Question

【题目】乙二醛是一种低级醛，它有着极其活跃的化学反应性，并有广泛的用途。

I.乙二醛的工业制法如下：

(1)乙醛(CH3CHO)液相硝酸氧化法

在Cu(NO3)催化下，用稀硝酸氧化乙醛制取乙二醛，反应的离子方程式为___________。该法具有原料易得、反应条件温和等优点，但也存在比较明显的缺点是____________ 。

(2)乙二醇(HOCH2CH2OH)气相氧化法

①已知:OHC-CHO(g)+2H2(g)HOCH2CH2OH(g) △H=-78kJ/mol K1

2H2(g)+O2(g)2H2O(g) △H=-484kJ/mol K2

乙二醇气相氧化反应HOCH2CH2OH(g)+O2(g)OHC-CHO(g)+2H2O(g)的相同温度下,该反应的化学平衡常数K=___(用含K1、K2的代数式表示)。

②当原料气中氧醇比为1.35时，乙二醛和副产物CO2的产率与反应温度的关系如图所示。反应温度在450~495℃之间和超过495℃时，乙二醛产率降低的主要原因分别是____、____。

II.乙二醛的用途之一是可以电解氧化制备乙醛酸(OHC-COOH)，其生产装置如图所示，通电后，阳极产生的Cl2与乙二醛溶液反应生成乙醛酸。

(3)阴极反应式为_________。

(4)阳极液中盐酸的作用，除了产生氯气外，还有__________作用。

(5)保持电流强度为aA，电解tmin，制得乙醛酸mg，列式表示该装置在本次电解中的电流效率η=__________ (已知:法拉第常数为fC·mol-l；)

Answer 1

【答案】 3CH3CHO+4H++4NO3- 3OHC—CHO+4NO↑+ 5H2O 尾气有污染（或“腐蚀设备”等其他合理答案） K2/K1 温度升高，主反应平衡向逆反应方向移动 温度大于495℃，乙二醇大量转化为CO2等副产物 2H++2e－＝H2↑ 增强导电性（或“平衡阴极区电解液电荷”等其他合理答案） mf/2220at×100%

【解析】Ⅰ.（1）在Cu(NO3)2催化下，乙醛被氧化为乙二醛，NO3-还原为NO，化学方程式为：3CH3CHO+4H++4NO3- 3OHC—CHO+4NO↑+ 5H2O，该方法的缺点是尾气有污染。

（2）①设前两个反应分别为反应①、②，②-①，由盖斯定律可得；平衡常数即为反应②与反应①平衡常数的商，则。

②HOCH2CH2OH(g)+O2(g)OHC-CHO(g)+2H2O(g)该反应为放热反应，温度升高，平衡逆向移动，乙二醛产率降低；温度大于495℃，乙二醇大量转化为CO2等副产物，乙二醛产率降低。

Ⅱ.（3）阴极氢离子得电子生成氢气，电极反应式：2H++2e－＝H2↑。

（4）阳极液中盐酸可以增强溶液导电性。

（5）tmin内，电极上通过的总电量，则电极上通过电子的物质的量为，制得乙醛酸mg，其物质的量为，醛基氧化为羧基，C由+2价变为+4价，则消耗电子的物质的量为，则电解效率为×100%= mf/2220at×100%。