Question

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

	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）

表二：原料来源生产工艺

	原料生产工艺过程
乙炔	CaCO3 ①850～1100℃ CaO ②+C、电炉 1100℃ CaC2 ③饱和食盐水 C2H2
乙烯	来源于石油裂解气

根据上述两表，回答下列问题：
（1）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．
从表一看：

乙炔水化法制乙醛使用的是汞盐催化剂，毒性大，且日产量不高

从表二看：

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

（2）若乙烯由石油裂化（裂化气混合气体的平均化学式C_nH_m、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？

Answer 1

分析：（1）结合表格中的数据，结合催化剂有毒、转化率及反应速率、能源消耗等来分析；
（2）石油裂化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，利用原子守恒来计算．

解答：解：（1）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，
故答案为：乙炔水化法制乙醛使用的是汞盐催化剂，毒性大，且日产量高；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；
（2）要得到40molC₂H₄，则会生成5molCH₄、10molC₃H₆．设生成x mol丁二烯（C₄H₆）和y molH₂，且需要催化裂解a mol的C_nH_m．
则根据碳原子守恒可知：an=5+30+80+4x=115+4x，
根据氢原子守恒可知：am=20+60+160+6x+2y=240+6x+2y
根据题意：x+y=100-55，
解得：x=

330n-115m

4(m-n)

或x=

215n

4(m-n)

-28.75，y=

295m-115n

4(m-n)

或y=73.75-

215n

4(m-n)

，
答：丁二烯和氢气的物质的量各为

330n-115m

4(m-n)

215n

4(m-n)

-28.75、

295m-115n

4(m-n)

或73.75-

215n

4(m-n)

．

点评：本题考查有机物的合成及计算，注意表格数据的分析和物质的合成的关系，能利用原子守恒进行有机化学反应的计算，对学生能力的考查较高，题目难度中等．