2019届一轮复习人教版 第七章 微专题 24化学反应原理在物质制备中的调控作用 学案

第26讲化学平衡常数化学反应进行的方向［考纲要求］ 1.理解化学平衡常数的含义并能进行简单计算。

2.了解化学反应的方向与化学反应的焓变与熵变的关系。

3.掌握化学反应在一定条件下能否自发进行的判断依据，能够利用化学反应的焓变和熵变判断化学反应的方向。

考点一化学平衡常数1．化学平衡常数的表达式对于可逆反应:m A（g）＋n B（g）⇌p C(g)＋q D(g)，化学平衡常数K＝错误!(式中各物质的浓度为平衡时的浓度）。

2．影响因素（1）K只与温度有关。

(2)升高温度错误!3．应用（1）判断可逆反应进行的程度.（2）利用化学平衡常数，判断反应是否达到平衡或向何方向进行.对于化学反应a A(g)＋b B(g）⇌c C(g）＋d D(g）的任意状态,浓度商：Q＝错误!.Q〈K，反应向正反应方向进行；Q＝K，反应处于平衡状态；Q〉K,反应向逆反应方向进行.（3）利用K可判断反应的热效应：若升高温度，K值增大，则正反应为吸热反应;若升高温度，K值减小,则正反应为放热反应。

1．判断正误，正确的打“√"，错误的打“×"（1）平衡常数表达式中，可以是物质的任一时刻的浓度( ）(2）化学平衡移动，化学平衡常数一定改变（）(3）对某一可逆反应,升高温度则化学平衡常数一定变大（）（4）反应A（g)＋3B(g）⇌2C（g）达平衡后,温度不变,增大压强，平衡正向移动，平衡常数K值增大（)(5）化学平衡常数和转化率都能体现反应进行的程度（)(6）其他条件不变，使用不同催化剂,反应的平衡常数不变（）答案：（1）×(2)×(3）×（4）×(5)√(6)√2．书写下列化学平衡的平衡常数表达式.（1)Cl2＋H2O⇌HCl＋HClO________________________________________________________________________ （2）C（s）＋H2O(g）⇌CO（g）＋H2(g）________________________________________________________________________ （3）CH3COOH＋C2H5OH⇌CH3COOC2H5＋H2O________________________________________________________________________ （4）CO错误!＋H2O⇌HCO错误!＋OH－________________________________________________________________________ (5）CaCO3（s)⇌CaO（s）＋CO2(g)________________________________________________________________________答案：(1)K＝错误!（2）K＝错误!（3)K＝错误!（4)K＝错误!（5)K＝c(CO2）3．一定温度下，分析下列三个反应的平衡常数的关系①N2（g)＋3H2(g)⇌2NH3(g）K1②错误!N2（g）＋错误!H2（g）⇌NH3(g）K2③2NH3(g）⇌N2（g）＋3H2（g）K3（1）K1和K2,K1＝__________。

第二章化学反应速率与化学平衡第四节化学反应的调控1、认识化学反应速率和化学平衡的综合调控在生产、生活和科学研究中的重要意义，能讨论化学反应条件的选择和优化。

2、能从限度、速率等角度对化学反应和化工生产条件进行综合分析。

重点：利用所学的化学反应速率和化学平衡理论解释合成氨中的相关问题。

难点：利用所学的化学反应速率和化学平衡理论解释合成氨中的相关问题。

一、导入新课合成氨的发展：我国合成氨工业的发展是在20世纪30年代开始的，经过几十年的不懈奋斗和发展，我国已经拥有了许多不同流程、不同规模的合成氨工厂。

我国目前拥有了一支能够进行合成氨生产的科研等方面的研究技术团队，让我国已成为世界上最大的合成氨生产国，产量约占世界总产量的1/3。

合成氨的应用：合成氨工业是关系我国国民经济的重要行业，是我国化肥工业的基础，也是传统煤化工的重要组成部分。

氨是重要的化工原料，主要用于制造氮肥、硝酸、丁腈橡胶等；氨在冶金、机械加工、电子、造纸等行业用途广泛。

二、新课讲授【展示】合成氨的热化学方程式【设疑】根据热化学方式你能概括出合成氨反应的特点吗？【学生概括】可逆性：反应为反应体积变化：正反应是气体体积的反应焓变：△H 0【师】根据合成氨反应的特点，应如何选择反应条件，以增大合成氨的反应速率、提高平衡混合物中按的含量？请填入下表。

【师】升高温度、增大压强、增大反应物浓度及使用催化剂等，都可以使合成氨的反应速率增大且有利于提高平衡混合物中氨的含量。

催化剂可以增大反应速率，但不改变平衡混合物的组成。

那么，在实际生产中到底选择哪些适宜的条件呢？【师】数据分析：表中的实验数据是在不同温度、压强下，平衡混合物中氨的含量的变化情况(初始时氮气和氢气的体积比是1∶3)。

分析表中数据，结合合成氨反应的特点，讨论应如何选择反应条件，以增大合成氨的反应速率、提高平衡混合物中氨的含量。

原理分析和对实验数据的分析均表明，合成氨时压强越大越好。

但是，压强越大，对材料的强度和设备的制造要求就越高，需要的动力也越大，这将会大大增加生产投资，并可能降低综合经济效益。

课时规范练25 化学平衡常数化学反应的方向与调控一、选择题:本题共4小题,每小题只有一个选项符合题目要求。

1.(江苏徐州考前模拟)NO2与N2O4能相互转化,热化学方程式为N2O4(g) 2NO2(g) ΔH=+57 kJ·mol-1,下列有关说法正确的是( )A.升高体系温度正反应速率增大,逆反应速率也增大B.若容器容积不变,气体密度不变说明该反应建立化学平衡C.其他条件不变,向平衡后的容器中再加入少量N2O4,c 2(NO2)c(N2O4)的值变大D.增大体系的压强能提高N2O4的反应速率和转化率2.(江苏七市三模)氯化氢和氯气在生产生活中具有广泛应用。

舍勒发现将软锰矿和浓盐酸混合加热可产生氯气,该方法仍是当今实验室制备氯气的主要方法之一。

Deacon曾提出在催化剂作用下,氧气直接氧化氯化氢制备氯气,该反应为可逆反应,热化学方程式为4HCl(g)+O2(g)2Cl2(g)+2H2O(g) ΔH=-116 kJ·mol-1。

关于Deacon提出的制备Cl2的反应,下列说法正确的是( )A.该反应一定能自发进行B.每生成22.4 L Cl2,放出58 kJ的热量C.增大起始时n(O2)n(HCl)的值,可提高HCl的平衡转化率D.断裂4 mol H—Cl的同时,有4 mol H—O生成,说明该反应达到平衡状态3.(广东四校联考)已知:N2(g)+3H2(g)2NH3(g)ΔH=-m kJ·mol-1。

在2 L密闭容器中通入3 mol H2和1 mol N2,测得不同温度下,NH3的物质的量分数随时间变化如图所示。

下列有关说法正确的是( )A.ΔH>0,T2>T1B.达到平衡时,T1温度对应反应放出热量为m kJC.平衡时,通入氩气平衡正向移动D.K a<K c4.(江苏扬州考前调研)Cl2可用于生产漂白粉等化工产品。

Cl2的制备方法有:方法Ⅰ:NaClO+2HCl(浓)NaCl+Cl2↑+H2O;方法Ⅱ:4HCl(g)+O2(g)2H2O(g)+2Cl2(g) ΔH=a kJ·mol-1上述两种方法涉及的反应在一定条件下均能自发进行。

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－TΔSΔG<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PdO70 ℃，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 －1C ．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 －1D ．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 C3．(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。

专题07 化学反应的调控（教材深度精讲）【核心素养分析】1.变化观念与平衡思想：知道如何应用化学反应速率和化学平衡分析合成氨的适宜条件，体会应用化学原理分析化工生产条件的思路和方法。

2.科学态度与社会责任：认识化学反应速率和化学平衡的调控在工业生产中的重要应用，探索最适宜的化工生产条件。

【知识导图】【目标导航】1．认识化学反应速率和化学平衡的综合调控在生产、生活和科学研究中的重要作用。

2．知道催化剂可以改变反应历程，对调控化学反应速率具有重要意义。

【重难点精讲】一、合成氨的反应特点1．反应原理：N2（g）+3H2（g）2NH3（g）ΔH＝－92.4kJ·mol－12．反应特点(1)可逆性：反应为可逆反应；(2)体积变化：正反应为气体体积减小的反应；(3)焓变：ΔH<0；(4)熵变：ΔS<0；(5)自发性：ΔH-TΔS<0，常温下能自发进行。

3．影响合成氨反应的条件（1）能加快合成氨反应速率的方法有升高温度、增大压强、增大反应物浓度、使用催化剂等。

（2）能提高平衡混合物中氨的含量的方法有降低温度、增大压强、增大反应物浓度等。

二、合成氨反应的适宜条件1.【思考与讨论】p46参考答案：（1）原理分析对合成氨反应的影响影响因素浓度温度压强催化剂增大合成氨的反应速率增大升高增大使用提高平衡混合物中氨的含量增大降低增大无影响（2）数据分析从原理分析和数据分析可知，有以下三方面选择的条件不一致：①温度变化的效果不一致。

升高温度，化学反应速率增大，平衡混合物中氮的含量减小；降低温度，化学反应速率减小，平衡混合物中氨的含量增大。

②压强变化的效果一致。

增大压强，化学反应速率加快，平衡混合物中氮的含量增大；减小压强，化学反应速率减小，平衡混合物中氮的含量减小。

③使用或不使用催化剂的效果不一致。

使用催化剂，化学反应速率增大，平衡混合物中氨的含量不变；不使用催化剂，化学反应速率减小，平衡混合物中氨的含量不变。

第二章第四节化学反应的调控1．（易）教材作业2．合成氨反应达到平衡时，NH3的体积分数与温度、压强的关系如图所示，据此分析合成氨工业中最有前途的研究方向是()A．提高分离技术B．研制耐高压的合成塔C．研制低温催化剂D．探索不用N2和H2合成氨的新途径【答案】C【分析】解：A、现在分离氨气的技术已趋于成熟，故A与题意不符；B、生产设备不能承受那么大的压强，产生压强所需的动力、能源又是限制压强的因素，故B与题意不符;C、目前所用催化剂铁触媒活性最好时的温度约为400⒈500°C,如能研制出低温催化剂，将大大提高氨的产率，且节约了能源，故C与题意相符；D、探索合成氨的新途径不一定会成功，不一定会有前途，故D与题意不符；故选C。

3、在合成氨反应中使用催化剂和施加高压，下列叙述中正确的是()A.都能提高反应速率，都对化学平衡无影响B.都对化学平衡有影响，但都不影响达到平衡状态所用的时间C.都能缩短达到平衡状态所用的时间，只有施加高压对化学平衡有影响D.使用催化剂能缩短反应达到平衡状态所用时间，而施加高压无此效果【答案】C【分析】对于反应N⒈(g)+3H⒈(g)⒈2NH⒈(g),，使用催化剂只能提高反应速率，缩短达到平衡状态所用的时间，不能使化学平衡发生移动.施加高压既能提高反应速率，使反应达到平衡状态所用的时间缩短，也能使化学平衡向生成.⒈NH⒈的方向移动.故答案为C.4.合成氨反应的正反应是气态物质系数减小的放热反应。

合成氨工业的生产流程如图所示。

下列关于合成氨工业的说法中不正确的是A. 将混合气体进行循环利用符合绿色化学思想B. 合成氨反应需在低温下进行C. 对原料气进行压缩是为了增大原料气的转化率D. 使用催化剂可以提高反应速率，但不能使平衡向正反应方向移动【答案】B【详解】答案: B。

解:A、混合气进行循环利用可以节约能源、提高原料的利用率，遵循绿色化学思想，故A正确; B、降低温度，反应速率减慢，为保证速率较快，催化剂的活性高，产物的产率又不低，则选择适宜的温度即可，不能在低温下进行，故B错误;C、对原料气进行压缩，即增大压强，化学平衡正向移动，可以增大原料气的转化率，故C正确;D、催化剂的特点:能改变反应物化学反应速率，而不改变化学平衡，故使用催化剂可以提高反应的速率，但是不能使平衡向正反应方向移动，故D正确;故选B。

课时规范练24 化学平衡及其移动一、选择题:本题共8小题,每小题只有一个选项符合题目要求。

1.已知二氧化硫与氧气反应的热化学方程式为2SO2(g)+O2(g)2SO3(g) ΔH=-197 kJ·mol-1。

下列有关二氧化硫与氧气反应的说法正确的是( )A.反应的ΔS<0B.如果有2 mol的SO2和1 mol O2在该条件下充分反应可以放出197 kJ 的热量C.反应中每消耗1 mol O2转移电子的数目约等于2×6.02×1023D.反应在高温、高压和催化剂条件下进行可提高SO2的平衡转化率2.(浙江金华二模)下列说法正确的是( )A.恒温恒容下,发生反应X(g)+Y(g)2Z(g)+N(s),当混合气体的密度不再发生变化时,能表明该反应达到平衡状态B.对于反应CaCO3(s)CaO(s)+CO2(g),缩小反应容器容积,达到平衡时,c(CO2)的浓度增大C.反应N2(g)+3H2(g)2NH3(g) ΔH<0达到平衡后,升温,反应速率v(H2)和H2的平衡转化率均增大D.实验室制氢气,为了加快反应速率,可向稀硫酸中加少量Cu(NO3)2固体3.(上海二模)800 ℃时,可逆反应CO(g)+H2O(g)CO2(g)+H2(g)的平衡常数K=1。

800 ℃时,测得某一时刻密闭容器中各组分的浓度如下表,下列说法正确的是( )A.此时,v(正)>v(逆)B.一段时间后,气体压强降低C.一段时间后,H2O的体积分数增加D.一段时间后,正反应速率减小4.(北京人大附中三模)一定温度下,在容积恒为1 L的容器中通入一定量N2O4,发生反应N2O4(g)2NO2(g) ΔH>0,各组分浓度随时间(t)的变化如表。

下列说法不正确的是( )A.0~30 s,N2O4的平均反应速率为v=0.12 mol·L-1·min-1B.降低温度,反应的化学平衡常数值减小C.40 s时,再充入0.04 mol N2O4、0.12 mol NO2,平衡不移动D.增大容积使平衡正移,达新平衡后混合气颜色比原平衡时浅5.(湖南考前押题)自然界的矿物、岩石的成因和变化受到许多条件的影响。