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：

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

②C3H6(g)＋O2(g)===C3H4O(g)＋H2O(g)ΔH＝-353 kJ·mol-1

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，最高产率对应的温度为460 ℃。低于460 ℃时，丙烯腈的产率____(填“是”或“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】低温低压催化剂不是该反应为放热反应，平衡产率应随温度升高而降低，所以此时尚未达到平衡状态AC1：1此时产物主要是丙烯腈，几乎没有副产物1:7.5:1

【解析】

（1）改变条件使平衡正向进行有利于提高丙烯腈平衡产率，提高丙烯腈反应选择性的关键因素是催化剂；

（2）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；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n(氨)/n(丙烯)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）+3/2O2（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，根据空气中氧气约占20%计算。

（1）气体体积增大的放热反应，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；

（2）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。高于460 ℃时，丙烯腈产率降低的可能原因是

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；

故选AC；

（3）根据图象可知，当n(氨)/n(丙烯)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）+3/2O2（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。