题目内容

环己烷在负载纳米Au的分子筛(Au/TS1)催化剂的作用下与空气发生氧化反应,反应原理是:通过游离基反应形成环己基过氧化氢,该过氧化物在Au/TS1催化作用下受热分解,生成环己醇和环己酮(O).由于环己醇、环己酮比环己烷更容易被氧化,因而有许多副产物(如己二酸及一些酯类化合物)生成.
(1)下表是某反应温度下,环己烷催化氧化反应的转化率(x)和目标产物的选择性(S)的结果:

①写出环己烷催化氧化为环己酮的化学方程式:
 
.
②若在反应容器中加入1.0mol环己烷,则生成的环己酮的物质的量为
 
(保留2位小数).
(2)图甲是反应温度对环己烷催化氧化反应的转化率(x)和目标产物的选择性(S)和目标产物的总收率(y)的影响.

①由图甲可知:该反应较适宜的反应温度为
 
左右.
②随着反应温度的升高,环己烷的转化率(x)逐渐增加,而目标产物的选择性(S)和目标产物的总收率(y)却逐渐降低,其可能的原因是.
(3)图乙是反应时间对环己烷催化氧化反应的转化率(x)和目标产物的选择性(S)和目标产物的总收率(y)的影响.
①由图乙可知,该反应较适宜的反应时间为
 
左右.
②随着反应时间的延长,环己烷的转化率(x)逐渐增加,而目标产物的选择性(S)逐渐降低,这说明
 
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考点:化学平衡的计算,化学平衡的影响因素
专题:化学平衡专题
分析:(1)①环己烷在催化剂作用下被氧气氧化为环己酮,根据环己烷、环己酮的结构可判断还由水生成.
②目标产物的总收率(y)=环己烷的转化率(x)×目标产物的选择性(S),据此计算.
(2)①目标产物的总收率越高越好.
②由题目信息可知环己醇、环己酮比环己烷更容易被氧化.
(3))①由图可知,随时间进行目标产物的总收率(y)增大,到2.5h后基本不再变化.
②由图可知到2.5h后环己烷的转化率(x)逐渐增加,而目标产物的选择性(S)逐渐降低,说明环己醇和环己酮的氧化速率要比环己烷快得多,已至于目标产物的总收率(y)基本不变.
解答: 解:(1)①环己烷在催化剂作用下被氧气氧化为环己酮并生成水,反应方程式为
+O2
加热
+H2O.
故答案为:+O2
加热
+H2O.
②生成的环己酮的物质的量为1mol×10.4%×39.8%=0.04mol.
故答案为:0.04mol.
(2)①目标产物的总收率越高越好,由图甲可知,目标产物的总收率在150℃最高,故适宜温度为150℃.
故答案为:150℃.
②由于环己醇、环己酮比环己烷更容易被氧化,过高的温度使环己醇、环己酮被氧化为己二酸和酯类化合物.
故答案为:过高的温度使环己醇、环己酮被氧化为己二酸和酯类化合物.
(3)①由图可知,随时间进行目标产物的总收率(y)增大,到2.5h后基本不再变化.该反应较适宜的反应时间为2.5h左右.
故答案为:2.5h.
②环己烷的转化率(x)逐渐增加,而目标产物的选择性(S)逐渐降低,说明环己醇和环己酮的氧化速率要比环己烷快得多.
故答案为:环己醇和环己酮的氧化速率要比环己烷快得多.
点评:以有机合成为载体,通过图表呈现,旨在考查学生对反应速率、平衡移动的运用以及提取有用信息的能力等,难度较大.
注意(3)中②是速率的快慢问题.
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