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：

CH₂=CH₂ HOCH₂CH₂CHOHOCH₂CH₂CH₂OH

⑴通過反應①用乙烯和空氣混合氣體制備，測得反應前和某一時刻氣體的體積分數(shù)如下表。

	C2H4	O2	N2
反應前體積分數(shù)	25.0%	15.0%	60.0%	0
某一時刻體積分數(shù)	5.56%	5.54%	66.7%	22.2%

計算此時乙烯的轉(zhuǎn)化率。

⑵某化工廠已購得乙烯14t，考慮到原料的充分利用，反應②、③所需的CO和H₂可由以下兩個反應獲得：

C+H₂OCO+H₂     CH₄+H₂OCO+3H₂

假設(shè)在生產(chǎn)過程中，反應②中CO和H₂、反應③中H₂均過量20%，且反應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

（1）80%（2）焦炭3.6t，甲烷4.8t。

解析:

⑴設(shè)反應前氣體共有100L

則反應前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%                                   

也可以這樣求乙烯轉(zhuǎn)化率：

⑵反應②中  C₂H₄    ~    CO    ~    H₂     ~    HOCH₂CH₂CHO

                 28           28         2               74

                 14t      m(CO)×   m(H₂)×      m(HOCH₂CH₂CHO)

則m(CO)=16.8 t    m(H₂)=1.2t    m(HOCH₂CH₂CHO) =37 t

反應③中  HOCH₂CH₂CHO     ～     H₂

                 74                     2

                 37t                  m(H₂)×

則m(H₂)=1.2t   

反應②、③中共需CO16.8 t、H₂2.4t。                                           

C + H₂OCO + H₂        CH₄ + H₂OCO + 3H₂

12           28   2         16            28    6

m(C)                      m(CH₄)

得方程組=16.8 t   和   =2.4t

解得m(C)=3.6t      m(CH₄)=4.8t