Question

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)           =-210kJ·mol^-1

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

Ⅲ.2(g)+5O₂(g)4CO₂(g)+4H₂O(g)

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)=_________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，v_正=K_正·x²(CH₂=CH₂)·x(O₂)，v_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，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.v_正减小，v_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)CH₂C]，氯乙醇进一步反应生成环氧乙烷，其电解简易装置如右图所示。

已知:CH₂=CH₂+H₂O+Cl₂→CH₂(OH)CH₂Cl+HCl

①a电极为___________(选填“阴极”或“阳极”)。

②b电极区域生成环氧乙烷的化学方程式为______________________。

Answer

-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也短，消耗乙烯的量越少，导致乙烯转化率下降。 压强增大，主、副反应速率增加，使反应体系升温，可能导致副反应速率比主反应速率增大的快，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 CH2(OH)CH2Cl + NaOH→ + NaCl + H2O

【解析】

（1）主反应①：2CH2=CH2（g）+O2（g）⇌2（g）△H1=-210.0kJ•mol-1
副反应②：CH2=CH2（g）+3O2（g）⇌2CO2（g）+2H2O（g）△H2=-1324.0kJ•mol-1
根据盖斯定律计算②×2-①得到2（g）+5O2（g）⇌4CO2（g）+4H2O（g）的△H3=[2×（-1324.0）+210.0]kJ/mol=-2438kJ/mol；
答案为-2438。

（2）①流速越快，反应物接触时间越短，原料气与催化剂接触时间也短，消耗乙烯的量越少，导致乙烯转化率下降；

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也短，消耗乙烯的量越少，导致乙烯转化率下降。

②I．压强增大，主、副反应速率增加，使反应体系升温，可能导致副反应速率比主反应速率增大的快，使环氧乙烷的选择性降低；II．压强增大，副反应③逆向移动，环氧乙烷浓度增大，不利于反应①的进行，使环氧乙烷的选择性降低；

故答案为压强增大，主、副反应速率增加，从而导致反应体系升温；温度升高导致副反应速率比主反应速率提高的更多，环氧乙烷的选择性降低；压强增大，副反应③逆向移动，环氧乙烷浓度增大，导致反应①进行不利，环氧乙烷选择性降低。

（3）①在1L的密闭容器中充2molCH2=CH2(g)和1molO2(g)，在一定温度下发生反应，达到平衡时CH2=CH2的转化率为75%，则由反应2CH2=CH2（g）+O2（g）⇌2可知，平衡时，c(CH2=CH2)=0.5mol/L，c(O2)=0.25mol/L，c()=1.5mol/L，则平衡常数K==36；

答案为36。

②a．若平衡后仅升高温度，因为该反应2CH2=CH2（g）+O2（g）⇌2（g）△H1=-210.0kJ•mol-1，是放热反应，平衡逆向移动，则x(CH2=CH2)增大，x()减小，故a正确；

b．正反应为放热反应，升高温度，平衡逆向移动，则k正增大的倍数＜k逆增大的倍数，k正与k逆比值变小，故b错误；

c．升高温度，V正，V逆均增大，故c错误；

d．正反应为放热反应，升高温度，平衡逆向移动，则k正增大的倍数＜k逆增大的倍数，k正与k逆比值变小，故d正确；

答案为ad。

（4）①a连接电源正极，应为电解池阳极；

答案为阳极。

②b为阴极，生成NaOH，CH2(OH)CH2Cl与氢氧化钠溶液反应生成环氧乙烷、NaCl和水，方程式为CH2(OH)CH2Cl + NaOH→ + NaCl + H2O；

答案为CH2(OH)CH2Cl + NaOH→ + NaCl + H2O。