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）。熱化學(xué)方程式如下：①C3H6（g）+NH3（g）+ O2（g）═C3H3N（g）+3H2O（g）△H=﹣515kJmol﹣1 ②C3H6（g）+O2（g）═C3H4O（g）+H2O（g）△H=﹣353kJmol﹣1
兩個(gè)反應(yīng)在熱力學(xué)上趨勢(shì)均很大，其原因是；有利于提高丙烯腈平衡產(chǎn)率的反應(yīng)條件是；提高丙烯腈反應(yīng)選擇性的關(guān)鍵因素是 ．
（2）圖（a）為丙烯腈產(chǎn)率與反應(yīng)溫度的關(guān)系曲線，最高產(chǎn)率對(duì)應(yīng)的溫度為460℃．低于460℃時(shí)，丙烯腈的產(chǎn)率（填“是”或“不是”）對(duì)應(yīng)溫度下的平衡轉(zhuǎn)化率，判斷理由是；高于460℃時(shí)，丙烯腈產(chǎn)率降低的可能原因是（雙選，填標(biāo)號(hào)）．
A．催化劑活性降低 B．平衡常數(shù)變大
C．副反應(yīng)增多 D．反應(yīng)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(guān)系如圖（b）所示．由圖可知，最佳n（氨）/n（丙烯）約為 ， 理由是 ． 進(jìn)料氣氨、空氣、丙烯的理論體積比約為 ．

Answer 1

【答案】
（1）兩個(gè)反應(yīng)均為放熱量大的反應(yīng)，生成產(chǎn)物丙烯晴和丙烯醛均有較穩(wěn)定的碳碳三鍵和碳碳雙鍵能量低，故熱力學(xué)趨勢(shì)大；低溫、低壓；催化劑
（2）不是；反應(yīng)開始進(jìn)行主要是向正反應(yīng)方向進(jìn)行，尚未達(dá)到平衡；AC
（3）1：1；此時(shí)產(chǎn)物主要是丙烯晴無，副產(chǎn)物幾乎無有；1：7.5：1
【解析】（1）兩個(gè)反應(yīng)在熱力學(xué)上趨勢(shì)均很大，其原因是因?yàn)閮蓚�(gè)反應(yīng)均為放熱量大的反應(yīng)，生成產(chǎn)物丙烯晴和丙烯醛均有較穩(wěn)定的碳碳三鍵和碳碳雙鍵能量低，所以熱力學(xué)趨勢(shì)大；該反應(yīng)為氣體體積增大的放熱反應(yīng)，所以降低溫度、降低壓強(qiáng)有利于提高丙烯腈的平衡產(chǎn)率，由圖b可知，提高丙烯腈反應(yīng)選擇性的關(guān)鍵因素是催化劑，
所以答案是：兩個(gè)反應(yīng)均為放熱量大的反應(yīng)，生成產(chǎn)物丙烯晴和丙烯醛均有較穩(wěn)定的碳碳三鍵和碳碳雙鍵能量低，故熱力學(xué)趨勢(shì)大；低溫、低壓；催化劑；（2）因?yàn)樵摲磻?yīng)為放熱反應(yīng)，平衡產(chǎn)率應(yīng)隨溫度升高而降低，反應(yīng)剛開始進(jìn)行，尚未達(dá)到平衡狀態(tài)，460°C以前是建立平衡的過程，所以低于460°C時(shí)，丙烯腈的產(chǎn)率不是對(duì)應(yīng)溫度下的平衡產(chǎn)率；高于460°C時(shí)，丙烯腈產(chǎn)率降低，
A．催化劑在一定溫度范圍內(nèi)活性較高，若溫度過高，活性降低，故A正確；
B．平衡常數(shù)的大小不影響產(chǎn)率，故B錯(cuò)誤；
C．根據(jù)題意，副產(chǎn)物有丙烯醛，副反應(yīng)增多導(dǎo)致產(chǎn)率下降，故C正確；
D．反應(yīng)活化能的大小不影響平衡，故D錯(cuò)誤；
所以答案是：不是，該反應(yīng)為放熱反應(yīng)，平衡產(chǎn)率應(yīng)隨溫度升高而降低；AC；（3）根據(jù)圖象可知，當(dāng) 約為1時(shí)，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(xué)反應(yīng)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(yīng)達(dá)到最佳狀態(tài)，而空氣中氧氣約占20%，所以進(jìn)料氨、空氣、丙烯的理論體積約為：1：7.5：1，
所以答案是：1：1；此時(shí)產(chǎn)物主要是丙烯晴無，副產(chǎn)物幾乎無有；1：7.5：1；
【考點(diǎn)精析】解答此題的關(guān)鍵在于理解化學(xué)平衡狀態(tài)本質(zhì)及特征的相關(guān)知識(shí)，掌握化學(xué)平衡狀態(tài)的特征：“等”即 V正=V逆>0；“動(dòng)”即是動(dòng)態(tài)平衡，平衡時(shí)反應(yīng)仍在進(jìn)行；“定”即反應(yīng)混合物中各組分百分含量不變；“變”即條件改變，平衡被打破，并在新的條件下建立新的化學(xué)平衡；與途徑無關(guān)，外界條件不變，可逆反應(yīng)無論是從正反應(yīng)開始，還是從逆反應(yīng)開始，都可建立同一平衡狀態(tài)（等效），以及對(duì)化學(xué)平衡的計(jì)算的理解，了解反應(yīng)物轉(zhuǎn)化率=轉(zhuǎn)化濃度÷起始濃度×100%=轉(zhuǎn)化物質(zhì)的量÷起始物質(zhì)的量×100%；產(chǎn)品的產(chǎn)率=實(shí)際生成產(chǎn)物的物質(zhì)的量÷理論上可得到產(chǎn)物的物質(zhì)的量×100%．