【題目】丙烯腈(C3H3N)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)。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)的熱化學(xué)方程式如下。

C3H6(g)NH3(g)O2(g)C3H3N(g)3H2O(g) ΔH515 kJ·mol1

C3H6(g)O2(g)C3H4O(g)H2O(g) ΔH353 kJ·mol1

請回答下列各題:

(1)關(guān)于上述反應(yīng),下列說法正確的是____。

A.增大壓強(qiáng)有利于提高丙烯腈平衡產(chǎn)率

B.反應(yīng)②的ΔS等于零

C.可以選擇合適的催化劑來提高混合氣中丙烯腈的生產(chǎn)效率

D.上述反應(yīng)在恒溫、恒容密閉容器中進(jìn)行,若H2O(g)濃度保持不變,則說明兩反應(yīng)均達(dá)到平衡狀態(tài)

(2)一定溫度下,在體積不變的容器中充入C3H6、NH3、O21mol,一定時間后反應(yīng)達(dá)到平衡狀態(tài),測得容器內(nèi)C3H6H2O的物質(zhì)的量分別為0.4mol1.4mol,該溫度下反應(yīng)②的平衡常數(shù)為____

(3)若向容器內(nèi)充入3mol C3H61mol O2只發(fā)生反應(yīng)②,一定時間達(dá)到平衡狀態(tài),10min時再充入1mol O2,15min重新達(dá)到平衡,請?jiān)趫D中畫出10min20min內(nèi)C3H4O的百分含量的變化圖__________。

(4)如圖為一定時間內(nèi)丙烯腈產(chǎn)率與反應(yīng)溫度的關(guān)系曲線,最高產(chǎn)率對應(yīng)的溫度為460℃。下列說法正確的是_____。

A.460℃之前產(chǎn)率隨溫度升高而增大是因?yàn)殡S溫度升高反應(yīng)平衡常數(shù)變大

B.高于460℃產(chǎn)率下降的原因可能是溫度升高催化劑活性降低

C.460℃時C3H6的轉(zhuǎn)化率一定大于500

D.溫度過高副反應(yīng)可能變多不利于合成丙烯腈

【答案】CD 3.5 BD

【解析】

(1)關(guān)于上述反應(yīng)的判斷,按相關(guān)原理進(jìn)行判斷;

(2)按已知條件,結(jié)合三段式計算一定溫度下反應(yīng)②的平衡常數(shù);

(3)在圖中畫出10min20min內(nèi)C3H4O的百分含量的變化圖,抓住10 min、15 min瞬間C3H4O的百分含量即可;

(4)關(guān)于一定時間內(nèi)丙烯腈產(chǎn)率與反應(yīng)溫度的關(guān)系曲線說法的判斷,結(jié)合圖示信息和相應(yīng)原理判斷即可;

(1)A. 生產(chǎn)丙烯腈的反應(yīng)為:C3H6(g)NH3(g)O2(g)C3H3N(g)3H2O(g) ΔH515 kJ·mol1,增大壓強(qiáng),平衡左移,則增壓不利于提高丙烯腈平衡產(chǎn)率,A錯誤;

B.反應(yīng)②為C3H6(g)O2(g)C3H4O(g)H2O(g) ΔH353 kJ·mol1,雖然氣體分子數(shù)目不變,但各物質(zhì)的熵不同,故ΔS不等于零,B錯誤;

C.可以選擇合適的催化劑極大地提高反應(yīng)速率,從而提高混合氣中丙烯腈的生產(chǎn)效率,C正確;

D.上述反應(yīng)在恒溫、恒容密閉容器中進(jìn)行,若H2O(g)濃度保持不變,則意味著一定時間內(nèi)反應(yīng)中生成水和消耗水的量相等,則說明反應(yīng)①、②這兩反應(yīng)均達(dá)到平衡狀態(tài),D正確;

答案為:CD

(2)已知一定溫度下,在體積不變的容器中充入C3H6、NH3、O21mol,一定時間后反應(yīng)達(dá)到平衡狀態(tài),測得容器內(nèi)C3H6H2O的物質(zhì)的量分別為0.4mol1.4mol,運(yùn)用三段式進(jìn)行計算如下: ,則,解得,則②C3H6(g)O2(g)C3H4O(g)H2O(g)的平衡常數(shù)=3.5;

答案為:3.5 ;

(3)若向容器內(nèi)充入3mol C3H61mol O2只發(fā)生反應(yīng)②,一定時間達(dá)到平衡狀態(tài),10min時再充入1mol O2,則此瞬間C3H4O的百分含量下降,因?yàn)樵龃笱鯕鉂舛,平衡向右移動?/span> 15min重新達(dá)到平衡,C3H4O的百分含量增大,則10min20min內(nèi)C3H4O的百分含量的變化圖為;

答案為:;

(4) 已知生產(chǎn)丙烯腈的反應(yīng)為:C3H6(g)NH3(g)O2(g)C3H3N(g)3H2O(g) ΔH515 kJ·mol1,則:

A. 460℃之前產(chǎn)率隨溫度升高而增大是因?yàn)殡S溫度升高反應(yīng)速率加快,同時生產(chǎn)丙烯腈的反應(yīng)為放熱反應(yīng),溫度升高反應(yīng)平衡常數(shù)變小,A錯誤;

B. 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,高于460℃產(chǎn)率下降的原因可能是溫度升高催化劑活性降低、反應(yīng)速率變慢,B正確;

C. 460℃C3H6轉(zhuǎn)化率不一定高于500℃,因?yàn)椴幻鞔_是否處于平衡狀態(tài),C錯誤;

D.溫度超過460℃時,產(chǎn)率下降,意味著可能有副反應(yīng),則溫度過高副反應(yīng)可能變多不利于合成丙烯腈,D正確;

答案為:BD

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第一階段:將粗鎳與CO反應(yīng)轉(zhuǎn)化成氣態(tài)Ni(CO)4

第二階段:將第一階段反應(yīng)后的氣體分離出來,加熱至230℃制得高純鎳。

下列判斷不正確的是

A. 該反應(yīng)達(dá)到平衡時,v分解[Ni(CO)4]=4v消耗(CO)

B. 第一階段應(yīng)選擇稍高于42.2℃的反應(yīng)溫度

C. 第二階段,230℃Ni(CO)4分解率較高

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②反應(yīng)②的化學(xué)方程式_________________

③反應(yīng)⑤的化學(xué)方程式____________

5)丙烯酸(CH2 = CH — COOH)可能發(fā)生的反應(yīng)有_______________(填序號)

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