化學(xué)反應(yīng)速率和化學(xué)平衡在生活、生產(chǎn)和科學(xué)研究中的調(diào)控作用-2-2-2-2-化學(xué)反應(yīng)速率和化學(xué)平衡理論的研究本身就是為了解決生活、生產(chǎn)中存在的問題。高考題就是取材于相關(guān)研究事實,綜合考查學(xué)生化學(xué)反應(yīng)速率和化學(xué)平衡理論的運用能力。試題難度大、區(qū)分度大,運算要求高。-3-3-3-3-1.化工生產(chǎn)選擇適宜條件的一般原則(1)從化學(xué)反應(yīng)速率分析,既不能太大,又不能太小。(2)從化學(xué)平衡移動分析,既要注意外界條件對速率和平衡影響的一致性,又要注意二者影響的矛盾性。(3)從原料的利用率分析,增加易得廉價原料,提高難得貴重原料的利用率,從而降低生產(chǎn)成本。(4)從實際生產(chǎn)能力分析,如設(shè)備承受高溫、高壓的能力等。(5)注意催化劑的活性對溫度的限制。(6)工業(yè)生產(chǎn)中既不能片面地追求高轉(zhuǎn)化率,也不能片面追求高反應(yīng)速率,應(yīng)尋找比較高的反應(yīng)速率并獲得適當(dāng)平衡轉(zhuǎn)化率的反應(yīng)條件。-4-4-4-4-2.化工生產(chǎn)中需綜合考慮的幾個方面(1)原料的來源、除雜,尤其考慮雜質(zhì)對催化劑的影響。(2)原料的循環(huán)利用,反應(yīng)熱的綜合利用。(3)產(chǎn)物的污染處理。(4)產(chǎn)物的酸堿性對反應(yīng)的影響。(5)氣體產(chǎn)物的壓強對平衡的影響。(6)改變外界條件對多平衡體系的影響。(7)化學(xué)反應(yīng)速率與平衡轉(zhuǎn)化率的問題。(8)催化劑的選擇及其活性溫度問題。-5-5-5-5-3.化工生產(chǎn)中反應(yīng)條件的選擇方法(以合成氨為例)(1)反應(yīng)原理:N2(g)+3H2(g) 2NH3(g)H=-92.4 kJmol-1(2)反應(yīng)特點:反應(yīng)為可逆反應(yīng);正反應(yīng)為放熱反應(yīng);反應(yīng)物、生成物均為氣體,且正反應(yīng)為氣體物質(zhì)的量減小的反應(yīng)。-6-6-6-6-7-7-7-7-(4)原料氣的充分利用:合成氨反應(yīng)的轉(zhuǎn)化率較低,從原料充分利用的角度分析,工業(yè)生產(chǎn)中可采用循環(huán)操作的方法提高原料的利用率。-8-8-8-8-9-9-9-9-(2)工業(yè)上,通常在乙苯蒸氣中摻混水蒸氣(原料氣中乙苯和水蒸氣的物質(zhì)的量之比為1 9),控制反應(yīng)溫度600 ,并保持體系總壓為常壓的條件下進行反應(yīng)。在不同反應(yīng)溫度下,乙苯的平衡轉(zhuǎn)化率和某催化劑作用下苯乙烯的選擇性(指除了H2以外的產(chǎn)物中苯乙烯的物質(zhì)的量分?jǐn)?shù))示意圖如下:摻入水蒸氣能提高乙苯的平衡轉(zhuǎn)化率,解釋說明該事實 。 控制反應(yīng)溫度為600 的理由是 。 -10-10-10-10-(3)某研究機構(gòu)用CO2代替水蒸氣開發(fā)了綠色化學(xué)合成工藝乙苯-二氧化碳耦合催化脫氫制苯乙烯。保持常壓和原料氣比例不變,與摻水蒸氣工藝相比,在相同的生產(chǎn)效率下,可降低操作溫度;該工藝中還能夠發(fā)生反應(yīng):CO2+H2CO+H2O,CO2+C2CO。新工藝的特點有(填編號)。 CO2與H2反應(yīng),使乙苯脫氫反應(yīng)的化學(xué)平衡右移不用高溫水蒸氣,可降低能量消耗有利于減少積炭有利于CO2資源利用-11-11-11-11-12-12-12-12-(2)在容積可變的容器中摻入水蒸氣相當(dāng)于把各反應(yīng)物和產(chǎn)物稀釋了,又由于該反應(yīng)為氣體體積增大的反應(yīng),因此相當(dāng)于減小了壓強,平衡右移,乙苯的平衡轉(zhuǎn)化率增大;根據(jù)圖示可知,在600 乙苯的平衡轉(zhuǎn)化率和某催化劑作用下苯乙烯的選擇性都是最高的,由于該反應(yīng)為吸熱反應(yīng),如果溫度太低則反應(yīng)速率較小,且平衡轉(zhuǎn)化率太低;如果溫度太高,則苯乙烯的選擇性降低。(3)CO2與H2的反應(yīng)消耗H2,故使乙苯脫氫反應(yīng)的化學(xué)平衡右移,正確;獲得水蒸氣需要消耗大量能源,正確;CO2與C(s)發(fā)生反應(yīng)生成CO(g),可以減少積炭,正確;兩個反應(yīng)都消耗CO2,正確。-13-13-13-13-(2)正反應(yīng)方向氣體分子數(shù)增加,加入水蒸氣稀釋,相當(dāng)于起減壓的效果600 ,乙苯的轉(zhuǎn)化率和苯乙烯的選擇性均較高。溫度過低,反應(yīng)速率慢,轉(zhuǎn)化率低;溫度過高,選擇性下降。高溫還可能使催化劑失活,且能耗大(3)1.(2017河北衡水模擬)N2O5是一種新型硝化劑,在一定溫度下可發(fā)生以下反應(yīng):T1 時,向密閉容器中通入N2O5,部分實驗數(shù)據(jù)見下表:下列說法中不正確的是()A.500 s內(nèi)N2O5分解速率為2.9610-3 molL-1s-1B.T1 下的平衡常數(shù)K1=125,平衡時N2O5的轉(zhuǎn)化率為50%C.T1下的平衡常數(shù)為K1,T2溫度下的平衡常數(shù)為K2,若T1T2,則K15.00 molL-1-14-1 2 答案解析解析關(guān)閉 答案解析關(guān)閉-15-1 22.將燃煤廢氣中的CO2轉(zhuǎn)化為二甲醚的反應(yīng)原理為:2CO2(g)+6H2(g) CH3OCH3(g)+3H2O(l)(1)該反應(yīng)的化學(xué)平衡常數(shù)表達式K=;(2)已知在某壓強下,該反應(yīng)在不同溫度、不同投料比時,達平衡時CO2的轉(zhuǎn)化率如圖所示:-16-1 2(3)某溫度下,向容積一定的密閉容器中通入CO2(g)與H2(g)發(fā)生上述反應(yīng),下列物理量不再發(fā)生變化時,能說明反應(yīng)達到平衡狀態(tài)的是;A.二氧化碳的濃度B.容器中的壓強C.氣體的密度D.CH3OCH3與H2O的物質(zhì)的量之比-17-1 2(4)某溫度下,在體積可變的密閉容器中,改變起始時加入各物質(zhì)的量,在不同的壓強下,平衡時CH3OCH3(g)的物質(zhì)的量如下表所示:p1p2(填“”“”或“=”);X1=;p2下中CH3OCH3的平衡轉(zhuǎn)化率為。 -18-1 2-19-1 2