Question

1,3―丙二醇是重要的化工原料，用乙烯合成1,3―丙二醇的路线如下：

CH₂=CH₂ HOCH₂CH₂CHOHOCH₂CH₂CH₂OH

⑴通过反应①用乙烯和空气混合气体制备，测得反应前和某一时刻气体的体积分数如下表。

	C2H4	O2	N2
反应前体积分数	25.0%	15.0%	60.0%	0
某一时刻体积分数	5.56%	5.54%	66.7%	22.2%

计算此时乙烯的转化率。

⑵某化工厂已购得乙烯14t，考虑到原料的充分利用，反应②、③所需的CO和H₂可由以下两个反应获得：

C+H₂OCO+H₂     CH₄+H₂OCO+3H₂

假设在生产过程中，反应②中CO和H₂、反应③中H₂均过量20%，且反应①、②、③中各有机物的转化率均为100%。

计算至少需要焦炭、甲烷各多少吨，才能满足生产需要？

Answer 1

（1）80%（2）焦炭3.6t，甲烷4.8t。

解析:

⑴设反应前气体共有100L

则反应前V(C₂H₄)=100L×25.0%=25L，V(N₂)=100L×60.0%=60L

因为N₂的体积不发生变化，则此时气体的体积为60L÷66.7%=90L

V(C₂H₄)=90L×5.56%=5.00L

则此时乙烯的转化率=×100%=80.0%                                   

也可以这样求乙烯转化率：

⑵反应②中  C₂H₄    ~    CO    ~    H₂     ~    HOCH₂CH₂CHO

                 28           28         2               74

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

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

反应③中  HOCH₂CH₂CHO     ～     H₂

                 74                     2

                 37t                  m(H₂)×

则m(H₂)=1.2t   

反应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)

得方程组=16.8 t   和   =2.4t

解得m(C)=3.6t      m(CH₄)=4.8t