Question

扬子石化是江苏石化的龙头企业，其产品醋酸乙烯酯是合成维尼纶的重要单体．
生产醋酸乙烯酯反应原理如下：
2CH₂=CH₂+O₂

催化剂

2CH₃CHO…①
2CH₃CHO+O₂

催化剂

2CH₃COOH…②
2CH₂=CH₂+2CH₃COOH+O₂2CH₃COOCH=CH₂+2H₂O…③
由于副反应的，发生反应①中乙烯的利用率为75%，反应②中乙醛的利用率为80%，
反应③中乙酸和乙烯的利用率均为75%
（1）为使醋酸乙烯酯获得最大产量，投入反应①和反应③的乙烯的质量比为

 

（2）以2.8×10⁴kg乙烯为原料最多可制得醋酸乙烯酯多少千克？（写出计算过程）

 

（3）若①～③步副反应中反应物物质的量之比均与各步主反应相同．假设空气中O₂的体积分数为

1

5

，若以乙烯和空气为原料生产醋酸乙烯酯，则通入的空气与乙烯的体积比至少为多少？（写出计算过程）

 

．

Answer 1

考点：化学方程式的有关计算,有机物的合成

专题：有机化合物的获得与应用

分析：（1）设乙烯的总量为1mol，反应①消耗的乙烯为xmol，则反应②生成乙酸为0.75x×0.8=0.6x，根据反应比例关系列方程解答；
（2）计算乙烯的总物质的量，根据前后乙烯的投料比计算反应②中乙烯的物质的量，结合利用率与方程式计算CH₃COOCH=CH₂的物质的量，在根据m=nM计算；
（3）设反应①中投入乙烯为5x，则反应③中投入乙烯为3x，根据转化率可知生成的生成乙醛0.75×5x=3.75x，根据方程式计算各步消耗的氧气，进而计算消耗的总氧气，从而得出空气的体积，最后计算出通入的空气与乙烯的体积比的最小值．

解答： 解：（1）设乙烯的总量为1mol，反应①消耗的乙烯为xmol，则反应②生成乙酸为0.75x×0.8=0.6x，
故（1-x）：0.6x=1：1，解得x=

5

8

，
故乙烯先后两次的投料比为x：（1-x）=

5

8

：

3

8

=5：3
故答案为：5：3；
（2）n（CH₂=CH₂）=

2.8×109

28g/mol

=1×10⁸mol，故m（CH₃COOCH=CH₂）=

3

8

×1×10⁸mol×75%×86g/mol=2.42×10⁹g=2.42×10⁶kg，
故答案为：2.42×10⁶kg；
（3）设反应①中投入乙烯为5x，则反应③中投入乙烯为3x，
反应①中最少消耗氧气2.5x，生成乙醛0.75×5x=3.75x，
反应②中最少消耗氧气：

1

2

×3.75x=1.875x，
反应③中最少消耗氧气：1.5x，
即总共至少最少消耗氧气：5.875x，相当于5.875x×5=29.375x，
通入的空气与乙烯的体积比的最小值为29.375x：8x=3.68，
故答案为：3.68．

点评：本题考查有机合成中的化学计算，题目难度较大，试题计算量较大，注意理解原料利用率是解题的关键，试题侧重考查学生的分析、理解能力及灵活应用基础知识的能力．