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：

①C3H6(g)+NH3(g)+ 3/2O2(g)=C3H3N(g)+3H2O(g) ΔH =-515kJ/mol

①C3H6(g)+ O2(g)=C3H4O(g)+H2O(g) ΔH =-353kJ/mol

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________。

（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（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_______________。進料氨、空氣、丙烯的理論體積約為________。

Answer 1

【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

（3）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】（1）因為兩個反應(yīng)均為放熱量大的反應(yīng)，所以熱力學(xué)趨勢大；該反應(yīng)為氣體分子數(shù)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。

（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，反應(yīng)剛開始進行，尚未達到平衡狀態(tài)，460 ℃以前是建立平衡的過程，所以低于460 ℃時，丙烯腈的產(chǎn)率不是對應(yīng)溫度下的平衡產(chǎn)率；高于460 ℃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，正確；B．平衡常數(shù)變大，對產(chǎn)率的影響是提高產(chǎn)率才對，錯誤；C．根據(jù)題意，副產(chǎn)物有丙烯醛，副反應(yīng)增多導(dǎo)致產(chǎn)率下降，正確；D．反應(yīng)活化能的大小不影響平衡，錯誤；答案選AC。

（3）根據(jù)圖像可知，當n（氨）/n（丙烯）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)C3H6(g)+NH3(g)+ 3/2O2(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。