化學(xué)反應(yīng)條件的優(yōu)化--工業(yè)合成氨

1、課題：第4節(jié) 化學(xué)反應(yīng)條件的優(yōu)化工業(yè)合成氨課本：化學(xué)反應(yīng)原理山東科學(xué)技術(shù)出版社知識(shí)與技能：.了解如何應(yīng)用化學(xué)反應(yīng)速率和化學(xué)平衡原理分析合成氨的適宜條件；.了解應(yīng)用化學(xué)反應(yīng)原理分析化工生產(chǎn)條件的思路和方法，體驗(yàn)實(shí)際生產(chǎn)條件的選擇與理論分析的差異；通過(guò)對(duì)合成氨適宜條件的分析，認(rèn)識(shí)化學(xué)反應(yīng)速率和化學(xué)平衡的控制在工業(yè)生產(chǎn)中的重要作用。過(guò)程與方法：在化學(xué)反應(yīng)的方向、限度、速率等理論為指導(dǎo)的基礎(chǔ)上帶領(lǐng)學(xué)生選擇適宜的反應(yīng)條件，引導(dǎo)學(xué)生考慮合成氨生產(chǎn)中動(dòng)力、設(shè)備、材料生產(chǎn)效率等因素，尋找工業(yè)合成氨生產(chǎn)的最佳條件。情感態(tài)度與價(jià)值觀：認(rèn)識(shí)化學(xué)反應(yīng)原理在工業(yè)生產(chǎn)中的重要作用，提升學(xué)生對(duì)化學(xué)反應(yīng)的價(jià)值的認(rèn)識(shí)，從而贊賞

2、化學(xué)科學(xué)對(duì)個(gè)人生活和社會(huì)發(fā)展的貢獻(xiàn)。教學(xué)重難點(diǎn)：應(yīng)用化學(xué)反應(yīng)速率和化學(xué)平衡原理選擇合成氨的適宜條件。課型：新課課時(shí)安排：課時(shí)教學(xué)過(guò)程：【提問(wèn)】影響化學(xué)反應(yīng)速率和化學(xué)平衡的重要因素有哪些？【學(xué)生】回答【注意】催化劑只能改變化學(xué)反應(yīng)速率，不能改變化學(xué)平衡狀態(tài)?！窘處煛拷裉爝@節(jié)課我們就看看如何利用化學(xué)反應(yīng)的有關(guān)知識(shí)將一個(gè)化學(xué)反應(yīng)實(shí)現(xiàn)工業(yè)化，我們以工業(yè)合成氨為例。首先我們看看合成氨的有關(guān)背景?！就队啊空故靖ダ锎墓膱D像【投影】弗里茨哈伯與合成氨合成氨從第一次實(shí)驗(yàn)室研制到工業(yè)化投產(chǎn)經(jīng)歷了約150年的時(shí)間。德國(guó)科學(xué)家哈伯在10年的時(shí)間內(nèi)進(jìn)行了無(wú)數(shù)次的探索，單是尋找高效穩(wěn)定的催化劑，2年間他們就進(jìn)行了多達(dá)

3、6500次試驗(yàn)，測(cè)試了2500種不同的配方，最后選定了一種合適的催化劑，使合成氨的設(shè)想在1913年成為工業(yè)現(xiàn)實(shí)。鑒于合成氨工業(yè)的實(shí)現(xiàn)，瑞典皇家科學(xué)院于1918年向哈伯頒發(fā)了諾貝爾化學(xué)獎(jiǎng)?！就队安⒅v解】化學(xué)熱力學(xué)化學(xué)動(dòng)力學(xué)化學(xué)反應(yīng)的方向化學(xué)反應(yīng)的限度化學(xué)反應(yīng)的速率工藝流程化學(xué)工藝學(xué)高壓對(duì)設(shè)備材質(zhì)、加工制造的要求、溫度的催化劑活性的影響等合成氨反應(yīng)能否自發(fā)怎樣能促使化學(xué)反應(yīng)向合成氨方向移動(dòng)怎樣能提高合成氨反應(yīng)速率適宜的合成氨條件【交流研討】P65 合成氨反應(yīng)是一個(gè)可逆反應(yīng): N2(g)+3H2(g)2NH3(g)已知298K時(shí): H= -92.2KJmol1 ， S = -198.2JK1mol1

4、請(qǐng)根據(jù)正反應(yīng)的焓變和熵變分析298K下合成氨反應(yīng)能否自發(fā)進(jìn)行？298K下合成氨反應(yīng)的平衡常數(shù)K為4.1106（molL1)2【學(xué)生】假設(shè)H和S不隨溫度變化，算得T465.2K ?！咎釂?wèn)】觀察合成氨的化學(xué)反應(yīng)，說(shuō)明合成反應(yīng)的特點(diǎn)：【投影】N2(g) + 3H2(g) 2NH3(g) H -92.2kJ/mol(1體積) (3體積) (2體積)【學(xué)生】可逆反應(yīng) 熵減小的反應(yīng) 正反應(yīng)氣態(tài)物質(zhì)系數(shù)減小 正反應(yīng)是放熱反應(yīng)【板書(shū)】第四節(jié)化學(xué)反應(yīng)條件的優(yōu)化工業(yè)合成氨一、合成氨反應(yīng)的限度【交流研討】請(qǐng)利用化學(xué)平衡移動(dòng)的知識(shí)分析什么條件有利于氨的合成。P65【投影】NH3%0.30.20.11：1 1：2 1：

5、3 1：4 1：5 1：6n(N2):n(H2) SHAPE * MERGEFORMAT 【學(xué)生回答】 降低 溫度、 增大 壓強(qiáng)有利于化學(xué)平衡向生成氨的方向移動(dòng)，N2、H2體積比為 1：3 時(shí)平衡混合物中氨的含量最高?！景鍟?shū)】二、合成氨反應(yīng)的速率【交流研討】P66 1、你認(rèn)為可以通過(guò)控制那些反應(yīng)條件來(lái)提高合成氨反應(yīng)的速率？2、實(shí)驗(yàn)研究表明，在特定條件下，合成氨反應(yīng)的速率與反應(yīng)的物質(zhì)的濃度的關(guān)系為: =C(N2)C1. 5(H2)C1(NH3) ， 請(qǐng)你根據(jù)關(guān)系式分析：各物質(zhì)的濃度對(duì)反應(yīng)速率有哪些影響？可以采取哪些措施來(lái)提高反應(yīng)速率？3、請(qǐng)你根據(jù)下表所給的數(shù)據(jù)分析催化劑對(duì)合成氨反應(yīng)速率的影響：條

6、件 E /KJ/molk(催)/k(無(wú))無(wú)催化劑3353.41012(700k)使用Fe催化劑167催化劑對(duì)合成氨反應(yīng)速率的影響【學(xué)生回答】1.升高溫度 增大壓強(qiáng) 增大反應(yīng)物濃度 使用催化劑2.增大N2、H2濃度,將氨及時(shí)從混合氣中分離出去3.使用催化劑可使合成氨反應(yīng)的速率提高上萬(wàn)億倍。【板書(shū)】三、合成氨的適宜條件【投影】合成氨的適宜條件的選擇外界條件使NH3生產(chǎn)得快使NH3生產(chǎn)得多速率分析平衡分析壓強(qiáng)高壓高壓溫度高溫低溫催化劑使用無(wú)影響反應(yīng)物的濃度增大濃度增大濃度生成物氨的濃度減小濃度減小濃度【交流研討】研討的內(nèi)容研討的問(wèn)題研討的結(jié)構(gòu)1、既然增大壓強(qiáng)既可提高反應(yīng)速率，又可提高氨的產(chǎn)量，那么在

7、合成氨工業(yè)中壓強(qiáng)是否越大越好？壓強(qiáng)怎么定？2、既然降低溫度有利于平衡向生成氨的方向移動(dòng)，那么生產(chǎn)中是否溫度越低越好溫度怎么選擇？3 、催化劑對(duì)化學(xué)平衡的移動(dòng)沒(méi)有影響， 在合成氨工業(yè)中要不要使用催化劑，為什么？要不要用催化劑？【分析】1、壓強(qiáng)怎么選？合成氨反應(yīng)是氣態(tài)物質(zhì)系數(shù)減小的氣體反應(yīng)，增大壓強(qiáng)既可以增大反應(yīng)速率，又能使平衡正向移動(dòng)，所以理論上壓強(qiáng)越大越好。 但是壓強(qiáng)越大，對(duì)設(shè)備的要求高、壓縮H2和N2所需要的動(dòng)力大，因此選擇壓強(qiáng)應(yīng)符合實(shí)際科學(xué)技術(shù)。【結(jié)論】綜合以上兩點(diǎn):根據(jù)反應(yīng)器可使用的鋼材質(zhì)量及綜合指標(biāo)來(lái)選擇壓強(qiáng)?！痉治觥?、溫度怎么選擇？因?yàn)檎磻?yīng)方向是放熱的反應(yīng)，所以降低溫度有利于平衡

8、正向移動(dòng)。 可是溫度越低，反應(yīng)速率越小，達(dá)到平衡所需要的時(shí)間越長(zhǎng)，因此溫度也不宜太低。催化劑要在一定溫度下催化活性最大。【結(jié)論】綜合以上因素:實(shí)際生產(chǎn)中溫度一般選擇在700K左右（主要考慮催化劑的活性）。【分析】3、用不用催化劑？經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益要求化學(xué)反應(yīng)速度要快， 原料的利用率要高，單位時(shí)間的產(chǎn)量要高?！窘Y(jié)論】實(shí)際生產(chǎn)中選用鐵為主體的多成分催化劑（鐵觸媒），它在700K時(shí)活性最高?！痉治觥?、濃度怎么定？ N2和H2的比例怎么定？增大反應(yīng)物的濃度可以增大反應(yīng)速率，減小生成物的濃度可以使平衡正向移動(dòng)。從化學(xué)平衡的角度分析，在氮?dú)夂蜌錃獾奈镔|(zhì)的量比為1：3時(shí)，平衡轉(zhuǎn)化率最大，但是實(shí)驗(yàn)測(cè)得適當(dāng)

9、提高N2的濃度，即N2和H2的物質(zhì)的量比為1：2.8時(shí)，更能促進(jìn)氨的合成?！窘Y(jié)論】實(shí)際生產(chǎn)中的處理方法：及時(shí)將氣態(tài)氨冷卻液化分離出去；及時(shí)將氮?dú)夂蜌錃庋h(huán)利用，使其保持一定的濃度。【投影】研討的結(jié)果外部條件工業(yè)合成氨的適宜條件壓強(qiáng)根據(jù)反應(yīng)器可使用的鋼材質(zhì)量及綜合指標(biāo)來(lái)選擇壓強(qiáng)溫度適宜溫度 700K左右催化劑使用鐵觸媒作催化劑濃度N2和H2的物質(zhì)的量比為1：2.8的投料比, 氨及時(shí)從混合氣中分離出去【板書(shū)】合成氨的方程式（注意條件）【小結(jié)】【教師小結(jié)】工業(yè)上利用某可逆反應(yīng)生產(chǎn)產(chǎn)品： 1、一般要使用催化劑：這樣可以大大加快化學(xué)反應(yīng)速率，提高生產(chǎn)效率，也提高了經(jīng)濟(jì)效益； 2、選擇合適的溫度：該溫度是

10、催化劑活性最大的溫度； 3、選擇合適的壓強(qiáng)：既要考慮化學(xué)反應(yīng)速率和化學(xué)平衡，還要考慮動(dòng)力、材料、設(shè)備等?！窘處煛课覈?guó)合成氨工業(yè)的發(fā)展情況： 解放前我國(guó)只有兩家規(guī)模不大的合成氨廠； 1949年全國(guó)氮肥產(chǎn)量?jī)H0.6萬(wàn)噸； 2000年達(dá)到3363.7萬(wàn)噸，成為世界上產(chǎn)量最高的國(guó)家之一。擁有多種原料、不同流程的大、中、小合成氨廠1000多家?！就队啊亢铣砂钡墓I(yè)前景1、催化劑合成氨的鐵催化劑 這一類合成氨催化劑以還原鐵為催化劑主要活性成分，并摻加 各種促進(jìn)劑和載體的催化劑.促進(jìn)劑：稀土金屬及其氧化物關(guān)于稀土金屬及其氧化物的作用，我國(guó)也進(jìn)行了一些研究。國(guó)外也報(bào) 道了一些含釤、鋯、鈀、銠的催化劑研究結(jié)果，

11、發(fā)現(xiàn)稀土金屬及其氧化物是對(duì)氨合成非常有效的促進(jìn)劑。我國(guó)有豐富的鈦、鋯、鈮等稀有金屬資源，因此， 以稀有金屬氧化物為促進(jìn)劑，有希望成為我國(guó)改進(jìn)工業(yè)合成氨的鐵催化劑的研究方向之一。 合成氨的釕催化劑合成氨熔鐵型催化劑要在高溫、高壓和耗能高的苛刻條件下使用，且催化劑的活性并不是很高。而合成氨的釕催化劑可能是一種較好的催化劑。它在低溫低壓下活性很高，常壓下比合成氨的鐵催化劑的活性高1020倍，且對(duì)水、CO和CO2不敏感，但合成氨的釕催化劑在高壓下未必比合成氨的鐵催化劑來(lái)得優(yōu)越。2.化學(xué)模擬生物固氮現(xiàn)在，世界上好多國(guó)家（包括我國(guó)）的科學(xué)家，都在研究模擬生物固氮，即尋找人工制造的有固氮活性的化合物。固氮酶

12、由兩種蛋白質(zhì)組成。一種蛋白質(zhì)（二氮酶）的分子量約22萬(wàn)，含有兩個(gè)鉬原子、32個(gè)鐵原子和32個(gè)活性硫原子；另一種蛋白質(zhì)（二氮還原酶）是由兩個(gè)分子量為29000的相同亞基構(gòu)成的，每個(gè)亞基含有4個(gè)鐵原子和4個(gè)硫原子。已經(jīng)發(fā)現(xiàn)一些金屬有機(jī)化合物有可能作為可溶性的固氮催化劑。 3.超聲波固氮：氮?dú)庠谕ǔ顟B(tài)下十分穩(wěn)定，一般難以發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，但在超聲波作用下，可以使氮分子中的化學(xué)鍵削弱，從而在較溫和的條件下就可以發(fā)生化學(xué)反應(yīng)。在室溫下用超聲波輻射溶有空氣的飽和水溶液后，可以測(cè)到處理過(guò)的水中含有亞硝酸、硝酸等；如果處理溶有氮?dú)?、氫氣和一氧化碳的飽和水溶液，可以測(cè)到甲醛、氫氰酸和咪唑等物質(zhì)，這些實(shí)驗(yàn)對(duì)人工固氮

13、的研究提供了一條新的途徑。 【遷移應(yīng)用】P70、2工業(yè)制造硫酸的主要反應(yīng)為:2SO2(g) + O2(g) = 2SO3(g) H=-197.8 KJ/mol SO3(g) + H2O(l) = H2SO4 (aq) 反應(yīng)的平衡常數(shù)K隨溫度升高而減小.所用催化劑的主要成分為V2O5(6-12) 、K2SO4(17-20) 、SiO2(50-70),能使催化劑中毒的物質(zhì)有砷、硒、氟等.請(qǐng)根據(jù)以上信息討論二氧化硫氧化反應(yīng)的工藝條件(溫度 、壓強(qiáng)、原料氣配比等)對(duì)工業(yè)生產(chǎn)硫酸的影響.【投影材料】已知2SO2(g)+O2(g)2SO3 (g) H0其實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)見(jiàn)表（1）應(yīng)選用的溫度是 450 。（2）應(yīng)

14、采用的壓強(qiáng)是 常壓 ，理由是 因?yàn)槌合耂O2的轉(zhuǎn)化率已經(jīng)很高，若采用較大壓強(qiáng)，SO2的轉(zhuǎn)化率提高很少，但需要的動(dòng)力更大，對(duì)設(shè)備的要求更高 。（3）在生產(chǎn)中，通入過(guò)量空氣的目是 。（4）原料氣必需凈化的原因是 。 (5)尾氣中有SO2必須回收是為了 ?！局靼鍟?shū)】第四節(jié)化學(xué)反應(yīng)條件的優(yōu)化工業(yè)合成氨一、合成氨反應(yīng)的限度二、合成氨反應(yīng)的速率 =C(N2)C1. 5(H2)C1(NH3)三、合成氨的適宜條件1、一般要使用催化劑：這樣可以大大加快化學(xué)反應(yīng)速率，提高生產(chǎn)效率，也提高了經(jīng)濟(jì)效益；2、選擇合適的溫度：該溫度是催化劑活性最大的溫度；3、選擇合適的壓強(qiáng)：既要考慮化學(xué)反應(yīng)速率和化學(xué)平衡，還要考慮動(dòng)力

15、、材料、設(shè)備等。（第二課時(shí)）【題】對(duì)于合成氨工業(yè)，只從提高原料轉(zhuǎn)化率看，從下列條件中選擇最適宜的組合是（B）高溫低溫低壓高壓催化劑加氨除氨A. B. C. D. 【解析】合成氨工業(yè)利用N23H22NH3 H 0，因而可知升高溫度有利于反應(yīng)向氨氣生成的方向進(jìn)行；從氣體的系數(shù)來(lái)看，加壓有利于反應(yīng)向氨氣生成的方向進(jìn)行；加催化劑只會(huì)改變速率卻無(wú)法改變轉(zhuǎn)化率；減少生成物的濃度也有利于反應(yīng)向氨氣生成的方向進(jìn)行。故綜上所述有?！绢}】在一定條件下，可逆反應(yīng)N23H22NH3 H 0達(dá)到平衡，當(dāng)單獨(dú)改變下列條件后，有關(guān)敘述錯(cuò)誤的是（CD）A.加入催化劑，V正、V逆都發(fā)生變化，且變化的倍數(shù)相等B.加壓，V正、V逆

16、都增大，且V正增大的倍數(shù)大于V逆增大的倍數(shù)C.降溫，V正、V逆都減小，且V正減少的倍數(shù)大于V逆減少的倍數(shù)D.加入氬氣，V正、V逆都增大，且V正增大的倍數(shù)大于V逆增大的倍數(shù)【解析】催化劑只是增大或減小反應(yīng)速率，即有V正、V逆都發(fā)生變化，但不會(huì)改變平衡的移動(dòng)，即有V正、V逆變化的倍數(shù)相等。加壓，體系中各反應(yīng)物濃度增大，V正、V逆都增大，但更有利于向氣體系數(shù)減少的方向移動(dòng)，故V正增大的倍數(shù)大于V逆增大的倍數(shù)。降溫，反應(yīng)速率全部下降，但有利于平衡向放熱的方向移動(dòng)，而本反應(yīng)H 0，所以V正減少的倍數(shù)小于V逆減少的倍數(shù)。加入稀有氣體，各組分的濃度都不會(huì)變化或者減小，所以V正、V逆不變或減小。故C、D均不正

17、確?！绢}】合成氨所需的H2由炭和水蒸氣反應(yīng)制得，其中一步反應(yīng)為COH2O(g)CO2H2H 0，欲使CO的轉(zhuǎn)化率提高，同時(shí)提高H2的產(chǎn)率，可以采取的措施是（A）A.增大水蒸氣的濃度B.升高溫度C.增大CO濃度D.增大壓強(qiáng)【解析】欲使CO的轉(zhuǎn)化率提高，同時(shí)提高H2的產(chǎn)率，必然要求改變條件使平衡向正反應(yīng)方向移動(dòng)。COH2O(g)CO2H2H 0從中可知本反應(yīng)為氣體系數(shù)不變且正反應(yīng)放熱的反應(yīng)，所以可以提高反應(yīng)物水蒸氣的濃度。升高溫度雖然可以提高反應(yīng)速率，但會(huì)使平衡向左移，如果降低溫度，可使平衡右移，卻又會(huì)降低反應(yīng)速率，但會(huì)符合題目要求，可惜無(wú)此選項(xiàng)。增大CO濃度，雖可以提高H2的產(chǎn)率，但自身的轉(zhuǎn)化率

18、卻會(huì)降低。壓強(qiáng)對(duì)氣體系數(shù)不變的反應(yīng)無(wú)影響。【題】在一定溫度和壓強(qiáng)下，在密閉容器中充入H2、N2、NH3，開(kāi)始時(shí)其物質(zhì)的量之比為3 ：1 ：1，反應(yīng)達(dá)平衡后，H2、N2、NH3的物質(zhì)的量之比為9 ：3 ：4，則此時(shí)N2的轉(zhuǎn)化率為（A）A.10% B.20% C.15% D.30%【解析】 3H2 N2 2NH3 起始量 1轉(zhuǎn)化量 3x x 2x平衡量x 1x 2x(x)：（1x）：2x9 ：3 ：4故x=0.1所以N2的轉(zhuǎn)化率為【題】在一定條件下，2NH33H2N2，達(dá)到平衡時(shí)，NH3的轉(zhuǎn)化率為50%，此時(shí)平衡混合氣的密度與NH3未分解時(shí)的密度之比為（B）A.：B.：C.：D.：【解析】2NH3

19、3H2 N2起始量x 0 0轉(zhuǎn)化量 50%x 0.75x 0.25x平衡量 0.5x 0.75x 0.25x反應(yīng)前后均為氣體故總質(zhì)量不變，密度，而氣體的體積又與氣體的物質(zhì)的量成正比，故反應(yīng)后與反應(yīng)前密度之比等于物質(zhì)的量的反比，即為。【題】在密閉容器中進(jìn)行如下反應(yīng)已達(dá)到平衡，N23H22NH3 H 0，其他條件不變時(shí)，若將平衡混合物中各物質(zhì)的濃度都增大到原來(lái)的倍，則下列說(shuō)法中正確的是（BD）A.平衡不移動(dòng)B.平衡向正方向移動(dòng)C.平衡向逆反應(yīng)方向移動(dòng)D.NH3的百分含量增加【解析】將平衡混合物中各物質(zhì)的濃度都增大到原來(lái)的倍，則反應(yīng)的速率增大，其他條件不變也就是說(shuō)將氣體進(jìn)行壓縮，容器體積減小，使平衡

20、向氣體系數(shù)減小的方向移動(dòng)，故平衡向正方向移動(dòng)。進(jìn)而使NH3的百分含量增加?！绢}】在一定條件下，進(jìn)入氨合成塔的混合氣體中含N2的體積分?jǐn)?shù)為22%，含H2的體積分?jǐn)?shù)為78%，經(jīng)過(guò)合成反應(yīng)達(dá)到平衡后，在相同的溫度和壓強(qiáng)下，氣體的體積縮小至原體積的95%，N2的轉(zhuǎn)化率與下面接近的數(shù)值是（B）% B.11.4% C.10.5% D.9%【解析】設(shè)原氣體體積為V，則平衡后體積為V0.95VN23H22NH3 V1 3 2 2轉(zhuǎn)化中0.025V 0.075V 0.05V V0.95V所以N2的轉(zhuǎn)化率為【題】工業(yè)合成氨反應(yīng)是700 K左右進(jìn)行的，這主要原因是（D）A. 700 K 時(shí)此反應(yīng)速率最快B. 700

21、 K 時(shí)氨的平衡濃度最大C. 700 K 時(shí)氨的轉(zhuǎn)化率最高D. 700 K 該反應(yīng)的催化劑能發(fā)揮最大的作用【解析】溫度越高反應(yīng)速率越快，所以排除A選項(xiàng)；N23H22NH3 Hv(正)，N23H22NH3（正反應(yīng)為放熱反應(yīng)）故溫度升高，v(逆)v(正)。圖中t3時(shí)刻從原來(lái)的速率增大，而且變化過(guò)程中v(逆)v(正)，說(shuō)明平衡都未被打破。所以應(yīng)該是催化劑導(dǎo)致的。圖中t4時(shí)刻的變化，v(逆)、v(正)都減小且v(逆)v(正)，所以不可能是溫度的影響，應(yīng)該是濃度的影響，而且是濃度減小的變化，所以是壓強(qiáng)減小了，使平衡向逆反應(yīng)方向移動(dòng)了。（第三課時(shí)）【題1】在一定條件下將含1 mol NH3的體積不變的密閉

22、容器加熱，發(fā)生反應(yīng)2NH33H2N2，一段時(shí)間后達(dá)到平衡，此時(shí)NH3的體積分?jǐn)?shù)為x %，若在容器中再加入1 mol NH3后密封，加熱到相同溫度，使反應(yīng)達(dá)到平衡，設(shè)此時(shí)NH3的體積分?jǐn)?shù)為 y %，則x 和 y 的關(guān)系正確的是（A）A.x y C. xy D. xy【解析】體積不變的密閉容器，多加NH3后相當(dāng)于加壓，使平衡向氣體體積系數(shù)縮小的方向移動(dòng)，所以NH3的體積分?jǐn)?shù)會(huì)大一點(diǎn)，即有.x y?！绢}】將V1 L的H2和V2 L的N2在一定條件下發(fā)生反應(yīng)，達(dá)到平衡后，混合氣體總體積為V3 L（氣體體積均在相同條件下測(cè)定），則生成NH3的體積是（A）A.（V1V2V3）L B.（V1V2V3）L C

23、.（V1V22V3）L D.V3（V1V2） L【解析】 N2 3H2 2NH3 V 1 3 2 2（V1V2V3）L根據(jù)比例即可得到答案?！绢}3】根據(jù)下列敘述，完成（）（）題。工業(yè)上合成氨的原料之一氫氣，有一種來(lái)源是取自石油氣，例如丙烷。（）有人設(shè)計(jì)了以下反應(yīng)途徑，假設(shè)反應(yīng)都能進(jìn)行，你認(rèn)為最合理的是（C）極高溫高溫脫氫A.C3H8 SHAPE * MERGEFORMAT SHAPE * MERGEFORMAT SHAPE * MERGEFORMAT SHAPE * MERGEFORMAT CH2催化劑B. C3H8 SHAPE * MERGEFORMAT SHAPE * MERGEFORMA

24、T SHAPE * MERGEFORMAT SHAPE * MERGEFORMAT C3H6H2電解C. C3H8H2O COH2，COH2O=CO2H2D. C3H8O2=CO2H2O,，H2OH2O2（）按以上最合理的反應(yīng)途徑，理論上用1 mol 丙烷最多可制得氨氣（B）A.4 mol B.6.7 mol C.10 mol D.2.7 mol（）該合理反應(yīng)途徑最顯著的優(yōu)點(diǎn)是（C）A.簡(jiǎn)單易行B.制得的H2純度高C.制得的H2產(chǎn)量高D.可同時(shí)獲得大量熱能催化劑【解析】(1)從產(chǎn)量、能源等角度進(jìn)行考慮。（）C3H83H2O 3CO 7H2， COH2O=CO2H21mol 3mol 7mol

25、3mol 3mol1mol C3H8可生成10mol H2N2 3H2 2NH3 3 2 10mol (6.7mol)【題4】把氮?dú)夂蜌錃獍矗旱奈镔|(zhì)的量比混勻后分成四等份，分別同時(shí)充入A、B、C、D四個(gè)裝有催化劑的真空容器中（容器的容積固定），在保持相同溫度的條件下，四個(gè)容器中的合成氨反應(yīng)達(dá)到化學(xué)平衡狀態(tài)。分析下表中實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)回答問(wèn)題（用A、B、C、D填空）。容器代號(hào)ABCD平衡時(shí)混合物的平均相對(duì)分子質(zhì)量1617平衡時(shí)氮?dú)獾霓D(zhuǎn)化率20%平衡時(shí)氫氣的轉(zhuǎn)化率30%(1)都達(dá)到平衡時(shí)，容器中氨氣的物質(zhì)的量最大。(2)達(dá)到平衡時(shí)所需時(shí)間最長(zhǎng)的容器是。(3)四個(gè)容器由小到大的排列順序是。【解析】設(shè)氮?dú)夂蜌?/p>

26、氣均為mol N2 3H2 2NH3起始量 1mol 1mol 0A.平衡0.8mol 0.4molB平衡0.7mol 0.2moln1=17= n1=N2 3H2 2NH3 n 1 3 2 2215/8 C平衡 230/17D平衡【題5】.向體積不變的密閉容器中充入2 mol N2和6 mol H2，一定條件下發(fā)生反應(yīng)：N2(g)3H2(g)2NH3(g)，平衡時(shí)混合氣共7 mol。令a、b、c分別代表N2、H2、NH3起始加入的物質(zhì)的量，維持溫度不變，使達(dá)到平衡時(shí)各成分的百分含量不變。則：(1)若a0，b0，則c ；(2)若a0.7，b2.1，則：c這時(shí)反應(yīng)向進(jìn)行；若要維持反應(yīng)開(kāi)始時(shí)即向該

27、反應(yīng)方向進(jìn)行，c的取值范圍是；(3)欲使起始反應(yīng)維持向與（）相反的方向進(jìn)行，則b的取值范圍是?！窘馕觥?1)根據(jù)等效平衡，可利用完全轉(zhuǎn)化的思維進(jìn)行變化。應(yīng)與起始相等。 N2 3H2 2NH3起始mol 6mol 0mol起始mol 0mol c mol轉(zhuǎn)化 0.5cmol 1.5cmol c mol極限 0.5cmol 1.5cmol 0mol0.5cmolmol c4(2)符合題設(shè)條件的各起始量之差應(yīng)與反應(yīng)式中相應(yīng)系數(shù)成比例。 N2(g) 3H2(g) 2NH3(g)起始條件0.7 2.1 c0.70.5cc2.6題設(shè)條件平衡時(shí)共7 mol氣體，而(2)小題起始量才5.4mol(0.7mol

28、2.1mol2.6mol)，所以起始反應(yīng)向逆反應(yīng)方向進(jìn)行。從三個(gè)極限起始量考慮，即N2轉(zhuǎn)化率等于0時(shí)，2 mol N2、6 mol H2、n(NH3)；N2轉(zhuǎn)化率等于100%時(shí)，n(N2)、n(H2)、n(NH3)4 mol；現(xiàn)求平衡時(shí)各成分的物質(zhì)的量，設(shè)平衡時(shí)N2轉(zhuǎn)化了x mol，N2(g) 3H2(g) 2NH3(g)x 3x 2x2x 63x 2x依題意：(2x)(63x)2x7，x0.5所以平衡時(shí)，n(N2)1.5 mol、n(H2)4.5 mol、n(NH3)1 mol將三個(gè)極限起始量加以分析對(duì)比：N2(g) 3H2(g) 2NH3(g)（N2轉(zhuǎn)化率為時(shí)起始量）1.5 4.5 1（平

29、衡量為起始量）（N2轉(zhuǎn)化率為100%時(shí)起始量）可以看出，為了維持反應(yīng)開(kāi)始向逆反應(yīng)方向進(jìn)行，c的起始范圍是1c4。（）同理，為了維持反應(yīng)開(kāi)始向正反應(yīng)方向進(jìn)行，b的起始范圍是4.5b6。【題6】將一定量的SO2和含0.7 mol氧氣的空氣（忽略CO2）放入一定體積的密閉容器中，550時(shí)，在催化劑作用下發(fā)生反應(yīng)：2SO2O22SO3（正反應(yīng)放熱）。反應(yīng)達(dá)到平衡后，將容器中的混合氣體通過(guò)過(guò)量NaOH溶液，氣體體積減少了21.28 L；再將剩余氣體通過(guò)焦碳沒(méi)食子酸的堿性溶液吸收O2，氣體的體積又減少了5.6 L（以上氣體體積均為標(biāo)準(zhǔn)狀況下的體積）。（計(jì)算結(jié)果保留一位小數(shù)）請(qǐng)回答下列問(wèn)題：（）判斷該反應(yīng)達(dá)

30、到平衡狀態(tài)的標(biāo)志是。（填字母）a.SO2和SO3濃度相等b.SO2百分含量保持不變c.容器中氣體的壓強(qiáng)不變d.SO3的生成速率與SO2的消耗速率相等e.容器中混合氣體的密度保持不變（）欲提高SO2的轉(zhuǎn)化率，下列措施可行的是。（填字母）a.向裝置中再充入N2b.向裝置中再充入O2c.改變反應(yīng)的催化劑d.升高溫度（）求該反應(yīng)達(dá)到平衡時(shí)SO2的轉(zhuǎn)化率（用百分?jǐn)?shù)表示）。（）若將平衡混合氣體的%通入過(guò)量的BaCl2溶液，生成沉淀多少克？【解析】判斷該反應(yīng)達(dá)到平衡狀態(tài)的標(biāo)志可以從v正v逆，或者各組分百分含量不隨時(shí)間變化而變化，若不是等體積的反應(yīng)可以從壓強(qiáng)或顏色等不再隨時(shí)間變化而變化均可以判斷該反應(yīng)已經(jīng)達(dá)到

31、平衡。要提高其中一種反應(yīng)物的轉(zhuǎn)化率，可以加入另一種反應(yīng)物，或者根據(jù)反應(yīng)方程式屬于吸熱還是放熱反應(yīng)來(lái)變化溫度。消耗的O2的物質(zhì)的量：0.7mol生成的SO3的物質(zhì)的量：0.45mol20.9molSO2和SO3的物質(zhì)的量之和：反應(yīng)前的SO2的物質(zhì)的量：0.95molSO2的轉(zhuǎn)化率：【題7】在L的某容器中，測(cè)得平衡時(shí)N2為0.50 atm，H2為0.52 atm，NH3為2.63 atm，若從此容器中取走NH3直至N2在平衡時(shí)分壓為0.40 atm。試計(jì)算在新的平衡條件下NH3和H2的分壓?！窘馕觥渴紫雀鶕?jù)題意計(jì)算平衡常數(shù)Kp取走NH3后，平衡向右移動(dòng)，就消耗一定量H2，這時(shí)N2的分壓為0.40a

32、tm，根據(jù)合成氨方程式N2(g)3H2(g)2NH3(g)，每消耗1mol的N2，就必須用掉mol H2。因此H2必須按照物質(zhì)的量的濃度的減少而成比例地降低它的壓力。N2的壓力降低為（0.50.4）atm0.1atm，所以H2的壓力降低為(0.520.13)atm0.22atm。在平衡時(shí)N2的分壓為0.40atm，H2為0.22atm，設(shè)p(NH3)在平衡時(shí)為x，代入Kp表達(dá)式中： 解得x0.647atmp(NH3)。（第三課時(shí)）【題1】在體積可變的密閉容器中，反應(yīng)mA(g)nB(s)pC(g)達(dá)到平衡后，壓縮容器的體積，發(fā)現(xiàn)A的轉(zhuǎn)化率隨之降低。下列說(shuō)法中，正確的是（C）A.(mn)必定小于p

33、 B.(mn)必定大于p C.m必定小于p D.m必定大于p【解析】壓縮容器的體積，A的轉(zhuǎn)化率降低，說(shuō)明壓強(qiáng)增大時(shí)平衡向逆反應(yīng)方向移動(dòng)，逆反應(yīng)是氣體體積（氣體系數(shù)）縮小的反應(yīng)，即m2n【解析】由于cn/V，當(dāng)V變?yōu)樵瓉?lái)的一半時(shí)，如果平衡不發(fā)生移動(dòng)，則n不變，c必然是原來(lái)的倍?，F(xiàn)在B和C的濃度均是原來(lái)的1.8倍，則說(shuō)明B和C均減少，進(jìn)而推知平衡向左移動(dòng)。而物質(zhì)C的質(zhì)量分?jǐn)?shù)等于C的質(zhì)量占混合體系總質(zhì)量的百分?jǐn)?shù)，而總質(zhì)量不變，所以C的質(zhì)量分?jǐn)?shù)減小，物質(zhì)A的量增加，所以A的轉(zhuǎn)化率減小。而增加壓強(qiáng)，平衡向氣體體積減小的方向移動(dòng)，所以m0）在某一時(shí)間段t0t6中反應(yīng)速率與反應(yīng)過(guò)程的曲線圖，則氨的百分含量最

34、高的一段時(shí)間是（A）A.t1 B.t2t3 C. t3t4 D. t5t6【解析】這是一個(gè)vt圖分析題。圖中：t1，是原平衡狀態(tài)，t1t2為平衡左移過(guò)程，所以氨的百分含量下降，t2又達(dá)平衡狀態(tài)，t2t3保持平衡；t3t4為加入催化劑，平衡不移動(dòng)，正、逆反應(yīng)速率同等程度增大，氨的百分含量不變，t4t 5為平衡左移過(guò)程，氨的百分含量下降，t5t為又一新平衡階段，整個(gè)過(guò)程中，氨的百分含量間斷性地下降，所以整個(gè)過(guò)程中只有在開(kāi)始階段氨的百分含量最高?！绢}14】反應(yīng) aX(g)bY(g)cZ(g)dW(g)min后達(dá)到平衡時(shí)，X減少 n molL，Y減少n/3 molL。若體系壓強(qiáng)增大，W的百分含量不發(fā)生

35、變化，則反應(yīng)物質(zhì)分子式的化學(xué)計(jì)量數(shù)比a：b：c：d為（D）A.：B.：C.：D.：【解析】由題意知：n molL：n/3 molLa：b，所以a：b=3：1，由于體系增大壓強(qiáng)時(shí)，物質(zhì)W百分含量不變，可知平衡不發(fā)生移動(dòng)，可知反應(yīng)前后氣體計(jì)量數(shù)和相等，所以a：b：c：d：或：或：，分析選項(xiàng)，只有D符合。（第四課時(shí)）【題15】A、B、C、D四種物質(zhì)皆易溶于水，且在水溶液中存在如下化學(xué)平衡，加入水稀釋后，平衡向正反應(yīng)方向移動(dòng)的是（B）A.ABCD B.AH2OCD C.ABCH2O D.A2BH2OC【解析】選項(xiàng)A中：加水稀釋后，A、B、C、D四種物質(zhì)被同等程度稀釋，所以平衡不移動(dòng)；選項(xiàng)B中，加水稀釋

36、后，A、C、D三種物質(zhì)的濃度均減小，但水并未變，所以C和D的有效碰撞幾率顯著下降，A與水的卻不顯著。（對(duì)于該反應(yīng)，也可作如下分析，加水后，水在混合體系中的百分含量增加，相當(dāng)于水的“濃度”增加，所以平衡向右移動(dòng)）；同理，選項(xiàng)C中，加水后平衡應(yīng)左移。選項(xiàng)D中是一個(gè)非可逆反應(yīng)，加水后平衡不移動(dòng)。【題16】在一定條件下，某密閉容器中發(fā)生了如下反應(yīng)：2SO2(g)O2(g)2SO3(g)(正反應(yīng)為放熱反應(yīng))，反應(yīng)達(dá)到平衡后SO2、O2、SO3的物質(zhì)的量之比為:。保持其他條件不變，升溫后達(dá)到平衡時(shí)，SO2、O2的物質(zhì)的量分別為1.4 mol和0.9 mol，此時(shí)容器內(nèi)SO3的物質(zhì)的量應(yīng)為（） mol B.

37、2 mol C.2.2 mol D.2.4 mol【解析】【題17】某溫度時(shí)，把1 mol N2O4氣體通入體積為10 L的真空密閉容器中，立即出現(xiàn)棕色，反應(yīng)進(jìn)行4 s時(shí)NO2的濃度為0.04 molL，再經(jīng)過(guò)一定時(shí)間后，反應(yīng)達(dá)到平衡，這時(shí)容器內(nèi)壓強(qiáng)為開(kāi)始時(shí)的1.8倍。則下列說(shuō)法正確的是（BD）A.前4 s中以N2O4的濃度變化表示的平均反應(yīng)速率為0.01 molLsB.在4 s時(shí)容器內(nèi)的壓強(qiáng)為開(kāi)始時(shí)的1.2倍C.在平衡時(shí)容器內(nèi)含N2O4 0.4 molD.在平衡時(shí)容器內(nèi)含NO2 1.6 mol【解析】因?yàn)槌霈F(xiàn)紅棕色，所以說(shuō)生成了NO2氣體。2NO2N2O4，4s時(shí)，生成的NO2的物質(zhì)的量是c

38、(NO2)V0.04 molL10L0.4 mol，則消耗的N2O4是0.2 mol，剩余的N2O4是0.8 mol，這時(shí)混合氣體的總物質(zhì)的量是0.4 mol 0.8 mol1.2 mol。由壓強(qiáng)之比等于物質(zhì)的量之比可知，4s時(shí)容器壓強(qiáng)為開(kāi)始時(shí)1.2倍，前4s中，v(N2O4)=0.005 molLs ；平衡時(shí)，混合氣體總物質(zhì)的量1 mol1.81.8 mol，設(shè)這時(shí)容器中共有NO2的物質(zhì)的量為x，則剩余N2O4的物質(zhì)的量應(yīng)是1 molx/2，則（1 molx/2）x1.8 mol，x=1.6 mol，則剩余N2O4的物質(zhì)的量是1 mol1.6mol/20.2 mol。【題18】右圖中的曲線是

39、表示其他條件一定時(shí)，2NOO22NO2（該反應(yīng)放熱）反應(yīng)中NO的轉(zhuǎn)化率與溫度的關(guān)系曲線，圖中標(biāo)有a、b、c、d四點(diǎn)，其中表示未達(dá)到平衡狀態(tài)，且v(正)v(逆)的點(diǎn)是（）A.a點(diǎn)B,.b點(diǎn)C.c點(diǎn)D.d點(diǎn)【解析】做圖形題一定要先弄明白坐標(biāo)軸及曲線的含義：在曲線上，當(dāng)溫度一定時(shí)（橫坐標(biāo)），n(NO)也一定（縱坐標(biāo)），所以說(shuō)，曲線上任意一點(diǎn)均是達(dá)平衡狀態(tài)的點(diǎn)，而曲線外的任一點(diǎn)均表示未達(dá)平衡狀態(tài)。在曲線下方的任意一點(diǎn)，如c點(diǎn)，要想達(dá)到同溫下的平衡狀態(tài)（即由c點(diǎn)向上引垂直線到曲線的一點(diǎn)），必須使n(NO)增大，即平衡應(yīng)向右移動(dòng)，這時(shí)v(正)v(逆)；同理，在曲線上方的任意一點(diǎn)，v(逆)v(正)。【題19

40、】將等物質(zhì)的量的A、B、C、D四種物質(zhì)混合，發(fā)生如下反應(yīng)aAbBcC(s)dD。當(dāng)反應(yīng)進(jìn)行一定時(shí)間后，測(cè)得A減少了n mol，B減少了n/2 mol，C增加了n/mol，D增加了n mol，此時(shí)達(dá)到平衡。該化學(xué)方程式中各物質(zhì)的化學(xué)計(jì)量數(shù)為：a ，b，c，d。（）若只改變壓強(qiáng)，反應(yīng)速率發(fā)生變化，但平衡不發(fā)生移動(dòng)，該反應(yīng)中各物質(zhì)的聚集狀態(tài)。A: B: C: D: （）若只升高溫度，反應(yīng)一段時(shí)間后，測(cè)知四種物質(zhì)的物質(zhì)的量又達(dá)到相等，則該反應(yīng)為反應(yīng)（填“吸熱”或“放熱”）。【解析】各物質(zhì)的變化量之比等于方程式中對(duì)應(yīng)的計(jì)量數(shù)之比，所以a：b：c：dn mol：n/2 mol：3n/2 mol：n mol：。一般情況下，各物質(zhì)的計(jì)量數(shù)之比等于最簡(jiǎn)整數(shù)比，所以a2，b，c3，d2。若只改變壓強(qiáng)，而反應(yīng)速率發(fā)生變化，則說(shuō)明可逆反應(yīng)中必有氣體存在，但平衡不發(fā)生移動(dòng)，說(shuō)明反應(yīng)的氣體計(jì)量數(shù)之和等于生成氣體計(jì)量數(shù)之和（反應(yīng)物和生成物中各至少有一種氣體），物質(zhì)C為固體，則物質(zhì)D必為氣體。其計(jì)量數(shù)為2，則反應(yīng)物中氣體計(jì)量數(shù)之和為，則物質(zhì)A必定是氣體物質(zhì)，B必定為固體和液體。升溫一段時(shí)間后，四種物質(zhì)的物質(zhì)的量又達(dá)相等，則說(shuō)明平衡向左移動(dòng)，逆反應(yīng)為