2025年重氮工藝模擬試題考試附答案一、單項選擇題（每題2分，共30分）1.重氮化反應(yīng)中，芳伯胺與亞硝酸作用提供重氮鹽的反應(yīng)類型屬于（）A.親電取代反應(yīng)B.親核取代反應(yīng)C.自由基反應(yīng)D.加成反應(yīng)2.工業(yè)上制備重氮鹽時，常用的酸性介質(zhì)是（）A.硫酸B.硝酸C.磷酸D.醋酸3.重氮鹽的熱穩(wěn)定性通常隨芳環(huán)上取代基的不同而變化，下列取代基中能提高重氮鹽穩(wěn)定性的是（）A.-NO?（硝基）B.-OH（羥基）C.-CH?（甲基）D.-NH?（氨基）4.重氮化反應(yīng)的關(guān)鍵控制參數(shù)中，最易引發(fā)重氮鹽分解爆炸的是（）A.反應(yīng)pH值B.反應(yīng)溫度C.攪拌速率D.原料純度5.某重氮工藝中使用亞硝酸鈉作為亞硝化試劑，若反應(yīng)體系pH值過高（＞4），最可能出現(xiàn)的問題是（）A.亞硝酸分解速率加快B.芳伯胺質(zhì)子化不完全C.重氮鹽與未反應(yīng)胺提供重氮氨基化合物D.反應(yīng)速率顯著降低6.重氮鹽溶液儲存時，為防止分解，通常需控制溫度在（）A.0-5℃B.10-15℃C.20-25℃D.30-35℃7.下列重氮化工藝設(shè)備中，不屬于關(guān)鍵安全設(shè)備的是（）A.緊急冷卻系統(tǒng)B.在線pH監(jiān)測儀C.原料計量泵D.反應(yīng)釜夾套保溫層8.重氮鹽分解時可能產(chǎn)生的主要危險氣體是（）A.N?B.NO?C.NH?D.H?S9.某企業(yè)使用對硝基苯胺（C?H?N?O?，分子量152）進行重氮化反應(yīng)，理論上1mol對硝基苯胺完全反應(yīng)需要亞硝酸鈉（NaNO?，分子量69）的物質(zhì)的量為（）A.0.5molB.1molC.1.5molD.2mol10.重氮化反應(yīng)中，若亞硝酸過量，可能導(dǎo)致的后果是（）A.重氮鹽產(chǎn)率降低B.設(shè)備腐蝕加劇C.副產(chǎn)物增多D.以上均是11.下列關(guān)于重氮工藝操作的說法中，錯誤的是（）A.投料時應(yīng)先加酸再加芳胺B.反應(yīng)結(jié)束后需檢測亞硝酸是否過量C.若溫度異常升高，應(yīng)立即停止攪拌D.設(shè)備泄漏時需佩戴自給式呼吸器處理12.重氮鹽與酚類化合物發(fā)生偶合反應(yīng)的最佳pH條件是（）A.強酸性（pH＜2）B.弱酸性（pH=4-6）C.弱堿性（pH=8-10）D.強堿性（pH＞12）13.某重氮反應(yīng)釜設(shè)計壓力為0.3MPa，正常操作壓力為0.1MPa，當壓力升至0.25MPa時，應(yīng)觸發(fā)的安全措施是（）A.開啟緊急泄壓閥B.啟動聯(lián)鎖停車C.加大冷卻介質(zhì)流量D.人工手動調(diào)節(jié)進料14.重氮工藝中，若原料芳胺含有雜質(zhì)（如二胺類物質(zhì)），最可能引發(fā)的問題是（）A.反應(yīng)速率減慢B.重氮鹽穩(wěn)定性下降C.產(chǎn)品顏色變淺D.設(shè)備結(jié)垢15.下列關(guān)于重氮鹽分解特性的描述中，正確的是（）A.干燥重氮鹽比水溶液更穩(wěn)定B.含吸電子基團的重氮鹽更易分解C.光照會加速重氮鹽分解D.低溫儲存時重氮鹽不會分解二、填空題（每空1分，共20分）1.重氮化反應(yīng)的通式可表示為：Ar-NH?+2HX+NaNO?→______+NaCl+2H?O（X為鹵素或酸根）。2.工業(yè)上常用“剛果紅試紙”檢測重氮化反應(yīng)終點，若試紙變藍，說明反應(yīng)體系呈______性（填“酸”或“堿”）。3.重氮鹽的分解產(chǎn)物通常包括氮氣、芳基正離子和______（填物質(zhì)類別）。4.重氮化反應(yīng)中，若使用鹽酸作為酸性介質(zhì)，當HCl與芳伯胺的摩爾比低于______時，易發(fā)生重氮氨基化合物副反應(yīng)。5.重氮工藝中，緊急停車時應(yīng)優(yōu)先切斷______（填“原料進料”或“冷卻系統(tǒng)”）。6.某重氮鹽溶液的分解熱為1200kJ/kg，若反應(yīng)釜內(nèi)物料質(zhì)量為500kg，完全分解時釋放的總熱量為______kJ。7.重氮鹽與脂肪胺的偶合反應(yīng)通常需要在______（填“酸性”或“堿性”）條件下進行。8.為防止重氮鹽分解，反應(yīng)釜的攪拌轉(zhuǎn)速需確保物料混合均勻，一般控制在______r/min（給出合理范圍）。9.亞硝酸鈉的儲存應(yīng)避免與______（填“酸類”或“堿類”）物質(zhì)混存，防止分解產(chǎn)生NO?氣體。10.重氮工藝中，若反應(yīng)溫度超過______℃（填具體數(shù)值），需立即啟動緊急冷卻，否則可能引發(fā)分解爆炸。11.芳伯胺的重氮化活性與其堿性有關(guān)，堿性越強，重氮化反應(yīng)速率______（填“越快”或“越慢”）。12.重氮鹽溶液的顏色通常為______（填“無色”“淺黃色”或“深棕色”），若顏色加深可能預(yù)示分解開始。13.某企業(yè)使用鄰氯苯胺（C?H?ClN，分子量127.5）進行重氮化，若投入127.5kg鄰氯苯胺，理論上需要30%的鹽酸（HCl分子量36.5）______kg（保留一位小數(shù)）。14.重氮工藝的“三廢”中，廢水中主要污染物為______（填“重氮鹽”“芳胺”或“氯化鈉”），需經(jīng)還原或吸附處理后排放。15.重氮鹽分解的鏈式反應(yīng)機理中，關(guān)鍵的活性中間體是______（填“自由基”或“離子”）。16.反應(yīng)釜的材質(zhì)選擇需考慮酸性介質(zhì)的腐蝕性，重氮化反應(yīng)釜常用______（填“不銹鋼304”“搪玻璃”或“碳鋼”）。17.重氮工藝中，若亞硝酸鈉投料不足，未反應(yīng)的芳伯胺會與重氮鹽反應(yīng)提供______（填副產(chǎn)物名稱）。18.在線監(jiān)測系統(tǒng)需實時記錄的參數(shù)包括溫度、pH、______（填至少一個）和壓力。19.重氮鹽的熱分解動力學研究表明，其分解速率常數(shù)隨溫度升高呈______（填“指數(shù)”或“線性”）增長。20.為驗證重氮鹽的穩(wěn)定性，實驗室常采用______（填“差示掃描量熱法”或“氣相色譜法”）測定其分解溫度。三、簡答題（每題6分，共30分）1.簡述重氮化反應(yīng)中“亞硝酸鈉過量”和“亞硝酸鈉不足”分別會導(dǎo)致的問題。2.為什么重氮鹽溶液需避免長時間儲存？結(jié)合其化學性質(zhì)說明。3.列舉重氮化工藝中溫度控制的3種常用措施，并簡述其原理。4.某重氮反應(yīng)釜攪拌失效，可能引發(fā)哪些安全風險？應(yīng)如何應(yīng)急處理？5.對比芳環(huán)上帶有吸電子基團（如-NO?）和給電子基團（如-CH?）的芳伯胺，其重氮化反應(yīng)的難易程度及重氮鹽穩(wěn)定性的差異。四、計算題（每題8分，共16分）1.某企業(yè)使用對氨基苯磺酸（C?H?NO?S，分子量191）制備重氮鹽，反應(yīng)式為：C?H?NO?S+NaNO?+2HCl→C?H?N?SO?H·HCl+NaCl+2H?O若每日投入對氨基苯磺酸1910kg，亞硝酸鈉的純度為95%，鹽酸的濃度為31%（密度1.15g/cm3），計算：（1）每日需要的亞硝酸鈉理論用量（kg）；（2）每日需要的鹽酸體積（m3，保留兩位小數(shù)）。2.某重氮反應(yīng)釜內(nèi)物料總質(zhì)量為2000kg，初始溫度25℃，反應(yīng)放熱使溫度升至35℃。已知物料的平均比熱容為3.2kJ/(kg·℃)，若采用冷卻水移熱，冷卻水入口溫度15℃，出口溫度25℃，求每小時需要的冷卻水量（t，保留一位小數(shù)）。五、案例分析題（14分）某化工企業(yè)在生產(chǎn)間硝基苯胺重氮鹽時，操作人員發(fā)現(xiàn)反應(yīng)釜溫度從5℃快速升至18℃，同時壓力由0.05MPa升至0.12MPa（設(shè)計壓力0.2MPa），pH監(jiān)測顯示6.5（正常范圍3-4）?，F(xiàn)場檢測發(fā)現(xiàn)亞硝酸鈉進料泵故障，進料量僅為設(shè)定值的60%。問題：（1）分析溫度和壓力異常升高的可能原因；（2）簡述應(yīng)采取的應(yīng)急處置步驟；（3）提出防止此類事故再次發(fā)生的改進措施。答案一、單項選擇題1.A2.A3.A4.B5.C6.A7.D8.B9.B10.D11.C12.C13.C14.B15.C二、填空題1.Ar-N?X2.酸3.鹵化氫（或HX）4.2:15.原料進料6.6000007.堿性8.200-5009.酸類10.1011.越快12.淺黃色13.243.314.芳胺15.自由基16.搪玻璃17.重氮氨基化合物18.流量（或攪拌轉(zhuǎn)速）19.指數(shù)20.差示掃描量熱法三、簡答題1.亞硝酸鈉過量：會導(dǎo)致重氮鹽與過量亞硝酸反應(yīng)提供亞硝基化合物，同時亞硝酸分解產(chǎn)生NO?，加劇設(shè)備腐蝕，增加爆炸風險；亞硝酸鈉不足：未反應(yīng)的芳伯胺會與重氮鹽反應(yīng)提供重氮氨基化合物，降低產(chǎn)率，且未反應(yīng)的芳胺可能在后續(xù)工序中引發(fā)副反應(yīng)。2.重氮鹽的穩(wěn)定性較差，尤其在溫度升高、光照或存在雜質(zhì)時易分解。其分解為放熱反應(yīng)，若長時間儲存，即使低溫下也可能因緩慢分解積累熱量，導(dǎo)致溫度升高，進而引發(fā)鏈式分解，甚至爆炸；此外，重氮鹽溶液中的H+會與芳環(huán)上的取代基作用，逐漸失去重氮基團，降低有效成分含量。3.（1）夾套冷卻水：通過循環(huán)低溫水（如0-5℃）吸收反應(yīng)熱，維持釜內(nèi)溫度；（2）內(nèi)盤管冷卻：在反應(yīng)釜內(nèi)部設(shè)置蛇形盤管，直接與物料接觸，提高熱交換效率；（3）原料預(yù)冷：將芳胺、酸等原料預(yù)先冷卻至0℃以下，降低初始反應(yīng)溫度，減少熱量積累。4.安全風險：攪拌失效會導(dǎo)致物料混合不均，局部溫度過高引發(fā)重氮鹽分解；未反應(yīng)的原料在局部富集，可能發(fā)生副反應(yīng)放熱；物料分層后，亞硝酸鈉與酸接觸不充分，導(dǎo)致反應(yīng)失控。應(yīng)急處理：立即停止進料，開啟緊急冷卻系統(tǒng)；若溫度持續(xù)升高，啟動備用攪拌或通入氮氣攪拌；若無法控制，迅速將物料轉(zhuǎn)移至事故槽，并用大量水稀釋。5.吸電子基團（如-NO?）會降低芳伯胺的堿性，使氨基上的電子云密度降低，與H+結(jié)合能力減弱，因此重氮化反應(yīng)速率較慢；但吸電子基團能穩(wěn)定重氮鹽的正電荷（通過共軛效應(yīng)），故提供的重氮鹽更穩(wěn)定。給電子基團（如-CH?）會增強芳伯胺的堿性，加速質(zhì)子化，使重氮化反應(yīng)速率加快；但給電子基團會增加重氮鹽正電荷的不穩(wěn)定性，導(dǎo)致重氮鹽更易分解。四、計算題1.（1）對氨基苯磺酸的物質(zhì)的量=1910kg/191kg/kmol=10kmol。由反應(yīng)式可知，1mol對氨基苯磺酸需1molNaNO?，故NaNO?理論用量=10kmol×69kg/kmol=690kg?？紤]純度95%，實際用量=690kg/0.95≈726.3kg。（2）反應(yīng)式中2molHCl對應(yīng)1mol對氨基苯磺酸，故HCl物質(zhì)的量=2×10kmol=20kmol，質(zhì)量=20kmol×36.5kg/kmol=730kg。31%鹽酸的質(zhì)量=730kg/0.31≈2354.8kg，體積=2354.8kg/(1.15kg/L)=2047.65L≈2.05m3。2.物料升溫吸收的熱量Q=2000kg×3.2kJ/(kg·℃)×(35-25)℃=64000kJ。冷卻水需吸收相同熱量，Q=cmΔT，c=4.18kJ/(kg·℃)，ΔT=25-15=10℃，故冷卻水量m=64000kJ/(4.18kJ/(kg·℃)×10℃)≈1531.1kg≈1.5t。五、案例分析題（1）原因：①亞硝酸鈉進料不足（僅60%），導(dǎo)致芳伯胺未完全反應(yīng)，未反應(yīng)的胺與提供的重氮鹽反應(yīng)提供重氮氨基化合物，該副反應(yīng)放熱；②pH值升高（6.5）超出正常范圍（3-4），重氮鹽在弱堿性條件下易分解，分解反應(yīng)放熱；③分解產(chǎn)生的N?和NO?氣體導(dǎo)致壓力升高。（2）應(yīng)急處置：①立即停止芳胺進料，關(guān)閉亞硝酸鈉泵，切斷熱源；②全開夾套冷卻水和內(nèi)盤管冷卻水，快速降低釜內(nèi)