Question

【題目】丙烯腈（CH2=CHCN）是一種重要的化工原料，工業上可用“丙烯氨氧化法”生產．主要副產物有丙烯醛（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）和副產物丙烯醛（C3H4O）。熱化學方程式如下：①C3H6（g）+NH3（g）+ O2（g）═C3H3N（g）+3H2O（g）△H=﹣515kJmol﹣1 ②C3H6（g）+O2（g）═C3H4O（g）+H2O（g）△H=﹣353kJmol﹣1
兩個反應在熱力學上趨勢均很大，其原因是；有利于提高丙烯腈平衡產率的反應條件是；提高丙烯腈反應選擇性的關鍵因素是 ．
（2）圖（a）為丙烯腈產率與反應溫度的關系曲線，最高產率對應的溫度為460℃．低于460℃時，丙烯腈的產率（填“是”或“不是”）對應溫度下的平衡轉化率，判斷理由是；高于460℃時，丙烯腈產率降低的可能原因是（雙選，填標號）．
A．催化劑活性降低 B．平衡常數變大
C．副反應增多 D．反應活化能增大
（3）丙烯腈和丙烯醛的產率與n（氨）/n（丙烯）的關系如圖（b）所示．由圖可知，最佳n（氨）/n（丙烯）約為 ， 理由是 ． 進料氣氨、空氣、丙烯的理論體積比約為 ．

Answer 1

【答案】
（1）兩個反應均為放熱量大的反應，生成產物丙烯晴和丙烯醛均有較穩定的碳碳三鍵和碳碳雙鍵能量低，故熱力學趨勢大；低溫、低壓；催化劑
（2）不是；反應開始進行主要是向正反應方向進行，尚未達到平衡；AC
（3）1：1；此時產物主要是丙烯晴無，副產物幾乎無有；1：7.5：1
【解析】（1）兩個反應在熱力學上趨勢均很大，其原因是因為兩個反應均為放熱量大的反應，生成產物丙烯晴和丙烯醛均有較穩定的碳碳三鍵和碳碳雙鍵能量低，所以熱力學趨勢大；該反應為氣體體積增大的放熱反應，所以降低溫度、降低壓強有利于提高丙烯腈的平衡產率，由圖b可知，提高丙烯腈反應選擇性的關鍵因素是催化劑，
所以答案是：兩個反應均為放熱量大的反應，生成產物丙烯晴和丙烯醛均有較穩定的碳碳三鍵和碳碳雙鍵能量低，故熱力學趨勢大；低溫、低壓；催化劑；（2）因為該反應為放熱反應，平衡產率應隨溫度升高而降低，反應剛開始進行，尚未達到平衡狀態，460°C以前是建立平衡的過程，所以低于460°C時，丙烯腈的產率不是對應溫度下的平衡產率；高于460°C時，丙烯腈產率降低，
A．催化劑在一定溫度范圍內活性較高，若溫度過高，活性降低，故A正確；
B．平衡常數的大小不影響產率，故B錯誤；
C．根據題意，副產物有丙烯醛，副反應增多導致產率下降，故C正確；
D．反應活化能的大小不影響平衡，故D錯誤；
所以答案是：不是，該反應為放熱反應，平衡產率應隨溫度升高而降低；AC；（3）根據圖象可知，當 約為1時，該比例下丙烯腈產率最高，而副產物丙烯醛產率最低；根據化學反應C3H6（g）+NH3（g）+ O2（g）=C3H3N（g）+3H2O（g），氨氣、氧氣、丙烯按1：1.5：1的體積比加入反應達到最佳狀態，而空氣中氧氣約占20%，所以進料氨、空氣、丙烯的理論體積約為：1：7.5：1，
所以答案是：1：1；此時產物主要是丙烯晴無，副產物幾乎無有；1：7.5：1；
【考點精析】解答此題的關鍵在于理解化學平衡狀態本質及特征的相關知識，掌握化學平衡狀態的特征：“等”即 V正=V逆>0；“動”即是動態平衡，平衡時反應仍在進行；“定”即反應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平衡；與途徑無關，外界條件不變，可逆反應無論是從正反應開始，還是從逆反應開始，都可建立同一平衡狀態（等效），以及對化學平衡的計算的理解，了解反應物轉化率=轉化濃度÷起始濃度×100%=轉化物質的量÷起始物質的量×100%；產品的產率=實際生成產物的物質的量÷理論上可得到產物的物質的量×100%．