人教版高考化学一轮复习 第3节 化学平衡图象及化学反应原理的综合运动课件 大纲人教

1、第九章化学反应速率 化学平衡 第三节 化学平衡图象及化学反应 原理的综合应用复习目标展示1.掌握几种典型的化学图象及其分析方法。2.了解合成氨工业的生产流程及生产条件的选择。3.能够综合利用反应速率原理和平衡原理讨论有关工业生产问题。 2022/7/30 星期六1知识点1 外界条件对化学平衡影响的基本图象问题1：常见的化学平衡图象有哪几种类型？ 常见类型 对于反应mA(g)nB(g)pC(g)qD(g),若mnp q, 且H0(想一想：将图补充完整)1V-t图象2022/7/30 星期六22.c-t图象 (1)可逆反应达到平衡时，宏观速率(从某反应物量的消耗或某 生成物量的增加来计算)为零,此

2、时各物质的浓度不一定相等、 不一定与方程式的计量数成比例。2022/7/30 星期六33.c-p（T）图象4.其他图象a是在b的基础上加入正催化剂2022/7/30 星期六4【思维延伸】 (1)浓度时间图 此类图象能说明平衡体系各组分(或某一成 分)在反应过程中的变化情况。 如A+BAB反应情况如右图所示，此类图 象要注意各物质曲线的折点(达平衡)时刻 相同,各物质浓度变化的内在联系及比例符合化学方程式中 的化学计量数关系。 (2)含量时间温度(压强)图 常见形式有如下几种(C%指其产物的质量分数；B%指某反应 2022/7/30 星期六5物的质量分数)，如下图所示：2022/7/30 星期六

3、6知识点2 合成按工业问题2：怎样选择合成氨工业的生产条件？5合成氨工业的简要流程可用方框图表示为：2022/7/30 星期六7(2)制得的N2、H2需净化、除杂质、再用 压缩至高压。(3)氨的合成：在适宜的条件下，在 中进行。(4)氨的分离：经冷凝使氨液化，将氨分离出来，并将没有转化成NH3的 和 循环送入合成塔，使其充分利用，提高原料的利用率。压缩机合成塔N2H22022/7/30 星期六86适宜条件的选择500 2107Pa5107Pa 铁触媒 【思维延伸】 合成氨工业上投入原料N2和H2时，体积比一般不是13，而是 12.6或12.4，即使用过量的N2，提高H2的利用率；因为N2 来自

4、空气，来源丰富，成本低容易得到。2022/7/30 星期六9考点1 化学平衡图象分析法1不管是速率图象还是平衡图象,都要搞清纵、横坐标的 含义,都要与化学原理相联系,特别是与平衡移动原理 相联系。2三步分析法:一看反应速率是增大还是减小;二看v正、 v逆的相对大小；三看化学平衡移动的方向。3四要素分析法：看曲线的起点;看曲线的变化趋势；看 曲线的转折点;看曲线的终点。(一定要注意可逆反应的 特点。)2022/7/30 星期六104先拐先平:对于可逆反应mA(g)nB(g) pC(g)qD(g), 在转化率时间曲线中,先出现拐点的曲线先达到平衡。它 所对应的温度高或压强大。这时如果转化率也增大，

5、则反应 中H0，mnpq；若转化率降低， 则H0 某小组通过实验研究该反应(反应过程中体积变化忽略不 计)。反应体系中各组分的起始量如下表：2022/7/30 星期六21甲酸甲酯转化率在温度T1下随反应时间(t)的变化见下图：(1)根据上述条件，计算不同时间范围内甲酸甲酯的平均反应速率，结果见下表：2022/7/30 星期六22 请计算1520 min范围内甲酸甲酯的减少量为 mol，甲酸甲酯的平均反应速率为 molmin1(不要求写出计算过程)。(2)依据以上数据，写出该反应的反应速率在不同阶段的变化 规律及其原因： 。0.0459.0103 该反应中甲酸具有催化作用反应初期：虽然甲酸甲酯量

6、较大，但甲酸量很小，催化效果不明显，反应速率较慢；反应中期：甲酸量逐渐增多，催化效果显著，反应速率明显增大；反应后期：甲酸量增加到一定程度后，浓度对反应速率的影响成主导因素，特别是逆反应速率的增大，使总反应速率逐渐减小，直至为零2022/7/30 星期六23(3)上述反应的平衡常数表达式为： ，则该反应在温度T1下的K值 为 。(4)其他条件不变，仅改变温度为T2(T2大于T1)，画出温度T2下甲酸甲酯转化率随反应时间变化的预期结果示意图。 0.14 2022/7/30 星期六24点评1温度、浓度、压强和催化剂对化学反应速率的影响在实际 化工生产中都是为了在单位时间内产生最大经济效益为目 的。

7、而外界条件的改变可能不利于平衡向生成物的方向移 动。2该反应中几个表格和图像明确表明了反应中各物质的变化 情况，所以要充分利用这些图表。点拨(1)15 min时甲酸甲酯转化率为6.7%，20 min时甲酸甲酯转化率为11.2%，则其减少量为：1.0011.2%1.006.7%0.045 mol。平均反应速率为：2022/7/30 星期六25(2)由表中数据及(1)中计算出的1520 min的平均反应速率可知，反应前期反应速率增加，随着反应的进行反应速率增加更快，反应后期反应速率又减小。结合影响反应速率的因素可推测是反应中生成的甲酸具有催化作用。反应初期生成甲酸量少，催化效果不明显，反应速率较慢

8、，随着生成甲酸量增多，催化效果显著，反应速率明显增大，到反应后期，浓度对反应速率的影响起主导作用，使反应速率减小。(3)平衡时甲酸甲酯转化率为24.0%，则2022/7/30 星期六26(4)升高温度，反应速率加快，达到平衡时间短；该反应是吸热反应，升高温度时平衡向正反应方向移动，故T2比T1温度下甲酸甲酯转化率要高；抓住这两点，则不难画出示意图。作答与批改实录 2022/7/30 星期六27题后反思1不能正确识表图像，从图像中获取有用信息。2根据化学平衡常数计算，要注意知识的合理迁移。即：浓度的确定。*(2010广州模拟一)甲醇(CH3OH)是一种重要的化工原料，合成 甲醇的主要反应为： C

9、O(g)2H2(g) CH3OH(g)；H0。.在一定条件下，上述反应在一密闭容器中达到平衡。(1)体积不变的条件下,下列措施中有利于提高CO的转化率的是( )2022/7/30 星期六28A升高温度 B增大压强 C通入CO D通入H2答案：BD(2)在保证H2浓度不变的情况下，增大容器的体积，平衡 (填字母)。(提示：已知平衡常数 只随温度改变而改变，若某体系中CO、H2、CH3OH的浓度存在上述关系，就说明该体系是平衡体系)A向正反应方向移动B向逆反应方向移动C不移动作出此判断的理由是 。C该反应达到平衡时，平衡常数 。增大容器体积时， 等比例减小，由于H2浓度不变，此时的值仍然等于K，所

10、以平衡不移动 2022/7/30 星期六29.原料气的加工过程中常常混有一定量CO2，为了研究不同温度下CO2对该反应的影响，以CO2、CO和H2的混合气体为原料在一定条件下进行实验，结果表明，原料气各组分含量不同时，反应生成甲醇和副产物甲烷的碳转化率是不相同的。实验数据见下表：2022/7/30 星期六30(3)由上表数据可得出多个结论。结论一：在一定条件下，反应温度越高，碳转化率 。结论二： 。(4)为了验证结论二，有科学家又用以下五组不同组成的原料气再次进行实验。越高 原料气含少量CO2有利于提高生成甲醇的碳转化率，CO2含量过高碳转化率又降低且有甲烷生成2022/7/30 星期六31进

11、行该验证实验时，控制不变的因素有 、 、 等。思路点拨：本题考查化学平衡，中等题。.(1)提高CO的转化率，则平衡向正反应方向移动，注意通入CO，平衡向正反应方向温度 压强 CO和H2的体积分数之比 2022/7/30 星期六32移动，但CO的转化率降低。(2)根据平衡常数变化分析平衡移动方向。.根据表格提供的数据，反应温度越高，碳转化率越高；CO2的含量对碳的转化率有影响。高分解密首先要熟记与速率有关的基础知识、与平衡有关的基础知识，要明确速率只讨论快慢问题，而平衡只讨论可逆反应进行程度大小的问题，其次要将速率和平衡有关知识有机结合在一起，综合讨论工业生产效益问题。2022/7/30 星期六

12、33规律支持适宜生产条件选择的一般原则(1)对任一可逆反应，增大某一反应物浓度，能提高反应速率和其他反应物的转化率。故生产中常使廉价易得的原料适当过量，以提高另一原料的利用率，如氮气与氢气的配比为1.073。 (2)对气体分子数减少的反应，增大总压使平衡向正反应方向移动。但压强太大，设备要求成本增高,故必须综合考虑。2022/7/30 星期六34(3)对放热反应，升温，提高反应速率，但转化率降低，若温度太低，反应速率又太慢，故需使用适当的催化剂。对吸热反应，升温，加快反应速率，又能提高转化率，但要避免反应物或生成物的过热分解。(4)使用催化剂可大大提高反应速率且不影响化学平衡，但使用时必须注意

13、其活性温度范围，且防止催化剂“中毒”，延长使用寿命。 2022/7/30 星期六351(5分)(2009安徽理综改动)汽车尾气净化中的一个反应如下: NO(g)CO(g) N2(g)CO2(g) H373.4 kJmol1 在恒容的密闭容器中，反应达平衡后，改变某一条件，下列 示意图正确的是 ()2022/7/30 星期六36 解析:因为在恒容的密闭容器中所有物质又都为气体,根据 判断不随平衡移动而变化,A项不正确；升温平衡 向左移动，B项不正确，根据M ，当n增大时，(m不 变)M减小,C项正确；D项中NO的转化率应随n(N2)增大而减 小,D项不正确。 答案：C2(5分)(2010福州八中

14、月考题)工业上利用焦炭与水蒸气生产 H2的反应原理为：C(s)H2O(g) CO(g)H2(g)； H0,CO(g)H2O(g) CO2(g)H2(g);H0。第 二步生产的原料CO来源于第一步的产物。为提高原料的利 用率及H2的日产量，下列措施中不可取的是 ()2022/7/30 星期六37第一步产生的混合气体直接作为第二步的反应物第二步生产应采用适当的温度和催化剂第一、二步生产中均充入足量水蒸气第二步应在低温下进行第二步生产采用高压第二步生产中增大CO的浓度A B C D解析：第一步产生的H2使第二步的平衡逆移，故应先进行分离；第二步反应为放热反应，温度过低，反应速率太小而影响产量，温度过

15、高则对平衡不利，且要考虑催化剂的活性，故应选择适当的温度和催化剂，故正确错；增大廉价易得的水蒸气浓度可提高CO转化率，正确；压强对第二步反应无影响，不必采取高压，错；增大CO浓度并未提高主要原材料C的利用率，错。答案：D2022/7/30 星期六383(5分)(2010模拟题)已知:4NH3(g)5O2(g) 4NO(g) 6H2O(g)；H1 025 kJ/mol该反应是一个可逆反 应。若反应物起始物质的量相同,下列关于该反应的示意 图不正确的是()2022/7/30 星期六39解析：该可逆反应特点：(1)正反应放热；(2)正反应方向气体分子数增大；(3)该反应是可逆反应，可表示为4NH3(

16、g)5O2(g)4NO(g)6H2O(g)。A项图象：1 200时先达到平衡，1 000时，达到平衡时NO含量较高，1 200 1 000：降温，平衡向放热方向移动(生成NO方向)，NO含量升高，A正确；B项图象：10105 Pa时先达到平衡，1105 Pa下达到平衡时NO含量较大。压强较小时，平衡体系中NO的含量较高，B对；C项，从图象看，温度较高时先达到平衡，但是，温度越高，NO含量应越低，C项不正确；D项，有无催化剂只是在到达平衡的时间有差别，所以D项也正确。答案：C2022/7/30 星期六404.(5分)(2010模拟题)在密闭容器中进行 反应：H2(g)I2(g)2HI(g)，在温

17、 度为T1和T2时，产物的量和时间的关 系如图所示，符合图象的正确判断是() AT1T2，H0 BT1T2，H0 CT1T2，H0 DT1T2，H0 解析：根据“先拐先平数值大”的原则，从图中可以看出，反 应时的温度T1T2，且温度越高，HI的量越少，说明升高温 度，平衡向逆反应方向移动，即该反应的正反应属于放热反 应，H0。 答案：D2022/7/30 星期六415(10分)(2010山东省实验中学期中考题)制取硝酸铵的流程 图如下 请回答下列问题： (1)合成氨的原料通常各来自何处？ (2)已知N2(g)3H2(g)2NH3(g)； H92 kJmol1。2022/7/30 星期六42请解

18、释：举例说明什么是可逆反应？为有效提高氨的产率，实际生产中宜采取哪些措施？(3)写出氨催化氧化的化学方程式。铂铑合金网有何作用？为什么铂铑合金网未预热也会发热？(4)生产硝酸的过程中常会产生一些氮的氧化物，如何消除它们对大气的污染？写出反应方程式。(5)举出硝酸铵的两种主要用途。解释为什么该用途对现代社会非常重要？(6)在一定温度和压强的密闭容器中，将平均相对分子质量为8.5的H2和N2混合，当该反应达到平衡时，测出平衡混合气的平均2022/7/30 星期六43相对分子质量为10，此时N2的转化率为 ，平衡混合气体中NH3的体积分数为 。(7)请你为硝酸厂的选址提出合理化建议。解析：运用化学反

19、应速率、化学平衡原理，结合流程图和涉及反应的特点及化工生产的实际情况分析解答。答案：(1)N2取自于空气，H2可来自于水煤气。(2)在高温、高压和有催化剂存在的条件下，N2与H2可以直接化合生成氨(NH3)，并放出热量，同时，NH3也会分解成N2和H2，即在相同条件下能同时向正、逆两个反应方向进行的反应，这样的反应叫可逆反应。可采取增压，及时分离氨，并循环利用N2和H2。30%17.6%2022/7/30 星期六44(3)4NH35O2 4NO6H2O，PtRh合金网起催化作用；因为氨的催化氧化反应是放热反应，保证PtRh合金网达到一定温度而不必预热。(4)可用碱液吸收氮的氧化物。NONO22

20、NaOH 2NaNO2H2O2NO22NaOH NaNO3NaNO2H2O(5)NH4NO3可作化肥和炸药。前者可促使植物生长，增加农作物产量；后者可用于军事、建设上制造炸药，故该物质对现代社会的发展与和平作用重大。(7)厂址的选择应具备以下有利条件：原料和产品运输方便，生产动力来源充足，废物易于处理，地价较便宜等。2022/7/30 星期六45*(2010模拟题)(1)下表为某温度和压强下，密闭容器中SO2被氧化为SO3反应在不同时间各物质的浓度(mol/L)试画出V(SO3)t图：时间(min)010203040506070SO210753.52111O253.52.51.7510.50.

21、50.5SO30356.589992022/7/30 星期六46答案：起点、拐点、终点准确，曲线准确，不描点，曲线准确也给分。描点参考：2022/7/30 星期六47(2)工业上生产硫酸时，利用催化氧化反应将SO2转化为SO3是一个关键步骤。压强及温度对SO2转化率的影响如下表(原料气各成分的体积分数为：SO2 7%，O2 11%，N2 82%)：2022/7/30 星期六48如何利用表中数据推断SO2的氧化反应的热效应？ ；在400500时，SO2的催化氧化采用常压而不是高压，主 要原因是： ；工业制硫酸所产生的尾气含有SO2、微量的SO3和酸雾。为了保护环境将尾气通入氨水中，能发生多个反应