Question

【题目】环氧乙烷常用于一次性口罩生产过程中灭菌和新冠病毒的消杀，工业上常利用乙烯直接氧化法生产环氧乙烷()，发生的反应如下。

主反应Ⅰ：2CH2=CH2(g)+O2(g)2(g) ΔH1=-210kJ·mol-1

副反应Ⅱ：CH2=CH2(g)+3O2(g)2CO2(g)+2H2O(l) ΔH2=-1324kJ·mol-1

副反应Ⅲ：2(g)+5O2(g)4CO2(g)+4H2O(g) ΔH3

已知：环氧乙烷选择性是指乙烯进行反应Ⅰ生成环氧乙烷的优势。

（1）ΔH3=__kJ·mol-1。

（2）①图1是乙烯转化率、环氧乙烷选择性与流速关系的图象，图中随进料气的流速加快，乙烯的转化率下降，其可能原因是__。

②图2是乙烯转化率、环氧乙烷选择性与压强关系的图象，图中当反应体系的压强高于2.4MPa，环氧乙烷选择性下降，其可能原因是__。

（3）实验测得反应Ⅰ中，υ正=K正·x2(CH2=CH2)·x(O2)，υ逆=K逆·x2()，(式中x为物质的量分数；K正、K逆为速率常数，只与温度有关)。

①若在1L的密闭容器中充2molCH2=CH2(g)和1molO2(g)，在一定温度下只发生反应I，达到平衡时CH2=CH2的转化率为75%，则该反应平衡常数的值为__。

②若平衡后仅升高温度，则下列说法正确的是___。

A.x(CH2=CH2)增大，x()减小

B.K正与K逆的比值增大

C.υ正减小，υ逆增大

D.K正与K逆的比值减小

（4）将乙烯与饱和食盐水的电解产物反应，转化为氯乙醇[CH2(OH)CH2Cl]，氯乙醇进一步反应生成环氧乙烷，其电解简易装置如图所示。

已知：CH2=CH2+H2O+Cl2→CH2(OH)CH2Cl+HCl

①a电极为__(选填“阴极”或“阳极”)，其电极反应式为：__。

②b电极区域生成环氧乙烷的化学方程式为__。

Answer 1

【答案】-2438 流速越快，反应物接触时间越短，原料气与催化剂接触时间短，原料利用率低，导致乙烯转化率下降 压强增大，主、副反应速率增加，副反应Ⅱ速率可能比主反应速率增大得快，使环氧乙烷的选择性降低；压强增大，副反应Ⅲ的平衡逆移，环氧乙烷浓度增大，不利于反应Ⅰ正向进行，故环氧乙烷选择性降低 36 AD 阳极 2Cl--2e-=Cl2 CH2(OH)CH2Cl+NaOH→+NaCl+H2O

【解析】

（1）主反应Ⅰ：①2CH2=CH2(g)+O2(g)2(g) ΔH1=-210kJ·mol-1

副反应Ⅱ：②CH2=CH2(g)+3O2(g)2CO2(g)+2H2O(l) ΔH2=-1324kJ·mol-1

副反应Ⅲ：③2(g)+5O2(g)4CO2(g)+4H2O(g) ΔH3

根据盖斯定律，将②×2-①得反应③2(g)+5O2(g)4CO2(g)+4H2O(g) ΔH3=-2438kJ·mol-1。故答案为：-2438；

（2）①图1随进料气的流速加快，乙烯的转化率下降，其可能原因是流速越快，反应物接触时间越短，原料气与催化剂接触时间短，原料利用率低，导致乙烯转化率下降。故答案为：流速越快，反应物接触时间越短，原料气与催化剂接触时间短，原料利用率低，导致乙烯转化率下降；

②图2当反应体系的压强高于2.4MPa，环氧乙烷选择性下降，其可能原因是压强增大，主、副反应速率增加，副反应Ⅱ速率可能比主反应速率增大得快，使环氧乙烷的选择性降低；压强增大，副反应Ⅲ的平衡逆移，环氧乙烷浓度增大，不利于反应Ⅰ正向进行，故环氧乙烷选择性降低。故答案为：压强增大，主、副反应速率增加，副反应Ⅱ速率可能比主反应速率增大得快，使环氧乙烷的选择性降低；压强增大，副反应Ⅲ的平衡逆移，环氧乙烷浓度增大，不利于反应Ⅰ正向进行，故环氧乙烷选择性降低；

（3）①若在1L的密闭容器中充2molCH2=CH2(g)和1molO2(g)，在一定温度下只发生反应I，达到平衡时CH2=CH2的转化率为75%，

平衡时乙烯、氧气、环氧乙烷物质的浓度分别是：0.5mol·L－1、0.25mol·L－1、1.5mol·L－1， =36，则该反应平衡常数的值为36。故答案为：36；

②A．反应是放热反应，升高温度，平衡逆向移动，x(CH2=CH2)增大，x()减小，故A正确；

B．υ正=K正·x2(CH2=CH2)·x(O2)，υ逆=K逆·x2()，达到平衡时υ正=υ逆，则，升高温度，正、逆反应速率都增大，逆反应速率增大的倍数大于正反应速率增大的倍数，则K正与K逆的比值减小，故B错误；

C．升高温度，υ正增大，υ逆增大，故C错误；

D．由B项分析知，K正与K逆的比值减小，故D正确；

故选AD；

（4）①a连接电源正极，a电极为阳极，发生氧化反应生成氯气，其电极反应式为：2Cl--2e-=Cl2。故答案为：阳极；2Cl--2e-=Cl2；

②b为阴极，生成NaOH，CH2(OH)CH2Cl与氢氧化钠溶液反应生成环氧丙烷和NaCl，b电极区域生成环氧乙烷的化学方程式为CH2(OH)CH2Cl+NaOH→+NaCl+H2O；故答案为：CH2(OH)CH2Cl+NaOH→+NaCl+H2O。