Question

【題目】丙烯腈(CH2=CHCN)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)，主要副產(chǎn)物有丙烯醛(CH2=CHCHO)和乙腈(CH3CN)等，回答下列問(wèn)題：

(1)用于生產(chǎn)丙烯腈的原料丙烯具有一定的危險(xiǎn)性。某市化工園區(qū)曾發(fā)生一起丙烯儲(chǔ)罐突然爆炸起火事件，大火產(chǎn)生的高溫使消防隊(duì)員難以靠近火場(chǎng)。已知丙烯的燃燒熱為2049 kJ/mol，則其燃燒反應(yīng)的熱化學(xué)方程式為：____________________。

(2)圖（a）為丙烯腈產(chǎn)率與反應(yīng)溫度的關(guān)系曲線，最高產(chǎn)率對(duì)應(yīng)溫度為460℃。低于460℃時(shí)，丙烯腈的產(chǎn)率________（填“是”或者“不是”）對(duì)應(yīng)溫度下的平衡產(chǎn)率，判斷理由是_____________________；高于460℃時(shí)，丙烯腈產(chǎn)率降低的可能原因是________（雙選，填標(biāo)號(hào)）

A.催化劑活性降低 B.平衡常數(shù)變大 C.副反應(yīng)增多 D.反應(yīng)活化能增大

(3)丙烯腈和丙烯醛的產(chǎn)率與的關(guān)系如圖（b）所示。由圖可知最佳約為________，理由是___________________。進(jìn)料氣氨、空氣、丙烯的理論體積比約為________。

(4)現(xiàn)以丙烯為原料，合成環(huán)狀酯J。有關(guān)工藝流程圖如下。已知：烯烴復(fù)分解反應(yīng)是指在催化劑作用下，實(shí)現(xiàn)碳—碳雙鍵兩邊基團(tuán)換位的反應(yīng)。如兩個(gè)丙烯分子進(jìn)行烯烴換位，生成丁烯和乙烯。

參考化學(xué)方程式：2CH2=CHCH3CH3CH=CHCH3+CH2=CH2

i.①的反應(yīng)類型是_____________，物質(zhì)E的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)式是___________。

ii.有機(jī)化合物C有多種同分異構(gòu)體，請(qǐng)寫出其中屬于酯類且能發(fā)生銀鏡反應(yīng)的所有同分異構(gòu)體的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)式__________________。

Answer 1

【答案】CH2=CH-CH3(g)+O2(g)=3CO2(g)+3H2O(l) △H=－2049 kJ/mol 不是 該反應(yīng)為放熱反應(yīng)，平衡產(chǎn)率應(yīng)隨溫度升高而降低 AC 1 該比例下丙烯腈產(chǎn)率最高，而副產(chǎn)物丙烯醛產(chǎn)率最低 2：15：2 取代反應(yīng) HCOOCH2CH2CH3， HCOOCH(CH3)2

【解析】

(1)根據(jù)燃燒熱的定義書(shū)寫熱化學(xué)方程式。

(2)根據(jù)圖像分析該反應(yīng)為放熱反應(yīng)，根據(jù)溫度對(duì)進(jìn)行平衡移動(dòng)的影響分析判斷。產(chǎn)率降低主要從產(chǎn)率的影響因素進(jìn)行考慮；

(3)根據(jù)圖象可知，當(dāng) 約為1時(shí)，該比例下丙烯腈產(chǎn)率最高，而副產(chǎn)物丙烯醛產(chǎn)率最低，根據(jù)化學(xué)反應(yīng)CH2=CH-CH3 (g)+NH3(g)+O2(g)=CH2=CHCN(g)+3H2O(g)，氨氣、氧氣、丙烯按1：1.5：1的體積比加入反應(yīng)達(dá)到最佳狀態(tài)，依據(jù)氧氣在空氣中約占20%計(jì)算條件比。

(4)丙烯與氯氣在加熱條件下發(fā)生取代反應(yīng)生成CH2=CHCH2Cl，由反應(yīng)信息可知，CH2=CHCH2Cl在催化劑條件下發(fā)生復(fù)分解反應(yīng)生成CH2=CH2、ClCH2CH=CHCH2Cl，A在氫氧化鈉水溶液、加熱條件下發(fā)生反應(yīng)生成C，則A為ClCH2CH=CHCH2Cl，B為CH2=CH2；B與溴發(fā)生加成反應(yīng)生成H為BrCH2CH2Br，H在氫氧化鈉水溶液、加熱條件下發(fā)生取代反應(yīng)生成I為HOCH2-CH2OH；A在氫氧化鈉水溶液、加熱條件下發(fā)生反應(yīng)生成C為HOCH2CH=CHCH2OH，由J的結(jié)構(gòu)可知，G為HOOC-CH=CH-COOH，由轉(zhuǎn)化關(guān)系可知，反應(yīng)④是C與HCl加成生成D，保護(hù)碳碳雙鍵不被氧化，D再氧化可得E，故D為HOCH2CH2CHClCH2OH，E為HOOCCH2CHClCOOH，E發(fā)生消去反應(yīng)生成F，F酸化得到G，故F為NaOOC-CH=CH-COONa，據(jù)此解答。

(1)燃燒熱是101kPa，1mol可燃物完全燃燒產(chǎn)生穩(wěn)定的氧化物時(shí)放出的熱量。丙烯的燃燒熱為2049 kJ/mol，則其燃燒反應(yīng)的熱化學(xué)方程式為：CH2=CH-CH3(g)+O2(g)=3CO2(g)+3H2O(l) △H=－2049 kJ/mol；

(2)根據(jù)圖像丙烯腈的產(chǎn)率隨溫度升高先增大后減小，則該反應(yīng)為放熱反應(yīng)，即低于460℃時(shí)，對(duì)應(yīng)溫度下的平衡轉(zhuǎn)化率曲線應(yīng)該是下降的，但實(shí)際曲線是上升的，這是由于溫度升高，反應(yīng)速率加快，更多的反應(yīng)物轉(zhuǎn)化為生成物，使物質(zhì)產(chǎn)率增大，因此判斷低于460℃時(shí)，丙烯腈的產(chǎn)率不是對(duì)應(yīng)溫度下的平衡轉(zhuǎn)化率。當(dāng)溫度在460°C時(shí)，反應(yīng)達(dá)到平衡狀態(tài)，此后溫度升高，化學(xué)平衡逆向移動(dòng)，使丙烯腈產(chǎn)率降低。

A.催化劑在一定溫度范圍內(nèi)活性較高，若溫度過(guò)高，活性降低，反應(yīng)速率減慢，A正確；

B.由于該反應(yīng)的正反應(yīng)是放熱反應(yīng)，升高溫度，平衡向吸熱的逆反應(yīng)方向移動(dòng)，所以由圖象可知，升高溫度平衡常數(shù)變小，故B錯(cuò)誤；

C.根據(jù)題意，副產(chǎn)物有丙烯醛，副反應(yīng)增多，導(dǎo)致產(chǎn)率下降，C正確；

D.反應(yīng)活化能的大小與化學(xué)平衡無(wú)關(guān)，不影響化學(xué)平衡，D錯(cuò)誤；

故合理選項(xiàng)是AC；

(3)根據(jù)圖象可知，當(dāng) 約為1時(shí)，該比例下丙烯腈產(chǎn)率最高，而副產(chǎn)物丙烯醛產(chǎn)率最低，根據(jù)化學(xué)反應(yīng)CH2=CH-CH3 (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(yīng)達(dá)到最佳狀態(tài)，由于氧氣在空氣中約占20%，所以進(jìn)料氨、空氣、丙烯的理論體積約為1：7.5：1=2：15：2；

(4) i.①的反應(yīng)是CH2=CH-CH3與Cl2發(fā)生取代反應(yīng)生成CH2=CH-CH2Cl，故反應(yīng)類型是取代反應(yīng)；根據(jù)上述推斷可知物質(zhì)E結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)式是HOOCCH2CHClCOOH；

ii.有機(jī)化合物C結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)式是HOCH2CH=CHCH2OH，該物質(zhì)有多種同分異構(gòu)體，其中屬于酯類且能發(fā)生銀鏡反應(yīng)，說(shuō)明含有酯基，同時(shí)含有醛基，是甲酸酯，其同分異構(gòu)體的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)式為HCOOCH2CH2CH3， HCOOCH(CH3)。