Question

【題目】乙二醛(OHC－CHO)是一種重要的精細(xì)化工產(chǎn)品。

Ⅰ．工業(yè)生產(chǎn)乙二醛

（1）乙醛(CH3CHO)液相硝酸氧化法

在Cu(NO3)2催化下，用稀硝酸氧化乙醛制取乙二醛，反應(yīng)的化學(xué)方程式為 。該法具有原料易得、反應(yīng)條件溫和等優(yōu)點，但也存在比較明顯的缺點是 。

（2）乙二醇(HOCH2CH2OH)氣相氧化法

① 已知：OHC－CHO(g)＋2H2(g)HOCH2CH2OH(g) ΔH＝－78 kJ·mol－1 K1

2H2(g)＋O2(g)2H2O(g) ΔH＝－484 kJ·mol－1 K2

乙二醇?xì)庀嘌趸�反�?yīng)HOCH2CH2OH(g)＋O2(g)OHC—CHO(g)＋2H2O(g)的ΔH＝ kJ·mol－1。相同溫度下，該反應(yīng)的化學(xué)平衡常數(shù)K＝ (用含K1、K2的代數(shù)式表示)。

② 當(dāng)原料氣中氧醇比為1.35時，乙二醛和副產(chǎn)物CO2的產(chǎn)率與反應(yīng)溫度的關(guān)系如下圖所示。反應(yīng)溫度在450～495℃之間和超過495℃時，乙二醛產(chǎn)率降低的主要原因分別是 、

Ⅱ．乙二醛電解氧化制備乙醛酸(OHC—COOH)的生產(chǎn)裝置如下圖所示，通電后，陽極產(chǎn)生的Cl2 與乙二醛溶液反應(yīng)生成乙醛酸。

（3）陰極電極式為

（4）陽極液中鹽酸的作用，除了產(chǎn)生氯氣外，還有

（5）保持電流強度為a A，電解t min，制得乙醛酸m g，列式表示該裝置在本次電解中的電流效率η＝

(設(shè)：法拉第常數(shù)為f C·mol－1；η=)

Answer 1

【答案】

（1）3CH3CHO＋4HNO33OHC－CHO＋4NO↑＋5H2O；尾氣中NO有污染(或“腐蝕設(shè)備”等其他合理答案)

（2）① －406；

② 反應(yīng)溫度在450～495℃之間時，溫度升高，主反應(yīng)平衡向逆反應(yīng)方向移動；溫度大于495℃時，乙二醇大量轉(zhuǎn)化為CO2等副產(chǎn)物

（3）2H＋＋2e－===H2↑

（4）增強導(dǎo)電性(或“平衡陰極區(qū)電解液電荷”等其他合理答案)

（5）%

【解析】

試題分析：（1）在Cu(NO3)2催化下，用稀硝酸氧化乙醛制取乙二醛，硝酸被還原為NO，反應(yīng)方程式為：3CH3CHO+4HNO33OHC-CHO+4NO↑+5H2O，存在比較明顯的缺點是：生成的NO會污染空氣，硝酸會腐蝕設(shè)備，故答案為：3CH3CHO+4HNO33OHC-CHO+4NO↑+5H2O；生成的NO會污染空氣，硝酸會腐蝕設(shè)備；

（2）①已知：Ⅰ．OHC-CHO(g)+2H2(g)HOCH2CH2OH(g)△H=-78kJmol-1 K1 ，Ⅱ．2H2(g)+O2(g)2H2O(g)△H=-484kJmol-1 K2，根據(jù)蓋斯定律，Ⅱ-Ⅰ可得：HOCH2CH2OH(g)+O2(g)OHC-CHO(g)+2H2O(g)，則△H=-484kJmol-1-(-78kJmol-1)=-406kJmol-1，平衡常數(shù)K反應(yīng)Ⅱ與Ⅰ的平衡常數(shù)的商，即K=，故答案為：-406；；

②主反應(yīng)HOCH2CH2OH(g)+O2(g)OHC-CHO(g)+2H2O(g)為放熱反應(yīng)，升高溫度平衡逆向移動；溫度超過495℃時，乙二醇大量轉(zhuǎn)化為二氧化碳等副產(chǎn)物，使乙二醛產(chǎn)率降低，故答案為：反應(yīng)溫度在450～495℃之間時，溫度升高，主反應(yīng)平衡向逆反應(yīng)方向移動；溫度大于495℃時，乙二醇大量轉(zhuǎn)化為CO2等副產(chǎn)物；

（3）陰極是氫離子放電生成氫氣，電極反應(yīng)式為：2H++2e-=H2↑，故答案為：2H++e-=H2↑；

（4）陽極液中鹽酸可以增強溶液導(dǎo)電性，故答案為：增強溶液導(dǎo)電性；

（5）電極通過總電量為60t s×a A=60ta C，則電極上通過電子總物質(zhì)的量=mol；生成乙醛酸的物質(zhì)的量為=mol，醛基轉(zhuǎn)化為羧基，C原子化合價升高2價，消耗電子物質(zhì)的量2×mol，故電解中的電流效率η=×100%=%，故答案為：%