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:
31.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 = -515 kJ·mol-1
②C3H6(g) + O2(g) = C3H4O(g) + H2O(g) △H = -353 kJ·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 。
32.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)。
33.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 。
两个反应均为放热量大的反应 降低温度降低压强 催化剂
①、②均为放热反应且放热量都很大;反应热①>②,①反应前后气体体积增大、②不变,则提高丙烯腈平衡产率的反应条件是降低温度降低压强;提高丙烯腈反应选择性的关键因素是催化剂的选择。
①、②均为放热反应且放热量都很大;反应热①>②,①反应前后气体体积增大、②不变,则提高丙烯腈平衡产率的反应条件是降低温度降低压强;提高丙烯腈反应选择性的关键因素是催化剂的选择。
依据热化学方程式判断提高产率的条件和提高反应选择性的因素。
①为放热反应,根据勒夏特列原理,温度升高,化学平衡逆向进行,丙烯腈的产率降低;高于460℃时,可能因为温度升高,催化剂活性降低、②增大,使丙烯腈产率降低,故选AC。
①为放热反应,温度升高,化学平衡逆向进行,丙烯腈的产率降低;高于460℃时,可能因为温度升高,催化剂活性降低、②增大,使丙烯腈产率降低,故选AC。
结合热化学方程式和图像,理解图像曲线变化。
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
图b为丙烯腈和丙烯醛的产率—n(氨) /n(丙烯)的关系图,由图知当n(氨) /n(丙烯)约为1.0时,丙烯腈产率最高、副产物丙烯醛产率最低,此时n(氨) =n(丙烯),再结合①,氨、氧气、丙烯的进料理论体积约为1:1.5:1,所以氨、空气、丙烯的进料理论体积约为1:7.5:1。
由图知当n(氨) /n(丙烯)约为1.0时,丙烯腈产率最高、副产物丙烯醛产率最低,此时n(氨) =n(丙烯),结合①,则有氨、氧气、丙烯的进料理论体积约为1:1.5:1。
对图像的理解。