Question

工业上用丁烷氧化法制醋酸，反应的化学方程式可表示为：2C₄H₁₀+5O₂

一定条件

4CH₃COOH+2H₂O，现用58吨丁烷为原料制取醋酸，求：
（1）理论上需要标准状况下的空气

2.8×10⁵

m³（设空气中O₂、N₂的体积分数分别为0.2、0.8），同时生成水

18

吨．
（2）若生成的醋酸溶解在生成的水中，所得醋酸的质量分数为

86.96

%．
（3）若同时生产质量分数为100%的冰醋酸m₁吨和质量分数为50%的醋酸m₂吨，且

m1

m2

=x，需补充水y吨，则y与x的关系式为

y=

102-36x

2x+1

；若不补充水，则m₁+m₂=

138

．

Answer 1

分析：（1）令O₂需要的物质的量为xmol，根据方程式中计算氧气的物质的量，结合氧气在空气中的含量计算需要空气的体积；
令生成水y吨，根据方程式计算生成水的质量．
（2）令生成醋酸m吨，根据方程式计算生成醋酸的质量，根据质量分数的定义计算．（3）由题意可知，m₁+50%×m₂=120．若需补充水y吨，则50%×m₂=18+y，所以m₂=36+2y；所以m₁=120-18-y=102-y．
若不补充水，50%×m₂=18，所以m₂=36，故m₁=120-50%×m₂=102．

解答：解：（1）令O₂需要的物质的量为xmol，则：
2  C₄H₁₀+5O₂

一定条件

4CH₃COOH+2H₂O，
58×2g    5mol          
58×10⁶    xmol
所以x=

5×58×106

2×58

=2.5×10⁶
所以需要空气的体积为

2.5×106mol×22.4L/mol

0.2

=2.8×10⁸L=2.8×10⁵m³．
令生成水y吨，则：
2 C₄H₁₀+5 O₂

一定条件

4CH₃COOH+2H₂O，
58×2g                      18×2g          
58吨                          y吨
所以y=

58×2×18

58×2

=18
故答案为：2.8×10⁵；18．
（2）令生成醋酸m吨，则：
2 C₄H₁₀+5 O₂

一定条件

4CH₃COOH+2H₂O，
58×2g              4×60g          
58吨                 m吨
所以m=

58×4×60

58×2

=120
由（1）中计算可知，生成水18吨，
生成的醋酸溶解在生成的水中，所得醋酸的质量分数为

120吨

120吨+18吨

×100%=86.96%．
故答案为：86.96%．
（3）由题意可知，m₁+50%×m₂=120，
若需补充水y吨，则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=

102-36x

2x+1

；
若不补充水，50%×m₂=18，所以m₂=36，故m₁=120-50%×m₂=102，所以m₁+m₂=36+102=138．
故答案为：y=

102-36x

2x+1

；138．

点评：考查根据方程式的计算，难度中等，计算量较大，需细心计算，旨在考查学生对数据处理及利用方程式进行计算．