2025年重氮化工艺考试题库附答案

2025年重氮化工艺考试题库附答案1.单项选择题（每题1分，共20分）1.1重氮化反应中，亚硝酸钠溶液滴加速度过快最直接导致的后果是A.偶合副产物增加 B.重氮盐分解 C.酸度突降 D.反应液变黑答案：B1.2苯胺在0℃、盐酸介质中与NaNO₂反应，生成的活性中间体是A.苯基正离子 B.苯重氮盐酸盐 C.苯亚硝胺 D.苯羟胺答案：B1.3下列哪种取代基使芳胺重氮化反应速率最快A.对-NO₂ B.对-Cl C.对-OCH₃ D.对-COOH答案：C1.4重氮盐热分解一般遵循的机理是A.SN1 B.SN2 C.自由基裂解 D.E1cb答案：C1.5工业上连续重氮化常采用“反加法”，其本质是A.先加芳胺后加酸 B.先加亚硝酸钠后加芳胺 C.芳胺与酸预混后快速加NaNO₂ D.先加碱后加酸答案：C1.6重氮化终点常用淀粉–KI试纸判断，微蓝色出现说明A.有过量芳胺 B.有过量HNO₂ C.酸度不足 D.反应未开始答案：B1.7下列重氮盐最稳定的是A.对-甲苯重氮盐 B.对-硝基苯重氮盐 C.邻-羧基苯重氮盐 D.对-甲氧基苯重氮盐答案：B1.8重氮盐与β-萘酚偶合最佳pH范围是A.1–2 B.3–4 C.6–7 D.9–10答案：D1.9重氮化反应中，盐酸用量通常超过理论量1.5–2.0倍，其主要目的是A.抑制偶合 B.增加溶解度 C.抑制副反应并稳定重氮盐 D.降低冰点答案：C1.10下列哪种溶剂可用于储存重氮盐而不显著分解A.水 B.乙醇 C.丙酮 D.冰醋酸答案：A1.11重氮盐与CuCN反应生成芳腈，该反应名称是A.Sandmeyer B.Gattermann C.Schiemann D.Balz–Schiemann答案：A1.12重氮化反应温度超过15℃时，最易产生的副产物是A.偶氮苯 B.苯酚 C.氯苯 D.苯答案：B1.13用尿素破坏过量亚硝酸，反应放出的气体是A.CO₂ B.N₂ C.NO D.N₂O答案：B1.14下列哪种芳胺重氮化时需预先溶解于浓硫酸中A.对-硝基苯胺 B.2,4-二硝基苯胺 C.对-甲苯胺 D.对-氨基苯磺酸答案：B1.15重氮盐与CuCl反应生成氯苯，该反应最佳温度是A.0–5℃ B.20–25℃ C.40–45℃ D.60–65℃答案：B1.16重氮化反应釜材质优先选用A.碳钢 B.不锈钢316L C.铸铁 D.铜答案：B1.17重氮化反应中，若淀粉–KI试纸瞬间蓝黑色，应优先采取的措施是A.补加芳胺 B.补加酸 C.立即降温并加尿素 D.加水稀释答案：C1.18下列哪种重氮盐可与氟硼酸直接沉淀得到氟硼酸盐A.苯重氮盐 B.对-硝基苯重氮盐 C.对-甲氧基苯重氮盐 D.均可答案：D1.19重氮盐与次磷酸H₃PO₂反应，产物为A.芳醇 B.芳烃 C.芳醛 D.芳酸答案：B1.20工业重氮化DCS控制中，最常用的在线检测手段是A.电导率 B.氧化还原电位 C.pH D.密度答案：B2.多项选择题（每题2分，共20分；多选少选均不得分）2.1下列哪些操作可降低重氮盐分解速率A.0–5℃低温 B.避光 C.过量无机酸 D.加入Cu粉 E.氮气保护答案：ABCE2.2重氮盐可发生的转化反应包括A.偶合 B.Sandmeyer C.Gomberg–Bachmann D.还原脱氮 E.氧化成酚答案：ABCD2.3下列哪些属于重氮化工艺关键安全控制点A.温度 B.酸度 C.亚硝酸钠加料速率 D.搅拌功率 E.反应液颜色答案：ABCD2.4下列哪些化合物可与重氮盐发生偶合生成偶氮染料A.β-萘酚 B.N,N-二甲基苯胺 C.间苯二胺 D.苯磺酸 E.对-氨基苯磺酸答案：ABC2.5重氮化反应中，若酸度不足可能出现的后果A.重氮盐分解 B.偶氮苯副产 C.胶状沉淀 D.反应液变黑 E.放热峰答案：ABCD2.6下列哪些属于重氮盐热分解产物A.芳烃 B.氮气 C.酚 D.联苯 E.芳酸答案：ABC2.7工业上制备氟代芳烃，可采用A.Balz–Schiemann B.重氮盐与HF/Py C.Sandmeyer D.重氮盐与氟硼酸热解 E.直接氟化答案：ABD2.8重氮化反应中，若使用硫酸代替盐酸，则A.重氮盐溶解度降低 B.反应速率下降 C.副产硫酸钠减少 D.设备腐蚀减轻 E.重氮盐稳定性提高答案：ABC2.9下列哪些属于重氮化废水特征污染物A.苯胺类 B.硝基苯类 C.偶氮染料 D.高盐 E.重金属Cu答案：ACDE2.10重氮化工艺HAZOP分析中，常见引导词包括A.过高温度 B.过低酸度 C.无搅拌 D.反向加料 E.额外相答案：ABCDE3.填空题（每空1分，共30分）3.1重氮化反应中，亚硝酸钠与芳胺的摩尔比理论值为________，工业上通常控制在________。答案：1.00；1.01–1.053.2重氮盐在水溶液中的最大吸收波长一般位于________nm附近，呈________颜色。答案：310–350；无色至淡黄3.3苯胺重氮化反应式为：C₆H₅NH₂+NaNO₂+________→C₆H₅N₂⁺Cl⁻+________+H₂O。答案：2HCl；NaCl3.4重氮盐与β-萘酚偶合生成的染料索引号为________。答案：C.I.155103.5重氮盐热分解释放的气体体积（标准状况）与重氮盐摩尔比为________。答案：1molN₂/1mol重氮盐3.6工业上常用________试纸检测游离HNO₂，其原理为________。答案：淀粉–KI；HNO₂氧化I⁻生成I₂遇淀粉显蓝3.7重氮盐与CuBr反应生成溴苯，该反应称为________反应，最佳温度为________℃。答案：Sandmeyer；20–303.8重氮盐与氟硼酸形成的沉淀化学式为________，热分解温度为________℃。答案：ArN₂⁺BF₄⁻；140–1603.9重氮化反应中，若出现大量泡沫，可加入少量________作为消泡剂。答案：正丁醇3.10重氮化反应釜夹套冷冻盐水温度一般控制在________℃。答案：-10～-53.11重氮盐与次磷酸反应脱氮，产物芳烃产率通常为________%。答案：75–903.12重氮化废水COD典型值为________mg/L，需先________再生化处理。答案：3000–8000；铁碳微电解或Fenton3.13重氮盐与N,N-二甲基苯胺偶合最佳pH为________，偶合时间________min。答案：4–5；10–203.14重氮化反应中，若酸度突降，可立即补加________酸，并开启________降温。答案：31%盐酸；急冷3.15重氮盐与2,4-二硝基苯胺相比，________重氮盐更易分解，因其________效应更强。答案：2,4-二硝基；吸电子3.16重氮化反应中，搅拌雷诺数Re＞________才能避免局部过热。答案：10⁴3.17重氮盐与CuCN反应后处理需用________水解去除Cu络合杂质。答案：稀硫酸3.18重氮盐与对-氨基苯磺酸偶合生成的染料商品名为________。答案：酸性橙73.19重氮化反应中，若使用磷酸代替盐酸，重氮盐稳定性将________。答案：下降3.20重氮盐与活性亚甲基化合物（如乙酰乙酸乙酯）偶合，生成________染料。答案：吡唑啉酮型4.判断题（每题1分，共10分；正确打“√”，错误打“×”）4.1重氮盐在碱性条件下稳定性提高。 答案：×4.2重氮化反应可在玻璃衬里反应釜中进行。 答案：√4.3重氮盐与酚偶合需酸性条件。 答案：×4.4重氮盐与CuCl₂可发生Sandmeyer反应生成氯苯。 答案：√4.5重氮化反应属于放热反应，需严格控温。 答案：√4.6重氮盐与氟硼酸沉淀必须在0℃以下完成。 答案：×4.7重氮盐分解速率与光照强度成正比。 答案：√4.8重氮化反应中，亚硝酸钠过量越多越安全。 答案：×4.9重氮盐与硫代硫酸钠反应可制备芳硫醇。 答案：√4.10重氮化废水可直接进入生化池处理。 答案：×5.简答题（封闭型，每题5分，共25分）5.1简述重氮化反应中“反加法”操作步骤及其优点。答案：将芳胺与定量盐酸在0–5℃预混成盐，然后快速一次性加入预先冷却的亚硝酸钠溶液，维持温度0–5℃，终点用淀粉–KI试纸检验。优点：缩短反应时间，减少重氮盐停留，抑制副反应，适合大规模连续化。5.2写出对-硝基苯胺重氮化后与β-萘酚偶合的完整反应式，并指出偶合位置。答案：O₂N–C₆H₄–NH₂+NaNO₂+2HCl→O₂N–C₆H₄–N₂⁺Cl⁻+NaCl+2H₂OO₂N–C₆H₄–N₂⁺Cl⁻+β-萘酚（1位偶合）→O₂N–C₆H₄–N=N–C₁₀H₆OH（1-偶氮-2-萘酚，4位羟基邻位）。5.3说明用尿素破坏过量亚硝酸的机理并配平方程式。答案：尿素与亚硝酸发生氧化还原，N₂H₄CO+2HNO₂→CO₂+2N₂+3H₂O，释放无毒N₂和CO₂，迅速消除HNO₂。5.4列举三种提高重氮盐稳定性的工业措施并说明原理。答案：①0–5℃低温：降低分解速率常数；②过量无机酸：抑制重氮盐水解成重氮酸；③避光及氮封：减少光诱导自由基裂解及氧参与副反应。5.5解释为何2,4-二硝基苯胺重氮化需浓硫酸介质。答案：强吸电子硝基降低胺碱性，盐酸成盐不完全，需浓硫酸提供足够质子化能力，同时硫酸根与重氮离子形成稳定离子对，减少分解。6.简答题（开放型，每题10分，共20分）6.1某工厂采用间歇重氮化工艺生产对-甲苯重氮盐，批次产能2kmol，反应体积1.5m³，盐酸过量系数1.8，亚硝酸钠过量系数1.03。请分析：(1)若冷却系统失效，温度从0℃升至20℃，估算分解速率常数增加倍数（Ea=95kJ/mol）；(2)提出三条应急控制策略并说明理由。答案：(1)由阿伦尼乌斯k₂/k₁=exp[Ea/R(1/T₁-1/T₂)]=exp[95000/8.314(1/273-1/293)]≈exp[12.2]≈2×10⁵倍，风险极高。(2)①立即开启备用-15ℓ盐水急冷，缩短升温时间；②快速补加31%盐酸提高酸度，抑制水解；③加入尿素消除过量HNO₂，终止放热源；④启动泄压阀排氮，防止超压；⑤准备DCS联锁，触发自动加冰。6.2结合绿色化学原则，设计一条连续流微反应器合成对-甲氧基苯甲腈的路线（从对-甲氧基苯胺出发），说明其优势。答案：对-甲氧基苯胺溶于MeCN/H₂O，与NaNO₂/HCl在微通道内0.5s内完成重氮化，随后与CuCN/KCN在第二个微通道20℃、1s内Sandmeyer反应，在线淬灭。优势：①持液量＜1mL，本质安全；②传热系数高，温度波动±0.1℃；③停留时间秒级，副产＜1%；④溶剂用量减少70%，CN⁻回收率＞95%；⑤模块化放大，无放大效应。7.计算题（共25分）7.1（8分）计算题：苯胺重氮化后热分解制苯，批次投苯胺100kg，理论产率92%，求标准状况下释放N₂体积。答案：n(苯胺)=100/93.13=1.074kmol；n(N₂)=1.074×0.92=0.988kmol；V=0.988×22.4=22.1m³。7.2（8分）某重氮化废水中含NaNO₂1200mg/L，采用氨基磺酸破坏，按1:1.05摩尔比，处理1m³废水需多少kg氨基磺酸？答案：n(NaNO₂)=1200/69=17.39mol；m(氨基磺酸)=17.39×1.05×97.1=1.77kg。7.3（9分）连续重氮化反应器体积0.8L，进料苯胺0.5mol/L，NaNO₂0.52mol/L，盐酸1.2mol/L，转化率99%，求停留时间τ及出口重氮盐浓度。答案：假设一级反应，r=k[ArNH₂][HNO₂]，k=2.5×10⁻²L·mol⁻¹·s⁻¹（0℃），则k[NaNO₂]=0.013s⁻¹，τ=ln(1/(1-0.99))/0.013=354s；[重氮盐]=0.5×0.99=0.495mol/L。8.综合应用题（共30分）8.1（15分）某染料厂需制备C.I.15510（对-硝基苯→β-萘酚偶氮染料），年产能1000t（按染料计），反应总收率92%，原料摩尔比：对-硝基苯胺:β-萘酚=1:1.02。(1)计算年需对-硝基苯胺量（t）；(2)设计间歇重氮化–偶合工艺，给出主要设备清单及材质；(3)估算每批次产生高盐废水体积（假设反应体积系数1.2m³/t染料，盐浓度12%）。答案：(1)M(染料)=293.3g/mol，n=1000×10⁶/293.3=3.41×10⁶mol；m(胺)=3.41×10⁶×138.1/0.92=511t。(2)设备：2000L搪玻璃重氮化釜（316L搅拌）、1500L偶合釜、板式换