2026年重氮化工艺考试及重氮化工艺复审考试题及答案

2026年重氮化工艺考试及重氮化工艺复审考试题及答案1.单项选择题（每题1分，共20分）1.1工业上最常用的重氮化试剂是A.NaNO₂＋HCl  B.NaNO₃＋H₂SO₄  C.N₂O₄  D.NH₂OH答案：A1.2苯胺在0–5℃重氮化时，理论需NaNO₂摩尔比为A.0.5  B.1.0  C.1.5  D.2.0答案：B1.3重氮盐热分解的主要副产物是A.偶氮化合物  B.酚类  C.芳基卤代烷  D.联苯答案：B1.4下列哪种取代基最有利于重氮盐稳定A.–NO₂  B.–OCH₃  C.–CH₃  D.–Cl答案：A1.5重氮化终点常用检测试剂是A.淀粉–KI试纸  B.酚酞  C.石蕊  D.甲基橙答案：A1.6重氮化反应中，过量游离HNO₂的消除剂是A.尿素  B.NaOH  C.NaHCO₃  D.丙酮答案：A1.7重氮盐与β-萘酚偶合最佳pH范围A.2–3  B.4–5  C.7–8  D.9–10答案：D1.8下列重氮盐最容易发生Sandmeyer反应的是A.4-硝基苯重氮盐  B.4-甲氧基苯重氮盐  C.4-甲基苯重氮盐  D.4-羟基苯重氮盐答案：A1.9工业重氮化釜材质优先选用A.搪玻璃  B.碳钢  C.铸铁  D.铜合金答案：A1.10重氮化反应放热峰值一般出现在A.亚硝酸钠投料瞬间  B.苯胺溶解阶段  C.升温到30℃  D.终点后保温期答案：A1.11重氮化废水中特征污染物指标是A.总氮  B.苯胺类  C.总磷  D.硫化物答案：B1.12重氮盐光照下易A.聚合  B.分解  C.氧化  D.还原答案：B1.13下列哪种溶剂最适合低温保存重氮盐溶液A.冰水  B.乙醇  C.丙酮  D.甲苯答案：A1.14重氮化反应中，若NaNO₂不足，最易导致A.偶合副反应  B.苯胺残留  C.爆炸  D.酸度升高答案：B1.15重氮盐与N,N-二甲基苯胺偶合属于A.亲电取代  B.亲核加成  C.自由基偶联  D.氧化还原答案：A1.16重氮化工艺中，常用惰性气体保护是为了防止A.氧化  B.水解  C.聚合  D.还原答案：A1.17重氮盐与CuCN反应生成A.芳基腈  B.芳基醛  C.芳基酸  D.芳基胺答案：A1.18重氮化反应中，酸度不足会A.抑制重氮化  B.促进偶合  C.提高收率  D.降低副产物答案：A1.19重氮化工艺中，冷却介质常选A.–15℃盐水  B.100℃蒸汽  C.60℃热水  D.空气答案：A1.20重氮化反应属于A.亲核重排  B.亲电取代  C.自由基反应  D.氧化反应答案：B2.多项选择题（每题2分，共20分；每题至少两个正确答案，多选少选均不得分）2.1下列哪些措施可提高重氮盐稳定性A.低温  B.避光  C.加NaOH  D.加过量酸  E.加尿素答案：ABD2.2重氮化反应中，HNO₂的来源有A.NaNO₂＋HCl  B.亚硝酸乙酯  C.N₂O₃  D.NaNO₃＋H₂SO₄  E.NH₂OH答案：ABC2.3重氮盐可发生的反应类型包括A.Sandmeyer  B.Gomberg  C.Schiemann  D.偶合  E.酯化答案：ABCD2.4重氮化工艺安全联锁参数有A.温度  B.pH  C.搅拌电流  D.NaNO₂流量  E.冷却水压力答案：ABCDE2.5下列属于重氮化副产物的是A.酚  B.偶氮染料  C.联苯  D.苯胺树脂  E.硝基苯答案：ABCD2.6重氮化废水的经典处理方法有A.微电解  B.Fenton  C.厌氧–好氧  D.萃取  E.离子交换答案：ABCD2.7重氮化釜搅拌失效可能导致的后果A.局部过热  B.副反应增加  C.收率下降  D.爆炸  E.酸度降低答案：ABCD2.8下列哪些基团属于致活基团，可加速重氮化A.–CH₃  B.–OCH₃  C.–OH  D.–Cl  E.–NO₂答案：ABC2.9重氮化工艺中，在线检测游离HNO₂的方法有A.电位滴定  B.紫外分光  C.淀粉–KI比色  D.极谱法  E.火焰光度答案：ABCD2.10重氮盐与酚偶合时，影响区位选择性的因素A.pH  B.温度  C.取代基  D.溶剂极性  E.搅拌速度答案：ABCD3.填空题（每空1分，共30分）3.1重氮化反应中，理论酸用量一般按芳胺∶HCl＝1∶________（摩尔比）。答案：2.2–2.53.2工业上重氮化温度常控制在________℃以下。答案：53.3重氮盐分子中，重氮基的结构式为________。答案：–N₂⁺3.4重氮化终点时，淀粉–KI试纸显________色。答案：蓝3.5消除过量HNO₂时，尿素与其反应生成________和________。答案：N₂、CO₂3.6Sandmeyer反应催化剂为________盐。答案：Cu(I)3.7重氮盐与氟硼酸反应后加热，得到________芳烃。答案：氟代3.8重氮化反应为________热反应。答案：放3.9重氮化釜R-202设计压力________MPa，材质________。答案：–0.1/0.3，搪玻璃3.10重氮化废水苯胺类排放限值（GB8978-1996一级）为________mg/L。答案：1.03.11重氮盐光照分解产生的主要自由基为________。答案：芳基自由基3.12重氮化反应中，若酸度过高会________偶合副反应。答案：抑制3.13重氮盐与2-萘酚偶合主要生成________位偶氮产物。答案：13.14重氮化工艺中，NaNO₂溶液浓度一般控制在________%。答案：30–353.15重氮化反应中，若温度>10℃，重氮盐分解速率常数约增加________倍/℃。答案：2–33.16重氮化反应中，若出现棕黄色气体，说明________过量。答案：HNO₂3.17重氮盐与CuCl反应生成________芳烃。答案：氯代3.18重氮化反应中，若苯胺含有–SO₃H基，需________pH重氮化。答案：更低3.19重氮化工艺中，常用的紧急淬灭剂为________。答案：尿素或氨基磺酸3.20重氮化反应中，若搅拌停止，应立即________。答案：停加NaNO₂并强制冷却3.21重氮盐与酚偶合最佳pH为________。答案：8–103.22重氮化反应中，若出现黑色沉淀，可能为________还原产物。答案：偶氮金属络合物3.23重氮化工艺中，冷却盐水冰点应低于________℃。答案：–153.24重氮化反应中，若酸度不足，可用________补酸。答案：31%HCl3.25重氮化反应中，若NaNO₂加料过快，易导致________。答案：局部分解甚至爆炸3.26重氮盐与活性亚甲基化合物偶合属于________反应。答案：偶联3.27重氮化工艺中，尾气含NOx，常用________吸收。答案：碱液3.28重氮化反应中，若出现大量泡沫，应加________消泡。答案：磷酸三丁酯3.29重氮化反应中，若需长途运输，重氮盐应转化为________盐。答案：氟硼酸或锌盐复盐3.30重氮化工艺中，安全阀整定压力为设计压力的________倍。答案：1.05–1.14.判断题（每题1分，共10分；正确打“√”，错误打“×”）4.1重氮化反应可在碱性条件下进行。答案：×4.2重氮盐与酚偶合需酸性条件。答案：×4.3重氮化反应中，温度越高收率越高。答案：×4.4重氮盐溶液可长期室温储存。答案：×4.5重氮化反应中，尿素可消除过量HNO₂。答案：√4.6Sandmeyer反应属于自由基机理。答案：×4.7重氮化反应中，搅拌仅影响传质，不影响安全。答案：×4.8重氮化废水苯胺类可用Fenton氧化去除。答案：√4.9重氮盐与氟硼酸反应后加热可制备氟代芳烃。答案：√4.10重氮化反应中，NaNO₂过量可用淀粉–KI试纸检测。答案：√5.简答题（每题5分，共30分）5.1简述重氮化反应中温度控制的重要性及工业实施措施。答案：温度升高加速重氮盐分解，产生酚和氮气，降低收率并引发爆炸。工业上采用–15℃盐水冷却、变频调速搅拌、NaNO₂缓慢滴加、温度联锁停加料、双釜串级移热等措施。5.2写出苯胺重氮化后与β-萘酚偶合制备1-苯偶氮-2-萘酚的实验步骤（含后处理）。答案：1)0–5℃下将苯胺溶于2.2eq31%HCl，滴加1.0eq30%NaNO₂至淀粉–KI微蓝，尿素淬灭过量HNO₂；2)将β-萘酚溶于10%NaOH，0–5℃下滴加重氮盐，pH9–10，搅拌1h；3)过滤，滤饼用1%NaOH洗至洗液无色，再用水洗至中性；4)60℃真空干燥得产品，收率≥92%，mp134–136℃。5.3解释Sandmeyer反应机理并给出CuCl催化循环。答案：重氮盐先得电子生成芳基自由基Ar·，CuCl₂提供Cl·，Ar·与Cl·结合生成ArCl，Cu(I)被氧化为Cu(II)完成循环：ArN₂⁺+CuCl→Ar·+N₂+CuCl₂；Ar·+CuCl₂→ArCl+CuCl。5.4列出重氮化工艺HAZOP分析中“高温度”偏差的可能原因、后果及保护措施。答案：原因：冷却失效、NaNO₂过快、搅拌停。后果：重氮盐分解、喷料、爆炸。措施：温度高报警≥5℃、联锁停NaNO₂、自动开应急冷却、安全阀泄爆、远程紧急淬灭系统。5.5说明重氮化废水苯胺类微电解–Fenton组合工艺的流程及参数。答案：废水pH3–4，进入铁碳微电解柱，停留60min，Fe⁰溶出Fe²⁺；加H₂O₂500mg/L，Fe²⁺/H₂O₂=1:1，反应30min，pH回调7–8，絮凝沉淀，苯胺类从80mg/L降至<0.5mg/L，COD去除率>70%。5.6简述重氮化反应中在线红外监测NO₂⁺特征峰的实施要点。答案：选用ZnSeATR探头，波数2200–2300cm⁻¹处NO₂⁺伸缩振动，0℃标定基线，实时记录吸光度，峰面积与NaNO₂加入量线性相关，R²>0.995，系统每30s输出信号至DCS，用于闭环控制NaNO₂流量。6.计算题（每题10分，共30分）6.1某装置每小时处理纯度99%苯胺100kg，重氮化收率96%，求：(1)理论需30%NaNO₂溶液质量；(2)实际需31%HCl质量（过量10%）；(3)反应完重氮盐质量。答案：n(苯胺)=100×0.99/93.13=1.063kmol(1)m(NaNO₂)=1.063×69.00/0.30=244.5kg(2)m(HCl)=1.063×2.2×1.10×36.46/0.31=296.8kg(3)m(重氮盐)=1.063×0.96×141.56=144.2kg6.2重氮盐分解为一级反应，k=0.020min⁻¹，求5℃下储存2h后剩余重氮盐分数；若允许损失≤2%，求最长储存时间。答案：ln(C/C₀)=–kt=–0.020×120=–2.4，C/C₀=e^(–2.4)=0.0907≈9.1%允许2%损失即C/C₀=0.98，t=–ln0.98/0.020=1.01min≈1.0min6.3某重氮化釜容积3m³，装料系数0.7，反应液ρ=1.05kg/L，比热容3.6kJ/(kg·K)，反应放热180kJ/mol（以苯胺计），苯胺浓度2.5mol/L，冷却盐水ΔT=8K，求所需盐水流量（t/h）以维持温度≤5℃。答案：V=3×0.7=2.1m³=2100Ln=2.5×2100=5250molQ=5250×180=945000kJ盐水Cp≈3.3kJ/(kg·K)，m=Q/(CpΔT)=945000/(3.3×8)=35795kg≈35.8t/h7.综合应用题（每题20分，共40分）7.1某染料厂拟由对硝基苯胺经重氮化、偶合制备分散红73，年产能1000t（按成品计），反应式如下：(1)对硝基苯胺→重氮盐→与N,N-二羟乙基间甲苯胺偶合→分散红73已知：总收率88%，原料摩尔质量：对硝基苯胺138.1，成品442.5，废水排放量8m³/t成品，苯胺类排放标准≤1mg/L。任务：a)计算年需对硝基苯胺量；b)设计重氮化釜台数（单釜有效容积2.5m³，每批操作周期4h，年运行7200h）；c)给出废水苯胺类处理流程，确保达标，并计算污泥产量（假设污泥产率0.3kgDS/kgCOD去除，COD进水800mg/L，出水≤50mg/L）。答案：a)n(成品)=1×10⁶/442.5=2258kmol，n(原料)=2258/0.88=2566kmol，m=2566×138.1=354.3tb)每批产量：2.5m³×2.5mol/L×0.88×442.5/1000=2.43t，需批次数=1000/2.43=411.5，总时间=411.5×4=1646h，需台数=1646/7200=0.228，取1台不足，设4台（3用1备）c)流程：格栅→调节池→铁碳微电解→Fenton→中和絮凝→A/O→MBR→活性炭保安。水量=8000m³/a，COD去除=800–50=750mg/L，去除量=8000×750/1000=6000kg/a，污泥=0.3×6000=1800kgDS/a，含水80%污泥9t/a，外运焚烧。7.2某实验室开发新型低温重氮化体系：NaNO₂/CF₃COOH/CH₂Cl₂，–30℃，对甲氧基苯胺重氮化后直接与吲哚偶合制备染料。实验数据：–30℃下重氮盐半衰期t₁/₂=8h，收率95%；0℃下半衰期0.5h，收率78%。任务：a)计算两温度下分解速率常数k并求表观活化能Ea；b)工业放大需保持–30℃，提出制冷方案并估算冷量（kg对甲氧基苯胺为基准，反应液比热2.1kJ/(kg·K)，ρ=1.3kg/L，反应放热165kJ/mol，处理量100kg/h）；c)给出安全风险评估要点。答案：a)k(–30℃)=ln2/8=0.0866h⁻¹