Question

17．乙烯是石油化工的重要原料，它主要通過石油產品裂解獲得．
（1）石油產品裂解所得裂解氣的平均組成可表示為C_nH_m（m＞2n），經測定某裂解氣中各氣體的體積分數分別為：甲烷-4%、乙烯-50%、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50mol乙烯，x mol丁二烯和y mol氫氣．則x+y=36，n/m=$\frac{67+2x}{174+2x}$ （請用含x的式子表示）．
（2）某化工廠每天由石油產品裂解得到乙烯56t．再以乙烯為主要原料生產醋酸乙烯酯，醋酸乙烯酯是合成維尼綸的重要單體．生產原理如下：
2CH₂=CH₂+O₂$→_{加熱、加壓}^{催化劑}$2CH₃CHO         ①
2CH₃CHO+O₂$\stackrel{催化劑}{→}$2CH₃COOH             ②
2CH₂=CH₂+O₂+2CH₃COOCH$\stackrel{催化劑}{→}$2CH₃COOH═CH₂+2H₂O   ③
反應①中乙烯的利用率為80%，反應②中乙醛的利用率為83.33%，反應③中乙酸與乙烯的利用率均為85%．則該廠每天最多可制得醋酸乙烯酯多少噸？

Answer 1

分析 （1）經測定某裂解氣中各氣體的體積分數分別為：甲烷-4%、乙烯-50%、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），則丁二烯和氫氣所占體積分數為36%，相同體積下氣體的體積之比等于其物質的量之比，所以若得到50mol乙烯，則混合氣體物質的量=$\frac{50mol}{50%}$=100mol，丁二烯和氫氣的物質的量之和=100mol×36%=36mol，則甲烷的物質的量=100mol×4%=4mol、丙烯的物質的量=100mol×10%=10mol，根據原子守恒計算n/m；
（2）設轉化為乙酸的乙烯物質的量為x，與乙酸反應的物質的量為y
x×80%×83.3%×85%=y×85%
則2x=3y
設每天可生成醋酸乙烯酯的物質為m t
CH₂=CH₂～CH₃COOCH=CH₂
28                 86
56t×$\frac{2}{5}$×85%   m   
據此計算生成醋酸乙烯酯的質量．

解答 解：（1）經測定某裂解氣中各氣體的體積分數分別為：甲烷-4%、乙烯-50%、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），則丁二烯和氫氣所占體積分數為36%，所以x+y=36，相同體積下氣體的體積之比等于其物質的量之比，所以若得到50mol乙烯，則混合氣體物質的量=$\frac{50mol}{50%}$=100mol，丁二烯和氫氣的物質的量之和=100mol×36%=36mol，則甲烷的物質的量=100mol×4%=4mol、丙烯的物質的量=100mol×10%=10mol，n（C）=（4+50×2+10×3+4x）mol=（134+4x）mol，
根據氫原子守恒可知：m=（16+200+60+6x+2y）mol=（276+6x+2y）mol，
x+y=36，
則$\frac{n}{m}$=$\frac{67+2x}{174+2x}$，
故答案為：36；$\frac{67+2x}{174+2x}$；
（2）設轉化為乙酸的乙烯物質的量為x，與乙酸反應的物質的量為y
x×80%×83.3%×85%=y×85%
則2x=3y
設每天可生成醋酸乙烯酯的物質為m t
CH₂=CH₂～CH₃COOCH=CH₂
28                 86
56t×$\frac{2}{5}$×85%   m       
28：86=56t×$\frac{2}{5}$×85%：m   
m=58.5 t
答：該廠每天最多可制得醋酸乙烯酯58.5t．

點評 本題考查化學方程式有關計算，為高頻考點，明確各個物理量之間的關系式是解本題關鍵，注意原子守恒、關系式的正確運用，注意（2）題中有一部分乙烯生成乙醛、一部分乙烯和乙酸反應生成乙酸乙烯酯，為易錯點．