24化學(xué)反應(yīng)條件的優(yōu)化-工業(yè)合成氨

課題：第4節(jié)化學(xué)反響條件的優(yōu)化——工業(yè)合成氨課本：化學(xué)反響原理 山東科學(xué)技術(shù)出版社學(xué)問與技能：１.了解如何應(yīng)用化學(xué)反響速率和化學(xué)平衡原理分析合成氨的適宜條件；２.了解應(yīng)用化學(xué)反響原理分析化工生產(chǎn)條件的思路和方法，體驗實際生產(chǎn)條件的選擇與理論分析的差異；３通過對合成氨適宜條件的分析，生疏化學(xué)反響速率和化學(xué)平衡的掌握在工業(yè)生產(chǎn)中的重要作用。過程與方法：在化學(xué)反響的方向、限度、速率等理論為指導(dǎo)的根底上帶著學(xué)生選擇適宜的反響條件，引導(dǎo)學(xué)生考慮合成氨生產(chǎn)中動力、設(shè)備、材料生產(chǎn)效率等因素，查找工業(yè)合成氨生產(chǎn)的最正確條件。情感態(tài)度與價值觀：生疏化學(xué)反響原理在工業(yè)生產(chǎn)中的重要作用，提升學(xué)生對化學(xué)反響的價值的生疏，從而賞識化學(xué)科學(xué)對個人生活和社會進(jìn)展的奉獻(xiàn)。教學(xué)重難點：應(yīng)用化學(xué)反響速率和化學(xué)平衡原理選擇合成氨的適宜條件。課型：課課時安排：１課時教學(xué)過程：【提問】影響化學(xué)反響速率和化學(xué)平衡的重要因素有哪些？【學(xué)生】答復(fù)【留意】催化劑只能轉(zhuǎn)變化學(xué)反響速率，不能轉(zhuǎn)變化學(xué)平衡狀態(tài)。【教師】今日這節(jié)課我們就看看如何利用化學(xué)反響的有關(guān)學(xué)問將一個化學(xué)反響實現(xiàn)工業(yè)化，我們以工業(yè)合成氨為例。首先我們看看合成氨的有關(guān)背景?！就队啊空宫F(xiàn)弗里茨·哈伯的圖像【投影】弗里茨·哈伯與合成氨合成氨從第一次試驗室研制到工業(yè)化投產(chǎn)經(jīng)受了約15010年的時間內(nèi)進(jìn)展了很屢次的探究，單是查找高效穩(wěn)定的催化劑，2年間他們就進(jìn)展了多達(dá)6500次試驗，測試了2500種不同的配方，最終選定了一種適宜的催化劑，使合成氨的設(shè)想在1913年成為工業(yè)現(xiàn)實。鑒于合成氨工業(yè)的實1918年向哈伯頒發(fā)了諾貝爾化學(xué)獎?！就队安⒅v解】化學(xué)反響的

合成氨反響能否自發(fā) 化學(xué)工藝化學(xué)熱力

化學(xué)反響的

適宜怎樣能促使 的 工合 藝化學(xué)反響向 成 流合成氨方向 氨 程條件化學(xué)動力 化學(xué)反響的速

怎樣能提高合成氨反響

高壓對設(shè)備材質(zhì)、加工制造的要求、溫度【溝通·研討】P65合成氨反響是一個可逆反響:N

+3H(g) 2NH

(g)2 2 3298K時:△H=-92.2KJ·mol—1，△S=-198.2J·K—1·mol—1298K下合成氨反響能否自發(fā)進(jìn)展？298K下合成氨反響的平衡常數(shù)K4.1×106〔mol·L—1)—2【學(xué)生】假設(shè)△H和△S不隨溫度變化，算得T<465.2K。【提問】觀看合成氨的化學(xué)反響，說明合成反響的特點：△【投影】N(g) + 3H(g) 2NH(g) H＝-92.2kJ/mol△2 2 3(1體積) (3體積) (2體積)【學(xué)生】①可逆反響②熵減小的反響③正反響氣態(tài)物質(zhì)系數(shù)減小④正反響是放熱反響【板書】第四節(jié) 化學(xué)反響條件的優(yōu)化——工業(yè)合成氨一、合成氨反響的限度【溝通·研討】請利用化學(xué)平衡移動的學(xué)問分析什么條件有利于氨的合成。P65【投影】NH30.60.50.40.30.20.11：11：21：31：41：51：6

n(N

):n(H)2 2【學(xué)生答復(fù)】 降低溫度、 增大壓強(qiáng)有利于化學(xué)平衡向生成氨的方向移動，N2、H2體積比為1：3時平衡混合物中氨的含量最高?！景鍟慷?、合成氨反響的速率【溝通·研討】P661、你認(rèn)為可以通過掌握那些反響條件來提高合成氨反響的速率？2:ν=κC(N2)C1.5(H2)C—1(NH3) ，請你依據(jù)關(guān)系式分析：各物質(zhì)的濃度對反響速率有哪些影響？可以實行哪些措施來提高反響速率？條件oE條件oE/KJ/molk(催)/k(無)無催化劑3353.4×1012(700k)Fe催化劑167化劑對合成氨反響速率的影響【學(xué)生答復(fù)】上升溫度 增大壓強(qiáng) 增大反響物濃度使用催化劑增大N、H濃度,將氨準(zhǔn)時從混合氣中分別出去2 2使用催化劑可使合成氨反響的速率提高上萬億倍?！景鍟咳⒑铣砂钡倪m宜條件3333NH生產(chǎn)得快NH生產(chǎn)得多外界條件速率分析平衡分析壓強(qiáng)高壓高壓溫度高溫低溫催化劑使用無影響反響物的濃度增大濃度增大濃度生成物氨的濃度減小濃度減小濃度研討的內(nèi)容1、既然增大壓強(qiáng)既可提高反響速率，又可提高氨的產(chǎn)量，那么在合成氨工業(yè)中壓強(qiáng)是否越大越好？2研討的內(nèi)容1、既然增大壓強(qiáng)既可提高反響速率，又可提高氨的產(chǎn)量，那么在合成氨工業(yè)中壓強(qiáng)是否越大越好？2、既然降低溫度有利于平衡向生成氨的方向移動，那么生產(chǎn)中是否溫度越低越好3工業(yè)中要不要使用催化劑，為什么？研討的問題研討的構(gòu)造壓強(qiáng)怎么定？溫度怎么選擇？要不要用催化劑？【分析】1、壓強(qiáng)怎么選？所以理論上壓強(qiáng)越大越好。H2和N2所需要的動力大，因此選擇壓強(qiáng)應(yīng)符合實際科學(xué)技術(shù)。【結(jié)論】綜合以上兩點:依據(jù)反響器可使用的鋼材質(zhì)量及綜合指標(biāo)來選擇壓強(qiáng)?！痉治觥?、溫度怎么選擇？【結(jié)論】綜合以上因素:實際生產(chǎn)中溫度一般選擇在700K左右〔主要考慮催化劑的活性〕?！痉治觥?、用不用催化劑？經(jīng)濟(jì)效益和社會效益要求化學(xué)反響速度要快， 原料的利用率要高，單位時間的產(chǎn)量要高。【結(jié)論】實際生產(chǎn)中選用鐵為主體的多成分催化劑〔鐵觸媒〕，它在700K時活性最高?！痉治觥?、濃度怎么定？N2和H2的比例怎么定？析，在氮氣和氫氣的物質(zhì)的量比為1：3時，平衡轉(zhuǎn)化率最大，但是試驗測得適當(dāng)提高N2的濃度，即NH1：2.8時，更能促進(jìn)氨的合成。2 2【結(jié)論】實際生產(chǎn)中的處理方法：準(zhǔn)時將氣態(tài)氨冷卻液化分別出去；準(zhǔn)時將氮氣和氫氣循環(huán)利用，使其保持肯定的濃度。外部條件工業(yè)合成氨的適宜條件外部條件工業(yè)合成氨的適宜條件壓強(qiáng)依據(jù)反響器可使用的鋼材質(zhì)量及綜合指標(biāo)來選擇壓強(qiáng)溫度適宜溫度700K左右催化劑使用鐵觸媒作催化劑NH1：2.8的投料比,氨準(zhǔn)時從混合濃度22氣中分別出去【板書】合成氨的方程式〔留意條件〕【小結(jié)】【教師小結(jié)】工業(yè)上利用某可逆反響生產(chǎn)產(chǎn)品：1、一般要使用催化劑：這樣可以大大加快化學(xué)反響速率，提高生產(chǎn)效率，也提高了經(jīng)濟(jì)效益；2、選擇適宜的溫度：該溫度是催化劑活性最大的溫度；3、選擇適宜的壓強(qiáng)：既要考慮化學(xué)反響速率和化學(xué)平衡，還要考慮動力、材料、設(shè)備等。解放前我國只有兩家規(guī)模不大的合成氨廠；19490.6萬噸；20233363.7萬噸，成為世界上產(chǎn)量最高的國家之一。擁有多種原料、不同流程的大、中、小1000多家?！就队啊亢铣砂钡墓I(yè)前景1、催化劑合成氨的鐵催化劑這一類合成氨催化劑以復(fù)原鐵為催化劑主要活性成分，并摻加各種促進(jìn)劑和載體的催化劑.促進(jìn)劑：稀土金屬及其氧化物關(guān)于稀土金屬及其氧化物的作用，我國也進(jìn)展了一些爭論。國外也報道了一些含釤、鋯、鈀、銠的催化劑爭論結(jié)果，覺察稀土金屬及其氧化物是對氨合成格外有效的促進(jìn)劑。我國有豐富的鈦、鋯、鈮等稀有金屬資源，因此，以稀有金屬氧化物為促進(jìn)劑，有期望成為我國改進(jìn)工業(yè)合成氨的鐵催化劑的爭論方向之一。合成氨的釕催化劑合成氨熔鐵型催化劑要在高溫、高壓和耗能高的苛刻條件下使用，且催化劑的活性并不是很高。而合活性高10—20倍，且對水、CO和CO不敏感，但合成氨的釕催化劑在高壓下未必比合成氨的鐵催2化劑來得優(yōu)越?；瘜W(xué)模擬生物固氮現(xiàn)在，世界上好多國家〔包括我國〕的科學(xué)家，都在爭論模擬生物固氮，即查找人工制造的有固氮活性的化合物。固氮酶由兩種蛋白質(zhì)組成。一種蛋白質(zhì)〔二氮酶〕的分子量約22萬，含有兩個鉬原子、3232個活性硫原子；另一種蛋白質(zhì)〔二氮復(fù)原酶〕是由兩個分子量為29000的一樣亞基44固氮催化劑。超聲波固氮：氮氣在通常狀態(tài)下格外穩(wěn)定，一般難以發(fā)生化學(xué)反響，但在超聲波作用下，可以使氮分子中的化學(xué)鍵可以測處處理過的水中含有亞硝酸、硝酸等；假設(shè)處理溶有氮氣、氫氣和一氧化碳的飽和水溶液，可以測到甲醛、氫氰酸和咪唑等物質(zhì)，這些試驗對人工固氮的爭論供給了一條的途徑?！具w移應(yīng)用】P70、2工業(yè)制造硫酸的主要反響為:2SO

(g)+O(g)===2SO(g) △H=-197.8KJ/mol①2 2 3===SO(g) + HO(l) HSO(aq)②===3 2 2 4K隨溫度上升而減小.VO(6％-12％)、KSO(17％-20％)、SiO

(50％-70％),能使催化劑中毒的2 5 2 4 2物質(zhì)有砷、硒、氟等.請依據(jù)以上信息爭論二氧化硫氧化反響的工藝條件()對工業(yè)生產(chǎn)硫酸的影響.2SO(g)+O(g)2 2

2SO(g) H＜0其試驗數(shù)據(jù)見表△3△〔1〕應(yīng)選用的溫度是 450℃。應(yīng)承受的壓強(qiáng)是 常壓 ，理由是 由于常壓〔1〕應(yīng)選用的溫度是 450℃。SO的轉(zhuǎn)化率提高很少，但需要的動力更大，對設(shè)備的要求更高 。2在生產(chǎn)中，通入過量空氣的目是 。原料氣必需凈化的緣由是 。(5)尾氣中有SO必需回收是為了 。2【主板書】第四節(jié) 化學(xué)反響條件的優(yōu)化——工業(yè)合成氨一、合成氨反響的限度二、合成氨反響的速率ν=κC(N)C1.5(H)C—1(NH)2 2 3三、合成氨的適宜條件1、一般要使用催化劑：這樣可以大大加快化學(xué)反響速率，提高生產(chǎn)效率，也提高了經(jīng)濟(jì)效益；2、選擇適宜的溫度：該溫度是催化劑活性最大的溫度；3、選擇適宜的壓強(qiáng)：既要考慮化學(xué)反響速率和化學(xué)平衡，還要考慮動力、材料、設(shè)備等。〔其次課時〕【題１】對于合成氨工業(yè)，只從提高原料轉(zhuǎn)化率看，從以下條件中選擇最適宜的組合是〔B〕①高溫 ②低溫 ③低壓 ④高壓 ⑤催化劑 ⑥加氨 ⑦除氨A.②④⑤ B.②④⑦ C.①④⑤ D.②③⑥【解析合成氨工業(yè)利用N＋3H 2NH ΔH<因而可知上升溫度有利于反響向氨氣生成的方向進(jìn)展；2 2 3從氣體的系數(shù)來看，加壓有利于反響向氨氣生成的方向進(jìn)展；加催化劑只會轉(zhuǎn)變速率卻無法轉(zhuǎn)變轉(zhuǎn)化率；減少生成物的濃度也有利于反響向氨氣生成的方向進(jìn)展。故綜上所述有②④⑦。N＋3H2 2述錯誤的選項是〔CD〕

2NH ΔH<0到達(dá)平衡，當(dāng)單獨轉(zhuǎn)變以下條件后，有關(guān)敘3參加催化劑，V正、V逆都發(fā)生變化，且變化的倍數(shù)相等加壓，V正、V逆都增大，且V正增大的倍數(shù)大于V逆增大的倍數(shù)降溫，V正、V逆都減小，且V正削減的倍數(shù)大于V逆削減的倍數(shù)參加氬氣，V正、V逆都增大，且V正增大的倍數(shù)大于V逆增大的倍數(shù)V正、VV正、V逆變化的倍數(shù)相等。加壓，體系中各反響物濃度增大，V正、V逆都增大，但更有利于向氣體系數(shù)削減的方向移動，故V正增大的倍數(shù)大于V逆增大的倍數(shù)。降溫，反響速率全部下降，但有利于平衡向放熱的方向移動，而本反響ΔH<0，所以V正削減的倍數(shù)小于V逆削減的倍數(shù)。參加稀有氣體，各組分的濃度都不會變化或者減小，所以V正、V逆不變或減小。故C、D均不正確?！绢}３】合成氨所需的H由炭和水蒸氣反響制得，其中一步反響為CO＋HO(g)2 2CO的轉(zhuǎn)化率提高，同時提高H的產(chǎn)率，可以實行的措施是〔A〕2A.增大水蒸氣的濃度 B.上升溫度 C.增大CO濃度 D.增大壓強(qiáng)

CO＋H ΔH<0，欲2 2【解析】欲使CO的轉(zhuǎn)化率提高，同時提高H2的產(chǎn)率，必定要求轉(zhuǎn)變條件使平衡向正反響方向移動。CO＋HO(g) CO＋H ΔH<02 2 2蒸氣的濃度。上升溫度雖然可以提高反響速率，但會使平衡向左移，假設(shè)降低溫度，可使平衡右移，卻又會降低反響速率，但會符合題目要求，惋惜無此選項。增大CO濃度，雖可以提高H的產(chǎn)率，但自身的轉(zhuǎn)化率2卻會降低。壓強(qiáng)對氣體系數(shù)不變的反響無影響。H、N、NH，開頭時其物質(zhì)的量之比為3：1：1，反2 2 3應(yīng)達(dá)平衡后，H、N、NH9：3：4，則此時N的轉(zhuǎn)化率為〔A〕2 2 3 2A.10% B.20% C.15% D.30%【解析】 3H ＋N 2NH2 2 3起始量 ３ １ 1轉(zhuǎn)化量 3x x 2x平衡量 ３－３x 1－x 2x(３－x)：〔1－x〕：2x＝9：3：4故x=0.10.11所以N的轉(zhuǎn)化率為12

100%10%【題５】在肯定條件下，2NH3NH未分解時的密度之比為〔B〕3

3H＋N，到達(dá)平衡時，NH50%，此時平衡混合氣的密度與2 2 3A.１：１ B.２：３ C.３：２ D.２：１【解析】 2NH 3H ＋ N3 2 2起始量 x 0 0轉(zhuǎn)化量 50%x 0.75x 0.25x平衡量 0.5x 0.75x 0.25x反響前后均為氣體故總質(zhì)量不變，密度

mv，而氣體的體積又與氣體的物質(zhì)的量成正比，故反響

x2:3后與反響前密度之比等于物質(zhì)的量的反比，即為前0.5x0.75x0.25x ?！绢}６】在密閉容器中進(jìn)展如下反響已到達(dá)平衡，N＋3H2 2

2NH ΔH<0，其他條件不變時，假設(shè)將平衡3混合物中各物質(zhì)的濃度都增大到原來的２倍，則以下說法中正確的選項是〔BD〕A.平衡不移動 B.平衡向正方向移動C.平衡向逆反響方向移動 D.NH3的百分含量增加【解析】將平衡混合物中各物質(zhì)的濃度都增大到原來的２倍，則反響的速率增大，其他條件不變也就是說將氣體進(jìn)展壓縮，容器體積減小，使平衡向氣體系數(shù)減小的方向移動，故平衡向正方向移動。進(jìn)而使NH3的百分含量增加。【題７】在肯定條件下，進(jìn)入氨合成塔的混合氣體中含N222%，含H278%，經(jīng)過合成反響到達(dá)平衡后，在一樣的溫度和壓強(qiáng)下，氣體的體積縮小至原體積的95%，N2的轉(zhuǎn)化率與下面接近的數(shù)值是〔B〕A.12.5% B.11.4% C.10.5% D.9%【解析】設(shè)原氣體體積為V，則平衡后體積為V－0.95VN ＋ 3H 2NH ΔV2 2 31 3 2 2轉(zhuǎn)化中 0.025V 0.075V 0.05V V－0.95V0.025V所以N的轉(zhuǎn)化率為2

0.22V

100%11.4%700K左右進(jìn)展的，這主要緣由是〔D〕A.700K時此反響速率最快 B.700K時氨的平衡濃度最大C.700K時氨的轉(zhuǎn)化率最高 D.700K該反響的催化劑能發(fā)揮最大的作用【解析】溫度越高反響速率越快，所以排解A選項；N＋3H 2NH ΔH<0，所以溫度越高氨的平衡濃2 2 3度越大，轉(zhuǎn)化率越高，所以排解B、C選項。綜合可得只有D選項最貼切?！绢}９】有關(guān)合成氨工業(yè)的說法中，正確的選項是〔B〕從合成塔出來的混合氣體，其中NH15%，所以生產(chǎn)氨的工廠效率都很低3由于氨易液化，N、H在實際生產(chǎn)中是循環(huán)使用，所以總體來說氨的產(chǎn)率很高C.合成氨工業(yè)的反響溫度控2 2制在500℃左右，目的是使化學(xué)平衡向正反響方向移動D.20～50Mpa，由于該壓強(qiáng)下鐵觸媒的活性最大【解析】此題主要是理解合成氨的過程，以及溫度、濃度、催化劑等對該反響的影響，不難選出答案。10】一密封體系中發(fā)生反響：N

＋3H 2NH〔正反響為放熱反響〕以下圖為某一段時間段反響速率與反響進(jìn)程的曲線關(guān)系圖：

2 2 3答復(fù)以下問題：〔１〕處于平衡狀態(tài)的時間段是 ?！玻病硉、t、t時刻，體系中分別是什么條件發(fā)生了變化？1 3 4〔３〕以下時間段中，氨的百分含量最高的是〔〕０～t B.t～t C.t～t D.t～t1 2 3 3 4 5 6【解析】此題主要是要學(xué)會看圖，圖表達(dá)的是速率與時間的關(guān)系，只要速率不隨時間變化而變化，說明在這條件反響已經(jīng)到達(dá)平衡了。所以處于平衡狀態(tài)的時間段是０－t1，t2－t3，t3－t4，t5－t6。從圖中可得t1時刻v(逆)>v(正)，N

＋3H2 2

2NH〔正反響為放熱反響故溫度上升，v(逆)>v(正)。3圖中t3時刻從原來的速率增大，而且變化過程中v(逆)＝v(正)，說明平衡都未被打破。所以應(yīng)當(dāng)是催化劑導(dǎo)致的。圖中t4時刻的變化，v’(逆)、v’(正)都減小且v’(逆)>v’(正)，所以不行能是溫度的影響，應(yīng)當(dāng)是濃度的影響，而且是濃度減小的變化，所以是壓強(qiáng)減小了，使平衡向逆反響方向移動了。〔第三課時〕【題1】在肯定條件下將含1molNH的體積不變的密閉容器加熱，發(fā)生反響2NH 3H＋N，一段時間3 3 2 2后到達(dá)平衡，此時NH3

的體積分?jǐn)?shù)為x%，假設(shè)在容器中再參加1molNH3

后密封，加熱到一樣溫度，使反響到達(dá)平衡，設(shè)此時NH的體積分?jǐn)?shù)為y%x和y的關(guān)系正確的選項是〔A〕3A.x<y B.x>y C.x＝y(tǒng) D.x≥y【解析】體積不變的密閉容器，多加NH后相當(dāng)于加壓，使平衡向氣體體積系數(shù)縮小的方向移動，所以NH3 3的體積分?jǐn)?shù)會大一點，即有.x<y。【題２】將VLH和VLNVL〔氣體體積1 2 2 2 3均在一樣條件下測定〕，則生成NH的體積是〔A〕3A.〔V＋V－V〕L B.〔V＋V＋V〕L1 2 3 1 2 3C.〔V＋V－2V〕L D.[V－〔V＋V〕]L1 2 3 3 1 2【解析】N ＋ 3H 2NH ΔV2 2 31 3 2 2〔V＋V－V〕L1 2 3依據(jù)比例即可得到答案?！绢}3】依據(jù)以下表達(dá)，完成〔１〕～〔３〕題。工業(yè)上合成氨的原料之一——氫氣，有一種來源是取自石油氣，例如丙烷?！玻薄秤腥嗽O(shè)計了以下反響途徑，假設(shè)反響都能進(jìn)展，你認(rèn)為最合理的是〔C〕A.CH3 8CH3

極高溫高溫脫氫

C＋H2CH＋H3 6 2CH＋HO 催化劑 CO＋H

，CO＋HO===CO＋H3 8 2△

2 2 2 2

H＋O

===CO

＋電解

3 8 2 2 2 2 2 2△〔２〕按以上最合理的反響途徑，理論上用1mol丙烷最多可制得氨氣〔B〕A.4mol B.6.7mol C.10mol D.2.7mol〔３〕該合理反響途徑最顯著的優(yōu)點是〔C〕A.簡潔易行B.制得的H純度高C.制得的H產(chǎn)量高D.可同時獲得大量熱能2 2【解析】(1)從產(chǎn)量、能源等角度進(jìn)展考慮?！玻病矯H＋3HO3 8 21mol

催化劑△

3CO ＋7H，CO＋HO CO＋H2 2 2 23mol 7mol 3mol 3mol1molCH3 8N ＋ 3H2 2

10molH22NH33 210mol (6.7mol)【題4】把氮氣和氫氣按１：１的物質(zhì)的量比混勻后分成四等份，分別同時充入A、B、C、D四個裝有催化劑的真空容器中〔容器的容積固定〕，在保持一樣溫度的條件下，四個容器中的合成氨反響到達(dá)化學(xué)平衡狀態(tài)。分析下表中試驗數(shù)據(jù)答復(fù)以下問題〔用A、B、C、D填空〕。容器代號 A BCD平衡時混合物的平均相對分子質(zhì)量1617平衡時氮氣的轉(zhuǎn)化率 20%平衡時氫氣的轉(zhuǎn)化率 30%(1)都到達(dá)平衡時， 容器中氨氣的物質(zhì)的量最大。(2)到達(dá)平衡時所需時間最長的容器是。(3)四個容器由小到大的排列挨次是。【解析】設(shè)氮氣和氫氣均為１molN ＋ 3H 2NH2 2 3起始量 1mol 1mol 0A.平衡 0.8mol 0.4molB平衡 0.7mol 0.2mol1mol28g/mol1mol2g/mol１６＝ n11mol28g/mol1mol2g/mol17= n2N ＋ 3H 2NH Δn2 2 31 3 2 2

15n1=830n1=172—15/8 C平衡2－30/17 D平衡【題5向體積不變的密閉容器中充入2molN和6molH肯定條件下發(fā)生反響N(g3H(g)

(g)，2 2 2 2 37mola、b、cN、H、NH起始參加的物質(zhì)的量，維持溫度不變，使到達(dá)平2 2 3衡時各成分的百分含量不變。則：(1)假設(shè)a＝0，b＝0，則c＝ ；(2)假設(shè)a＝0.7，b＝2.1，則：①c＝②這時反響向 進(jìn)展；③假設(shè)要維持反響開頭時即向該反響方向進(jìn)展，c的取值范圍是 ；(3)欲使起始反響維持向與〔２〕相反的方向進(jìn)展，則b的取值范圍是 。【解析】(1)依據(jù)等效平衡，可利用完全轉(zhuǎn)化的思維進(jìn)展變化。應(yīng)與起始相等。N ＋3H 2NH2 2 3起始１２mol6mol0mol起始２０mol0molcmol轉(zhuǎn)化0.5cmol1.5cmolcmol極限0.5cmol1.5cmol0mol0.5cmol＝２mol c＝4(2)符合題設(shè)條件的各起始量之差應(yīng)與反響式中相應(yīng)系數(shù)成比例。① N(g) ＋3H(g) 2NH(g)2 2 3起始２６０條件0.72.1c0.7＋0.5c＝２ c＝2.6②題設(shè)條件平衡時共7mol氣體，而(2)小題起始量才5.4mol(0.7mol＋2.1mol＋2.6mol)，所以起始反響向逆反響方向進(jìn)展。③從三個極限起始量考慮，即N02molN、6molH、n(NH)＝０；N

100%時，2 2 2 3 2n(N)＝０、n(H)＝０、n(NH)＝4mol；現(xiàn)求平衡時各成分的物質(zhì)的量，設(shè)平衡時N轉(zhuǎn)化了xmol，2 2 3 2N(g) ＋3H(g) 2NH(g)2 2 3２ ６ ０x 3x 2x2－x 6－3x 2x依題意：(2－x)＋(6－3x)＋2x＝7，x＝0.5所以平衡時，n(N)＝1.5mol、n(H)＝4.5mol、n(NH)＝1mol2 2 3將三個極限起始量加以分析比照：N(g) ＋3H(g) 2NH(g)2 2 3２ ６ ０〔N轉(zhuǎn)化率為０時起始量〕21.5 4.5 1〔平衡量為起始量〕０ ０ ４〔N100%時起始量〕2可以看出，為了維持反響開頭向逆反響方向進(jìn)展，c的起始范圍是1<c≤4?！玻场惩恚瑸榱司S持反響開頭向正反響方向進(jìn)展，b4.5<b≤6。6SO0.7mol氧氣的空氣〔CO〕放入肯定體積的密閉容器中，550℃時，在催2 2催化劑化劑作用下發(fā)生反響：2SO＋O催化劑2 2

2SO加熱

〔正反響放熱〕。反響到達(dá)平衡后，將容器中的混合氣體通過3NaOH21.28L；再將剩余氣體通過焦碳沒食子酸的堿性溶液吸取O2，氣體的體5.6L〔以上氣體體積均為標(biāo)準(zhǔn)狀況下的體積〕?！灿嬎憬Y(jié)果保存一位小數(shù)〕請答復(fù)以下問題：〔１〕推斷該反響到達(dá)平衡狀態(tài)的標(biāo)志是 。〔填字母〕a.SO2和SO3濃度相等 b.SO2百分含量保持不變 c.容器中氣體的壓強(qiáng)不變d.SO3的生成速率與SO2的消耗速率相等 e.容器中混合氣體的密度保持不變〔２〕欲提高SO2的轉(zhuǎn)化率，以下措施可行的是 ?！蔡钭帜浮砤.向裝置中再充入N2 b.向裝置中再充入O2c.轉(zhuǎn)變反響的催化劑 d.上升溫度〔３〕求該反響到達(dá)平衡時SO2的轉(zhuǎn)化率〔用百分?jǐn)?shù)表示〕?！玻础臣僭O(shè)將平衡混合氣體的５%通入過量的BaCl2溶液，生成沉淀多少克？【解析】推斷該反響到達(dá)平衡狀態(tài)的標(biāo)志可以從v正＝v逆，或者各組分百分含量不隨時間變化而變化，假設(shè)不是等體積的反響可以從壓強(qiáng)或顏色等不再隨時間變化而變化均可以推斷該反響已經(jīng)到達(dá)平衡。要提高其中一種反響物的轉(zhuǎn)化率，可以參加另一種反響物，或者依據(jù)反響方程式屬于吸熱還是放熱反響來變化溫度。消耗的O2

的物質(zhì)的量：0.7mol－

5.6L 0.45mol22.4L/mol生成的SO的物質(zhì)的量：0.45mol2＝0.9mol321.28L 0.95molSOSO2

的物質(zhì)的量之和：

22.4L/mol反響前的SO的物質(zhì)的量：0.95mol20.9mol100%94.7%SO的轉(zhuǎn)化率：2

0.95mol7】在３L的某容器中，測得平衡時N0.50atm，H20.52atm，NH32.63atm，假設(shè)從今容器中取2NH直至N0.40atm。試計算在的平衡條件下NH和H的分壓。3 2 3 2【解析】首先依據(jù)題意計算平衡常數(shù)KpKp

p2(NH) (63)2

98.39(atm ) 3 p(N)p3(H) 50(5 3 2 2取走NH 后，平衡向右移動，就消耗肯定量H，這時N 的分壓為0.40atm，依據(jù)合成氨方程式N(g)＋3 2 2 23H(g) 2NH(g)1molNmolHH

必需依據(jù)物質(zhì)的量的濃度的削減而成2 3 2 2 2比例地降低它的壓力。N20.22atm。

的壓力降低為〔0.5－0.4〕atm＝0.1atm，所以H2

的壓力降低為(0.52－0.13)atm＝在平衡時N 的分壓為0.40atm，H 為0.22atm，設(shè)p(NH)在平衡時為x，代入Kp 表達(dá)式中：2 2 3Kp

p2(NH) x23

983(atm2)p(N)p3(H) .4(0.22)32 2x＝0.647atm＝p(NH)。3〔第三課時〕【題1mA(g)＋nB(s)轉(zhuǎn)化率隨之降低。以下說法中，正確的選項是〔C〕

pC(g)A的A.(m＋n)必定小于p B.(m＋n)必定大于p C.m必定小于p D.m必定大于pA〔氣體系數(shù)〕縮小的反響，即m<p?！绢}２】有效碰撞是指〔CD〕A.反響物分子間的碰撞 B.反響物活化分子間的碰撞C.能發(fā)生化學(xué)反響的碰撞 D.反響物活化分子間有適宜取向的碰撞而能發(fā)生化學(xué)反響的碰撞就是有效碰撞，這也正是活化分子中有適宜取向的碰撞?！绢}３】可逆反響2NO 2NO＋O在密閉容器中進(jìn)展，到達(dá)平衡狀態(tài)的標(biāo)志是〔B〕2 2①單位時間內(nèi)生成nmolO2nmolNO2②單位時間內(nèi)生成nmolO2nmolNO2 2③用NO、NO、O的物質(zhì)的量濃度變化表示的反響速率的比為２：２：１的狀態(tài)2 2④混合氣體的顏色不再轉(zhuǎn)變的狀態(tài)⑤混合氣體的密度不再轉(zhuǎn)變的狀態(tài)⑥混合氣體的平均相對分子質(zhì)量不再轉(zhuǎn)變的狀態(tài)A.①③⑤ B.②④⑥ C.②③④ D.③④⑤nmolO2

2nmolNO。在任何時刻均是這樣。由于兩者生成物，且物質(zhì)的量之比為n(O)：n(NO)＝１：２，所以不是平衡狀態(tài)的標(biāo)2志；②中單位時間內(nèi)生成nmolO2

時，由方程式可知必定消耗2nmolNO，這樣單位時間內(nèi)NO2

的消耗量和生成量相等，到達(dá)平衡狀態(tài)；③中主要是針對正反響或逆反響，在任何時刻都有這個比值關(guān)系；④中，混合氣中只有NO2有顏色，呈紅棕色，當(dāng)混合氣體的顏色不再轉(zhuǎn)變時，表示NO2的濃度不再轉(zhuǎn)變，說明到達(dá)平衡狀態(tài)；⑤混合氣體的密度等于混合氣體的質(zhì)量除以混合氣體的體積。由于反響物和生成物均是氣體，由質(zhì)量守恒定律得反響前后混合氣體的質(zhì)量保持不變，而密閉容器的體積也是固定不變的，所以混合氣體密度保持不變，不能由恒定不變的量來推斷反響是否到達(dá)平衡狀態(tài)；⑥混合氣體的平均相對分子質(zhì)量為總質(zhì)量除以總氣體物質(zhì)的量，總質(zhì)量恒定不變，氣體物質(zhì)的量發(fā)生變化，當(dāng)變到不再轉(zhuǎn)變時，說明到達(dá)平衡狀態(tài)。【題４】在一密閉容器中，反響mA(g) nC(g)＋nB(g)達(dá)平衡后，保持溫度不變，將容器容積壓縮到原來的一半，當(dāng)?shù)竭_(dá)的平衡時，B和C的濃度均是原來的1.8倍，則〔A〕A.平衡向逆反響方向移動了 B.物質(zhì)A的轉(zhuǎn)化率增加了C.物質(zhì)C的質(zhì)量分?jǐn)?shù)增加了 D.m>2nc＝n/VV變?yōu)樵瓉淼囊话霑r，假設(shè)平衡不發(fā)生移動，則n不變，c必定是原來的２倍?，F(xiàn)B和C1.8B和C均削減，進(jìn)而推知平衡向左移動。而物質(zhì)C的質(zhì)量分?jǐn)?shù)等C的質(zhì)量占混合體系總質(zhì)量的百分?jǐn)?shù)，而總質(zhì)量不變，所以C的質(zhì)量分?jǐn)?shù)減小，物質(zhì)A的量增加，所以A的轉(zhuǎn)化率減小。而增加壓強(qiáng)，平衡向氣體體積減小的方向移動，所以m<2n。mA(g)＋nBpC(g)＋qD中，A和C(D)A.假設(shè)增加B的量，平衡體系顏色加深，說明D是固體增大壓強(qiáng)平衡不移動，說明m＋n肯定等于p＋q上升溫度，A的轉(zhuǎn)化率減小，說明正反響是吸熱反響B(tài)是氣體，增大A的量，A、B轉(zhuǎn)化率并不都增大【解析】由方程式可知，BD的分散狀態(tài)不確定選項A中增加B的量，假設(shè)B是有顏色的氣體，則B的量在任何時刻都比原來大，平衡體系顏色應(yīng)加深，這時D既可以是固體也可以是氣體，假設(shè)D是有顏色的氣體，當(dāng)平衡向右移動之后，平衡體系顏色也加深。選項B中，增大壓強(qiáng)平衡不移動，則說明反響物氣體計量數(shù)之和等于生成物的氣體計量數(shù)之和，而物質(zhì)B和D的狀態(tài)不確定，所以m＋np＋q的關(guān)系也不確定。選項C中，上升溫度，A的轉(zhuǎn)化率減小，說明平衡向左移動，說明逆反響是吸熱反響，則正反響必定是放熱反響。選項D中，假設(shè)物質(zhì)B是氣體，增大A的量，平衡向右移動，B的轉(zhuǎn)化率增大，A的轉(zhuǎn)化率減小。2A(g)＋B(g)3C(g)2molA和2molB到達(dá)平衡后，A的體積分?jǐn)?shù)為a%，其他條件不變時，假設(shè)按以下四種配比作為起始物質(zhì)，平衡后A的體積分?jǐn)?shù)大于a%的是〔AB〕A.2molC B.2molA、1molB和１molHe〔不參與反響〕C.1molB和1molC D.2molA、3molB和3molC【解析】此題主要考察對等效平衡和平衡移動原理的理解。該反響為反響前后氣體體積不變的反響，A項中2molC全部轉(zhuǎn)化為A、B，分別得到4/3molA2/3molB，與起始參加的2molA2molB比較，相當(dāng)于少加了B，A的轉(zhuǎn)化率減小，百分含量增加；B項中，參加He對平衡無影響，也相當(dāng)于少加了B，A的含量增加；由C項的投料狀況看，反響只能逆向進(jìn)展，而1molB對逆向反響有抑制作用，致使A的含量削減；D2molA、2molB3molC2molA2molB1molB使A的轉(zhuǎn)化率增大，百分含量減小。7】如右圖，裝有活塞的密閉容器內(nèi)盛有22.4mL一氧化氮。假設(shè)通入11.2mL氧氣〔氣體體積均在標(biāo)準(zhǔn)狀況下測定〕，保持溫度、壓強(qiáng)不變，則容器內(nèi)的密度為〔D〕A.等于1.369g?L－１ B.等于2.054g?L－１C.在等于1.369g?L－１和等于2.054g?L－１之間 D.大于2.054g?L－１【解析】2NO＋O＝2NO由方程式可以看出，22.4mL11.2mL氧氣恰好完全反響生成NO，由2 2 2于存在2NO NO所以混合氣體應(yīng)當(dāng)是NO2和N2O4的混合氣體其密度應(yīng)當(dāng)大于NO的而小于NO2 2 4 2 2 4的。在標(biāo)準(zhǔn)狀況下，二氧化氮的密度可計算得2.054g?L－１，NO1.369g?L－１，分析各選項可知答案。2 4【題８在一固定容積的密閉容器中充入2molA和1molB，發(fā)生反響2A(g)＋B(g) ，C的體積分?jǐn)?shù)為W％。假設(shè)維持容器體積和溫度不變，按0.6molA，0.3molB1.4molC為起始物質(zhì)，到達(dá)平衡后，C的體積分?jǐn)?shù)也為W%，則x值為〔BC〕A.1 B.2 C.3 D.4【解析】這樣題目屬于等效平衡的問題。一種平衡狀態(tài)的建立只與條件有關(guān)而與途徑無關(guān)。在恒容恒溫的密閉容器中，假設(shè)反響前后氣體計量數(shù)和不相等，要想建立同一種平衡狀態(tài)，則兩組數(shù)據(jù)值必需完全對應(yīng)相等，0.6mol＋2/x1.4mol＝2mol0.3mol＋1/x1.4mol＝1mol，解得x＝２，由于n(A)：n(B)＝0.6mol：0.3mol＝2：１，與第一次中物質(zhì)A、B的物質(zhì)的量相等，所以，當(dāng)反響前后計量數(shù)和相等時，也符合題意，所以x3?！绢}9】肯定溫度下，反響2SO＋O 2SO到達(dá)平衡時，n(SO)：n(O)：n(SO)＝２：３：４?？s小體積，2 2 3 2 2 3反響再次到達(dá)平衡時，n(O)＝0.8mol，n(SO)＝1.4molSO

的物質(zhì)的量應(yīng)是〔A〕2 3 2A.0.4mol B.0.6mol C.0.8mol D.1.2mol【解析】縮小體積時，壓強(qiáng)增大，平衡向右，設(shè)達(dá)平衡時SO2轉(zhuǎn)化的物質(zhì)的量是x，而原平衡中三者物質(zhì)2a，３a，4a。2SO ＋ O 2SO2 2 3原平衡 ２a 3a 4a轉(zhuǎn)化 x x/2 x平衡 ２a－x 3a－x/2 4a＋x3a－x/2＝0.8mol 4a＋x＝1.4mol 解得a＝0.3mol x＝0.2moln(SO

)＝２0.3mol－0.2mol＝0.4mol2【題10在一個固定體積的密閉容器中參加2molA和1molB，發(fā)生反響２A(g)＋B(g) ３C(g)＋D(g)，到達(dá)平衡時，C的濃度為amol?L－１。假設(shè)維持容器體積和溫度不變，按以下四種配比為起始物質(zhì)，到達(dá)平衡后，C的濃度仍為amol?L－１的是〔〕A.4molA＋2molB B.2molA＋1molB＋3molC＋1molDC.3molC＋1molD＋1molB D.3mol＋1molD【解析】思路方法同第８題，即由于反響前后計量數(shù)不同，只能取起始條件一樣，當(dāng)反響只從逆反響開頭時，2molA1molB3molC1molD?！绢}11】在體積固定的密閉容器中進(jìn)展以下反響，到達(dá)平衡后假設(shè)上升溫度，則混合氣體平均相對分子質(zhì)量肯定增大的是〔D〕2SO(g)＋O(g)2 22CH(g)＋5O(g)2 2 2

2SO(g) (正反響為放熱反響)34CO(g)＋2HO(g) 〔正反響為放熱反響〕2 22NH(g)＋CO(g) CO(NH)(s)＋HO(g)〔正反響為吸熱反響〕3 2 22 24NH(g)＋5O(g)3 2

4NO(g)＋6HO(g)〔正反響為放熱反響〕2【解析】M＝m(總)／n(總)，A選項中，上升溫度，平衡向左移動，m(總)不變，但n(總)削減，所以，M減?。煌?，B選項也如此；C選項中，上升溫度，平衡向右移動，由于有固體物質(zhì)生成，所以混合氣體的總質(zhì)量MM減小；D選項中，平衡左移，n(總)減小，所以M增大?！绢}12】打算化學(xué)反響速率的主要因素是〔B〕①溫度 ②壓強(qiáng) ③催化劑 ④濃度 ⑤反響物本身的性質(zhì)A.①②③④⑤ B.⑤ C.①④ D.①②③④【解析】打算化學(xué)反響速率的主要因素，也就是內(nèi)因就是反響物本身的構(gòu)造和性質(zhì)。【題13】以下圖表示某反響N(g)＋3H(g) 2NH(g)2 2 3ΔH＝－akJ·mol－１〔a>0〕在某一時間段t0～t6中反響速率與反響過程的曲線圖，則氨的百分含量最高的一段時間是〔A〕A.０～t B.t～t C.t～t D.t～t1 2 3 3 4 5 6【解析】這是一個v～t圖分析題。圖中：０～t，是原平衡狀態(tài)，t～t為平衡左移過程，所以氨的百分含量1 1 2下降，t又達(dá)平衡狀態(tài)，t～t保持平衡；t～t為參加催化劑，平衡不移動，正、逆反響速率同等程度增大，2 2 3 3 4氨的百分含量不變，t～t 為平衡左移過程，氨的百分含量下降，t～t為又一平衡階段，整個過程中，氨的4 5 5百分含量連續(xù)性地下降，所以整個過程中只有在開頭階段氨的百分含量最高。【題1反響aX(g＋bY(g) cZ(g＋dW(g) ５min后到達(dá)平衡時X削減nmo－１Y削減n/3moL－１。假設(shè)體系壓強(qiáng)增大，W的百分含量不發(fā)生變化，則反響物質(zhì)分子式的化學(xué)計量數(shù)比a：b：c：d為〔D〕A.１：３：１：２B.１：３：２：２C.３：１：２：１D.３：１：２：２【解析】由題意知：nmol·L－１：n/3mol·L－１＝a：b，所以a：b=3：1，由于體系增大壓強(qiáng)時，物質(zhì)W百分含量不變，可知平衡不發(fā)生移動，可知反響前后氣體計量數(shù)和相等，所以a：b：c：d＝３：１：２：２或３：１：１：３或３：１：３：１，分析選項，只有D符合?！驳谒恼n時〕【題15】A、B、C、D四種物質(zhì)皆易溶于水，且在水溶液中存在如下化學(xué)平衡，參加水稀釋后，平衡向正反響方向移動的是〔B〕A.A＋BC.A＋B

C＋D B.A＋HO2C＋HO D.A＋2B＋HO2 2

C＋DC【解析】選項A中：加水稀釋后，A、B、C、D四種物質(zhì)被同等程度稀釋，所以平衡不移動；選項B中，加水稀釋后，A、C、D三種物質(zhì)的濃度均減小，但水并未變，所以C和D的有效碰撞幾率顯著下降，A與水的卻不顯著。〔對于該反響，也可作如下分析，加水后，水在混合體系中的百分含量增加，相當(dāng)于水的“濃度”增加，所以平衡向右移動〕；同理，選項C中，加水后平衡應(yīng)左移。選項D中是一個非可逆反響，加水后平衡不移動?！绢}16在肯定條件下某密閉容器中發(fā)生了如下反響：2SO(g)＋O(g) 2SO(g) (正反響為放熱反2 2 3應(yīng))SOOSO的物質(zhì)的量之比為３:２:SO、2 2 3 2O1.4mol0.9mol，此時容器內(nèi)SO的物質(zhì)的量應(yīng)為〔〕2 3A.1.8mol B.2mol C.2.2mol D.2.4mol【解析】17】某溫度時，把1molNO2 4

10L的真空密閉容器中，馬上消滅棕色，反響進(jìn)展4s時NO0.04mol·L－１，再經(jīng)過肯定時間后，反響到達(dá)平衡，這時容器內(nèi)壓強(qiáng)為開頭時的1.8倍。則下2列說法正確的選項是〔BD〕4s中以NO的濃度變化表示的平均反響速率為0.01mol·L－１·s－１2 44s1.2倍在平衡時容器內(nèi)含NO0.4mol2 4在平衡時容器內(nèi)含NO1.6mol2NO

氣體2NO NO，4s時生成的NO的物質(zhì)的量是c(NO)V2 2 2 4 2 2＝0.04mol·L10L＝0.4mol，則消耗的NO2 4

0.2mol，剩余的NO2 4

0.8mol，這時混合氣體的總物質(zhì)0.4mol＋0.8mol＝1.2mol。由壓強(qiáng)之比等于物質(zhì)的量之比可知，4s1.2倍，前4s中，v(NO

n(NO))＝ 2 4

0.2mol

00mol

1s1=0.005mo?L－１?s－１；平衡時，2 4 V4s 10L4s混合氣體總物質(zhì)的量＝1mol1.8＝1.8mol，設(shè)這時容器中共有NO2的物質(zhì)的量為x，則剩余NO的物質(zhì)的2 41mol－x/2，則〔1mol－x/2〕＋x＝1.8mol，x=1.6mol，則剩余NO1mol－1.6mol/22 4＝0.2mol?！绢}18】右圖中的曲線是表示其他條件肯定時，2NO＋O 2NO〔該反響放熱〕反響中NO的轉(zhuǎn)化率與2 2溫度的關(guān)系曲線，圖中標(biāo)有a、b、c、d四點，其中表示未到達(dá)平衡狀態(tài)，且v(正)>v(逆)的點是〔〕A.a點 B,.b點 C.c點 D.d點【解析】做圖形題肯定要先弄明白坐標(biāo)軸及曲線的含義：在曲線上，當(dāng)溫度肯定時〔橫坐標(biāo)〕n(NO也肯定〔縱坐標(biāo)〕，所以說，曲線上任意一點均是達(dá)平衡狀態(tài)的點，而曲線外的任一點均表示未達(dá)平衡狀態(tài)。在曲線下方的任意一點，如c點，要想到達(dá)同溫下的平衡狀態(tài)〔c點向上引垂直線到曲線的一點〕，必需使n(NO)增大，即平衡應(yīng)向右移動，這時v(正)>v(逆)；同理，在曲線上方的任意一點，v(逆)>v(正)。19A、B、C、DaA＋bBcC(s)＋dD。當(dāng)反響進(jìn)展肯定時間后，測得A削減了nmol，B削減了n/2mol，C增加了３n/２mol，D增加了nmol，此時到達(dá)平衡。〔１〕該化學(xué)方程式中各物質(zhì)的化學(xué)計量數(shù)為：a＝，b＝，c＝，d＝ ?！玻病臣僭O(shè)只轉(zhuǎn)變壓強(qiáng)，反響速率發(fā)生變化，但平衡不發(fā)生移動，該反響中各物質(zhì)的聚攏狀態(tài)。A: B: C: D:〔３〕假設(shè)只