Question

乙二醛(OHC－CHO)是一种重要的精细化工产品。

Ⅰ．工业生产乙二醛

（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，反应的化学方程式为              。该法具有原料易得、反应条件温和等优点，但也存在比较明显的缺点是                 。

（2）乙二醇(HOCH₂CH₂OH)气相氧化法

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

乙二醇气相氧化反应HOCH₂CH₂OH(g)＋O₂(g)OHC—CHO(g)＋2H₂O(g)的ΔH＝      kJ·mol^－1。相同温度下，该反应的化学平衡常数K＝    (用含K₁、K₂的代数式表示)。

② 当原料气中氧醇比为1.35时，乙二醛和副产物CO₂的产率与反应温度的关系如下图所示。反应温度在450～495℃之间和超过495℃时，乙二醛产率降低的主要原因分别是              、                     

Ⅱ．乙二醛电解氧化制备乙醛酸(OHC—COOH)的生产装置如下图所示，通电后，阳极产生的Cl₂ 与乙二醛溶液反应生成乙醛酸。

（3）阴极电极式为                                          

（4）阳极液中盐酸的作用，除了产生氯气外，还有                     

（5）保持电流强度为a A，电解t min，制得乙醛酸m g，列式表示该装置在本次电解中的电流效率η＝                            

(设：法拉第常数为f C·mol^－1；η=)

Answer

（1）3CH3CHO＋4HNO33OHC－CHO＋4NO↑＋5H2O；尾气中NO有污染(或“腐蚀设备”等其他合理答案)

（2）① －406；

② 反应温度在450～495℃之间时，温度升高，主反应平衡向逆反应方向移动；温度大于495℃时，乙二醇大量转化为CO2等副产物

（3）2H＋＋2e－===H2↑

（4）增强导电性(或“平衡阴极区电解液电荷”等其他合理答案)

（5）%

【解析】

试题分析：（1）在Cu(NO3)2催化下，用稀硝酸氧化乙醛制取乙二醛，硝酸被还原为NO，反应方程式为：3CH3CHO+4HNO33OHC-CHO+4NO↑+5H2O，存在比较明显的缺点是：生成的NO会污染空气，硝酸会腐蚀设备，故答案为：3CH3CHO+4HNO33OHC-CHO+4NO↑+5H2O；生成的NO会污染空气，硝酸会腐蚀设备；

（2）①已知：Ⅰ．OHC-CHO(g)+2H2(g)HOCH2CH2OH(g)△H=-78kJ•mol-1 K1 ，Ⅱ．2H2(g)+O2(g)2H2O(g)△H=-484kJ•mol-1 K2，根据盖斯定律，Ⅱ-Ⅰ可得：HOCH2CH2OH(g)+O2(g)OHC-CHO(g)+2H2O(g)，则△H=-484kJ•mol-1-(-78kJ•mol-1)=-406kJ•mol-1，平衡常数K反应Ⅱ与Ⅰ的平衡常数的商，即K=，故答案为：-406；；

②主反应HOCH2CH2OH(g)+O2(g)OHC-CHO(g)+2H2O(g)为放热反应，升高温度平衡逆向移动；温度超过495℃时，乙二醇大量转化为二氧化碳等副产物，使乙二醛产率降低，故答案为：反应温度在450～495℃之间时，温度升高，主反应平衡向逆反应方向移动；温度大于495℃时，乙二醇大量转化为CO2等副产物；

（3）阴极是氢离子放电生成氢气，电极反应式为：2H++2e-=H2↑，故答案为：2H++2e-=H2↑；

（4）阳极液中盐酸可以增强溶液导电性，故答案为：增强溶液导电性；

（5）电极通过总电量为60t s×a A=60ta C，则电极上通过电子总物质的量=mol；生成乙醛酸的物质的量为=mol，醛基转化为羧基，C原子化合价升高2价，消耗电子物质的量2×mol，故电解中的电流效率η=×100%=%，故答案为：%

【考点定位】考查化学平衡的计算；原电池和电解池的工作原理

【名师点晴】本题考查化学平衡常数计算、运用盖斯定律计算反应热、陌生方程式的书写、电极原理应用等，（5）中计算为易错点，关键是确定C元素化合价变化，可以利用碳元素平均化合价计算，注意电子转移守恒在电化学计算中应用。