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1、化学反应速率和化学平衡在生活、生产和科学研究中的调控作用化学反应速率和化学平衡理论的研究本身就是为了解决生活、生产中存在的问题。高考题就是取材于相关研究事实,综合考查学生化学反应速率和化学平衡理论的运用能力。试题难度大、区分度大,运算要求高。21.化工生产选择适宜条件的一般原则(1)从化学反应速率分析,既不能太大,又不能太小。(2)从化学平衡移动分析,既要注意外界条件对速率和平衡影响的一致性,又要注意二者影响的矛盾性。(3)从原料的利用率分析,增加易得廉价原料,提高难得贵重原料的利用率,从而降低生产成本。(4)从实际生产能力分析,如设备承受高温、高压的能力等。(5)注意催化剂的活性对温度的限制
2、。(6)工业生产中既不能片面地追求高转化率,也不能片面追求高反应速率,应寻找比较高的反应速率并获得适当平衡转化率的反应条件。32.化工生产中需综合考虑的几个方面(1)原料的来源、除杂,尤其考虑杂质对催化剂的影响。(2)原料的循环利用,反应热的综合利用。(3)产物的污染处理。(4)产物的酸碱性对反应的影响。(5)气体产物的压强对平衡的影响。(6)改变外界条件对多平衡体系的影响。(7)化学反应速率与平衡转化率的问题。(8)催化剂的选择及其活性温度问题。43.化工生产中反应条件的选择方法(以合成氨为例)(1)反应原理:N2(g)+3H2(g)2NH3(g)H=-92.4kJmol-1(2)反应特点:
3、反应为可逆反应;正反应为放热反应;反应物、生成物均为气体,且正反应为气体物质的量减小的反应。56(4)原料气的充分利用:合成氨反应的转化率较低,从原料充分利用的角度分析,工业生产中可采用循环操作的方法提高原料的利用率。78(2)工业上,通常在乙苯蒸气中掺混水蒸气(原料气中乙苯和水蒸气的物质的量之比为19),控制反应温度600,并保持体系总压为常压的条件下进行反应。在不同反应温度下,乙苯的平衡转化率和某催化剂作用下苯乙烯的选择性(指除了H2以外的产物中苯乙烯的物质的量分数)示意图如下:掺入水蒸气能提高乙苯的平衡转化率,解释说明该事实。控制反应温度为600的理由是。9(3)某研究机构用CO2代替水
4、蒸气开发了绿色化学合成工艺乙苯-二氧化碳耦合催化脱氢制苯乙烯。保持常压和原料气比例不变,与掺水蒸气工艺相比,在相同的生产效率下,可降低操作温度;该工艺中还能够发生反应:CO2+H2=CO+H2O,CO2+C=2CO。新工艺的特点有(填编号)。CO2与H2反应,使乙苯脱氢反应的化学平衡右移不用高温水蒸气,可降低能量消耗有利于减少积炭有利于CO2资源利用1011(2)在容积可变的容器中掺入水蒸气相当于把各反应物和产物稀释了,又由于该反应为气体体积增大的反应,因此相当于减小了压强,平衡右移,乙苯的平衡转化率增大;根据图示可知,在600乙苯的平衡转化率和某催化剂作用下苯乙烯的选择性都是最高的,由于该反
5、应为吸热反应,如果温度太低则反应速率较小,且平衡转化率太低;如果温度太高,则苯乙烯的选择性降低。(3)CO2与H2的反应消耗H2,故使乙苯脱氢反应的化学平衡右移,正确;获得水蒸气需要消耗大量能源,正确;CO2与C(s)发生反应生成CO(g),可以减少积炭,正确;两个反应都消耗CO2,正确。12(2)正反应方向气体分子数增加,加入水蒸气稀释,相当于起减压的效果600,乙苯的转化率和苯乙烯的选择性均较高。温度过低,反应速率慢,转化率低;温度过高,选择性下降。高温还可能使催化剂失活,且能耗大(3)131 2 答案解析解析关闭 答案解析关闭141 22.将燃煤废气中的CO2转化为二甲醚的反应原理为:2
6、CO2(g)+6H2(g)CH3OCH3(g)+3H2O(l)(1)该反应的化学平衡常数表达式K=;(2)已知在某压强下,该反应在不同温度、不同投料比时,达平衡时CO2的转化率如图所示:151 2161 2(3)某温度下,向容积一定的密闭容器中通入CO2(g)与H2(g)发生上述反应,下列物理量不再发生变化时,能说明反应达到平衡状态的是;A.二氧化碳的浓度B.容器中的压强C.气体的密度D.CH3OCH3与H2O的物质的量之比171 2(4)某温度下,在体积可变的密闭容器中,改变起始时加入各物质的量,在不同的压强下,平衡时CH3OCH3(g)的物质的量如下表所示:p1(填“”“”或“=”) p2;X1=;p2下中CH3OCH3的平衡转化率为。181 2191 220
