化学反应和能量变化.ppt

1、化学反应中能量变化化学反应中能量变化一定条件下，烟气中的一定条件下，烟气中的CO和和SO2可进行综合处理。已知：可进行综合处理。已知：2CO(g)SO2(g)2CO2(g)S(l)H1S(l)O2(g)SO2(g)H2296 kJmol1CO的燃烧热（的燃烧热（H3）为）为283 kJmol1相关化学键的键能数据如下表所示：相关化学键的键能数据如下表所示：化学键化学键键能键能(E)/kJmol11076x498表中表中x 。反应反应SO2(g)S(l)O2(g)的活化能与反应的活化能与反应相比：前者相比：前者 后者（填后者（填“大于大于”“”“小于小于”或或“等于等于”）。）。反应反应中中SO

2、2的平衡转化率随温度的升高而的平衡转化率随温度的升高而 （填（填“增大增大”或或“减减小小”），理由为），理由为 。804大于大于减小减小该反应为放热反应，温度升高，平衡逆向移动该反应为放热反应，温度升高，平衡逆向移动某课题组实现了在常温常压下，以氮气和液态水为原料制备氨气，同时有氧某课题组实现了在常温常压下，以氮气和液态水为原料制备氨气，同时有氧气生成。气生成。已知：在一定温度和压强下，由最稳定的单质生成已知：在一定温度和压强下，由最稳定的单质生成1 mol纯物质的热效应，纯物质的热效应，称为该物质的生成热称为该物质的生成热()。常温常压下，相关物质的生成热如下表所示：。常温常压下，相关物质

3、的生成热如下表所示：上述合成氨反应的热化学方程式为上述合成氨反应的热化学方程式为 。物质物质NH3(g)H2O(l)462422N2(g)6H2O(l)3O2(g)4NH3(g)H1268 kJmol1丙烯腈（丙烯腈（CH2=CHCN）是一种重要的化工原料，工业上可用）是一种重要的化工原料，工业上可用“丙烯氨氧化法丙烯氨氧化法”生产，主要生产，主要副产物有丙烯醛（副产物有丙烯醛（CH2=CHCHO）和乙腈）和乙腈（CH3CN）等，回答下列问题：等，回答下列问题：(1)以丙烯、氨、氧气为原料，在催化剂存在下生成丙烯腈以丙烯、氨、氧气为原料，在催化剂存在下生成丙烯腈(C3H3N)和副产物丙烯醛和副

4、产物丙烯醛（C3H4O）的热化学方程式如下：）的热化学方程式如下：C3H6(g)+NH3(g)+3/2O2(g)=C3H3N(g)+3H2O(g)H=515 kJmol1C3H6(g)+O2(g)=C3H4O(g)+H2O(g)H=353 kJmol1两个反应在热力学上趋势均很大，其原因是两个反应在热力学上趋势均很大，其原因是 ；提高丙烯腈反应选择性的关键因素是提高丙烯腈反应选择性的关键因素是 。两个反应均为放热量大的反应两个反应均为放热量大的反应催化剂催化剂有学者指出：含硫物质可进行太阳能的转化和存储，具体过程如下。有学者指出：含硫物质可进行太阳能的转化和存储，具体过程如下。H1 。经上述过

5、程实际存储的热能经上述过程实际存储的热能Q2 Q1（填（填“”“”“”或或“”），原因为），原因为 。551 kJmol1能量在实际转化过程中有损失能量在实际转化过程中有损失反应历程和机理反应历程和机理氯乙烯是合成高分子材料的单体，我国科研工作者研究出乙炔选择性加成制备氯乙烯的氯乙烯是合成高分子材料的单体，我国科研工作者研究出乙炔选择性加成制备氯乙烯的反应历程如图所示。反应历程如图所示。下列说法正确的是下列说法正确的是A 是反应中间体是反应中间体B反应过程中反应过程中Pd的成键数目保持不变的成键数目保持不变C反应过程中存在非极性键断裂和极性键形成反应过程中存在非极性键断裂和极性键形成D若原料为

6、若原料为 ，则产物为，则产物为C科学家研究出科学家研究出“酸性酸性-氧化还原性氧化还原性”双循环钒催化氨脱销的反应机理，反应过程如图所示。双循环钒催化氨脱销的反应机理，反应过程如图所示。下列说法错误的是下列说法错误的是A.是脱硝反应的催化剂是脱硝反应的催化剂B.脱硝过程中需不断补充脱硝过程中需不断补充NH3和和O2C.脱硝反应过程中脱硝反应过程中V的化合价保持不变的化合价保持不变D.脱硝反应的生成物能参与大气循环脱硝反应的生成物能参与大气循环C对碳氧化物综合处理和利用有利于节约能源、保护环境。已知：对碳氧化物综合处理和利用有利于节约能源、保护环境。已知：CO2(g)3H2(g)CH3OH(g)

7、H2O(g)H151.4 kJmol1CO(g)H2O(g)CO2(g)H2(g)H241.2 kJmol1（3）科研工作者结合实验和计算机模拟结果，提出）科研工作者结合实验和计算机模拟结果，提出CO2电催化还原制甲醇的部分反应机理（如图电催化还原制甲醇的部分反应机理（如图所示所示，其中，其中吸附在催化剂表面的物种用吸附在催化剂表面的物种用“”标注）。标注）。提高甲醇选择性时，主要考虑降低副产物提高甲醇选择性时，主要考虑降低副产物 （填化学式）含量。（填化学式）含量。决定制备甲醇反应速率的步骤对应的化学方程式为决定制备甲醇反应速率的步骤对应的化学方程式为 。COCOOH5H(g)COH2O4H

8、(g)丙烷氧化脱氢制丙烯时，主要发生反应丙烷氧化脱氢制丙烯时，主要发生反应C3H8(g)+1/2 O2(g)C3H6(g)+H2O(g)H2。我国。我国科研机构利用计算机模拟得出：在科研机构利用计算机模拟得出：在VO3/CeO2表面，丙烷催化氧化脱去第一个表面，丙烷催化氧化脱去第一个H的反应历程的反应历程可能有两种（如图可能有两种（如图2所示），其中所示），其中TS表示过渡态。表示过渡态。由上图分析可知，丙烷氧化脱去的第一个由上图分析可知，丙烷氧化脱去的第一个H是与是与 (填填“VO3”或或“CeO2”)中的中的O结结合，原因合，原因为为 。CeO2路径路径B的活化能低，反应速率快的活化能低，

9、反应速率快对比反应历程可优化反应路径，优化催化剂组成和结构，增加活性位点对比反应历程可优化反应路径，优化催化剂组成和结构，增加活性位点速率、平衡及影响因素及计算速率、平衡及影响因素及计算将体积均为将体积均为V mL、浓度均为、浓度均为c0 molL1的的K2Cr2O7、HCl溶液混合，溶液混合，2 min时测得溶液中时测得溶液中Cl浓度为浓度为c1 molL1，则，则02 min内反应的平均速率内反应的平均速率v(HCl)（混合时混合时溶溶液体积变化忽略不计）。液体积变化忽略不计）。molL1min1一定温度下，甲、乙两个恒容密闭容器中均发生反应一定温度下，甲、乙两个恒容密闭容器中均发生反应X

10、(g)Y(g)2Z(g)W(s)Ha kJmol-1（a0）。实验测得部分数据如表所示。）。实验测得部分数据如表所示。容器容器 起始加入物质的物质的量起始加入物质的物质的量 Z的平衡体积分数的平衡体积分数/%平衡时热量变化平衡时热量变化/kJ 气体平衡压强气体平衡压强/Pa甲甲1 mol X、1 mol Y1Q1p乙乙4 mol Z、2 mol W2Q22p下列说法错误的是下列说法错误的是A甲、乙容积之比为甲、乙容积之比为1:1B12CQ1Q2aD气体密度不变均可说明甲、乙中反应达到平衡状态气体密度不变均可说明甲、乙中反应达到平衡状态C一定温度下，向某真空密闭容器中投入碳酸钙，发生反应一定温度

11、下，向某真空密闭容器中投入碳酸钙，发生反应:CaCO3(s)CaO(s)+CO2(g)。反应达到平衡后，保持温度不变，将容器体积缩小为原来的一半，反应达到平衡后，保持温度不变，将容器体积缩小为原来的一半，反应再次达平衡时，反应再次达平衡时，CO2 的浓度的浓度 A.减小减小 B.不变不变 C.增大为原来的增大为原来的2倍倍 D.比原来大，但比原来的比原来大，但比原来的2倍小倍小T 时，时，向向V L密闭容器中，密闭容器中，起始起始通入通入10 mol CO和和10 mol H2O(g)，发生反发生反应应CO(g)H2O(g)H2(g)CO2(g)，达到平衡达到平衡后后，将容器内气体全部将容器内

12、气体全部通过通过足量足量碱石灰，碱石灰，再再将将残留残留气体气体完全完全燃烧，测得放出的热量为燃烧，测得放出的热量为2842 kJ（已（已知：知：CO的燃烧热为的燃烧热为283 kJ/mol，H2的燃烧热为的燃烧热为286 kJ/mol），则该反），则该反应的平衡常数应的平衡常数K 。4/9 某催化剂的某催化剂的M型、型、N型均可催化反应型均可催化反应2CO(g)+O2(g)2CO2(g)。向容积相。向容积相同的恒容密闭容器中分别充入等量的同的恒容密闭容器中分别充入等量的CO和和O2，在相同时间段内测得，在相同时间段内测得CO的转的转化率（化率（）与温度（）与温度（T）的关系如图所示。）的关系

13、如图所示。由图推断下列说法正确的是由图推断下列说法正确的是 （填选项字母）。（填选项字母）。Aa、b、c、d点均达到平衡状态点均达到平衡状态B该反应的平衡常数该反应的平衡常数K(b)K(c)Cb点反应物的有效碰撞几率最大点反应物的有效碰撞几率最大D图中五个点对应状态下，图中五个点对应状态下，a点反应速率最慢点反应速率最慢e点点CO的的转化率突然减小的可能原因为转化率突然减小的可能原因为 。若若b点容器中点容器中c(O2)0.5 molL1，则，则T0 时时该反应的平衡常数该反应的平衡常数K 。BD催化剂失去活性催化剂失去活性氨气是工业制硝酸的主要原料之一，催化氧化步骤中发生的主要反应如下：氨气

14、是工业制硝酸的主要原料之一，催化氧化步骤中发生的主要反应如下：4NH3(g)5O2(g)4NO(g)6H2O(g)H906 kJmol14NH3(g)3O2(g)2N2(g)6H2O(g)H1266 kJmol1将固定比例将固定比例NH3和和O2的混合气体以一定流速通过填充有催化剂的反应器，反应的混合气体以一定流速通过填充有催化剂的反应器，反应产率与温度的关系如图所示。产率与温度的关系如图所示。催化氧化步骤中，最适宜的温度为催化氧化步骤中，最适宜的温度为 。低于低于T1 时，时，NO的产率较低的原因为的产率较低的原因为 。高于高于T2 时，时，NO的产率降低的可能原因为的产率降低的可能原因为

15、（填选项字母）（填选项字母）A催化剂活性降低催化剂活性降低 B平衡常数减小平衡常数减小 C反应活化能增大反应活化能增大 D氨气溶于水氨气溶于水T2温度较低时，反应速率慢，同时部分反应物生成温度较低时，反应速率慢，同时部分反应物生成N2AB加热加热N2O5，依次发生的分解反应为：依次发生的分解反应为：N2O5(g)N2O3(g)+O2(g)，N2O3(g)N2O(g)+O2(g)。在容。在容积为积为2 L的密闭容器中充入的密闭容器中充入8 mol N2O5,加热到加热到t,达到平衡状态后达到平衡状态后O2为为9 mol，N2O3为为3.4 mol。则。则t时反应时反应的平衡常数为的平衡常数为 A

16、.10.7 B.8.5 C.9.6 D.10.2图象解析图象解析（2）速率为某一时间段的平均速率）速率为某一时间段的平均速率（3）所改变的外界因素及反应特点）所改变的外界因素及反应特点（4）外界因素改变的趋势（增大或减小）外界因素改变的趋势（增大或减小）（5）曲线斜率解释单位时间内速率变化的大小）曲线斜率解释单位时间内速率变化的大小（6）阴影部分面积为相应物质浓度变化）阴影部分面积为相应物质浓度变化（1）平衡时正逆反应速率均取正值）平衡时正逆反应速率均取正值（一）有关（一）有关vt图象图象（7）任何一个平衡状态的）任何一个平衡状态的v正正v逆逆0，解释平衡本质且为动态平衡。，解释平衡本质且为动

17、态平衡。（8）改变条件，建立新平衡时，平衡速率介于改变条件时的即时速率和起始）改变条件，建立新平衡时，平衡速率介于改变条件时的即时速率和起始平衡速率之间，揭示勒夏特列原理，即平衡移动是减弱而非抵消条件的改变。平衡速率之间，揭示勒夏特列原理，即平衡移动是减弱而非抵消条件的改变。（9）能揭示平衡移动的方向。）能揭示平衡移动的方向。（10）平衡时正逆反应速率相等，表观上整个反应速率为）平衡时正逆反应速率相等，表观上整个反应速率为0，但正反应和逆反应速率，但正反应和逆反应速率均不为均不为0。丙烯是重要的化工原料，利用丙烷制备丙烯通常有三种方法。丙烯是重要的化工原料，利用丙烷制备丙烯通常有三种方法。方法

18、一：丙烷直接脱氢法方法一：丙烷直接脱氢法（1）丙烷直接脱氢的主要反应为）丙烷直接脱氢的主要反应为C3H8(g)C3H6(g)+H2(g)H1=+129.80 kJmol1。600、0.4 MPa下，下，向向装有装有催化剂的恒压密闭容器中以催化剂的恒压密闭容器中以 =1投料，发生反应。丙烷的转化率（投料，发生反应。丙烷的转化率（）随时间（）随时间（t）变化的曲线如图）变化的曲线如图1所示。所示。该体系达到平衡状态的标志为该体系达到平衡状态的标志为 （填选项字母）。（填选项字母）。A.单位时间内，消耗单位时间内，消耗C3H8(g)的物质的量等于生成的物质的量等于生成H2(g)的物质的量的物质的量B

19、.体系中气体的密度不再改变体系中气体的密度不再改变C.单位体积内气体的分子数不再改变单位体积内气体的分子数不再改变D.H2O(g)的分压不再改变的分压不再改变用分压表示该反应的平衡常数用分压表示该反应的平衡常数Kp=；增大；增大 的值可的值可提提高丙烷的平衡转化率，解释其原因为高丙烷的平衡转化率，解释其原因为 。B D0.06 MPa该反应为气体分子数增加的反应，充入水蒸气，可降低反应体系中该反应为气体分子数增加的反应，充入水蒸气，可降低反应体系中各组分的分压，有利于平衡正向进行各组分的分压，有利于平衡正向进行丙烯是重要的化工原料，利用丙烷制备丙烯通常有三种方法。丙烯是重要的化工原料，利用丙烷

20、制备丙烯通常有三种方法。方法二：丙烷氧化脱氢法方法二：丙烷氧化脱氢法（2）丙烷氧化脱氢制丙烯时，主要发生反应）丙烷氧化脱氢制丙烯时，主要发生反应C3H8(g)+1/2 O2(g)C3H6(g)+H2O(g)H2。已知：氢气的燃已知：氢气的燃烧热（烧热（H）为）为285.5 kJmol1；水的气化热；水的气化热（H）为为+40.8 kJmol1，据此可计算，据此可计算H2=；与方法一相比，方法二的优点为与方法一相比，方法二的优点为 （写出一点即可）。（写出一点即可）。（3）我国科研机构利用计算机模拟得出：在）我国科研机构利用计算机模拟得出：在VO3/CeO2表面，丙烷催化氧化脱去第一个表面，丙烷

21、催化氧化脱去第一个H的反应历程可能有两的反应历程可能有两种（如图种（如图2所示），其中所示），其中TS表示过渡态。表示过渡态。由上图分析可知，丙烷氧化脱去的第一个由上图分析可知，丙烷氧化脱去的第一个H是与是与 (填填“VO3”或或“CeO2”)中的中的O结合，原因结合，原因为为 。114.9 kJmol1使丙烷转化为丙烯的倾向变大（或降低能耗等）使丙烷转化为丙烯的倾向变大（或降低能耗等）CeO2路径路径B的活化能低，反应速率快的活化能低，反应速率快丙烯是重要的化工原料，利用丙烷制备丙烯通常有三种方法。丙烯是重要的化工原料，利用丙烷制备丙烯通常有三种方法。方法三：丙烷与方法三：丙烷与CO2耦合法

22、耦合法（4）丙烷与）丙烷与CO2耦合法制丙烯时，耦合法制丙烯时，主要发生如下反应：主要发生如下反应：i.C3H8(g)C3H6(g)+H2(g).C3H8(g)C2H4(g)+CH4(g).3CO2(g)+9H2(g)C3H6(g)+6H2O(g).CO2(g)+H2(g)CO(g)+H2O(g)在在580时，将时，将C3H8和和CO2按体积比按体积比为为1:1充入一恒压密闭容器中进行反应，充入一恒压密闭容器中进行反应，实验测得体系中实验测得体系中C3H8(g)、CO2(g)的转化率和的转化率和C3H6(g)的选择性、的选择性、C3H6(g)的产率随催化剂组成和压强的变化分的产率随催化剂组成和

23、压强的变化分别如图别如图3(a)和和(b)所示。所示。已知：已知：C3H6的选择性越高，副产物的含量越低的选择性越高，副产物的含量越低耦合法制丙烯适宜选择的生产条件为耦合法制丙烯适宜选择的生产条件为 ；随压强增大，；随压强增大，C3H6(g)的的平衡产率先增大后减小的原因为平衡产率先增大后减小的原因为 。In/Zn的物质的量之比为的物质的量之比为2、压强为、压强为0.3 MPa压强低于压强低于 0.3 MPa时，压强增大反应时，压强增大反应平衡正向移动，丙烯产率增大；平衡正向移动，丙烯产率增大；压强高于压强高于 0.3 MPa时，压强增大反应时，压强增大反应i平衡逆向移动，丙烯产率减小平衡逆向

24、移动，丙烯产率减小绝热容器绝热容器1、在恒容绝热（不与外界交换能量）条件下进行、在恒容绝热（不与外界交换能量）条件下进行2A(g)+B(g)2C(g)+D(s)反反应，按下表数据投料，反应达到平衡状态，测得体系压强升高，简述该反应的应，按下表数据投料，反应达到平衡状态，测得体系压强升高，简述该反应的平衡常数与温度的变化关系平衡常数与温度的变化关系 。物质物质ABCD起始投料起始投料/mol2120解析：开始投料时，解析：开始投料时，D的物质的量为的物质的量为0，反应正向进行，气体物质的量减小，反应正向进行，气体物质的量减小，而压强增大，则必为温度升高，推知正反应放热。可知答案：温度升高，平而压

25、强增大，则必为温度升高，推知正反应放热。可知答案：温度升高，平衡常数减小。衡常数减小。温度升高，平衡常数减小。温度升高，平衡常数减小。2、在一个不导热的密闭反应器中，只发生两个反应：、在一个不导热的密闭反应器中，只发生两个反应：a(g)b(g)2c(g)H10；x(g)3y(g)2z(g)H20。进行相关操。进行相关操作且达到平衡后（忽略体积改变所作的功），作且达到平衡后（忽略体积改变所作的功），下列叙述错误的是下列叙述错误的是A等压时，通入惰性气体，等压时，通入惰性气体，c的物质的量不变的物质的量不变B等压时，通入等压时，通入z气体，反应器中温度升高气体，反应器中温度升高C等容时，通入惰性气体，各反应速率不变等容时，通入惰性气体，各反应速率不变D等容时，通入等容时，通入z气体，气体，y的物质的量浓度增大的物质的量浓度增大A