2019魯科版選修四《化學(xué)反應(yīng)條件的優(yōu)化——工業(yè)合成氨》word教案3.doc

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2019魯科版選修四《化學(xué)反應(yīng)條件的優(yōu)化——工業(yè)合成氨》word教案3 知識(shí)與技能： １.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； ２.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； ３通過對(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：１課時(shí) 教學(xué)過程： 【提問】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)。 【教師】今天這節(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。 【投影】展示弗里茨哈伯的圖像 【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。德國科學(xué)家哈伯在10年的時(shí)間內(nèi)進(jìn)行了無數(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)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)。 【投影并講解】 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= -92.2KJmol—1 ， △S = -198.2JK—1mol—1 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（molL—1)—2 【學(xué)生】假設(shè)△H和△S不隨溫度變化，算得T<465.2K 。 【提問】觀察合成氨的化學(xué)反應(yīng)，說明合成反應(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】①可逆反應(yīng) ②熵減小的反應(yīng) ③正反應(yīng)氣態(tài)物質(zhì)系數(shù)減小 ④正反應(yīng)是放熱反應(yīng) 【板書】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% 0.60.50.4 0.3 0.2 0.1 1：1 1：2 1：3 1：4 1：5 1：6 n(N2):n(H2) 【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。 【板書】二、合成氨反應(yīng)的速率 【交流研討】P66 1、你認(rèn)為可以通過控制那些反應(yīng)條件來提高合成氨反應(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: ν =κC(N2)C1. 5(H2)C—1(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： 條件 △ E /KJ/mol k(催)/k(無) 無催化劑 335 3.41012(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)的速率提高上萬億倍。 【板書】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？ ①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。 ②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)來選擇壓強(qiáng)。 【分析】2、溫度怎么選擇？ ①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正向移動(dòng)。 ②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，因此溫度也不宜太低。 ③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。 【結(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。 【分析】4、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)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。 【結(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】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。 【教師】我國合成氨工業(yè)的發(fā)展情況： 解放前我國只有兩家規(guī)模不大的合成氨廠； 1949年全國氮肥產(chǎn)量僅0.6萬噸； 2000年達(dá)到3363.7萬噸，成為世界上產(chǎn)量最高的國家之一。擁有多種原料、不同流程的大、中、小合成氨廠1000多家。 【投影】合成氨的工業(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，我國也進(jìn)行了一些研究。國外也報(bào) 道了一些含釤、鋯、鈀、銠的催化劑研究結(jié)果，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10—20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得優(yōu)越。 2.化學(xué)模擬生物固氮 現(xiàn)在，世界上好多國家（包括我國）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，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 ① SO3(g) + H2O(l) === H2SO4 (aq) ② 反應(yīng)①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) △H＜0其實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)見表 （1）應(yīng)選用的溫度是 450℃ 。 （2）應(yīng)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 。 【主板書】 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 ν =κC(N2)C1. 5(H2)C—1(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、材料、 設(shè)備等。 （第二課時(shí)） 【題１】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） ①高溫　?、诘蜏亍　、鄣蛪骸　、芨邏骸　、荽呋瘎　、藜影薄　、叱? A.②④⑤ B.②④⑦ C. ①④⑤ D.②③⑥ 【解析】合成氨工業(yè)利用N2＋3H22NH3 ΔH< 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②④⑦。 【題２】在一定條件下，可逆反應(yīng)N2＋3H22NH3 ΔH< 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)ΔH< 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均不正確。 【題３】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CO＋H2O(g)CO2＋H2　ΔH< 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)。CO＋H2O(g)CO2＋H2　ΔH< 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)化率卻會(huì)降低。壓強(qiáng)對(duì)氣體系數(shù)不變的反應(yīng)無影響。 【題４】在一定溫度和壓強(qiáng)下，在密閉容器中充入H2、N2、NH3，開始時(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　　　３　　?。? 1　　　　 轉(zhuǎn)化量　　 3x x 2x 平衡量　?。常硏 1－x 2x (３－x)：（1－x）：2x＝9 ：3 ：4故x=0.1 所以N2的轉(zhuǎn)化率為 【題５】在一定條件下，2NH33H2＋N2，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.１：１　　　　　　B.２：３　　　　　　C.３：２　　　　　　D.２：１ 【解析】　　　2NH33H2 ＋ 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６】在密閉容器中進(jìn)行如下反應(yīng)已達(dá)到平衡，N2＋3H22NH3 ΔH< 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的２倍，則下列說法中正確的是（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的２倍，則反應(yīng)的速率增大，其他條件不變也就是說將氣體進(jìn)行壓縮，容器體積減小，使平衡向氣體系數(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。 【題７】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） A.12.5% 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V－0.95V 　　　N2　?。　?H2　　　　2NH3 ΔV 1 3 2 2 轉(zhuǎn)化中　　　0.025V 0.075V 0.05V V－0.95V 所以N2的轉(zhuǎn)化率為 【題８】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 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)；N2＋3H22NH3 ΔH< 0，所以溫度越高氨的平衡濃度越大，轉(zhuǎn)化率越高，所以排除B、C選項(xiàng)。綜合可得只有D選項(xiàng)最貼切。 【題９】有關(guān)合成氨工業(yè)的說法中，正確的是（B） A.從合成塔出來的混合氣體，其中NH3只占15%，所以生產(chǎn)氨的工廠效率都很低 B.由于氨易液化，N2、H2在實(shí)際生產(chǎn)中是循環(huán)使用，所以總體來說氨的產(chǎn)率很高C.合成氨工業(yè)的反應(yīng)溫度控制在500℃左右，目的是使化學(xué)平衡向正反應(yīng)方向移動(dòng)D.合成氨廠采用的壓強(qiáng)是20～50 Mpa，因?yàn)樵搲簭?qiáng)下鐵觸媒的活性最大 【解析】本題主要是理解合成氨的過程，以及溫度、濃度、催化劑等對(duì)該反應(yīng)的影響，不難選出答案。 【題10】一密封體系中發(fā)生反應(yīng)：N2＋3H22NH3（正反應(yīng)為放熱反應(yīng)）下圖為某一段時(shí)間段反應(yīng)速率與反應(yīng)進(jìn)程的曲線關(guān)系圖： 回答下列問題：（１）處于平衡狀態(tài)的時(shí)間段是　　　　　　　。 （２）t1、t3、t4時(shí)刻，體系中分別是什么條件發(fā)生了變化？ （３）下列時(shí)間段中，氨的百分含量最高的是（） A.０～t1 B.t2～t3 C. t3～t4 D. t5～t6 【解析】本題主要是要學(xué)會(huì)看圖，圖表達(dá)的是速率與時(shí)間的關(guān)系，只要速率不隨時(shí)間變化而變化，說明在這條件反應(yīng)已經(jīng)達(dá)到平衡了。所以處于平衡狀態(tài)的時(shí)間段是０－t1，t2－t3，t3－t4，t5－t6。從圖中可得t1時(shí)刻正、逆反應(yīng)速率都增大，而且v(逆)>v(正)，N2＋3H22NH3（正反應(yīng)為放熱反應(yīng)）故溫度升高，v(逆)>v(正)。圖中t3時(shí)刻從原來的速率增大，而且變化過程中v(逆)＝v(正)，說明平衡都未被打破。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的體積不變的密閉容器加熱，發(fā)生反應(yīng)2NH33H2＋N2，一段時(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. x＝y(tǒng) 　　 D. x≥y 【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 2n 【解析】由于c＝n/V，當(dāng)V變?yōu)樵瓉淼囊话霑r(shí)，如果平衡不發(fā)生移動(dòng)，則n不變，c必然是原來的２倍?，F(xiàn)在B和C的濃度均是原來的1.8倍，則說明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m<2n。 【題５】可逆反應(yīng)mA(g)＋nBpC(g)＋qD中，A和C都是無色氣體，達(dá)到平衡后，下列敘述正確的是(D) A.若增加B的量，平衡體系顏色加深，說明D是固體 B.增大壓強(qiáng)平衡不移動(dòng)，說明m＋n一定等于p＋q C.升高溫度，A的轉(zhuǎn)化率減小，說明正反應(yīng)是吸熱反應(yīng) D.若B是氣體，增大A的量，A、B轉(zhuǎn)化率并不都增大 【解析】由方程式可知，BD的凝聚狀態(tài)不確定選項(xiàng)A中增加B的量，若B是有顏色的氣體，則B的量在任何時(shí)刻都比原來大，平衡體系顏色應(yīng)加深，這時(shí)D既可以是固體也可以是氣體，若D是有顏色的氣體，當(dāng)平衡向右移動(dòng)之后，平衡體系顏色也加深。選項(xiàng)B中，增大壓強(qiáng)平衡不移動(dòng)，則說明反應(yīng)物氣體計(jì)量數(shù)之和等于生成物的氣體計(jì)量數(shù)之和，而物質(zhì)B和D的狀態(tài)不確定，所以m＋n和p＋q的關(guān)系也不確定。選項(xiàng)C中，升高溫度，A的轉(zhuǎn)化率減小，表明平衡向左移動(dòng)，說明逆反應(yīng)是吸熱反應(yīng)，則正反應(yīng)必定是放熱反應(yīng)。選項(xiàng)D中，若物質(zhì)B是氣體，增大A的量，平衡向右移動(dòng)，B的轉(zhuǎn)化率增大，A的轉(zhuǎn)化率減小。 【題６】一定溫度下，在恒容密閉容器中發(fā)生如下反應(yīng)2A(g)＋B(g)3C(g)，若反應(yīng)開始時(shí)充入2 molA和2 molB達(dá)到平衡后，A的體積分?jǐn)?shù)為a%，其他條件不變時(shí)，若按下列四種配比作為起始物質(zhì)，平衡后A的體積分?jǐn)?shù)大于a%的是（AB） A.2 mol C B.2 mol A、1 mol B和１mol He（不參加反應(yīng)） C.1 mol B和1 mol C D.2 mol A、3 mol B和3 mol C 【解析】本題主要考查對(duì)等效平衡和平衡移動(dòng)原理的理解。該反應(yīng)為反應(yīng)前后氣體體積不變的反應(yīng)，A項(xiàng)中若將2 mol C全部轉(zhuǎn)化為A、B，分別得到4/3 mol A和2/3 mol B，與起始加入的2 mol A和2 mol B比較，相當(dāng)于少加了B，A的轉(zhuǎn)化率減小，百分含量增加；B項(xiàng)中，加入He對(duì)平衡無影響，也相當(dāng)于少加了B，A的含量增加；由C項(xiàng)的投料情況看，反應(yīng)只能逆向進(jìn)行，而1 mol B對(duì)逆向反應(yīng)有抑制作用，致使A的含量減少；D項(xiàng)若按2 mol A、2 mol B和3 mol C與原來2 mol A和2 mol B等效，多余的1 mol B使A的轉(zhuǎn)化率增大，百分含量減小。 【題7】如右圖，裝有活塞的密閉容器內(nèi)盛有22.4 mL一氧化氮。若通入11.2 mL氧氣（氣體體積均在標(biāo)準(zhǔn)狀況下測(cè)定），保持溫度、壓強(qiáng)不變，則容器內(nèi)的密度為（D） A.等于1.369 g?L－１　　　　　　　　　　　　　　 B. 等于2.054 g?L－１ C.在等于1.369 g?L－１和等于2.054 g?L－１之間　　 D.大于2.054 g?L－１ 【解析】2NO＋O2＝2NO2由方程式可以看出，22.4 mL一氧化氮與11.2 mL氧氣恰好完全反應(yīng)生成NO2，由于存在2NO2N2O4，所以混合氣體應(yīng)該是NO2和N2O4的混合氣體，其密度應(yīng)該大于NO2的而小于N2O4的。在標(biāo)準(zhǔn)狀況下，二氧化氮的密度可計(jì)算得2.054 g?L－１，N2O4等于1.369 g?L－１，分析各選項(xiàng)可知答案。 【題８】在一固定容積的密閉容器中充入2 mol A和1 mol B，發(fā)生反應(yīng)2A(g)＋B(g)xC(g)，達(dá)到平衡后，C的體積分?jǐn)?shù)為W ％。若維持容器體積和溫度不變，按0.6 mol A，0.3 mol B和1.4 mol C為起始物質(zhì)，達(dá)到平衡后，C的體積分?jǐn)?shù)也為W %，則x值為（BC） A.1 B.2 C.3 D.4 【解析】這樣題目屬于等效平衡的問題。一種平衡狀態(tài)的建立只與條件有關(guān)而與途徑無關(guān)。在恒容恒溫的密閉容器中，若反應(yīng)前后氣體計(jì)量數(shù)和不相等，要想建立同一種平衡狀態(tài)，則兩組數(shù)據(jù)值必須完全對(duì)應(yīng)相等，該題中，則有0.6 mol ＋2/x1.4mol＝2 mol ，同時(shí)必定有0.3 mol＋1/x1.4mol＝1 mol，解得x＝２，由于n(A)：n(B)＝0.6 mol：0.3 mol＝2：１，與第一次中物質(zhì)A、B的物質(zhì)的量相等，所以，當(dāng)反應(yīng)前后計(jì)量數(shù)和相等時(shí)，也符合題意，所以x也可等于3。 【題9】一定溫度下，反應(yīng)2SO2＋O22SO3達(dá)到平衡時(shí)，n(SO2)：n(O2)：n(SO3)＝２：３：４?？s小體積，反應(yīng)再次達(dá)到平衡時(shí)，n(O2)＝0.8 mol，n(SO3)＝1.4 mol，此時(shí)SO2的物質(zhì)的量應(yīng)是（A） A.0.4 mol B.0.6 mol C.0.8 mol D.1.2 mol 【解析】縮小體積時(shí)，壓強(qiáng)增大，平衡向右，設(shè)達(dá)新平衡時(shí)SO2轉(zhuǎn)化的物質(zhì)的量是x，而原平衡中三者物質(zhì)的量分別是2a，３a，4a。 2SO2　　　　＋　　　O2　　　　　2SO3 原平衡　　　?。瞐 3a 4a 轉(zhuǎn)化　　　　　x x/2 x 新平衡　　　２a－x 3a－x/2 4a＋x 3a－x/2＝0.8 mol 4a＋x＝1.4 mol 解得a＝0.3 mol x＝0.2 mol n(SO2)＝２0.3 mol－0.2 mol＝0.4 mol 【題10】在一個(gè)固定體積的密閉容器中，加入2 mol A和1 mol B，發(fā)生反應(yīng)２A(g)＋B(g)３C(g)＋D(g)，達(dá)到平衡時(shí)，C的濃度為 a mol?L－１。若維持容器體積和溫度不變，按下列四種配比為起始物質(zhì)，達(dá)到平衡后，C的濃度仍為a mol?L－１的是（） A.4 mol A＋2 mol B B.2 mol A＋1 mol B＋3 mol C＋1 mol D C.3 mol C＋1 mol D＋1 mol B D.3 mol＋1 mol D 【解析】思路方法同第８題，即由于反應(yīng)前后計(jì)量數(shù)不同，只能取起始條件相同，當(dāng)反應(yīng)只從逆反應(yīng)開始時(shí)，與2 mol A和1 mol B相當(dāng)?shù)牧恐荒苁? mol C和1 mol D。 【題11】在體積固定的密閉容器中進(jìn)行下列反應(yīng)，達(dá)到平衡后若升高溫度，則混合氣體平均相對(duì)分子質(zhì)量一定增大的是（D） A.2SO2(g)＋O2(g)2SO3(g)　　　(正反應(yīng)為放熱反應(yīng)) B.2C2H2(g)＋5O2(g)4CO2(g)＋2H2O(g) （正反應(yīng)為放熱反應(yīng)） C.2NH3(g)＋CO2(g)CO(NH2)2(s)＋H2O(g) （正反應(yīng)為吸熱反應(yīng)） D.4NH3(g)＋5O2(g)4NO(g)＋6H2O(g) （正反應(yīng)為放熱反應(yīng)） 【解析】M＝m(總)／n(總)，A選項(xiàng)中，升高溫度，平衡向左移動(dòng)，m(總)不變，但n(總)減少，所以，M減?。煌?，B選項(xiàng)也如此；C選項(xiàng)中，升高溫度，平衡向右移動(dòng)，由于有固體物質(zhì)生成，所以混合氣體的總質(zhì)量和總物質(zhì)的量均減少，不能再依據(jù)公式判斷M的變化，應(yīng)該采用極限法。由數(shù)值可知，平衡右移時(shí)，M減小；D選項(xiàng)中，平衡左移，n(總)減小，所以M增大。 【題12】決定化學(xué)反應(yīng)速率的主要因素是（B） ①溫度　　②壓強(qiáng)　?、鄞呋瘎　、軡舛取　、莘磻?yīng)物本身的性質(zhì) A.①②③④⑤ B.⑤ C.①④ D. ①②③④ 【解析】決定化學(xué)反應(yīng)速率的主要因素，也就是內(nèi)因就是反應(yīng)物本身的結(jié)構(gòu)和性質(zhì)。 【題13】下圖表示某反應(yīng)N2(g)＋3H2(g)2NH3(g) ΔH＝－a kJmol－１（a>0）在某一時(shí)間段t0～t6中反應(yīng)速率與反應(yīng)過程的曲線圖，則氨的百分含量最高的一段時(shí)間是（A） A.０～t1 B.t2～t3 C. t3～t4 D. t5～t6 【解析】這是一個(gè)v～t圖分析題。圖中：０～t1，是原平衡狀態(tài)，t1～t2為平衡左移過程，所以氨的百分含量下降，t2又達(dá)平衡狀態(tài)，t2～t3保持平衡；t3～t4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，t4～t 5為平衡左移過程，氨的百分含量下降，t5～t為又一新平衡階段，整個(gè)過程中，氨的百分含量間斷性地下降，所以整個(gè)過程中只有在開始階段氨的百分含量最高。 【題14】反應(yīng) aX(g)＋bY(g)cZ(g)＋dW(g)?。祄in后達(dá)到平衡時(shí)，X減少 n molL－１，Y減少n/3 molL－１。若體系壓強(qiáng)增大，W的百分含量不發(fā)生變化，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.１：３：１：２　B.１：３：２：２　C.３：１：２：１　D.３：１：２：２ 【解析】由題意知：n molL－１：n/3 molL－１＝a：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＝３：１：２：２或３：１：１：３或３：１：３：１，分析選項(xiàng)，只有D符合。 （第五課時(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.A＋BC＋D B.A＋H2OC＋D C.A＋BC＋H2O D.A＋2B＋H2OC 【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３:２:５。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（） A.1.8 mol B.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－１，再經(jīng)過一定時(shí)間后，反應(yīng)達(dá)到平衡，這時(shí)容器內(nèi)壓強(qiáng)為開始時(shí)的1.8倍。則下列說法正確的是（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 molL－１s－１ B.在4 s時(shí)容器內(nèi)的壓強(qiáng)為開始時(shí)的1.2倍 C.在平衡時(shí)容器內(nèi)含N2O4 0.4 mol D.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，所以說生成了NO2氣體。2NO2N2O4，4s時(shí)，生成的NO2的物質(zhì)的量是c(NO2)V＝0.04 molL－１10L＝0.4 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 mol＝1.2 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)為開始時(shí)1.2倍，前4s中，v(N2O4)＝=0.005 mol?L－１?s－１ ；平衡時(shí)，混合氣體總物質(zhì)的量＝1 mol1.8＝1.8 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 mol－x/2，則（1 mol－x/2）＋x＝1.8 mol，x=1.6 mol，則剩余N2O4的物質(zhì)的量是1 mol－1.6mol/2＝0.2 mol。 【題18】右圖中的曲線是表示其他條件一定時(shí)，2NO＋O22NO2（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，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】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)aA＋bBcC(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３n/２mol，D增加了n mol，此時(shí)達(dá)到平衡。 （１） 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＝　　　　　　。 （２）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: （３）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：d＝n mol：n/2 mol：3n/2 mol：n mol＝２：１：３：２。一般情況下，各物質(zhì)的計(jì)量數(shù)之比等于最簡整數(shù)比，所以a＝2，b＝１，c＝3，d＝2。若只改變壓強(qiáng)，而反應(yīng)速率發(fā)生變化，則說明可逆反應(yīng)中必有氣體存在，但平衡不發(fā)生移動(dòng)，說明反應(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２，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，則說明平衡向左移動(dòng)，逆反應(yīng)為吸熱反應(yīng)，正反應(yīng)則是放熱反應(yīng)。 【題20】反應(yīng)2SO2＋O22SO3進(jìn)行的時(shí)間（t）和反應(yīng)混合氣中SO3的質(zhì)量分?jǐn)?shù)的關(guān)系如圖所示。曲線P表示使用了催化劑，曲線Q表示未使用催化劑。由圖可知，催化劑可以　　　　　　　　　　，但不能　　　　　　　　　　　　。 【解析】由圖中可以看出，使用了催化劑后平衡拐點(diǎn)向前移動(dòng)（即由Q點(diǎn)到P