Question

【題目】丙烯腈（CH2=CHCN）是一種重要的化工原料，工業(yè)上可用“丙烯氨氧化法”生產(chǎn)，主要副產(chǎn)物有丙烯醛（CH2=CHCHO）和乙腈（CH3CN）等，回答下列問題：
（1）以丙烯、氨、氧氣為原料，在催化劑存在下生成丙烯腈（C3H3N）和副產(chǎn)物丙烯醛（C3H4O）的熱化學(xué)方程式如下：
C3H6（g）+NH3（g）+ O2（g）=C3H3N（g）+3H2O（g）△H=﹣515kJ/mol
C3H6（g）+O2（g）=C3H4O（g）+H2O（g）△H=﹣353kJ/mol
兩個(gè)反應(yīng)在熱力學(xué)上趨勢均很大，其原因是；有利于提高丙烯腈平衡產(chǎn)率的反應(yīng)條件是；提高丙烯腈反應(yīng)選擇性的關(guān)鍵因素是 ．
（2）圖（a）為丙烯腈產(chǎn)率與反應(yīng)溫度的關(guān)系曲線，最高產(chǎn)率對(duì)應(yīng)溫度為460℃．低于460℃時(shí)，丙烯腈的產(chǎn)率（填“是”或者“不是”）對(duì)應(yīng)溫度下的平衡
產(chǎn)率，判斷理由是；高于460℃時(shí)，丙烯腈產(chǎn)率降低的可能原因是（雙選，填標(biāo)號(hào)）
A．催化劑活性降低 B．平衡常數(shù)變大 C．副反應(yīng)增多 D．反應(yīng)活化能增大

（3）丙烯腈和丙烯醛的產(chǎn)率與n（氨）/n（丙烯）的關(guān)系如圖（b）所示．由圖可知，最佳n（氨）/n（丙烯）約為 ， 理由是 ． 進(jìn)料氣氨、空氣、丙烯的理論體積比約為

Answer 1

【答案】
（1）兩個(gè)反應(yīng)均為放熱量大的反應(yīng)；低溫、低壓；催化劑
（2）不是；該反應(yīng)為放熱反應(yīng)，平衡產(chǎn)率應(yīng)隨溫度升高而降低；AC
（3）1：1；該比例下丙烯腈產(chǎn)率最高，而副產(chǎn)物丙烯醛產(chǎn)率最低；1：7.5：1
【解析】解：（1）兩個(gè)反應(yīng)在熱力學(xué)上趨勢均很大，兩個(gè)反應(yīng)均放熱量大，即反應(yīng)物和生成物的能量差大，因此熱力學(xué)趨勢大；該反應(yīng)為氣體體積增大的放熱反應(yīng)，所以降低溫度、降低壓強(qiáng)有利于提高丙烯腈的平衡產(chǎn)率，提高丙烯腈反應(yīng)選擇性的關(guān)鍵因素是催化劑；
所以答案是：兩個(gè)反應(yīng)均為放熱量大的反應(yīng)；低溫、低壓；催化劑；（2）因?yàn)樵摲磻?yīng)為放熱反應(yīng)，平衡產(chǎn)率應(yīng)隨溫度升高而降低，即低于460℃時(shí)，對(duì)應(yīng)溫度下的平衡轉(zhuǎn)化率曲線應(yīng)該是下降的，但實(shí)際曲線是上升的，因此判斷低于460℃時(shí)，丙烯腈的產(chǎn)率不是對(duì)應(yīng)溫度下的平衡轉(zhuǎn)化率．高于460°C時(shí)，丙烯腈產(chǎn)率降低，
A．催化劑在一定溫度范圍內(nèi)活性較高，若溫度過高，活性降低，故A正確；
B．由圖象可知，升高溫度平衡常數(shù)變小，故B錯(cuò)誤；
C．根據(jù)題意，副產(chǎn)物有丙烯醛，催化劑活性降低，副反應(yīng)增多，導(dǎo)致產(chǎn)率下降，故C正確；
D．反應(yīng)活化能的大小不影響平衡，故D錯(cuò)誤；
所以答案是：不是；該反應(yīng)為放熱反應(yīng)，平衡產(chǎn)率應(yīng)隨溫度升高而降低；AC；（3）根據(jù)圖象可知，當(dāng) 約為1時(shí)，該比例下丙烯腈產(chǎn)率最高，而副產(chǎn)物丙烯醛產(chǎn)率最低；根據(jù)化學(xué)反應(yīng)C3H6（g）+NH3（g）+ O2（g）=C3H3N（g）+3H2O（g），氨氣、氧氣、丙烯按1：1.5：1的體積比加入反應(yīng)達(dá)到最佳狀態(tài)，而空氣中氧氣約占20%，所以進(jìn)料氨、空氣、丙烯的理論體積約為：1：7.5：1，
所以答案是：1：1；該比例下丙烯腈產(chǎn)率最高，而副產(chǎn)物丙烯醛產(chǎn)率最低；1：7.5：1．
【考點(diǎn)精析】關(guān)于本題考查的化學(xué)平衡狀態(tài)本質(zhì)及特征，需要了解化學(xué)平衡狀態(tài)的特征：“等”即 V正=V逆>0；“動(dòng)”即是動(dòng)態(tài)平衡，平衡時(shí)反應(yīng)仍在進(jìn)行；“定”即反應(yīng)混合物中各組分百分含量不變；“變”即條件改變，平衡被打破，并在新的條件下建立新的化學(xué)平衡；與途徑無關(guān)，外界條件不變，可逆反應(yīng)無論是從正反應(yīng)開始，還是從逆反應(yīng)開始，都可建立同一平衡狀態(tài)（等效）才能得出正確答案．