Question

1，3-丙二醇是重要的化工原料，用乙烯合成1，3-丙二醇的路線如下：

（1）通過反應(yīng)①用乙烯和空氣混合氣體制備，測得反應(yīng)前和某一時刻氣體的體積分?jǐn)?shù)如下表．

	C2H4	O2	N2
反應(yīng)前體積分?jǐn)?shù)	25.0%	15.0%	60.0%
某一時刻體積分?jǐn)?shù)	5.56%	5.54%	66.7%	22.2%

計算此時乙烯的轉(zhuǎn)化率．
（2）某化工廠已購得乙烯14t，考慮到原料的充分利用，反應(yīng)②、③所需的CO和H₂可由以下兩個反應(yīng)獲得：
C+H₂OCO+H₂ 
CH₄+H₂OCO+3H₂
假設(shè)在生產(chǎn)過程中，反應(yīng)②中CO和H₂、反應(yīng)③中H₂均過量20%，且反應(yīng)①、②、③中各有機物的轉(zhuǎn)化率均為100%．計算至少需要焦炭、甲烷各多少噸，才能滿足生產(chǎn)需要？

Answer 1

【答案】分析：（1）設(shè)反應(yīng)前氣體共有100L，根據(jù)體積分?jǐn)?shù)計算反應(yīng)前乙烯、氮氣的體積，因為N₂的體積不發(fā)生變化，根據(jù)反應(yīng)后氮氣體積分?jǐn)?shù)計算反應(yīng)后氣體的體積，進(jìn)而計算反應(yīng)后乙烯的體積，計算參加反應(yīng)的乙烯的體積，再利用轉(zhuǎn)化率定義計算，據(jù)此解答；
（2）根據(jù)關(guān)系式：C₂H₄～CO～H₂～HOCH₂CH₂CHO、HOCH₂CH₂CHO～H₂，求出反應(yīng)②、③中共需CO與H₂的質(zhì)量，令需焦炭xt，甲烷yt，根據(jù)方程式用x、y分別表示焦炭、甲烷生成的CO與H₂的質(zhì)量，再根據(jù)反應(yīng)②、③中共需CO與H₂的質(zhì)量，列方程解答．
解答：（1）設(shè)反應(yīng)前氣體共有100L，
則反應(yīng)前：V（C₂H₄）=100L×25.0%=25L
         V（N₂）=100L×60.0%=60L
因為N₂的體積不發(fā)生變化，則此時氣體的體積為60L÷66.7%=90L
V（C₂H₄）=90L×5.56%=5.00L
則此時乙烯的轉(zhuǎn)化率=×100%=80.0%
答：乙烯的轉(zhuǎn)化率為80.0%；
（2）反應(yīng)②中CO和H₂、反應(yīng)③中H₂均過量20%，則轉(zhuǎn)化率為=
反應(yīng)②中：C₂H₄ ～～～～CO～～～～～～～～H₂ ～～～～～～HOCH₂CH₂CHO
             28          28             2                  74
             14t     m（CO）×        m（H₂）×       m（HOCH₂CH₂CHO）
則m（CO）=16.8t，m（H₂）=1.2t，m（HOCH₂CH₂CHO）=37 t，
反應(yīng)③中  HOCH₂CH₂CHO～H₂
          74          2
          37t       m（H₂）×
則m（H₂）=1.2t，
反應(yīng)②、③中共需CO16.8t、H₂2.4t．
令需焦炭xt，甲烷yt，則：
C+H₂OCO+H₂        CH₄+H₂OCO+3H₂
12       28  2        16          28   6
x        x  x       y          y   y

所以：x+y=16.8，x+y=2.4
解得x=3.6，y=4.8
答：需要焦炭3.6t、甲烷4.8t．
點評：本題根據(jù)方程式的有關(guān)計算，計算量較大、過程復(fù)雜，題目難度較大，注意反應(yīng)②、③中轉(zhuǎn)化率計算，注意利用關(guān)系式計算．