2022年高考化学一轮复习 第7章 第36讲 微专题19 化学反应速率、平衡原理在物质制备中的调控作用
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1、 19 化学反应速率、平衡原理在物质制备中的调控作用化学反应速率、平衡原理在物质制备中的调控作用 1化学反应方向的判定 (1)自发反应 在一定条件下无需外界帮助就能自发进行的反应称为自发反应。 (2)熵和熵变的含义 熵的含义 熵是衡量一个体系混乱度的物理量。用符号 S 表示。同一条件下,不同物质有不同的熵值, 同一物质在不同状态下熵值也不同,一般规律是 S(g)S(l)S(s)。 熵变的含义 熵变是反应前后体系熵的变化,用 S 表示,化学反应的 S 越大,越有利于反应自发进行。 (3)判断化学反应方向的判据 GHTS G0 时,反应不能自发进行。 2控制反应条件的目的 (1)促进有利的化学反应
2、: 通过控制反应条件, 可以加快化学反应速率, 提高反应物的转化率, 从而促进有利的化学反应进行。 (2)抑制有害的化学反应:通过控制反应条件,也可以减缓化学反应速率,减少甚至消除有害 物质的产生或控制副反应的发生,从而抑制有害的化学反应继续进行。 3控制反应条件的基本措施 (1)控制化学反应速率的措施 通过改变反应体系的温度、溶液的浓度、气体的压强(或浓度)、固体的表面积以及使用催化 剂等途径调控反应速率。 (2)提高转化率的措施 通过改变可逆反应体系的温度、溶液的浓度、气体的压强(或浓度)等改变可逆反应的限度, 从而提高转化率。 如: 以工业合成氨为例,理解运用化学反应原理选择化工生产中的
3、适宜条件 反应原理:N2(g)3H2(g)2NH3(g) H92.4 kJ mol 1。 从反应快慢和反应限度两个角度选择反应条件 综合考虑选择适宜的生产条件 a温度:400500 b压强:1030 MPa c投料比:nN2 nH2 1 2.8 d以铁触媒作催化剂 e采用循环操作提高原料利用率 1二氧化碳是一种宝贵的碳氧资源。以 CO2和 NH3为原料合成尿素是固定和利用 CO2的成 功范例。在尿素合成塔中的主要反应可表示如下: 反应:2NH3(g)CO2(g)NH2COONH4(s) H1159.47 kJ mol 1 反应:NH2COONH4(s)CO(NH2)2(s)H2O(g) H27
4、2.49 kJ mol 1 请回答下列问题: (1)写出 CO2和 NH3为原料生成尿素和气态水的热化学方程式:_, 反应自发进行的条件是_。 (2)CO2和 NH3为原料合成尿素的反应中影响 CO2转化率的因素很多,图 1 为某特定条件下, 不同水碳比nH2O nCO2和温度影响 CO2 转化率变化的趋势曲线。 下列说法不正确的是_(填字母)。 A温度升高该反应平衡常数逐渐减小,移走部分尿素平衡向正方向移动 B当温度低于 190 ,随温度升高 CO2转化率逐渐增大,其原因可能是温度升高平衡向正 方向移动 C当温度高于 190 后,随温度升高 CO2转化率逐渐减小,其原因可能是温度升高发生了
5、副反应 D其他条件相同时,为提高 CO2的转化率,生产中可以采取的措施是提高水碳比 (3)某研究小组为探究反应中影响 c(CO2)的因素, 在恒温下将 0.4 mol NH3和 0.2 mol CO2放 入容积为 2 L 的密闭容器中,t1时达到平衡,其 c(CO2)随时间 t 变化趋势曲线如下图 2 所示。 则其逆反应的平衡常数为_。 答案 (1)2NH3(g)CO2(g)CO(NH2)2(s)H2O(g) H86.98 kJ mol 1 高温 (2)ABD (3)6.2510 5 解析 (1)反应:2NH3(g)CO2(g)NH2COONH4(s) H1159.47 kJ mol 1,反应
6、: NH2COONH4(s)CO(NH2)2(s)H2O(g) H272.49 kJ mol 1 ,由盖斯定律:反应 反应,得到 2NH3(g)CO2(g)CO(NH2)2(s)H2O(g) H386.98 kJ mol 1;反应: NH2COONH4(s)CO(NH2)2(s)H2O(g) H272.49 kJ mol 1 的 H0, S0, 要使 得 GHTS0,则 T 需要较大,即该反应为高温自发。 (2)合成尿素的反应是放热反应,温度升高,平衡逆向移动,平衡常数逐渐减小,尿素为固体, 移走部分尿素平衡不移动,故 A 错误;温度越高,发生副反应的可能性越高,会导致二氧化 碳转化率减小,故
7、 C 正确;根据图像,水碳比越高,二氧化碳的转化率越低,故 D 错误。 (3)在恒温下将 0.4 mol NH3和 0.2 mol CO2放入容积为 2 L 的密闭容器中,达到平衡时, 2NH3(g)CO2(g)NH2COONH4(s) 起始量/mol L 1 0.2 0.1 0 变化量/mol L 1 0.15 0.075 平衡量/mol L 1 0.05 0.025 逆反应的平衡常数 Kc 2NH 3 cCO2 1 0.0520.0256.2510 5。 2 氢能是一种公认的高热值清洁能源, 目前世界各国正致力于将高污染高排放的碳能源过渡 成清洁高效低排放的氢能源。 (1)我国氢气的主要来
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