重氮化工藝試題及答案一、單項(xiàng)選擇題（每題2分，共20分）1.重氮化反應(yīng)的本質(zhì)是芳香族伯胺與（）在酸性條件下的反應(yīng)。A.硝酸鈉B.亞硝酸鈉C.氯化鈉D.硫酸鈉2.重氮化反應(yīng)的典型溫度控制范圍是（）。A.5℃～5℃B.10℃～20℃C.30℃～40℃D.50℃～60℃3.重氮化反應(yīng)中，若酸用量不足，可能導(dǎo)致的主要問(wèn)題是（）。A.反應(yīng)速率過(guò)快B.生成重氮鹽分解C.胺類物質(zhì)與亞硝酸鈉直接反應(yīng)生成亞硝胺D.設(shè)備腐蝕加劇4.工業(yè)上常用的重氮化反應(yīng)酸介質(zhì)是（）。A.鹽酸B.硫酸C.硝酸D.醋酸5.重氮鹽的穩(wěn)定性與芳環(huán)上取代基的電子效應(yīng)密切相關(guān)，下列取代基中能提高重氮鹽穩(wěn)定性的是（）。A.NO?（硝基）B.CH?（甲基）C.OH（羥基）D.NH?（氨基）6.重氮化工藝中，亞硝酸鈉的滴加速度需嚴(yán)格控制，其主要目的是（）。A.避免局部過(guò)熱B.防止亞硝酸鈉過(guò)量C.提高反應(yīng)轉(zhuǎn)化率D.減少副產(chǎn)物生成7.重氮化反應(yīng)尾氣中主要含有的有害氣體是（）。A.NO?B.SO?C.HClD.CO8.重氮鹽分解的典型現(xiàn)象是（）。A.溶液顏色變淺B.體系溫度驟降C.產(chǎn)生大量氣泡（氮?dú)猓〥.pH值急劇升高9.重氮化工藝中，若反應(yīng)液pH值超過(guò)5，最可能引發(fā)的風(fēng)險(xiǎn)是（）。A.重氮鹽水解生成酚類B.亞硝酸鈉分解C.胺類物質(zhì)析出結(jié)晶D.設(shè)備堿腐蝕10.重氮化反應(yīng)的安全控制重點(diǎn)不包括（）。A.溫度聯(lián)鎖控制B.亞硝酸鈉流量監(jiān)測(cè)C.反應(yīng)釜材質(zhì)厚度D.緊急冷卻系統(tǒng)二、填空題（每空1分，共20分）1.重氮化反應(yīng)的通式可表示為：ArNH?+NaNO?+2HX→______+NaCl+2H?O（X為鹵素或酸根）。2.重氮化反應(yīng)的酸性介質(zhì)作用是：①提供H?促進(jìn)亞硝酸生成；②______；③抑制胺類的______。3.工業(yè)上重氮化工藝分為“順?lè)ā焙汀澳娣ā?，其中“順?lè)ā敝赶葘_____溶解于酸中，再滴加______溶液。4.重氮鹽的熱穩(wěn)定性隨芳環(huán)上吸電子基團(tuán)的增加而______（填“升高”或“降低”），例如對(duì)硝基苯胺的重氮鹽比苯胺的重氮鹽更______（填“穩(wěn)定”或“不穩(wěn)定”）。5.重氮化反應(yīng)中，若亞硝酸鈉過(guò)量，會(huì)導(dǎo)致______與重氮鹽反應(yīng)生成______，造成產(chǎn)品純度下降。6.重氮化工藝的主要危險(xiǎn)有害因素包括：______（如重氮鹽分解爆炸）、______（如亞硝酸鈉中毒）、______（如酸霧腐蝕）。7.重氮化反應(yīng)終點(diǎn)檢測(cè)常用______法，原理是利用______與過(guò)量亞硝酸反應(yīng)顯色。8.重氮鹽的水解反應(yīng)條件是______（填“酸性”“中性”或“堿性”），水解產(chǎn)物為______。9.重氮化反應(yīng)釜的材質(zhì)通常選用______（如316L不銹鋼）或______（如搪玻璃），以抵抗酸腐蝕。三、判斷題（每題1分，共10分）1.重氮化反應(yīng)是吸熱反應(yīng)，因此需要持續(xù)加熱維持溫度。（）2.所有芳香族伯胺都能發(fā)生重氮化反應(yīng)，脂肪族伯胺不能。（）3.重氮鹽的水溶液在低溫下（如0℃）可穩(wěn)定存在數(shù)小時(shí)，高溫下易分解。（）4.重氮化工藝中，酸的用量只需滿足與亞硝酸鈉反應(yīng)生成亞硝酸的需求。（）5.亞硝酸鈉是強(qiáng)氧化劑，與有機(jī)物接觸可能引發(fā)燃燒。（）6.重氮化反應(yīng)尾氣中的NO?可通過(guò)堿液吸收處理，生成硝酸鹽或亞硝酸鹽。（）7.重氮鹽分解時(shí)會(huì)釋放氮?dú)?，因此反?yīng)釜需設(shè)置泄壓裝置。（）8.重氮化工藝中，若反應(yīng)液pH值過(guò)低（如pH<1），會(huì)導(dǎo)致胺類物質(zhì)質(zhì)子化，降低反應(yīng)活性。（）9.重氮化反應(yīng)的轉(zhuǎn)化率可通過(guò)檢測(cè)反應(yīng)液中剩余胺類物質(zhì)的濃度確定。（）10.重氮化設(shè)備的管道材質(zhì)可選用普通碳鋼，因酸介質(zhì)腐蝕輕微。（）四、簡(jiǎn)答題（每題6分，共30分）1.簡(jiǎn)述重氮化反應(yīng)的機(jī)理（用反應(yīng)式分步驟說(shuō)明）。2.為什么重氮化反應(yīng)需嚴(yán)格控制溫度？請(qǐng)從反應(yīng)速率、重氮鹽穩(wěn)定性兩方面分析。3.重氮化工藝中，如何判斷亞硝酸鈉是否過(guò)量？若過(guò)量應(yīng)如何處理？4.列舉重氮化工藝的主要安全技術(shù)措施（至少5項(xiàng)）。5.重氮鹽分解的主要誘因有哪些？分解時(shí)可能伴隨哪些危險(xiǎn)？五、計(jì)算題（每題10分，共20分）1.某車間用苯胺（C?H?NH?，分子量93）制備重氮鹽，反應(yīng)原料為苯胺1000kg、30%鹽酸（HCl，分子量36.5）5000kg、亞硝酸鈉（NaNO?，分子量69）。已知苯胺與亞硝酸鈉的摩爾比為1:1.05（過(guò)量5%），計(jì)算亞硝酸鈉的理論用量（保留2位小數(shù)）。2.某重氮化反應(yīng)釜體積為5m3，反應(yīng)液密度為1100kg/m3，反應(yīng)熱為350kJ/mol（放熱）。若苯胺投料量為2000mol，且反應(yīng)熱全部被反應(yīng)液吸收（反應(yīng)液比熱容為4.2kJ/(kg·℃)），計(jì)算反應(yīng)液溫度升高值（忽略設(shè)備吸熱和熱量損失）。答案及解析一、單項(xiàng)選擇題1.B（重氮化反應(yīng)的本質(zhì)是伯胺與亞硝酸（由亞硝酸鈉與酸生成）反應(yīng)）2.A（重氮化反應(yīng)通常在0℃左右進(jìn)行，防止重氮鹽分解）3.C（酸不足時(shí)，胺類未完全質(zhì)子化，與亞硝酸鈉反應(yīng)生成亞硝胺）4.A（鹽酸是最常用介質(zhì)，因氯離子可穩(wěn)定重氮鹽）5.A（硝基為吸電子基團(tuán)，降低重氮鹽的正電荷密度，提高穩(wěn)定性）6.B（控制滴加速度防止亞硝酸鈉過(guò)量，避免副反應(yīng)）7.A（反應(yīng)中可能生成NO、NO?等氮氧化物）8.C（重氮鹽分解生成氮?dú)?，表現(xiàn)為大量氣泡）9.A（pH>5時(shí)，重氮鹽易水解生成酚類）10.C（反應(yīng)釜材質(zhì)厚度是設(shè)備設(shè)計(jì)參數(shù)，非安全控制重點(diǎn)）二、填空題1.ArN?X（重氮鹽）2.穩(wěn)定重氮鹽；水解3.芳胺；亞硝酸鈉4.升高；穩(wěn)定5.亞硝酸；多硝基化合物6.化學(xué)爆炸；中毒窒息；腐蝕灼傷7.淀粉碘化鉀試紙；碘化鉀8.酸性；酚類9.耐酸不銹鋼；搪玻璃三、判斷題1.×（重氮化反應(yīng)是放熱反應(yīng)，需冷卻控溫）2.×（脂肪族伯胺與亞硝酸反應(yīng)生成醇類，不屬于重氮化）3.√（低溫下重氮鹽較穩(wěn)定）4.×（酸需過(guò)量，除生成亞硝酸外，還需維持酸性環(huán)境穩(wěn)定重氮鹽）5.√（亞硝酸鈉是強(qiáng)氧化劑，與有機(jī)物接觸易引發(fā)燃燒）6.√（NO?可與堿反應(yīng)生成硝酸鹽/亞硝酸鹽）7.√（分解產(chǎn)生氮?dú)?，壓力升高需泄壓?.√（pH過(guò)低時(shí)，胺類完全質(zhì)子化，失去反應(yīng)活性）9.√（檢測(cè)剩余胺類可判斷轉(zhuǎn)化率）10.×（普通碳鋼易被酸腐蝕，需用耐酸材質(zhì)）四、簡(jiǎn)答題1.機(jī)理分三步：①酸與亞硝酸鈉反應(yīng)生成亞硝酸：NaNO?+HX→HNO?+NaX；②芳胺質(zhì)子化生成銨鹽：ArNH?+H?→ArNH??；③銨鹽與亞硝酸反應(yīng)生成重氮鹽：ArNH??+HNO?→ArN??+2H?O（需酸催化）。2.溫度控制原因：①反應(yīng)速率：溫度升高可加快反應(yīng)速率，但過(guò)高會(huì)導(dǎo)致亞硝酸分解（HNO?→NO+NO?+H?O），降低有效濃度；②重氮鹽穩(wěn)定性：重氮鹽高溫下易分解（ArN?X→ArX+N?↑），甚至爆炸，低溫（0℃左右）可抑制分解，提高收率。3.判斷方法：用淀粉碘化鉀試紙檢測(cè)反應(yīng)液，若試紙變藍(lán)（I?被HNO?氧化為I?，與淀粉顯色），說(shuō)明亞硝酸過(guò)量。處理措施：加入尿素（NH?CONH?）分解過(guò)量亞硝酸，反應(yīng)式：NH?CONH?+2HNO?→CO?↑+2N?↑+3H?O。4.安全技術(shù)措施：①設(shè)置溫度聯(lián)鎖控制，超溫時(shí)自動(dòng)啟動(dòng)緊急冷卻；②采用滴加式加料，控制亞硝酸鈉流量；③反應(yīng)釜配置爆破片、安全閥等泄壓裝置；④尾氣系統(tǒng)設(shè)置堿洗塔吸收NO?；⑤作業(yè)區(qū)安裝有毒氣體（如NO?）檢測(cè)報(bào)警儀；⑥操作人員佩戴防酸堿手套、護(hù)目鏡等個(gè)體防護(hù)裝備。5.分解誘因：①溫度過(guò)高（>10℃）；②光照（尤其是紫外線）；③機(jī)械振動(dòng)或摩擦；④與還原性物質(zhì)（如硫化物）接觸；⑤pH值過(guò)高（>5）。分解危險(xiǎn)：①釋放大量氮?dú)?，?dǎo)致反應(yīng)釜超壓爆炸；②生成有毒氣體（如NO、NO?）；③分解產(chǎn)物可能與其他物質(zhì)反應(yīng)引發(fā)二次災(zāi)害（如與有機(jī)物反應(yīng)放熱）。五、計(jì)算題1.苯胺的物質(zhì)的量：1000×1000g/93g/mol≈10752.69mol；亞硝酸鈉理論用量（1:1.05）：10752.69mol×1.05≈11290.32mol；亞硝酸鈉質(zhì)量：11290.32m