广东省雷州市2018年高三化学一轮复习反应速率与化学平衡化学平衡移动原理在物质制备中的应用

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1、化学平衡移动原理在物质制备中的应用【考纲要求】理解外界条件对化学平衡的影响，并懂得平衡移动原理的化工中的应用。【教学过程】【简述】化学平衡在化工生产中有非常重要的应用，尤英是控制合适的反应条件使平衡向着理想的方向移动，近几年來涉及面非常广，如2014•全国卷I第28题制乙烯、2014•天津卷第10题合成氨、2015・全国卷II2015・浙江卷第28题制苯乙烯、第27题合成甲醇、2015•北京卷第26题制氢等均对化学反应原理进行了考查。例1.(2014年全国1卷)乙醇是重要的有机化工原料.可由乙烯气相直接水合法或间接水合法生产。回答

2、下列问题：(1)间接水合法是指先将乙烯与浓硫酸反应生成硫酸氢乙酯(GIbOSOJI)，再水解生成乙醇写出相应反应的化学方程式c(2)已知：甲醇脱水反应:2CH30H(g)=CHbOCHs(g)+H20(g)AHi=-23.9KJ•mol-1甲醇制烯经反应:2CIWH(g)=C2H4(g)+2H20(g)AH2=-29.19KJ-mol'1乙醇异构化反应：CzHsOH(g)=CII3OCH3(g)AIl3=+50.7KJ・则乙烯气相直接水合反应：C2H.1(g)+H2O(g)二C2H5OH(g)的AH二KJ・mo「与间接水合法相比,

3、气相直接水合法的优点是(3)气相直接水合法常采用的工艺条件为：磷酸/硅藻土为催化剂，反应温度290°C.压强69MPa:气。N(H,0):N(GHi)=0.6:1。乙烯的转化率为5%.若要进一步提高乙烯转化率，除了可以适当改变反应温度和压强外，还可以采取的措施有、o例2.(2015・浙江)乙苯催化脱氢制苯乙烯反应：(11ch5)•催化剤•厂卜「][—(、

4、[(011(g)M=+124kJmoir(1)工业上，通常在乙苯蒸气中掺混水蒸气(原料气中乙苯和水蒸气的物质的量之比为1：9),控制反应温度600°C,并保持体系总压为常压的条件

5、下进行反应。在不同反应温度下，乙苯的平衡转化率和某催化剂作用下苯乙烯的选择性(指除了比以外的产物屮苯乙烯的物质的量分数)示意图如右：①掺入水蒸气能提高乙苯的平衡转化率，解释说明该事实。②控制反应温度为600°C的理由是。(2)某研究机构用C02代替水蒸气开发了绿色化学合成工艺一乙苯■二氧化碳耦合催化脱氢制苯乙烯。保持常压和原料气比例不变，与掺水蒸气工艺相比,在相同的生产效率下，可降低操作温度；该工艺中还能够发生反应：C02+H2=C0+H20,C02+C=2C0o新工艺的特点有(填编号)。①C02与lb反应，使乙苯脱氢反应的化学平

6、衡石移②不用高温水蒸气，可降低能量消耗③有利于减少积炭④有利于C02资源利用例3.(2014・天津高考)合成氨是人类科学技术上的一项重大突破，其反应原理为:N2(g)+3H2(g)^=^2NH3(g)A^=-92.4kJ・mol-1一种工业合成氨的简易流程图如下：Inmivv上述流程图中，使合成氨放出的能量得到充分利用的主要步骤是(填序号)。简述本流程中提高合成氨原料总转化率的方法：O【规律与方法】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速率和

7、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.化工生产屮反应条件的选择方法(以合成氨为例)⑴反应原理：N2(g)+31L(g)—2NH3(g)△〃=一92.4kJ-mol-1(2)反应特点：①反应为可逆反应；②正反应为放热反应；③反应物、生成物均为气态，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

8、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，提高平衡混合物中氨的含量压强增大，有利于氨的合成，但需要动力大，对材料、设备的要求髙。故釆用10〜30MPa的高压升高温度增大反应速率平衡逆向移动，降低平衡混合物中氨的含量温度要适宜，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400〜500°C左右的温度，并且在该温度下催化剂的活性最犬使用催化剂增大反应速率没有彫响工业上--般选用铁触媒作催化剂(1)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可提高原料的

9、利用率。3.平衡类问题需综合考虑的几个方面(1)原料的來源、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彫响。(6)改变外界条件对多平衡体系的影响。【课