Question

【題目】乙二醛(OHC－CHO)是一種重要的精細化工產品。

Ⅰ．工業生產乙二醛

（1）乙醛(CH3CHO)液相硝酸氧化法

在Cu(NO3)2催化下，用稀硝酸氧化乙醛制取乙二醛，反應的化學方程式為 。該法具有原料易得、反應條件溫和等優點，但也存在比較明顯的缺點是 。

（2）乙二醇(HOCH2CH2OH)氣相氧化法

① 已知：OHC－CHO(g)＋2H2(g)HOCH2CH2OH(g) ΔH＝－78 kJ·mol－1 K1

2H2(g)＋O2(g)2H2O(g) ΔH＝－484 kJ·mol－1 K2

乙二醇氣相氧化反應HOCH2CH2OH(g)＋O2(g)OHC—CHO(g)＋2H2O(g)的ΔH＝ kJ·mol－1。相同溫度下，該反應的化學平衡常數K＝ (用含K1、K2的代數式表示)。

② 當原料氣中氧醇比為1.35時，乙二醛和副產物CO2的產率與反應溫度的關系如下圖所示。反應溫度在450～495℃之間和超過495℃時，乙二醛產率降低的主要原因分別是 、

Ⅱ．乙二醛電解氧化制備乙醛酸(OHC—COOH)的生產裝置如下圖所示，通電后，陽極產生的Cl2 與乙二醛溶液反應生成乙醛酸。

（3）陰極電極式為

（4）陽極液中鹽酸的作用，除了產生氯氣外，還有

（5）保持電流強度為a A，電解t min，制得乙醛酸m g，列式表示該裝置在本次電解中的電流效率η＝

(設：法拉第常數為f C·mol－1；η=)

Answer 1

【答案】

（1）3CH3CHO＋4HNO33OHC－CHO＋4NO↑＋5H2O；尾氣中NO有污染(或“腐蝕設備”等其他合理答案)

（2）① －406；

② 反應溫度在450～495℃之間時，溫度升高，主反應平衡向逆反應方向移動；溫度大于495℃時，乙二醇大量轉化為CO2等副產物

（3）2H＋＋2e－===H2↑

（4）增強導電性(或“平衡陰極區電解液電荷”等其他合理答案)

（5）%

【解析】

試題分析：（1）在Cu(NO3)2催化下，用稀硝酸氧化乙醛制取乙二醛，硝酸被還原為NO，反應方程式為：3CH3CHO+4HNO33OHC-CHO+4NO↑+5H2O，存在比較明顯的缺點是：生成的NO會污染空氣，硝酸會腐蝕設備，故答案為：3CH3CHO+4HNO33OHC-CHO+4NO↑+5H2O；生成的NO會污染空氣，硝酸會腐蝕設備；

（2）①已知：Ⅰ．OHC-CHO(g)+2H2(g)HOCH2CH2OH(g)△H=-78kJmol-1 K1 ，Ⅱ．2H2(g)+O2(g)2H2O(g)△H=-484kJmol-1 K2，根據蓋斯定律，Ⅱ-Ⅰ可得：HOCH2CH2OH(g)+O2(g)OHC-CHO(g)+2H2O(g)，則△H=-484kJmol-1-(-78kJmol-1)=-406kJmol-1，平衡常數K反應Ⅱ與Ⅰ的平衡常數的商，即K=，故答案為：-406；；

②主反應HOCH2CH2OH(g)+O2(g)OHC-CHO(g)+2H2O(g)為放熱反應，升高溫度平衡逆向移動；溫度超過495℃時，乙二醇大量轉化為二氧化碳等副產物，使乙二醛產率降低，故答案為：反應溫度在450～495℃之間時，溫度升高，主反應平衡向逆反應方向移動；溫度大于495℃時，乙二醇大量轉化為CO2等副產物；

（3）陰極是氫離子放電生成氫氣，電極反應式為：2H++2e-=H2↑，故答案為：2H++e-=H2↑；

（4）陽極液中鹽酸可以增強溶液導電性，故答案為：增強溶液導電性；

（5）電極通過總電量為60t s×a A=60ta C，則電極上通過電子總物質的量=mol；生成乙醛酸的物質的量為=mol，醛基轉化為羧基，C原子化合價升高2價，消耗電子物質的量2×mol，故電解中的電流效率η=×100%=%，故答案為：%