2024屆新高考一輪復(fù)習(xí)人教版 第七章 第3講　化學(xué)反應(yīng)的方向　化學(xué)反應(yīng)的調(diào)控 課件（59張）

第3講化學(xué)反應(yīng)的方向化學(xué)反應(yīng)的調(diào)控必備知識·整合一、化學(xué)反應(yīng)的方向1.自發(fā)過程(1)含義:在一定條件下,不借助

就可以

的過程。(2)特點(diǎn)。①體系趨向于從

狀態(tài)轉(zhuǎn)變?yōu)?/p>

狀態(tài)(體系給外部

或者

熱量)。②在密閉條件下,體系有從

自發(fā)轉(zhuǎn)變?yōu)?/p>

的傾向。外力自動進(jìn)行高能低能做功放出有序無序2.判斷化學(xué)反應(yīng)進(jìn)行方向的依據(jù)<0>>0=0<0溫度對反應(yīng)方向的影響具體可表示為[理解·辨析]判斷正誤:正確的畫“√”,錯(cuò)誤的畫“×”。(1)在其他外界條件不變的情況下,使用催化劑,可以改變化學(xué)反應(yīng)進(jìn)行的方向。(

)解析:(1)催化劑只能改變化學(xué)反應(yīng)速率。(2)凡是放熱反應(yīng)都是自發(fā)的,吸熱反應(yīng)都是非自發(fā)的。(

)解析:(2)不一定,焓變單獨(dú)作為化學(xué)反應(yīng)方向的判據(jù)不全面。(3)能自發(fā)進(jìn)行的反應(yīng)一定能迅速發(fā)生。(

)解析:(3)反應(yīng)自發(fā)進(jìn)行的趨勢與反應(yīng)速率無關(guān),能自發(fā)進(jìn)行的反應(yīng)速率不一定快。(4)某吸熱反應(yīng)能自發(fā)進(jìn)行,則該反應(yīng)是熵增反應(yīng)。(

)解析:(4)ΔG=ΔH-TΔS<0,ΔH>0,則ΔS>0?！痢痢痢潭?、化學(xué)反應(yīng)的調(diào)控1.控制反應(yīng)條件的目的(1)促進(jìn)有利的化學(xué)反應(yīng)進(jìn)行。(2)抑制有害的化學(xué)反應(yīng)進(jìn)行。2.控制反應(yīng)條件的基本措施(1)控制化學(xué)反應(yīng)速率的措施。改變反應(yīng)體系的溫度、溶液的濃度、氣體的壓強(qiáng)(或濃度)、固體的表面積以及使用催化劑等。(2)提高轉(zhuǎn)化率的措施。改變可逆反應(yīng)體系的溫度、溶液的濃度、氣體的壓強(qiáng)(或濃度)等。(3)以工業(yè)合成氨為例,理解運(yùn)用化學(xué)反應(yīng)原理選擇化工生產(chǎn)中的適宜條件。升高溫度、增大壓強(qiáng)、增大反應(yīng)物濃度和使用催化劑等降低溫度、增大壓強(qiáng)、增大反應(yīng)物濃度等3.化工生產(chǎn)適宜條件選擇的一般原則條件原則從化學(xué)反應(yīng)速率分析既不能過快,又不能太慢從化學(xué)平衡移動分析既要注意外界條件對速率和平衡影響的一致性,又要注意對兩者影響的矛盾性從原料的利用率分析增加易得廉價(jià)原料,提高難得高價(jià)原料的利用率,從而降低生產(chǎn)成本;循環(huán)操作從實(shí)際生產(chǎn)能力分析如設(shè)備承受高溫、高壓能力等從催化劑的使用活性分析注意催化劑的活性對溫度的限制[理解·辨析]溫度/℃平衡時(shí)SO2的轉(zhuǎn)化率/%0.1MPa0.5Mpa1MPa5MPa10MPa45097.598.999.299.699.755085.692.994.997.798.3(1)從理論上分析,為了使二氧化硫盡可能多地轉(zhuǎn)化為三氧化硫,應(yīng)選擇的條件是什么?提示:低溫高壓。(2)在實(shí)際生產(chǎn)中,選定的溫度為400～500℃和常壓,原因可能是什么?提示:選定溫度為400～500℃,可以保持較高反應(yīng)速率和反應(yīng)限度,同時(shí)使催化劑活性最高;常壓下SO2的轉(zhuǎn)化率已經(jīng)很高,若再加壓,對設(shè)備、動力要求較高,成本增加,不符合經(jīng)濟(jì)效益。(3)在實(shí)際生產(chǎn)中,通入過量的空氣,原因是什么?提示:增大O2的濃度,提高SO2的轉(zhuǎn)化率。關(guān)鍵能力·提升考點(diǎn)一化學(xué)反應(yīng)的方向下列關(guān)于該反應(yīng)的說法中,正確的是(

)A.ΔH>0,ΔS>0 B.ΔH>0,ΔS<0C.ΔH<0,ΔS<0 D.ΔH<0,ΔS>0解析:根據(jù)反應(yīng)過程中能量變化的情況可知反應(yīng)物的總能量大于生成物的總能量,反應(yīng)放熱,ΔH<0;該反應(yīng)發(fā)生后氣體的物質(zhì)的量減小,ΔS<0。CB

解析:A項(xiàng),反應(yīng)是熵減的吸熱反應(yīng),ΔH>0,ΔS<0,在任何溫度下都不能自發(fā)進(jìn)行,錯(cuò)誤;B項(xiàng),反應(yīng)是熵增的放熱反應(yīng),ΔH<0,ΔS>0,在任何溫度下均能自發(fā)進(jìn)行,正確;C項(xiàng),反應(yīng)是熵增的吸熱反應(yīng),ΔH>0,ΔS>0,在低溫下不能自發(fā)進(jìn)行,錯(cuò)誤;D項(xiàng),反應(yīng)是熵減的放熱反應(yīng),ΔH<0,ΔS<0,在高溫下不能自發(fā)進(jìn)行,錯(cuò)誤。(1)該反應(yīng)

(填“能”或“不能”)正向自發(fā)進(jìn)行。

解析:(1)ΔG=ΔH-TΔS=+178.3kJ·mol-1-298.15K×(+160.4×10-3kJ·mol-1·K-1)≈130.5kJ·mol-1>0,所以該反應(yīng)不能正向自發(fā)進(jìn)行。答案:(1)不能(2)若溫度能決定反應(yīng)方向,則該反應(yīng)正向自發(fā)進(jìn)行的最低溫度為

(保留小數(shù)點(diǎn)后一位)。

答案:(2)1111.6K考點(diǎn)二化學(xué)反應(yīng)的調(diào)控案例——工業(yè)合成氨1.1913年德國化學(xué)家哈伯發(fā)明了以低成本制造大量氨的方法,從而大大滿足了當(dāng)時(shí)日益增長的人口對糧食的需求。如圖所示是哈伯法合成氨的流程圖。其中為提高原料轉(zhuǎn)化率而采取的措施是(

)A.①②③ B.②④⑤C.①③⑤ D.②③④B解析:②④⑤操作均有利于合成氨的化學(xué)平衡向右移動,提高原料轉(zhuǎn)化率。CA.T0<420B.b點(diǎn)時(shí)的轉(zhuǎn)化率:α(N2)>α(H2)C.a、b、c、d四點(diǎn)對應(yīng)的平衡常數(shù)由大到小的順序?yàn)镵b=Kc>Ka>KdD.工業(yè)合成氨一般以α-鐵觸媒為催化劑、400～500℃下反應(yīng),選取該溫度的主要原因是氨的平衡產(chǎn)率更高3.(2022·遼寧協(xié)作體一模)合成氨是人工固氮的主要手段,對人類生存、社會進(jìn)步和經(jīng)濟(jì)發(fā)展都有著重大意義。該反應(yīng)歷程和能量變化如圖所示。其中吸附在催化劑表面上的物質(zhì)用*標(biāo)注。(1)合成氨反應(yīng)的熱化學(xué)方程式為

。

3.(2022·遼寧協(xié)作體一模)合成氨是人工固氮的主要手段,對人類生存、社會進(jìn)步和經(jīng)濟(jì)發(fā)展都有著重大意義。該反應(yīng)歷程和能量變化如圖所示。其中吸附在催化劑表面上的物質(zhì)用*標(biāo)注。(2)下表為不同溫度下合成氨反應(yīng)的平衡常數(shù)。由此可推知,表中T2

(填“>”“<”或“=”)572。

T/KT1572T2K1.00×1072.45×1051.88×103解析:(2)合成氨反應(yīng)為放熱反應(yīng),溫度升高,平衡逆向移動,平衡常數(shù)減小,1.88×103<2.45×105,故T2>572。答案:(2)>

3.(2022·遼寧協(xié)作體一模)合成氨是人工固氮的主要手段,對人類生存、社會進(jìn)步和經(jīng)濟(jì)發(fā)展都有著重大意義。該反應(yīng)歷程和能量變化如圖所示。其中吸附在催化劑表面上的物質(zhì)用*標(biāo)注。3.(2022·遼寧協(xié)作體一模)合成氨是人工固氮的主要手段,對人類生存、社會進(jìn)步和經(jīng)濟(jì)發(fā)展都有著重大意義。該反應(yīng)歷程和能量變化如圖所示。其中吸附在催化劑表面上的物質(zhì)用*標(biāo)注。解析:(4)催化劑可以改變反應(yīng)的速率,合成氨反應(yīng)在工業(yè)生產(chǎn)中使用催化劑主要是為了(在不影響限度的情況下)加快反應(yīng)速率,提高單位時(shí)間內(nèi)的產(chǎn)量。答案:(4)使用催化劑主要是為了(在不影響限度的情況下)加快反應(yīng)速率,提高單位時(shí)間內(nèi)的產(chǎn)量3.(2022·遼寧協(xié)作體一模)合成氨是人工固氮的主要手段,對人類生存、社會進(jìn)步和經(jīng)濟(jì)發(fā)展都有著重大意義。該反應(yīng)歷程和能量變化如圖所示。其中吸附在催化劑表面上的物質(zhì)用*標(biāo)注。(5)若工業(yè)生產(chǎn)中N2和H2按投料比1∶2.8的比例進(jìn)入合成塔,采用此投料比的原因是

。

若從合成塔出來的混合氣體中氨的體積分?jǐn)?shù)為15%,則N2和H2的轉(zhuǎn)化率比值為

(保留兩位小數(shù))。

答案:(5)增加相對廉價(jià)原料N2的用量,提高相對貴重原料H2的轉(zhuǎn)化率,降低生產(chǎn)成本0.93微專題19多重平衡體系分析1.一個(gè)化學(xué)反應(yīng)體系中,往往存在著多個(gè)化學(xué)反應(yīng)。一種物質(zhì)既可能是某個(gè)反應(yīng)的產(chǎn)物,同時(shí)也可能是其他反應(yīng)的反應(yīng)物,在一定的條件下,這些反應(yīng)都可以達(dá)到平衡狀態(tài),該體系稱為多重平衡體系。2.多重平衡體系的常見類型競爭型多重平衡:多步反應(yīng)之間是平行關(guān)系,同時(shí)也是競爭關(guān)系;連續(xù)型多重平衡:前一步反應(yīng)的生成物,繼續(xù)參與后續(xù)反應(yīng)生成新物質(zhì)。(2021·山東卷)2-甲氧基-2-甲基丁烷(TAME)常用作汽油原添加劑。在催化劑作用下,可通過甲醇與烯烴的液相反應(yīng)制得,體系中同時(shí)存在如圖反應(yīng):回答下列問題。A.<-1 B.-1～0 C.0～1 D.>1(1)答案:(1)2-甲基-2-丁烯D(2021·山東卷)2-甲氧基-2-甲基丁烷(TAME)常用作汽油原添加劑。在催化劑作用下,可通過甲醇與烯烴的液相反應(yīng)制得,體系中同時(shí)存在如圖反應(yīng):回答下列問題。(2)為研究上述反應(yīng)體系的平衡關(guān)系,向某反應(yīng)容器中加入1.0molTAME,控制溫度為353K,測得TAME的平衡轉(zhuǎn)化率為α。已知反應(yīng)Ⅲ的平衡常數(shù)Kx3=9.0,則平衡體系中B的物質(zhì)的量為

mol,反應(yīng)Ⅰ的平衡常數(shù)Kx1=

。同溫同壓下,再向該容器中注入惰性溶劑四氫呋喃稀釋,反應(yīng)Ⅰ的化學(xué)平衡將

(填“正向移動”“逆向移動”或“不移動”),平衡時(shí),A與CH3OH物質(zhì)的量濃度之比c(A)∶c(CH3OH)=

。

(2)(2021·山東卷)2-甲氧基-2-甲基丁烷(TAME)常用作汽油原添加劑。在催化劑作用下,可通過甲醇與烯烴的液相反應(yīng)制得,體系中同時(shí)存在如圖反應(yīng):回答下列問題。(3)為研究反應(yīng)體系的動力學(xué)行為,向盛有四氫呋喃的另一容器中加入一定量A、B和CH3OH?？刂茰囟葹?53K,A、B物質(zhì)的量濃度c隨反應(yīng)時(shí)間t的變化如圖所示。代表B的變化曲線為

(填“X”或“Y”);t=100s時(shí),反應(yīng)Ⅲ的正反應(yīng)速率v正

逆反應(yīng)速率v逆(填“>”“<”或“=”)。

(3)答案:(3)X

<解析:(1)據(jù)圖判斷,畫一條縱軸的平行線,從下到上,二氧化碳平衡轉(zhuǎn)化率增大,說明平衡正向移動,即增大壓強(qiáng),因此壓強(qiáng)p1和p2相對較大的是p2;隨著溫度的升高,CO2平衡轉(zhuǎn)化率增大,CH3OH選擇性減小的原因是溫度升高,反應(yīng)Ⅱ正向進(jìn)行,CO2轉(zhuǎn)化率增大,反應(yīng)Ⅰ、Ⅲ為放熱反應(yīng),溫度升高,不利于CH3OH的生成。答案:(1)p2溫度升高,反應(yīng)Ⅱ正向進(jìn)行,CO2轉(zhuǎn)化率增大,反應(yīng)Ⅰ、Ⅲ為放熱反應(yīng),溫度升高,不利于CH3OH的生成答案:(2)1.25

80%[思維建模]多重平衡體系的分析回答下列問題:(1)不同壓強(qiáng)下,按照n(CO2)∶n(H2)=1∶3投料,實(shí)驗(yàn)測定CO2的平衡轉(zhuǎn)化率和CH3OH的平衡產(chǎn)率隨溫度的變化關(guān)系如圖所示。解析:(1)反應(yīng)Ⅰ為放熱反應(yīng),故低溫階段,溫度越高,CO2的平衡轉(zhuǎn)化率越低,而反應(yīng)Ⅲ為吸熱反應(yīng),溫度較高時(shí),主要發(fā)生反應(yīng)Ⅲ,則溫度越高,CO2的平衡轉(zhuǎn)化率越高,即圖乙的縱坐標(biāo)表示的是CO2的平衡轉(zhuǎn)化率。反應(yīng)Ⅰ為氣體分子數(shù)減少的反應(yīng),反應(yīng)Ⅲ為氣體分子數(shù)不變的反應(yīng),因此壓強(qiáng)越大,CO2的平衡轉(zhuǎn)化率越高,故壓強(qiáng)由大到小的順序是p1、p2、p3。反應(yīng)Ⅲ為吸熱反應(yīng),溫度較高時(shí),主要發(fā)生反應(yīng)Ⅲ,且反應(yīng)Ⅲ前后氣體分子數(shù)相等,故CO2的平衡轉(zhuǎn)化率幾乎不再受壓強(qiáng)影響。答案:(1)乙p1、p2、p3

T1時(shí)以反應(yīng)Ⅲ為主,反應(yīng)Ⅲ前后氣體分子數(shù)相等,壓強(qiáng)改變對平衡沒有影響回答下列問題:(2)為同時(shí)提高CO2的平衡轉(zhuǎn)化率和CH3OH的平衡產(chǎn)率,應(yīng)選擇的反應(yīng)條件為

(填標(biāo)號)。

A.低溫、高壓 B.高溫、低壓C.低溫、低壓 D.高溫、高壓解析:(2)由上述分析知,圖甲、圖乙的縱坐標(biāo)分別表示CH3OH的平衡產(chǎn)率、CO2的平衡轉(zhuǎn)化率,且p1>p2>p3,分析圖像可知,應(yīng)選擇的反應(yīng)條件為低溫、高壓,A項(xiàng)正確。答案:(2)A高考真題·導(dǎo)向1.(2021·遼寧卷,節(jié)選)苯催化加氫制備環(huán)己烷是化工生產(chǎn)中的重要工藝,一定條件下,發(fā)生如下反應(yīng):回答下列問題:1.(2021·遼寧卷,節(jié)選)苯催化加氫制備環(huán)己烷是化工生產(chǎn)中的重要工藝,一定條件下,發(fā)生如下反應(yīng):回答下列問題:(2)有利于提高平衡體系中環(huán)己烷體積分?jǐn)?shù)的措施有

。

A.適當(dāng)升溫 B.適當(dāng)降溫C.適當(dāng)加壓 D.適當(dāng)減壓答案:(2)BC1.(2021·遼寧卷,節(jié)選)苯催化加氫制備環(huán)己烷是化工生產(chǎn)中的重要工藝,一定條件下,發(fā)生如下反應(yīng):回答下列問題:(3)反應(yīng)Ⅰ在管式反應(yīng)器中進(jìn)行,實(shí)際投料往往在n(H2)∶n(C6H6)=3∶1的基礎(chǔ)上適當(dāng)增大H2用量,其目的是

。

解析:(3)反應(yīng)Ⅰ在管式反應(yīng)器中進(jìn)行,實(shí)際投料往往在n(H2)∶n(C6H6)=3∶1的基礎(chǔ)上適當(dāng)增大H2用量,增大H2的濃度將使平衡正向移動,從而提高苯的轉(zhuǎn)化率即利用率,故適當(dāng)增大H2用量的目的是提高苯的利用率。答案:(3)提高苯的利用率1.(2021·遼寧卷,節(jié)選)苯催化加氫制備環(huán)己烷是化工生產(chǎn)中的重要工藝,一定條件下,發(fā)生如下反應(yīng):回答下列問題:(4)氫原子和苯分子吸附在催化劑表面活性中心時(shí),才能發(fā)生反應(yīng),機(jī)理如圖。當(dāng)H2中混有微量H2S或CO等雜質(zhì)時(shí),會導(dǎo)致反應(yīng)Ⅰ的產(chǎn)率降低,推測其可能原因?yàn)?/p>

。

答案:(4)金屬催化劑會與H2S或CO反應(yīng)從而失去催化活性解析:(4)氫原子和苯分子吸附在催化劑表面活性中心時(shí),才能發(fā)生反應(yīng),機(jī)理如題圖所示。當(dāng)H2中混有微量H2S或CO等雜質(zhì)時(shí),會導(dǎo)致反應(yīng)Ⅰ的產(chǎn)率降低,推測其可能原因?yàn)榻饘俅呋瘎cH2S或CO反應(yīng)從而失去催化活性。2.(2022·山東卷)利用γ-丁內(nèi)酯(BL)制備1,4-丁二醇(BD),反應(yīng)過程中伴有生成四氫呋喃(THF)和1-丁醇(BuOH)的副反應(yīng),涉及反應(yīng)如下:已知:①反應(yīng)Ⅰ為快速平衡,可認(rèn)為不受慢反應(yīng)Ⅱ、Ⅲ的影響;②因反應(yīng)Ⅰ在高壓H2氛圍下進(jìn)行,故H2壓強(qiáng)近似等于總壓?；卮鹣铝袉栴}:(1)以5.0×10-3molBL或BD為初始原料,在493K、3.0×103kPa的高壓H2氛圍下,分別在恒壓容器中進(jìn)行反應(yīng)。達(dá)平衡時(shí),以BL為原料,體系向環(huán)境放熱XkJ;以BD為原