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27.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) △H=-515kJ/mol
①C3H6(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460OC.低于460OC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460OC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 。进料氨、空气、丙烯的理论体积约为
[答案]27.(1)因为生产产物丙烯晴和丙烯醛均有较稳定的三键和双键,能量低,故热力学趋势大;
低温、低压有利于提高丙烯腈的平衡产率;控制反应物的用量
(2)不是,反应刚开始进行,主要向正方向进行,尚未达到平衡状态; AC
(3)1:1 此时产物主要是丙烯腈,副产物几乎没有; 2:15:2
[解析]
试题分析:(1)因为生成的产物丙烯晴和丙烯醛均有较稳定的三键和双键,能量低,所以热力学趋势大;该反应为气体体积增大的放热反应,所以低温、低压有利于提高丙烯腈的平衡产率;由图b可知,提是最佳比;根据化学反应C3H6(g)+NH3(g)+ 3/2O2(g)=C3H3N(g)+3H2O(g),氨气、氧气、丙烯按2:3:2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2:15:2。
考点:考查热化学方程式,影响化学平衡的因素等知识。