2019年上海高中化学-第37讲有机化工生产

他。题。验。亮。自。鸥。圈O/⑥第37讲有机化工生产(2)［基础篇］1.石油化工一一将石油裂解气净化、分离得到有机化工原料，用来合成塑料、橡胶等产品的工业。(1)制乙醛、乙酸：2CH2=CH2+O2—，黑T2CH3CHO'万口热，万口比____催化齐||____2CH3CHO+O2一寸t2CH3COOH(2)制氯乙烯、聚氯乙烯、聚苯乙烯：CH^CH+HCl一二一CH2=CHClnCH2=CHCl一型巴t^CHz-CHC%催化剂3-催化剂3-£CHj-CH—611(3)类比以上工业生产制一些重要的有机化工产品.化工生产的基本原理(1)充分利用原料一一体现物料平衡思想。很多生产中都有原料循环利用的工艺:有些工业生产利用廉价的原料来提高原料气的转化率。(2)充分利用能量一一体现能量守恒思想。例如：若存在放热步骤，可通过列管式热交换器利用放出的热量对需要加热的物料进行预热；若不存在放热步骤，要设计出充分利用燃料和充分利用能量的工艺。(3)保护环境一一体现绿色化学思想：是指工业生产的过程中没有(或者极少有)有毒、有害物质排出，合成产品的原子利用率尽量达到百分之百。.实际生产的计算(1)有关多步反应的计算：一般是根据某元素的守恒采用物质转化关系式法求解。(2)有关原料利用率、产物产率的计算：原料利用率=1-原料损失率原料禾"用率=原料实际参加反应的量原料的总量原料禾"用率=原料实际参加反应的量原料的总量;<100%产物产率=头吁:X100%要注意把各步反应中的原料利用率(或转化率)和产品产率相乘归于起始原料的总利用率(3)有关废气处理、循环补充、平行反应的计算：根据物料平衡的思想。.有关实验基本操作［技能篇］.以石油分储产物为原料的化工生产关键是要理解有关的有机合成原理。各种反应类型：①取代反应有机物分子中某一原子或基团被其他原子或原子团所代替的反应称取代反应。如CH3CH2Br+NaCNRCH3CH2CN+NaBr②加成反应有机物分子中双键（或叁键）两端的碳原子与其他原子或原子团直接结合生成新的化合物的反应。如CH3CHO+CH3CH8CH3CH（OH）CH2CHO③消去反应有机物在一定条件下，从一个分子中脱去一个小分子（如H2O、HBr等）生成不饱和（含双键或三键）化合物的反应，叫做消去反应。④氧化反应和还原反应在有机化学反应中，常把有机物分子中加入氧原子或失去氢原子的反应叫做氧化反应，把有机物分子中加入氢原子或失去氧原子的反应叫做还原反应。⑤加聚反应和缩聚反应既聚合又加成的反应或不饱和的单体聚合成高分子的反应叫加聚反应。单体间相互反应而生成高分子，同时还生成小分子（如水、氨、氯化氢等）的反应（又叫逐步聚合反应）。各种反应原理【例1】绿色化学”是当今社会提出的一个新概念。在用内快合成C5H8。2（2-甲基丙烯酸甲酯）的过程

中，欲使原子的利用率达到最高，在催化剂作用下还需要其他的反应物是（）A.CO和CH30HB.C2H4和H2OC.H2和COD.CH30H和H2解析:这个不是方程式配平的问题，是利用绿色化学”——原子的利用率为100%的概念做的因为C5H8。2和C3H4相差C2H4O2,也就是两分子CO和两分子H2,或一■分子CO和CH30H答案:AC点评：利用了原子利用率绿色化学原理。［例2］从光合作用的反应原理6CO2+6H2O华垦*C6H12O6+6O2可知碳是农作物生长的必需元素之一关于用二氧化碳生产肥料的评价正确的是A,缓解地球温室效应，抑制农作物营养平衡B.加剧地球温室效应，促进农作物营养平衡

C.缓解地球温室效应，促进农作物营养平衡D.加剧地球温室效应，抑制农作物营养平衡答案:C【例3】近年来，由于石油价格不断上涨，以煤为原料制备一些化工产品的前景又被看好。下图是以煤为原料生产聚氯乙烯(PVC)和人造羊毛的合成路线HUQ慧B一斑率隼pvc请回答下列问题：(D写出反应类型：反应①反应②。(2)写出结构简式PVCC。(3)写出ACD的化学方程式。(4)与D互为同分异构体且可发生碱性水解的物质有一种(不包括环状化合物)，写出其中一种的结构简式。答案：(1)加成反应加聚反应CJ土H2C=CH—61(5)HC=CH+QI,COOHH2C=Cll-OOCCH,(4)4CH2EHCOOCH3(或HCOOCH2CH=CH2,HCOOCH=CHCH3HCOOC(CH3)=CH2)点评：利用了加成反应，加聚反应。考察了同分异构体的书写。【例4】由乙烯和其它无机原料按以下路线合成环状化合物E和高分子化合物F、G。(1)写出反应类型：①;②;③(2)请在上述方框内填入合适的化合物的结构简式。(3)请写出A和E的水解反应的化学方程式。答案:(1)①加聚反应②缩聚反应③酯化反应(或取代反应)一—|f：+一…'BrCHzCHzBrB:HOCH2一—|f：+一…'(3)A水解：BrCH2CH2Br+2NaOH?HOCH2CH2OH+2NaBr或BrCH2CH2Br+2H2O-HOCH2CH2OH+2HBr【例5】(10分)乙烯是石油化工的重要原料，它主要通过石油产品裂解获得。(1)石油产品裂解所得裂解气的平均组成可表示为CnHm(m>2n),经测定某裂解气中各气体的体积分数分别为：甲烷一4%、乙烯一50%、丙烯一10%、其余为丁二烯和氢气(气体体积均在同温同压下测定）。若得到50mol乙烯，xmol丁二烯和ymol氢气。则x+y=,n/m=（请用含x的式子表示）。（2）某化工厂每天由石油产品裂解得到乙烯56吨。再以乙烯为主要原料生产醋酸乙烯酯，醋酸乙烯酯是合成维尼纶的重要单体。生产原理如下：催1七百！I2CH2=CH2+Ci►2cHMcHC①加热、加压催化齐（I2CH?CHO+03►2cH3coOH②催化剂2cH尸CH±+5+2CH3co口►2CH3C00CH=CH2+zH#③反应①中乙烯的利用率为80%,反应②中乙醛的利用率为83.33%,反应③中乙酸与乙烯的利用率均为85%。则该厂每天最多可制得醋酸乙烯酯多少吨？67+2X答案：（1）36（2分）174+2X（2分）（2）设转化为乙酸的乙烯物质的量为x,与乙酸反应的物质的量为yx80%x83.3%x85%=y85%2x=3y（2分）设每天可生成醋酸乙烯酯的物质为mtCH2=CH2〜CH3COOCH=CH2288656t-85%5m（2分）m=58.5t（2分）［竞技篇］TOC\o"1-5"\h\z.一个国家工业发展水平的标志是（）A,石油的产量B.乙烯的产量C.硫酸的消费量D.合成纤维的产量.下列离子方程式中正确的是（）A.乙醛的银镜反应：CH3CHO+2Ag（NH^）20HCH3COO+NH4++3NH3T+2Ag+HOB.苯酚与NaOH溶液反应：H++OH=H2O一：工C,氯乙烷在NaOH水溶抽中力口热：CH3CH2CTTOHCH3CH2OH+CID.苯酚钠溶液中通入少量CO2：U—口一+002+H2070H+H8].ABS树脂是一种强度高、韧性好的高分子材料，合成ABS的单体是丁二烯、丙烯月青（CH2=CH—CN）和苯乙烯（C8H8）。1）丁二烯的结构简式为2）丙烯月青与苯乙烯在一定条件下可以按1:1的比例聚合成AS树脂，AS树脂的结才简式为。3）工业上苯乙烯可由芳香姓A在铁催化下脱氢制得，A的分子式为;A与足量H2反应后所得产物的一氯代物有一种（只考虑位置异构）。4）写出A的同系物C7H8在浓硫酸与浓硝酸的混合酸中反应的化学方程式o该反应的有机产物的一种用途是0.工业上目前使用两种方法制取乙醛：（1）乙快水化法；（2）乙烯氧化法。下列两表提供生产过程中原料、反应条件、原料平衡转化率、产量等有关的信息情况：表一：原料、反应条件、平衡转化率、日产量乙快水化法乙烯氧化法原料乙快、水乙烯、空气反应条件HgSO4、100~125cPdCl2-CuCl2、100~125c平衡转化率乙快平衡转化率90%左右乙烯平衡转化率80%左右]日r#2.5吨（某设备条件下）3.6吨（相同设备条件下）表二：原料来源生产工艺原料生产工艺过程乙快「「门0850-HOOT?.门②斗」电炉一③饱和⑥盐和_「u乙烯*源于石油裂解气根据上述两表，回答下列问题：（1）乙烯氧化法制乙醛的化学方程式：（2）在相同条件下，两种制取乙醛的方法哪种快？现代工业上乙烯氧化法逐步取代乙快水化法，请说出理由（只需讲出二条）。（3）若乙烯由石油裂化（裂化气混合气体的平均化学式C8H17）,进一步完全催化裂解而来，得到体积百分含量分别为：甲烷：5%、乙烯：40%、丙烯：10%、其余为丁二烯和氢气（气体体积均在同温同压下测定）。若得到40moi乙烯，求：能够得到丁二烯和氢气的物质的量各为多少？.用煤化工产品C8H10合成高分子材料I的路线如下:AC8H10BCH3CHO-rHBr-D一ENaOH、僧。题。辙。品。自。翳。圈。/⑥已知：(1)B、C、D都能发生银镜反应，且苯环上的一卤代物有两种。H含有三个六元环。R'RCHO+RCHCHO-呵N吧/H=C-CHO+出0根据题意完成下列填空：1)D中含有的官能团有(填名称)。2)A的名称是Q-E的反应类型是o3)C和H的结构简式分别为o4)E-F的化学方程式是-5)-1的化学方程式是-6)C-D的过程中存在副反应，由此导致I中存在副产品，写出I中副产品的结构简式o.A是石油化学工业最重要的基础原料，以A为有机原料，无机试剂任选，按下列途径合成一种常见的医用胶(结构简式为N三¥X)已知两个醛分子在一定条件下可以发生如下反应；CH3二C一口一口IIIIR-CH2-CH=O+R-CH-CHO->R-CH2-CH-C-CHOt」I根据题意回答第51〜56题：1)A的结构简式是2D的官能团名称是。2)⑥的反应条件是,I-J的另一生成物是。3)属于取代反应的有(填反应序号),⑩的反应类型是。4)写出⑤的化学方程式：5)F有多种同分异构体，其中能够在NaOH溶液中发生反应的同分异构体有一种。6)如果以F为原料经过三步合成YCH「CH=CH-C出立,对应的反应类型分别为僧D题。辙O品0台口妥0圈O的⑥.石油化工是江苏省的支柱产业之一，醋酸乙烯酯是合成维尼纶的重要单体。某化工厂利用下列反应原理生产醋酸乙烯酯：TOC\o"1-5"\h\z催化剂।2CH2=CH2+O22CH3CHO①隅化剂（2CH3CHO+02^2CH3COOH②2CH2=CH2+2CH3COOH+O2-2CH3COOCH=CH2+2H2O③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%。⑴为使乙酸乙烯酯获得最大产量，乙烯先后两次的投料比为多少？⑵以2.8M04kg乙烯为原料最多可制得醋酸乙烯酯多少千克？⑶若各步副反应中反应物物质的量之比均与主反应相同。以乙烯和空气为原料生产醋酸乙烯酯，通入的空气（O2的体积分数为1/5）与乙烯的体积比至少为多少？8.（12分）化合物M是一种医用高分子材料，可用于制造隐形眼镜；以下是M、有机玻璃的原料H1）A中含有的官能团是（写名称）。2）写出反应类型。D-E;F-天然橡胶。3）写出反应条件。D-E;G—H。4）写出B-C化学反应方程式：;5）写出E+F-N化学反应方程式：。COOH6）H在一定条件下能被氧化为不饱和酸CH3一，该不饱和酸有多种同分异构体，属于酯类且C=CH2含有碳碳双键的同分异构体共有种。.以煤为原料可合成重要化工中间体G,其中B与乙酸互为同分异构体，也能与钠反应放出氢气（注：下列图示流程中某些反应条件不一定给出）。OH已知：①CH3CHO+CH3CHOOH（触CH3CHCHzCHO就CHCHO

XCH^COOH+干储煤一NH4X（X为ClXCH^COOH+干储煤一NH4X（X为Cl或Br）nh2+2NH3分离'煤焦一CH—COOH（甘氨酸）试填空。C的结构简式是：。F+D-G勺化学方程式为：。(3)能与NmCO3溶液反应的E的芳香族化合物的同分异构体有种nh2写出lo-ch2cHCOOH路线并注明反应条件。.二甲醴(CH3OCH3)被称为21世纪的新型燃料，它清洁、高效，具有优良的环保性能。四川是利用天然气生产二甲醴的重要基地之一。请填写下列空白：(1)与二甲醴相对分子质量相等且元素种类相同的有机物的结构简式是：(2)二甲醴可由合成气(CO+H2)在一定条件下制得。用合成气制二甲醴时，还产生了一种可参

与大气循环的无机化合物，该反应的化学方程式可能是：（3）以二甲醴、空气、氢氧化钾溶液为原料，石墨为电极可构成燃料电池。该电池中负极上的电极反应式是：（4）制备二甲醴的合成气可由甲烷与水蒸汽或二氧化碳经高温催化反应制得。合成气除制二甲醴以外，还可用于冶炼金属，用它冶炼铁的生产过程可示意如下:亮31典气（CS通,2U

后成气（如白川上U

后成气（如白川上制二甲.燃烧空2+海合气（CH**。］.其体积比为12〉①在催化反应室中进行的反应均为可逆反应，增大体系压强对甲烷转化率的影响是（填增大"、减小“或不变”）②在上述炼铁过程的某时间段内，若有xm3（标准状况）的甲烷进入燃烧室充分燃烧，还原反应室有5ykg（即（y/11.2）1炉mol）铁生成，假设燃烧室与还原反应室产生的高温尾气全部进入催化反应室，则这些高温尾气在理论上可产生合成气m3（标准状况）.DAP-A树脂（下列路线图中的3课合物）是一种优良的热固性树脂，被用作高级UV油墨的一种成分。用UV油墨印刷的优点是：印刷时油墨极快干燥，对环境及人员无损害，性价比较高。

因此，适于大规模生产食品、酒类、洗涤剂等包装纸盒。以下是以石油化工产品为原料，合成该材料的路线：（分子式