Question

14．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$\stackrel{①850-1100℃}{→}$CaO$→_{1100℃}^{②+C、电炉}$CaC2$\stackrel{③饱和食盐水}{→}$C2H2
乙烯	来源于石油裂解气

根据上述两表，回答下列问题：
（1）写出下列化学方程式：
a．乙炔水化法制乙醛CH≡CH+H₂O$→_{△}^{催化剂}$CH₃CHO．
b．乙烯氧化法制乙醛2CH₂=CH₂+O₂$→_{△}^{催化剂}$2CH₃CHO．
（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，分析可能的原因（从环境、原料来源、能耗等角度分析，任写一点）：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，汞盐的毒性大，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，乙炔的制取要经过多步反应制得，且消耗大量的热能、电能，但是乙烯来源于石油裂解气，消耗的总能量比乙炔少，且较容易获得等．
（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？乙烯氧化法快．
（4）若将上述两种方法的反应条件，均增加“100个标准大气压”，原料转化率会再增大一些，但在实际生产中却不采用这样的方法，理由是因为两种方法在相同反应条件下，转化率已经很高，增大压强将消耗能量和增加设备预算，不经济．
（5）如果某工厂以乙烯为原料，通过3步可以制得聚氯乙烯，请写出合理的反应方程式（无机试剂和溶剂等任选，改过程中不发生取代反应）．

Answer 1

分析 （1）乙炔水化法是乙炔和水加成反应得到制乙醛，乙烯氧化法是乙烯被催化氧化生成制乙醛；
（2）对比“乙烯氧化法”、“乙炔水化法”两种方法，从化学反应速率、日产量、消耗的催化剂的性质以及能源的消耗角度来回答；
（3）从表一来看，两者反应条件温度相当，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；
（4）依据转化率，增大压强消耗能源，增大投入等因素分析；
（5）以乙烯为原料，通过3步可以制得聚氯乙烯，方案为乙烯和氯气发生加成反应生成1，2-二氯乙烷，1，2-二氯乙烷在氢氧化钠溶液中发生消去反应得到氯乙烯，在引发剂作用下发生聚合反应生成聚乙烯．

解答 解：（1）乙炔水化法是乙炔和水加成反应得到制乙醛，反应的化学方程式为：CH≡CH+H₂O$→_{△}^{催化剂}$CH₃CHO，
乙烯氧化法是乙烯被催化氧化生成制乙醛，反应的化学方程式为：2CH₂=CH₂+O₂$→_{△}^{催化剂}$2CH₃CHO，
故答案为：CH≡CH+H₂O$→_{△}^{催化剂}$CH₃CHO，2CH₂=CH₂+O₂$→_{△}^{催化剂}$2CH₃CHO；
（2）对比“乙烯氧化法”、“乙炔水化法”两种方法，从环境保护和能耗角度可以知道，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，汞盐的毒性大，从产率和产量角度可以看出：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，
对比“乙烯氧化法”、“乙炔水化法”两种方法，乙炔的制取要经过多步反应制得，且消耗大量的热能、电能，但是乙烯来源于石油裂解气，消耗的总能量比乙炔少，且较容易获得等，
故答案为：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，汞盐的毒性大，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，乙炔的制取要经过多步反应制得，且消耗大量的热能、电能，但是乙烯来源于石油裂解气，消耗的总能量比乙炔少，且较容易获得等；
（3）从表一来看，两者反应条件温度相当，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，所以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中乙烯氧化法快，
故答案为：乙烯氧化法快；
（4）若将上述两种方法的反应条件，均增加“100个标准大气压”，原料转化率会再增大一些，但在实际生产中却不采用这样的方法是因为两种方法在相同反应条件下，转化率已经很高，增大压强将消耗能量和增加设备预算，不经济，
故答案为：因为两种方法在相同反应条件下，转化率已经很高，增大压强将消耗能量和增加设备预算，不经济；
（5）以乙烯为原料，通过3步可以制得聚氯乙烯，方案为乙烯和氯气发生加成反应生成1，2-二氯乙烷，1，2-二氯乙烷在氢氧化钠溶液中发生消去反应得到氯乙烯，在引发剂作用下发生聚合反应生成聚乙烯，反应的化学方程式为：，
故答案为：．

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，能利用数据和流程分析判断是解题关键，对学生能力的考查较高，题目难度中等．