Question

1,3―丙二醇是重要的化工原料，用乙烯合成1,3―丙二醇的路線如下：
CH₂=CH₂ HOCH₂CH₂CHOHOCH₂CH₂CH₂OH
⑴通過反應①用乙烯和空氣混合氣體制備，測得反應前和某一時刻氣體的體積分數如下表。

	C2H4	O2	N2
反應前體積分數	25.0%	15.0%	60.0%	0
某一時刻體積分數	5.56%	5.54%	66.7%	22.2%

計算此時乙烯的轉化率。
⑵某化工廠已購得乙烯14t，考慮到原料的充分利用，反應②、③所需的CO和H₂可由以下兩個反應獲得：
C+H₂OCO+H₂     CH₄+H₂OCO+3H₂
假設在生產過程中，反應②中CO和H₂、反應③中H₂均過量20%，且反應①、②、③中各有機物的轉化率均為100%。
計算至少需要焦炭、甲烷各多少噸，才能滿足生產需要？

Answer 1

（1）80%（2）焦炭3.6t，甲烷4.8t。

⑴設反應前氣體共有100L
則反應前V(C₂H₄)=100L×25.0%=25L，V(N₂)=100L×60.0%=60L
因為N₂的體積不發生變化，則此時氣體的體積為60L÷66.7%=90L
V(C₂H₄)=90L×5.56%=5.00L
則此時乙烯的轉化率=×100%="80.0%           "                        
也可以這樣求乙烯轉化率：
⑵反應②中  C₂H₄    ~    CO    ~    H₂     ~    HOCH₂CH₂CHO
28           28         2               74
14t      m(CO)×   m(H₂)×     m(HOCH₂CH₂CHO)
則m(CO)=16.8 t   m(H₂)="1.2t   " m(HOCH₂CH₂CHO) ="37" t
反應③中  HOCH₂CH₂CHO    ～     H₂
74                     2
37t                  m(H₂)×
則m(H₂)="1.2t   "
反應②、③中共需CO16.8 t、H₂2.4t。                                          
C + H₂OCO + H₂        CH₄ + H₂OCO + 3H₂
12           28   2         16            28    6
m(C)                     m(CH₄)
得方程組=16.8 t  和  =2.4t
解得m(C)="3.6t     " m(CH₄)="4.8t"