Question

【題目】乙醛酸（OHC-COOH）是合成名貴香料的原料之一。

I.由乙二醛催化氧化制乙醛酸的反應(yīng)如下：2OHC-CHO(g)+O2(g) 2OHC-COOH(g)△H

(1)已知反應(yīng)中相關(guān)的化學(xué)鍵鍵能數(shù)據(jù)如表1：

化學(xué)鍵	O=O	C-O	O-H	C-H
鍵能（KJ/mol）	498	351	465	413

計(jì)算上述反應(yīng)的△H=____________kJ·mol-1。

(2)一定條件下，按照投料比進(jìn)行上述反應(yīng)，乙二醛的平衡轉(zhuǎn)化率(a)和催化劑催化效率隨溫度變化如圖所示。

①該反應(yīng)在A點(diǎn)放出的熱量________B點(diǎn)放出的熱量(填“>”、“=”或“＜”）

②某同學(xué)據(jù)圖推知，生成乙醛酸的速率：v（A）＞v（B），你認(rèn)為此結(jié)論是否正確，簡(jiǎn)述理由__________。

③圖中A點(diǎn)時(shí)，乙醛酸的體積分?jǐn)?shù)為_____________。

④為提高乙二醛的平衡轉(zhuǎn)化率，除改變投料比、溫度外，還可以采取的措施有__________ (列舉一條)。

Ⅱ．利用惰性電極電解飽和乙二酸和稀硫酸溶液也可以制備乙醛酸，原理如圖所示。

(1)圖中的離子交換膜為___________ (填“陽”或“陰”)膜。

(2)稀硫酸的作用為____________。

(3)生成乙醛酸的電極反應(yīng)式為_______________。

Answer 1

【答案】 -308 ＞ 不正確 溫度越高，催化效率越高，化學(xué)反應(yīng)速率越快，而A點(diǎn)的溫度低、催化效率高，B點(diǎn)的溫度高、催化效率低，所以無法比較速率大小 50% 增大壓強(qiáng)或及時(shí)分離出乙醛酸 陽 提供H+，作電解質(zhì)溶液 HOOC-COOH + 2H+ + 2e- = OHC-COOH + H2O

【解析】I、（1）反應(yīng)熱=反應(yīng)物總鍵能-生成物總能鍵能，由有機(jī)物的結(jié)構(gòu)可知，該反應(yīng)的反應(yīng)熱為：2molC-H、1molO=0總鍵能與2molC-O、2molO-H總鍵能之差，△H=2mol×413kJmol-1+1mol×498kJmol-1-2mol×（351kJmol-1+465kJmol-1）=-308kJmol-1； （2）①曲線上的點(diǎn)代表一定溫度下平衡時(shí)乙二醛的轉(zhuǎn)化率，A點(diǎn)轉(zhuǎn)化率高于B點(diǎn)，A點(diǎn)乙二醛轉(zhuǎn)化得更多，由于此反應(yīng)是一個(gè)放熱反應(yīng)，說明乙二醛轉(zhuǎn)化得越多，放的熱量就越多，則A點(diǎn)放出的熱量多于B點(diǎn)放出的熱量；②溫度越高，催化效率越高，化學(xué)反應(yīng)速率越快，而A點(diǎn)的溫度低、催化效率高，B點(diǎn)的溫度高、催化效率低，所以無法比較速率大��；③若投料比按照n(O2)/n(OHCCHO)=1/2，設(shè)O2為1mol、OHC-CHO為2mol，A點(diǎn)時(shí)乙二醛的轉(zhuǎn)化率為60%，則轉(zhuǎn)化的乙二醛為1.2mol，根據(jù)三行式：

2OHC-CHO(g)+O2(g) 2OHC-COOH(g)

起始（mol）：2 1 0

變化（mol）：1.2 0.6 1.2

平衡（mol）：0.8 0.4 1.2

所以乙醛酸的體積分?jǐn)?shù)為=乙醛酸的物質(zhì)的量/氣體總物質(zhì)的量×100%=1.2mol/(0.8mol+0.4mol+1.2mol)×100%=50%；④為提高乙二醛的平衡轉(zhuǎn)化率，應(yīng)改變條件使平衡正向移動(dòng)，除改變溫度外，還可采取的措施是增大壓強(qiáng)，或?qū)�產(chǎn)物分離出來，

故答案為：增大壓強(qiáng)或及時(shí)分離出乙醛酸；Ⅱ、（1）由圖可知，左邊電極通入飽和乙二酸，生成乙醛酸，說明乙二酸發(fā)生還原反應(yīng)，則左邊為陰極，乙二酸獲得電子，與通過質(zhì)子交換膜的氫離子反應(yīng)生成乙醛酸和水，說明離子交換膜是陽離子交換膜；（2）乙二酸與通過質(zhì)子交換膜的氫離子反應(yīng)生成乙醛酸和水，說明稀硫酸的作用是提供氫離子，作電解質(zhì)溶液；（3）乙二酸得到電子，與通過質(zhì)子交換膜的氫離子反應(yīng)生成乙醛酸和水，電極反應(yīng)式為：HOOC-COOH + 2H+ + 2e-＝OHC-COOH + H2O。