2019高考化学一轮复习 化学反应原理在物质制备中的调控作用学案(含解析)

化学反应原理在物质制备中的调控作用

李仕才

基础知识梳理：

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

①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)。

②熵变的含义

熵变是反应前后体系熵的变化，用ΔS表示，化学反应的ΔS越大，越有利于反应自发进行。

(3)判断化学反应方向的判据

ΔG＝ΔH－TΔS

ΔG<0时，反应能自发进行；

ΔG＝0时，反应达到平衡状态；

ΔG>0时，反应不能自发进行。

2．化工生产适宜条件选择的一般原则

(1)从化学反应速率分析，既不能过快，又不能太慢。

(2)从化学平衡移动分析，既要注意外界条件对速率和平衡影响的一致性，又要注意二者影响的矛盾性。

(3)从原料的利用率分析，增加易得廉价原料，提高难得高价原料的利用率，从而降低生产成本。

(4)从实际生产能力分析，如设备承受高温、高压能力等。

(5)注意催化剂的活性对温度的限制。

3．平衡类问题需综合考虑的几个方面

(1)原料的来源、除杂，尤其考虑杂质对平衡的影响。

(2)原料的循环利用。

(3)产物的污染处理。

(4)产物的酸碱性对反应的影响。

(5)气体产物的压强对平衡造成的影响。

(6)改变外界条件对多平衡体系的影响。

专题训练

1．(2017·四川资阳诊断)无机盐储氢是目前科学家正在研究的储氢新技术，其原理如下： NaHCO 3(s)＋H 2(g)?????????Pd 或PdO

70 ℃，0.1 MPa HCOONa(s)＋H 2O(l)

在2 L 恒容密闭容器中加入足量碳酸氢钠固体并充入一定量的H 2(g)，在上述条件下发生反应，体系中H 2的物质的量与反应时间的关系如表所示：

下列推断正确的是( )

A ．当容器内气体的相对分子质量不再变化时，反应达到平衡状态

B ．0～4 min 内H 2的平均反应速率v (H 2)＝0.2 mol·L －1

·min －1

C ．若温度不变，平衡后再充入2 mol H 2，达到新平衡时c (H 2)＝0.4 mol·L －1

D ．若保持温度不变，平衡后再充入少量H 2，H 2的转化率减小 答案 C

3．(2018·武汉高三模拟)化学反应原理在科研和生产中有广泛应用。 (1)利用“化学蒸气转移法”制备TaS 2晶体，发生如下反应： TaS 2(s)＋2I 2(g)

TaI 4(g)＋S 2(g) ΔH ＞0(Ⅰ)

如下图所示，反应(Ⅰ)在石英真空管中进行，先在温度为T 2的一端放入未提纯的TaS 2粉末和少量I 2(g)，一段时间后，在温度为T 1的一端得到了纯净TaS 2晶体，则温度T 1________(填“＞”“＜”或“＝”)T 2。上述反应体系中循环使用的物质是________。

(2)CO 可用于合成甲醇，反应方程式为CO(g)＋2H 2(g)??CH 3OH(g)。CO 在不同温度下的平衡转化率与压强的关系如下图所示。该反应ΔH ________(填“＞”或“＜”)0。实际生产条件控制在250 ℃、1.3×104

kPa 左右，选择此压强的理由是___________________________ ______________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________。

答案(1)＜I2

(2)＜在1.3×104 kPa下，CO的转化率已较高，再增大压强CO转化率提高不大，同时生产成本增加，得不偿失

4．(2018·重庆适应性考试)合成氨是人类科学技术上的一项重大突破，其反应原理为N2(g)＋3H2 (g)2NH3 (g) ΔH＝－92.4 kJ·mol－1，一种工业合成氨的简易流程图如下：

(1)天然气中的H2S杂质常用氨水吸收，产物为NH4HS。一定条件下向NH4HS溶液中通入空气，得到单质硫并使吸收液再生，写出再生反应的化学方程式：________________________。

(2)步骤Ⅱ中制氢气原理如下：

①CH4(g)＋H2O(g)CO(g)＋3H2(g) ΔH＝＋206.4 kJ·mol－1

②CO(g)＋H2O(g)CO2(g)＋H2(g) ΔH＝－41.2 kJ·mol－1

对于反应①，一定可以提高平衡体系中H2百分含量，又能加快反应速率的措施是________(填字母)。

a．升高温度b．增大水蒸气浓度

c．加入催化剂 d．降低压强

利用反应②，将CO进一步转化，可提高H2产量。若1 mol CO和H2的混合气体(CO的体积分数为20%)与H2O反应，得到1.18 mol CO、CO2和H2的混合气体，则CO转化率为________。

(3)图1表示500 ℃、60.0 MPa条件下，原料气投料比与平衡时NH3体积分数的关系。根据图中a点数据计算N2的平衡体积分数：________。

(4)依据温度对合成氨反应的影响，在图2坐标中，画出一定条件下的密闭容器内，从通入原料气开始，随温度不断升高，NH3物质的量变化的曲线示意图。

(5)上述流程图中，使合成氨放出的能量得到充分利用的主要步骤是________(填序号)。简述本流程中提高合成氨原料总转化率的方法：_______________________________________。 答案 (1)2NH 4HS ＋O 2=====一定条件

2NH 3·H 2O ＋2S ↓ (2)a 90% (3)14.5%

(4) (5)Ⅳ 对原料气加压；分离液氨后，未反应的N 2、H 2循环使用

百度文库是百度发布的供网友在线分享文档的平台。百度文库的文档由百度用户上传 ，需要经过百度的审核才能发布，百度自身不编辑或修改用户上传的文档内容。网友可以在线阅读和下载这些文档。百度文库的文档包括教学资料、考试题库、专业资料、公文写作、法律文件等多个领域的资料。百度用户上传文档可以得到一定的积分，下载有标价的文档则需要消耗积分。当前平台支持主流的doc(.docx)、.ppt(.pptx)、.xls(.xlsx)、.pot 、.pps 、.vsd 、.rtf 、.wps 、.et 、.dps 、.pdf 、.txt 文件格式。

本文档仅用于百度文库的上传使用。