷，再将二氯乙烷通过反应②得到氯乙烯和副产物氯化氢，副产物氯化氢供反应③使用，形成了新的工艺。

由于副反应的存在，生产中投入的乙烯全部被消耗时，反应①③中二氯乙烷的产率依次为a%、c%；二氯乙烷全部被消耗时，反应②中氯化氢的产率为b%。试计算：

反应①③中乙烯的投料比为多少时，新工艺既不需要购进氯化氢为原料，又没有副产物氯化氢剩余(假设在发生的副反应中既不生成氯化氢，也不消耗氯化氢)。

Answer 1

(1)5.8  3.4

解析：(1)设生成的氯乙烯和氯化氢质量分别为x、y 。

由反应①②得：

CH₂=CH₂→Cl—CH₂Cl→CH₂=CHCl+HCl

     28                                 62.5    36.5

2.8 t·98%·95%                x          y

解得：氯乙烯为5.8 t，氯化氢为3.4 t。

(2)设投入反应①③的乙烯物质的量分别为x、y，则：

由反应①生成的二氯乙烷为x·a%,

由反应③生成的二氯乙烷为y·c%。

则由反应①③共制得二氯乙烷的物质的量为(x·a%+y·c%)，通过反应②可获得HCl的物质的量为(x·a%+y·c%)·b%。

据题意，反应③消耗的HCl为2·y·c%,则：

2·y·c%=(x·a%+y·c%)·b%

解得：