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＝-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，最高產率對應的溫度為460 ℃。低于460 ℃時，丙烯腈的產率____(填“是”或“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______________________________。進料氣氨、空氣、丙烯的理論體積比約為_________。

Answer 1

【答案】低溫低壓催化劑不是該反應為放熱反應，平衡產率應隨溫度升高而降低，所以此時尚未達到平衡狀態AC1：1此時產物主要是丙烯腈，幾乎沒有副產物1:7.5:1

【解析】

（1）改變條件使平衡正向進行有利于提高丙烯腈平衡產率，提高丙烯腈反應選擇性的關鍵因素是催化劑；

（2）該反應為放熱反應，平衡產率應隨溫度升高而降低，即低于460℃時，對應溫度下的平衡轉化率曲線應該是下降的，但實際曲線是上升的，因此判斷低于460℃時，丙烯腈的產率不是對應溫度下的平衡轉化率；產率降低主要從產率的影響因素進行考慮；

（3）根據圖象可知，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，根據空氣中氧氣約占20%計算。

（1）氣體體積增大的放熱反應，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）該反應為放熱反應，平衡產率應隨溫度升高而降低，即低于460℃時，對應溫度下的平衡轉化率曲線應該是下降的，但實際曲線是上升的，因此判斷低于460℃時，丙烯腈的產率不是對應溫度下的平衡轉化率。高于460°C時，丙烯腈產率降低。高于460 ℃時，丙烯腈產率降低的可能原因是

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，故A正確；

B．由圖象可知，升高溫度平衡常數變小，故B錯誤；

C．根據題意，副產物有丙烯醛，催化劑活性降低，副反應增多，導致產率下降，故C正確；

D．反應活化能的大小不影響平衡，故D錯誤；

故選AC；

（3）根據圖象可知，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。