Question

【題目】環氧乙烷常用于一次性口罩生產過程中滅菌和新冠病毒的消殺，工業上常利用乙烯直接氧化法生產環氧乙烷()，發生的反應如下。

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

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

Ⅲ.2(g)+5O2(g)4CO2(g)+4H2O(g)

已知:環氧乙烷選擇性是指乙烯進行反應Ⅰ生成環氧乙烷的優勢。

(1)=_________kJ·mol-1。

(2)①圖1是乙烯轉化率、環氧乙烷選擇性與流速關系的圖象，圖中隨進料氣的流速加快，乙烯的轉化率下降，其可能原因是_________________。

②圖2是乙烯轉化率、環氧乙烷選擇性與壓強關系的圖象，圖中當反應體系的壓強高于2.4MPa，環氧乙烷選擇性下降，其可能原因是__________________。

(3)實驗測得反應Ⅰ中，v正=K正·x2(CH2=CH2)·x(O2)，v逆=K逆·x2()，(式中x為物質的量分數；K正、K逆為速率常數，只與溫度有關)。

①若在1L的密閉容器中充2molCH2=CH2(g)和1molO2(g)，在一定溫度下只發生反應，達到平衡時CH2=CH2的轉化率為75%，則該反應平衡常數的值為___________。

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.v正減小，v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物反應，轉化為氯乙醇[CH2(OH)CH2C]，氯乙醇進一步反應生成環氧乙烷，其電解簡易裝置如右圖所示。

已知:CH2=CH2+H2O+Cl2→CH2(OH)CH2Cl+HCl

①a電極為___________(選填“陰極”或“陽極”)。

②b電極區域生成環氧乙烷的化學方程式為______________________。

Answer 1

【答案】-2438 流速越快，反應物接觸時間越短，原料氣與催化劑接觸時間也短，消耗乙烯的量越少，導致乙烯轉化率下降。 壓強增大，主、副反應速率增加，使反應體系升溫，可能導致副反應速率比主反應速率增大的快，使環氧乙烷的選擇性降低；壓強增大副反應Ⅲ的平衡逆移，環氧乙烷濃度增大，不利于反應Ⅰ正向進行，故環氧乙烷選擇性降低 36 ad 陽極 CH2(OH)CH2Cl + NaOH→ + NaCl + H2O

【解析】

（1）主反應①：2CH2=CH2（g）+O2（g）2（g）△H1=-210.0kJmol-1
副反應②：CH2=CH2（g）+3O2（g）2CO2（g）+2H2O（g）△H2=-1324.0kJmol-1
根據蓋斯定律計算②×2-①得到2（g）+5O2（g）4CO2（g）+4H2O（g）的△H3=[2×（-1324.0）+210.0]kJ/mol=-2438kJ/mol；
答案為-2438。

（2）①流速越快，反應物接觸時間越短，原料氣與催化劑接觸時間也短，消耗乙烯的量越少，導致乙烯轉化率下降；

答案為流速越快，反應物接觸時間越短，原料氣與催化劑接觸時間也短，消耗乙烯的量越少，導致乙烯轉化率下降。

②I．壓強增大，主、副反應速率增加，使反應體系升溫，可能導致副反應速率比主反應速率增大的快，使環氧乙烷的選擇性降低；II．壓強增大，副反應③逆向移動，環氧乙烷濃度增大，不利于反應①的進行，使環氧乙烷的選擇性降低；

故答案為壓強增大，主、副反應速率增加，從而導致反應體系升溫；溫度升高導致副反應速率比主反應速率提高的更多，環氧乙烷的選擇性降低；壓強增大，副反應③逆向移動，環氧乙烷濃度增大，導致反應①進行不利，環氧乙烷選擇性降低。

（3）①在1L的密閉容器中充2molCH2=CH2(g)和1molO2(g)，在一定溫度下發生反應，達到平衡時CH2=CH2的轉化率為75%，則由反應2CH2=CH2（g）+O2（g）2可知，平衡時，c(CH2=CH2)=0.5mol/L，c(O2)=0.25mol/L，c()=1.5mol/L，則平衡常數K==36；

答案為36。

②a．若平衡后僅升高溫度，因為該反應2CH2=CH2（g）+O2（g）2（g）△H1=-210.0kJmol-1，是放熱反應，平衡逆向移動，則x(CH2=CH2)增大，x()減小，故a正確；

b．正反應為放熱反應，升高溫度，平衡逆向移動，則k正增大的倍數＜k逆增大的倍數，k正與k逆比值變小，故b錯誤；

c．升高溫度，V正，V逆均增大，故c錯誤；

d．正反應為放熱反應，升高溫度，平衡逆向移動，則k正增大的倍數＜k逆增大的倍數，k正與k逆比值變小，故d正確；

答案為ad。

（4）①a連接電源正極，應為電解池陽極；

答案為陽極。

②b為陰極，生成NaOH，CH2(OH)CH2Cl與氫氧化鈉溶液反應生成環氧乙烷、NaCl和水，方程式為CH2(OH)CH2Cl + NaOH→ + NaCl + H2O；

答案為CH2(OH)CH2Cl + NaOH→ + NaCl + H2O。