(10分)工業(yè)上目前使用兩種方法制取乙醛:(1)乙炔水化法;(2)乙烯氧化法。下列兩表提供生產(chǎn)過程中原料、反應條件、原料平衡轉(zhuǎn)化率、產(chǎn)量等有關的信息情況:
表一:原料、反應條件、平衡轉(zhuǎn)化率、日產(chǎn)量
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乙炔水化法 |
乙烯氧化法 |
原料 |
乙炔、水 |
乙烯、空氣 |
反應條件 |
HgSO4、100~125℃ |
PdCl2-CuCl2、100~125℃ |
平衡轉(zhuǎn)化率 |
乙炔平衡轉(zhuǎn)化率90%左右 |
乙烯平衡轉(zhuǎn)化率80%左右 |
日產(chǎn)量 |
2.5噸(某設備條件下) |
3.6噸(相同設備條件下) |
表二:原料來源生產(chǎn)工藝
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原料生產(chǎn)工藝過程 |
乙炔 |
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乙烯 |
來源于石油裂解氣 |
根據(jù)上述兩表,回答下列問題:
(1)寫出下列化學方程式:
a.乙炔水化法制乙醛__________________________________________________。
b.乙烯氧化法制乙醛______________________________________________。
(2)從兩表中分析,現(xiàn)代工業(yè)上乙烯氧化法逐步取代乙炔水化法(從環(huán)境、原料來源、產(chǎn)率和產(chǎn)量、能耗等角度),分析可能的原因:________________________________。
(3)從化學反應速率角度分析,在相同條件下,兩種制取乙醛的方法哪種快?
___________________________________________________________________。
(4)若將上述兩種方法的反應條件,均增加“100atm”,原料平衡轉(zhuǎn)化率_______(填增大、減小、不變);而實際生產(chǎn)中不采用的理由是_____________________________。
(5)若乙烯由石油裂化(裂化氣混合氣體的平均化學式CnHm、m>2n),進一步完全催化裂解而來,得到體積百分含量分別為:甲烷:5%、乙烯:40%、丙烯:10%、其余為丁二烯和氫氣(氣體體積均在同溫同壓下測定)。若得到40mol乙烯,求:能夠得到丁二烯和氫氣的物質(zhì)的量各為多少?
(1)CH≡CH+H2OCH3CHO 2CH2=CH2+O22CH3CHO
(2)從表一來看,兩者反應條件溫度相當,但乙炔水化法制乙醛使用的是汞鹽催化劑,毒性大;雖然乙烯氧化法的轉(zhuǎn)化率略小于乙炔水化法,但反應快、日產(chǎn)量比其高得多。
從表二來看,乙炔的制取要經(jīng)過多步反應制得,且消耗大量的熱能、電能,較難獲得;乙烯來源于石油裂解氣,消耗的總能量比乙炔少,且較容易獲得。
(3)乙烯氧化法快;
(4)增大;因為兩種方法在相應反應條件下,轉(zhuǎn)化率都已經(jīng)很高,增大壓強將消耗能量和增加高備,不經(jīng)濟。
(5)要得到40molC2H4,則會生成5molCH4、10molC3H6。若設生成x mol丁二烯(C4H6)和y molH2,且需要催化裂解a mol的CnHm。
則:根據(jù)碳原子守恒:an=5+30+80+4x
根據(jù)氫原子守恒:am=20+60+160+6x+2y
根據(jù)題意:x+y=100-55
解以上聯(lián)立方程求得:
【解析】(1)乙炔中含有碳碳三鍵,能和水發(fā)生加成反應,生成乙醛;乙烯中含有碳碳雙鍵,能發(fā)生氧化反應生成乙醛。
(2)從表一來看,兩者反應條件溫度相當,但乙炔水化法制乙醛使用的是汞鹽催化劑,毒性大;雖然乙烯氧化法的轉(zhuǎn)化率略小于乙炔水化法,但反應快、日產(chǎn)量比其高得多。
從表二來看,乙炔的制取要經(jīng)過多步反應制得,且消耗大量的熱能、電能,較難獲得;乙烯來源于石油裂解氣,消耗的總能量比乙炔少,且較容易獲得。
(3)根據(jù)表中數(shù)據(jù)可知,乙烯氧化的反應速率要快。
(4)根據(jù)方程式可知,反應都是體積減小的,所以增大壓強,平衡向正反應方向移動,轉(zhuǎn)化率增大。但由于兩種方法在相應反應條件下,轉(zhuǎn)化率都已經(jīng)很高,增大壓強將消耗能量和增加設備,不經(jīng)濟。
(5)要得到40molC2H4,則會生成5molCH4、10molC3H6。若設生成x mol丁二烯(C4H6)和y molH2,且需要催化裂解a mol的CnHm。
則:根據(jù)碳原子守恒:an=5+30+80+4x
根據(jù)氫原子守恒:am=20+60+160+6x+2y
根據(jù)題意:x+y=100-55
解以上聯(lián)立方程求得:
科目:高中化學 來源: 題型:閱讀理解
催化劑 |
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加熱、加壓 |
乙炔水化法 | 乙烯氧化法 | |
原料 | 乙炔、水 | 乙烯、空氣 |
反應條件 | HgSO4、100~125℃ | PdCl2-CuCl2、100~125℃ |
平衡轉(zhuǎn)化率 | 乙炔平衡轉(zhuǎn)化率90%左右 | 乙烯平衡轉(zhuǎn)化率80%左右 |
日產(chǎn)量 | 2.5噸(某設備條件下) | 3.6噸(相同設備條件下) |
原料生產(chǎn)工藝過程 | ||||||||
乙炔 | CaCO3
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乙烯 | 來源于石油裂解氣 |
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科目:高中化學 來源: 題型:閱讀理解
乙炔水化法 | 乙烯氧化法 | |
原料 | 乙炔、水 | 乙烯、空氣 |
反應條件 | HgSO4、100~125℃ | PdCl2-CuCl2、100~125℃ |
平衡轉(zhuǎn)化率 | 乙炔平衡轉(zhuǎn)化率90%左右 | 乙烯平衡轉(zhuǎn)化率80%左右 |
日產(chǎn)量 | 2.5噸(某設備條件下) | 3.6噸(相同設備條件下) |
原料生產(chǎn)工藝過程 | ||||||||
乙炔 | CaCO3
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乙烯 | 來源于石油裂解氣 |
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科目:高中化學 來源: 題型:閱讀理解
表一 原料、反應條件、平衡轉(zhuǎn)化率、日產(chǎn)量
物質(zhì) 項目 | 乙炔水化法 | 乙烯氧化法 |
原料 | 乙炔、水 | 乙烯、空氣 |
反應條件 | HgSO4、100— | PdCl2—CuCl2、100— |
平衡轉(zhuǎn)化率 | 乙炔平衡轉(zhuǎn)化率90%左右 | 乙烯平衡轉(zhuǎn)化率80%左右 |
日產(chǎn)量 | 2.5 t(某設備條件下) | 3.6 t(相同設備條件下) |
表二 原料來源生產(chǎn)工藝
反應過程 原料 | 原料生產(chǎn)工藝過程 |
乙炔 | CaCO3 |
乙烯 | 來源于石油裂解氣 |
根據(jù)上述兩表,完成下列問題:
(1)寫出下列化學方程式。
a.乙炔水化法制乙醛:__________________。
b.乙烯氧化法制乙醛:__________________。
(2)從兩表中分析,現(xiàn)代工業(yè)上乙烯氧化法逐步取代乙炔水化法,可能的原因(從環(huán)境、原料來源、產(chǎn)率和產(chǎn)量、能耗等角度):_____________________________________________。
(3)從化學反應速率角度分析,在相同條件下,兩種制取乙醛的方法哪種快?
(4)若將上述兩種方法的反應條件,均增加“100 atm”,原料平衡轉(zhuǎn)化率_______ (填“增大”“減小”或“不變”)。而實際生產(chǎn)中不采用,理由是____________________________。
(5)若乙烯由石油裂化氣(裂化氣混合氣體的平均分子式CnHm,m>2n),進一步完全催化裂解而來,得到體積分數(shù)分別為:甲烷,5%;乙烯,40%;丙烯,10%。其余為丁二烯和氫氣(氣體體積均在同溫同壓下測定)。若得到40 mol乙烯,求能夠得到丁二烯和氫氣各多少摩爾(用m、n代數(shù)式表示)。
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科目:高中化學 來源:2012-2013學年河北省定州中學高考復習綜合測試化學試卷(帶解析) 題型:計算題
(10分)工業(yè)上目前使用兩種方法制取乙醛:(1)乙炔水化法;(2)乙烯氧化法。下列兩表提供生產(chǎn)過程中原料、反應條件、原料平衡轉(zhuǎn)化率、產(chǎn)量等有關的信息情況:
表一:原料、反應條件、平衡轉(zhuǎn)化率、日產(chǎn)量
| 乙炔水化法 | 乙烯氧化法 |
原料 | 乙炔、水 | 乙烯、空氣 |
反應條件 | HgSO4、100~125℃ | PdCl2-CuCl2、100~125℃ |
平衡轉(zhuǎn)化率 | 乙炔平衡轉(zhuǎn)化率90%左右 | 乙烯平衡轉(zhuǎn)化率80%左右 |
日產(chǎn)量 | 2.5噸(某設備條件下) | 3.6噸(相同設備條件下) |
| 原料生產(chǎn)工藝過程 |
乙炔 | |
乙烯 | 來源于石油裂解氣 |
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