丙烯腈是塑料、合成橡膠、合成纖維三大合成材料的重要原料,未來我國丙烯腈的出口量將進一步增加。合成丙烯腈的反應:C
3H
6(g)+NH
3(g)+
O
2(g)?C
3H
3N(g)+3H
2O(g)ΔH
1<0。
(1)該反應中涉及的C、N、O三種元素原子的第一電離能由小到大的順序是
C<O<N
C<O<N
。
(2)一定條件下,在2L恒容密閉容器中;通入2molC
3H
6、2molNH
3、15mol空氣(O
2的體積分數(shù)為
),丙烯腈的產率與溫度的關系如圖所示。
①圖中460℃前的產率
否
否
(填“是”或“否”)為平衡產率;理由是
因為合成丙烯晴反應為放熱反應,若460℃前達到平衡,升高溫度平衡產率應該降低
因為合成丙烯晴反應為放熱反應,若460℃前達到平衡,升高溫度平衡產率應該降低
。
②若該反應達到A點所需的時間為tmin,則理論上C
3H
6的平均反應速率為
。
(3)工業(yè)上在催化劑作用下,合成丙烯腈時還有副反應:C
3H
6(g)+O
2(g)?C
3H
4O(g)+H
2O(g)ΔH
2<0。
①其它條件不變時,壓縮容器體積,副反應的平衡移動方向為
正向移動
正向移動
。
②某溫度下,向密閉容器中通入1molC
3H
6、1molNH
3、7.5mol空氣(O
2與N
2的體積比為1:4),保持壓強恒為99kPa,平衡時測得C
3H
6的轉化率為90%,生成丙烯腈的選擇性為
(選擇性:生成丙烯腈的C
3H
6與共轉化的C
3H
6之比)。則生成丙烯腈的分壓為
8
8
kPa,該溫度下副反應的K
p=
12.5
12.5
。
(4)己二腈[NC(CH
2)
4CN]是制造尼龍-66的原料。電解丙烯腈可制得己二腈,其裝置如圖所示:
①陰極的電極反應式為
2CH2=CHCN+2e-+2H+=NC(CH2)4CN
2CH2=CHCN+2e-+2H+=NC(CH2)4CN
。
②電解一段時間后,該裝置產生的O
2在標準狀態(tài)下的體積為33.6L,生成了291.6g已二腈,則該裝置的電流效率η=
90
90
%。(假設裝置中陽極上沒有電子損失,η=
×100%)