Question

乙二醛（OHC-CHO)是纺织工业常用的一种有机原料，其工业生产方法主要是乙二醇（HOCH₂CH₂OH)气相催化氧化法和乙醛液相硝酸氧化法，请回答下列相关问题。

（1）乙二醇气相催化氧化法

①乙二醇气相催化氧化的反应为

HOCH₂CH₂OH(g)+O₂(g)OHC-CHO(g)+2H₂O(g) △H₁ K₁

己知 OHC-CHO(g)+2H₂HOCH₂CH₂OH(g)     △H₂  K₂

H₂(g)+l/2O₂(g) H₂O(g)      △H₃    K₃

则△H₃=    _______（用△H₁、△H₂表示），相同温度下K₁=_______（用K₂、K₃表示）。

②当原料气中氧气和乙二醇的物质的量之比为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，反应温度超过495℃时，CO₂产率升高的主要原因可能是____________。

③在恒容绝热容器中发生反应HOCH₂CH₂OH(g)+O₂(g)OHC-CHO(g)+2H₂O(g)（不考虑副反应），一定能说明反应达到平衡状态的是_______（填选项字母）。

A．氧气浓度保持不变                B．气体总物质的量保持不变

C．平衡常数保持不变                D．氧气和乙二醇的物质的量之比保持不变

（2）乙醛液相硝酸氧化法

乙醛液相硝酸氧化法是在催化剂的作用下，用稀硝酸氧化乙醛制取乙二醛，该法与乙二醇气相 催化氧化法相比明显的缺点是__________________。（任写一条）

（3）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，请写出该反应的化学方程式_______________。

Answer

（△H1+△H1)/2 K32/K2 温度过高乙二醇（或乙二醛）被大量氧化为CO2 ABC 会产生NO等有毒气体、产生酸性废水、会产生污染、容易腐蚀设备（答案合理即可） OHC-CHO+C12+H2O→2HCl+OHC-COOH

【解析】(1)①iHOCH2CH2OH(g)+O2(g)OHC-CHO(g)+2H2O(g) △H1，iiOHC-CHO(g)+2H2HOCH2CH2OH(g)△H2，根据盖斯定律，按照×(i+ii)处理得：H2(g)+l/2O2(g) H2O(g)△H3=，同理，根据盖斯定律，△H1=2△H3-△H2，则K1=，故答案为： ； ；

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：升高温度，主反应平衡逆向移动；温度超过495℃时，乙二醇大量转化为二氧化碳等副产物，CO2产率升高；

③A．氧气浓度保持不变，则反应体系中各种物质的浓度保持不变，说明反应达到平衡状态，正确；B．该反应属于气体的物质的量发生变化的反应，当气体总物质的量保持不变，说明反应达到平衡状态，正确；C．平衡常数只与温度应该，温度不变，平衡常数始终保持不变，在恒容绝热容器中发生反应，说明反应中的能量不再变化，说明反应达到平衡状态，正确；D．氧气和乙二醇的物质的量之比保持不变，不表示浓度不变，不能说明反应达到平衡状态，错误；故选ABC；

(2)在催化催化剂作用下，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，因此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：生成的NO会污染空气，硝酸会腐蚀设备；

(3)乙二醛电解氧化制备乙醛酸(OHC-COOH)，通电后，阳极产生的Cl2与乙二醛溶液反应生成乙醛酸，氯气被还原生成氯化氢，反应的化学方程式为OHC-CHO+C12+H2O→2HCl+OHC-COOH，故答案为：OHC-CHO+C12+H2O→2HCl+OHC-COOH。

点睛：本题考查电解原理、氧化还原反应、盖斯定律、外界条件对化学平衡影响等知识点，侧重考查学生图象分析判断及计算能力，难点是电极反应式的书写，注意：化学方程式相加时化学平衡常数相乘，方程式相减时平衡常数相除。