Question

15．石油化工是江蘇省的支柱產業之一．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：
CH₂=CH₂+Cl₂→CH₂Cl-CH₂C1…①
CH₂Cl-CH₂C1→CH₂=CHCl+HCl…②
 請回答以下問題：
（1）已知反應①中二氯乙烷的產率（產率$\frac{實際產量}{理論產量}$=×100%）為98%，反應②中氯乙烯和氯化氫的產率均為95%，則2.8t乙烯可制得氯乙烯5.8t，同時得到副產物氯化氫3.4t．（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：2CH₂=CH₂+4HCl+0₂→2CH₂CI-CH₂C1+2H₂0…-③由反應①、③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①、③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①、③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

分析 （1）根據方程式①②可計算出氯乙烯的理論產量，再根據兩步反應的產率進行計算氯乙烯的產量，根據反應②可計算出氯化氫的產量；
（2）根據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即反應②中產生的氯化氫等于反應③中消耗的氯化氫，結合三個反應的產率進行列等式計算．

解答 解：（1）根據CH₂=CH₂～CH₂Cl-CH₂C1～CH₂=CHCl～HCl的關系可知，氯乙烯的理論產量為2.8t×$\frac{62.5}{28}$t=6.25t，所以實際產量為6.25t×98%×95%=5.8t，同時得到副產物HCl的實際產量為2.8t××98%×95%×$\frac{36.5}{28}$t=3.4t，
故答案為：5.8；3.4；
（2）設投入反應①、③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%，
所以由反應①、③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%，
則有2•y•c%=（x•a%+y•c%）•b%，解得：$\frac{x}{y}$=$\frac{200c-bc}{ab}$，所以反應①、③中乙烯的投料比應為$\frac{200c-bc}{ab}$，
答：反應①、③中乙烯的投料比應為$\frac{200c-bc}{ab}$．

點評 本題主要考查根據有機反應的計算，難度中等，根據化學方程式計算是化學學科中最為常見的題型之一，解題時最主要的是根據題意找出等量關系．