2.4 化学反应的调控（学案）-【状元桥·优质课堂】2021-2022学年新教材高中化学选择性必修1（人教版）

第二章化学反应速率与化学平衡 2.工业反应条件优化的解题思路 课堂深度拓展 (1)抓住反应特点:热效应△H<0或△H>0、反应前后气体 体积变化△Vg<0或△Vg>0 点)化工生产反应条件的优化 (2)运用平衡规律:把外界条件对化学反应速率及化学平衡 互动探究‖ 的影响和实际情况有机结合起来 硫酸工业中,通过下列反应使SO2氧化成SO:2SO)(g)+O2(g) (3)准确分析数据:结合测定反应实验数据,准确分析反应条 催化剂 件,解决化学反应的调控 2SO2(g)△H=-198kJ·mol如表为不同温度 【例题】如图表示298.15K时,N2、H2与NH3的平均能量与 和压强下SO2的转化率(%) 合成氨反应的活化能的曲线图,据图回答下列问 转化 温F率1×10Pa1×10Pa|5×105Pa1×10Pa E止 450℃ 97.5%99.2%9.6%9.7% 550℃ 85.6%94.9%97.7%98.3% (1)根据上表中的数据分析,制取SO3时为什么不采用高压 (1)若反应中生成2mol氨,则反应 (填“吸热”或 放热”) (2)在生产中,通入过量空气的目的是什么? (②)图中曲线(填¨a”或“b”)表示加入铁触媒的能量变 化曲线,铁触媒能加快反应速率的原理是 (3)在实际生产中,选定400~500℃作为操作温度,其原因是 (3)合成氨反应中平衡混合物中氨的体积分数与压强、温度 的关系如图所示。若曲线a对应的温度为500℃,则曲线 b对应的温度可能是(填字母 深度拓展‖ 积 1.工业生产中选择适宜生产条件的原则 数 条//快速率的有利于平衡移综合分析结果 动的条件控制 条件控制 A.600℃B.550℃C.500℃D.450℃ 增大反应物的 浓度物的度/浓度,减小生不断补充反应物且 增大反应 (4)合成氨所需的氢气可由甲烷与水反应制备。发生反应 及时分离出生成物 为CH4(g)+H2O(g)(O(g)+3H2(g)△H>0。 成物的浓度 定温度下,在1L容器中发生上述反应,各物质的物质的量 催化浏加合适的 无影响 加合适的催化剂 浓度变化如表: 催化剂 H, O O △HO/低温|兼顾速率和平衡,考 t/min (ml·L-1)(mol·L-)(ml·I1)(nl·Ll) 虑催化剂的适宜温度 0.2 0 温度高温 在设备条件允许的前 △H>0高温提下,尽量采取高温 0234 0.3 并选取适宜的催化剂 压强高6/0|高压在设备条件允许的前 提下,尽量采取高压 ①表中x ;前2min内CH4的平均反应速率为 体参加) 兼顾速率和平衡,选 △Vg>0低压 ②反应在3~4min之间,氢气的物质的量增多的原因可能 取适宜的压强 是 (填字母) [变式2]D解析反应能自发进行的前提条件是反应的ΔH—[例题]解析(1)由题图中能量变化可知,N2与H2具有的总 T△S<0。A项,△H>0,ΔS<0,在任何温度下,△H 能量高于NH3具有的总能量,故该反应为放热反应,并且 TΔS>0,反应都不能自发进行;B项,△H<0,△S<0,在 每生成2 mol nh3放出(600-508)k=92kJ热量。 较低温度下,ΔH-TAS<0,反应能自发进行;C项,△H> (2)合成氨反应中,加入铁触媒后,由于改变了反应历程, 0,△ΔS>0,在较高温度下,ΔH一T△S<0,反应能自发进 使反应的活化能降低,从而加快了反应速率,故曲线b代 行;D项,△H<0,△S>0,在任何温度下,△H-TAS<0 表加催化剂后的能量变化曲线。(3)对于合成氨反应,当 反应均能自发进行。 其他条件不变时,升高温度,平衡向逆反应方向移动,平衡 课末·随堂演练 混合物中NH3的体积分数降低。图像中,当压强不变时, 1.C解析A项,湿衣服晾晒变干是衣服中的水吸收能量变 曲线b对应的温度下平衡混合物中NH3的体积分数大于 曲线a对应的NH3的体积分数,所以曲线b对应的温度 为水蒸气的过程,不能用焓判据判断;B项,硝酸铵溶于水 低于曲线a对应的温度。(4)①前2min内CH1的平均反 为熵增加的过程,不能用焓判据判断;C项,水蒸气凝结为 水放出热量,可用焓判据判断;D项,CaCO3分解为吸热反 应速率v(CH)-3(H2)=30.3mol·L- 应,不能用焓判据判断 2.C解析食盐溶于水是典型的熵增加的过程,A项正确 0.05mol·L·min1。由表分析2~3min时,反应达 到平衡状态,此时生成H2的浓度为0.3mol·L,列式 2C(s)十+O(g)—2CO(g),气体的物质的量增大,为熵增 可得 加的反应,B项正确;气态水变成液态水是体系混乱度减小 CH (g)+HOgkCXg)+3H(g) 的过程,为熵减小的过程,C项错误;CaCO3(s)的分解产生 起始(mo