2025年【重氮化工艺】考试题及重氮化工艺附答案

2025年【重氮化工艺】考试题及重氮化工艺附答案一、单项选择题（每题2分，共30分）1.重氮化反应中，当芳胺的碱性较弱时，通常需要采用（）进行反应。A.稀酸介质B.浓酸介质C.中性介质D.弱碱介质2.某重氮化反应体系中，苯胺（C₆H₅NH₂）与亚硝酸钠（NaNO₂）的摩尔比理论值应为（）。A.1:1B.1:1.05C.1:1.5D.1:23.重氮化反应过程中，若反应温度超过35℃，最可能引发的风险是（）。A.反应速率过慢B.亚硝酸钠分解产生NO₂C.重氮盐分解爆炸D.酸雾挥发污染环境4.用于重氮化反应的反应釜，其材质通常优先选用（）。A.普通碳钢B.304不锈钢C.哈氏合金D.搪玻璃5.重氮化工艺中，"亚硝酸钠滴定法"的终点判断依据是（）。A.溶液颜色由无色变红色B.淀粉-碘化钾试纸变蓝C.pH试纸显强酸性D.温度计显示温度骤升6.下列物质中，不属于重氮化反应副产物的是（）。A.苯酚B.氮气（N₂）C.氯化氢（HCl）D.偶氮化合物7.重氮化反应结束后，若体系中仍有过量亚硝酸，应加入（）进行销毁。A.硫化钠B.尿素C.氢氧化钠D.活性炭8.某企业采用连续重氮化工艺，其核心优势是（）。A.设备投资低B.反应温度易控制C.可处理高浓度原料D.无需使用酸介质9.重氮盐的稳定性与芳环上取代基的电子效应密切相关，下列取代基中能增强重氮盐稳定性的是（）。A.-NO₂（硝基）B.-CH₃（甲基）C.-OH（羟基）D.-NH₂（氨基）10.重氮化工艺中，酸的主要作用不包括（）。A.提供H⁺促进重氮盐提供B.抑制芳胺的水解C.与亚硝酸钠反应提供HNO₂D.降低反应体系温度11.关于重氮化反应的安全联锁设置，下列要求错误的是（）。A.温度超过40℃时自动切断亚硝酸钠进料B.搅拌故障时自动停止反应物料进料C.压力超过0.1MPa时启动紧急泄放D.pH值低于2时自动补加碱液12.实验室小试重氮化反应时，若发现温度计显示异常（如骤升10℃以上），首先应采取的措施是（）。A.立即加入大量冷水B.关闭加热装置并开启冷却系统C.继续观察1分钟确认是否误报D.打开反应釜盖释放热量13.工业重氮化生产中，常用的亚硝酸钠加料方式是（）。A.一次性快速投入B.分批次间隔投入C.连续匀速滴加D.先快后慢阶梯式投入14.重氮盐溶液储存时，最适宜的条件是（）。A.常温避光B.低温（0-5℃）避光C.高温（40-50℃）通风D.常温光照15.下列关于重氮化工艺废气处理的说法，正确的是（）。A.含NOₓ的废气可直接排入大气B.应采用碱液喷淋吸收处理C.废气中含HCL时可用水直接吸收D.所有废气均需经活性炭吸附后排放二、判断题（每题1分，共10分。正确打√，错误打×）1.重氮化反应属于强放热反应，因此需要严格控制反应温度。（）2.芳胺的碱性越强，重氮化反应所需的酸浓度越高。（）3.重氮盐的水溶性随芳环上极性基团的增加而降低。（）4.亚硝酸钠与酸反应提供的HNO₂是重氮化反应的实际参与者。（）5.重氮化工艺中，搅拌的主要作用是混合物料，对反应温度控制无影响。（）6.当重氮化反应体系pH值高于5时，易提供重氮氨基化合物副产物。（）7.重氮盐分解时会释放大量热量和气体，可能引发爆炸事故。（）8.为提高生产效率，重氮化反应可以在无惰性气体保护的条件下进行。（）9.采用微通道反应器进行重氮化反应，可显著提高反应安全性。（）10.重氮化工艺的废水处理中，COD主要来源于未反应的芳胺和重氮盐分解产物。（）三、简答题（每题6分，共30分）1.简述重氮化反应的基本原理（用反应方程式表示），并说明反应的关键控制参数。2.分析重氮化工艺中"亚硝酸钠过量"可能导致的危害及预防措施。3.列举重氮化反应设备的主要安全要求（至少5项）。4.说明pH值对重氮化反应的影响规律，并解释原因。5.简述重氮化工艺紧急停车的操作流程（从发现异常到系统隔离）。四、计算题（每题8分，共16分）1.某车间需制备对硝基苯胺的重氮盐，已知对硝基苯胺（C₆H₄NO₂NH₂，分子量138）的投料量为1380kg，反应摩尔比为对硝基苯胺:亚硝酸钠=1:1.05。计算需要纯度为98%的亚硝酸钠（NaNO₂，分子量69）的投料量（保留两位小数）。2.某重氮化反应的分解热为-350kJ/mol（放热），反应釜内物料总体积为5m³，物料密度1200kg/m³，比热容为2.5kJ/(kg·℃)。若反应失控导致重氮盐完全分解（分解量为200mol），计算物料温度将升高多少℃（假设热量无损失）。五、案例分析题（每题7分，共14分）案例1：某企业在进行邻甲苯胺重氮化生产时，突然发现反应釜温度从25℃快速升至45℃，同时压力仪表显示0.08MPa（正常≤0.05MPa），现场可闻刺激性气味。请分析可能原因，并提出应急处置措施。案例2：某实验室进行间苯二胺重氮化小试时，操作人员未佩戴防护手套直接接触反应后的物料，2小时后手部出现红肿刺痛。请分析事故原因，并说明重氮化工艺的个体防护要求。答案一、单项选择题1.B2.B3.C4.D5.B6.B7.B8.B9.A10.D11.D12.B13.C14.B15.B二、判断题1.√2.×3.×4.√5.×6.√7.√8.×9.√10.√三、简答题1.基本原理：Ar-NH₂+NaNO₂+2HCl→[Ar-N₂]⁺Cl⁻+NaCl+2H₂O（Ar代表芳基）。关键控制参数：温度（0-10℃）、pH值（1-2）、亚硝酸钠加料速度、搅拌速率、物料配比。2.危害：过量亚硝酸钠会与酸反应提供过量HNO₂，导致重氮盐分解加速；残留亚硝酸可能与后续物料反应提供有害副产物；增加废水处理难度。预防措施：采用自动滴定控制加料量；反应终点用淀粉-碘化钾试纸检测（刚变蓝即停止）；定期校验计量设备精度。3.安全要求：①材质需耐酸腐蚀（如搪玻璃）；②配置双套温度、压力监测仪表；③设置紧急冷却系统（冷冻盐水备用）；④搅拌装置需防爆（防爆等级不低于ExdⅡBT4）；⑤反应釜需有泄爆口（泄爆面积符合GB50160要求）；⑥物料管道设置止回阀防止倒灌。4.影响规律：pH值过低（<1）时，H⁺浓度过高会抑制HNO₂提供；pH值过高（>3）时，芳胺易以分子形式存在，与HNO₂反应提供重氮氨基化合物。最佳pH范围1-2，此时芳胺主要以铵盐（Ar-NH₃⁺）形式存在，与HNO₂（由NaNO₂与酸提供）反应提供重氮盐的速率最快。5.紧急停车流程：①立即停止所有进料（关闭亚硝酸钠、酸、芳胺进料阀）；②开启紧急冷却系统（通入冷冻盐水，维持夹套温度≤5℃）；③启动搅拌（防止物料分层）；④检测体系温度、压力变化（若持续上升，开启泄爆装置）；⑤将反应物料转移至应急储罐（通过备用管道）；⑥关闭所有动力源（切断电源、蒸汽）；⑦用氮气置换反应釜内气体（置换3次，每次保持微正压）；⑧设置隔离区，禁止无关人员进入。四、计算题1.解：对硝基苯胺的物质的量=1380kg×1000g/kg/138g/mol=10000mol需NaNO₂物质的量=10000mol×1.05=10500mol需纯NaNO₂质量=10500mol×69g/mol=724500g=724.5kg需98%的NaNO₂质量=724.5kg/0.98≈739.29kg答：需投料739.29kg。2.解：总放热量Q=200mol×350kJ/mol=70000kJ物料总质量m=5m³×1200kg/m³=6000kg温度升高ΔT=Q/(m×c)=70000kJ/(6000kg×2.5kJ/(kg·℃))≈4.67℃答：物料温度将升高约4.67℃。五、案例分析题案例1：可能原因：①亚硝酸钠加料过快导致反应失控；②冷却系统故障（如冷冻盐水流量不足）；③搅拌停止导致热量无法及时扩散；④物料配比错误（酸量不足，HNO₂提供过多）。应急处置措施：①立即按下紧急停车按钮，停止所有进料；②开启备用冷却系统（切换至另一台冷冻机）；③向反应釜夹套通入-10℃冷冻盐水（加大流量）；④启动泄爆阀（若压力超过0.1MPa）；⑤用便携式气体检测仪检测现场NOₓ浓度（佩戴正压式呼吸器）；⑥通知车间人员撤离至安全区（上风向）；⑦联系维修人员检查搅拌、冷却系统故障点；⑧待温度降至20℃以下，压力恢复常压后，将物料转移至事故罐处理。案例2：事故原因：①操作人员安全意识不足，未按规定佩戴防护手套；②重氮盐或未反应的芳胺具有腐蚀性（间苯二胺对皮肤有强刺激