Question

14．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(guò)程中原料、反應(yīng)條件、原料平衡轉(zhuǎn)化率、產(chǎn)量等有關(guān)的信息情況：
表一：原料、反應(yīng)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(yīng)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(shè)備條件下）	3.6噸（相同設(shè)備條件下）

表二：原料來(lái)源生產(chǎn)工藝   

	原料生產(chǎn)工藝過(guò)程
乙炔	CaCO3$\stackrel{①850-1100℃}{→}$CaO$→_{1100℃}^{②+C、電爐}$CaC2$\stackrel{③飽和食鹽水}{→}$C2H2
乙烯	來(lái)源于石油裂解氣

根據(jù)上述兩表，回答下列問(wèn)題：
（1）寫(xiě)出下列化學(xué)方程式：
a．乙炔水化法制乙醛CH≡CH+H₂O$→_{△}^{催化劑}$CH₃CHO．
b．乙烯氧化法制乙醛2CH₂=CH₂+O₂$→_{△}^{催化劑}$2CH₃CHO．
（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，分析可能的原因（從環(huán)境、原料來(lái)源、能耗等角度分析，任寫(xiě)一點(diǎn)）：兩者反應(yīng)條件溫度相當(dāng)，但乙炔水化法制乙醛使用的是汞鹽催化劑，汞鹽的毒性大，雖然乙烯氧化法的轉(zhuǎn)化率略小于乙炔水化法，但反應(yīng)快、日產(chǎn)量比其高得多，乙炔的制取要經(jīng)過(guò)多步反應(yīng)制得，且消耗大量的熱能、電能，但是乙烯來(lái)源于石油裂解氣，消耗的總能量比乙炔少，且較容易獲得等．
（3）從化學(xué)反應(yīng)速率角度分析，在相同條件下，兩種制取乙醛的方法哪種快？乙烯氧化法快．
（4）若將上述兩種方法的反應(yīng)條件，均增加“100個(gè)標(biāo)準(zhǔn)大氣壓”，原料轉(zhuǎn)化率會(huì)再增大一些，但在實(shí)際生產(chǎn)中卻不采用這樣的方法，理由是因?yàn)閮煞N方法在相同反應(yīng)條件下，轉(zhuǎn)化率已經(jīng)很高，增大壓強(qiáng)將消耗能量和增加設(shè)備預(yù)算，不經(jīng)濟(jì)．
（5）如果某工廠以乙烯為原料，通過(guò)3步可以制得聚氯乙烯，請(qǐng)寫(xiě)出合理的反應(yīng)方程式（無(wú)機(jī)試劑和溶劑等任選，改過(guò)程中不發(fā)生取代反應(yīng)）．

Answer 1

分析 （1）乙炔水化法是乙炔和水加成反應(yīng)得到制乙醛，乙烯氧化法是乙烯被催化氧化生成制乙醛；
（2）對(duì)比“乙烯氧化法”、“乙炔水化法”兩種方法，從化學(xué)反應(yīng)速率、日產(chǎn)量、消耗的催化劑的性質(zhì)以及能源的消耗角度來(lái)回答；
（3）從表一來(lái)看，兩者反應(yīng)條件溫度相當(dāng)，雖然乙烯氧化法的轉(zhuǎn)化率略小于乙炔水化法，但反應(yīng)快、日產(chǎn)量比其高得多；
從表二來(lái)看，乙炔的制取要經(jīng)過(guò)多步反應(yīng)制得，且消耗大量的熱能、電能，較難獲得；乙烯來(lái)源于石油裂解氣，消耗的總能量比乙炔少，且較容易獲得；
（4）依據(jù)轉(zhuǎn)化率，增大壓強(qiáng)消耗能源，增大投入等因素分析；
（5）以乙烯為原料，通過(guò)3步可以制得聚氯乙烯，方案為乙烯和氯氣發(fā)生加成反應(yīng)生成1，2-二氯乙烷，1，2-二氯乙烷在氫氧化鈉溶液中發(fā)生消去反應(yīng)得到氯乙烯，在引發(fā)劑作用下發(fā)生聚合反應(yīng)生成聚乙烯．

解答 解：（1）乙炔水化法是乙炔和水加成反應(yīng)得到制乙醛，反應(yīng)的化學(xué)方程式為：CH≡CH+H₂O$→_{△}^{催化劑}$CH₃CHO，
乙烯氧化法是乙烯被催化氧化生成制乙醛，反應(yīng)的化學(xué)方程式為：2CH₂=CH₂+O₂$→_{△}^{催化劑}$2CH₃CHO，
故答案為：CH≡CH+H₂O$→_{△}^{催化劑}$CH₃CHO，2CH₂=CH₂+O₂$→_{△}^{催化劑}$2CH₃CHO；
（2）對(duì)比“乙烯氧化法”、“乙炔水化法”兩種方法，從環(huán)境保護(hù)和能耗角度可以知道，兩者反應(yīng)條件溫度相當(dāng)，但乙炔水化法制乙醛使用的是汞鹽催化劑，汞鹽的毒性大，從產(chǎn)率和產(chǎn)量角度可以看出：雖然乙烯氧化法的轉(zhuǎn)化率略小于乙炔水化法，但反應(yīng)快、日產(chǎn)量比其高得多，
對(duì)比“乙烯氧化法”、“乙炔水化法”兩種方法，乙炔的制取要經(jīng)過(guò)多步反應(yīng)制得，且消耗大量的熱能、電能，但是乙烯來(lái)源于石油裂解氣，消耗的總能量比乙炔少，且較容易獲得等，
故答案為：兩者反應(yīng)條件溫度相當(dāng)，但乙炔水化法制乙醛使用的是汞鹽催化劑，汞鹽的毒性大，雖然乙烯氧化法的轉(zhuǎn)化率略小于乙炔水化法，但反應(yīng)快、日產(chǎn)量比其高得多，乙炔的制取要經(jīng)過(guò)多步反應(yīng)制得，且消耗大量的熱能、電能，但是乙烯來(lái)源于石油裂解氣，消耗的總能量比乙炔少，且較容易獲得等；
（3）從表一來(lái)看，兩者反應(yīng)條件溫度相當(dāng)，雖然乙烯氧化法的轉(zhuǎn)化率略小于乙炔水化法，但反應(yīng)快、日產(chǎn)量比其高得多；
從表二來(lái)看，乙炔的制取要經(jīng)過(guò)多步反應(yīng)制得，且消耗大量的熱能、電能，較難獲得；乙烯來(lái)源于石油裂解氣，消耗的總能量比乙炔少，且較容易獲得，所以從化學(xué)反應(yīng)速率角度分析，在相同條件下，兩種制取乙醛的方法中乙烯氧化法快，
故答案為：乙烯氧化法快；
（4）若將上述兩種方法的反應(yīng)條件，均增加“100個(gè)標(biāo)準(zhǔn)大氣壓”，原料轉(zhuǎn)化率會(huì)再增大一些，但在實(shí)際生產(chǎn)中卻不采用這樣的方法是因?yàn)閮煞N方法在相同反應(yīng)條件下，轉(zhuǎn)化率已經(jīng)很高，增大壓強(qiáng)將消耗能量和增加設(shè)備預(yù)算，不經(jīng)濟(jì)，
故答案為：因?yàn)閮煞N方法在相同反應(yīng)條件下，轉(zhuǎn)化率已經(jīng)很高，增大壓強(qiáng)將消耗能量和增加設(shè)備預(yù)算，不經(jīng)濟(jì)；
（5）以乙烯為原料，通過(guò)3步可以制得聚氯乙烯，方案為乙烯和氯氣發(fā)生加成反應(yīng)生成1，2-二氯乙烷，1，2-二氯乙烷在氫氧化鈉溶液中發(fā)生消去反應(yīng)得到氯乙烯，在引發(fā)劑作用下發(fā)生聚合反應(yīng)生成聚乙烯，反應(yīng)的化學(xué)方程式為：，
故答案為：．

點(diǎn)評(píng) 本題考查有機(jī)物的合成及計(jì)算，注意表格數(shù)據(jù)的分析和物質(zhì)的合成的關(guān)系，能利用數(shù)據(jù)和流程分析判斷是解題關(guān)鍵，對(duì)學(xué)生能力的考查較高，題目難度中等．