Question

聚氯乙烯是用途十分廣泛的石油化工產品，某化工廠曾利用下列工藝生產聚氯乙烯的單體氯乙烯：

CH₂CH₂+Cl₂→CH₂Cl—CH₂Cl                                  ①

CH₂Cl—CH₂Cl→CH₂CHCl+HCl                                ②

請完成以下問題：

(1)已知反應①中二氯乙烷的產率(產率=×100%)為98%，反應②中氯乙烯和氯化氫的產率均為95%，則2.8 t乙烯可制得氯乙烯_______________t；同時得到副產物氯化氫_______________t。(計算結果保留1位小數)

(2)為充分利用副產物氯化氫，該工廠后來將下列反應運用于生產：

2CH₂CH₂+4HCl+O₂→2CH₂Cl—CH₂Cl+2H₂O                     ③

由反應①③獲得二氯乙烷，再將二氯乙烷通過反應②得到氯乙烯和副產物氯化氫，副產物氯化氫供反應③使用，形成了新的工藝。

由于副反應的存在，生產中投入的乙烯全部被消耗時，反應①③中二氯乙烷的產率依次為a%、c%；二氯乙烷全部被消耗時，反應②中氯化氫的產率為b%。試計算：

反應①③中乙烯的投料比為多少時，新工藝既不需要購進氯化氫為原料，又沒有副產物氯化氫剩余(假設在發生的副反應中既不生成氯化氫，也不消耗氯化氫)。

Answer 1

(1)5.8  3.4

解析：(1)設生成的氯乙烯和氯化氫質量分別為x、y 。

由反應①②得：

CH₂=CH₂→Cl—CH₂Cl→CH₂=CHCl+HCl

     28                                 62.5    36.5

2.8 t·98%·95%                x          y

解得：氯乙烯為5.8 t，氯化氫為3.4 t。

(2)設投入反應①③的乙烯物質的量分別為x、y，則：

由反應①生成的二氯乙烷為x·a%,

由反應③生成的二氯乙烷為y·c%。

則由反應①③共制得二氯乙烷的物質的量為(x·a%+y·c%)，通過反應②可獲得HCl的物質的量為(x·a%+y·c%)·b%。

據題意，反應③消耗的HCl為2·y·c%,則：

2·y·c%=(x·a%+y·c%)·b%

解得：