Question

工业上目前使用两种方法制取乙醛，即乙炔水化法和乙烯氧化法。下列两表提供了生产过程中所用原料、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 

物质 项目	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 t(某设备条件下)	3.6 t(相同设备条件下)

表二  原料来源生产工艺

反应过程 原料	原料生产工艺过程
乙炔	CaCO3CaOC2H2
乙烯	来源于石油裂解气

根据上述两表，完成下列问题：

(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，可能的原因(从环境、原料来源、产率和产量、能耗等角度)：_____________________________________________。

(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“100 atm”，原料平衡转化率_______ (填“增大”“减小”或“不变”)。而实际生产中不采用，理由是____________________________。

(5)若乙烯由石油裂化气(裂化气混合气体的平均分子式C_nH_m，m＞2n)，进一步完全催化裂解而来，得到体积分数分别为：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40 mol乙烯，求能够得到丁二烯和氢气各多少摩尔(用m、n代数式表示)。

Answer 1

解析：本题综合性较强，考查范围大，既涉及有机反应的基本类型，又联系实际工业生产中原料的来源、产率及对环境的污染、能源的利用问题，还考查了学生的阅读能力。

 

(2)从表一内容分析：两者反应条件温度相当，但乙炔水化法制取乙醛使用HgSO₄作催化剂，汞盐有毒，易对环境产生污染；乙烯氧化法制乙醛的转化率略小于乙炔水化法，但反应快且产量较高。

    从表二内容分析：乙炔的制取要经过多步反应，且消耗大量的电能、热能，较难获得；乙烯来源于石油裂解气，较易获得

(3)乙烯氧化法快。

(4)增大  因为两种方法在相应的条件下，转化率都已经很高，若再增大压强，则消耗更多的能量且提高了设备要求，不经济

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

    设生成丁二烯(C₄H₆)的物质的量为x，H₂的物质的量为y,且需要催化裂解C_nH_m的物质的量为a。

    根据C、H原子守恒则有：

   

    由题意：x+y=100-55

    得x=-28.75

    y=73.75-

    丁二烯：，

    氢气：[73.75-]mol。