第7章 微课堂(26) “速率、平衡”原理在物质制备中的应用（word教参）-【金版新学案】2024高考化学大一轮复习讲义·高三总复习（人教版）

微课堂(26)　“速率、平衡”原理在物质制备中的应用 　在最新考试大纲中明确提出：了解化学反应速率和化学平衡的调控在生活、生产和科学研究领域中的重要作用。所以在全国新课标卷以及各省市高考卷中均有所涉及，且具有一定的难度，属于难点拉分型题目，做该类题目应注意以下两个方面： 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平衡影响的一致性，又要注意对二者影响的矛盾性。 (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．平衡类问题需综合考虑的几个方面 (1)原料的来源、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影响。 (6)改变外界条件对多平衡体系的影响。 3．化工生产中反应条件的选择方法(以合成氨为例) (1)反应原理 N2(g)＋3H2(g)2NH3(g) ΔH＝－92.4 kJ·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、设备的要求高。故采用10～30 MPa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 ℃左右的温度，并且在该温度下催化剂的活性最大 使用催化剂 增大反应速率 没有影响 工业上一般选用铁触媒作催化剂 (4)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提高原料的利用率。 1．合成氨工业中，原料气(N2、H2及少量CO、NH3的混合气)在进入合成塔前常用醋酸二氨合铜(Ⅰ)溶液来吸收原料气中的CO，其反应是Cu(NH3)2Ac＋CO＋NH3Cu(NH3)3Ac·CO　ΔH<0。 (1)必须除去原料气中CO的原因是 。 (2)醋酸二氨合铜(Ⅰ)吸收CO的生产适宜条件应是 。 (3)吸收CO后的醋酸二氨合铜(Ⅰ)溶液经过适当处理又可再生，恢复其吸收CO的能力以供循环使用。醋酸二氨合铜(Ⅰ)溶液再生的生产适宜条件应是 。 解析：　合成氨流程中的除杂，是为了除去能使催化剂中毒的物质。题中指出：在合成氨的过程中必须除去CO，因此CO是属于使催化剂中毒的物质。从吸收CO的化学方程式可得：吸收CO的反应是正反应为气体体积减小的放热反应，因此为了使CO尽最大可能地被吸收，应采取高压、低温的办法使平衡正向移动，要使醋酸二氨合铜(Ⅰ)溶液再生，即使平衡逆向移动，故必须采取低压、高温的办法。 答案：　(1)防止CO使催化剂中毒 (2)低温、高压　(3)高温、低压 学生用书第175页 2．化学反应原理在科研和生产中有广泛应用。 (1)利用“化学蒸气转移法”制备TaS2晶体，发生如下反应：TaS2(s)＋2I2(g)TaI4(g)＋S2(g)　ΔH>0(Ⅰ)。 如图所示，反应(Ⅰ)在石英真空管中进行，先在温度为T2的一端放入未提纯的TaS2粉末和少量I2(g)，一段时间后，在温度为T1的一端得到了纯净TaS2晶体，则温度T1 T2(填“>”“<”或“＝”)。上述反应体系中循环使用的物质是 。 (2)CO可用于合成甲醇，反应方程式为CO(g)＋2H2(g)CH3OH(g)。CO在不同温度下的平衡转化率与压强的关系如图所示。该反应ΔH 0(填“>”或“<”)。实际生产条件控制在250 ℃、1.3×104 kPa左右，选择此压强的理由是 。 答案：　(1)<　I2 (2)<　在1.3×104 kPa下，CO的转化率已较高，再