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) =-210kJ·mol-1

副反應(yīng)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(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。

(1)=_________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關(guān)系的圖象，圖中當(dāng)反應(yīng)體系的壓強高于2.4MPa，環(huán)氧乙烷選擇性下降，其可能原因是__________________。

(3)實驗測得反應(yīng)Ⅰ中，v正=K正·x2(CH2=CH2)·x(O2)，v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)，達(dá)到平衡時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.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(chǎn)物反應(yīng)，轉(zhuǎn)化為氯乙醇[CH2(OH)CH2C]，氯乙醇進(jìn)一步反應(yīng)生成環(huán)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(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(dǎo)致乙烯轉(zhuǎn)化率下降。 壓強增大，主、副反應(yīng)速率增加，使反應(yīng)體系升溫，可能導(dǎo)致副反應(yīng)速率比主反應(yīng)速率增大的快，使環(huán)氧乙烷的選擇性降低；壓強增大副反應(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 CH2(OH)CH2Cl + NaOH→ + NaCl + H2O

【解析】

（1）主反應(yīng)①：2CH2=CH2（g）+O2（g）2（g）△H1=-210.0kJmol-1
副反應(yīng)②：CH2=CH2（g）+3O2（g）2CO2（g）+2H2O（g）△H2=-1324.0kJmol-1
根據(jù)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(yīng)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(dǎo)致乙烯轉(zhuǎn)化率下降；

答案為流速越快，反應(yīng)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(dǎo)致乙烯轉(zhuǎn)化率下降。

②I．壓強增大，主、副反應(yīng)速率增加，使反應(yīng)體系升溫，可能導(dǎo)致副反應(yīng)速率比主反應(yīng)速率增大的快，使環(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，不利于反應(yīng)①的進(jìn)行，使環(huán)氧乙烷的選擇性降低；

故答案為壓強增大，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；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。

（3）①在1L的密閉容器中充2molCH2=CH2(g)和1molO2(g)，在一定溫度下發(fā)生反應(yīng)，達(dá)到平衡時CH2=CH2的轉(zhuǎn)化率為75%，則由反應(yīng)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(shù)K==36；

答案為36。

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

b．正反應(yīng)為放熱反應(yīng)，升高溫度，平衡逆向移動，則k正增大的倍數(shù)＜k逆增大的倍數(shù)，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(yīng)為放熱反應(yīng)，升高溫度，平衡逆向移動，則k正增大的倍數(shù)＜k逆增大的倍數(shù)，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(yīng)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(yīng)生成環(huán)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。