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己二腈[NC(CH24CN]是制造“尼龍-66”(聚己二酰己二胺)的原料,工業(yè)需求量大。其制備工藝很多,發(fā)展前景較好的是利用丙烯腈(CH2=CHCN)電合成己二腈。
Ⅰ.制備丙烯腈
以3-羥基丙酸乙酯通過腈化反應(yīng)合成丙烯腈,產(chǎn)率達90%~92%,遠(yuǎn)高于目前丙烯法。其反應(yīng)過程如圖:
ⅰ.菁優(yōu)網(wǎng)
ⅱ.菁優(yōu)網(wǎng)
(1)以上兩個反應(yīng)在
高溫
高溫
(填“高溫”“低溫”或“任意溫度”)條件下可自發(fā)進行。
(2)能提高丙烯腈的平衡產(chǎn)率的措施有
升高溫度、增加氨的濃度、移除水蒸氣、減壓等
升高溫度、增加氨的濃度、移除水蒸氣、減壓等
。(寫兩種)
(3)向總壓為p0kPa的恒壓密閉容器中加入催化劑,按投料比
n
A
n
N
H
3
=
2
15
加入反應(yīng)物,測得平衡時體系中含碳物質(zhì)(除乙醇)的物質(zhì)的量分?jǐn)?shù)隨溫度的變化如圖所示[A的物質(zhì)的量分?jǐn)?shù)=
n
A
n
A
+
n
B
+
n
C
×100%]。菁優(yōu)網(wǎng)
①隨溫度升高,圖中B(g)的物質(zhì)的量分?jǐn)?shù)先增大后減小的原因是
反應(yīng)ⅰ、ⅱ均為吸熱反應(yīng),升高溫度,兩平衡均正向移動,B物質(zhì)在反應(yīng)i產(chǎn)生增多,在反應(yīng)ii消耗減少,最高點前反應(yīng)ⅰ進行程度大,最高點后反應(yīng)ⅱ進行程度大
反應(yīng)ⅰ、ⅱ均為吸熱反應(yīng),升高溫度,兩平衡均正向移動,B物質(zhì)在反應(yīng)i產(chǎn)生增多,在反應(yīng)ii消耗減少,最高點前反應(yīng)ⅰ進行程度大,最高點后反應(yīng)ⅱ進行程度大
。
②a點對應(yīng)反應(yīng)ⅰ的Kp=
p
0
18
p
0
18
kPa(用含p0的代數(shù)式表示)。
Ⅱ.丙烯腈電合成己二腈[NC(CH24CN]
電解原理如圖甲所示(兩極均采用惰性電極),電解過程中主要副產(chǎn)物為丙腈(C2H5CN)。實驗測得,向B極區(qū)電解液中加入少量季銨鹽,并在pH值為8時,己二腈的產(chǎn)率最高。菁優(yōu)網(wǎng)
(4)電極A為
極(填“陽”或“陰”),寫出B電極上①的電極反應(yīng)式:
2CH2CHCN+2H2O+2e-→NC(CH24CN+2OH-
2CH2CHCN+2H2O+2e-→NC(CH24CN+2OH-
。
(5)B極區(qū)溶液呈酸性會導(dǎo)致己二腈的產(chǎn)率降低,原因可能為
H+直接在陰極放電,使電流效率降低,同時生成H更有利于丙烯腈轉(zhuǎn)化為丙腈
H+直接在陰極放電,使電流效率降低,同時生成H更有利于丙烯腈轉(zhuǎn)化為丙腈
。
(6)己二腈、丙腈的生成速率與加入季銨鹽的濃度關(guān)系如圖乙所示。當(dāng)季銨鹽的濃度為1.5×10-2mol/L時,每小時A極區(qū)溶液的質(zhì)量變化至少為
7.74×10-2
7.74×10-2
g。
【答案】高溫;升高溫度、增加氨的濃度、移除水蒸氣、減壓等;反應(yīng)ⅰ、ⅱ均為吸熱反應(yīng),升高溫度,兩平衡均正向移動,B物質(zhì)在反應(yīng)i產(chǎn)生增多,在反應(yīng)ii消耗減少,最高點前反應(yīng)ⅰ進行程度大,最高點后反應(yīng)ⅱ進行程度大;
p
0
18
;陽;2CH2CHCN+2H2O+2e-→NC(CH24CN+2OH-;H+直接在陰極放電,使電流效率降低,同時生成H更有利于丙烯腈轉(zhuǎn)化為丙腈;7.74×10-2
【解答】
【點評】
聲明:本試題解析著作權(quán)屬菁優(yōu)網(wǎng)所有,未經(jīng)書面同意,不得復(fù)制發(fā)布。
發(fā)布:2024/8/5 8:0:8組卷:9引用:1難度:0.5
相似題
  • 1.催化合成氨是自然界中氮的循環(huán)的重要一環(huán),是生物需要的活化態(tài)氮的重要補充,而且是目前唯一具有工業(yè)規(guī)模的獲取活化態(tài)氮的方法。
    (1)(單選)農(nóng)業(yè)上可作為氮肥直接施用的是
     
    。
    A.氮氣
    B.濃氨水
    C.尿素
    D.硝酸
    (2)(單選)工業(yè)合成氨中使用的催化劑為
     
    。
    A.二氧化錳
    B.五氧化二釩
    C.鐵催化劑
    D.三氧化二鉻
    (3)(單選)在2L容器中進行反應(yīng)A(s)+B(g)?2C(g),2min后,B的物質(zhì)的量由5mol減少為3mol,在此2min內(nèi)反應(yīng)速率表示正確的是
     
    。
    A.v(A)=0.5mol?L-1?min-1
    B.v(B)=1mol?L-1?min-1
    C.v(C)=1mol?L-1?min-1
    D.v(A)=1mol?L-1?min-1
    (4)(單選)下列事實可用勒夏特列原理解釋的是
     

    A.溫度升高,純水的pH減小
    B.500℃比室溫更有利于工業(yè)合成氨的反應(yīng)
    C.由NO2(g)和N2O4(g)組成的平衡體系,加壓后顏色變深
    D.向盛有雙氧水的試管中加入少量MnO2,立即產(chǎn)生大量氣泡
    (5)(單選)如圖所示為工業(yè)合成氨的流程圖。下列說法錯誤的是
     
    。
    菁優(yōu)網(wǎng)
    A.步驟①中“凈化”可以防止催化劑中毒
    B.步驟③中常采用熱交換器提高能量利用率
    C.步驟③、④、⑤均有利于提高原料平衡的轉(zhuǎn)化率
    D.為保持足夠高的原料轉(zhuǎn)化率,應(yīng)在反應(yīng)達到一定時間時將氨從混合氣中分離出去
    氮元素的單質(zhì)和化合物在工、農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中用途廣泛。合成氨工業(yè)中:N2(g)+3H2(g)?2NH3(g) ΔH<0,其化學(xué)平衡常數(shù)K與溫度T的關(guān)系如表:
    T/℃ 200 300 400
    K K1 K2 0.5
    (6)氮氣的電子式為
     
    。
    (7)試比較K1、K2的大小,K1
     
    K2(填寫“>”、“=”或“<”)。
    (8)400℃時,當(dāng)測得NH3和N2、H2的物質(zhì)的量濃度分別為2mol/L和1mol/L,1mol/L時,則該反應(yīng)v(N2(正)
     
    v(N2(逆)(填寫“>”、“=”或“<”)。
    (9)在密閉恒容的容器中,當(dāng)合成氨反應(yīng)已達到平衡時,下列說法一定正確的是
     
    。(不定項)
    A.v(N2=3v(H2
    B.混合氣體的密度不再改變
    C.容器內(nèi)壓強不再改變
    D.N2、H2、NH3的濃度之比為1:3:2
    (10)合成氨工業(yè)中壓強常采用20~50MPa,其原因是
     

    某科研小組研究:在其他條件不變的情況下,改變起始時氫氣的物質(zhì)的量對合成NH3反應(yīng)的影響。實驗結(jié)果如圖:(T表示溫度,n表示起始時H2物質(zhì)的量)。
    菁優(yōu)網(wǎng)
    (11)反應(yīng)溫度的高低:T1
     
    T2(填“>”或“<”)。氫氣轉(zhuǎn)化率最高的點為
     
    (填“a”、“b”或“c”)。
    發(fā)布:2024/10/21 4:0:1組卷:21引用:1難度:0.5
  • 2.CO2是一種溫室氣體,對人類的生存環(huán)境產(chǎn)生巨大的影響,維持大氣中CO2的平衡對生態(tài)環(huán)境保護有著重要意義。
    Ⅰ.可利用CH4與CO2制備合成氣(CO、H2),在某一剛性密閉容器中CH4、CO2的分壓分別為15kPa、20kPa,加入Ni/α-Al2O3催化劑并加熱至1123K使其發(fā)生反應(yīng):CH4(g)+CO2(g)?2CO(g)+2H2(g)。
    (1)研究表明CO的生成速率ν(CO)=1.28×10-2p(CH4)?p(CO2)(kPa?s-1),某時刻測得p(H2)=10kPa,則該時刻v(CH4)=
     
    kPa?s-1
    (2)達到平衡后,測得CO的產(chǎn)率為50%,則該反應(yīng)的平衡常數(shù)Kp=
     
    。
    (3)科學(xué)家提出制備“合成氣反應(yīng)歷程分兩步:反應(yīng)①:CH4(g)?C(ads)+2H2(g)(慢反應(yīng)),反應(yīng)②:C(ads)+CO2(g)?2CO(g)(快反應(yīng)),上述反應(yīng)中C(ads)為吸附性活性炭,反應(yīng)歷程的能量變化如圖所示:CH4與CO2制備合成氣的熱化學(xué)方程式為
     
    ,能量變化圖中:E5+E1
     
    E4+E2(填“>”、“<”或“=”)。
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    Ⅱ.利用CO2催化加氫制甲醇,往某密閉容器中按投料比n(H2):n(CO2)=3:1充入H2和CO2,發(fā)生以下反應(yīng):
    ①CO2(g)+3H2(g)?CH3OH(g)+H2O(g)ΔH1=-49.4kJ/mol
    ②CO2(g)+H2(g)?CO(g)+H2O(g)ΔH2=+41.2kJ/mol
    ③CO(g)+2H2(g)?CH3OH(g)ΔH3=-90.6kJ/mol
    反應(yīng)達到平衡時,測得各組分的物質(zhì)的量分?jǐn)?shù)隨溫度變化的曲線如圖所示。
    菁優(yōu)網(wǎng)
    (4)①體系中CO2的物質(zhì)的量分?jǐn)?shù)受溫度的影響不大,原因是
     
    。
    ②如圖X、Y分別代表
     
    、
     
    (填化學(xué)式)。
    發(fā)布:2024/10/22 4:0:1組卷:10引用:2難度:0.5
  • 3.中央經(jīng)濟工作會議強調(diào)要“加快新能源、綠色低碳等前沿技術(shù)研發(fā)和應(yīng)用推廣”。CO2甲烷化是目前研究的熱點方向之一,在環(huán)境保護方面顯示出較大潛力。其主要反應(yīng)如下:
    反應(yīng)Ⅰ:CO2(g)+4H2(g)?CH4(g)+2H2O(g)ΔH1
    反應(yīng)Ⅱ:CO2(g)+H2(g)?CO(g)+H2O(g)ΔH2>0
    回答下列問題:
    菁優(yōu)網(wǎng)?
    (1)在體積相等的多個恒容密閉容器中。分別充入1molCO2和4molH2發(fā)生上述反應(yīng)Ⅰ(忽略反應(yīng)Ⅱ),在不同溫度下反應(yīng)相同時間,測得lgk、H2轉(zhuǎn)化率與溫度關(guān)系如圖1所示。已知該反應(yīng)的速率方程為v=kc(CO2)c4(H2),v=kc(CH4)c2(H2O),其中k、k為速率常數(shù),只受溫度影響。
    圖1中信息可知,代表lgk曲線的是
     
    (填“MH”或“NG”),反應(yīng)Ⅰ活化能Ea(正)
     
    Ea (逆)(填“>”或“<”);c點的K(平衡常數(shù))與Q(濃度商)的等式關(guān)系
     
    (用含v、v的代數(shù)式表示),T3溫度下反應(yīng)達到平衡,體系壓強為p,則H2的分壓p(H2)=
     
    。
    (2)向恒壓密閉裝置充入5molCO2和20molH2,不同溫度下同時發(fā)生反應(yīng)Ⅰ、Ⅱ,達到平衡時其中兩種含碳物質(zhì)的物質(zhì)的量n(X)與溫度T的關(guān)系如圖2所示:圖中缺少
     
    (填含碳物質(zhì)的分子式);物質(zhì)的量與溫度的關(guān)系變化曲線,隨溫度升高該物質(zhì)的變化趨勢為
     
    ,800℃時,CH4的產(chǎn)率為
     
    。
    發(fā)布:2024/10/21 1:0:2組卷:23引用:1難度:0.5
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