1、【 精品教育资源文库 】 (十四 )化学平衡的调控在化工生产中的重要作用 考纲知识整合 实例 工业合成氨的原理与条件选择 1反应原理 N2(g) 3H2(g) 2NH3(g) H 92.4 kJmol 1 反应特点： 反应为可逆反应； 正反应为放热反应； 反应物、生成物均为气体，且正反应为气体物质的量减小的反应。 2反应条件的选择 反应条件 对化学反 应速率的 影响 对平衡混合 物中氨含量的影响 合成氨条 件的选择 增大 压强 增大反应速率 平衡正向移动，提高平衡混合物中氨的含量 压强增大，有利于氨的合成，但需要 的 动力大，对材料、设备的要求高。故采用 10 MPa 30 MPa的高压 升
2、高 温度 增大反应 速率 平衡逆向移动，降低平衡混合物中氨的含量 温度要适宜，既要保证反应有较快的速率，又要使反应物的转化率不能太低。故采用 400500 左右的温度，并且在该温度下催化剂的活性最大 使用 催化剂 增大反 应速率 没有影响 工业上一般选用铁触媒作催化剂 3. 原料气的充分利用 合成氨反应的转化率较低，从原料充分利用的角度分析，工业生产中采用循环操作的方法可提高原料的利用率。 高考命题点突破 命题点 1 化工生产中条件的调控 1某工业生产中发生反应： 2A(g) B(g) 2M(g) Hp2p3，对于有气体参与的反应，其他条件相同时，压强越大，反应速率越快。 (2)乙烯与乙酸乙酯
3、的化学计量数相等，故乙烯的转化率与乙酸乙酯的产率相等。 (4)根据题图， p1 MPa、 80 【 精品教育资源文库 】 时乙酸乙酯的产率最大，为较适宜的生产条件。根据平衡移动原理，通入乙烯气体或增大压强，均可提高乙酸乙酯的合成速率和产率。 【答案】 (1)v(p1) v(p2) v(p3) 其他条件相同时，对于有气体参与的反应，压强越大化学反应速 率越快 (2)30% (3)由图象可知， p1 MPa、 80 时反应已达平衡且正反应放热，故压强不变升高温度平衡逆向移动，产率下降 (4)p1 MPa、 80 通入乙烯气体或增大压强 备选考点 | “ 等效平衡 ” 在平衡状态比较中的应用 (教
4、师选讲 ) 考纲知识整合 1等效平衡的概念 在相同条件下 (恒温、恒容或恒温、恒压 )，同一可逆反应体系，不管是从正反应方向开始，还是从逆反应方向开始，在达到化学平衡状态时，任何相同组分的百分含量 (体积分数、物质的量分数等 )均相同，这样的化学平衡互称为等效平衡。 2等效平 衡的类型 等效类型 条件 恒温、恒容 恒温、恒容 恒温、恒压 反应的特点 任何可逆反应 反应前后气体分子数相等 任何可逆 反应 起始投料 换算为化学方程式同一边物质， 其 “ 量 ” 相同 换算为化学方程式同一边物 质，其 “ 量 ” 符合同一比例 换算为化学方程式同一边物质，其 “ 量 ” 符合同一比例 平衡 特点 质
5、量分 数 (w%) 相同 相同 相同 浓度 (c) 相同 成比例 相同 (气体 ) 物质的量 (n) 相同 成比例 成比例 3. 实例 在恒温恒容条件下，可逆反应： 2A(g) B(g) 3C(g) D(g) H Q1 kJmol 1(Q10)，起始物质的量如表所示： 序号 A B C D 2 mol 1 mol 0 0 4 mol 2 mol 0 0 1 mol 0.5 mol 1.5 mol 0.5 mol 【 精品教育资源文库 】 0 1 mol 3 mol 1 mol 0 0 3 mol 1 mol (1)上述反应达到平衡时，互为等效平衡的是哪几组？ 。 (2)达到平衡后， 放出的热
6、量为 Q2 kJ， 吸收的热量为 Q3 kJ，则 Q1、 Q2、 Q3的定量关系为 Q2 Q3 Q1。 (3)其他条件不变，当 D 为固体时，上述反应达到平衡时，互为等效平衡的是哪几组？ 。 (4)将 “ 恒温恒容 ” 改为 “ 恒温恒压 ” ， A上述反应达到平衡时，互为等效平衡的是哪几组？ 。 B达平衡后 放出的热量分别为 Q1和 Q2，则 Q1与 Q2的关系 Q2 2Q1。 4平衡状态比较的三种思维模板 (1)构建恒温恒容平衡思维模式 新平衡状态可认为是两个原平衡状态简单的叠加并压缩而成，相当于增大压强。 (2)构建恒温恒压平衡思维模式 (以气体物质的量增加的反应为例，见图示 ) 新平衡
7、状态可以 认为是两个原平衡状态简单的叠加，压强不变，平衡不移动。 (3)恒温恒容与恒温恒压条件平衡比较模式 (起始量相同 ) 高考命题点突破 命题点 1 同温同容条件下等效平衡的应用 1 (2018 石家庄模拟 )同温度下，体积均为 1 L的两个恒容密闭容器中发生可逆反应： N2(g) 3H2(g) 2NH3(g) H 92.6 kJ/mol。测得数据如表： 容器 编号 起始时各物质的物质的量 /mol 达到平衡时体系 能量的变化 N2 H2 NH3 2 3 0 27.78 kJ 1.6 1.8 0.8 Q 【 精品教育资源文库 】 下列叙述不正确的是 ( ) 【导学号： 97500130】
8、 A容器 、 中反应达平衡时压强相等 B容器 中反应开始时 v(正 )v(逆 ) C容器 中反应达平衡时，吸收的热量 Q为 9.26 kJ D若条件为 “ 绝热恒容 ” ，容器 中反应达平衡时 n(NH3)”“”或 “ ”) 。 【解析】 (1)由于甲容器定容，而乙容器定压，当它们的压强相等达到平衡时，乙的容积应该为甲的两倍，生成的 NH3的物质的量应该等于 2m mol。当甲、乙两容器的体积相等时，相当于将建立等效平衡后的乙容器压缩，故乙中 NH3的物质的量大于 2m mol。 (2)【 精品教育资源文库 】 起始加入量相同，平衡时乙中的压强大，反应程度大， (N2)大。 【答案】 (1)D E (2)
