資源簡介 (共22張PPT)多平衡體系中的規(guī)范解答專題五 主觀題突破11.平衡移動(dòng)類文字說理題答題模板敘特點(diǎn)(反應(yīng)特點(diǎn)或容器特點(diǎn))→變條件→定方向→得結(jié)論(或結(jié)果)(1)溫度:該反應(yīng)正向?yàn)椤痢痢?放熱或吸熱)反應(yīng),其他條件不變,升高(或降低)溫度,平衡×××(正向或逆向)移動(dòng),因此×××(得結(jié)論)。(2)壓強(qiáng):反應(yīng)的正反應(yīng)是氣體分子數(shù)減小(或增大)的反應(yīng),當(dāng)溫度一定時(shí),增大壓強(qiáng),平衡正向(或逆向)移動(dòng),因此×××(得結(jié)論)。2.工業(yè)生產(chǎn)圖像中轉(zhuǎn)化率、產(chǎn)率變化文字說理題答題要領(lǐng)01類型分析例1 甲烷還原可消除NO污染。將NO、O2、CH4混合物按一定體積比通入恒容容器中,發(fā)生如下主要反應(yīng):①CH4(g)+2NO(g)+O2(g)===N2(g)+CO2(g)+2H2O(g) ΔH1<0②CH4(g)+4NO(g)===2N2(g)+CO2(g)+2H2O(g) ΔH2<0③CH4(g)+2O2(g)===CO2(g)+2H2O(g) ΔH3<0在催化劑A和B的分別作用下,NO的還原率和CH4的轉(zhuǎn)化率分別與溫度的關(guān)系如圖所示。(一)最佳反應(yīng)條件的判斷由圖可知,消除NO的最佳條件是 和催化劑 。 500 ℃A由圖可知,500 ℃時(shí),在催化劑A的作用下NO還原率最高,是消除NO的最佳條件。例2 利用NaClO2/H2O2酸性復(fù)合吸收劑可同時(shí)對(duì)NO、SO2進(jìn)行氧化得到硝酸和硫酸而除去。在溫度一定時(shí),、溶液pH對(duì)脫硫脫硝的影響如圖所示:由圖所示可知脫硫脫硝最佳條件是 。 pH在5.5~6.0、=6例3 CO2催化加氫直接合成二甲醚的反應(yīng)為2CO2(g)+6H2(g) CH3OCH3(g)+3H2O(g) ΔH=-122.54 kJ·mol-1。有時(shí)還會(huì)發(fā)生副反應(yīng):CO2(g)+H2(g)CO(g)+H2O(g) ΔH=+41.2 kJ·mol-1,其他條件相同時(shí),反應(yīng)溫度對(duì)CO2平衡總轉(zhuǎn)化率及反應(yīng)2.5小時(shí)的CO2實(shí)際總轉(zhuǎn)化率影響如圖1所示;反應(yīng)溫度對(duì)二甲醚的平衡選擇性及反應(yīng)2.5小時(shí)的二甲醚實(shí)際選擇性影響如圖2所示。(已知:CH3OCH3的選擇性=×100%)(二)解釋曲線發(fā)生某種現(xiàn)象的原因(1)圖1中,溫度高于290 ℃,CO2平衡總轉(zhuǎn)化率隨溫度升高而上升的原因可能是__________________________________________________________________________________________________溫度高于290 ℃,隨著溫度升高,CO2(g)+H2(g) CO(g)+H2O(g)平衡向右移動(dòng)的程度大于2CO2(g)+6H2(g)CH3OCH3(g)+3H2O(g)平衡向左移動(dòng)的程度,使CO2的平衡總轉(zhuǎn)化率上升______________________________________________________________。 (2)圖2中,在240~300 ℃范圍內(nèi),相同溫度下,二甲醚的實(shí)際選擇性高于其平衡值,從化學(xué)反應(yīng)速率的角度解釋原因:______________________________________________________________________________________________________________________________________________。 CO2催化加氫直接合成二甲醚的反應(yīng)活化能較低,而合成二甲醚時(shí)的副反應(yīng)CO2(g)+H2(g) CO(g)+H2O(g)活化能較高,所以二甲醚的實(shí)際選擇性高于其平衡值例4 甲基環(huán)己烷催化脫氫( )是石油工業(yè)制氫常見方法,以Ni-Cu為催化劑,固定反應(yīng)溫度為650 K,以氮?dú)鉃檩d氣,在不同載氣流速情況下,甲基環(huán)己烷脫氫轉(zhuǎn)化率如圖所示,b點(diǎn)轉(zhuǎn)化率能與a點(diǎn)保持相當(dāng)?shù)脑蚴莀____________________________________ ______________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________ 。a點(diǎn)載氣流速較小,甲基環(huán)己烷的濃度較大,其在催化劑表面吸附及發(fā)生脫氫反應(yīng)的百分率較小,故其轉(zhuǎn)化率較小;適當(dāng)加快載氣流速可以減小反應(yīng)物的濃度,使反應(yīng)物在催化劑表面吸附及發(fā)生脫氫反應(yīng)的百分率變大,故甲基環(huán)己烷轉(zhuǎn)化率隨載氣流速適當(dāng)加快而提高;b點(diǎn)載氣流速過快,會(huì)使甲基環(huán)己烷在催化劑表面的反應(yīng)時(shí)間減少,導(dǎo)致甲基環(huán)己烷轉(zhuǎn)化率降低,因此,b點(diǎn)轉(zhuǎn)化率能與a點(diǎn)保持相當(dāng)02真題演練1.[2019·江蘇,20(3)]CO2催化加氫合成二甲醚是一種CO2轉(zhuǎn)化方法,其過程中主要發(fā)生下列反應(yīng):反應(yīng) Ⅰ:CO2(g)+H2(g)===CO(g)+H2O(g) ΔH=+41.2 kJ·mol-1反應(yīng) Ⅱ:2CO2(g)+6H2(g)===CH3OCH3(g)+3H2O(g) ΔH=-122.5 kJ·mol-1在恒壓、CO2和H2的起始量一定的條件下,CO2平衡轉(zhuǎn)化率和平衡時(shí)CH3OCH3的選擇性隨溫度的變化如圖。123其中:CH3OCH3的選擇性=×100%123①溫度高于300 ℃,CO2平衡轉(zhuǎn)化率隨溫度升高而上升的原因是_____________________________________________________________________________________________反應(yīng)Ⅰ的ΔH>0,反應(yīng)Ⅱ的ΔH<0,溫度升高,反應(yīng)Ⅰ平衡正向移動(dòng),反應(yīng)Ⅱ平衡逆向移動(dòng),使CO2轉(zhuǎn)化為CO的平衡轉(zhuǎn)化率上升,轉(zhuǎn)化為CH3OCH3的平衡轉(zhuǎn)化率下降,且上升幅度超過下降幅度_________________________________________________________________________。 反應(yīng)Ⅰ為吸熱反應(yīng),反應(yīng)Ⅱ?yàn)榉艧岱磻?yīng),當(dāng)升高溫度時(shí),反應(yīng)Ⅰ平衡正向移動(dòng),CO2轉(zhuǎn)化為CO的平衡轉(zhuǎn)化率上升,反應(yīng)Ⅱ平衡逆向移動(dòng),CO2轉(zhuǎn)化為CH3OCH3的平衡轉(zhuǎn)化率下降,且上升幅度超過下降幅度。123②220 ℃時(shí),在催化劑作用下CO2與H2反應(yīng)一段時(shí)間后,測得CH3OCH3的選擇性為48%(圖中A點(diǎn))。不改變反應(yīng)時(shí)間和溫度,一定能提高CH3OCH3選擇性的措施有 。 增大壓強(qiáng)、使用對(duì)反應(yīng)Ⅱ催化活性更高的催化劑反應(yīng)Ⅰ是氣體分子數(shù)不變的反應(yīng),反應(yīng)Ⅱ是氣體分子數(shù)減小的反應(yīng),所以可以通過加壓使反應(yīng)Ⅱ平衡正向移動(dòng),或者加入有利于反應(yīng)Ⅱ進(jìn)行的催化劑。2.[2021·江蘇,18(1)(2)]甲烷是重要的資源,通過下列過程可實(shí)現(xiàn)由甲烷到氫氣的轉(zhuǎn)化。123(1)500 ℃時(shí),CH4與H2O重整主要發(fā)生下列反應(yīng):CH4(g)+H2O(g) CO(g)+3H2(g)CO(g)+H2O(g) H2(g)+CO2(g)已知CaO(s)+CO2(g)===CaCO3(s) ΔH=-178.8 kJ·mol-1。向重整反應(yīng)體系中加入適量多孔CaO,其優(yōu)點(diǎn)是 。 吸收CO2,提高H2的產(chǎn)率,提供熱量123已知CaO(s)+CO2(g)===CaCO3(s) ΔH=-178.8 kJ·mol-1,因此向重整反應(yīng)體系中加入適量多孔CaO的優(yōu)點(diǎn)是吸收CO2,使平衡正向移動(dòng),提高H2的產(chǎn)率,同時(shí)提供熱量。(2)CH4與CO2重整的主要反應(yīng)的熱化學(xué)方程式為反應(yīng)Ⅰ:CH4(g)+CO2(g)===2CO(g)+2H2(g) ΔH=+246.5 kJ·mol-1反應(yīng)Ⅱ:H2(g)+CO2(g)===CO(g)+H2O(g) ΔH=+41.2 kJ·mol-1反應(yīng)Ⅲ:2CO(g)===CO2(g)+C(s) ΔH=-172.5 kJ·mol-1①在CH4與CO2重整體系中通入適量H2O(g),可減少C(s)的生成,反應(yīng)3CH4(g)+CO2(g)+2H2O(g)===4CO(g)+8H2(g)的ΔH= 。 123+657.1 kJ·mol-1123依據(jù)蓋斯定律可知反應(yīng)Ⅰ×3-反應(yīng)Ⅱ×2即得到反應(yīng)3CH4(g)+CO2(g)+2H2O(g)===4CO(g)+8H2(g) ΔH=+657.1 kJ·mol-1。②1.01×105 Pa下,將n起始(CO2)∶n起始(CH4)=1∶1的混合氣體置于密閉容器中,不同溫度下重整體系中CH4和CO2的平衡轉(zhuǎn)化率如圖所示。800 ℃下CO2平衡轉(zhuǎn)化率遠(yuǎn)大于600 ℃下CO2平衡轉(zhuǎn)化率,其原因是 123_______________________________________________________________________。 反應(yīng)Ⅰ和反應(yīng)Ⅱ的ΔH>0,反應(yīng)Ⅲ的ΔH<0,溫度升高,反應(yīng)Ⅰ、Ⅱ平衡正向移動(dòng),反應(yīng)Ⅲ平衡逆向移動(dòng),CO2平衡轉(zhuǎn)化率增大3.[2021·遼寧,17(2)(3)(4)]苯催化加氫制備環(huán)己烷是化工生產(chǎn)中的重要工藝,一定條件下,發(fā)生如下反應(yīng):123Ⅰ.主反應(yīng): (g)+3H2(g) (g) ΔH1<0Ⅱ.副反應(yīng): (g) (g) ΔH2>0(2)有利于提高平衡體系中環(huán)己烷體積分?jǐn)?shù)的措施有 (填字母)。 A.適當(dāng)升溫 B.適當(dāng)降溫C.適當(dāng)加壓 D.適當(dāng)減壓BC123(3)反應(yīng)Ⅰ在管式反應(yīng)器中進(jìn)行,實(shí)際投料往往在n(H2)∶n(C6H6)=3∶1的基礎(chǔ)上適當(dāng)增大H2用量,其目的是 。 (4)氫原子和苯分子吸附在催化劑表面活性中心時(shí),才能發(fā)生反應(yīng),機(jī)理如圖。當(dāng)H2中混有微量H2S或CO等雜質(zhì)時(shí),會(huì)導(dǎo)致反應(yīng)Ⅰ的產(chǎn)率降低,推測其可能原因?yàn)椤 ? 。 提高苯的轉(zhuǎn)化率金屬催化劑會(huì)與H2S或CO反應(yīng)從而失去催化活性多平衡體系中的規(guī)范解答 1.平衡移動(dòng)類文字說理題答題模板敘特點(diǎn)(反應(yīng)特點(diǎn)或容器特點(diǎn))→變條件→定方向→得結(jié)論(或結(jié)果)(1)溫度:該反應(yīng)正向?yàn)椤痢痢?放熱或吸熱)反應(yīng),其他條件不變,升高(或降低)溫度,平衡×××(正向或逆向)移動(dòng),因此×××(得結(jié)論)。(2)壓強(qiáng):反應(yīng)的正反應(yīng)是氣體分子數(shù)減小(或增大)的反應(yīng),當(dāng)溫度一定時(shí),增大壓強(qiáng),平衡正向(或逆向)移動(dòng),因此×××(得結(jié)論)。2.工業(yè)生產(chǎn)圖像中轉(zhuǎn)化率、產(chǎn)率變化文字說理題答題要領(lǐng)(一)最佳反應(yīng)條件的判斷例1 甲烷還原可消除NO污染。將NO、O2、CH4混合物按一定體積比通入恒容容器中,發(fā)生如下主要反應(yīng):①CH4(g)+2NO(g)+O2(g)N2(g)+CO2(g)+2H2O(g) ΔH1<0②CH4(g)+4NO(g)2N2(g)+CO2(g)+2H2O(g) ΔH2<0③CH4(g)+2O2(g)CO2(g)+2H2O(g) ΔH3<0在催化劑A和B的分別作用下,NO的還原率和CH4的轉(zhuǎn)化率分別與溫度的關(guān)系如圖所示。由圖可知,消除NO的最佳條件是 和催化劑 。 例2 利用NaClO2/H2O2酸性復(fù)合吸收劑可同時(shí)對(duì)NO、SO2進(jìn)行氧化得到硝酸和硫酸而除去。在溫度一定時(shí),、溶液pH對(duì)脫硫脫硝的影響如圖所示:由圖所示可知脫硫脫硝最佳條件是 。 (二)解釋曲線發(fā)生某種現(xiàn)象的原因例3 CO2催化加氫直接合成二甲醚的反應(yīng)為2CO2(g)+6H2(g)CH3OCH3(g)+3H2O(g)ΔH=-122.54 kJ·mol-1。有時(shí)還會(huì)發(fā)生副反應(yīng):CO2(g)+H2(g)CO(g)+H2O(g) ΔH=+41.2 kJ·mol-1,其他條件相同時(shí),反應(yīng)溫度對(duì)CO2平衡總轉(zhuǎn)化率及反應(yīng)2.5小時(shí)的CO2實(shí)際總轉(zhuǎn)化率影響如圖1所示;反應(yīng)溫度對(duì)二甲醚的平衡選擇性及反應(yīng)2.5小時(shí)的二甲醚實(shí)際選擇性影響如圖2所示。(已知:CH3OCH3的選擇性=×100%)(1)圖1中,溫度高于290 ℃,CO2平衡總轉(zhuǎn)化率隨溫度升高而上升的原因可能是 。 (2)圖2中,在240~300 ℃范圍內(nèi),相同溫度下,二甲醚的實(shí)際選擇性高于其平衡值,從化學(xué)反應(yīng)速率的角度解釋原因: 。 例4 甲基環(huán)己烷催化脫氫()是石油工業(yè)制氫常見方法,以Ni Cu為催化劑,固定反應(yīng)溫度為650 K,以氮?dú)鉃檩d氣,在不同載氣流速情況下,甲基環(huán)己烷脫氫轉(zhuǎn)化率如圖所示,b點(diǎn)轉(zhuǎn)化率能與a點(diǎn)保持相當(dāng)?shù)脑蚴恰 ? 。 1.[2019·江蘇,20(3)]CO2催化加氫合成二甲醚是一種CO2轉(zhuǎn)化方法,其過程中主要發(fā)生下列反應(yīng):反應(yīng) Ⅰ:CO2(g)+H2(g)CO(g)+H2O(g)ΔH=+41.2 kJ·mol-1反應(yīng) Ⅱ:2CO2(g)+6H2(g)CH3OCH3(g)+3H2O(g) ΔH=-122.5 kJ·mol-1在恒壓、CO2和H2的起始量一定的條件下,CO2平衡轉(zhuǎn)化率和平衡時(shí)CH3OCH3的選擇性隨溫度的變化如圖。其中:CH3OCH3的選擇性=×100%①溫度高于300 ℃,CO2平衡轉(zhuǎn)化率隨溫度升高而上升的原因是 。 ②220 ℃時(shí),在催化劑作用下CO2與H2反應(yīng)一段時(shí)間后,測得CH3OCH3的選擇性為48%(圖中A點(diǎn))。不改變反應(yīng)時(shí)間和溫度,一定能提高CH3OCH3選擇性的措施有 。 2.[2021·江蘇,18(1)(2)]甲烷是重要的資源,通過下列過程可實(shí)現(xiàn)由甲烷到氫氣的轉(zhuǎn)化。(1)500 ℃時(shí),CH4與H2O重整主要發(fā)生下列反應(yīng):CH4(g)+H2O(g)CO(g)+3H2(g)CO(g)+H2O(g)H2(g)+CO2(g)已知CaO(s)+CO2(g)CaCO3(s) ΔH=-178.8 kJ·mol-1。向重整反應(yīng)體系中加入適量多孔CaO,其優(yōu)點(diǎn)是 。 (2)CH4與CO2重整的主要反應(yīng)的熱化學(xué)方程式為反應(yīng)Ⅰ:CH4(g)+CO2(g)2CO(g)+2H2(g) ΔH=+246.5 kJ·mol-1反應(yīng)Ⅱ:H2(g)+CO2(g)CO(g)+H2O(g)ΔH=+41.2 kJ·mol-1反應(yīng)Ⅲ:2CO(g)CO2(g)+C(s)ΔH=-172.5 kJ·mol-1①在CH4與CO2重整體系中通入適量H2O(g),可減少C(s)的生成,反應(yīng)3CH4(g)+CO2(g)+2H2O(g)4CO(g)+8H2(g)的ΔH= 。 ②1.01×105 Pa下,將n起始(CO2)∶n起始(CH4)=1∶1的混合氣體置于密閉容器中,不同溫度下重整體系中CH4和CO2的平衡轉(zhuǎn)化率如圖所示。800 ℃下CO2平衡轉(zhuǎn)化率遠(yuǎn)大于600 ℃下CO2平衡轉(zhuǎn)化率,其原因是 。 3.[2021·遼寧,17(2)(3)(4)]苯催化加氫制備環(huán)己烷是化工生產(chǎn)中的重要工藝,一定條件下,發(fā)生如下反應(yīng):Ⅰ.主反應(yīng):(g)+3H2(g)(g) ΔH1<0Ⅱ.副反應(yīng):(g)(g) ΔH2>0(2)有利于提高平衡體系中環(huán)己烷體積分?jǐn)?shù)的措施有 (填字母)。 A.適當(dāng)升溫 B.適當(dāng)降溫C.適當(dāng)加壓 D.適當(dāng)減壓(3)反應(yīng)Ⅰ在管式反應(yīng)器中進(jìn)行,實(shí)際投料往往在n(H2)∶n(C6H6)=3∶1的基礎(chǔ)上適當(dāng)增大H2用量,其目的是 。 (4)氫原子和苯分子吸附在催化劑表面活性中心時(shí),才能發(fā)生反應(yīng),機(jī)理如圖。當(dāng)H2中混有微量H2S或CO等雜質(zhì)時(shí),會(huì)導(dǎo)致反應(yīng)Ⅰ的產(chǎn)率降低,推測其可能原因?yàn)椤 ? 。 答案精析類型分析例1 500 ℃ A解析 由圖可知,500 ℃時(shí),在催化劑A的作用下NO還原率最高,是消除NO的最佳條件。例2 pH在5.5~6.0、=6例3 (1)溫度高于290 ℃,隨著溫度升高,CO2(g)+H2(g)CO(g)+H2O(g)平衡向右移動(dòng)的程度大于2CO2(g)+6H2(g)CH3OCH3(g)+3H2O(g)平衡向左移動(dòng)的程度,使CO2的平衡總轉(zhuǎn)化率上升 (2)CO2催化加氫直接合成二甲醚的反應(yīng)活化能較低,而合成二甲醚時(shí)的副反應(yīng)CO2(g)+H2(g)CO(g)+H2O(g)活化能較高,所以二甲醚的實(shí)際選擇性高于其平衡值例4 a點(diǎn)載氣流速較小,甲基環(huán)己烷的濃度較大,其在催化劑表面吸附及發(fā)生脫氫反應(yīng)的百分率較小,故其轉(zhuǎn)化率較小;適當(dāng)加快載氣流速可以減小反應(yīng)物的濃度,使反應(yīng)物在催化劑表面吸附及發(fā)生脫氫反應(yīng)的百分率變大,故甲基環(huán)己烷轉(zhuǎn)化率隨載氣流速適當(dāng)加快而提高;b點(diǎn)載氣流速過快,會(huì)使甲基環(huán)己烷在催化劑表面的反應(yīng)時(shí)間減少,導(dǎo)致甲基環(huán)己烷轉(zhuǎn)化率降低,因此,b點(diǎn)轉(zhuǎn)化率能與a點(diǎn)保持相當(dāng)真題演練1.①反應(yīng)Ⅰ的ΔH>0,反應(yīng)Ⅱ的ΔH<0,溫度升高,反應(yīng)Ⅰ平衡正向移動(dòng),反應(yīng)Ⅱ平衡逆向移動(dòng),使CO2轉(zhuǎn)化為CO的平衡轉(zhuǎn)化率上升,轉(zhuǎn)化為CH3OCH3的平衡轉(zhuǎn)化率下降,且上升幅度超過下降幅度②增大壓強(qiáng)、使用對(duì)反應(yīng)Ⅱ催化活性更高的催化劑解析 ①反應(yīng)Ⅰ為吸熱反應(yīng),反應(yīng)Ⅱ?yàn)榉艧岱磻?yīng),當(dāng)升高溫度時(shí),反應(yīng)Ⅰ平衡正向移動(dòng),CO2轉(zhuǎn)化為CO的平衡轉(zhuǎn)化率上升,反應(yīng)Ⅱ平衡逆向移動(dòng),CO2轉(zhuǎn)化為CH3OCH3的平衡轉(zhuǎn)化率下降,且上升幅度超過下降幅度。②反應(yīng)Ⅰ是氣體分子數(shù)不變的反應(yīng),反應(yīng)Ⅱ是氣體分子數(shù)減小的反應(yīng),所以可以通過加壓使反應(yīng)Ⅱ平衡正向移動(dòng),或者加入有利于反應(yīng)Ⅱ進(jìn)行的催化劑。2.(1)吸收CO2,提高H2的產(chǎn)率,提供熱量(2)①+657.1 kJ·mol-1 ②反應(yīng)Ⅰ和反應(yīng)Ⅱ的ΔH>0,反應(yīng)Ⅲ的ΔH<0,溫度升高,反應(yīng)Ⅰ、Ⅱ平衡正向移動(dòng),反應(yīng)Ⅲ平衡逆向移動(dòng),CO2平衡轉(zhuǎn)化率增大解析 (1)已知CaO(s)+CO2(g)CaCO3(s) ΔH=-178.8 kJ·mol-1,因此向重整反應(yīng)體系中加入適量多孔CaO的優(yōu)點(diǎn)是吸收CO2,使平衡正向移動(dòng),提高H2的產(chǎn)率,同時(shí)提供熱量。(2)①依據(jù)蓋斯定律可知反應(yīng)Ⅰ×3-反應(yīng)Ⅱ×2即得到反應(yīng)3CH4(g)+CO2(g)+2H2O(g)4CO(g)+8H2(g) ΔH=+657.1 kJ·mol-1。3.(2)BC (3)提高苯的轉(zhuǎn)化率 (4)金屬催化劑會(huì)與H2S或CO反應(yīng)從而失去催化活性 展開更多...... 收起↑ 資源列表 專題五 主觀題突破1 多平衡體系中的規(guī)范解答.docx 專題五 主觀題突破1 多平衡體系中的規(guī)范解答.pptx 縮略圖、資源來源于二一教育資源庫