1 / 29

化学平衡原理的应用

高考第一轮复习. 化学平衡原理的应用. 合成氨工业. 江苏省金湖中学. [ 复习目标 ] 1 、理解勒夏特列原理的涵义；掌握浓度、温度、压强等条件对化学平衡移动的影响。 2 、利用所学化学反应速率、化学平衡的原理来解释生活、生产中的实际问题。. 一、合成氨条件的选择. 问题 1 ： 请同学们写出合成氨的化学反应方程式，并 说明这个反应有什么特点？. N 2 +3H 2 2NH 3.

adila
Download Presentation

化学平衡原理的应用

An Image/Link below is provided (as is) to download presentation Download Policy: Content on the Website is provided to you AS IS for your information and personal use and may not be sold / licensed / shared on other websites without getting consent from its author. Content is provided to you AS IS for your information and personal use only. Download presentation by click this link. While downloading, if for some reason you are not able to download a presentation, the publisher may have deleted the file from their server. During download, if you can't get a presentation, the file might be deleted by the publisher.

E N D

Presentation Transcript

  1. 高考第一轮复习 化学平衡原理的应用 合成氨工业 江苏省金湖中学

  2. [复习目标] 1、理解勒夏特列原理的涵义；掌握浓度、温度、压强等条件对化学平衡移动的影响。 2、利用所学化学反应速率、化学平衡的原理来解释生活、生产中的实际问题。

  3. 一、合成氨条件的选择 问题1：请同学们写出合成氨的化学反应方程式，并 说明这个反应有什么特点？ N2+3H2 2NH3 特点：a、可逆反应 b、正反应放热 c、正反应是气体体积减小的反应。 问题2：请同学们分析工业生产主要要考虑哪些问题？ 首 要：经济效益与社会效益 基本要求：a、单位时间内产量高 b、原料利用率高 反应速率问题 化学平衡问题

  4. 问题3：根据以上要求，分别从化学反应速率和化学平衡两个角度分析合成氨的合适条件。填 表 高 压 高 压 高 温 低 温 使 用 无 影 响

  5. 一、合成氨条件的选择 合成氨的适宜条件 使用催化剂：这样可以大大加快化学反应速率，提高生产效率，也提高了经济效益； 选择合适的温度：500℃左右，该温度是合成氨催化剂的活性温度； 选择合适的压强：20MPa~50MPa，该压强下进行生产，对动力、材料、设备等来说正合适。 实际生产中，还需将生成的NH3及时分离出来，并不断向体系中补充N2、H2以增加反应物浓度，使平衡向合成氨的方向进行。

  6. 思考1： 已知：N2(g)+3H2(g)  2NH3(g)+Q， 2SO2(g)+O2(g)  2SO3(g)+Q回答下列问题： （1）从影响速率和平衡的因素分析，要有利于NH3和SO3的生成，理论上应采取的措施是＿＿＿＿＿＿＿。实际生产中采取的措施分别是中＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿。 （2）在实际生产的合成氨过程中，要分离出氨气，目的是＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿；而合成SO3过程中，不需要分离出SO3，原因是＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿。 高温高压催化剂 　　　　　　　　　　　　　　合成氨：高温、高压、催化剂；合成SO3：高温、常压、催化剂。 减少生成物浓度，使平衡向生成NH3方向移动 　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　该反应向生成SO3的方向进行程度大，达到平衡后SO2余量较少，故不需要分离SO3

  7. 思考2： 合成氨工业中，原料气（N2、H2及少量CO、NH3的混合气）在进入合成塔前常用醋酸二氨合铜（I）溶液来吸收原料气中的CO，其反应是：[Cu(NH3)2Ac]+CO+NH3 [Cu(NH3)3]Ac·CO+Q （1）必须除去原料气中CO的原因是 ＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿。 （2）醋酸二氨合铜（I）吸收CO的生产适宜条件应是＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿。 （3）吸收CO后的醋酸铜氨溶液经过适当处理又可再生，恢复其吸收CO的能力以供循环使用。醋酸铜氨溶液再生的生产适宜条件应是___________。 除CO的原因是防止合成塔中的催化剂中毒 吸收CO的适宜条件应选择：低温、高压； 高温低压。

  8. 思考3：有平衡体系CO (g) +2H2 (g) CH3OH (g) +Q，为了增加甲醇的产量，工厂应采取的正确措施是（ ） A、高温高压 B、适宜温度高压催化剂 C、低温低压 D、低温高压催化剂 B

  9. [典型例题分析] 例1、氯化铜溶液为淡蓝色，当加入浓盐酸后，溶液就会变成黄绿色，这种颜色变化是由下列可逆反应引起的： [Cu(H2O)4]2++4Cl- [CuCl4]2-+4H2O 下列方法能使溶液变成淡蓝色的是（　　） A、加蒸馏水 B、加AgNO3溶液 C、加NaCl溶液 D、加盐酸 AB

  10. 例2、在氯化铁溶液中加入难溶于水的碳酸钙粉末，观察到碳酸钙逐渐溶解，产生无色气体和红褐色沉淀，试解释观察到的现象。例2、在氯化铁溶液中加入难溶于水的碳酸钙粉末，观察到碳酸钙逐渐溶解，产生无色气体和红褐色沉淀，试解释观察到的现象。 解析：FeCl3在溶液中能发生水解。 Fe3++3H2O  Fe(OH)3+3H+（建立平衡），加入CaCO3时，它能与H+反应，放出CO2气体，并使H+浓度减少（条件改变），使平衡向正反应方向移动（平衡移动），生成的Fe(OH)3不断增加，从而产生红褐色沉淀（产生结果）。

  11. 例3、BiCl3水解生成BiOCl（BiOCl难溶于水). （1）BiCl3水解的反应方程式为： ＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿。 （2）医药上把BiOCl叫做次氯酸铋，分析这种名称是否合理：＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿。 （3）把适量BiCl3溶于浓NaCl溶液中或溶于含有少量盐酸的水中能得到澄清溶液，试用平衡移动原理分析可能的原因：＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿。 BiCl3+H2O  BiOCl+2HCl 不合理；因为BiOCl中，Cl的化合价为-1价 　　　　 浓NaCl溶液中，Cl-抑制BiCl3的溶解，使Bi3+的浓度减少；盐酸抑制Bi3+的水解

  12. 例4、近年来，某些自来水厂在用液氯进行消毒处理时还加入少量液氨，其反应的化学方程式为NH3+HClO H2O+NH2Cl（一氯氨），NH2Cl较HClO稳定，试分析加液氨能延长液氯杀菌时间的原因? 解析：液氨与次氯酸反应生成较HClO稳定的NH2Cl后，不影响HClO的杀菌效率，且由于反应可逆，随HClO消耗，平衡逆向移动，从而延长HClO杀菌时间。

  13. 3、依照题意，列式求解 解题的突破点： n平(反应物) 四、化学平衡的有关计算—程序法 数值之比等于方程式中相应物质系数之比。 = n转(生成物) n平(生成物) n转(反应物) [由方程式系数求出] 1、建立解题程序模式 mA(g)+nB(g) = pC(g)+qD(g) 起始浓度 转化浓度 平衡浓度 2、确定关系 (1)确定转化浓度是解题的关键 (2)反应物:平衡浓度=起始浓度-转化浓度 生成物:平衡浓度=起始浓度+转化浓 (3) (4)混合气体的平均分子量

  14. 1、在一定温度、压强和有催化剂存在条件下，将N2和H2按1：3的体积比混合，当反应达平衡时，混合气中含有m mol的NH3，且NH3的体积分数量为a%，求起始时N2、H2的物质的量。 • 设起始状态N2为xmol，则H2为3xmol N2＋ 3H2 2NH3 • 起始物质的量(mol) x 3x 0 • 转化物质的量(mol) m/2 3m/2 m • 平衡物质的量(mol) m 由题给条件知a%=

  15. 2.将等物质的量的A，B混合于2L的密闭容器中，发生反应3A（气）＋B（气） x C（气）＋2D（气） 经5min后达到平衡时，测知D的浓度为0.5mol/L，[A]：[B]=3：5，C的平均反应速率为0.1mol/L·min。试求（1）A的平衡浓度是多少？（2）B的平均反应速率？（3）x＝？ 设A的起始浓度为xmol/L；B的平均反应速度为VB。 3A(气)＋B(气)  xC(气)＋2D(气) 起始浓度(mol/L) x x 0 0 转化浓度(mol/L) 0.75 0.25 0.5 平衡浓度(mol/L) 0.1×5 0.5 （1）由(x-0.75):(x-0.25)=3:5，得x= 1.5(mol/L)； ∴A的平衡浓度为1.5-0.75=0.75mol/L 根据化学反应速率与反应方程式系数成比例的规律,不难得到 （2) VB=VD/5=0.05mol/(L·min)； （3）VC=VD，∴x=2。 x-0.25 x-0.75

  16. 3、合成氨的反应在一定条件下达到平衡，测得体系中NH3为4mol，起始与平衡时的压强之比为13：8，且[H2]始：[H2]平＝4：1，求N2和H2的转化率。 • 解：设N2、H2的起始物质的量分别为x、y N2+3H2 2NH3总量 始 x y 0 x+y 变 2 6 4 平 x-2 y-6 4 x+y-4 ∴ N2的转化率 ×100%=83.3% H2的转化率

  17. 4、1体积SO2和3体积空气混合后在450℃以上通过V2O5催化剂发生反应。若同温同压下测得反应前后混合气体的密度比为0.9：1，求SO2的转化率。 • 分析： 体积与密度为反比关系，反应前后气体的密度比为0.9：1，则前后体积比为1：0.9，即气体总体积减少了10%（0.4体积）。这样就将已知的密度比转换成了气体体积差量，利用差量法进行计算： • 2SO2+O2=2SO3 △V 2 1 x 0.4 • X=0.8， 即SO2的转化率为80%

  18. 5、接触法制硫酸中，焙烧黄铁矿所得气体含N278%、O211%、SO27%、CO24%，进入接触室后反应，气体体积变为原来的96.7%，求SO2的转化率及反应后O2和N2的体积比？5、接触法制硫酸中，焙烧黄铁矿所得气体含N278%、O211%、SO27%、CO24%，进入接触室后反应，气体体积变为原来的96.7%，求SO2的转化率及反应后O2和N2的体积比？ • 差量法 • 2SO2+O2 2SO3 △V 2 1 1 x y 1-96.7% • 转化的SO2：X=6.6% 转化的O2:y=3.3% • SO2的转化率为 • vN2∶vO2=780∶77

  19. 6、某可逆反应A(气)＋B(气) C(气)，在两个完全相同密闭容器中分别加入A、B各1摩，第一个容器温度为400℃，达到平衡时压强为原来的75%，第二个容器温度为600℃，达到平衡时A的体积百分含量为25%，通过计算推断该反应的正反应是吸热反应还是放热反应？ • 400℃时，设A的转化率为x A(气)+B(气C(气) 起始 1 1 0 转化 x x x 平衡 1-x 1-x x 平衡时混合气体总物质的量是:2-x 所以有 x=50% 达平衡时A的体积百分含量为50% 600℃达平衡时，A的体积百分含量为25%,说明升高温度时,平衡向正反应方向移动,所以该反应的正反应是吸热反应。

  20. 7、一定条件下,在容积为2L的密闭容器里加入一定物质的量A,发生如下反应并建立平衡:A(g)  2B(g) , 2B(g)  C(g) + 2D(g) 测得平衡时各物质的量浓度是: [A]=0.3mol/L, [B]=0.2mol/L, [C]=0.05mol/L.最初向容器里加入A的物质的量是 ( )A.0.5mol B.0.8mol C.0.9mol D.1.2mol C

  21. 8、在一个x升的密闭容器中放入y升的A(气)和z升的B(气)，在一定条件下发生下列反应：3A(气)+B(气) nC(气) +2D(气)。这平衡后，A的浓度减少1/2，混合气的平均相对分子质量比原气体增大1/8。式中n值(正整数)为_____ 9、在一定温度和压强下，将平均分子相对质量为8.5的N2和H2的混合气体，充入密闭容器中反应，达到平衡后，混合气体的平均分子的相对质量为10.0，则N2的转化率为____。 1 30%

  22. 计算技巧： 1、差量法： 例1、在一个固定体积的密闭容器中，放入2molX和3molY，在一定条件下反应： 4X(气)+3Y(气)  2Q(气)+nR(气)达到平衡后，容器内温度不变，容器内压强比原来增加5%，X的浓度减小1/3，则反应方程中的n值为（ ） A、5 B、3 C、6 D、2 练习1、将气体A放入密闭容器中，在一定温度时反应：2A(气) B(气)+nC(气)达到平衡时，压强增大m%，测得A的转化率也为m%，则n的值为（ ） A、1 B、2 C、3 D、4 C C

  23. 2、极限法： 例2、在一定温度下的密闭容器中加入CO和H2O（气）各1mol当反应 CO+H2O（气） CO2+H2达到平衡时生成0.5mol的CO2，若其它条件不变，再充入8molH2O（气）重新达到平衡时CO2的物质的量为 （ ） A、0.5mol B、0.93mol C、1mol D、1.5mol 练习2、在一密闭容器中，用等物质的量的A和B发生如下反应：A（气）+2B（气） 2C（气）反应达到平衡时，若混合气体中A和B的物质的量之和与C的物质的量相等，则这时A的转化率为：（ ） A、40% B、50% C、60% D、70% B A

  24. 练习3： 已知：N2(g) + 3H2(g) 2 NH3(g)； △H = - 92.3KJ/mol 现将1molN2与足量H2在一定条件下充分反应，放出的热量————92.3KJ(填 “＜”、“=”、“＞” )；简述理由 ———————————————。 ＜ 上述反应为可逆反应，1molN2不可能 全部转化，故放出的热量小于92.3KJ

  25. 3、守恒法： 例3、将1molA、2molB的混合物132g在密闭容器中反应： A（气）+2B（气） 2C（气）+2D（气）达到平衡后，测得A的转化率为30%，则平衡时混合气体的平均分子量为（ ） A、44 B、48 C、40 D、52 练习3、在体积为20L的真空密闭容器中，充入0.1mol H2和0.2mol I2（气），T1温度下发生反应：H2(g)+I2(g)  2HI(g)+热量测得平衡时H2的转化率为50%，再升温到T2，平衡发生移动并达到新的平衡，测得HI的平衡浓度为T1时的一半，整个过程体积不变，则T2时平衡混合物的密度为（ ）g/L A、2.12 B、2.55 C、3.06 D、3.18 C B

  26. 谢谢

  27. 例6、牙齿表面由一层坚硬的、组成为Ca5(PO4)3OH的物质保护着，它在唾液中存在下列平衡：例6、牙齿表面由一层坚硬的、组成为Ca5(PO4)3OH的物质保护着，它在唾液中存在下列平衡： Ca5(PO4)3OH(固)  5Ca2++3PO43-+OH-，进食 后，细菌和酶作用于食物，产生有机酸，这时牙齿就会受到腐蚀，其原因是＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿，已知Ca5(PO4)3F(固)的溶解度比上面矿化产物更小，质地更坚固。请用离子方程式表示当牙膏中配有氟化物添加剂后能防止龋齿的原因 ＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿。 脱矿 矿化 有机酸与OH-中和，使平衡向脱矿方向移动 F-+Ca5(PO4)3OH  Ca5(PO4)3F+OH-

  28. 例2、（上海）二氧化氮存在下列平衡：2NO2(气)  N2O4(气)+Q。在测定NO2的相对分子质量时，下列条件中较为适宜的是 （ ） A.温度130℃，压强3.03×105Pa B.温度25℃， 压强1.01×105Pa C.温度130℃，压强5.05×104Pa D.温度0℃， 压强5.05×104Pa C

  29. 7、将固体NH4I置于密闭容器中，在某温度下发生下列反应：NH4I(固)  NH3(气)＋HI(气)、 2HI(气)  H2(气)＋I2(气),当反应达平衡时 [H2]=0.5mol／L，[NH3]= 5mol／L，则HI的浓度为______。 解析:对连续进行的两个可逆反应，解题的思路一般是：第一个反应生成物的平衡浓度就是第二个反应相应反应物的起始浓度。本题中[NH3]平衡= 5mol／L，即第一个反应达平衡时， [HI]= 5mol／L，此浓度即为第二个反应中[HI]的起始浓度，而[H2]平衡=0.5mol／L= [H2]转化=0.5mol／L，所以 [HI]平衡=5-0.5×2=4.0mol/L 答案:4mol/L

More Related