2025年重氮化工艺作业考试题库附答案

2025年重氮化工艺作业考试题库附答案1.单项选择题（每题1分，共30分）1.1重氮化反应最常用的无机酸是A.盐酸 B.硫酸 C.磷酸 D.氢氟酸答案：A1.2苯胺重氮化时，理论酸用量（摩尔比）为A.1.0 B.2.0 C.2.5 D.3.0答案：C1.3工业上抑制副产物偶氮氨基化合物的措施是A.提高温度 B.增加水量 C.过量无机酸 D.加入铜粉答案：C1.4下列哪种芳胺最易发生自偶联A.对硝基苯胺 B.对甲氧基苯胺 C.2,4-二硝基苯胺 D.对氯苯胺答案：B1.5重氮盐热分解的主要危害是A.爆炸 B.中毒 C.窒息 D.灼伤答案：A1.6重氮化终点常用检测试剂是A.淀粉–碘化钾试纸 B.酚酞 C.石蕊 D.甲基橙答案：A1.7下列重氮盐最稳定的是A.对硝基苯重氮盐 B.对磺酸基苯重氮盐 C.对甲苯重氮盐 D.苯重氮盐答案：B1.8重氮化反应温度一般控制在A.0–5℃ B.15–20℃ C.30–35℃ D.45–50℃答案：A1.9若酸量不足，会生成的副产物是A.偶氮染料 B.偶氮氨基化合物 C.亚硝胺 D.氧化偶氮苯答案：B1.10重氮化反应中亚硝酸钠加料速度应以A.一次性加入 B.先快后慢 C.匀速滴加 D.先慢后快答案：C1.11重氮化釜材质优先选用A.碳钢 B.不锈钢316L C.铸铁 D.铜答案：B1.12重氮化反应属于A.亲电取代 B.亲核取代 C.自由基反应 D.氧化还原答案：A1.13下列操作不能提高重氮盐稳定性的是A.避光 B.低温 C.加碱 D.加分散剂答案：C1.14重氮化反应中，若亚硝酸钠过量，可用以下哪种试剂破坏A.尿素 B.双氧水 C.硫酸 D.氯化钠答案：A1.15重氮化反应釜搅拌形式宜采用A.锚式 B.推进式 C.涡轮式 D.螺带式答案：C1.16苯胺重氮化后，与R盐偶合生成A.酸性橙 B.酸性红 C.酸性蓝 D.酸性黄答案：B1.17重氮盐与酚偶合最佳pH为A.2–3 B.4–5 C.6–7 D.8–9答案：D1.18下列哪种胺不能重氮化A.邻氨基苯酚 B.对苯二胺 C.二苯胺 D.2-萘胺答案：C1.19重氮化反应中，若出现棕红色气体，说明A.酸过量 B.亚硝酸钠分解 C.胺未溶解 D.温度过低答案：B1.20重氮化反应釜夹套冷冻盐水温度一般设为A.−5℃ B.−10℃ C.−15℃ D.−20℃答案：B1.21重氮化反应中，若胺盐酸盐未完全溶解，可A.升温至30℃ B.补加盐酸并搅拌 C.加水稀释 D.加碱中和答案：B1.22重氮化反应中，若出现大量泡沫，应A.加消泡剂 B.升温 C.停止搅拌 D.加碱答案：A1.23重氮盐与芳胺偶合称为A.第一次偶合 B.第二次偶合 C.反偶合 D.自偶合答案：A1.24重氮化反应中，若酸度过高，会导致A.偶合变慢 B.重氮盐分解 C.胺析出 D.亚硝酸钠消耗减少答案：A1.25重氮化反应中，若胺含磺酸基，通常A.需高温 B.需加相转移催化剂 C.可直接溶于水 D.需有机溶剂答案：C1.26重氮化反应中，若出现黄色油状物，可能是A.重氮盐分解 B.偶氮氨基化合物 C.未反应胺 D.亚硝酸酯答案：B1.27重氮化反应中，若需长期储存，应转化为A.氟硼酸盐 B.盐酸盐 C.硫酸盐 D.硝酸盐答案：A1.28重氮化反应中，若与N,N-二甲基苯胺偶合，产物为A.碱性橙 B.甲基红 C.孔雀绿 D.结晶紫答案：B1.29重氮化反应中，若与β-萘酚偶合，最佳温度为A.0–5℃ B.10–15℃ C.20–25℃ D.30–35℃答案：C1.30重氮化反应中，若出现黑色沉淀，可能是A.铜污染 B.铁污染 C.铅污染 D.镍污染答案：B2.多项选择题（每题2分，共20分；多选少选均不得分）2.1下列属于重氮盐性质的有A.易溶于水 B.遇光分解 C.干燥时易爆 D.可与酚偶合 E.可与烯烃加成答案：ABCD2.2重氮化反应中，抑制亚硝酸分解的措施有A.低温 B.避光 C.过量酸 D.快速搅拌 E.加尿素答案：ABC2.3下列胺重氮化需加入助溶剂的有A.邻硝基苯胺 B.对氨基苯甲酸 C.1-氨基蒽醌 D.对磺酸基苯胺 E.对氯苯胺答案：ABC2.4重氮化反应中，偶合组分包括A.酚 B.芳胺 C.活性亚甲基化合物 D.烯烃 E.硫醇答案：ABC2.5重氮盐分解产物可能有A.氮气 B.酚 C.卤代烃 D.芳烃 E.偶氮染料答案：ABCD2.6重氮化反应中，在线检测手段有A.电位滴定 B.紫外可见光谱 C.红外光谱 D.高效液相色谱 E.气相色谱答案：ABD2.7下列属于重氮化工艺危险源的有A.亚硝酸钠粉尘 B.重氮盐干燥 C.高温分解 D.静电积聚 E.铜离子催化答案：ABCD2.8重氮化反应中，若需提高选择性可采取A.控制pH B.降低温度 C.缓慢加料 D.加相转移催化剂 E.加阻聚剂答案：ABC2.9重氮盐与酚偶合时，影响邻对位取代比例的因素有A.pH B.温度 C.重氮盐取代基 D.酚取代基 E.搅拌速度答案：ABCD2.10重氮化反应中，若出现粘稠物料，可能原因有A.副产偶氮氨基化合物 B.重氮盐析出 C.胺盐过饱和 D.酸度不足 E.温度过低答案：ABCD3.填空题（每空1分，共30分）3.1重氮化反应中，芳胺与亚硝酸钠的摩尔比理论值为________，工业上常取________。答案：1∶1，1∶1.053.2重氮盐在________℃以下相对稳定，温度升高分解速度常数约每升高10℃增大________倍。答案：5，2–33.3苯胺重氮化时，盐酸浓度一般控制在________%，若酸度不足，副产物________会染污产品。答案：20–25，偶氮氨基苯3.4重氮化反应釜搅拌雷诺数应大于________，以保证________传质。答案：10⁴，湍流3.5重氮盐干燥时在________℃即可发生爆炸，其爆炸下限约为________gm⁻³。答案：100，303.6重氮化反应中，若用硫酸代替盐酸，生成的重氮盐为________盐，稳定性________。答案：硫酸，更高3.7重氮盐与酚偶合最佳pH为________，此时酚以________形式存在。答案：8–9，酚氧负离子3.8重氮化反应中，若胺含羧酸基，需先加________成盐，再于________℃重氮化。答案：碱，0–53.9重氮盐与活性亚甲基化合物偶合称为________反应，产物为________染料。答案：第一次偶合，偶氮3.10重氮化反应中，若出现棕色气体，其化学式为________，可用________吸收。答案：NO₂，碱液3.11重氮盐光解生成________自由基，可引发________聚合。答案：芳基，乙烯基单体3.12重氮化反应中，若需制备氟代芳烃，应将重氮盐转化为________盐，再________分解。答案：氟硼酸，热3.13工业上重氮盐连续化反应器常用________流反应器，停留时间________秒。答案：管式，30–603.14重氮化反应中，若胺为邻位含羟基，易形成________环，重氮化需加________酸。答案：醌，过量3.15重氮盐与硫醇偶合生成________，该产物在________条件下可断裂。答案：偶氮硫醚，还原4.判断题（每题1分，共10分；正确打“√”，错误打“×”）4.1重氮盐在碱性水溶液中稳定。 答案：×4.2重氮化反应可在玻璃、陶瓷、塑料釜中进行。 答案：√4.3重氮盐与烯烃加成属于亲电加成。 答案：√4.4重氮化反应中，亚硝酸钠可一次性快速加入。 答案：×4.5重氮盐干燥后常温储存无风险。 答案：×4.6重氮化反应中，若出现白色沉淀可能是双重氮盐。 答案：√4.7重氮盐与酚偶合在强酸下进行。 答案：×4.8重氮化反应中，铜离子可催化桑德迈尔反应。 答案：√4.9重氮化反应中，若用硝酸代替盐酸，产物相同。 答案：×4.10重氮盐可与次磷酸反应生成芳烃。 答案：√5.简答题（每题5分，共30分）5.1简述重氮化反应中“酸量过剩”与“酸量不足”分别带来的主要风险。答案：酸量过剩：设备腐蚀增加、后续偶合速度下降、废酸处理成本升高；酸量不足：生成偶氮氨基化合物导致产品色光暗淡、过滤困难、收率下降，且未反应胺易自偶联生成染料杂质。5.2写出苯胺重氮化反应的化学方程式，并指出各物料理论摩尔比。答案：C₆H₅NH₂+NaNO₂+2HCl→C₆H₅N₂⁺Cl⁻+NaCl+2H₂O；苯胺∶NaNO₂∶HCl=1∶1∶2，工业上HCl取2.5。5.3说明重氮盐“干燥爆炸”机理，并给出两条工业防范措施。答案：干燥时重氮盐失去水合保护层，分子内N₂⁺–Cl⁻键均裂释放N₂气体并产生芳基自由基，链式放热导致爆炸；防范：1.禁止干燥，以湿品出料，含水≥30%；2.采用氟硼酸盐或锌盐复盐形式提高分解温度。5.4列举三种在线检测重氮化终点的方法，并比较其优缺点。答案：1.淀粉–碘化钾试纸：简单直观，但无法定量；2.电位滴定：可定量、连续，需维护电极；3.紫外可见光谱：快速、无取样，需光程清洁、投资高。5.5解释为何对磺酸基苯胺重氮盐稳定性高于苯重氮盐。答案：磺酸基为强吸电子基，通过共轭与诱导效应分散重氮基正电荷，降低N₂⁺离去能力，热分解活化能升高；同时磺酸基增加水溶性，避免局部浓缩。5.6简述重氮化反应中“自偶联”产生条件及工业抑制方案。答案：条件：酸度不足、温度偏高、胺浓度局部过高、搅拌不良；抑制：严格保持酸过量2.5eq、0–5℃、快速搅拌、胺盐酸盐完全溶解后滴加NaNO₂、加入分散剂木质素磺酸钠。6.计算题（每题10分，共30分）6.1某批次投入对硝基苯胺100kg（Mw=138），盐酸30%（ρ=1.15gmL⁻¹），亚硝酸钠含量98%。按理论摩尔比1∶1.05∶2.5计算：(1)需30%盐酸体积；(2)需98%亚硝酸钠质量；(3)若反应釜总传热系数K=500Wm⁻²K⁻¹，反应放热ΔH=−210kJmol⁻¹，要求温升≤3℃，求需冷却面积。答案：(1)n=100×1000/138=724.6mol，VHCl=724.6×2.5×36.5/(0.30×1.15)=191L；(2)mNaNO₂=724.6×1.05×69/0.98=53.6kg；(3)Q=724.6×210=152166kJ，t=反应时间0.5h，P=Q/t=84.5kW，A=P/(KΔT)=84.5/(0.5×3)=56.3m²。6.2某厂采用连续管式反应器生产苯重氮盐，产能2000ta⁻¹（年操作8000h），反应液密度ρ=1.08kgL⁻¹，停留时间τ=45s，求管式反应器有效体积；若管内径25mm，求管长。答案：体积流量Q=2000×1000/(8000×3600×1.08)=0.064Ls⁻¹=6.4×10⁻⁵m³s⁻¹，V=τQ=45×6.4×10⁻⁵=2.88×10⁻³m³=2.88L，截面积A=πd²/4=4.91×10⁻⁴m²，L=V/A=2.88×10⁻³/4.91×10⁻⁴=5.87m。6.3重氮盐与R盐偶合制备酸性红，偶合收率92%，偶合后母液含未反应R盐1.2gL⁻¹，体积3.5m³，R盐分子量356。求损失R盐质量及对应经济价值（R盐单价80元kg⁻¹）；若将母液回用至下一批，补加至初始浓度18gL⁻¹，需补加R盐多少？答案：损失=1.2×3.5=4.2kg，价值=4.2×80=336元；回用需总量=18×3.5=63kg，已含4.2kg，补加=63−4.2=58.8kg。7.综合应用题（每题15分，共30分）7.1某染料厂计划将间歇重氮化工艺改为连续化，原料为对氨基苯磺酸，年产量5000t，反应条件：0–5℃、酸过量2.3eq、停留时间60s、反应放热−195kJmol⁻¹。请给出：(1)工艺流程简图（文字描述）；(2)主要设备选型及材质；(3)安全联锁方案；(4)废酸回收思路。答案：(1)对氨基苯磺酸溶解釜→板框过滤→预冷器→管式反应器（夹套−15℃盐水）→猝灭釜（尿素）→储槽；(2)溶解釜：玻璃钢+PTFE搅拌；管式反应器：316L不锈钢，内径20mm，长度约12m，多段并联；输送泵：磁力驱动隔膜泵；(3)温度≥7℃停加NaNO₂、开紧急冷却水；压力≥0.3MPa泄压至应急罐；在线pH<1.5报警；亚硝酸钠过量在线检测电位>+200mV停加；(4)废酸经扩散渗析回收盐酸，残液中和后MVR蒸发得硫酸钠，冷凝水回用。7.2某实验发现：对甲氧基苯胺重氮化后，与β-萘酚偶合时，若将偶合温度从0℃提高到30℃，产物中偶氮染料收率由94%降至82%，并检出副