第36讲 化学反应的方向与调控-2024年高考化学一轮复习课件

第36讲 化学反应的方向与调控 诊断性评价 回答下列问题： (1)合成氨反应在常温下______(填“能”或“不能”)自发。 能 (2)_____温(填“高”或“低”，下同)有利于提高反应速率，____温有利于提高平衡转化率，综合考虑催化剂(铁触媒)活性等因素，工业常采用400～500 ℃。 高 低 ⇌ 化学反应限度 化学反应速率 动力学 热力学 反应已经发生 反应还未发生 化学反应方向 热力学 一、化学反应的方向 自发过程：在一定条件下，不借助外部力量就能自动进行的过程。 自发反应：在一定条件下，不需外界帮助就能自动进行的化学反应。 外界帮助包括升温、加压等 而“点燃”不属于 外界 帮助 对体系做有用功 体系的能量 有降低的趋势 自发反应 有利于 一定可以发生 焓判据 自发反应也有可能是吸热反应 (NH4)2CO3(s)=NH4HCO3(s)+NH3(g) ΔH = +74.9kJ/mol NaHCO3(s)+ HCl(aq)= NaCl (aq)+ H2O (l)+ CO2(g) ΔH = +34.1kJ/mol Ba(OH)2·8H2O(s)+2NH4Cl(s)=BaCl2(s)+2NH3(g)+10H2O(l) ΔH ＞0 (NH4) 2CO3(s) = NH4HCO3(s)+NH3(g) ΔH ＞0 1850年, 克劳修斯提出用熵用来衡量体系混乱(无序)程度的物理量，用S表示。体系越混乱（无序），熵值越大，单位是J·mol-1·K-1。 ΔS=S(产物)－S(反应物) ΔS＞0，熵增反应 ΔS＜0，熵减反应 ①同一物质在不同状态下熵值不同，一般规律是 S(g)>S(l)>S(s) ②在化学反应中，气态物质的系数增大，则熵增大。反之，则熵减小。 孤立/绝热体系 熵值增大 自发反应 有利于 熵判据 自发反应也有可能是熵减反应 4Na(s) + O2(g)=2Na2O(s) ΔS =-259.86J·mol-1·K-1 ΔH =-828.44 kJ·mol-1 焓判据 ΔH<0 熵判据 ΔS<0 自发反应 有利于 不利于 主要方面 次要方面 综合考虑体系的焓变与熵变 1876年，吉布斯（美）提出自由能变化 ΔG，并认为化学反应总是向着自由能减小（ ΔG < 0）的方向进行，直至达到平衡。 ΔG = ΔH-T ΔS ΔG = ΔH—TΔS < 0 反应能自发进行 ΔG=ΔH—TΔS = 0 反应达到平衡状态 ΔG=ΔH—TΔS > 0 反应不能自发进行 二、化学反应的调控 动力学（化学反应速率） 热力学（化学平衡移动） 原料利用率（原料的成本，物质的选择性） 实际生产（设备安全） 催化剂活性（温度较高易失活） 压强:10～30 MPa 温度:500 ℃ 催化剂：铁触媒 （以铁为主体的多成分催化剂） 投料比:N2与H2的投料比(物质的量之比)为1∶2.8 提高反应物的转化率:使氨气冷却成液氨并及时分离，分离后的原料气循环使用，及时补充氮气和氢气。 选择性问题的计算 合适条件的分析选择 采用一种新型的催化剂(主要成分是Cu-Mn合金)，利用CO和H2制备二甲醚(DME)。 2.0 ⇌ ⇌ ⇌ 曲线变化的分析 减小压强 升高温度(或及时移出生成物) ⇌ (2)在乙烷中引入O2可以降低反应温度，减少积碳。涉及如下反应： 氧气的引入可能导致过度氧化。为减少过度氧化，需要寻找催化剂降低反应_____(填“a”“b”或“c”)的活化能，判断的依据是__________________________________ _____________________________。 a 制备的目标产品是C2H4，b、c均为副 反应，应加快反应a的反应速率 ⇌ ⇌ ⇌ (3)常压下，在某催化剂作用下按照n(C2H6)∶n(O2)＝1∶1投料制备乙烯，体系中C2H4和CO在含碳产物中的物质的量百分数及C2H6转化率随温度的变化如图所示。 ①乙烯的物质的量百分数随温度升高而降低的原因是____________________________ _______________________________。 反应a、c是放热反应，升高温 度，a反应平衡逆向移动程度较大 ⇌ ⇌ ⇌ ②在570～600 ℃温度范围内，下列说法正确的是 _____(填字母)。 A.C2H4产率随温度升高而增大 B.H2O的含量随温度升高而增大 C.C2H6在体系中的物质的量百分数随温度升高而增大 D.此催化剂的优点是在较低温度下降低CO的平衡产率 BD ⇌ ⇌ ⇌ 终结性评价 √ [2022·辽宁，18(1)(2)(4