Question

【題目】丙烯腈（CH2=CHCN）是一種重要的化工原料，工業上可用“丙烯氨氧化法”生產，主要副產物有丙烯醛（CH2=CHCHO）和乙腈（CH3CN）等，回答下列問題：

（1）以丙烯、氨、氧氣為原料，在催化劑存在下生成丙烯腈（C3H3N）和副產物丙烯醛（C3H4O）的熱化學方程式如下：

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

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

兩個反應在熱力學上趨勢均很大，其原因是________；有利于提高丙烯腈平衡產率的反應條件是________；提高丙烯腈反應選擇性的關鍵因素是________。

（2）圖（a）為丙烯腈產率與反應溫度的關系曲線，最高產率對應溫度為460℃。低于460℃時，丙烯腈的產率________（填“是”或者“不是”）對應溫度下的平衡產率，判斷理由是________；高于460℃時，丙烯腈產率降低的可能原因是________（雙選，填標號）

A．催化劑活性降低

B．平衡常數變大

C．副反應增多

D．反應活化能增大

（3）丙烯腈和丙烯醛的產率與n（氨）/n（丙烯）的關系如圖（b）所示。由圖可知，最佳n（氨）/n（丙烯）約為，理由是_______________。進料氨、空氣、丙烯的理論體積約為________。

Answer 1

【答案】（1）兩個反應均為放熱量大的反應降低溫度降低壓強催化劑

（2）不是該反應為放熱反應，平衡產率應隨溫度升高而降低 AC

（3）1 該比例下丙烯腈產率最高，而副產物丙烯醛產率最低1：7.5：1

【解析】試題分析：（1）因為兩個反應均為放熱量大的反應，所以熱力學趨勢大；該反應為氣體分子數增大的放熱反應，所以降低溫度、降低壓強有利于提高丙烯腈的平衡產率；提高丙烯腈反應選擇性的關鍵因素是催化劑。

（2）因為該反應為放熱反應，平衡產率應隨溫度升高而降低，反應剛開始進行，尚未達到平衡狀態，460℃以前是建立平衡的過程，所以低于460℃時，丙烯腈的產率不是對應溫度下的平衡產率；高于460℃時，丙烯腈產率降低，A．催化劑在一定溫度范圍內活性較高，若溫度過高，活性降低，正確；B．平衡常數變大，對產率的影響是提高產率才對，錯誤；C．根據題意，副產物有丙烯醛，副反應增多導致產率下降，正確；D．反應活化能的大小不影響平衡，錯誤；答案選AC。

（3）根據圖像可知，當n（氨）/n（丙烯）約為1時，該比例下丙烯腈產率最高，而副產物丙烯醛產率最低；根據化學反應C3H6(g)+NH3(g)+ 3/2O2(g)=C3H3N(g)+3H2O(g)，氨氣、氧氣、丙烯按1：1.5：1的體積比加入反應達到最佳狀態，而空氣中氧氣約占20%，所以進料氨、空氣、丙烯的理論體積約為1：7.5：1。