己二腈[NC(CH2)4CN]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(dá)90%~92%,遠(yuǎn)高于目前丙烯法。其反應(yīng)過程如圖:
ⅰ.
ⅱ.
(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(jìn)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(NH3)=215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%]。
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(diǎn)前反應(yīng)ⅰ進(jìn)行程度大,最高點(diǎn)后反應(yīng)ⅱ進(jìn)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(diǎn)前反應(yīng)ⅰ進(jìn)行程度大,最高點(diǎn)后反應(yīng)ⅱ進(jìn)行程度大。
②a點(diǎn)對應(yīng)反應(yīng)ⅰ的Kp=p018p018kPa(用含p0的代數(shù)式表示)。
Ⅱ.丙烯腈電合成己二腈[NC(CH2)4CN]
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。
(4)電極A為 陽陽極(填“陽”或“陰”),寫出B電極上①的電極反應(yīng)式:2CH2CHCN+2H2O+2e-→NC(CH2)4CN+2OH-2CH2CHCN+2H2O+2e-→NC(CH2)4CN+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 7.74×10-27.74×10-2g。
n
(
A
)
n
(
N
H
3
)
2
15
n
(
A
)
n
(
A
)
+
n
(
B
)
+
n
(
C
)
p
0
18
p
0
18
【考點(diǎn)】化學(xué)平衡的計算;電解原理.
【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(diǎn)前反應(yīng)ⅰ進(jìn)行程度大,最高點(diǎn)后反應(yīng)ⅱ進(jìn)行程度大;;陽;2CH2CHCN+2H2O+2e-→NC(CH2)4CN+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
p
0
18
【解答】
【點(diǎn)評】
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發(fā)布:2024/8/5 8:0:8組卷:9引用:1難度:0.5
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1.氫氣最早于16世紀(jì)被人工制取出來,氫氣是一種清潔能源。
(1)利用光伏電池電解水制H2是氫能的重要來源。已知:H-H鍵、O=O鍵、H-O鍵的鍵能依次為436kJ?mol-1、495kJ?mol-1、463kJ?mol-1。則2H2O(g)═2H2(g)+O2(g)△H=
(2)T1℃時,向5L恒容密閉容器中充入0.5molCH4,只發(fā)生反應(yīng)2CH4(g)?C2H4(g)+2H2(g),達(dá)到平衡時,測得c(C2H4)=2c(CH4),CH4的轉(zhuǎn)化率為
(3)CH4分解時幾種氣體的平衡分壓(pPa)的對數(shù)值lgp與溫度的關(guān)系如圖所示。
①T℃時,向一恒容密閉容器中通入一定量的CH4(g)、C2H4(g)和H2(g),只發(fā)生反應(yīng)2CH4(g)?C2H2(g)+3H2(g)ΔH,ΔH
②若只改變一個反應(yīng)條件使Kp變大,則該條件是
A.減小C2H2的濃度
B.升高溫度
C.增大壓強(qiáng)
D.加入合適的催化劑
(4)工業(yè)上,以KNH2和液氨為電解質(zhì),以石墨為電極,電解液氨制備H2。陽極的電極反應(yīng)式為發(fā)布:2025/1/4 8:0:1組卷:9引用:3難度:0.5 -
2.反應(yīng) 4A(g)+5B(g)?4C(g)+6D(g)在 5L 的密閉容器中進(jìn)行,半分鐘后,C 的物質(zhì)的量增 加了 0.30mol。下列敘述正確的是( ?。?/h2>
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3.將等物質(zhì)的量的A、B混合于2L的密閉容器中,發(fā)生如下反應(yīng):3A(g)+B(g)?xC(g)+2D(g),經(jīng)5min后,測得D的濃度為0.5mol/L,c(A):c(B)=3:5,C的平均反應(yīng)速率為0.1mol/(L?min).求:
(1)此時A的濃度c(A)=
(2)B的平均反應(yīng)速率v(B)=
(3)x的值為發(fā)布:2024/12/30 19:0:1組卷:163引用:26難度:0.3
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