乙醛是重要的有機物,在農(nóng)藥、醫(yī)藥、食品和飼料添加劑等生產(chǎn)領(lǐng)域應(yīng)用廣泛,用乙醇為原料制備乙醛的兩種方法如下:
Ⅰ.電化學(xué)法。
(1)我國科學(xué)家以質(zhì)子酸離子液體作為溶劑和催化劑設(shè)計了一種可控電化學(xué)氧化乙醇為乙醛的工藝,其裝置如圖(a)所示。
①電路中轉(zhuǎn)移1mol電子,理論上產(chǎn)生H2
11.2
11.2
L。(標(biāo)準(zhǔn)狀況)
②陽極電極反應(yīng)式為 CH3CH2OH-2e-=CH3CHO+2H+
CH3CH2OH-2e-=CH3CHO+2H+
。
Ⅱ.催化脫氫法。
(2)乙醇催化脫氫反應(yīng):CH3CH2OH(g)?CH3CHO(g)+H2(g)ΔH,相關(guān)物質(zhì)的燃燒熱數(shù)據(jù)如表所示。
物質(zhì) |
CH3CH2OH(g) |
CH3CHO(g) |
H2(g) |
燃燒熱ΔH/(kJ?mol-1) |
-1366.8 |
-1166.4 |
-285.8 |
ΔH=
+85.4
+85.4
kJ?mol
-1。
(3)一定溫度下,某體積可變?nèi)萜髦兄话l(fā)生乙醇催化脫氫反應(yīng),n(乙醇)隨反應(yīng)時間(t/h)、容器總壓(p/MPa)的變化關(guān)系如圖(b)。
①p
1MPa時,0~1.5h內(nèi)生成乙醛的平均速率為
0.48
0.48
mol?h
-1。
②p
2MPa時,反應(yīng)的平衡常數(shù)K
p=
MPa。(以分壓表示,分壓=總壓×物質(zhì)的量分?jǐn)?shù))
(4)已知:CH
3CHO的選擇性=
×100%;乙醇催化脫氫反應(yīng)高溫下發(fā)生裂解,從而降低乙醛的選擇性;在Cu系催化劑作用下反應(yīng)溫度對乙醇催化脫氫反應(yīng)影響的關(guān)系如圖(c)。
①240℃時,CH
3CHO的產(chǎn)率為
32.55%或32.6%
32.55%或32.6%
。
②該條件下的最佳反應(yīng)溫度為280℃,理由是
當(dāng)反應(yīng)溫度升高,乙醇轉(zhuǎn)化率增加,T>280℃后乙醛選擇性在開始有所降低,因此,該條件下的最佳反應(yīng)溫度為280℃
當(dāng)反應(yīng)溫度升高,乙醇轉(zhuǎn)化率增加,T>280℃后乙醛選擇性在開始有所降低,因此,該條件下的最佳反應(yīng)溫度為280℃
。