2019版高考化學(xué)一輪復(fù)習(xí)第7章化學(xué)反應(yīng)速率和化學(xué)平衡專項(xiàng)突破14化學(xué)平衡的調(diào)控在化工生產(chǎn)中的重要作用學(xué)案

1、(十四)化學(xué)平衡的調(diào)控在化工生產(chǎn)中的重要作用 考綱知識(shí)整合實(shí)例工業(yè)合成氨的原理與條件選擇1反應(yīng)原理N2(g)3H2(g)2NH3(g)H92.4 kJmol1反應(yīng)特點(diǎn)：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)。2反應(yīng)條件的選擇反應(yīng)條件對(duì)化學(xué)反應(yīng)速率的 影響對(duì)平衡混合物中氨含量的影響合成氨條件的選擇增大壓強(qiáng)增大反應(yīng)速率平衡正向移動(dòng)，提高平衡混合物中氨的含量壓強(qiáng)增大，有利于氨的合成，但需要的動(dòng)力大，對(duì)材料、設(shè)備的要求高。故采用10 MPa30 MPa的高壓升高溫度增大反應(yīng)速率平衡逆向移動(dòng)，降低平衡混合物中氨的含量溫度要適宜，既要保證反應(yīng)有較快的速率

2、，又要使反應(yīng)物的轉(zhuǎn)化率不能太低。故采用400500 左右的溫度，并且在該溫度下催化劑的活性最大使用催化劑增大反應(yīng)速率沒有影響工業(yè)上一般選用鐵觸媒作催化劑3. 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)中采用循環(huán)操作的方法可提高原料的利用率。高考命題點(diǎn)突破命題點(diǎn)1化工生產(chǎn)中條件的調(diào)控1某工業(yè)生產(chǎn)中發(fā)生反應(yīng)：2A(g)B(g) 2M(g)Hp2p3，對(duì)于有氣體參與的反應(yīng)，其他條件相同時(shí)，壓強(qiáng)越大，反應(yīng)速率越快。(2)乙烯與乙酸乙酯的化學(xué)計(jì)量數(shù)相等，故乙烯的轉(zhuǎn)化率與乙酸乙酯的產(chǎn)率相等。(4)根據(jù)題圖，p1 MPa、80 時(shí)乙酸乙酯的產(chǎn)率最大，為較適宜的生產(chǎn)條件。根據(jù)平

3、衡移動(dòng)原理，通入乙烯氣體或增大壓強(qiáng)，均可提高乙酸乙酯的合成速率和產(chǎn)率?！敬鸢浮?1)v(p1)v(p2)v(p3)其他條件相同時(shí)，對(duì)于有氣體參與的反應(yīng)，壓強(qiáng)越大化學(xué)反應(yīng)速率越快(2)30%(3)由圖象可知，p1 MPa、80 時(shí)反應(yīng)已達(dá)平衡且正反應(yīng)放熱，故壓強(qiáng)不變升高溫度平衡逆向移動(dòng)，產(chǎn)率下降(4)p1 MPa、80 通入乙烯氣體或增大壓強(qiáng)備選考點(diǎn)| “等效平衡”在平衡狀態(tài)比較中的應(yīng)用(教師選講)考綱知識(shí)整合1等效平衡的概念在相同條件下(恒溫、恒容或恒溫、恒壓)，同一可逆反應(yīng)體系，不管是從正反應(yīng)方向開始，還是從逆反應(yīng)方向開始，在達(dá)到化學(xué)平衡狀態(tài)時(shí)，任何相同組分的百分含量(體積分?jǐn)?shù)、物質(zhì)的量分?jǐn)?shù)

4、等)均相同，這樣的化學(xué)平衡互稱為等效平衡。2等效平衡的類型等效類型條件恒溫、恒容恒溫、恒容恒溫、恒壓反應(yīng)的特點(diǎn)任何可逆反應(yīng)反應(yīng)前后氣體分子數(shù)相等任何可逆反應(yīng)起始投料換算為化學(xué)方程式同一邊物質(zhì)， 其“量”相同換算為化學(xué)方程式同一邊物質(zhì)，其“量”符合同一比例換算為化學(xué)方程式同一邊物質(zhì)，其“量”符合同一比例平衡特點(diǎn)質(zhì)量分?jǐn)?shù)(w%)相同相同相同濃度(c)相同成比例相同(氣體)物質(zhì)的量(n)相同成比例成比例3. 實(shí)例在恒溫恒容條件下，可逆反應(yīng)：2A(g)B(g)3C(g)D(g) HQ1 kJmol1(Q10)，起始物質(zhì)的量如表所示：序號(hào)ABCD2 mol1 mol004 mol2 mol001 mol

5、0.5 mol1.5 mol0.5 mol01 mol3 mol1 mol003 mol1 mol(1)上述反應(yīng)達(dá)到平衡時(shí)，互為等效平衡的是哪幾組？。(2)達(dá)到平衡后，放出的熱量為Q2 kJ，吸收的熱量為Q3 kJ，則Q1、Q2、Q3的定量關(guān)系為Q2Q3Q1。(3)其他條件不變，當(dāng)D為固體時(shí)，上述反應(yīng)達(dá)到平衡時(shí)，互為等效平衡的是哪幾組？。(4)將“恒溫恒容”改為“恒溫恒壓”，A上述反應(yīng)達(dá)到平衡時(shí)，互為等效平衡的是哪幾組？。B達(dá)平衡后放出的熱量分別為Q1和Q2，則Q1與Q2的關(guān)系Q22Q1。4平衡狀態(tài)比較的三種思維模板(1)構(gòu)建恒溫恒容平衡思維模式新平衡狀態(tài)可認(rèn)為是兩個(gè)原平衡狀態(tài)簡(jiǎn)單的疊加并壓縮

6、而成，相當(dāng)于增大壓強(qiáng)。(2)構(gòu)建恒溫恒壓平衡思維模式(以氣體物質(zhì)的量增加的反應(yīng)為例，見圖示)新平衡狀態(tài)可以認(rèn)為是兩個(gè)原平衡狀態(tài)簡(jiǎn)單的疊加，壓強(qiáng)不變，平衡不移動(dòng)。 (3)恒溫恒容與恒溫恒壓條件平衡比較模式(起始量相同)高考命題點(diǎn)突破命題點(diǎn)1同溫同容條件下等效平衡的應(yīng)用1(2018石家莊模擬)同溫度下，體積均為1 L的兩個(gè)恒容密閉容器中發(fā)生可逆反應(yīng)：N2(g)3H2(g) 2NH3(g)H92.6 kJ/mol。測(cè)得數(shù)據(jù)如表：容器編號(hào)起始時(shí)各物質(zhì)的物質(zhì)的量/mol達(dá)到平衡時(shí)體系能量的變化N2H2NH323027.78 kJ1.61.80.8Q下列敘述不正確的是() 【導(dǎo)學(xué)號(hào)：】A容器、中反應(yīng)達(dá)平衡

7、時(shí)壓強(qiáng)相等B容器中反應(yīng)開始時(shí)v(正)v(逆)C容器中反應(yīng)達(dá)平衡時(shí)，吸收的熱量Q為9.26 kJD若條件為“絕熱恒容”，容器中反應(yīng)達(dá)平衡時(shí)n(NH3)0.6 molB根據(jù)容器中反應(yīng)達(dá)到平衡時(shí)能量的變化可知，該反應(yīng)中轉(zhuǎn)化的N2為0.3 mol，因此根據(jù)三段式法可得 N2(g)3H2(g) 2NH3(g)起始/(mol) 2 3 0轉(zhuǎn)化/(mol) 0.3 0.9 0.6平衡/(mol) 1.7 2.1 0.6故平衡常數(shù)K0.0230.069，因此容器中反應(yīng)向逆反應(yīng)方向進(jìn)行，v(正)”“”或“”)?！窘馕觥?1)由于甲容器定容，而乙容器定壓，當(dāng)它們的壓強(qiáng)相等達(dá)到平衡時(shí)，乙的容積應(yīng)該為甲的兩倍，生成的NH3的物質(zhì)