【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:

①C3H6g+NH3g+1.5O2g=C3H3Ng+3H2Og △H=-515kJ·mol-1

②C3H6g+O2g=C3H4Og+H2Og △H=-353kJ·mol-1

兩個反應(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___________。

2a為丙烯腈產(chǎn)率與反應(yīng)溫度的關(guān)系曲線,最高產(chǎn)率對應(yīng)溫度為460℃。低于460℃時,丙烯腈的產(chǎn)率___________填“是”或者“不是”對應(yīng)溫度下的平衡產(chǎn)率,判斷理由是______________;高于460℃時,丙烯腈產(chǎn)率降低的可能原因是___________雙選,填標(biāo)號。

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 /n丙烯的關(guān)系如圖b所示。

由圖可知,最佳 n /n丙烯約為_____________,理由是______________________。進料氨、空氣、丙烯的理論體積約為____________。

【答案】1兩個反應(yīng)均為放熱量大的反應(yīng);降低溫度降低壓強;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;

31 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】

試題分析:1兩個反應(yīng)在熱力學(xué)上趨勢均很大,兩個反應(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;故答案為:兩個反應(yīng)均為放熱量大的反應(yīng);低溫、低壓;催化劑;

2因為該反應(yīng)為放熱反應(yīng),平衡產(chǎn)率應(yīng)隨溫度升高而降低,即低于460℃時,對應(yīng)溫度下的平衡轉(zhuǎn)化率曲線應(yīng)該是下降的,但實際曲線是上升的,因此判斷低于460℃時,丙烯腈的產(chǎn)率不是對應(yīng)溫度下的平衡轉(zhuǎn)化率.高于460°C時,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錯誤;故答案為: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,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)C3H6g+NH3g+O2g=C3H3Ng+3H2Og,氨氣、氧氣、丙烯按1:1.5:1的體積比加入反應(yīng)達到最佳狀態(tài),而空氣中氧氣約占20%,所以進料氨、空氣、丙烯的理論體積約為:1:7.5:1,故答案為: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。

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A B C D

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(2)從反應(yīng)開始至4 min時,A的平均反應(yīng)速率為________。

(3)該反應(yīng)的化學(xué)方程式為__________________。

.將等物質(zhì)的量的A、B混合放于2 L的密閉容器中,發(fā)生反應(yīng)3A(g)+B(g)==X C(g)+2D(g)。經(jīng)5 min后測得D的濃度為0.5 mol·L-1,c(A)c(B)=35,v(C)=0.1 mol·L-1·min-1。

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