Question

【題目】石油化工是江蘇省的支柱產(chǎn)業(yè)之一。醋酸乙烯酯是合成維尼綸的重要單體，某化工廠曾利用下列工藝生產(chǎn)醋酸乙烯酯：

2CH2=CH2+O22CH3CHO………………………………………①

2CH3CHO+O22CH3COOH……………………………………………②

2CH2=CH2+2CH3COOH+O2→2CH3COOCH＝CH2+2H2O…………………③

由于副反應(yīng)的發(fā)生，反應(yīng)①中乙烯的利用率為75%，反應(yīng)②中乙醛的利用率為80%，反應(yīng)③中乙烯和乙酸的利用率均為75%。

（1）為使乙酸乙烯酯獲得最大產(chǎn)量，乙烯先后兩次的投料比為多少_______？

（2）以2.8×104kg 乙烯為原料最多可制得醋酸乙烯酯多少千克_______？

（3）若各步副反應(yīng)中反應(yīng)物物質(zhì)的量之比均與主反應(yīng)相同。以乙烯和空氣為原料生產(chǎn)醋酸乙烯酯，通入的空氣（O2的體積分?jǐn)?shù)為1/5）與乙烯的體積比至少為多少_______？

Answer 1

【答案】5:3 2.42×104kg235:64

【解析】

（1）設(shè)乙烯的總量為1mol，反應(yīng)①消耗的乙烯為xmol，則反應(yīng)②生成乙酸為0.75x×0.8=0.6x，根據(jù)反應(yīng)比例關(guān)系列方程解答；
（2）計(jì)算乙烯的總物質(zhì)的量，根據(jù)前后乙烯的投料比計(jì)算反應(yīng)②中乙烯的物質(zhì)的量，結(jié)合利用率與方程式計(jì)算CH3COOCH=CH2的物質(zhì)的量，在根據(jù)m=nM計(jì)算；
（3）設(shè)反應(yīng)①中投入乙烯為5x，則反應(yīng)③中投入乙烯為3x，根據(jù)轉(zhuǎn)化率可知生成的生成乙醛0.75×5x=3.75x，根據(jù)方程式計(jì)算各步消耗的氧氣，進(jìn)而計(jì)算消耗的總氧氣，從而得出空氣的體積，最后計(jì)算出通入的空氣與乙烯的體積比的最小值。

（1）設(shè)乙烯的總量為1mol，反應(yīng)①消耗的乙烯為xmol，則反應(yīng)②生成乙酸為0.75x×0.8=0.6x，
故（1-x）：0.6x=1：1，解得x=，
故乙烯先后兩次的投料比為x：（1-x）=：=5：3
故答案為：5：3；
（2）n（CH2=CH2）==1×106mol，故m（CH3COOCH=CH2）=

×1×106mol×75%×86g/mol=2.42×107g=2.42×104kg，
故答案為：2.42×104kg；
（3）設(shè)反應(yīng)①中投入乙烯為5x，則反應(yīng)③中投入乙烯為3x，反應(yīng)①中最少消耗氧氣2.5x，生成乙醛0.75×5x=3.75x，反應(yīng)②中最少消耗氧氣：×3.75x=1.875x，
反應(yīng)③中最少消耗氧氣：1.5x，
即總共至少最少消耗氧氣：2.5x+1.875x+1.5x=5.875x，相當(dāng)于空氣：5.875x×5=29.375x，
通入的空氣與乙烯的體積比的最小值為29.375x：8x=235:64，
故答案為：235:64。