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【题目】丙烯腈(CH2=CHCN)是一种重要的化工原料,工业上可用“丙烯氨氧化法”生产,主要副产物有丙烯醛(CH2=CHCHO)和乙腈(CH3CN)等,回答下列问题:
(1)以丙烯、氨、氧气为原料,在催化剂存在下生成丙烯腈(C3H3N)和副产物丙烯醛(C3H4O)的热化学方程式如下:
C3H6(g)+NH3(g)+ O2(g)=C3H3N(g)+3H2O(g)△H=﹣515kJ/mol
C3H6(g)+O2(g)=C3H4O(g)+H2O(g)△H=﹣353kJ/mol
两个反应在热力学上趋势均很大,其原因是;有利于提高丙烯腈平衡产率的反应条件是;提高丙烯腈反应选择性的关键因素是
(2)图(a)为丙烯腈产率与反应温度的关系曲线,最高产率对应温度为460℃.低于460℃时,丙烯腈的产率(填“是”或者“不是”)对应温度下的平衡
产率,判断理由是;高于460℃时,丙烯腈产率降低的可能原因是(双选,填标号)
A.催化剂活性降低 B.平衡常数变大 C.副反应增多 D.反应活化能增大

(3)丙烯腈和丙烯醛的产率与n(氨)/n(丙烯)的关系如图(b)所示.由图可知,最佳n(氨)/n(丙烯)约为 , 理由是 . 进料气氨、空气、丙烯的理论体积比约为

【答案】
(1)两个反应均为放热量大的反应;低温、低压;催化剂
(2)不是;该反应为放热反应,平衡产率应随温度升高而降低;AC
(3)1:1;该比例下丙烯腈产率最高,而副产物丙烯醛产率最低;1:7.5:1
【解析】解:(1)两个反应在热力学上趋势均很大,两个反应均放热量大,即反应物和生成物的能量差大,因此热力学趋势大;该反应为气体体积增大的放热反应,所以降低温度、降低压强有利于提高丙烯腈的平衡产率,提高丙烯腈反应选择性的关键因素是催化剂;
所以答案是:两个反应均为放热量大的反应;低温、低压;催化剂;(2)因为该反应为放热反应,平衡产率应随温度升高而降低,即低于460℃时,对应温度下的平衡转化率曲线应该是下降的,但实际曲线是上升的,因此判断低于460℃时,丙烯腈的产率不是对应温度下的平衡转化率.高于460°C时,丙烯腈产率降低,
A.催化剂在一定温度范围内活性较高,若温度过高,活性降低,故A正确;
B.由图象可知,升高温度平衡常数变小,故B错误;
C.根据题意,副产物有丙烯醛,催化剂活性降低,副反应增多,导致产率下降,故C正确;
D.反应活化能的大小不影响平衡,故D错误;
所以答案是:不是;该反应为放热反应,平衡产率应随温度升高而降低;AC;(3)根据图象可知,当 约为1时,该比例下丙烯腈产率最高,而副产物丙烯醛产率最低;根据化学反应C3H6(g)+NH3(g)+ O2(g)=C3H3N(g)+3H2O(g),氨气、氧气、丙烯按1:1.5:1的体积比加入反应达到最佳状态,而空气中氧气约占20%,所以进料氨、空气、丙烯的理论体积约为:1:7.5:1,
所以答案是:1:1;该比例下丙烯腈产率最高,而副产物丙烯醛产率最低;1:7.5:1.
【考点精析】关于本题考查的化学平衡状态本质及特征,需要了解化学平衡状态的特征:“等”即 V正=V逆>0;“动”即是动态平衡,平衡时反应仍在进行;“定”即反应混合物中各组分百分含量不变;“变”即条件改变,平衡被打破,并在新的条件下建立新的化学平衡;与途径无关,外界条件不变,可逆反应无论是从正反应开始,还是从逆反应开始,都可建立同一平衡状态(等效)才能得出正确答案.

练习册系列答案
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【题目】醋酸亚铬水合物{[Cr(CH3COO)2]22H2O,相对分子质量为376}是一种深红色晶体,不溶于冷水,是常用的氧气吸收剂,实验室中以锌粒,三氯化铬溶液、醋酸钠溶液和盐酸为主要原料制备醋酸亚铬水合物,其装置如图所示,且仪器2中预先加入锌粒,已知二价铬不稳定,极易被氧气氧化,不与锌反应.制备过程中发生的相关反应如下:
Zn(s)+2HCl(aq)═ZnCl2(aq)+H2(g)
2CrCl3(aq)+Zn(s)═2CrCl2(aq)+ZnCl2(aq)
2Cr2+(aq)+4CH3COO(aq)+2H2O(l)═[Cr(CH3COO)2]22H2O(s)

请回答下列问题:
(1)仪器1的名称是
(2)往仪器2中加盐酸和三氯化铬溶液的顺序最好是(选下面的A、B或C);目的是
A.盐酸和三氯化铬溶液同时加入 B.先加三氯化铬溶液一段时间后再加盐酸C.先加盐酸一段时间后再加三氯化铬溶液
(3)为使生成的CrCl2溶液与CH3COONa溶液顺利混合,应关闭阀门(填“A”或“B”,下同),打开阀门
(4)本实验中锌粒要过量,其原因除了让产生的H2将CrCl2溶液压入装置3与CH3COONa溶液反应外,另一个作用是
(5)已知其它反应物足量,实验时取用的CrCl3溶液中含溶质9.51g,取用的醋酸钠溶液为1.5L0.1mol/L;实验后得干燥纯净的[Cr(CH3COO)2]22H2O9.4g,则该实验所得产品的产率为(不考虑溶解的醋酸亚铬水合物).
(6)铬的离子会污染水,常温下要除去上述实验中多余的Cr2+ , 最好往废液中通入足量的,再加入碱液,调节pH至少为才能使铬的离子沉淀完全(铬的离子浓度应小于10﹣5mol/L).【已知Cr(OH)3的溶度积为6.3×1031 ≈4,lg2≈0.3】

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