Question

20．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）+$\frac{3}{2}$O₂（g）═C₃H₃N（g）+3H₂O（g）△H=-515kJ•mol^-1
②C₃H₆（g）+O₂（g）═C₃H₄O（g）+H₂O（g）△H=-353kJ•mol^-1
两个反应在热力学上趋势均很大，其原因是两个反应均为放热量大的反应；有利于提高丙烯腈平衡产率的反应条件是低温、低压．
（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，丙烯腈的产率不是（填“是”或“不是”）对应温度下的平衡产率，判断理由是该反应为放热反应，平衡产率应随温度升高而降低．
（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，进料气氨、丙烯、空气的理论最佳体积比约为1：1：7.5．

Answer 1

分析 （1）依据热化学方程式方向可知，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；有利于提高丙烯腈平衡产率需要改变条件使平衡正向进行；
（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；
（3）根据化学反应C₃H₆（g）+NH₃（g）+$\frac{3}{2}$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，依据氧气在空气中约占20%计算条件比．

解答 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；
故答案为：两个反应均为放热量大的反应；低温、低压；
（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；故答案为：不是；该反应为放热反应，平衡产率应随温度升高而降低；
（3）根据化学反应C₃H₆（g）+NH₃（g）+$\frac{3}{2}$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、丙烯、空气的理论体积约为1：1：7.5，
故答案为：1：1：7.5．

点评 本题考查热化学方程式，影响化学平衡的因素等知识．注意图象分析判断，定量关系的理解应用是解题关键，题目难度中等．