Question

（10分）工业上目前使用两种方法制取乙醛：（1）乙炔水化法；（2）乙烯氧化法。下列两表提供生产过程中原料、反应条件、原料平衡转化率、产量等有关的信息情况：
表一：原料、反应条件、平衡转化率、日产量

	乙炔水化法	乙烯氧化法
原料	乙炔、水	乙烯、空气
反应条件	HgSO4、100~125℃	PdCl2-CuCl2、100~125℃
平衡转化率	乙炔平衡转化率90%左右	乙烯平衡转化率80%左右
日产量	2.5吨（某设备条件下）	3.6吨（相同设备条件下）

表二：原料来源生产工艺

	原料生产工艺过程
乙炔
乙烯	来源于石油裂解气

根据上述两表，回答下列问题：
（1）写出下列化学方程式：
a．乙炔水化法制乙醛__________________________________________________。
b．乙烯氧化法制乙醛______________________________________________。
（2）从两表中分析，现代工业上乙烯氧化法逐步取代乙炔水化法（从环境、原料来源、产率和产量、能耗等角度），分析可能的原因：________________________________。
（3）从化学反应速率角度分析，在相同条件下，两种制取乙醛的方法哪种快？
___________________________________________________________________。
（4）若将上述两种方法的反应条件，均增加“100atm”，原料平衡转化率_______（填增大、减小、不变）；而实际生产中不采用的理由是_____________________________。
（5）若乙烯由石油裂化（裂化气混合气体的平均化学式C_nH_m、m>2n），进一步完全催化裂解而来，得到体积百分含量分别为：甲烷：5%、乙烯：40%、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40mol乙烯，求：能够得到丁二烯和氢气的物质的量各为多少？

Answer 1

（1）CH≡CH+H₂OCH₃CHO    2CH₂=CH₂+O₂2CH₃CHO
（2）从表一来看，两者反应条件温度相当，但乙炔水化法制乙醛使用的是汞盐催化剂，毒性大；虽然乙烯氧化法的转化率略小于乙炔水化法，但反应快、日产量比其高得多。
从表二来看，乙炔的制取要经过多步反应制得，且消耗大量的热能、电能，较难获得；乙烯来源于石油裂解气，消耗的总能量比乙炔少，且较容易获得。
（3）乙烯氧化法快；
（4）增大；因为两种方法在相应反应条件下，转化率都已经很高，增大压强将消耗能量和增加高备，不经济。
（5）要得到40molC₂H₄，则会生成5molCH₄、10molC₃H₆。若设生成x mol丁二烯（C₄H₆）和y molH₂，且需要催化裂解a mol的C_nH_m。
则：根据碳原子守恒：an=5+30+80+4x
根据氢原子守恒：am=20+60+160+6x+2y
根据题意：x+y=100-55
解以上联立方程求得：

（1）乙炔中含有碳碳三键，能和水发生加成反应，生成乙醛；乙烯中含有碳碳双键，能发生氧化反应生成乙醛。
（2）从表一来看，两者反应条件温度相当，但乙炔水化法制乙醛使用的是汞盐催化剂，毒性大；虽然乙烯氧化法的转化率略小于乙炔水化法，但反应快、日产量比其高得多。
从表二来看，乙炔的制取要经过多步反应制得，且消耗大量的热能、电能，较难获得；乙烯来源于石油裂解气，消耗的总能量比乙炔少，且较容易获得。
（3）根据表中数据可知，乙烯氧化的反应速率要快。
（4）根据方程式可知，反应都是体积减小的，所以增大压强，平衡向正反应方向移动，转化率增大。但由于两种方法在相应反应条件下，转化率都已经很高，增大压强将消耗能量和增加设备，不经济。
（5）要得到40molC₂H₄，则会生成5molCH₄、10molC₃H₆。若设生成x mol丁二烯（C₄H₆）和y molH₂，且需要催化裂解a mol的C_nH_m。
则：根据碳原子守恒：an=5+30+80+4x
根据氢原子守恒：am=20+60+160+6x+2y
根据题意：x+y=100-55
解以上联立方程求得：