合成聚氯乙烯所用的单体氯乙烯多是由乙炔和氯化氢以氯化汞为催化剂合成得到,反应式为 C2H2+HCI——CH2=CHCI 由于乙块价格高于氯化氢,通常使用的原料混合气中HCl是过量的,设其过量10%。若反应器出口气体中氯乙烯摩尔分数为90%,试分别计算乙炔的转化率和氯化氢的转化率。

考查要点：本题主要考查化学反应中转化率的计算，涉及过量反应物的处理及摩尔分数的应用。
解题思路：

1. 设定初始物质的量：根据题目中HCl过量10%，确定乙炔与HCl的初始物质的量关系。
2. 建立反应关系式：根据反应方程式，设乙炔的转化率为变量，表示各物质的物质的量变化。
3. 利用摩尔分数列方程：通过总物质的量与氯乙烯的物质的量关系，建立方程求解转化率。
   关键点：正确处理过量反应物对总物质的量的影响，以及准确应用摩尔分数的定义。

设定初始物质的量

设乙炔的初始物质的量为$1$ mol，则HCl的初始物质的量为$1 \times (1 + 10\%) = 1.1$ mol。

反应过程分析

设乙炔的转化率为$x$，则反应中：

• 乙炔消耗$x$ mol，剩余$1 - x$ mol；
• HCl消耗$x$ mol，剩余$1.1 - x$ mol；
• 生成氯乙烯$x$ mol。

总物质的量计算

反应后总物质的量为：
$(1 - x) + (1.1 - x) + x = 2.1 - x \, \text{mol}.$

利用摩尔分数列方程

氯乙烯的摩尔分数为$90\%$，即：
$\frac{x}{2.1 - x} = 0.9.$

解方程求乙炔转化率

解得：
$x = 0.9 \times (2.1 - x) \implies x = 1.89 - 0.9x \implies 1.9x = 1.89 \implies x \approx 0.9947,$
即乙炔转化率为$99.47\%$。

计算HCl转化率

HCl的转化率为：
$\frac{0.9947}{1.1} \times 100\% \approx 90.43\%.$