Question

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—CH₂Cl①

CH₂Cl—CH₂Cl→CH₂=CHCl+HCl②

請完成下列問題：

（1）已知反應①中二氯乙烷的產率（）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：

2CH₂=CH₂+4HCl+O₂→2CH₂Cl—CH₂Cl+2H₂O③

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

解析：本題是多步反應的計算題，解題的關鍵是找到正確的關系式或等量關系。（1）設2.8t乙烯可制得氯乙烯的質量為m₁，制得HCl的質量為m₂。

由方程式①②得關系式。

     CH₂=CH₂～CH₂=CHCl～HCl

        2.8t           62.5t      36.5t

2.8t×98%×95%  m₁         m₂

(2)分析“新工藝即不需要購進HCl為原料，因為副產品HCl剩余”反應②生成HCl的物質的量與反應③消耗HCl相等”。反應②生成HCl的物質的量可由反應①③制得一氯乙烷的總物質的量求得，反應③消耗的HCl的物質的量可由反應③消耗的乙烯的量求得，同根據上述等量關系即可求解。

答案：（1）5.8　3.4

（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：，反應①③中乙烯的投料比應為。