Question

環己烷在負載納米Au的分子篩（Au/TS1）催化劑的作用下與空氣發生氧化反應，反應原理是：通過游離基反應形成環己基過氧化氫，該過氧化物在Au/TS1催化作用下受熱分解，生成環己醇和環己酮（O）．由于環己醇、環己酮比環己烷更容易被氧化，因而有許多副產物（如己二酸及一些酯類化合物）生成．
（1）下表是某反應溫度下，環己烷催化氧化反應的轉化率（x）和目標產物的選擇性（S）的結果：

①寫出環己烷催化氧化為環己酮的化學方程式：

 

．
②若在反應容器中加入1.0mol環己烷，則生成的環己酮的物質的量為

 

（保留2位小數）．
（2）圖甲是反應溫度對環己烷催化氧化反應的轉化率（x）和目標產物的選擇性（S）和目標產物的總收率（y）的影響．

①由圖甲可知：該反應較適宜的反應溫度為

 

左右．
②隨著反應溫度的升高，環己烷的轉化率（x）逐漸增加，而目標產物的選擇性（S）和目標產物的總收率（y）卻逐漸降低，其可能的原因是．
（3）圖乙是反應時間對環己烷催化氧化反應的轉化率（x）和目標產物的選擇性（S）和目標產物的總收率（y）的影響．
①由圖乙可知，該反應較適宜的反應時間為

 

左右．
②隨著反應時間的延長，環己烷的轉化率（x）逐漸增加，而目標產物的選擇性（S）逐漸降低，這說明

 

．

Answer 1

考點：化學平衡的計算,化學平衡的影響因素

專題：化學平衡專題

分析：（1）①環己烷在催化劑作用下被氧氣氧化為環己酮，根據環己烷、環己酮的結構可判斷還由水生成．
②目標產物的總收率（y）=環己烷的轉化率（x）×目標產物的選擇性（S），據此計算．
（2）①目標產物的總收率越高越好．
②由題目信息可知環己醇、環己酮比環己烷更容易被氧化．
（3））①由圖可知，隨時間進行目標產物的總收率（y）增大，到2.5h后基本不再變化．
②由圖可知到2.5h后環己烷的轉化率（x）逐漸增加，而目標產物的選擇性（S）逐漸降低，說明環己醇和環己酮的氧化速率要比環己烷快得多，已至于目標產物的總收率（y）基本不變．

解答： 解：（1）①環己烷在催化劑作用下被氧氣氧化為環己酮并生成水，反應方程式為
+O₂

加熱

+H₂O．
故答案為：+O₂

加熱

+H₂O．
②生成的環己酮的物質的量為1mol×10.4%×39.8%=0.04mol．
故答案為：0.04mol．
（2）①目標產物的總收率越高越好，由圖甲可知，目標產物的總收率在150℃最高，故適宜溫度為150℃．
故答案為：150℃．
②由于環己醇、環己酮比環己烷更容易被氧化，過高的溫度使環己醇、環己酮被氧化為己二酸和酯類化合物．
故答案為：過高的溫度使環己醇、環己酮被氧化為己二酸和酯類化合物．
（3）①由圖可知，隨時間進行目標產物的總收率（y）增大，到2.5h后基本不再變化．該反應較適宜的反應時間為2.5h左右．
故答案為：2.5h．
②環己烷的轉化率（x）逐漸增加，而目標產物的選擇性（S）逐漸降低，說明環己醇和環己酮的氧化速率要比環己烷快得多．
故答案為：環己醇和環己酮的氧化速率要比環己烷快得多．

點評：以有機合成為載體，通過圖表呈現，旨在考查學生對反應速率、平衡移動的運用以及提取有用信息的能力等，難度較大．
注意（3）中②是速率的快慢問題．