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)用于生产丙烯腈的原料丙烯具有一定的危险性。某市化工园区曾发生一起丙烯储罐突然爆炸起火事件，大火产生的高温使消防队员难以靠近火场。已知丙烯的燃烧热为2049 kJ/mol，则其燃烧反应的热化学方程式为：____________________。

(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的关系如图（b）所示。由图可知最佳约为________，理由是___________________。进料气氨、空气、丙烯的理论体积比约为________。

(4)现以丙烯为原料，合成环状酯J。有关工艺流程图如下。已知：烯烃复分解反应是指在催化剂作用下，实现碳—碳双键两边基团换位的反应。如两个丙烯分子进行烯烃换位，生成丁烯和乙烯。

参考化学方程式：2CH2=CHCH3CH3CH=CHCH3+CH2=CH2

i.①的反应类型是_____________，物质E的结构简式是___________。

ii.有机化合物C有多种同分异构体，请写出其中属于酯类且能发生银镜反应的所有同分异构体的结构简式__________________。

Answer 1

【答案】CH2=CH-CH3(g)+O2(g)=3CO2(g)+3H2O(l) △H=－2049 kJ/mol 不是 该反应为放热反应，平衡产率应随温度升高而降低 AC 1 该比例下丙烯腈产率最高，而副产物丙烯醛产率最低 2：15：2 取代反应 HCOOCH2CH2CH3， HCOOCH(CH3)2

【解析】

(1)根据燃烧热的定义书写热化学方程式。

(2)根据图像分析该反应为放热反应，根据温度对进行平衡移动的影响分析判断。产率降低主要从产率的影响因素进行考虑；

(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CH2=CH-CH3 (g)+NH3(g)+O2(g)=CH2=CHCN(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，依据氧气在空气中约占20%计算条件比。

(4)丙烯与氯气在加热条件下发生取代反应生成CH2=CHCH2Cl，由反应信息可知，CH2=CHCH2Cl在催化剂条件下发生复分解反应生成CH2=CH2、ClCH2CH=CHCH2Cl，A在氢氧化钠水溶液、加热条件下发生反应生成C，则A为ClCH2CH=CHCH2Cl，B为CH2=CH2；B与溴发生加成反应生成H为BrCH2CH2Br，H在氢氧化钠水溶液、加热条件下发生取代反应生成I为HOCH2-CH2OH；A在氢氧化钠水溶液、加热条件下发生反应生成C为HOCH2CH=CHCH2OH，由J的结构可知，G为HOOC-CH=CH-COOH，由转化关系可知，反应④是C与HCl加成生成D，保护碳碳双键不被氧化，D再氧化可得E，故D为HOCH2CH2CHClCH2OH，E为HOOCCH2CHClCOOH，E发生消去反应生成F，F酸化得到G，故F为NaOOC-CH=CH-COONa，据此解答。

(1)燃烧热是101kPa，1mol可燃物完全燃烧产生稳定的氧化物时放出的热量。丙烯的燃烧热为2049 kJ/mol，则其燃烧反应的热化学方程式为：CH2=CH-CH3(g)+O2(g)=3CO2(g)+3H2O(l) △H=－2049 kJ/mol；

(2)根据图像丙烯腈的产率随温度升高先增大后减小，则该反应为放热反应，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，这是由于温度升高，反应速率加快，更多的反应物转化为生成物，使物质产率增大，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。当温度在460°C时，反应达到平衡状态，此后温度升高，化学平衡逆向移动，使丙烯腈产率降低。

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，反应速率减慢，A正确；

B.由于该反应的正反应是放热反应，升高温度，平衡向吸热的逆反应方向移动，所以由图象可知，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，副反应增多，导致产率下降，C正确；

D.反应活化能的大小与化学平衡无关，不影响化学平衡，D错误；

故合理选项是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CH2=CH-CH3 (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，由于氧气在空气中约占20%，所以进料氨、空气、丙烯的理论体积约为1：7.5：1=2：15：2；

(4) i.①的反应是CH2=CH-CH3与Cl2发生取代反应生成CH2=CH-CH2Cl，故反应类型是取代反应；根据上述推断可知物质E结构简式是HOOCCH2CHClCOOH；

ii.有机化合物C结构简式是HOCH2CH=CHCH2OH，该物质有多种同分异构体，其中属于酯类且能发生银镜反应，说明含有酯基，同时含有醛基，是甲酸酯，其同分异构体的结构简式为HCOOCH2CH2CH3， HCOOCH(CH3)。