Question

【題目】環(huán)氧乙烷常用于一次性口罩生產(chǎn)過程中滅菌和新冠病毒的消殺，工業(yè)上常利用乙烯直接氧化法生產(chǎn)環(huán)氧乙烷()，發(fā)生的反應(yīng)如下。

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

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

副反應(yīng)Ⅲ：2(g)+5O2(g)4CO2(g)+4H2O(g) ΔH3

已知：環(huán)氧乙烷選擇性是指乙烯進(jìn)行反應(yīng)Ⅰ生成環(huán)氧乙烷的優(yōu)勢(shì)。

（1）ΔH3=__kJ·mol-1。

（2）①圖1是乙烯轉(zhuǎn)化率、環(huán)氧乙烷選擇性與流速關(guān)系的圖象，圖中隨進(jìn)料氣的流速加快，乙烯的轉(zhuǎn)化率下降，其可能原因是__。

②圖2是乙烯轉(zhuǎn)化率、環(huán)氧乙烷選擇性與壓強(qiáng)關(guān)系的圖象，圖中當(dāng)反應(yīng)體系的壓強(qiáng)高于2.4MPa，環(huán)氧乙烷選擇性下降，其可能原因是__。

（3）實(shí)驗(yàn)測(cè)得反應(yīng)Ⅰ中，υ正=K正·x2(CH2=CH2)·x(O2)，υ逆=K逆·x2()，(式中x為物質(zhì)的量分?jǐn)?shù)；K正、K逆為速率常數(shù)，只與溫度有關(guān))。

①若在1L的密閉容器中充2molCH2=CH2(g)和1molO2(g)，在一定溫度下只發(fā)生反應(yīng)I，達(dá)到平衡時(shí)CH2=CH2的轉(zhuǎn)化率為75%，則該反應(yīng)平衡常數(shù)的值為__。

②若平衡后僅升高溫度，則下列說法正確的是___。

A.x(CH2=CH2)增大，x()減小

B.K正與K逆的比值增大

C.υ正減小，υ逆增大

D.K正與K逆的比值減小

（4）將乙烯與飽和食鹽水的電解產(chǎn)物反應(yīng)，轉(zhuǎn)化為氯乙醇[CH2(OH)CH2Cl]，氯乙醇進(jìn)一步反應(yīng)生成環(huán)氧乙烷，其電解簡(jiǎn)易裝置如圖所示。

已知：CH2=CH2+H2O+Cl2→CH2(OH)CH2Cl+HCl

①a電極為__(選填“陰極”或“陽極”)，其電極反應(yīng)式為：__。

②b電極區(qū)域生成環(huán)氧乙烷的化學(xué)方程式為__。

Answer 1

【答案】-2438 流速越快，反應(yīng)物接觸時(shí)間越短，原料氣與催化劑接觸時(shí)間短，原料利用率低，導(dǎo)致乙烯轉(zhuǎn)化率下降 壓強(qiáng)增大，主、副反應(yīng)速率增加，副反應(yīng)Ⅱ速率可能比主反應(yīng)速率增大得快，使環(huán)氧乙烷的選擇性降低；壓強(qiáng)增大，副反應(yīng)Ⅲ的平衡逆移，環(huán)氧乙烷濃度增大，不利于反應(yīng)Ⅰ正向進(jìn)行，故環(huán)氧乙烷選擇性降低 36 AD 陽極 2Cl--2e-=Cl2 CH2(OH)CH2Cl+NaOH→+NaCl+H2O

【解析】

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

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

副反應(yīng)Ⅲ：③2(g)+5O2(g)4CO2(g)+4H2O(g) ΔH3

根據(jù)蓋斯定律，將②×2-①得反應(yīng)③2(g)+5O2(g)4CO2(g)+4H2O(g) ΔH3=-2438kJ·mol-1。故答案為：-2438；

（2）①圖1隨進(jìn)料氣的流速加快，乙烯的轉(zhuǎn)化率下降，其可能原因是流速越快，反應(yīng)物接觸時(shí)間越短，原料氣與催化劑接觸時(shí)間短，原料利用率低，導(dǎo)致乙烯轉(zhuǎn)化率下降。故答案為：流速越快，反應(yīng)物接觸時(shí)間越短，原料氣與催化劑接觸時(shí)間短，原料利用率低，導(dǎo)致乙烯轉(zhuǎn)化率下降；

②圖2當(dāng)反應(yīng)體系的壓強(qiáng)高于2.4MPa，環(huán)氧乙烷選擇性下降，其可能原因是壓強(qiáng)增大，主、副反應(yīng)速率增加，副反應(yīng)Ⅱ速率可能比主反應(yīng)速率增大得快，使環(huán)氧乙烷的選擇性降低；壓強(qiáng)增大，副反應(yīng)Ⅲ的平衡逆移，環(huán)氧乙烷濃度增大，不利于反應(yīng)Ⅰ正向進(jìn)行，故環(huán)氧乙烷選擇性降低。故答案為：壓強(qiáng)增大，主、副反應(yīng)速率增加，副反應(yīng)Ⅱ速率可能比主反應(yīng)速率增大得快，使環(huán)氧乙烷的選擇性降低；壓強(qiáng)增大，副反應(yīng)Ⅲ的平衡逆移，環(huán)氧乙烷濃度增大，不利于反應(yīng)Ⅰ正向進(jìn)行，故環(huán)氧乙烷選擇性降低；

（3）①若在1L的密閉容器中充2molCH2=CH2(g)和1molO2(g)，在一定溫度下只發(fā)生反應(yīng)I，達(dá)到平衡時(shí)CH2=CH2的轉(zhuǎn)化率為75%，

平衡時(shí)乙烯、氧氣、環(huán)氧乙烷物質(zhì)的濃度分別是：0.5mol·L－1、0.25mol·L－1、1.5mol·L－1， =36，則該反應(yīng)平衡常數(shù)的值為36。故答案為：36；

②A．反應(yīng)是放熱反應(yīng)，升高溫度，平衡逆向移動(dòng)，x(CH2=CH2)增大，x()減小，故A正確；

B．υ正=K正·x2(CH2=CH2)·x(O2)，υ逆=K逆·x2()，達(dá)到平衡時(shí)υ正=υ逆，則，升高溫度，正、逆反應(yīng)速率都增大，逆反應(yīng)速率增大的倍數(shù)大于正反應(yīng)速率增大的倍數(shù)，則K正與K逆的比值減小，故B錯(cuò)誤；

C．升高溫度，υ正增大，υ逆增大，故C錯(cuò)誤；

D．由B項(xiàng)分析知，K正與K逆的比值減小，故D正確；

故選AD；

（4）①a連接電源正極，a電極為陽極，發(fā)生氧化反應(yīng)生成氯氣，其電極反應(yīng)式為：2Cl--2e-=Cl2。故答案為：陽極；2Cl--2e-=Cl2；

②b為陰極，生成NaOH，CH2(OH)CH2Cl與氫氧化鈉溶液反應(yīng)生成環(huán)氧丙烷和NaCl，b電極區(qū)域生成環(huán)氧乙烷的化學(xué)方程式為CH2(OH)CH2Cl+NaOH→+NaCl+H2O；故答案為：CH2(OH)CH2Cl+NaOH→+NaCl+H2O。