专题6 第3单元 第3讲 工业生产中图像问题分类突破 （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（新教材，双选，苏教版2019）

第3讲　工业生产中图像问题分类突破 [课程标准]　1.认识化学反应速率和化学平衡的综合调控在生产、生活和科学研究中的重要作用。2.针对典型案例，能从限度、速率等角度对化学反应和化工生产条件进行综合分析。 1．化工生产适宜条件选择的一般原则 条件 原则 从化学反应速率分析 既不能过快，又不能过慢 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 从原料利用率分析 增加廉价易得原料，提高高价难得原料的利用率，从而降低生产成本 从实际生产能力分析 如设备承受高温、高压能力等 从催化剂的使用活性分析 注意催化剂的活性对温度的限制 2.平衡类问题需考虑的几个方面 (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)参加反应的物质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。 类型一　转化率—投料比图像 (1)采用一种新型的催化剂(主要成分是Cu­Mn合金)，利用CO和H2制备二甲醚(DME)。 主反应：2CO(g)＋4H2(g)CH3OCH3(g)＋H2O(g) 副反应：CO(g)＋H2O(g)CO2(g)＋H2(g)、CO(g)＋2H2(g)CH3OH(g) 测得反应体系中各物质的产率或转化率与催化剂的关系如图所示。则催化剂中n(Mn)/n(Cu)约为________时最有利于二甲醚的合成。 (2)将燃煤废气中的CO2转化为二甲醚的反应原理为2CO2(g)＋6H2(g) CH3OCH3(g)＋3H2O(g)已知在压强为a MPa下，该反应在不同温度、不同投料比时，CO2的转化率见如图： 此反应为________(填“放热”或“吸热”)反应；若温度不变，提高投料比[n(H2)/n(CO2)]，则K将________(填“增大”“减小”或“不变”)。 答案：　(1)2.0　(2)放热　不变 类型二　平衡常数—温度—选择性图像 丙烯是制造一次性医用口罩的重要原料。丙烷催化脱氢法是工业生产丙烯的重要途径，丙烷催化脱氢技术主要分为氧化脱氢和直接脱氢两种。回答下列问题： (1)丙烷催化氧化脱氢法制备丙烯的主要反应如下： 2C3H8(g)＋O2(g) 2C3H6(g)＋2H2O(g)　ΔH1＝－236 kJ·mol－1(ⅰ) 学生用书第182页 反应过程中消耗的C3H8和 生成的C3H6 的物质的量随温度的变化关系见下表。 反应温度 n(消耗)或n(生成)/mol 535 550 575 C3H8 6 13 33 C3H6 4 8 17 分析表中数据得到丙烯的选择性随温度的升高而______(填“不变”“升高”“降低”)；出现此结果的原因除生成乙烯等副产物外还可能是 __________。(C3H6的选择性＝×100%) (2)丙烷催化直接脱氢反应： C3H8(g)C3H6(g)＋H2(g)　ΔH2＝＋124.3 kJ·mol －1(ⅱ)　副反应：C3H8 (g)C2H4 (g)＋CH4(g)　ΔH3(ⅲ) ①反应ⅱ的平衡常数、产物丙烯选择性、副产物乙烯选择性与温度关系如图所示， 分析工业生产中采用的温度为650 ℃左右的原因是_____________________________________ ________________________________________________________________________。 ②温度为670 ℃时，若在1 L的容器中投入8 mol C3H8，充分反应后，平衡混合气体中有2 mol CH4和一定量C3H8、C3H6、H2、C2H4，计算该条件下C3H6的选择性为________%。 ③欲使丙烯的产率提高，下列措施可行的是______(填写字母)。 a．恒压条件下向原料气中掺杂水蒸气 b．增大氢气与丙烷的投料比 c.选择对脱氢反应更好选择性的催化剂 d．增大压强 解析：　(1)根据表格数据可知各温度下C3H6的选择性分别为、、，>>，所以随温度升高丙烯的选择性降低；反应ⅰ为放热反应，升高温度，反应ⅰ的化学平衡逆向移动，也会导致丙烯的选择性下降； (2)①据题图可知，温度控制在650 ℃，丙烯选择性高，且此时温度较高，反应速率快，而且该温度条件下平衡常数较大； ②平衡混合气体中有 2 mol CH4，则根据反应ⅲ可知平衡时该反应消耗的n1(C3H8)＝2 mol；设平衡时C3H6的物质的量为x，根据反应ⅱ可知平衡时n(H2)＝x，反应ⅱ消耗的n2(C3H8)＝x，则平衡时容器中n(C3H8)＝(8－2－x) mol，据图可知该温度下反应ⅱ的lg＝0，所以K＝1，容器体积为1