Question

【題目】丙烯腈（CH2=CHCN）是一種重要的化工原料，工業(yè)上可用“丙烯氨氧化法”生產(chǎn)，主要副產(chǎn)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(chǎn)物丙烯醛（C3H4O）的熱化學方程式如下：

①C3H6(g)+NH3(g)+O2(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(chǎn)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(chǎn)率與反應溫度的關系曲線，最高產(chǎn)率對應溫度為460℃。低于460℃時，丙烯腈的產(chǎn)率________（填“是”或者“不是”）對應溫度下的平衡產(chǎn)率，判斷理由是________；高于460℃時，丙烯腈產(chǎn)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(shù)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(chǎn)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1理由是_______________。進料氨、空氣、丙烯的理論體積約為________。

Answer 1

【答案】兩個反應均為放熱量大的反應 降低溫度,降低壓強,催化劑 不是 該反應為放熱反應，平衡產(chǎn)率應隨溫度升高而降低 AC 1 該比例下丙烯腈產(chǎn)率最高，而副產(chǎn)物丙烯醛產(chǎn)率最低 1：7.5：1

【解析】

(1)依據(jù)熱化學方程式方向可知，兩個反應均放熱量大，即反應物和生成物的能量差大，因此熱力學趨勢大；有利于提高丙烯腈平衡產(chǎn)率需要改變條件使平衡正向進行，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(chǎn)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(chǎn)率不是對應溫度下的平衡轉化率；產(chǎn)率降低主要從產(chǎn)率的影響因素進行考慮；

(3)根據(jù)圖像可知，當n（氨）/n（丙烯）約為1時，該比例下丙烯腈產(chǎn)率最高，而副產(chǎn)物丙烯醛產(chǎn)率最低，根據(jù)化學反應氨氣、氧氣、丙烯按1：1.5：1的體積比加入反應達到最佳狀態(tài)，依據(jù)氧氣在空氣中約占20%計算條件比。

(1)兩個反應在熱力學上趨勢均很大，兩個反應均放熱量大，即反應物和生成物的能量差大，因此熱力學趨勢大；該反應為氣體體積增大的放熱反應，所以降低溫度、降低壓強有利于提高丙烯腈的平衡產(chǎn)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(chǎn)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(chǎn)率不是對應溫度下的平衡轉化率．高于460°C時，丙烯腈產(chǎn)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，A正確；

B．該反應放熱，升高溫度，平衡逆向移動，平衡常數(shù)變小，B錯誤；

C．根據(jù)題意，副產(chǎn)物有丙烯醛，催化劑活性降低，副反應增多，導致產(chǎn)率下降，C正確；

D．反應活化能的大小不影響平衡，D錯誤；

綜上AC符合題意；

(3)根據(jù)圖象可知，當n（氨）/n（丙烯）約為1時，該比例下丙烯腈產(chǎn)率最高，而副產(chǎn)物丙烯醛產(chǎn)率最低；根據(jù)反應C3H6(g)+NH3(g)+O2(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(tài)，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：：1=1：7.5：1。