2020版高考化学复习学科素养专项提升7化学反应速率和化学平衡在生产和科学研究中的调控作用课件苏教版.ppt

(七)化学反应速率和化学平衡在生产和科学研究中的调控作用,素养的认知与形成核心素养:科学态度与社会责任对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。关注与化学有关的社会热点问题,认识环境保护和资源合理开发的重要性,具有可持续发展意识和绿色化学观念;深刻理解化学、技术、社会和环境之间的相互关系,能运用所学知识综合分析化学反应速率和化学平衡在生产和科学研究中的调控作用,积极参与有关能源和环境问题的社会决策。,典例1(2017课标全国,27)丁烯是一种重要的化工原料,可由丁烷催化脱氢制备。回答下列问题:(1)正丁烷(C4H10)脱氢制1-丁烯(C4H8)的热化学方程式如下:C4H10(g)=C4H8(g)+H2(g)H1已知:C4H10(g)+O2(g)=C4H8(g)+H2O(g)H2=-119kJmol-1H2(g)+O2(g)=H2O(g)H3=-242kJmol-1反应的H1为kJmol-1。图(a)是反应平衡转化率与反应温度及压强的关系图,x0.1(填“大于”或“小于”);欲使丁烯的平衡产率提高,应采取的措施是(填标号)。A.升高温度B.降低温度C.增大压强D.降低压强,(2)丁烷和氢气的混合气体以一定流速通过填充有催化剂的反应器(氢气的作用是活化催化剂),出口气中含有丁烯、丁烷、氢气等。图(b)为丁烯产率与进料气中n(氢气)/n(丁烷)的关系。图中曲线呈现先升高后降低的变化趋势,其降低的原因是。(3)图(c)为反应产率和反应温度的关系曲线,副产物主要是高温裂解生成的短碳链烃类化合物。丁烯产率在590之前随温度升高而增大的原因可能是、;590之后,丁烯产率快速降低的主要原因可能是。,解析(1)根据盖斯定律,式-式可得式,因此H1=H2-H3=-119kJmol-1+242kJmol-1=+123kJmol-1。由图(a)可以看出,温度相同时,由0.1MPa变化到xMPa,丁烷的转化率增大,即平衡正向移动,由于反应是气体物质的量增大的反应,压强越小平衡转化率越大,所以x的压强更小,xB,故d正确;,相同温度下,压强增大,平衡正向移动,氨气的体积分数增大,氨气的体积分数关系为p1p2p3,则压强大小为p1p2p3;在250、p2时,初始时氮气、氢气的体积比为13,物质的量之比也为13,设氮气、氢气的物质的量分别为1mol、3mol,氨气的体积分数为50%,设氮气的转化率为x,则N2(g)+3H2(g)2NH3(g)开始/mol130转化/molx3x2x平衡/mol1-x3-3x2x,答案(1)c(2)adp1p2p366.7,归纳总结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: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。(3)反应条件的选择:,(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来提高原料的利用率。,1,2,1.(2018福建晋江季延中学高三检测)在催化剂作用下,用乙醇制乙烯,乙醇转化率和乙烯选择性(生成乙烯的物质的量与乙醇转化的物质的量的比值)随温度、乙醇进料量(单位:mLmin-1)的关系如图所示(保持其他条件相同)。,1,2,在410440温度范围内,下列说法不正确的是()A.当乙醇进料量一定,随乙醇转化率增大,乙烯选择性升高B.当乙醇进料量一定,随温度的升高,乙烯选择性不一定增大C.当温度一定,随乙醇进料量增大,乙醇转化率减小D.当温度一定,随乙醇进料量增大,乙烯选择性增大,答案,解析,1,2,2.(2018山东济南第一中学高三月考)氢气是一种新型的绿色能源,又是一种重要的化工原料。以生物材质(以C计)与水蒸气反应制取H2是一种低耗能、高效率的制H2方法。该方法由气化炉制造H2和燃烧炉再生CaO两步构成。气化炉中涉及的反应为:.C(s)+H2O(g)CO(g)+H2(g)K1;.CO(g)+H2O(g)CO2(g)+H2(g)K2;.CaO(s)+CO2(g)CaCO3(s)K3;,1,2,(1)该工艺制H2总反应可表示为C(s)+2H2O(g)+CaO(s)CaCO3(s)+2H2(g),其反应的平衡常数K=(用K1、K2、K3的代数式表示)。在2L的密闭容器中加入一定量的C(s)、H2O(g)和CaO(s)。下列能说明反应达到平衡状态的是。a.容器内混合物的质量不变b.H2与H2O(g)的物质的量之比不再变化c.混合气体的密度不再变化d.形成amolHH键的同时断裂2amolHO键,1,2,(2)对于反应,不同温度和压强对H2产率影响如下表。,由表中数据判断:p1(填“”“BD(3)1072.9(4)正反应不变,1,2,解析(1)已知:C(s)+H2O(g)=CO(g)+H2(g)K1,:CO(g)+H2O(g)=CO2(g)+H2(g)K2,:CaO(s)+CO2(g)=CaCO3(s)K3,反应、之和为反应C(s)+2H2O(g)+CaO(s)=CaCO3(s)+2H2(g),则K=K1K2K3;根据质量守恒定律,容器内混合物的质量始终不变,不能判断达到平衡状态,a错误;H2与H2O(g)的物质的量之比不再变化,说明正逆反应速率相等,能够判断达到了平