考点突破：化学平衡原理在物质制备中的应用

1、PAGE9考点三:化学平衡原理在物质制备中的应用化学平衡在化工生产中有非常重要的应用，尤其是控制合适的反应条件使平衡向着理想的方向移动，近几年来涉及面非常广，如2022全国卷第27题合成甲醇、2022浙江卷第28题制苯乙烯、2022北京卷第26题制氢、2022天津卷第10题合成氨、2022全国卷第28题制乙烯等均对化学反应原理进行了考查。1化工生产适宜条件选择的一般原则1从化学反应速率分析，既不能过快，又不能太慢。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，提高难得高价原料的利用率，从而降低生产成本。4从实际

2、生产能力分析，如设备承受高温、高压能力等。5注意催化剂的活性对温度的限制。2平衡类问题需综合考虑的几个方面1原料的影响。2原料的循环利用。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造成的影响。6改变外界条件对多平衡体系的影响。题组训练1乙苯催化脱氢制苯乙烯反应：H124Jmol11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右：掺入水蒸气能提高乙苯的平衡转化率，解释说

3、明该事实_。控制反应温度为600 _。2某研究机构用CO2代替水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：CO2H2=COH2O，CO2C=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资源利用解析：1因为该容器内保持恒压，掺入水蒸气，相当于增大了容器的体积，而该反应的正反应是气体化学计量数增大的反应，化学平衡向右移动，提高了乙苯的平衡转化率。从图像可知，600 2中二氧化碳与氢气反应

4、，可以促使平衡向右移动，所以正确；中不需要提供产生水蒸气的能量，降低能耗，所以正确；中因为二氧化碳可以与碳反应生成一氧化碳，因此可以减少积炭，所以正确；中由于该反应消耗二氧化碳，因此有利于二氧化碳资源的利用，所以正确。答案：1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 222022天津高考合成氨是人类科学技术上的一项重大突破，其反应原理为：N2g3H2g2NH3gHmol1一种工业合成氨的简易流程图如下：1天然气中的H2S杂质常用氨水吸收，产物为NH4HS。一定条件下向NH4HS溶液中通入空气，得到单质硫并使吸收液再生，写出再生反应的化学方程式：_。2步骤中制氢气原理如

5、下：CH4gH2OgCOg3H2gHmol1COgH2OgCO2gH2gHmol1对于反应，一定可以提高平衡体系中H2百分含量，又能加快反应速率的措施是_。a升高温度b增大水蒸气浓度c加入催化剂d降低压强利用反应，将CO进一步转化，可提高H2产量。若1molCO和H2的混合气体CO的体积分数为20%与H2O反应，得到、CO2和H2的混合气体，则CO转化率为_。3图1表示500 、条件下，原料气投料比与平衡时NH3体积分数的关系。根据图中a点数据计算N24依据温度对合成氨反应的影响，在图2坐标系中，画出一定条件下的密闭容器内，从通入原料气开始，随温度不断升高，NH3物质的量变化的曲线示意图。5上

6、述流程图中，使合成氨放出的能量得到充分利用的主要步骤是填序号_。简述本流程中提高合成氨原料总转化率的方法：_。解析：1由题意可知空气中的O2将2价硫氧化为硫单质，同时生成NH3H2O，根据得失电子守恒将方程式配平即可。2反应为气体物质的量增大的吸热反应，降低压强使平衡右移，但反应速率减小，d错；催化剂不能改变反应限度，即不能改变H2百分含量，c错；增大水蒸气浓度虽可使反应速率增大且使平衡右移，但平衡体系中H2的百分含量却减小，b错；升高温度可使反应速率增大，且平衡右移，H2百分含量增大，a对。CO与H2Og的反应中，反应体系的气体物质的量不变，而1molCO与H2的混合气体参加反应生成、CO2

7、和H2的混合气，说明有g参加反应，则参加反应的CO也为，则其转化率为eqf,1mol20%100%90%。3由图1可以看出，当N2与H2物质的量之比为13时，NH3的平衡体积分数最大，为42%。设平衡时转化的N2的物质的量为mol，由三段式：N23H22NH3n起始mol:130n转化mol:32n平衡mol:1332eqf2,1332100%42%，解得，则平衡时N2的体积分数为eqf1,1332100%。4作图时要注意开始时NH3物质的量不断增多，是因为反应正向进行反应未达平衡，当反应达到平衡后，此时再升高温度，平衡逆向移动，NH3的物质的量减小。答案：12NH4HSO2eqo=,suol12反应特点：反应为可逆反应；正反应为放热反应；反应物、生成物均为气态，且正反应为气体物质的量减小的反应。3反应条件的选择反应条件对化学反应速率的影响对平衡混合物中氨含量的影响合成氨条件的选择增大压强增大反应速率平衡正向移动，提高平衡混合物中氨的含量压强增大，有利于氨的合成，但需要动力大，对材料、设备的要求高。故采用1030MPa的高压升高温度增大反应速率平衡逆向移动，降低平衡混合物中氨的含量温度要适宜，既要保证反应有较快的速率，又要使反应物的转化率不