Question

【题目】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）+1.5O2（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____________；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460℃。低于460℃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460℃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____________。

Answer 1

【答案】（1）两个反应均为放热量大的反应；降低温度降低压强；催化剂；

（2）不是 该反应为放热反应，平衡产率应随温度升高而降低 AC；

（3）1 该比例下丙烯腈产率最高，而副产物丙烯醛产率最低；1∶7.5∶1。

【解析】

试题分析：（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，提高丙烯腈反应选择性的关键因素是催化剂；故答案为：两个反应均为放热量大的反应；低温、低压；催化剂；

（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．高于460°C时，丙烯腈产率降低。A．催化剂在一定温度范围内活性较高，若温度过高，活性降低，故A正确；B．由图象可知，升高温度平衡常数变小，故B错误；C．根据题意，副产物有丙烯醛，催化剂活性降低，副反应增多，导致产率下降，故C正确；D．反应活化能的大小不影响平衡，故D错误；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；AC；

（3）根据图象可知，当约为1时，该比例下丙烯腈产率最高，而副产物丙烯醛产率最低；根据化学反应C3H6（g）+NH3（g）+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、空气、丙烯的理论体积约为：1：7.5：1，故答案为：1：1；该比例下丙烯腈产率最高，而副产物丙烯醛产率最低；1：7.5：1。