重氮化工藝考試試題及答案一、單項選擇題（每題2分，共40分）1.重氮化反應(yīng)的本質(zhì)是芳香族伯胺與（）在酸性條件下生成重氮鹽的反應(yīng)。A.亞硝酸鈉B.硝酸C.鹽酸D.硫酸答案：A2.重氮化反應(yīng)的適宜溫度范圍通常為（），溫度過高會導(dǎo)致重氮鹽分解。A.0~5℃B.10~15℃C.20~25℃D.30~35℃答案：A3.以下哪種物質(zhì)屬于重氮化反應(yīng)的“偶合組分”？（）A.苯胺B.苯酚C.亞硝酸鈉D.鹽酸答案：B4.重氮化反應(yīng)中，若酸量不足，可能導(dǎo)致（）。A.重氮鹽分解B.胺類物質(zhì)與亞硝酸反應(yīng)生成亞硝胺C.反應(yīng)速率加快D.產(chǎn)物純度提高答案：B5.工業(yè)上常用的重氮化方法不包括（）。A.順法B.逆法C.亞硝酰硫酸法D.高溫高壓法答案：D6.重氮鹽的穩(wěn)定性與芳香環(huán)上的取代基有關(guān)，下列取代基中能增強(qiáng)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）答案：A7.重氮化反應(yīng)中，若使用鹽酸作為酸介質(zhì)，理論上1mol苯胺完全反應(yīng)需要（）mol鹽酸。A.1B.2C.3D.4答案：B（注：1mol苯胺需1mol鹽酸成鹽，1mol鹽酸與亞硝酸鈉反應(yīng)生成HNO?）8.重氮化工藝中，“終點檢測”通常采用（）方法判斷反應(yīng)是否完全。A.酚酞指示劑B.淀粉碘化鉀試紙C.pH試紙D.氣相色譜答案：B9.重氮鹽溶液若需長期保存，應(yīng)（）。A.常溫避光B.低溫（0~5℃）避光C.高溫干燥D.暴露于空氣中答案：B10.下列關(guān)于重氮化反應(yīng)的安全風(fēng)險描述，錯誤的是（）。A.重氮鹽受熱易分解爆炸B.亞硝酸鈉與有機(jī)物接觸可能引發(fā)燃燒C.酸霧不會對設(shè)備造成腐蝕D.反應(yīng)失控可能導(dǎo)致物料噴濺答案：C11.某重氮化反應(yīng)使用苯胺（C?H?N）為原料，其摩爾質(zhì)量為93g/mol，若投入186g苯胺，完全反應(yīng)需要亞硝酸鈉（NaNO?，摩爾質(zhì)量69g/mol）的理論量為（）。A.69gB.138gC.207gD.276g答案：B（186g苯胺為2mol，1mol苯胺需1molNaNO?，故2×69=138g）12.重氮化反應(yīng)中，若酸介質(zhì)選用硫酸而非鹽酸，主要原因可能是（）。A.硫酸成本更低B.避免氯離子對后續(xù)反應(yīng)的干擾C.硫酸酸性更強(qiáng)D.硫酸易揮發(fā)答案：B13.以下哪種操作不符合重氮化工藝的安全要求？（）A.反應(yīng)釜設(shè)置超溫聯(lián)鎖裝置B.亞硝酸鈉與有機(jī)物混合存放C.操作人員佩戴防酸手套D.反應(yīng)釜配備緊急泄放裝置答案：B14.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.中性D.弱堿性答案：D15.重氮化工藝中，“順法”指的是（）。A.先加酸再加胺B.先加胺再加酸C.先加亞硝酸鈉再加酸D.同時加入所有物料答案：A16.若重氮化反應(yīng)中苯胺過量，可能導(dǎo)致（）。A.重氮鹽收率提高B.副產(chǎn)物亞硝胺增加C.反應(yīng)速率加快D.溫度更容易控制答案：B17.重氮鹽分解時可能釋放的危險氣體是（）。A.O?B.N?C.NO?D.H?答案：C18.工業(yè)重氮化反應(yīng)釜的材質(zhì)通常選用（），以抵抗酸腐蝕。A.普通碳鋼B.不銹鋼（316L）C.塑料D.陶瓷答案：B19.重氮化工藝的廢氣處理中，含NO?的尾氣通常采用（）方法吸收。A.水吸收B.堿液吸收C.活性炭吸附D.燃燒答案：B20.下列關(guān)于重氮化反應(yīng)機(jī)理的描述，正確的是（）。A.苯胺先與酸成鹽，再與HNO?反應(yīng)生成重氮鹽B.苯胺直接與亞硝酸鈉反應(yīng)生成重氮鹽C.酸的作用僅為提供H?D.重氮鹽生成后立即分解答案：A二、填空題（每空1分，共20分）1.重氮化反應(yīng)的通式可表示為：ArNH?+NaNO?+2HCl→______+NaCl+2H?O（Ar表示芳香基）。答案：ArN?Cl2.重氮化反應(yīng)的關(guān)鍵控制參數(shù)包括溫度、______、物料配比和反應(yīng)時間。答案：pH值（或酸濃度）3.重氮鹽的化學(xué)性質(zhì)活潑，常見的反應(yīng)類型包括偶合反應(yīng)、______和還原反應(yīng)。答案：分解反應(yīng)（或取代反應(yīng)）4.工業(yè)上，亞硝酸鈉的投料方式通常為______（填“一次性加入”或“緩慢滴加”），以避免局部過量。答案：緩慢滴加5.重氮化工藝中，若使用亞硝酰硫酸（由濃硫酸與亞硝酸鈉反應(yīng)制得）作為重氮化試劑，可適用于______（填“堿性”或“酸性”）條件下的反應(yīng)。答案：強(qiáng)酸性6.重氮鹽溶液的顏色通常為______（填“無色”“淡黃色”或“深褐色”），若顏色加深可能提示分解。答案：淡黃色7.重氮化反應(yīng)的安全防護(hù)措施包括設(shè)置______（如溫度、壓力報警）、配備個人防護(hù)裝備（PPE）和制定應(yīng)急預(yù)案。答案：監(jiān)控聯(lián)鎖裝置8.苯胺的重氮化反應(yīng)中，若酸量不足，苯胺會與生成的重氮鹽發(fā)生______反應(yīng)，生成副產(chǎn)物。答案：自偶合9.重氮鹽的熱分解產(chǎn)物通常包括芳香烴、______（氣體）和酸類物質(zhì)。答案：氮氣（或NO?）10.重氮化工藝的廢水處理需重點去除______（如苯胺、亞硝酸根離子）和酸性物質(zhì)。答案：有機(jī)污染物11.重氮化反應(yīng)中，“逆法”指先將______與亞硝酸鈉混合，再緩慢加入酸溶液。答案：胺類化合物12.重氮鹽與β萘酚的偶合反應(yīng)產(chǎn)物通常為______（填“染料”或“藥物”）中間體。答案：染料13.若重氮化反應(yīng)溫度超過10℃，重氮鹽分解速率會顯著______（填“加快”或“減慢”），導(dǎo)致收率下降。答案：加快14.重氮化工藝中，常用的酸介質(zhì)為鹽酸或硫酸，其中______（填“鹽酸”或“硫酸”）更易導(dǎo)致設(shè)備腐蝕。答案：鹽酸15.重氮鹽的穩(wěn)定性隨芳香環(huán)上取代基的吸電子能力增強(qiáng)而______（填“提高”或“降低”）。答案：提高16.重氮化反應(yīng)的終點檢測中，若淀粉碘化鉀試紙變藍(lán)，說明______（填“苯胺”或“亞硝酸”）過量。答案：亞硝酸17.重氮化反應(yīng)釜的攪拌裝置需確保物料______，避免局部濃度過高引發(fā)副反應(yīng)。答案：混合均勻18.重氮鹽溶液若需轉(zhuǎn)移至下一工序，應(yīng)保持______（填“高溫”或“低溫”）運輸，防止分解。答案：低溫19.重氮化工藝中，亞硝酸鈉的儲存要求為______（填“密封防潮”或“露天存放”），避免吸潮失效。答案：密封防潮20.重氮鹽與芳胺的偶合反應(yīng)通常在______（填“酸性”或“堿性”）條件下進(jìn)行，以促進(jìn)芳胺的活化。答案：弱酸性三、判斷題（每題1分，共10分）1.重氮化反應(yīng)只能在水溶液中進(jìn)行。（）答案：×（注：部分反應(yīng)可在有機(jī)溶劑中進(jìn)行）2.所有芳香族伯胺都能發(fā)生重氮化反應(yīng)。（）答案：√3.重氮鹽的水溶性通常較好，因此可直接排放。（）答案：×（注：重氮鹽有毒，需處理后排放）4.重氮化反應(yīng)中，酸的作用僅為提供H?以生成HNO?。（）答案：×（注：酸還需與胺成鹽，防止胺與重氮鹽偶合）5.重氮鹽分解時會釋放大量熱量，可能引發(fā)爆炸。（）答案：√6.亞硝酸鈉是氧化劑，與還原劑（如有機(jī)物）混合可能發(fā)生劇烈反應(yīng)。（）答案：√7.重氮化工藝中，若苯胺純度不足（含雜質(zhì)胺），不會影響反應(yīng)結(jié)果。（）答案：×（注：雜質(zhì)胺可能參與反應(yīng)，導(dǎo)致副產(chǎn)物增加）8.重氮鹽與酚類的偶合反應(yīng)速率隨pH值升高而加快，因此應(yīng)在強(qiáng)堿性條件下進(jìn)行。（）答案：×（注：強(qiáng)堿性條件下酚類易氧化，通?？刂迫鯄A性）9.重氮化反應(yīng)的物料配比中，亞硝酸鈉需略過量，以確保苯胺完全反應(yīng)。（）答案：√10.重氮化工藝的廢氣中含有NO?，可用水直接吸收處理。（）答案：×（注：NO?需用堿液吸收，水吸收效率低）四、簡答題（每題6分，共30分）1.簡述重氮化反應(yīng)的基本機(jī)理，并說明酸在反應(yīng)中的作用。答案：重氮化反應(yīng)機(jī)理分為兩步：①芳香伯胺（ArNH?）與酸（如HCl）反應(yīng)生成銨鹽（ArNH??Cl?）；②銨鹽與亞硝酸（HNO?，由NaNO?與酸反應(yīng)生成）作用，經(jīng)中間體（ArNHNO）脫水生成重氮鹽（ArN??Cl?）。酸的作用包括：①與胺成鹽，防止胺與重氮鹽偶合；②與NaNO?反應(yīng)生成HNO?；③維持反應(yīng)體系酸性，穩(wěn)定重氮鹽。2.列舉重氮化工藝中常見的安全風(fēng)險，并說明對應(yīng)的控制措施。答案：安全風(fēng)險及控制措施：①重氮鹽分解爆炸：控制反應(yīng)溫度（0~5℃），避免受熱；設(shè)置溫度聯(lián)鎖及緊急冷卻系統(tǒng)。②亞硝酸鈉與有機(jī)物反應(yīng)：分開儲存，避免混合；操作時緩慢滴加。③酸霧腐蝕設(shè)備：選用耐腐蝕材質(zhì)（如316L不銹鋼）；加強(qiáng)通風(fēng)。④物料噴濺：控制加料速率；反應(yīng)釜設(shè)置泄放裝置。⑤有毒氣體泄漏（如NO?）：安裝氣體檢測報警儀；尾氣用堿液吸收處理。3.影響重氮化反應(yīng)速率的主要因素有哪些？如何通過工藝優(yōu)化提高反應(yīng)速率？答案：影響因素：①溫度：溫度升高，反應(yīng)速率加快，但超過5℃易導(dǎo)致重氮鹽分解；②酸濃度：酸不足會導(dǎo)致胺與重氮鹽偶合，酸過量可能抑制反應(yīng)；③物料配比：亞硝酸鈉需略過量（1%~3%）以確保胺完全反應(yīng)；④攪拌效率：攪拌不充分會導(dǎo)致局部濃度不均，降低反應(yīng)速率。優(yōu)化措施：控制溫度在0~5℃；調(diào)整酸濃度至理論量的1.5~2倍；采用高效攪拌裝置（如推進(jìn)式攪拌器）；通過滴加方式控制NaNO?加入速率，避免局部過量。4.重氮化反應(yīng)終點檢測的原理是什么？若檢測時發(fā)現(xiàn)試紙未變藍(lán)，可能的原因有哪些？答案：終點檢測原理：利用過量的亞硝酸（HNO?）將碘化鉀（KI）氧化為I?，I?與淀粉反應(yīng)顯藍(lán)色。若試紙未變藍(lán)，可能原因：①亞硝酸鈉不足，苯胺未完全反應(yīng)；②反應(yīng)溫度過高，亞硝酸分解（2HNO?→NO↑+NO?↑+H?O）；③酸量不足，亞硝酸生成量少；④檢測時間過早，反應(yīng)未完成。5.簡述重氮鹽偶合反應(yīng)的條件及應(yīng)用實例。答案：偶合反應(yīng)條件：①重氮鹽需與活潑的芳香族化合物（如酚、芳胺）反應(yīng)；②酚類偶合通常在弱堿性（pH8~10）條件下進(jìn)行（酚氧負(fù)離子更易進(jìn)攻重氮鹽）；③芳胺偶合通常在弱酸性（pH4~7）條件下進(jìn)行（避免胺成鹽失去活性）。應(yīng)用實例：制備偶氮染料（如甲基橙：對氨基苯磺酸重氮鹽與N,N二甲基苯胺偶合）；合成藥物中間體（如某些偶氮類消炎藥物）。五、計算題（每題10分，共20分）1.某重氮化反應(yīng)使用苯胺（純度98%）為原料，計劃制備1000kg對硝基苯胺重氮鹽（C?H?N?O?，摩爾質(zhì)量151g/mol），假設(shè)反應(yīng)收率為90%，計算需要投入的苯胺（純度98%）和亞硝酸鈉（純度95%）的理論量（苯胺摩爾質(zhì)量93g/mol，亞硝酸鈉摩爾質(zhì)量69g/mol）。答案：①對硝基苯胺重氮鹽的物質(zhì)的量：1000kg×1000g/kg÷151g/mol≈6622.52mol（考慮收率90%，實際需生成量：6622.52mol÷0.9≈7358.36mol）。②苯胺與重氮鹽的摩爾比為1:1，故需要苯胺的物質(zhì)的量≈7358.36mol。③苯胺的質(zhì)量（純度98%）：7358.36mol×93g/mol÷0.98≈700,000g=700kg。④亞硝酸鈉與苯胺的摩爾比為1:1，故需要亞硝酸鈉的物質(zhì)的量≈7358.36mol。⑤亞硝酸鈉的質(zhì)量（純度95%）：7358.36mol×69g/mol÷0.95≈535,000g=535kg。2.某重氮化反應(yīng)釜容積為5m3，初始溫度為25℃，反應(yīng)過程中因物料分解釋放熱量，導(dǎo)致溫度升至60℃。假設(shè)反應(yīng)釜內(nèi)物料的平均比熱容為3.5kJ/(kg·℃)，物料密度為1200kg/m3，計算物料升溫吸收的熱量（結(jié)果保留兩位小數(shù)）。答案：①物料質(zhì)量：5m3×1200kg/m3=6000kg。②溫度變化：60℃25℃=35℃。③吸收熱量：Q=cmΔT=3.5kJ/(kg·℃)×6000kg×35℃=735,000kJ=735.00MJ。六、案例分析題（20分）某化工企業(yè)在進(jìn)行苯胺重氮化生產(chǎn)時，反應(yīng)釜溫度突然從5℃升至15℃，并伴隨大量紅棕色氣體（NO?）逸出，現(xiàn)場檢測發(fā)現(xiàn)亞硝酸鈉加料閥故障，導(dǎo)致亞硝酸鈉過量投入。問題：（1）分析溫度異常升高和紅棕色氣體產(chǎn)生的原因。（2）列出應(yīng)急處理措施。答案：（1）原因分析：①亞硝酸鈉過量導(dǎo)致HNO?濃度過高，與苯胺的反應(yīng)速率加快，釋放大量反應(yīng)熱，引發(fā)溫度升高；②溫度超過5℃后，重氮鹽（C?H?