Question

【題目】乙二醛（OHC-CHO)是紡織工業(yè)常用的一種有機原料，其工業(yè)生產方法主要是乙二醇（HOCH2CH2OH)氣相催化氧化法和乙醛液相硝酸氧化法，請回答下列相關問題。

（1）乙二醇氣相催化氧化法

①乙二醇氣相催化氧化的反應為

HOCH2CH2OH(g)+O2(g)OHC-CHO(g)+2H2O(g) △H1 K1

己知 OHC-CHO(g)+2H2HOCH2CH2OH(g) △H2 K2

H2(g)+l/2O2(g) H2O(g) △H3 K3

則△H3= _______（用△H1、△H2表示），相同溫度下K1=_______（用K2、K3表示）。

②當原料氣中氧氣和乙二醇的物質的量之比為1.35時，乙二醛和副產物CO2的產率與反應溫度的關系如下圖所示，反應溫度超過495℃時，CO2產率升高的主要原因可能是____________。

③在恒容絕熱容器中發(fā)生反應HOCH2CH2OH(g)+O2(g)OHC-CHO(g)+2H2O(g)（不考慮副反應），一定能說明反應達到平衡狀態(tài)的是_______（填選項字母）。

A．氧氣濃度保持不變 B．氣體總物質的量保持不變

C．平衡常數(shù)保持不變 D．氧氣和乙二醇的物質的量之比保持不變

（2）乙醛液相硝酸氧化法

乙醛液相硝酸氧化法是在催化劑的作用下，用稀硝酸氧化乙醛制取乙二醛，該法與乙二醇氣相 催化氧化法相比明顯的缺點是__________________。（任寫一條）

（3）乙二醛電解氧化制備乙醛酸（OHC-COOH)的生產裝置如下圖所示，通電后，陽極產生的Cl2與乙二醛溶液反應生成乙醛酸，請寫出該反應的化學方程式_______________。

Answer 1

【答案】 （△H1+△H1)/2 K32/K2 溫度過高乙二醇（或乙二醛）被大量氧化為CO2 ABC 會產生NO等有毒氣體、產生酸性廢水、會產生污染、容易腐蝕設備（答案合理即可） OHC-CHO+C12+H2O→2HCl+OHC-COOH

【解析】(1)①iHOCH2CH2OH(g)+O2(g)OHC-CHO(g)+2H2O(g) △H1，iiOHC-CHO(g)+2H2HOCH2CH2OH(g)△H2，根據(jù)蓋斯定律，按照×(i+ii)處理得：H2(g)+l/2O2(g) H2O(g)△H3=，同理，根據(jù)蓋斯定律，△H1=2△H3-△H2，則K1=，故答案為： ； ；

②主反應HOCH2CH2OH(g)+O2(g)OHC-CHO(g)+2H2O(g)為放熱反應，升高溫度平衡逆向移動；溫度超過495℃時，乙二醇大量轉化為二氧化碳等副產物，使乙二醛產率降低，故答案為：升高溫度，主反應平衡逆向移動；溫度超過495℃時，乙二醇大量轉化為二氧化碳等副產物，CO2產率升高；

③A．氧氣濃度保持不變，則反應體系中各種物質的濃度保持不變，說明反應達到平衡狀態(tài)，正確；B．該反應屬于氣體的物質的量發(fā)生變化的反應，當氣體總物質的量保持不變，說明反應達到平衡狀態(tài)，正確；C．平衡常數(shù)只與溫度應該，溫度不變，平衡常數(shù)始終保持不變，在恒容絕熱容器中發(fā)生反應，說明反應中的能量不再變化，說明反應達到平衡狀態(tài)，正確；D．氧氣和乙二醇的物質的量之比保持不變，不表示濃度不變，不能說明反應達到平衡狀態(tài)，錯誤；故選ABC；

(2)在催化催化劑作用下，用稀硝酸氧化乙醛制取乙二醛，硝酸被還原為NO，反應方程式為：3CH3CHO+4HNO33OHC-CHO+4NO↑+5H2O，因此存在比較明顯的缺點是：生成的NO會污染空氣，硝酸會腐蝕設備，故答案為：生成的NO會污染空氣，硝酸會腐蝕設備；

(3)乙二醛電解氧化制備乙醛酸(OHC-COOH)，通電后，陽極產生的Cl2與乙二醛溶液反應生成乙醛酸，氯氣被還原生成氯化氫，反應的化學方程式為OHC-CHO+C12+H2O→2HCl+OHC-COOH，故答案為：OHC-CHO+C12+H2O→2HCl+OHC-COOH。