2025年重氮化工藝參考題庫附帶答案一、選擇題（每題2分，共40分）1.重氮化反應(yīng)中，芳香伯胺與亞硝酸的摩爾比通?？刂圃冢ǎ〢.1:0.8-0.9B.1:1.0-1.05C.1:1.05-1.1D.1:1.2-1.3答案：C解析：為確保伯胺完全反應(yīng)并避免亞硝酸過量引發(fā)副反應(yīng)，實際生產(chǎn)中通?？刂苼喯跛徕c過量5%-10%，對應(yīng)摩爾比1:1.05-1.1。2.重氮化反應(yīng)的適宜pH范圍是（）A.pH>7（堿性）B.pH=5-7（弱酸性）C.pH=2-5（酸性）D.pH<2（強(qiáng)酸性）答案：D解析：重氮化反應(yīng)需在強(qiáng)酸性條件下進(jìn)行，H+濃度足夠時，亞硝酸（HNO2）才能與伯胺有效反應(yīng)提供重氮鹽；酸性不足會導(dǎo)致重氮鹽與未反應(yīng)的伯胺偶聯(lián)，提供副產(chǎn)物。3.下列關(guān)于重氮鹽穩(wěn)定性的描述，錯誤的是（）A.芳環(huán)上有吸電子基團(tuán)（如-NO2）時，重氮鹽更穩(wěn)定B.芳環(huán)上有供電子基團(tuán)（如-CH3）時，重氮鹽更易分解C.溫度越高，重氮鹽分解速率越快D.所有重氮鹽在室溫下均能穩(wěn)定存在答案：D解析：多數(shù)重氮鹽（如氯化重氮苯）在0-5℃下較穩(wěn)定，室溫下易分解，部分含強(qiáng)吸電子基團(tuán)的重氮鹽（如對硝基氯化重氮苯）穩(wěn)定性稍高，但仍需控制溫度。4.重氮化反應(yīng)中，亞硝酸鈉的加入方式應(yīng)選擇（）A.一次性快速加入B.分批緩慢加入C.先快后慢加入D.與伯胺同時加入答案：B解析：緩慢分批加入可避免局部亞硝酸過量，減少副反應(yīng)（如重氮鹽與亞硝酸反應(yīng)提供亞硝基化合物），同時便于控制反應(yīng)溫度。5.重氮化工藝中，常用的終點檢測方法是（）A.滴定法檢測剩余亞硝酸鈉B.紅外光譜檢測重氮鹽提供C.淀粉-碘化鉀試紙顯色D.氣相色譜檢測原料殘留答案：C解析：淀粉-碘化鉀試紙遇過量亞硝酸（HNO2）會顯藍(lán)色，是生產(chǎn)中常用的快速檢測方法；滴定法（如高錳酸鉀滴定）用于精確定量，但操作較復(fù)雜。6.重氮化反應(yīng)溫度控制的核心目的是（）A.提高反應(yīng)速率B.防止重氮鹽分解C.降低能耗D.減少溶劑揮發(fā)答案：B解析：重氮鹽熱穩(wěn)定性差，溫度每升高10℃，分解速率約增加2-3倍，因此需嚴(yán)格控制在0-5℃（部分工藝可放寬至10℃）以避免分解引發(fā)的安全事故。7.下列物質(zhì)中，不能作為重氮化反應(yīng)介質(zhì)的是（）A.鹽酸B.硫酸C.醋酸D.氫氧化鈉溶液答案：D解析：重氮化需強(qiáng)酸性環(huán)境，氫氧化鈉溶液（堿性）會中和H+，導(dǎo)致反應(yīng)無法進(jìn)行，甚至使重氮鹽分解。8.重氮化工藝中，若亞硝酸鈉加入量不足，可能導(dǎo)致的后果是（）A.重氮鹽分解B.原料伯胺殘留C.副產(chǎn)物增多D.反應(yīng)速率過快答案：B解析：亞硝酸鈉不足時，伯胺無法完全轉(zhuǎn)化為重氮鹽，導(dǎo)致原料殘留，影響后續(xù)反應(yīng)（如偶合反應(yīng)）的收率和產(chǎn)品質(zhì)量。9.重氮鹽的水解反應(yīng)通常提供（）A.酚類化合物B.芳香胺C.硝基化合物D.鹵代芳烴答案：A解析：重氮鹽在酸性條件下水解（如加熱）會失去N2，提供酚類（Ar-OH），是制備酚類化合物的常用方法。10.重氮化反應(yīng)的本質(zhì)是（）A.親電取代反應(yīng)B.親核取代反應(yīng)C.自由基反應(yīng)D.氧化還原反應(yīng)答案：A解析：反應(yīng)中，亞硝酸（HNO2）在酸性條件下提供亞硝酰正離子（NO+），作為親電試劑進(jìn)攻芳香伯胺的氨基（-NH2）鄰、對位（主要為對位），發(fā)生親電取代提供重氮鹽。11.重氮化工藝中，設(shè)備材質(zhì)的選擇主要考慮（）A.耐高溫B.耐酸腐蝕C.耐壓D.導(dǎo)熱性答案：B解析：反應(yīng)介質(zhì)為強(qiáng)酸性（鹽酸、硫酸等），設(shè)備需耐酸腐蝕，常用材質(zhì)為搪玻璃、316L不銹鋼或哈氏合金。12.下列關(guān)于重氮化反應(yīng)安全控制的描述，錯誤的是（）A.反應(yīng)釜需配備緊急冷卻系統(tǒng)B.可使用壓縮空氣攪拌C.需設(shè)置亞硝酸鈉加入量聯(lián)鎖控制D.操作區(qū)域應(yīng)防爆答案：B解析：壓縮空氣中的氧氣可能與重氮鹽（部分具有氧化性）反應(yīng)，或引發(fā)靜電，應(yīng)使用氮氣或惰性氣體保護(hù)；攪拌通常采用機(jī)械攪拌或磁力攪拌。13.重氮鹽與酚類的偶合反應(yīng)通常在（）條件下進(jìn)行A.強(qiáng)酸性B.弱酸性C.弱堿性D.強(qiáng)堿性答案：C解析：偶合反應(yīng)需酚類以酚氧負(fù)離子（Ar-O?）形式存在（弱堿性條件），增強(qiáng)其親核性，與重氮鹽（弱親電試劑）反應(yīng)提供偶氮化合物。14.重氮化工藝中，若反應(yīng)溫度突然升高至15℃以上，應(yīng)采取的緊急措施是（）A.加快亞硝酸鈉加入速度B.立即停止加料并通入冷凍鹽水C.加入過量酸稀釋D.開啟放空閥泄壓答案：B解析：溫度異常升高時，應(yīng)立即停止加料（避免反應(yīng)繼續(xù)放熱），并通過夾套或盤管通入冷凍鹽水快速降溫，防止重氮鹽分解引發(fā)爆炸。15.下列物質(zhì)中，可作為重氮化反應(yīng)催化劑的是（）A.硫酸銅B.碘化鉀C.氯化亞銅D.無催化劑答案：D解析：重氮化反應(yīng)通常無需額外催化劑，H+（來自酸）是反應(yīng)的關(guān)鍵促進(jìn)劑；部分特殊體系（如芳胺難溶于酸）可能使用表面活性劑輔助溶解，但非催化劑。16.重氮鹽的分解產(chǎn)物通常包括（）A.N2、酚類或鹵代烴B.NH3、芳香烴C.NO2、羧酸D.CO2、胺類答案：A解析：重氮鹽分解時，N2作為氣體釋放，剩余基團(tuán)（Ar-）與反應(yīng)介質(zhì)中的OH?或X?（鹵素離子）結(jié)合，提供酚類（Ar-OH）或鹵代烴（Ar-X）。17.重氮化工藝中，亞硝酸鈉的儲存要求是（）A.與酸類混存B.密封防潮，遠(yuǎn)離還原劑C.露天存放D.與有機(jī)物混存答案：B解析：亞硝酸鈉（NaNO2）具有氧化性，與還原劑（如有機(jī)物、酸類）接觸可能引發(fā)反應(yīng)甚至燃燒，需密封防潮，單獨存放于陰涼通風(fēng)處。18.重氮化反應(yīng)的速率主要取決于（）A.原料伯胺的濃度B.亞硝酸的濃度C.H+濃度和溫度D.攪拌速度答案：C解析：反應(yīng)速率方程為v=k[Ar-NH2][HNO2][H+]，H+濃度直接影響HNO2的提供（HNO2=H++NO2?），溫度通過影響速率常數(shù)k起作用，因此H+濃度和溫度是主要影響因素。19.重氮化工藝中，若原料伯胺為對硝基苯胺，其重氮化反應(yīng)的難易程度為（）A.比苯胺更易反應(yīng)B.與苯胺反應(yīng)難度相同C.比苯胺更難反應(yīng)D.無法反應(yīng)答案：A解析：對硝基苯胺的芳環(huán)上有吸電子基團(tuán)（-NO2），降低了氨基（-NH2）的電子云密度，使其更易與親電試劑（NO+）反應(yīng)，因此重氮化反應(yīng)更易進(jìn)行。20.重氮鹽的干燥操作應(yīng)避免（）A.低溫真空干燥B.常溫通風(fēng)干燥C.高溫加熱干燥D.惰性氣體保護(hù)干燥答案：C解析：重氮鹽受熱易分解，高溫干燥（如烘箱加熱）會導(dǎo)致其分解甚至爆炸，應(yīng)采用低溫真空干燥或直接濕料使用。二、判斷題（每題1分，共10分）1.重氮化反應(yīng)只能在水相中進(jìn)行。（）答案：×解析：部分難溶于水的芳胺可采用有機(jī)溶劑（如醋酸）或水-有機(jī)溶劑混合體系進(jìn)行重氮化。2.重氮鹽的水溶液比固體更穩(wěn)定。（）答案：√解析：固體重氮鹽（如干燥的氯化重氮苯）對撞擊、摩擦敏感，易爆炸；水溶液中因稀釋作用更穩(wěn)定，工業(yè)上通常不分離固體重氮鹽，直接用于后續(xù)反應(yīng)。3.重氮化反應(yīng)中，酸的作用僅為提供H+。（）答案：×解析：酸的作用包括：①提供H+提供HNO2（HNO2=H++NO2?）；②維持強(qiáng)酸性環(huán)境防止重氮鹽與伯胺偶聯(lián)；③溶解芳胺（部分芳胺鹽酸鹽可溶于水）。4.亞硝酸鈉過量會導(dǎo)致重氮鹽分解速率加快。（）答案：√解析：過量亞硝酸（HNO2）具有氧化性，會與重氮鹽反應(yīng)提供亞硝基重氮鹽（Ar-N=N-NO），該物質(zhì)更不穩(wěn)定，易分解。5.重氮化工藝中，攪拌的主要目的是混合物料，與反應(yīng)速率無關(guān)。（）答案：×解析：良好的攪拌可提高物料混合均勻性，避免局部濃度過高或溫度不均，間接影響反應(yīng)速率和安全性。6.所有芳香伯胺均可發(fā)生重氮化反應(yīng)。（）答案：×解析：空間位阻極大的芳香伯胺（如2,4,6-三甲基苯胺）因氨基鄰位取代基的屏蔽作用，難以與NO+接觸，重氮化反應(yīng)困難。7.重氮鹽與脂肪胺的偶合反應(yīng)通常在強(qiáng)酸性條件下進(jìn)行。（）答案：×解析：脂肪胺的偶合需在弱酸性或中性條件下進(jìn)行，強(qiáng)酸性會使胺質(zhì)子化（R-NH3+），失去親核性。8.重氮化反應(yīng)的尾氣中主要含N2，可直接排放。（）答案：×解析：若反應(yīng)溫度過高或亞硝酸過量，尾氣中可能含NO、NO2等有毒氣體，需經(jīng)堿液吸收處理后排放。9.重氮化工藝中，原料苯胺的純度不影響反應(yīng)收率。（）答案：×解析：苯胺中若含雜質(zhì)（如苯酚、硝基苯），可能與亞硝酸反應(yīng)消耗原料，降低重氮鹽收率。10.重氮鹽的分解屬于放熱反應(yīng)，需控制溫度防止熱失控。（）答案：√解析：重氮鹽分解時釋放大量熱量（如Ar-N2+X?→Ar-X+N2↑+熱量），若熱量無法及時移除，會引發(fā)溫度連鎖升高，導(dǎo)致爆炸。三、簡答題（每題6分，共30分）1.簡述重氮化反應(yīng)的基本步驟。答案：重氮化反應(yīng)分三步：①酸與亞硝酸鈉反應(yīng)提供亞硝酸（NaNO2+HCl→HNO2+NaCl）；②亞硝酸在強(qiáng)酸性條件下轉(zhuǎn)化為亞硝酰正離子（NO+，HNO2+H+→NO++H2O）；③NO+作為親電試劑進(jìn)攻芳香伯胺的氨基鄰、對位（主要為對位），提供重氮鹽（Ar-NH2+NO+→[Ar-NH-NO]+→Ar-N2++H2O）。2.為什么重氮化反應(yīng)需控制亞硝酸鈉的加入速度？答案：①避免局部亞硝酸過量：過量亞硝酸會與重氮鹽反應(yīng)提供亞硝基重氮鹽（不穩(wěn)定，易分解），或與未反應(yīng)的伯胺提供亞硝基化合物（副產(chǎn)物）；②控制反應(yīng)放熱：亞硝酸鈉與酸反應(yīng)放熱，快速加入會導(dǎo)致溫度失控，引發(fā)重氮鹽分解；③確保反應(yīng)均勻：緩慢加入可使NO+均勻提供，提高重氮鹽收率。3.列舉重氮化工藝中常見的安全風(fēng)險及防控措施。答案：安全風(fēng)險：①重氮鹽分解爆炸（溫度過高）；②亞硝酸鈉與酸反應(yīng)提供NOx有毒氣體；③原料（如苯胺）的毒性和易燃性。防控措施：①嚴(yán)格控制反應(yīng)溫度（0-5℃），配備緊急冷卻系統(tǒng)；②采用滴加方式加入亞硝酸鈉，設(shè)置加料聯(lián)鎖；③反應(yīng)釜密閉，尾氣經(jīng)堿液吸收處理；④操作區(qū)域防爆，人員佩戴防護(hù)裝備。4.比較鹽酸和硫酸作為重氮化反應(yīng)介質(zhì)的優(yōu)缺點。答案：鹽酸：優(yōu)點是HCl酸性強(qiáng)，提供的重氮鹽酸鹽（Ar-N2+Cl?）水溶性較好；缺點是Cl?可能參與副反應(yīng)（如與重氮鹽發(fā)生Sandmeyer反應(yīng)提供氯代芳烴）。硫酸：優(yōu)點是H2SO4無Cl?干擾，適用于需避免鹵代的體系；缺點是提供的重氮硫酸鹽（Ar-N2+HSO4?）水溶性較差，可能析出固體影響反應(yīng)。5.重氮化反應(yīng)終點檢測時，若淀粉-碘化鉀試紙不顯藍(lán)色，可能的原因有哪些？答案：①亞硝酸鈉加入量不足，伯胺未完全反應(yīng)，無過量HNO2；②反應(yīng)溫度過高，HNO2分解（4HNO2→2H2O+2NO↑+O2↑），無法檢測到；③酸濃度不足，H+不夠，HNO2未提供（NaNO2+HCl不足時，H+優(yōu)先與NH2結(jié)合，而非提供HNO2）；④試紙失效（如受潮或過期）。四、計算題（每題10分，共20分）1.某重氮化工藝需用苯胺（C6H5NH2，分子量93）制備重氮鹽，計劃投加苯胺186kg，亞硝酸鈉（NaNO2，分子量69）的過量系數(shù)為10%，計算需加入的亞硝酸鈉質(zhì)量（假設(shè)反應(yīng)完全）。答案：苯胺的物質(zhì)的量=186kg×1000g/kg÷93g/mol=2000mol理論需NaNO2的物質(zhì)的量=2000mol（1:1）過量10%后需NaNO2=2000mol×1.1=2200molNaNO2質(zhì)量=2200mol×69g/mol=151800g=151.8kg答：需加入亞硝酸鈉151.8kg。2.某重氮化反應(yīng)在0℃下進(jìn)行，測得重氮鹽分解的半衰期為12小時；若溫度升至10℃，半衰期縮短至4小時，計算該分解反應(yīng)的活化能（R=8.314J/(mol·K)）。答案：根據(jù)阿倫尼烏斯公式：ln(t1/t2)=Ea/R×(1/T2-1/T1)t1=12h，t2=4h；T1=273K，T2=283Kln(12/4)=Ea/8.314×(1/283-1/273)ln3=Ea/8.314×(-10)/(273×283)1.0986=Ea/8.314×(-10)/77259Ea=1.0986×8.314×77259/10≈70000J/mol=70kJ/mol答：分解反應(yīng)的活化能約為70kJ/mol。五、案例分析題（每題10分，共20分）1.某企業(yè)在重氮化反應(yīng)中，因冷凍系統(tǒng)故障導(dǎo)致反應(yīng)溫度升至15℃，30分鐘后檢測到反應(yīng)釜壓力異常升高，尾氣中出現(xiàn)紅棕色氣體（NO2）。分析可能原因及應(yīng)急處置措施。答案：可能原因：①溫度升高導(dǎo)致重氮鹽分解速率加快（半衰期縮短），釋放N2和熱量；②分解產(chǎn)生的熱量