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，回答下列問題：

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

(2)圖（a）為丙烯腈產(chǎn)率與反應溫度的關系曲線，最高產(chǎn)率對應溫度為460℃。低于460℃時，丙烯腈的產(chǎn)率________（填“是”或者“不是”）對應溫度下的平衡產(chǎn)率，判斷理由是_____________________；高于460℃時，丙烯腈產(chǎn)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(shù)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(chǎn)率與的關系如圖（b）所示。由圖可知最佳約為________，理由是___________________。進料氣氨、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。有關工藝流程圖如下。已知：烯烴復分解反應是指在催化劑作用下，實現(xiàn)碳—碳雙鍵兩邊基團換位的反應。如兩個丙烯分子進行烯烴換位，生成丁烯和乙烯。

參考化學方程式：2CH2=CHCH3CH3CH=CHCH3+CH2=CH2

i.①的反應類型是_____________，物質(zhì)E的結構簡式是___________。

ii.有機化合物C有多種同分異構體，請寫出其中屬于酯類且能發(fā)生銀鏡反應的所有同分異構體的結構簡式__________________。

Answer 1

【答案】CH2=CH-CH3(g)+O2(g)=3CO2(g)+3H2O(l) △H=－2049 kJ/mol 不是 該反應為放熱反應，平衡產(chǎn)率應隨溫度升高而降低 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 HCOOCH2CH2CH3， HCOOCH(CH3)2

【解析】

(1)根據(jù)燃燒熱的定義書寫熱化學方程式。

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

(3)根據(jù)圖象可知，當 約為1時，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)化學反應CH2=CH-CH3 (g)+NH3(g)+O2(g)=CH2=CHCN(g)+3H2O(g)，氨氣、氧氣、丙烯按1：1.5：1的體積比加入反應達到最佳狀態(tài)，依據(jù)氧氣在空氣中約占20%計算條件比。

(4)丙烯與氯氣在加熱條件下發(fā)生取代反應生成CH2=CHCH2Cl，由反應信息可知，CH2=CHCH2Cl在催化劑條件下發(fā)生復分解反應生成CH2=CH2、ClCH2CH=CHCH2Cl，A在氫氧化鈉水溶液、加熱條件下發(fā)生反應生成C，則A為ClCH2CH=CHCH2Cl，B為CH2=CH2；B與溴發(fā)生加成反應生成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)生反應生成C為HOCH2CH=CHCH2OH，由J的結構可知，G為HOOC-CH=CH-COOH，由轉(zhuǎn)化關系可知，反應④是C與HCl加成生成D，保護碳碳雙鍵不被氧化，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)定的氧化物時放出的熱量。丙烯的燃燒熱為2049 kJ/mol，則其燃燒反應的熱化學方程式為：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，則該反應為放熱反應，即低于460℃時，對應溫度下的平衡轉(zhuǎn)化率曲線應該是下降的，但實際曲線是上升的，這是由于溫度升高，反應速率加快，更多的反應物轉(zhuǎn)化為生成物，使物質(zhì)產(chǎn)率增大，因此判斷低于460℃時，丙烯腈的產(chǎn)率不是對應溫度下的平衡轉(zhuǎn)化率。當溫度在460°C時，反應達到平衡狀態(tài)，此后溫度升高，化學平衡逆向移動，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，若溫度過高，活性降低，反應速率減慢，A正確；

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

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

D.反應活化能的大小與化學平衡無關，不影響化學平衡，D錯誤；

故合理選項是AC；

(3)根據(jù)圖象可知，當 約為1時，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)化學反應CH2=CH-CH3 (g)+NH3(g)+O2(g)=C3H3N(g)+3H2O(g)，氨氣、氧氣、丙烯按1：1.5：1的體積比加入反應達到最佳狀態(tài)，由于氧氣在空氣中約占20%，所以進料氨、空氣、丙烯的理論體積約為1：7.5：1=2：15：2；

(4) i.①的反應是CH2=CH-CH3與Cl2發(fā)生取代反應生成CH2=CH-CH2Cl，故反應類型是取代反應；根據(jù)上述推斷可知物質(zhì)E結構簡式是HOOCCH2CHClCOOH；

ii.有機化合物C結構簡式是HOCH2CH=CHCH2OH，該物質(zhì)有多種同分異構體，其中屬于酯類且能發(fā)生銀鏡反應，說明含有酯基，同時含有醛基，是甲酸酯，其同分異構體的結構簡式為HCOOCH2CH2CH3， HCOOCH(CH3)。