Question

工业上用丁烷氧化法制醋酸，反应的化学方程式可表示为：2C₄H₁₀+5O₂4CH₃COOH+2H₂O，现用58吨丁烷为原料制取醋酸，求：
（1）理论上需要标准状况下的空气    m³（设空气中O₂、N₂的体积分数分别为0.2、0.8），同时生成水    吨．
（2）若生成的醋酸溶解在生成的水中，所得醋酸的质量分数为    %．
（3）若同时生产质量分数为100%的冰醋酸m₁吨和质量分数为50%的醋酸m₂吨，且，需补充水y吨，则y与x的关系式为    ；若不补充水，则m₁+m₂=    ．

Answer

（1）令O2需要的物质的量为xmol，根据方程式中计算氧气的物质的量，结合氧气在空气中的含量计算需要空气的体积；
令生成水y吨，根据方程式计算生成水的质量．
（2）令生成醋酸m吨，根据方程式计算生成醋酸的质量，根据质量分数的定义计算．（3）由题意可知，m1+50%×m2=120．若需补充水y吨，则50%×m2=18+y，所以m2=36+2y；所以m1=120-18-y=102-y．
若不补充水，50%×m2=18，所以m2=36，故m1=120-50%×m2=102．
【解析】
（1）令O2需要的物质的量为xmol，则：
2  C4H10+5O24CH3COOH+2H2O，
58×2g    5mol          
58×106    xmol
所以x==2.5×106
所以需要空气的体积为=2.8×108L=2.8×105m3．
令生成水y吨，则：
2 C4H10+5 O24CH3COOH+2H2O，
58×2g                      18×2g          
58吨                          y吨
所以y==18
故答案为：2.8×105；18．
（2）令生成醋酸m吨，则：
2 C4H10+5 O24CH3COOH+2H2O，
58×2g              4×60g          
58吨                 m吨
所以m==120
由（1）中计算可知，生成水18吨，
生成的醋酸溶解在生成的水中，所得醋酸的质量分数为×100%=86.96%．
故答案为：86.96%．
（3）由题意可知，m1+50%×m2=120，
若需补充水y吨，则50%×m2=18+y，所以m2=36+2y；所以m1=120-18-y=102-y，即102-y=x（36+2y），即y=；
若不补充水，50%×m2=18，所以m2=36，故m1=120-50%×m2=102，所以m1+m2=36+102=138．
故答案为：y=；138．