单选题
356.100mol苯胺在用浓硫酸进行焙烘磺化时,生成物中含88.2mol对氨基苯磺酸、1mol邻氨基苯、2mol苯胺,另有一定数量的焦油物,则以苯胺计的对氨基苯磺酸的理论收率是[ ]%。
A
98
B
86.4
C
90
D
88.2
答案解析
正确答案:D
解析:
这是一道关于化工生产中**收率(Yield)**计算的题目。我们需要明确“理论收率”的定义,并根据给定的数据进行计算。
### 1. 理解概念
在化学反应工程中,通常涉及以下几个关键指标:
* **转化率 (Conversion)**:反应掉的原料量占投入原料总量的百分比。
* **选择性 (Selectivity)**:转化为目标产物的原料量占反应掉的原料总量的百分比。
* **收率 (Yield)**:通常指**总收率**或**单程收率**,即生成的目标产物摩尔数与投入的原料摩尔数之比(假设化学计量比为1:1)。
题目问的是“**以苯胺计的对氨基苯磺酸的理论收率**”。
* 注意这里的措辞:“以苯胺计”意味着分母是**投入的苯胺总量**。
* “理论收率”在此语境下,结合选项和常规化工计算习惯,通常指的是**基于投入原料的实际 yield**(有时也称为单程收率或总收率),即:
$$ \text{收率} = \frac{\text{生成的目标产物摩尔数}}{\text{投入的原料摩尔数}} \times 100\% $$
*(注:如果题目问的是“基于反应掉苯胺的收率”或者“选择性”,分母会是反应掉的苯胺。但题目明确说“以苯胺计”,且通常“理论收率”在没有特别说明“基于转化率”时,往往指相对于投料量的产出比,或者题目这里的“理论收率”用词可能稍显不严谨,实际考察的是**产率/Yield**。让我们通过计算验证哪个定义符合选项。)*
**化学反应方程式:**
$$ \text{C}_6\text{H}_5\text{NH}_2 + \text{H}_2\text{SO}_4 \rightarrow \text{H}_2\text{N-C}_6\text{H}_4\text{-SO}_3\text{H} (\text{对位}) + \text{H}_2\text{O} $$
苯胺与对氨基苯磺酸的化学计量比为 **1:1**。
### 2. 提取数据
* **投入苯胺量** ($n_{\text{in}}$):$100 \, \text{mol}$
* **生成对氨基苯磺酸量** ($n_{\text{product}}$):$88.2 \, \text{mol}$
* **生成邻氨基苯磺酸量**:$1 \, \text{mol}$ (副产物)
* **剩余苯胺量**:$2 \, \text{mol}$
* **焦油物**:一定数量 (未知,但不影响目标产物的直接计算)
### 3. 计算过程
根据收率的定义(目标产物摩尔数 / 投入原料摩尔数):
$$ \text{收率} = \frac{n_{\text{对氨基苯磺酸}}}{n_{\text{投入苯胺}}} \times 100\% $$
代入数值:
$$ \text{收率} = \frac{88.2 \, \text{mol}}{100 \, \text{mol}} \times 100\% = 88.2\% $$
### 4. 验证其他可能性(排除干扰项)
为了确保答案的准确性,我们看看如果按其他定义计算会得到什么结果:
* **如果计算转化率:**
反应掉的苯胺 = $100 - 2 = 98 \, \text{mol}$
转化率 = $\frac{98}{100} \times 100\% = 98\%$ (对应选项 A)
* **如果计算选择性(基于反应掉的苯胺):**
选择性 = $\frac{\text{生成目标产物消耗的苯胺}}{\text{反应掉的总苯胺}} \times 100\%$
由于是1:1反应,生成88.2 mol产物消耗88.2 mol苯胺。
选择性 = $\frac{88.2}{98} \times 100\% \approx 90\%$ (对应选项 C)
* **如果计算基于理论最大产量的百分比(即实际产量/理论最大产量):**
理论上100 mol苯胺完全转化可生成100 mol对氨基苯磺酸。
实际生成88.2 mol。
比例 = $\frac{88.2}{100} = 88.2\%$
**分析选项:**
* A. 98:这是转化率。
* B. 86.4:无明显对应逻辑。
* C. 90:这是选择性。
* D. 88.2:这是基于投料量的收率(Yield)。
题目问的是“**以苯胺计**...的**收率**”。在化工原理中,“以某原料计的收率”通常指 $\frac{\text{实际获得的产品量}}{\text{该原料的理论产品量}}$ 或者 $\frac{\text{实际获得的产品量}}{\text{投入原料量}}$(当系数为1时两者数值一致)。
虽然严格来说,“理论收率”这个词有时会有歧义(有时指100%转化下的理想值,有时指实际工艺能达到的最佳值),但在单选题中,结合“以苯胺计”这一限定词,最直接的解释就是**实际得到的产物占投入原料的比例**。
因此,计算结果为 **88.2%**。
### 5. 结论
正确答案是 **D**。
相关知识点:
苯胺磺化产,收率百分之八十八点二
题目纠错
化工总控工初级、中级、高级、技师、高级技师题库
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