题目内容

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
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
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?
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CnHm
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.
练习册系列答案
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(1)“绿色化学”的最大特点在于它是在始端就采用预防实际污染的科学手段,因而过程和终端均为零排放和零污染,具有“原子经济性”.下列化学反应不符合“绿色化学”思想的是
BD
BD

A.制备环氧乙烷:2CH2=CH2+O2
催化剂

B.制备硫酸铜:Cu+2H2SO4 
 加热 
.
 
 CuSO4+SO2↑+2H2O
C.制备甲醇:2CH4+O2 
催化剂
加热、加压
 2CH3OH
D.制备硝酸铜:3Cu+8HNO3(稀)=3Cu(NO32+2NO↑+4H2O
(2)冶金废水中含有[Au(CN)2]-,其电离出的CN-有毒,当与H+结合生成HCN时,其毒性更强.工业上处理这种废水是在碱性条件下,用NaClO将CN-氧化为CO32-和一种无毒气体,该反应的方程式为
5ClO-+2CN-+2OH-=2CO32-+N2↑+5Cl-+H2O
5ClO-+2CN-+2OH-=2CO32-+N2↑+5Cl-+H2O
,在酸性条件下,ClO-也能将CN-氧化,但实际处理时却不在酸性条件下进行的主要原因是
在酸性条件下,CN-与H+结合生成毒性很强的HCN,对人和环境造成危害
在酸性条件下,CN-与H+结合生成毒性很强的HCN,对人和环境造成危害

(3)工业上目前使用两种方法制取乙醛--“乙炔水化法”和“乙烯氧化法”.下面两表提供生产过程中原料、反应条件、原料平衡转化率和产量等的有关信息:
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
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
从两表中分析,现代工业上“乙烯氧化法”将逐步取代“乙炔水化法”的可能原因.
①从产率和产量角度分析
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
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

②从环境保护和能耗角度分析
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;乙炔的制取要经过多步反应制得,且消耗大量的热能、电能;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
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;乙炔的制取要经过多步反应制得,且消耗大量的热能、电能;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
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CnHm,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)。

(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

 
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

乙烯
来源于石油裂解气
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?

(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

 

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

乙烯

来源于石油裂解气

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?

 

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