_高考化学第一轮基础知识点复习课件13.ppt

1.了解外界条件（温度、浓度、压强）对化学平衡移动的影响。 2.理解平衡移动原理的含义。 3.了解应用化学反应速率和化学平衡原理分析合成氨的条件。 4.通过对合成氨适宜条件的分析，认识化学反应速率和化学平衡的调控在 工业生产中的重要作用。,第三单元 化学平衡的移动,1.对平衡移动概念的理解,2.影响化学平衡移动的因素,【想一想】 某一可逆反应，一定条件下达到了平衡，若化学反应速率改变，平衡一 定发生移动吗？若平衡发生移动，化学反应速率一定改变吗？ 提示：不一定，如反应前后气体体积不变的反应增大压强或使用催化 剂，速率发生变化，但平衡不移动。 一定，化学平衡移动的根本原因就是外界条件改变，使v (正)v （逆）才发生移动的。,1合成氨反应是一个 反应，同时也是气体的物质的量 的反应。 因此， 温度、 压强将有利于化学平衡向生成氨的方向移动， 在一定的温度、压强下，反应物氮气、氢气的体积比为 时，平衡混合物中氨的含量最高。 2在特定条件下，合成氨反应的速率与参与反应的物质的浓度的关系式为：。,放热,减小,降低,增大,13,vkc(N2)c1.5(H2)c1(NH3),由此可知，合成氨反应的速率与氨气浓度的 次方成 。在反应过程 中，随着氨的浓度的 ，反应速率会逐渐 ，因此为了保持足够高的 反应速率应适时将 从混合气中分离出来。使用 可以使合成氨的反应 速率提高上万亿倍，温度 ，反应速率 。 3工业上，氮气与氢气合成氨的反应是在 表面上进行的。这是一个 复杂的过程，一般要经历 ，在 、 发生 、产物从催化剂表面 、产物 离开反应区等五个步骤。,1,正比,增大,减小,催化剂,越高,越大,催化剂,反应物扩散至催化剂表面,催化剂表面被吸附,表面反应,脱离,扩散,氨,4目前，合成氨生产中一般选择 作为催化剂， 控制反应温度在 左右； 根据反应器可使用的钢材质量及综合指标来选择压强， 大致可分为 (1107 Pa)，中压(21073107 Pa) 和 (8.51071108 Pa)三种类型，通常采用的氮气 与氢气的分压为 的投料比。在目前的工艺条件下合 成氨厂出口气中的氨含量一般为 。,铁触媒,700K,低压,高压,12.8,13%14%,【议一议】 1化学反应速率快，转化率一定高吗？ 答：化学反应速率是描述反应进行快慢的物理量，反应快但转化率 不一 定高，但是单位时间内产物的产量大。 2在合成氨的适宜条件中，500采用2107 Pa5107 Pa 使用催化剂。其中符合勒夏特列原理的是什么？ 答：符合平衡移动原理的只有压强。,3增大反应物浓度，可以增大反应速率，也可以使平衡向正反应方向移动，在合成氨工业中，常采用过量的N2还是过量的H2? 答：由于N2比H2容易获得，所以常使用过量的N2以增大H2的转化率。,【例1】 (2009安徽理综，11)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(),解析：H373.4 kJmol1，温度升高，平衡向逆反应方向移动，K减小，CO转化率降低，故A、B两项错；K只与温度有关，C项正确；D项增大N2的物质的量平衡左移，则NO转化率降低，所以D项错。 答案：C,2压强 (1)改变压强，会使任何有气体参与反应的速率发生变化，但对于反应前后气体体积变化的可逆反应，其正反应速率与逆反应速率变化程度不同，即气体物质计量数之和大的一方反应速率变化较大。 (2)若某一反应只有反应物(或生成物)有气态物质，则改变压强的瞬间只有正反应(或逆反应)速率发生变化。,1浓度 （1）必须改变与平衡有关的物质的浓度才会影响反应速率。 如3KSCN+FeCl3 Fe(SCN) 3+3KCl。 若在上述反应体系中加入KCl晶体，不会影响化学反应速率，因为反应 实质为Fe3+3SCN- Fe(SCN) 3。 （2）改变反应物浓度的瞬间，正反应速率变化，而逆反应速率不变， 同理改变生成物浓度瞬间，逆反应速率改变而正反应速率不变。,3温度 对任何反应的反应速率皆有影响，但对于吸热或放热反应影响的程度不同，对吸热反应影响的程度较大，因而升温，平衡向吸热方向移动；降温平衡向放热方向移动。 4. 催化剂 能同等程度地影响正逆反应的反应速率，因而平衡不移动，但改变反应到达平衡所需时间。,5外界条件对可逆反应正逆反应速率的影响可用图像表示如下 (1)其他条件不变，只改变浓度时(vt图) A图为t1时刻增大反应物浓度，若增大生成物浓度则上边的为v逆。 B图为t1时刻减小生成物浓度，若减小反应物浓度则上边的为v逆。,(2)只改变温度或压强时(vt图) C图为升温或增大压强(非等体积反应)。 D图为降温或减小压强(非等体积反应)。 若平衡向正反应方向移动，上边的为v正，反之亦然。,(3)加入催化剂或等体积反应加压的图像,1可逆反应mA(g)nB(g) xC(g)yD(g)，能够改变反应速率，同时能使平衡一定发生移动的条件是() A浓度 B催化剂 C压强 D温度 解析：本题考查外界因素的改变对速率和平衡的影响。由于方程式的计量数未知，所以不知该反应是否为等体积反应。如果是等体积反应，浓度的改变、压强的改变影响速率的变化，不一定影响平衡。催化剂改变速率，不改变平衡。任何反应都伴随能量变化，所以只要温度变化，速率就变化，同时平衡移动。所以只有D项正确。 答案：D,2(2009广东单科，15)取五等份NO2，分别加入温度不同、容积相同的恒容密闭容器中，发生反应： 2NO2(g) N2O4(g)，H<0，反应相同时间后，分别测定体系中NO2的百分含量(NO2%)，并作出其随反应温度(T)变化的关系图。下列示意图中，可能与实验结果相符的是(),解析：B项，反应达平衡后，升高温度平衡左移，NO2%增大；D项，反应未达平衡，升高温度反应向右进行趋于平衡，NO2%减小，达平衡后升高温度，平衡左移，NO2%增大，故选B、D。 答案：BD,3(2009全国理综，13)右图表示反应X(g) 4Y(g)Z(g)，H<0，在某温度时X的浓度随时间变化的曲线： 下列有关该反应的描述正确的是() A第6 min后，反应就终止了 BX的平衡转化率为85% C若升高温度，X的平衡转化率将大于85% D若降低温度，v正和v逆将以同样倍数减小,解析：A项，6 min时反应达到了平衡状态，但正、逆反应并未停止；B项，X的起始浓度为1.0 molL1，平衡时为0.15 molL1，浓度变化量为0.85 molL1，转化率为85%；C项，反应放热，升高温度平衡向逆反应方向移动，X的转化率将小于85%；D项，降温正、逆反应速率均减小，但逆反应速率减小的倍数大于正反应速率减小的倍数。 答案：B,【例2】 下列事实不能用勒夏特列原理解释的是() A温度过高对合成氨不利 B合成氨在高压下进行是有利的 C高温及加入催化剂都能使合成氨的反应速率加快 D增加N2的浓度可提高平衡混合物中NH3的含量,解析：勒夏特列原理即化学平衡移动原理。引起化学平衡移动的因素主要是浓度、压强、温度等，这些因素对化学平衡的影响都可用勒夏特列原理来概括，催化剂不能引起化学平衡移动，只能引起反应速率的变化，勒夏特列原理不包括反应速率的变化规律。 答案：C,1化工生产适宜条件的选择原则 化工生产选择适宜条件的目的是尽可能加快反应速率和提高反应进行的程度，节约能源和成本。依据外界条件对反应速率及化学平衡影响的规律，其原则是： (1)对任一可逆反应，增大反应物浓度，能提高反应速率和部分(或全部)反应物的转化率。实际生产中常利用提高廉价易得原料的浓度来提高另一原料的转化率，如合成氨中N2过量、工业制硫酸中O2过量等。,(2)对气体分子数减少的反应，增大压强既能提高反应速率又能使平衡正方向移动。但压强越大，对设备和材料的强度要求及动力消耗就越高，使成本增加，故应综合考虑，选择适当的压强。 (3)对放热反应，升温虽能提高反应速率，但转化率降低；若温度太低，转化率虽然较高，反应速率又太慢，故需要选择适当的温度，能在较低的温度下较快的反应。 对吸热反应，升温既能提高反应速率又能提高转化率，但要防止反应物或生成物的过热分解和设备成本。 (4)使用催化剂可大大提高反应速率，但不影响化学平衡，使用时必须注意其活性温度范围，并防止催化剂“中毒”。,2合成氨工业的简要流程 合成氨工业的简要流程可用方框图表示为：,(1)原料气的制取 N2：将空气液化、蒸发分离出N2或者将空气中的O2与碳作用生成CO2， 除去CO2后得N2。 H2：用水和燃料(煤、焦炭、石油、天然气等)在高温下制取。 用煤和水制H2的主要反应为： CH2O(g) COH2COH2O(g) CO2H2,(2)制得的N2、H2需净化、除杂质，再用压缩机压缩至高压。 (3)氨的合成：在适宜的条件下，在合成塔中进行。 (4)氨的分离：经冷凝使氨液化，将氨分离出来，提高原料的利用率， 并将没有完全反应的N2和H2循环送入合成塔，使其充分被利用。,4在一定条件下，合成氨反应达到平衡状态，此时，再进行如下操作， 平衡不发生移动的是() A恒温、恒压时，充入NH3 B恒温、恒容时，充入N2 C恒温、恒压时，充入He D恒温、恒容时，充入He 解析：A、B均是改变一种反应物或生成物的浓度，平衡要移动；C中 通入He，体积增加，反应体系中各成分的分压减小，平衡向逆反应方 向移动；D中通入He，反应体系中各成分的分压不变，平衡不移动。 答案：D,5有关合成氨工业的下列说法中，正确的是() A从合成塔出来的混合气体，其中NH3只占15%，所以生产氨的工厂的效率都很低 B由于氨易液化，N2、H2在实际生产中是循环使用的，所以总体来说氨的产率很高 C合成氨工业的反应温度控制在500，目的是使化学平衡向正反应方向移动 D合成氨厂采用的压强是20 MPa50 MPa，因在该压强下铁触媒的活性最大,解析：本题考查了合成氨工业的基础知识，需要从反应速率和化学平衡两个角度理解合成氨反应的条件选择。合成氨工业中从合成塔出来的混合气体，NH3只占15%，但由于分离出NH3后，N2和H2可循环使用，所以总体来说氨的产率是很高的，则A说法错误，B说法正确；合成氨工业的反应温度控制在500左右而不选择常温，是为了加快反应速率，且催化剂铁触媒在500时催化活性最高，C说法错误；合成氨的反应为气体体积减小的反应，增大压强主要是为了使平衡向正反应方向移动，与催化剂活性无关，D说法错误。 答案：B,6如下图所示是工业合成氨的简单流程示意图：沿X路线回去的物质是() AN2和H2 B催化剂 CN2 DH2 解析：合成氨的工艺流程中，从合成塔出来的混合气体，经过降温，分离出液氨，未反应的N2、H2可以循环使用，以提高原料的利用率。 答案：A,【例题】 可用右面示意图表示的是(),审题视点：1.题目中曲线是某未知量与时间关系，从图中知，乙达到平衡 的时间短，反应速率快。 2甲和乙处于不同的平衡状态。 3SO2和O2合成SO3、N2和H2合成氨的反应特点及外部条件对反应的影响。 思路点拨：A项中乙的SO2平衡转化率比甲的SO2平衡转化率应该更大，故 A项错；压强大的甲应更先达到平衡，故B项错；C项中NH3的平衡浓度在高 温下会更低，且更早达到平衡，故C项正确；催化剂不能影响NH3的平衡浓 度，故D项错。 正确答案：C,错因分析 不能正确分析图像的变化。 不能正确运用化学平衡移动原理分析实际问题。,【例题】 (12分)(2009广东单科，20)甲酸甲酯水解反应方程式为： HCOOCH3(l)H2O(l) HCOOH(l)CH3OH(l)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：,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：,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：_。 (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。,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。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。,(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： 9103 molmin1(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，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 HCOOCH3H2O HCOOHCH3OH 起始量 1.00 1.99 0.01 0.52 反应量 0.24 0.24 0.24 0.24 平衡量 0.76 1.75 0.25 0.76,(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。,(1)0.0459.0103(2)该反应中甲酸具有催化作用反应初期：虽然甲酸甲酯量较大，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。(3)0.14 (4),1. 不能正确认识图表图像，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。,点击此处进入 作业手册,