Question

工業上用丁烷氧化法制醋酸，反應的化學方程式可表示為：2C₄H₁₀+5O₂4CH₃COOH+2H₂O，現用58噸丁烷為原料制取醋酸，求：
（1）理論上需要標準狀況下的空氣    m³（設空氣中O₂、N₂的體積分數分別為0.2、0.8），同時生成水    噸．
（2）若生成的醋酸溶解在生成的水中，所得醋酸的質量分數為    %．
（3）若同時生產質量分數為100%的冰醋酸m₁噸和質量分數為50%的醋酸m₂噸，且，需補充水y噸，則y與x的關系式為    ；若不補充水，則m₁+m₂=    ．

Answer 1

【答案】分析：（1）令O₂需要的物質的量為xmol，根據方程式中計算氧氣的物質的量，結合氧氣在空氣中的含量計算需要空氣的體積；
令生成水y噸，根據方程式計算生成水的質量．
（2）令生成醋酸m噸，根據方程式計算生成醋酸的質量，根據質量分數的定義計算．（3）由題意可知，m₁+50%×m₂=120．若需補充水y噸，則50%×m₂=18+y，所以m₂=36+2y；所以m₁=120-18-y=102-y．
若不補充水，50%×m₂=18，所以m₂=36，故m₁=120-50%×m₂=102．
解答：解：（1）令O₂需要的物質的量為xmol，則：
2  C₄H₁₀+5O₂4CH₃COOH+2H₂O，
58×2g    5mol          
58×10⁶    xmol
所以x==2.5×10⁶
所以需要空氣的體積為=2.8×10⁸L=2.8×10⁵m³．
令生成水y噸，則：
2 C₄H₁₀+5 O₂4CH₃COOH+2H₂O，
58×2g                      18×2g          
58噸                          y噸
所以y==18
故答案為：2.8×10⁵；18．
（2）令生成醋酸m噸，則：
2 C₄H₁₀+5 O₂4CH₃COOH+2H₂O，
58×2g              4×60g          
58噸                 m噸
所以m==120
由（1）中計算可知，生成水18噸，
生成的醋酸溶解在生成的水中，所得醋酸的質量分數為×100%=86.96%．
故答案為：86.96%．
（3）由題意可知，m₁+50%×m₂=120，
若需補充水y噸，則50%×m₂=18+y，所以m₂=36+2y；所以m₁=120-18-y=102-y，即102-y=x（36+2y），即y=；
若不補充水，50%×m₂=18，所以m₂=36，故m₁=120-50%×m₂=102，所以m₁+m₂=36+102=138．
故答案為：y=；138．
點評：考查根據方程式的計算，難度中等，計算量較大，需細心計算，旨在考查學生對數據處理及利用方程式進行計算．