己二腈[NC(CH2)4CN]是制造“尼龙-66”(聚己二酰己二胺)的原料,工业需求量大。其制备工艺很多,发展前景较好的是利用丙烯腈(CH2=CHCN)电合成己二腈。
Ⅰ.制备丙烯腈
以3-羟基丙酸乙酯通过腈化反应合成丙烯腈,产率达90%~92%,远高于目前丙烯法。其反应过程如图:
ⅰ.
ⅱ.
(1)以上两个反应在 高温高温(填“高温”“低温”或“任意温度”)条件下可自发进行。
(2)能提高丙烯腈的平衡产率的措施有 升高温度、增加氨的浓度、移除水蒸气、减压等升高温度、增加氨的浓度、移除水蒸气、减压等。(写两种)
(3)向总压为p0kPa的恒压密闭容器中加入催化剂,按投料比n(A)n(NH3)=215加入反应物,测得平衡时体系中含碳物质(除乙醇)的物质的量分数随温度的变化如图所示[A的物质的量分数=n(A)n(A)+n(B)+n(C)×100%]。
①随温度升高,图中B(g)的物质的量分数先增大后减小的原因是 反应ⅰ、ⅱ均为吸热反应,升高温度,两平衡均正向移动,B物质在反应i产生增多,在反应ii消耗减少,最高点前反应ⅰ进行程度大,最高点后反应ⅱ进行程度大反应ⅰ、ⅱ均为吸热反应,升高温度,两平衡均正向移动,B物质在反应i产生增多,在反应ii消耗减少,最高点前反应ⅰ进行程度大,最高点后反应ⅱ进行程度大。
②a点对应反应ⅰ的Kp=p018p018kPa(用含p0的代数式表示)。
Ⅱ.丙烯腈电合成己二腈[NC(CH2)4CN]
电解原理如图甲所示(两极均采用惰性电极),电解过程中主要副产物为丙腈(C2H5CN)。实验测得,向B极区电解液中加入少量季铵盐,并在pH值为8时,己二腈的产率最高。
(4)电极A为 阳阳极(填“阳”或“阴”),写出B电极上①的电极反应式:2CH2CHCN+2H2O+2e-→NC(CH2)4CN+2OH-2CH2CHCN+2H2O+2e-→NC(CH2)4CN+2OH-。
(5)B极区溶液呈酸性会导致己二腈的产率降低,原因可能为 H+直接在阴极放电,使电流效率降低,同时生成H更有利于丙烯腈转化为丙腈H+直接在阴极放电,使电流效率降低,同时生成H更有利于丙烯腈转化为丙腈。
(6)己二腈、丙腈的生成速率与加入季铵盐的浓度关系如图乙所示。当季铵盐的浓度为1.5×10-2mol/L时,每小时A极区溶液的质量变化至少为 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
【答案】高温;升高温度、增加氨的浓度、移除水蒸气、减压等;反应ⅰ、ⅱ均为吸热反应,升高温度,两平衡均正向移动,B物质在反应i产生增多,在反应ii消耗减少,最高点前反应ⅰ进行程度大,最高点后反应ⅱ进行程度大;;阳;2CH2CHCN+2H2O+2e-→NC(CH2)4CN+2OH-;H+直接在阴极放电,使电流效率降低,同时生成H更有利于丙烯腈转化为丙腈;7.74×10-2
p
0
18
【解答】
【点评】
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发布:2024/8/5 8:0:8组卷:11引用:1难度:0.5
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