Question

【題目】(一)環(huán)氧乙烷(EO)是一種重要的化工原料，可用于生產(chǎn)乙二醇、乙醇胺等化工產(chǎn)品，目前乙烯直接氧化法被廣泛應(yīng)用于環(huán)氧乙烷的生產(chǎn)并得到廣泛關(guān)注。制備環(huán)氧乙烷工藝裝置如圖：，其中“反應(yīng)床”中發(fā)生的反應(yīng)有：

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

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

副反應(yīng)③：2(g)+5O2(g) 4CO2(g)+4H2O(g) △H3；

副反應(yīng)④：(g)CH3CHO(g) △H3=-115.0kJ/mol

已知：環(huán)氧乙烷選擇性是指乙烯進(jìn)行反應(yīng)①生成環(huán)氧乙烷的優(yōu)勢

(1)寫出反應(yīng)③的△H3=______kJ/mol；

(2)下列有關(guān)環(huán)氧乙烷制備說法不正確的是______

A.由圖1可知，進(jìn)料氣體的初始溫度對環(huán)氧乙烷的選擇性影響不大，可得出乙烯的轉(zhuǎn)化率受初始溫度影響不大

B.由圖2可知，原料氣的流速加快，乙烯轉(zhuǎn)化率下降；主要是原料氣與催化劑接觸時間過短造成

C.圖2表明，原料氣的流速加快，環(huán)氧乙烷選擇性略微增大；主要原因是溫度得到較好控制，催化劑活性較強

D.若進(jìn)料氣中O2比例增大，環(huán)氧乙烷產(chǎn)率降低；其中主要原因是環(huán)氧乙烷轉(zhuǎn)化為乙醛

(3)已知“反應(yīng)床”中壓強對乙烯轉(zhuǎn)化率和環(huán)氧乙烷選擇性的影響如圖3：

請解釋當(dāng)反應(yīng)體系中壓強高于2.4Mpa，導(dǎo)致環(huán)氧乙烷選擇性下降的主要原因：______。

(4)不同進(jìn)料組分，環(huán)氧乙烷產(chǎn)率不同；其中進(jìn)料氣n(O2)：n(C2H4)=1：2時，隨CO2含量變化，環(huán)氧乙烷的產(chǎn)率變化如圖4。請在圖4上畫出進(jìn)料氣n(O2)：n(C2H4)=3：1時，隨CO2含量變化，環(huán)氧乙烷的產(chǎn)率變化曲線_______。

(二)環(huán)氧丙烷是一種重要的化工原料，且廣泛用途。有機電化學(xué)法電解合成環(huán)氧丙烷是一種常見的生成工藝；其原理是將丙烯與電解飽和食鹽水的電解產(chǎn)物反應(yīng)，轉(zhuǎn)化為氯丙醇(CH3CHOHCH2Cl)，氯丙醇進(jìn)一步反應(yīng)生成環(huán)氧丙烷。其電解簡易裝置如圖。

(1)寫出a電極的電極反應(yīng)式：__________；

(2)寫出b電極區(qū)域生成環(huán)氧丙烷的化學(xué)方程式：__________。

Answer 1

【答案】-2435 AD I．壓強增大，主、副反應(yīng)速率增加，從而導(dǎo)致反應(yīng)體系升溫；溫度升高導(dǎo)致副反應(yīng)速率比主反應(yīng)速率提高的更多，環(huán)氧乙烷的選擇性降低；

II．壓強增大，副反應(yīng)③逆向移動，環(huán)氧乙烷濃度，增大導(dǎo)致反應(yīng)①進(jìn)行不利，環(huán)氧乙烷選擇性降低； 2Cl--2e-=Cl2↑ CH3CHOHCH2Cl+NaOH→ +NaCl+H2O

【解析】

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

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

副反應(yīng)③：2(g)+5O2(g) 4CO2(g)+4H2O(g) △H3；將方程式②×2-①得到反應(yīng)③，則△H3進(jìn)行相應(yīng)的改變；

(2)A.升高溫度，平衡向吸熱方向移動；

B.流速越快，反應(yīng)物接觸時間越短；

C.原料氣的流速加快，環(huán)氧乙烷選擇性略微增大；主要原因是溫度得到較好控制，催化劑活性較強；

D.若進(jìn)料氣中O2比例增大，環(huán)氧乙烷產(chǎn)率降低，其中主要原因是環(huán)氧乙烷轉(zhuǎn)化為二氧化碳和水；

(3)I．壓強增大，主副反應(yīng)速率增加，導(dǎo)致體系溫度升高；溫度升高導(dǎo)致副反應(yīng)速率比主反應(yīng)速率提高更多；

II．壓強增大，副反應(yīng)③逆向移動，環(huán)氧乙烷濃度增大；

(4)增大氧氣的量，促進(jìn)副反應(yīng)發(fā)生，環(huán)氧乙烷的選擇性降低，隨著二氧化碳含量增大，環(huán)氧乙烷選擇性增大。

(二)(1)a連接電源正極，應(yīng)為電解池陽極，發(fā)生氧化反應(yīng)生成氯氣；

(2)b為陰極，CH3CHOHCH2Cl與氫氧化鈉溶液反應(yīng)生成環(huán)氧丙烷和NaCl。

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

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

副反應(yīng)③：2(g)+5O2(g) 4CO2(g)+4H2O(g) △H3；根據(jù)蓋斯定律計算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.升高溫度平衡向吸熱方向移動，主反應(yīng)是放熱反應(yīng)，升高溫度平衡逆向移動，導(dǎo)致乙烯轉(zhuǎn)化率降低，A錯誤；

B.流速越快，反應(yīng)物接觸時間越短，消耗的乙烯越少，則乙烯轉(zhuǎn)化率下降，B正確；

C.主反應(yīng)是放熱反應(yīng)，升高溫度平衡逆向移動，導(dǎo)致乙烯轉(zhuǎn)化率減小，但是原料氣的流速加快，環(huán)氧乙烷選擇性略微增大，則主要原因是溫度得到較好控制，催化劑活性較強，C正確；

D.若進(jìn)料氣中O2比例增大，環(huán)氧乙烷產(chǎn)率降低，其中主要原因是環(huán)氧乙烷轉(zhuǎn)化為二氧化碳和水，D錯誤；

故合理選項是AD；

(3)I．壓強增大，主、副反應(yīng)速率增加，從而導(dǎo)致反應(yīng)體系升溫；溫度升高導(dǎo)致副反應(yīng)速率比主反應(yīng)速率提高的更多，環(huán)氧乙烷的選擇性降低；

II．壓強增大，副反應(yīng)③逆向移動，環(huán)氧乙烷濃度增大，導(dǎo)致反應(yīng)①進(jìn)行不利，環(huán)氧乙烷選擇性降低；

(4)增大氧氣的量，促進(jìn)副反應(yīng)發(fā)生，環(huán)氧乙烷產(chǎn)率降低，隨著二氧化碳含量增大，環(huán)氧乙烷選擇性增大，所以其圖象為；

(二)(1)a連接電源正極，作電解池陽極，發(fā)生氧化反應(yīng)產(chǎn)生Cl2，電極方程式為2Cl--2e-Cl2↑；

(2)b為陰極，生成NaOH，CH3CHOHCH2Cl與氫氧化鈉溶液反應(yīng)生成環(huán)氧丙烷和NaCl，方程式為CH3CHOHCH2Cl+NaOH→ +NaCl+H2O。