Question

【题目】(一)环氧乙烷(EO)是一种重要的化工原料，可用于生产乙二醇、乙醇胺等化工产品，目前乙烯直接氧化法被广泛应用于环氧乙烷的生产并得到广泛关注。制备环氧乙烷工艺装置如图：，其中“反应床”中发生的反应有：

主反应①：2CH2=CH2(g)+O2(g) 2(g) △H1=-221.0kJ/mol；

副反应②：CH2=CH2(g)+3O2(g) 2CO2(g)+2H2O(g) △H2=-1323.0kJ/mol；

副反应③：2(g)+5O2(g) 4CO2(g)+4H2O(g) △H3；

副反应④：(g)CH3CHO(g) △H3=-115.0kJ/mol

已知：环氧乙烷选择性是指乙烯进行反应①生成环氧乙烷的优势

(1)写出反应③的△H3=______kJ/mol；

(2)下列有关环氧乙烷制备说法不正确的是______

A.由图1可知，进料气体的初始温度对环氧乙烷的选择性影响不大，可得出乙烯的转化率受初始温度影响不大

B.由图2可知，原料气的流速加快，乙烯转化率下降；主要是原料气与催化剂接触时间过短造成

C.图2表明，原料气的流速加快，环氧乙烷选择性略微增大；主要原因是温度得到较好控制，催化剂活性较强

D.若进料气中O2比例增大，环氧乙烷产率降低；其中主要原因是环氧乙烷转化为乙醛

(3)已知“反应床”中压强对乙烯转化率和环氧乙烷选择性的影响如图3：

请解释当反应体系中压强高于2.4Mpa，导致环氧乙烷选择性下降的主要原因：______。

(4)不同进料组分，环氧乙烷产率不同；其中进料气n(O2)：n(C2H4)=1：2时，随CO2含量变化，环氧乙烷的产率变化如图4。请在图4上画出进料气n(O2)：n(C2H4)=3：1时，随CO2含量变化，环氧乙烷的产率变化曲线_______。

(二)环氧丙烷是一种重要的化工原料，且广泛用途。有机电化学法电解合成环氧丙烷是一种常见的生成工艺；其原理是将丙烯与电解饱和食盐水的电解产物反应，转化为氯丙醇(CH3CHOHCH2Cl)，氯丙醇进一步反应生成环氧丙烷。其电解简易装置如图。

(1)写出a电极的电极反应式：__________；

(2)写出b电极区域生成环氧丙烷的化学方程式：__________。

Answer 1

【答案】-2435 AD I．压强增大，主、副反应速率增加，从而导致反应体系升温；温度升高导致副反应速率比主反应速率提高的更多，环氧乙烷的选择性降低；

II．压强增大，副反应③逆向移动，环氧乙烷浓度，增大导致反应①进行不利，环氧乙烷选择性降低； 2Cl--2e-=Cl2↑ CH3CHOHCH2Cl+NaOH→ +NaCl+H2O

【解析】

(1) 主反应①：2CH2=CH2(g)+O2(g) 2(g) △H1=-221.0kJ/mol；

副反应②：2CH2=CH2(g)+3O2(g) 2CO2(g)+2H2O(g) △H2=-1323.0kJ/mol；

副反应③：2(g)+5O2(g) 4CO2(g)+4H2O(g) △H3；将方程式②×2-①得到反应③，则△H3进行相应的改变；

(2)A.升高温度，平衡向吸热方向移动；

B.流速越快，反应物接触时间越短；

C.原料气的流速加快，环氧乙烷选择性略微增大；主要原因是温度得到较好控制，催化剂活性较强；

D.若进料气中O2比例增大，环氧乙烷产率降低，其中主要原因是环氧乙烷转化为二氧化碳和水；

(3)I．压强增大，主副反应速率增加，导致体系温度升高；温度升高导致副反应速率比主反应速率提高更多；

II．压强增大，副反应③逆向移动，环氧乙烷浓度增大；

(4)增大氧气的量，促进副反应发生，环氧乙烷的选择性降低，随着二氧化碳含量增大，环氧乙烷选择性增大。

(二)(1)a连接电源正极，应为电解池阳极，发生氧化反应生成氯气；

(2)b为阴极，CH3CHOHCH2Cl与氢氧化钠溶液反应生成环氧丙烷和NaCl。

(1) 主反应①：2CH2=CH2(g)+O2(g) 2(g) △H1=-221.0kJ/mol；

副反应②：2CH2=CH2(g)+3O2(g) 2CO2(g)+2H2O(g) △H2=-1323.0kJ/mol；

副反应③：2(g)+5O2(g) 4CO2(g)+4H2O(g) △H3；根据盖斯定律计算②×2-①得到2（g）+5O2（g）4CO2（g）+4H2O（g）△H3=[2(-1323.0)+211.0]kJ/mol=-2435kJ/mol；

(2)A.升高温度平衡向吸热方向移动，主反应是放热反应，升高温度平衡逆向移动，导致乙烯转化率降低，A错误；

B.流速越快，反应物接触时间越短，消耗的乙烯越少，则乙烯转化率下降，B正确；

C.主反应是放热反应，升高温度平衡逆向移动，导致乙烯转化率减小，但是原料气的流速加快，环氧乙烷选择性略微增大，则主要原因是温度得到较好控制，催化剂活性较强，C正确；

D.若进料气中O2比例增大，环氧乙烷产率降低，其中主要原因是环氧乙烷转化为二氧化碳和水，D错误；

故合理选项是AD；

(3)I．压强增大，主、副反应速率增加，从而导致反应体系升温；温度升高导致副反应速率比主反应速率提高的更多，环氧乙烷的选择性降低；

II．压强增大，副反应③逆向移动，环氧乙烷浓度增大，导致反应①进行不利，环氧乙烷选择性降低；

(4)增大氧气的量，促进副反应发生，环氧乙烷产率降低，随着二氧化碳含量增大，环氧乙烷选择性增大，所以其图象为；

(二)(1)a连接电源正极，作电解池阳极，发生氧化反应产生Cl2，电极方程式为2Cl--2e-Cl2↑；

(2)b为阴极，生成NaOH，CH3CHOHCH2Cl与氢氧化钠溶液反应生成环氧丙烷和NaCl，方程式为CH3CHOHCH2Cl+NaOH→ +NaCl+H2O。