扬子石化是江苏石化的龙头企业，其产品醋酸乙烯酯是合成维尼纶的重要单体．生产醋酸乙烯酯反应原理如下：2CH2=CH2+O2催化剂2CH3CHO…①2CH3CHO+O2催化剂2CH3COOH…②2CH2=CH2+2CH3COOH+O22CH3COOCH=CH2+2H2

Question

扬子石化是江苏石化的龙头企业，其产品醋酸乙烯酯是合成维尼纶的重要单体．
生产醋酸乙烯酯反应原理如下：
2CH₂=CH₂+O₂

催化剂

2CH₃CHO…①
2CH₃CHO+O₂

催化剂

2CH₃COOH…②
2CH₂=CH₂+2CH₃COOH+O₂2CH₃COOCH=CH₂+2H₂O…③
由于副反应的，发生反应①中乙烯的利用率为75%，反应②中乙醛的利用率为80%，
反应③中乙酸和乙烯的利用率均为75%
（1）为使醋酸乙烯酯获得最大产量，投入反应①和反应③的乙烯的质量比为___
（2）以2.8×10⁴kg乙烯为原料最多可制得醋酸乙烯酯多少千克？（写出计算过程）___
（3）若①～③步副反应中反应物物质的量之比均与各步主反应相同．假设空气中O₂的体积分数为(1)/(5)，若以乙烯和空气为原料生产醋酸乙烯酯，则通入的空气与乙烯的体积比至少为多少？（写出计算过程）___．

Answer 1

（1）设乙烯的总量为1mol，反应①消耗的乙烯为xmol，则反应②生成乙酸为0.75x×0.8=0.6x，
故（1-x）：0.6x=1：1，解得x=(5)/(8)，
故乙烯先后两次的投料比为x：（1-x）=(5)/(8)：(3)/(8)=5：3
故答案为：5：3；
（2）n（CH₂=CH₂）=(2.8×109)/(28g/mol)=1×10⁸mol，故m（CH₃COOCH=CH₂）=(3)/(8)×1×10⁸mol×75%×86g/mol=2.42×10⁹g=2.42×10⁶kg，
故答案为：2.42×10⁶kg；
（3）设反应①中投入乙烯为5x，则反应③中投入乙烯为3x，
反应①中最少消耗氧气2.5x，生成乙醛0.75×5x=3.75x，
反应②中最少消耗氧气：(1)/(2)×3.75x=1.875x，
反应③中最少消耗氧气：1.5x，
即总共至少最少消耗氧气：5.875x，相当于5.875x×5=29.375x，
通入的空气与乙烯的体积比的最小值为29.375x：8x=3.68，
故答案为：3.68．