Question

【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

Answer 1

【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．