2021版新高考地区选考化学（人教版）一轮复习教师用书：小专题突破9　化学反应的调控 .doc

小专题突破9化学反应的调控变化观念与平衡思想、科学态度与社会责任专题精讲影响化学反应进行的因素有两个方面，首先是参加反应的物质的组成、结构和性质等本身因素，其次是温度、压强、浓度、催化剂等反应条件。化学反应的调控，就是通过改变反应条件使一个可能发生的反应按照某一方向进行。在实际生产中常常需要结合设备条件、安全操作、经济成本等情况，综合考虑影响化学反应速率和化学平衡的因素，寻找一个适宜的生产条件。此外，还要根据环境保护及社会效益等方面的规定和要求做出分析，权衡利弊，才能实施生产。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反应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)原料的来源、除杂，尤其考虑杂质对平衡的影响。(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。3化学反应调控的实例工业合成氨(1)反应原理N2(g)3H2(g)2NH3(g)H92.4 kJmol1(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，平衡混合物中氨的含量提高压强增大，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1030 MPa的高压升高温度增大反应速率平衡逆向移动，平衡混合物中氨的含量降低温度要适宜，既要保证反应有较快的速率，又要使反应物的转化率不能太低。故采用400500 左右的温度，并且在该温度下催化剂的活性最大使用催化剂增大反应速率没有影响工业上一般选用铁触媒做催化剂(4)综上，工业上通常采用铁触媒、在400500 和1030 MPa的条件下合成氨。(5)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。专题精练1(2020长春质检)二甲醚(DME)被誉为“21世纪的清洁燃料”，由合成气制备二甲醚的主要原理如下：CO(g)2H2(g)CH3OH(g)H190.7 kJmol12CH3OH(g)CH3OCH3(g)H2O(g)H223.5 kJmol1CO(g)H2O(g)CO2(g)H2(g)H341.2 kJmol1回答下列问题：(1)反应3H2(g)3CO(g)CH3OCH3(g)CO2(g)的H_kJmol1。下列措施中，能提高CH3OCH3产率的有_(填字母)。A使用过量的COB升高温度C增大压强(2)反应能提高CH3OCH3的产率，原因是_。(3)将合成气以2通入1 L的反应容器中，一定条件下发生反应：4H2(g)2CO(g)CH3OCH3(g)H2O(g)H，则CO的平衡转化率随温度、压强变化关系如图所示，下列说法正确的是_(填字母)。AH<0Bp1<p2<p3C若在p3和316 时，起始时3，则达到平衡时，CO转化率小于50%答案：(1)246.1AC(2)反应消耗了反应的H2O(g)，有利于反应正向进行，同时生成了H2(3)A2化学反应原理在科研和生产中有广泛应用。(1)利用“化学蒸气转移法”制备TaS2晶体，发生如下反应：TaS2(s)2I2(g)TaI4(g)S2(g)H>0()如图所示，反应()在石英真空管中进行，先在温度为T2的一端放入未提纯的TaS2粉末和少量I2(g)，一段时间后，在温度为T1的一端得到了纯净TaS2晶体，则温度T1_(填“>”“<”或“”)T2。上述反应体系中循环使用的物质是_。(2)CO可用于合成甲醇，反应方程式为CO(g)2H2(g)CH3OH(g)。CO在不同温度下的平衡转化率与压强的关系如图所示。该反应H_(填“>”或“<”)0。实际生产条件控制在250 、1.3104 kPa左右，选择此压强的理由是_。解析：(1)由题意可知，未提纯的TaS2粉末变成纯净TaS2晶体，要经过两步转化：TaS22I2=TaI4S2，TaI4S2=TaS22I2，即反应()先在温度T2端正向进行，后在温度T1端逆向进行，反应()的H大于0，因此温度T1小于T2，该过程中循环使用的物质是I2。(2)从图像来看，随着温度的升高，CO的转化率变小，则H<0，综合温度、压强对CO转化率的影响来看，在题给压强下，CO的转化率已经很大，不必再增大压强。答案：(1)<I2(2)<在1.3104 kPa下，CO的转化率已较高，再增大压强CO转化率提高不大，同时生产成本增加3煤炭是重要的化工原料，但属于不可再生能源，高效、清洁地利用煤炭资源至关重要。请回答下列问题：(1)煤的气化原理是C(s)2H2(g)CH4(g)H。在1 L密闭容器中投入1 mol碳，并充入2 mol H2，测得相关数据如图所示。有关图1、图2的说法正确的有_(填字母)。ap1<6 MPabT1<1 000 KcH<0d工业生产中，当温度为T2时，压强越高，经济效益越好图2中A点对应的平衡常数Kp_(用平衡分压代替平衡浓度计算，分压总压物质的量分数)。(2)煤生产水煤气和半水煤气工业上用煤生产作为合成氨原料气的水煤气，要求气体中(COH2)与N2的体积之比为3.13.2，发生的反应有C(s)H2O(g)CO(g)H2(g)，C(s)O2(g)CO(g)。从能量角度考虑，通入空气的目的是_。煤炭化工中有反应为CO(g)H2O(g)H2(g)CO2(g)。在400 时，反应物的物质的量均为1 mol，在绝热恒容条件下开始反应，下列不能说明反应达到平衡状态的有_(填字母)。a体系的压强不再发生变化b混合气体的密度不变c混合气体的平均相对分子质量不变d各组分的物质的量浓度不再改变e体系的温度不再发生变化fv正(CO)v逆(H2O)如图是反应CO(g)H2O(g)H2(g)CO2(g)H<0中CO和CO2的浓度随时间发生变化的曲线，则t2时刻改变的条件可能是_(写出一种即可)。若t4时刻通过改变容积的方法将压强增大为原来的2倍，在图中t4t5区间内画出CO、CO2浓度变化曲线，并标明物质名称(假设各物质状态均保持不变)。解析：(1)该反应为反应前后气体分子数减小的反应，增大压强，平衡正向移动，碳的转化率增大，故p1<6 MPa，a项正确；根据图1可知，升高温度，碳的转化率减小，平衡逆向移动，则H<0，图2中T1时碳的转化率大于1 000 K时的转化率，则T1<1 000 K，b、c项正确；压强增大，碳的转化率增大，但增大的幅度较小，并且增大压强对设备有一定的要求，故不是压强越高，经济效益越好，d项错误。A点对应的碳的平衡转化率为50%，则生成0.5 mol CH4，剩余0.5 mol碳和1 mol H2，由于碳为固体，则p(H2)4.5 MPa3 MPa，p(CH4)4.5 MPa1.5 MPa，故Kp。答案：(1)abc(2)前者是吸热反应，通入空气后发生的反应是放热反应，可维持体系的热量平衡bc降低温度(或增大水蒸气的量、减少氢气的量)