第7章 第6讲 工业生产中的化学平衡图像分析（课件PPT）-【新高考方案】2024高考化学一轮复习（新教材版Ⅱ 新高考）

第6讲 工业生产中的化学平衡图像分析(综合应用课) 在工业生产过程中，如何提升原料利用率、降低化学反应条件、提高产物的产率等是化学工作者研究的重要课题。命题者往往根据实际工业生产、结合图像，从分析投料比、转化率、产率等角度来命题。此类题目的信息量大，能充分考查学生读图、提取信息、解决实际问题的能力，此类试题成为高考命题的“新宠”。 (3)方案二：M­LiH复合催化剂。 下列说法正确的是______。 a．300 ℃时，复合催化剂比单一催化剂效率更高 b．同温同压下，复合催化剂有利于提高氨的平衡产率 c．温度越高，复合催化剂活性一定越高 解析：(1)对于合成氨反应，常温下，ΔG＝ΔH－TΔS＝－92.4 kJ·mol－1－298 K×(－0.2 kJ·K－1·mol－1)＝－32.8 kJ·mol－1<0，故合成氨反应在常温下能自发进行； (2)其他条件一定时，升高温度，可以提供更高的能量，使活化分子百分数增大，反应速率加快；合成氨反应是放热反应，要提高平衡转化率，即使反应平衡正向移动，应降低温度； (3)由题图可知，300 ℃时，复合催化剂催化时合成氨反应的反应速率比单一催化剂催化时大很多，说明300 ℃时复合催化剂比单一催化剂效率更高，a正确；同温同压下，复合催化剂能提高反应速率，但不能使平衡发生移动，故不能提高氨的平衡产率，b错误；温度过高，复合催化剂可能会失去活性，催化效率反而降低，c错误。 答案：(1)能 (2)高 低 (3)a 2．(2022·全国乙卷·节选)油气开采、石油化工、煤化工等行业废气普遍含有的硫化氢，需要回收处理并加以利用。回答下列问题： 已知H2S热分解反应的方程式为2H2S(g)===S2(g)＋2H2(g)。在1 373 K、100 kPa反应条件下，对于n(H2S)∶n(Ar)分别为4∶1、1∶1、1∶4、1∶9、1∶19的H2S­Ar混合气，热分解反应过程中H2S转化率随时间的变化如图所示。 (1)n(H2S)∶n(Ar)越小，H2S平衡转化率_____________________，理由是__________________________________________________。 (2)n(H2S)∶n(Ar)＝1∶9对应图中曲线________________________，计算其在0～0.1 s之间，H2S分压的平均变化率为_______kPa·s－1。 解析：(1)由于正反应是体积增大的可逆反应，n(H2S)∶n(Ar)越小，总压不变，H2S的分压越小，越有利于平衡向正反应方向移动，因此H2S平衡转化率越高； (2)n(H2S)∶n(Ar)越小，H2S平衡转化率越高，所以n(H2S)∶n(Ar)＝1∶9对应的曲线是d；根据图像可知n(H2S)∶n(Ar)＝1∶9反应进行到0.1 s时H2S转化率为24%。假设在该条件下，硫化氢和氩的起始投料的物质的量分别为1 mol和9 mol，则根据三段式可知 (1)用各物质的平衡分压表示总反应的平衡常数，表达式Kp＝____________________。 (2)图中对应等压过程的曲线是____________________，判断的理由是____________________。 (3)当x(CH3OH)＝0.10时，CO2的平衡转化率α＝_____，反应条件可能为____________________或____________________。 (2)H2和CO2合成甲醇的总反应为放热反应，则升高温度，平衡向逆反应方向移动，即混合气体中的甲醇蒸气含量减小，故曲线b为5×105 Pa时等压过程的曲线，而曲线a为250 ℃时等温过程的曲线。 (2)b 总反应ΔH<0，升高温度时平衡向逆反应方向移动，甲醇的物质的量分数变小 (3)33.3% 5×105 Pa、210 ℃ 9×105 Pa、250 ℃ 一、图像解读的关注点和思维趋向 1．捕捉图像最基本的信息 (1)横坐标与纵坐标的含义 横坐标 通常是t、T、p等(即时间、温度、压强等) 纵坐标 通常是v、c、n、α、φ等(即速率、物质的量浓度、物质的量、转化率、体积分数等) (2)线的走向与斜率 ①线的走向：即随着横坐标自变量的增大，纵坐标因变量是变大、变小、还是不变。当纵坐标所表示的物理量，如速率、物质的量浓度、物质的量、转化率或体积分数等不随横坐标的变化而变化时，图像中出现一条直线，那么该反应就到达化学平衡状态。 ②斜率：是化学平衡图像曲线中一个重要的参数。斜率的应用，通常是对两条不同曲线的斜率进行比较，或者通过比较同一条曲线不同时刻的斜率变化来判断反应是改变了哪些外界条件。 (3)观察化学平衡图像中的“重点” 所谓的“重点”，指的就是化学平衡图像中的起点、拐点、终点、交点