Question

17．乙烯是石油化工的重要原料，它主要通过石油产品裂解获得．
（1）石油产品裂解所得裂解气的平均组成可表示为C_nH_m（m＞2n），经测定某裂解气中各气体的体积分数分别为：甲烷-4%、乙烯-50%、丙烯-10%、其余为丁二烯和氢气（气体体积均在同温同压下测定）．若得到50mol乙烯，x mol丁二烯和y mol氢气．则x+y=36，n/m=$\frac{67+2x}{174+2x}$ （请用含x的式子表示）．
（2）某化工厂每天由石油产品裂解得到乙烯56t．再以乙烯为主要原料生产醋酸乙烯酯，醋酸乙烯酯是合成维尼纶的重要单体．生产原理如下：
2CH₂=CH₂+O₂$→_{加热、加压}^{催化剂}$2CH₃CHO         ①
2CH₃CHO+O₂$\stackrel{催化剂}{→}$2CH₃COOH             ②
2CH₂=CH₂+O₂+2CH₃COOCH$\stackrel{催化剂}{→}$2CH₃COOH═CH₂+2H₂O   ③
反应①中乙烯的利用率为80%，反应②中乙醛的利用率为83.33%，反应③中乙酸与乙烯的利用率均为85%．则该厂每天最多可制得醋酸乙烯酯多少吨？

Answer 1

分析 （1）经测定某裂解气中各气体的体积分数分别为：甲烷-4%、乙烯-50%、丙烯-10%、其余为丁二烯和氢气（气体体积均在同温同压下测定），则丁二烯和氢气所占体积分数为36%，相同体积下气体的体积之比等于其物质的量之比，所以若得到50mol乙烯，则混合气体物质的量=$\frac{50mol}{50%}$=100mol，丁二烯和氢气的物质的量之和=100mol×36%=36mol，则甲烷的物质的量=100mol×4%=4mol、丙烯的物质的量=100mol×10%=10mol，根据原子守恒计算n/m；
（2）设转化为乙酸的乙烯物质的量为x，与乙酸反应的物质的量为y
x×80%×83.3%×85%=y×85%
则2x=3y
设每天可生成醋酸乙烯酯的物质为m t
CH₂=CH₂～CH₃COOCH=CH₂
28                 86
56t×$\frac{2}{5}$×85%   m   
据此计算生成醋酸乙烯酯的质量．

解答 解：（1）经测定某裂解气中各气体的体积分数分别为：甲烷-4%、乙烯-50%、丙烯-10%、其余为丁二烯和氢气（气体体积均在同温同压下测定），则丁二烯和氢气所占体积分数为36%，所以x+y=36，相同体积下气体的体积之比等于其物质的量之比，所以若得到50mol乙烯，则混合气体物质的量=$\frac{50mol}{50%}$=100mol，丁二烯和氢气的物质的量之和=100mol×36%=36mol，则甲烷的物质的量=100mol×4%=4mol、丙烯的物质的量=100mol×10%=10mol，n（C）=（4+50×2+10×3+4x）mol=（134+4x）mol，
根据氢原子守恒可知：m=（16+200+60+6x+2y）mol=（276+6x+2y）mol，
x+y=36，
则$\frac{n}{m}$=$\frac{67+2x}{174+2x}$，
故答案为：36；$\frac{67+2x}{174+2x}$；
（2）设转化为乙酸的乙烯物质的量为x，与乙酸反应的物质的量为y
x×80%×83.3%×85%=y×85%
则2x=3y
设每天可生成醋酸乙烯酯的物质为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：该厂每天最多可制得醋酸乙烯酯58.5t．

点评 本题考查化学方程式有关计算，为高频考点，明确各个物理量之间的关系式是解本题关键，注意原子守恒、关系式的正确运用，注意（2）题中有一部分乙烯生成乙醛、一部分乙烯和乙酸反应生成乙酸乙烯酯，为易错点．