Question

【題目】乙二醛是一種低級醛，它有著極其活躍的化學(xué)反應(yīng)性，并有廣泛的用途。

I.乙二醛的工業(yè)制法如下：

(1)乙醛(CH3CHO)液相硝酸氧化法

在Cu(NO3)催化下，用稀硝酸氧化乙醛制取乙二醛，反應(yīng)的離子方程式為___________。該法具有原料易得、反應(yīng)條件溫和等優(yōu)點(diǎn)，但也存在比較明顯的缺點(diǎn)是____________ 。

(2)乙二醇(HOCH2CH2OH)氣相氧化法

①已知:OHC-CHO(g)+2H2(g)HOCH2CH2OH(g) △H=-78kJ/mol K1

2H2(g)+O2(g)2H2O(g) △H=-484kJ/mol K2

乙二醇?xì)庀嘌趸�反�?yīng)HOCH2CH2OH(g)+O2(g)OHC-CHO(g)+2H2O(g)的相同溫度下,該反應(yīng)的化學(xué)平衡常數(shù)K=___(用含K1、K2的代數(shù)式表示)。

②當(dāng)原料氣中氧醇比為1.35時(shí)，乙二醛和副產(chǎn)物CO2的產(chǎn)率與反應(yīng)溫度的關(guān)系如圖所示。反應(yīng)溫度在450~495℃之間和超過495℃時(shí)，乙二醛產(chǎn)率降低的主要原因分別是____、____。

II.乙二醛的用途之一是可以電解氧化制備乙醛酸(OHC-COOH)，其生產(chǎn)裝置如圖所示，通電后，陽極產(chǎn)生的Cl2與乙二醛溶液反應(yīng)生成乙醛酸。

(3)陰極反應(yīng)式為_________。

(4)陽極液中鹽酸的作用，除了產(chǎn)生氯氣外，還有__________作用。

(5)保持電流強(qiáng)度為aA，電解tmin，制得乙醛酸mg，列式表示該裝置在本次電解中的電流效率η=__________ (已知:法拉第常數(shù)為fC·mol-l；)

Answer 1

【答案】 3CH3CHO+4H++4NO3- 3OHC—CHO+4NO↑+ 5H2O 尾氣有污染（或“腐蝕設(shè)備”等其他合理答案） K2/K1 溫度升高，主反應(yīng)平衡向逆反應(yīng)方向移動(dòng) 溫度大于495℃，乙二醇大量轉(zhuǎn)化為CO2等副產(chǎn)物 2H++2e－＝H2↑ 增強(qiáng)導(dǎo)電性（或“平衡陰極區(qū)電解液電荷”等其他合理答案） mf/2220at×100%

【解析】Ⅰ.（1）在Cu(NO3)2催化下，乙醛被氧化為乙二醛，NO3-還原為NO，化學(xué)方程式為：3CH3CHO+4H++4NO3- 3OHC—CHO+4NO↑+ 5H2O，該方法的缺點(diǎn)是尾氣有污染。

（2）①設(shè)前兩個(gè)反應(yīng)分別為反應(yīng)①、②，②-①，由蓋斯定律可得；平衡常數(shù)即為反應(yīng)②與反應(yīng)①平衡常數(shù)的商，則。

②HOCH2CH2OH(g)+O2(g)OHC-CHO(g)+2H2O(g)該反應(yīng)為放熱反應(yīng)，溫度升高，平衡逆向移動(dòng)，乙二醛產(chǎn)率降低；溫度大于495℃，乙二醇大量轉(zhuǎn)化為CO2等副產(chǎn)物，乙二醛產(chǎn)率降低。

Ⅱ.（3）陰極氫離子得電子生成氫氣，電極反應(yīng)式：2H++2e－＝H2↑。

（4）陽極液中鹽酸可以增強(qiáng)溶液導(dǎo)電性。

（5）tmin內(nèi)，電極上通過的總電量，則電極上通過電子的物質(zhì)的量為，制得乙醛酸mg，其物質(zhì)的量為，醛基氧化為羧基，C由+2價(jià)變?yōu)?/span>+4價(jià)，則消耗電子的物質(zhì)的量為，則電解效率為×100%= mf/2220at×100%。