重氮化工藝作業(yè)考試題(附答案)一、單項選擇題（每題2分，共20分）1.重氮化反應(yīng)的本質(zhì)是芳香族伯胺與（）作用生成重氮鹽的過程。A.鹽酸與亞硝酸鈉B.硫酸與硝酸鈉C.磷酸與亞硝酸鉀D.醋酸與硝酸鉀2.重氮化反應(yīng)中，若原料為苯胺（C?H?NH?），其摩爾質(zhì)量為93g/mol，當(dāng)投入186g苯胺時，理論上需要亞硝酸鈉（NaNO?，摩爾質(zhì)量69g/mol）的量為（）。A.69gB.138gC.207gD.276g3.重氮化反應(yīng)的適宜溫度通?？刂圃冢ǎ?，過高溫度會導(dǎo)致重氮鹽分解。A.0-5℃B.10-15℃C.20-25℃D.30-35℃4.以下哪種物質(zhì)屬于重氮化反應(yīng)的典型副產(chǎn)物？（）A.偶氮化合物B.硝基化合物C.酰胺化合物D.磺酸化合物5.重氮化工藝中，若反應(yīng)液pH值過高（>4），最可能導(dǎo)致的問題是（）。A.重氮鹽分解速度加快B.原料胺與亞硝酸鈉直接反應(yīng)生成亞硝基胺C.反應(yīng)速率顯著降低D.產(chǎn)物收率提高6.重氮化反應(yīng)中，亞硝酸鈉的加入方式應(yīng)采用（）。A.一次性快速投入B.分批緩慢加入C.溶解后勻速滴加D.與酸混合后一次性加入7.重氮鹽的穩(wěn)定性與芳環(huán)上取代基的電子效應(yīng)密切相關(guān)，下列取代基中能提高重氮鹽穩(wěn)定性的是（）。A.-NO?（硝基）B.-CH?（甲基）C.-OH（羥基）D.-NH?（氨基）8.重氮化工藝中，若反應(yīng)結(jié)束后檢測到亞硝酸過量，應(yīng)加入（）消除，避免后續(xù)反應(yīng)風(fēng)險。A.尿素B.氯化鈉C.氫氧化鈉D.硫酸9.重氮化反應(yīng)設(shè)備的材質(zhì)通常優(yōu)先選用（），以抵抗酸性介質(zhì)腐蝕。A.普通碳鋼B.304不銹鋼C.搪瓷或玻璃襯里D.銅合金10.重氮化工藝的主要安全風(fēng)險不包括（）。A.重氮鹽分解引發(fā)爆炸B.亞硝酸鈉泄漏導(dǎo)致中毒C.反應(yīng)液pH值波動D.酸霧揮發(fā)造成設(shè)備腐蝕二、多項選擇題（每題3分，共15分，少選、錯選均不得分）1.影響重氮化反應(yīng)速率的主要因素包括（）。A.反應(yīng)溫度B.酸的濃度與種類C.原料胺的結(jié)構(gòu)D.攪拌速度2.重氮化工藝中，需要嚴(yán)格控制的工藝參數(shù)有（）。A.反應(yīng)溫度B.亞硝酸鈉滴加速度C.反應(yīng)液pH值D.設(shè)備壓力3.重氮鹽分解的常見誘因包括（）。A.溫度過高（>10℃）B.光照C.與還原性物質(zhì)接觸D.溶液pH值過低（<1）4.重氮化工藝的安全操作規(guī)范包括（）。A.反應(yīng)前檢查冷卻系統(tǒng)是否正常B.亞硝酸鈉與酸分開存放C.操作人員佩戴防酸手套和護(hù)目鏡D.反應(yīng)結(jié)束后立即排放廢酸5.重氮化反應(yīng)中，酸的作用包括（）。A.提供H?促進(jìn)亞硝酸生成B.維持反應(yīng)液酸性環(huán)境，防止重氮鹽水解C.與原料胺形成銨鹽，提高溶解性D.作為催化劑降低反應(yīng)活化能三、判斷題（每題2分，共10分，正確打“√”，錯誤打“×”）1.重氮化反應(yīng)屬于放熱反應(yīng)，需通過冷卻系統(tǒng)移除反應(yīng)熱。（）2.所有芳香族伯胺均可高效進(jìn)行重氮化反應(yīng)，與取代基位置無關(guān)。（）3.重氮鹽的水溶液在低溫下（0-5℃）可穩(wěn)定存在數(shù)小時，高溫下會迅速分解。（）4.重氮化工藝中，若原料胺為固體，需先溶解于酸中形成銨鹽后再反應(yīng)。（）5.亞硝酸鈉是重氮化反應(yīng)的關(guān)鍵原料，其純度不影響反應(yīng)收率，只需控制用量即可。（）四、簡答題（每題8分，共32分）1.簡述重氮化反應(yīng)的基本機(jī)理（用反應(yīng)式表示關(guān)鍵步驟）。2.為什么重氮化反應(yīng)需要嚴(yán)格控制溫度？溫度過高可能導(dǎo)致哪些后果？3.重氮化工藝中，如何判斷亞硝酸鈉是否過量？若過量應(yīng)如何處理？4.重氮化反應(yīng)后的廢酸（含未反應(yīng)的鹽酸、硫酸及少量重氮鹽）應(yīng)如何安全處理？五、計算題（10分）某企業(yè)采用苯胺（C?H?NH?）與亞硝酸鈉（NaNO?）在鹽酸介質(zhì)中進(jìn)行重氮化反應(yīng)，生產(chǎn)苯基重氮鹽酸鹽（C?H?N??Cl?）。已知：-苯胺投料量：465kg（純度98%）-亞硝酸鈉純度：95%-反應(yīng)式：C?H?NH?+NaNO?+2HCl→C?H?N??Cl?+NaCl+2H?O計算：理論上需要投入多少千克純度95%的亞硝酸鈉？（保留2位小數(shù)）六、案例分析題（13分）某化工廠在進(jìn)行對硝基苯胺重氮化反應(yīng)時，操作人員未開啟冷凍鹽水，反應(yīng)30分鐘后，反應(yīng)釜溫度從5℃升至25℃，隨后觀察到釜內(nèi)產(chǎn)生大量紅棕色氣體（NO?），壓力快速上升，最終發(fā)生沖料事故。問題：1.分析溫度失控的可能原因及后果。（5分）2.簡述事故發(fā)生前應(yīng)采取的預(yù)防措施。（4分）3.若發(fā)現(xiàn)溫度異常升高，應(yīng)立即采取哪些應(yīng)急操作？（4分）答案一、單項選擇題1.A2.B3.A4.A5.B6.C7.A8.A9.C10.C二、多項選擇題1.ABCD2.ABC3.ABC4.ABC5.ABC三、判斷題1.√2.×3.√4.√5.×四、簡答題1.重氮化反應(yīng)機(jī)理分為兩步：（1）酸與亞硝酸鈉反應(yīng)生成亞硝酸：NaNO?+HCl→HNO?+NaCl；（2）芳香伯胺（ArNH?）與亞硝酸作用生成重氮鹽：ArNH?+HNO?+HCl→ArN??Cl?+2H?O。關(guān)鍵步驟是胺的質(zhì)子化（ArNH?+H?→ArNH??）后，與亞硝酸（HNO?）生成中間體（ArNH-NO），再脫水形成重氮鹽（ArN??）。2.控制溫度的原因：重氮化反應(yīng)為放熱反應(yīng)，低溫（0-5℃）可抑制重氮鹽分解，提高穩(wěn)定性。溫度過高的后果：①重氮鹽分解生成酚類或氮?dú)猓档褪章?；②分解產(chǎn)生NO、NO?等氣體，導(dǎo)致壓力升高，引發(fā)沖料或爆炸；③可能生成亞硝基胺等副產(chǎn)物，影響產(chǎn)品質(zhì)量。3.判斷亞硝酸鈉過量的方法：用淀粉-碘化鉀試紙檢測反應(yīng)液，若試紙變藍(lán)（I?被HNO?氧化為I?），說明亞硝酸過量。處理方法：加入尿素（NH?CONH?）分解過量亞硝酸，反應(yīng)式：2HNO?+NH?CONH?→CO?↑+2N?↑+3H?O。4.廢酸處理步驟：①先加入尿素分解殘留的亞硝酸；②用石灰乳（Ca(OH)?）中和至中性（pH=6-9）；③靜置分層，分離出有機(jī)雜質(zhì)；④上清液經(jīng)生化處理（如活性污泥法）降解微量有機(jī)物；⑤檢測達(dá)標(biāo)后排放，或蒸發(fā)濃縮回收鹽酸/硫酸（需考慮成本）。五、計算題苯胺的摩爾數(shù)：465kg×98%÷93g/mol=(465000g×0.98)÷93g/mol≈4900mol根據(jù)反應(yīng)式，苯胺與亞硝酸鈉的摩爾比為1:1，故理論需NaNO?摩爾數(shù)=4900molNaNO?理論質(zhì)量：4900mol×69g/mol=338100g=338.1kg需純度95%的亞硝酸鈉質(zhì)量：338.1kg÷0.95≈355.89kg六、案例分析題1.溫度失控原因：①冷凍鹽水系統(tǒng)未開啟，無法移除反應(yīng)熱；②操作人員未監(jiān)控溫度，未及時發(fā)現(xiàn)異常；③對硝基苯胺重氮化反應(yīng)放熱劇烈（硝基為吸電子基，反應(yīng)活性高）。后果：溫度升高導(dǎo)致重氮鹽分解（C?H?(NO?)N??→C?H?(NO?)OH+N?↑），同時亞硝酸分解（3HNO?→HNO?+2NO↑+H?O，2NO+O?→2NO?），產(chǎn)生紅棕色NO?氣體；氣體累積導(dǎo)致釜內(nèi)壓力上升，最終沖料，可能引發(fā)火災(zāi)或人員灼傷。2.預(yù)防措施：①反應(yīng)前檢查冷凍系統(tǒng)（如鹽水溫度、流量）是否正常；②設(shè)置溫度聯(lián)鎖裝置（溫度超過10℃時自動啟動緊急冷卻或停止加料）；③操作人員需培訓(xùn)，掌