高三化學(xué)一輪復(fù)習(xí)反應(yīng)速率與化學(xué)平衡化學(xué)平衡移動原理在物質(zhì)制備中的應(yīng)用

化學(xué)均衡挪動原理在物質(zhì)制備中的應(yīng)用【考大綱求】理解外界條件對化學(xué)均衡的影響，并懂得均衡挪動原理的化工中的應(yīng)用?！臼谡n過程】【簡述】化學(xué)均衡在化工生產(chǎn)中有特別重要的應(yīng)用，特別是控制合適的反響條件使均衡向著理想的方向移動，近幾年來波及面特別廣，如2014·全國卷Ⅰ第28題制乙烯、2014·天津卷第10題合成氨、2015·全國卷Ⅱ2015·浙江卷第28題制苯乙烯、第27題合成甲醇、2015·北京卷第26題制氫等均對化學(xué)反響原理進(jìn)行了觀察。例1.（2014年全國1卷）乙醇是重要的有機(jī)化工原料.可由乙烯氣相直接水合法或間接水合法生產(chǎn)。回答以下問題:（1）間接水合法是指先將乙烯與濃硫酸反響生成硫酸氫乙酯（CHOSOH）,再水解生成乙醇寫出相應(yīng)反響253的化學(xué)方程式。（2）已知:33321·mol-1甲醇脫水反響：2CHOH（g）=CHOCH（g）+HO（g）△H=-23.9KJ甲醇制烯經(jīng)反響：2CH3OH（g）=C2H4（g）+2H2O（g）△H2=-29.19KJ·mol-1乙醇異構(gòu)化反響：C2H5OH（g）=CH3OCH3（g）△H3=+50.7KJ·mol-1則乙烯氣相直接水合反響：24225KJ·mol-1與間接水合法比較，CH（g）+HO（g）=CHOH（g）的△H=氣相直接水合法的優(yōu)點是_（3）氣相直接水合法常采用的工藝條件為:磷酸/硅藻土為催化劑，反響溫度290℃、壓強(qiáng)69MPa:氣。N(H2O):N(C2H4)=0.6:1。乙烯的轉(zhuǎn)變率為5％.若要進(jìn)一步提高乙烯轉(zhuǎn)變率，除了可以合適改變反響溫度和壓強(qiáng)外，還可以夠采用的措施有、。例2.(2015·浙江)乙苯催化脫氫制苯乙烯反響：(1)工業(yè)上，平常在乙苯蒸氣中摻混水蒸氣(原料氣中乙苯和水蒸氣的物質(zhì)的量之比為1∶9)，控制反響溫度600℃，并保持系統(tǒng)總壓為常壓的條件下進(jìn)行反響。在不一樣樣反響溫度下，乙苯的均衡轉(zhuǎn)變率和某催化劑作用下苯乙烯的選擇性(指除了H2以外的產(chǎn)物中苯乙烯的物質(zhì)的量分?jǐn)?shù))表示圖如右：①摻入水蒸氣能提高乙苯的均衡轉(zhuǎn)變率，講解說明該事實__________。②控制反響溫度為600℃的原因是______________________。某研究機(jī)構(gòu)用CO2代替水蒸氣開發(fā)了綠色化學(xué)合成工藝—乙苯-二氧化碳耦合催化脫氫制苯乙烯。保持常壓和原料氣比率不變，與摻水蒸氣工藝比較，在相同的生產(chǎn)效率下，可降低操作溫度；該工藝中還可以夠發(fā)生反響：H2===CO＋H2O，CO2＋C===2CO。新工藝的特點有________(填編號)。

CO2＋①CO2與H2反響，使乙苯脫氫反響的化學(xué)均衡右移②不用高溫水蒸氣，可降低能量耗費③有利于減少積炭④有利于CO2資源利用例3.(2014·天津高考)合成氨是人類科學(xué)技術(shù)上的一項重要打破，其反響原理為：223H＝－92.4kJ·mol－1N(g)＋3H(g)2NH(g)一種工業(yè)合成氨的簡單流程圖以下：上述流程圖中，使合成氨放出的能量獲取充分利用的主要步驟是(填序號)__________。簡述本流程中提高合成氨原料總轉(zhuǎn)變率的方法：__________________________?！疽?guī)律與方法】化工生產(chǎn)合適條件選擇的一般原則從化學(xué)反響速率分析，既不可以過快，又不可以太慢。從化學(xué)均衡挪動分析，既要注不測界條件對速率和均衡影響的一致性，又要注意二者影響的矛盾性。從原料的利用率分析，增加易得低價原料，提高難得高價原料的利用率，從而降低生產(chǎn)成本。從實質(zhì)生產(chǎn)能力分析，如設(shè)施承受高溫、高壓能力等。注意催化劑的活性對溫度的限制?；どa(chǎn)中反響條件的選擇方法(以合成氨為例)223H＝－92.4kJ·mol－1(1)反響原理：N(g)＋3H(g)2NH(g)反響特點：①反響為可逆反響；②正反響為放熱反響；③反響物、生成物均為氣態(tài)，且正反響為氣體物質(zhì)的量減小的反響。反響條件的選擇反響條件對化學(xué)反響速對均衡混淆物中氨含量合成氨條件的選擇率的影響的影響均衡正向挪動，提高均衡壓強(qiáng)增大，有利于氨的合成，但需要增大壓強(qiáng)增大反響速率動力大，對資料、設(shè)施的要求高。故混淆物中氨的含量采用10～30MPa的高壓溫度要合適，既要保證反響有較快的高升溫度增大反響速率均衡逆向挪動，降低均衡速率，又要使反響物的轉(zhuǎn)變率不可以太混淆物中氨的含量低。故采用400～500℃左右的溫度，并且在該溫度下催化劑的活性最大使用催化劑增大反響速率沒有影響工業(yè)上一般采用鐵觸媒作催化劑原料氣的充分利用合成氨反響的轉(zhuǎn)變率較低，從原料充分利用的角度分析，工業(yè)生產(chǎn)中可采用循環(huán)操作的方法可提高原料的利用率。均衡類問題需綜合考慮的幾個方面原料的根源、除雜，特別考慮雜質(zhì)對均衡的影響。原料的循環(huán)利用。產(chǎn)物的污染辦理。產(chǎn)物的酸堿性對反響的影響。氣體產(chǎn)物的壓強(qiáng)對均衡造成的影響。改變外界條件對多均衡系統(tǒng)的影響?！局v堂訓(xùn)練】1.跟著汽車數(shù)量的逐年增加，汽車尾氣污染已成為突出的環(huán)境問題之一。反響：2NO(g)＋2CO(g)2CO(g)＋N(g)可用于凈化汽車尾氣，已知該反響速率極慢，570K時均衡常數(shù)為－59。以下說法正確的選項是1×102．提高尾氣凈化效率的最正確門路是研制高效催化劑．提高尾氣凈化效率的常用方法是高升溫度C．裝有尾氣凈化妝置的汽車排出的氣體中不再含有NO或COD．570K時及時抽走CO2、N2，均衡常數(shù)將會增大，尾氣凈化效率更佳2.以下說法正確的選項是( )．工業(yè)生產(chǎn)硫酸中采用高溫可提高二氧化硫的轉(zhuǎn)變率．合成氨工業(yè)中，合適高的溫度既可以提高反響速率，又可以使催化劑的活性最大．用氫氧化鈉溶液汲取二氧化碳?xì)怏w，高升溫度可使汲取速率加速．酯化反響是一個可逆的吸熱反響，故溫度越高越有利于生成酯3.工業(yè)可采用CO與H2反響合成再生能源甲醇，反響：CO(g)＋2H2(g)3<0在一容積可變H的密閉容器中充有10molCO和20molH2，在催化劑作用下發(fā)生反響生成甲醇。CO的均衡轉(zhuǎn)變率(α)與溫度(T)、壓強(qiáng)(p)的關(guān)系如圖2所示，實質(zhì)生產(chǎn)時條件控制在250℃、1.3×104kPa左右，選擇此壓強(qiáng)的原因是__________________________。硫酸是基礎(chǔ)化工的重要產(chǎn)品，硫酸的花銷量可作為衡量一個國家工業(yè)發(fā)展水平的標(biāo)志。生產(chǎn)硫酸的主要反響為：SO2(g)+1/2O2(g)SO3(g)；在7.0%SO2、11%O2、82%N2時，SO2均衡轉(zhuǎn)變率與溫度、壓強(qiáng)的關(guān)系如圖3：則工業(yè)生產(chǎn)最合適的溫度范圍為，壓強(qiáng)平常采用常壓的原因是____________________。霧霾嚴(yán)重影響人們的生活，汽車尾氣的排放是造成霧霾天氣的重要原因之一。已知汽車尾氣排放時容易發(fā)生以下反響：①N2(g)+O2(g)2NO(g)△H1＝akJ·mol-1②CO(g)+1/2O2(g)CO2(g)△H2＝ckJ·mol-1③2CO(g)+2NO(g)N2(g)+2CO2(g)△H3煙氣中也含有氮氧化物，C2H4可用于煙氣脫硝。為研究溫度、催化劑中Cu2＋負(fù)載量對NO去除率的影響，控制其他條件必定，實驗結(jié)果如圖1所示。為達(dá)到最高的NO去除率，應(yīng)選擇的反響溫度約為___，Cu2＋負(fù)載量為。例4.用惰性電極電解飽和食鹽水時，陰極周邊溶液呈堿性的原因例5.在氯堿工業(yè)中，電解飽和食鹽水常常用鹽酸控制陽極區(qū)溶液的pH在2~3的原因【方法與規(guī)律】用均衡挪動原理解說有關(guān)問題的四個步驟是：（1）列均衡（2）寫改變的條件（3）說均衡移向（4）說均衡挪動的結(jié)果。【講堂訓(xùn)練】6.以富含硫酸亞鐵的工業(yè)廢液為原料生產(chǎn)氧化鐵的工藝以下（部分操作和條件略）；從廢液中提純并結(jié)晶出FeSO4·7H2O；II將FeSO4·7H2O配制成溶液；Ⅲ將FeSO4溶液與稍過分的NH4HCO3溶液混淆，獲取含F(xiàn)eCO3的濁液。IV將濁液過濾，用900C熱水沖刷積淀，干燥后獲取FeCO3固體。煅燒FeCO3，獲取Fe2O3固體。4已知：NHHCO3在熱水中分解。II中，需加必定量硫酸，運用化學(xué)均衡原理簡述硫酸的作用。難溶性雜鹵石（K2SO4·MgSO4·2CaSO4·2H2O）屬于“呆礦”，在水中存在以下均衡：244422Ca2++2K++Mg2++4SO42—+2H2OKSO·MgSO·2CaSO·2HO（s）為能充分利用鉀資源，用飽和Ca(OH)2溶液浸雜鹵石制備硫酸鉀，工藝流程以下.用化學(xué)均衡挪動原理解說Ca(OH)2溶液能溶解雜鹵石浸出K+的原因：。已知：Ti4++(2+x)H2OTiO2·xH2O+4H+；向鈦鹽水溶液中不斷通入高溫水蒸氣，保持溶液沸騰一段時間，可制備水合二氧化鈦積淀。請用所學(xué)化學(xué)均衡原理分析可以用鈦鹽水解反響制取二氧化鈦的原因。甲酸、甲醇、甲酸甲酯是重要化工原料。它們的一些性質(zhì)以下：物質(zhì)HCOOHCH3OHHCOOCH3主要性質(zhì)

無色液體，與水互溶K(HCOOH)>K(CH3COOH)

無色液體，與水互溶

無色液體，在水中溶解度小，與醇互溶工業(yè)制備甲酸原理：HCOOCH3(l)+H2O(l)

HCOOH(l)+CH3OH(l)

，反響吸熱，但焓變的的值很小。常溫常壓下，水解反響速率和均衡常數(shù)都較小。工業(yè)生產(chǎn)中，反響初步，在甲酸甲酯和水的混淆物中加入少量甲酸和甲醇，從反響速率和限度的角度分析所加甲酸和甲醇對甲酸甲酯水解的影響。甲醇：________________________________________________________________。甲酸：________________________________________________________________。例1.(1)C2H4+H2SO4=C2H5OSO3H、C2H5OSO3H+H2OC2H5OH+H2SO4(2)45.5污染小、腐化性小等(3)將產(chǎn)物乙醇液化移去增加nH2O:nC2H4比例2.(1)①正反響方向氣體分子數(shù)增加，加入水蒸氣稀釋，相當(dāng)于起減壓的見效②600℃，乙苯的轉(zhuǎn)變率和苯乙烯的選擇性均較高。溫度過低，反響速率慢，轉(zhuǎn)變率低；溫度過高，選擇性下降。高溫還可能使催化劑失活，且能耗大(2)①②③④N、H循環(huán)使用例3.Ⅳ對原料氣加壓；分別液氨后，未反響的22例4.在陰極發(fā)生反響：2H++2e-=H2↑,由于氫離子不斷放電，損壞了水的電離均衡，促使了水的電離，以致溶液中的c(OH-)>c(H+),使溶液顯堿性。例5.陽極產(chǎn)生的氯氣與水發(fā)生反響：Cl2+H2OHCl+HClO，增大溶液中鹽酸的濃度可以使均衡逆向挪動，減少氯氣在水中的溶解，有利于氯氣的逸出。【講堂訓(xùn)練】3.在1.3×104kPa下，CO的轉(zhuǎn)變率已較高，再增大壓強(qiáng)，CO的轉(zhuǎn)變率提高不大，生產(chǎn)成本卻增加4.400~500℃生產(chǎn)條件下SO2的均衡轉(zhuǎn)變率已經(jīng)很大5.350℃（300～400℃之間）；3%。+2+Fe(OH)+的均衡向逆反響方向挪動，從而控制FeSO的6.加入硫酸，H濃度增大，使Fe+2HO+2H224水解2+2+2-7.加入Ca(OH)溶液，OH-與Mg