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己二腈[NC(CH24CN]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
N
H
3
=
2
15
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=
p
0
18
p
0
18
kPa(用含p0的代数式表示)。
Ⅱ.丙烯腈电合成己二腈[NC(CH24CN]
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
极(填“阳”或“阴”),写出B电极上①的电极反应式:
2CH2CHCN+2H2O+2e-→NC(CH24CN+2OH-
2CH2CHCN+2H2O+2e-→NC(CH24CN+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
7.74×10-2
7.74×10-2
g。

【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;
p
0
18
;阳;2CH2CHCN+2H2O+2e-→NC(CH24CN+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
【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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  • 1.氢气最早于16世纪被人工制取出来,氢气是一种清洁能源。
    (1)利用光伏电池电解水制H2是氢能的重要来源。已知:H-H键、O=O键、H-O键的键能依次为436kJ•mol-1、495kJ•mol-1、463kJ•mol-1。则2H2O(g)═2H2(g)+O2(g)△H=
     
    kJ•mol-1
    (2)T1℃时,向5L恒容密闭容器中充入0.5molCH4,只发生反应2CH4(g)⇌C2H4(g)+2H2(g),达到平衡时,测得c(C2H4)=2c(CH4),CH4的转化率为
     
    ;保持其他条件不变,温度改为T2℃,经25s后达到平衡,测得c(CH4)=2c(C2H4),则0~25s内v(C2H4)=
     
    mol•L-1•s-1
    (3)CH4分解时几种气体的平衡分压(pPa)的对数值lgp与温度的关系如图所示。

    ①T℃时,向一恒容密闭容器中通入一定量的CH4(g)、C2H4(g)和H2(g),只发生反应2CH4(g)⇌C2H2(g)+3H2(g)ΔH,ΔH
     
    (填“>”或“<”)0,此时的平衡常数Kp=
     
    (用平衡分压代替浓度进行计算)Pa2
    ②若只改变一个反应条件使Kp变大,则该条件是
     
    (填标号)。
    A.减小C2H2的浓度
    B.升高温度
    C.增大压强
    D.加入合适的催化剂
    (4)工业上,以KNH2和液氨为电解质,以石墨为电极,电解液氨制备H2。阳极的电极反应式为
     
    ,一段时间后阴、阳两极收集到的气体质量之比为
     

    发布:2025/1/4 8:0:1组卷:9引用:3难度:0.5
  • 2.反应 4A(g)+5B(g)⇌4C(g)+6D(g)在 5L 的密闭容器中进行,半分钟后,C 的物质的量增 加了 0.30mol。下列叙述正确的是(  )

    发布:2024/12/30 19:30:2组卷:67引用:6难度:0.6
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    (1)此时A的浓度c(A)=
     
    mol/L,反应开始前容器中的A、B的物质的量:n(A)=n(B)=
     
    mol;
    (2)B的平均反应速率v(B)=
     
    mol/(L•min);
    (3)x的值为
     

    发布:2024/12/30 19:0:1组卷:164引用:26难度:0.3
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