高二化學教案：《化學反應速率與平衡在生產(chǎn)中的應用》教學設(shè)計

　　一、復習回顧

　　反應條件對化學平衡的影響

　�。�1）溫度的影響：

　　升高溫度，化學平衡向吸熱方向移動；

　　降低溫度，化學平衡向放熱方向移動。

　�。�2）濃度的影響：

　　增大反應物濃度或減小生成物濃度，化學平衡向正反應方向移動；

　　減小反應物濃度或增大生成物濃度，化學平衡向逆反應方向移動。

　�。�3）壓強的影響：

　　增大壓強，化學平衡向氣體分子數(shù)減小的方向移動；

　　減小壓強，化學平衡向氣體分子數(shù)增大的方向移動。

　　（4）催化劑：

　　加入催化劑，化學平衡不移動。

　　二、知識梳理

　　考點1：化學反應速率和化學平衡原理在合成氨中的應用

　　運用化學反應速率和化學平衡原理，同時考慮合成氨生產(chǎn)中的動力、材料、設(shè)備等因素，選擇合成氨的條件（壓強、溫度、濃度、催化劑等）。

　　考點2：化學反應條件的控制

　　控制化學反應進行的條件，可以改變化學反應的速率和化學反應進行的方向，使化學反應向著對生產(chǎn)、生活有利的方面轉(zhuǎn)化。

　　一般可以通過控制以下化學反應的條件來調(diào)控化學反應的速率和化學反應進行的方向：

　　1．控制化學反應進行的外界條件的改變：

　　主要是通過控制濃度、溫度、壓強、催化劑等外界條件的改變來調(diào)控化學反應速率和反應進行的方向。

　　2．控制反應環(huán)境（介質(zhì)的影響）的改變：

　　相同的反應物，在不同的環(huán)境下，發(fā)生的化學反應不相同。

　　3.控制實驗操作的影響

　　不同的實驗操作，會對某些化學反應會產(chǎn)生不同的影響，從而導致反應的產(chǎn)物和和實驗現(xiàn)象不同。

　�。�1）加熱操作對某些化學反應的影響

　�。�2）試劑添加順序操作對化學反應的影響

　　考點3：合成氨：

　　1.合成氨的反應原理：N2（g）+3H2（g）  2NH3（g）298K時，△H==92.2kJ·mol—1

　　特點：合成氨是一個氣體體積縮小的放熱的可逆反應。

　　2.合成氨適宜條件的選擇

　�。�1）選擇依據(jù)：從提高反應速率的角度分析，提高反應溫度、使用催化劑、適當提高氮氫比；從平衡移動的角度分析，降低溫度、提高壓強和適時分離反應產(chǎn)物氨；從實際生產(chǎn)的角度分析，溫度和壓強要與生產(chǎn)實際相適應。

　�。�2）選擇原則：能加快反應速率；提高原料的利用率；提高單位時間內(nèi)的產(chǎn)量；對設(shè)備條件要求不能太高。

　�。�3）合成氨的適宜條件：使用催化劑；適宜的壓強：2×107～5×107Pa；適宜的溫度：500℃左右；及時分離出氨和及時補充氮氣和氫氣。

　�。�4）合成氨的簡要流程：

　　考點4：“三段式法”解答化學平衡計算題

　　1．步驟

　�。�1）寫出有關(guān)化學平衡的反應方程式。

　�。�2）確定各物質(zhì)的起始濃度、轉(zhuǎn)化濃度、平衡濃度。

　�。�3）根據(jù)已知條件建立等式關(guān)系并做解答。

　　2．方法

　　如mA(g)＋nB(g) pC(g)＋qD(g)，令A、B起始物質(zhì)的量濃度分別為a mol/L、b mol/L，達到平衡后消耗A的物質(zhì)的量濃度為mx mol/L。

　　mA(g)＋nB(g)pC(g)＋qD(g)

　　起始(mol/L)  a　　　　b 　　 0　　　0

　　變化(mol/L)  mx      nx      px     qx

　　平衡(mol/L)  a－mx  b－nx   px      qx

　　3．說明

　�。�1）對于反應物：c(平)＝c(始)－c(變)；

　　對于生成物：c(平)＝c(始)＋c(變)。

　�。�2）各物質(zhì)的轉(zhuǎn)化濃度之比等于化學方程式中化學計量數(shù)之比。

　　三、例題精析

　　【例題1】用Cl2生產(chǎn)某些含氯有機物時會產(chǎn)生副產(chǎn)物HCl。利用反應A，可實現(xiàn)氯的循環(huán)利用。

　�。�1）曲線b對應的投料比是________。

　　（2）當曲線b、c、d對應的投料比達到相同的HCl平衡轉(zhuǎn)化率時，對應的反應溫度與投料比的關(guān)系是______________________________。

　�。�3）投料比為2∶1、溫度為400 ℃時，平衡混合氣中Cl2的物質(zhì)的量分數(shù)是________。

　　【答案】（1）4∶1（2）投料比越高，對應的反應溫度越低（3）30.8%

　　【解析】（1）根據(jù)O2越多HCl的轉(zhuǎn)化率越大，可知a、b、c、d曲線的投料比分別為6∶1、4∶1、2∶1、1∶1。

　　（2）根據(jù)曲線可知，當b、c、d曲線HCl達到相同轉(zhuǎn)化率時，投料比越高，對應的反應溫度越低。

　�。�3）設(shè)n(HCl)＝2 mol，n(O2)＝1 mol，根據(jù)反應曲線可知，當溫度為400 ℃時，HCl的轉(zhuǎn)化率為80%，則有：4HCl�。�　O2  2Cl2�。�　2H2O

　　開始：        2 mol     1 mol          0         0

　　變化：       1.6 mol    0.4 mol      0.8 mol     0.8 mol

　　平衡：       0.4 mol    0.6 mol      0.8 mol     0.8 mol

　　因此平衡混合氣中Cl2的物質(zhì)的量分數(shù)是

　　【例題2】煤化工中常需研究不同溫度下平衡常數(shù)、投料比及產(chǎn)率等問題。

　　已知：CO(g)＋H2O(g) H2(g)＋CO2(g)的平衡常數(shù)隨溫度的變化如下表：

　　試回答下列問題：

　　（1）上述反應的正反應的是________反應(填“放熱”或“吸熱”)。

　�。�2）某溫度下，上述反應達到平衡后，保持容器體積不變升高溫度，正反應速率________(填“增大”“減小”或“不變”)，容器內(nèi)混合氣體的壓強________(填“增大”“減小”或“不變”)。

　�。�3）830 ℃時，在恒容反應器中發(fā)生上述反應，按下表中的物質(zhì)的量投入反應混合物，其中向正反應方向進行的有______(選填字母)。

　�。�4）830 ℃時，在2 L的密閉容器中加入4 mol CO(g)和6 mol H2O(g)達到平衡時，CO的轉(zhuǎn)化率是________。

　　【答案】（1）放熱（2）增大　增大（3）BC�。�4）60%

　　【解析】（1）由表格可知，升溫，化學平衡常數(shù)減小，故正反應為放熱反應。

　�。�2）升高溫度，正、逆反應速率均增大；容器體積不變的情況下，升高溫度，則容器內(nèi)混合氣體的壓強增大。

　�。�3）830 ℃時，化學平衡常數(shù)為1，即若n(CO2)×n(H2)<n(CO)×n(H2O)，則反應向正方向進行，符合此要求的是B、C。

　�。�4）830 ℃時，化學平衡常數(shù)為1，

　　CO(g)＋H2O(g) H2(g)＋CO2(g)

　　起始濃度(mol/L)   2      3        0      0

　　轉(zhuǎn)化濃度(mol/L)   x      x         x      x

　　平衡濃度(mol/L)  (2－x)  (3－x)     x      x

　　【例題3】工業(yè)上用化學氣相沉積法制備氮化硅,其反應如下:3SiCl4(g)+2N2(g)+6H2(g)Si3N4(s)+12HCl(g)　ΔH<0

　　某溫度和壓強條件下,分別將0.3 mol SiCl4(g)、0.2 mol N2(g)、0.6 mol H2(g)充入2 L密閉容器內(nèi),進行上述反應,5 min達到平衡狀態(tài),所得Si3N4(s)的質(zhì)量是5.60 g。

　�。�1）H2的平均反應速率是　　　　 mol·L-1·min-1。?

　�。�2）平衡時容器內(nèi)N2的濃度是　　　　 mol·L-1。?

　　（3）SiCl4(g)的轉(zhuǎn)化率是　　　　。?

　�。�4）若按n(SiCl4)∶n(N2)∶n(H2)=3∶2∶6的投料配比,向上述容器不斷擴大加料,SiCl4(g)的轉(zhuǎn)化率應　　　　(填“增大”“減小”或“不變”)。?

　�。�5）在不改變反應條件的情況下,為了提高SiCl4(g)的轉(zhuǎn)化率,可通過改變投料配比的方式來實現(xiàn)。下列四種投料方式,其中可行的是　　　　。?

　�。�6）達到平衡后升高溫度,其他條件不變,對平衡體系產(chǎn)生的影響是　　　　(填字母序號)。?

　　A. c(HCl)減少

　　B. 正反應速率減慢,逆反應速率加快

　　C. Si3N4的物質(zhì)的量減小

　　D. 重新平衡時c(H2)/c(HCl)增大

　　【答案】（1）0.048�。�2）0.06�。�3）40%�。�4）減小　（5）A、B　（6）A、C、D。源

　　【解析】依據(jù)“三部曲”計算

　　3SiCl4(g)+2N2(g)+6H2(g)Si3N4(s)+12HCl(g)

　　起始濃度(mol/L)    0.15      0.1    0.3    0

　　轉(zhuǎn)化濃度(mol/L)    0.06     0.04    0.12    0.24

　　平衡濃度(mol/L)    0.09     0.06    0.18    0.24

　�。�4）相當于加壓,平衡左移;（5）A、B、C、D的投料比分別為3∶3∶6、3∶6∶6、3∶2∶2、3∶1.5∶4.5,A、B、C、D分別相當于在3∶2∶6的投料配比基礎(chǔ)上增加N2、增加N2、減少H2、減少N2和H2;(6)升高溫度不論平衡向哪個方向移動,正逆反應速率均增大,B錯誤;升高溫度,平衡左移,c(H2)增大,c(HCl)減小,A、C、D正確。

　　四、課堂練習

　　【基礎(chǔ)】

　　1. 化學反應原理在科研和生產(chǎn)中有廣泛應用。

　�。�1）利用“化學蒸氣轉(zhuǎn)移法”制備TaS2晶體，發(fā)生如下反應：

　　TaS2(s)＋2I2(g) TaI4(g)＋S2(g)　ΔH>0(I)

　　反應(Ⅰ)的平衡常數(shù)表達式K＝________，若K＝1，向某恒容容器中加入1 mol I2 (g)和足量TaS2(s)，I2 (g)的平衡轉(zhuǎn)化率為________。

　�。�2）如圖所示，反應(Ⅰ)在石英真空管中進行，先在溫度為T2的一端放入未提純的TaS2粉末和少量I2 (g)，一段時間后，在溫度為T1的一端得到了純凈TaS2晶體，則溫度T1________T2(填“>”“<”或“＝”)。上述反應體系中循環(huán)使用的物質(zhì)是________。

　　①已知100 ℃壓強為p1時達到平衡所需的時間為5 min,則用H2表示的平均反應速率為　　　　。?

　�、趫D中的p1　　　　p2(填“<”“>”或“=”),100 ℃壓強為p2時平衡常數(shù)為　　　　。?

　�、墼摲磻�的ΔH　　　　0(填“<”“>”或“=”)。?

　�。�2）在一定條件下,將a mol CO與3a mol H2的混合氣體在催化劑作用下能自發(fā)反應生成甲醇: CO(g)+2H2(g)CH3OH(g)　ΔH<0 ……Ⅱ

　　①若容器容積不變,下列措施可增加甲醇產(chǎn)率的是（    ）

　　A.升高溫度

　　B.將CH3OH(g)從體系中分離

　　C.充入He,使體系總壓強增大

　　D.再充入1 mol CO和3 mol H2

　　②為了尋找合成甲醇的溫度和壓強的適宜條件,某同學設(shè)計了三組實驗,部分實驗條件已經(jīng)填在下面實驗表格中。

　　A.下表中剩余的實驗條件數(shù)據(jù):a=　　　　;b=。?

　　B.根據(jù)反應Ⅱ的特點,下圖是在壓強分別為0.1 MPa和5 MPa下CO的轉(zhuǎn)化率隨溫度變化的曲線圖,請指明圖中的壓強px=　　　　MPa。?

　　【答案】（1）①0.003 0 mol·L-1·min-1�、�<　2.25×10-4 mol2·L-2　③>  （2）①BD�、�150　　0.1

　　【解析】（1）①v(H2)=3v(CH4)=×3=0.003 0 mol·L-1·min-1;②依據(jù)反應式可知增大壓強平衡左移,轉(zhuǎn)化率減小,所以p1<p2;用“三部曲”可求出在100 ℃壓強為p1時平衡時各物質(zhì)的濃度分別為c(CH4)=0.005 mol·L-1、c(H2O)=0.015 mol·L-1、c(CO)=0.005 mol·L-1、c(H2)=0.015 mol·L-1,K==2.25×10-4;（2）①C選項相當于減壓、D選項相當于加壓;②設(shè)計實驗應該只有一個變量,實驗1、2壓強不同,溫度相同;實驗2、3溫度不同,其他相同;壓強越大轉(zhuǎn)化率越高,px的壓強小。

　　【拔高】

　　1. 工業(yè)上采用乙苯與CO2脫氫生產(chǎn)重要化工原料苯乙烯

　�。�1）①乙苯與CO2反應的平衡常數(shù)表達式為:K=　　　　　　　　　　　　。?

　　②若該反應在絕熱、恒容的密閉體系中進行,下列示意圖正確且能說明反應在進行到t1時刻達到平衡狀態(tài)的是　　　　(填代號)。

　�。�2）在3 L密閉容器內(nèi),乙苯與CO2的反應在三種不同的條件下進行實驗,乙苯、CO2的起始濃度分別為1.0 mol·L-1和3.0 mol·L-1,其中實驗Ⅰ在T1℃,0.3 MPa,而實驗Ⅱ、Ⅲ分別改變了實驗其他條件;乙苯的濃度隨時間的變化如圖1所示。

　�、賹嶒灑褚冶皆�0~50 min時的反應速率為　　　　。?

　�、趯嶒灑蚩赡芨淖兊臈l件是　　　　　　。?

　�、蹐D2是實驗Ⅰ中苯乙烯體積分數(shù)V%隨時間t的變化曲線,請在圖2中補畫實驗Ⅲ中苯乙烯體積分數(shù)V%隨時間t的變化曲線。

　�。�3）若實驗Ⅰ中將乙苯的起始濃度改為1.2 mol·L-1,其他條件不變,乙苯的轉(zhuǎn)化率將　　　　(填“增大”“減小”或“不變”),計算此時平衡常數(shù)為　　　　。?

　　【解析】 （1）B選項,因為是絕熱容器,化學平衡發(fā)生移動,體系溫度改變,平衡常數(shù)也改變,所以平衡常數(shù)不再隨時間的改變而改變,一定是化學平衡狀態(tài);（2）②實驗Ⅱ比Ⅰ化學反應速率快,但平衡狀態(tài)相同,只能是加入催化劑;③實驗Ⅲ化學反應速率加快,平衡時乙苯的濃度增大,苯乙烯的百分含量減小;（3）只改變濃度,所以平衡常數(shù)與實驗Ⅰ相同,K==0.225。

　　2.某溫度下反應2A（g）?B（g）＋C（g）△H＜0的平衡常數(shù)K＝4．此溫度下，在1L的密閉容器中加入A，反應到某時刻測得A、B、C的物質(zhì)的量濃度（mol?L?1）分別為：0.4，0.6，0.6，下列說法正確的是（　�。�

　　A. 溫度升高，該反應反應速率加快，平衡常數(shù)增大

　　B. 題目所述的某時刻正、逆反應速率的大小為V（正）＞V（逆）

　　C. 經(jīng)10min反應達到平衡，則該時間內(nèi)反應速率v（A）為0.064mol/（L?min）

　　D. 平衡時，再加入與起始等量的A，達新平衡后A的轉(zhuǎn)化率增大

　　【答案】B

　　【解析】A．升溫，速率加快；該反應是放熱反應，升溫平衡向吸熱方向移動，即逆方向移動，平衡常數(shù)K減小，故A錯誤；

　　B．此時Qc＝生成物濃度冪之積反應物濃度冪之積＝0.6×0.60．42＝2.25＜K＝4，則此時未達平衡，向正方向進行，正方向速率占優(yōu)勢，則V（正）＞V（逆），故B正確；

　　C．由題中數(shù)據(jù)可知A的起起始濃度為1.6amol/l，設(shè)平衡時，A的濃度為amol/l，

　　      2A（g） B（g）＋ C（g）

　　起始濃度（mol/l）：1.6     0    0

　　變化濃度（mol/l）：1.6 a   （1.6 a）/2 （1.6 a）/2

　　平衡濃度（mol/l）：a     （1.6 a ）/2? （1.6 a ）/2

　　根據(jù)K＝平衡時生成物濃度冪之積平衡時反應物濃度冪之積＝1.6?a2×1.6 a2a2＝4，解得a＝0.32，則A變化濃度為（1.6 0.32）mol/l，所以v（A）＝△c△t＝(1.6?0.32)mol/L10min＝0.128mol/L，故C錯誤；D．平衡時，再加入與起始等量的A，達到新的平衡時，與一次性加入2倍的A屬于等效平衡，在相同條件下，取2個相同的1L容器，分別加入等量的A，一段時間后，都達到化學平衡狀態(tài)，這兩個平衡完全等效，再壓縮成1L，對于反應2A（g）?B（g）＋C（g），前后體積不變，則平衡不移動，所以A的轉(zhuǎn)化率不變，故D錯誤；故選：B。

　　五、課后作業(yè)

　　【基礎(chǔ)】

　　1.恒溫下，容積均為2 L的密閉容器M、N中，分別有以下兩種起始投料建立的可逆反應3A(g)＋2B(g)2C(g)＋xD(s)的化學平衡狀態(tài)，相關(guān)數(shù)據(jù)如下：M：3 mol A、2 mol B,2 min達到平衡，生成D 1.2 mol，測得從反應開始到平衡C的速率為0.3 mol·L－1·min－1；N：2 mol C、y mol D，達到平衡時c(A)＝0.6 mol·L－1。下列結(jié)論中不正確的是（    ）

　　A.x＝2

　　B.平衡時M中c(A)＝0.6 mol·L－1

　　C.y<0.8

　　D.M中B的轉(zhuǎn)化率與N中C的轉(zhuǎn)化率之和為1

　　2.將水煤氣轉(zhuǎn)化成合成氣，然后合成各種油品和石化產(chǎn)品是化工的極為重要的領(lǐng)域。除去水蒸氣后的水煤氣主要含H2、CO、CO2及少量的H2S、CH4，繼續(xù)除去H2S后，可采用催化或非催化轉(zhuǎn)化技術(shù)，將CH4轉(zhuǎn)化成CO，得到CO、CO2和H2的混合氣體，是理想的合成甲醇原料氣。

　�。�1）制水煤氣的主要化學反應方程式為：C(s)+H2O(g)CO(g)+H2(g)，此反應是吸熱反應。

　�、俅朔磻�的化學平衡常數(shù)表達式為           。

　　②下列能增大碳的轉(zhuǎn)化率的措施是        。

　　A．加入C(s)     B．加入H2O(g)

　　C．升高溫度      D．增大壓強

　　（2）將CH4轉(zhuǎn)化成CO，工業(yè)上常采用催化轉(zhuǎn)化技術(shù)，其反應原理為：CH4(g)+3/2O2(g) CO(g)+2H2O(g)  ΔH=-519 kJ/mol。工業(yè)上要選擇合適的催化劑，分別對X、Y、Z三種催化劑進行如下實驗(其他條件相同)

　　①X在750℃時催化效率最高，能使正反應速率加快約3×105倍；

　�、赮在600℃時催化效率最高，能使正反應速率加快約3×105倍；

　�、踆在440℃時催化效率最高，能使逆反應速率加快約1×106倍；

　　已知根據(jù)上述信息，你認為在生產(chǎn)中應該選擇的適宜催化劑是         (填“X”、“Y”或“Z”)，選擇的理由是          。

　　3．（1）一定溫度下，在恒容密閉容器中NO2與O2反應如下：4NO2(g)＋O2(g) 2N2O5(g)；

　　若已知K350℃< K300℃,則該反應是_______反應（填“吸熱”或“放熱”）。

　　反應達平衡后，若再通入一定量NO2，則平衡常數(shù)K將______，NO2的轉(zhuǎn)化率     （填“增大”、“減小”或“不變”）

　�。�2）若初始時在恒容密閉容器中加入N2O5，下表為N2O5分解反應在一定溫度下不同時間測得N2O5濃度的部分實驗數(shù)據(jù)：

　�、賹懗鲈摲磻�的平衡常數(shù)表達式：K＝                    。

　�、�1000 s內(nèi)N2O5的分解速率為                            。

　�、廴裘坑�1molN2O5分解，放出或吸收QkJ的熱量，寫出該分解反應的熱化學方程式                              。

　　【鞏固】

　　1.某研究小組在實驗室探究氨基甲酸銨(NH2COONH4)分解反應平衡常數(shù)和水解反應速率的測定。

　　將一定量純凈的氨基甲酸銨固體置于特制的密閉真空容器中(假設(shè)容器體積不變，固體試樣體積忽略不計)，在恒定溫度下使其達到分解平衡：NH2COONH4(s) 2NH3(g)＋CO2(g)

　　實驗測得不同溫度下的平衡數(shù)據(jù)列于下表：

　�。�1）可以判斷該分解反應已經(jīng)達到平衡的是________(填字母序號)。

　　A.2v(NH3)＝v(CO2)

　　B.密閉容器中總壓強不變

　　C.密閉容器中混合氣體的密度不變

　　D.密閉容器中氨氣的體積分數(shù)不變

　�。�2）根據(jù)表中數(shù)據(jù)，列式計算25.0 ℃時的分解平衡常數(shù)：____________。

　�。�3）取一定量的氨基甲酸銨固體放在一個帶活塞的密閉真空容器中，在25.0 ℃下達到分解平衡。若在恒溫下壓縮容器體積，氨基甲酸銨固體的質(zhì)量將________(填“增加”、“減少”或“不變”)。

　�。�4）氨基甲酸銨分解反應的焓變ΔH___0(填“>”、“＝”或“<”，下同)，熵變ΔS___0。

　　2.利用光能和光催化劑，可將CO2和H2O(g)轉(zhuǎn)化為CH4和O2。紫外光照射時，在不同催化劑(Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ)作用下，CH4產(chǎn)量隨光照時間的變化如下圖所示。

　�。�1）在0～30小時內(nèi)，CH4的平均生成速率vⅠ、vⅡ、vⅢ從大到小的順序為__________；反應開始后的12小時內(nèi)，在第____________種催化劑作用下，收集的CH4最多。

　�。�2）將所得CH4與H2O(g)通入聚焦太陽能反應器，發(fā)生反應：CH4(g)＋H2O(g)??CO(g)＋3H2(g)。該反應ΔH＝＋206 kJ·mol－1。

　�、僭谙铝凶鴺藞D中，畫出反應過程中體系能量變化圖(進行必要標注)。

　�、趯⒌任镔|(zhì)的量的CH4和H2O(g)充入1 L恒容密閉反應器，某溫度下反應達平衡，平衡常數(shù)K＝27，此時測得CO的物質(zhì)的量為0.10 mol，求CH4的平衡轉(zhuǎn)化率(計算結(jié)果保留兩位有效數(shù)字)。

　　（3）已知：CH4(g)＋2O2(g)===CO2(g)＋2H2O(g)    ΔH＝－802 kJ·mol－1

　　寫出由CO2生成CO的熱化學方程式：_______________________________________。

　　3.氨在國民生產(chǎn)中占有重要的地位。工業(yè)合成氨的反應為：N2（g）+3H2（g）2NH3（g）

　　△H=-92.4KJ/mol.請回答下列問題：

　　（1）表明合成氨反應處于平衡狀態(tài)的是     （填字母）

　　a.2v正（NH3）>3v逆（H2）       b.c(N2)=c(H2)>c(NH3)

　　c.單位時間內(nèi)有3molH-H鍵斷裂，同時有6molN-H鍵斷裂

　　d.恒溫恒容時，容器內(nèi)壓強不變

　　e.恒溫恒容時，容器內(nèi)混合氣體的彌補不變

　�。�2）在一定條件下的密閉容器中，該反應達到平衡，既要加快反應速率，又要提高H2的轉(zhuǎn)化率，可以采取的措施有     （填字母）

　　a.升高溫度     b.分離出液態(tài)氨氣    c.增加N2濃度     d.增加H2濃度

　　（3）已知在400℃時，N2(g)+3H2(g) 2NH3(g)的平衡常數(shù)K=0.5，則NH3(g) N2(g)+3H2(g)的平衡常數(shù)表達式為K=     ，數(shù)值為     。

　�。�4）有兩個密閉容器A和B，A容器保持恒容，B容器爆出恒壓，起始時向容積相等的A、B中分別通入等量的NH3氣體，均發(fā)生反應：2NH3(g)3H2(g)＋N2(g)。則：

　�、龠_到平衡所需的時間：t(A)???t(B)，平衡時，NH3的轉(zhuǎn)化率：a(A)????a(B) (填“>”、“=”或“<”)。

　　②達到平衡后，在兩容器中分別通入等量的氦氣。A中平衡向???    移動，B中平衡向???    移動。（填“向正反應方向”、“向逆反應方向”、“不”）。

　�。�5）在三個相同容器中各充入1molN2和3molH2，在不同條件下反應并達到平衡，氨的體積分數(shù)[Ψ（NH3）]隨時間變化的曲線如圖所示.下列說法中正確的是_____(填字母，下同).

　　a.圖Ⅰ可能是不同壓強對反應的影響，且p2＞p1

　　b. 圖Ⅱ可能是同溫同壓下不同催化劑對反應的影響，且催化劑性能1＞2

　　c.圖Ⅲ可能是不同溫度對反應的影響，且T1＞T2

　　【提高】

　　1. 運用化學反應原理知識研究如何利用CO、SO2等污染物有重要意義。

　�。�1）用CO可以合成甲醇。已知：

　�、貱H3OH(g)＋3/2O2(g)=CO2(g)＋2H2O(l)　ΔH＝－764.5?kJ·mol－1

　　②CO(g)＋1/2O2(g)=CO2(g)　ΔH＝－283.0?kJ·mol－1

　�、跦2(g)＋1/2O2(g)=H2O(l)　ΔH＝－285.8?kJ·mol－1

　　則CO(g)＋2H2(g)?CH3OH(g)　ΔH＝________kJ·mol－1

　　下列措施中能夠增大上述合成甲醇反應的反應速率的是________(填寫序號)．

　　a．使用高效催化劑??      b．降低反應溫度

　　c．增大體系壓強??        d．不斷將CH3OH從反應混合物中分離出來

　�。�2）在一定壓強下，容積為V?L的容器中充入a?mol?CO與2a?mol?H2，在催化劑作用下反應生成甲醇，平衡轉(zhuǎn)化率與溫度、壓強的關(guān)系如下圖所示。

　　①p1________p2(填“大于”、“小于”或“等于”)；

　�、�100?℃時，該反應的化學平衡常數(shù)K＝_______；

　　③100℃時，達到平衡后，保持壓強P1不變的情況下，向容器中通入CO、H2號 CH3OH各0.5amol,則平衡      （填“向右”、“向左”或“不”移動）

　�、茉谄渌鼦l件不變的情況下，再增加a?mol?CO和2a?molH2，達到新平衡時，CO的轉(zhuǎn)化率________(填“增大”、“減小”或“不變”)。

　�。�4）在容積均為1L的密閉容器（a、b、c、d、e）中，分別充入1molCO和2molH2等量混合氣體，在不同的溫度下（溫度分別為T1、T2、T3、T4、T5），經(jīng)相同的時間，在t時刻，測得容器甲醇的體積分數(shù)如圖所示。在T1-T2及T4-T5兩個溫度區(qū)間，容器內(nèi)甲醇的體積分數(shù)的變化趨勢如圖所示，其原因是      。

　　2.合理應用和處理氮的化合物，在生產(chǎn)生活中有重要意義。

　�。�1）氧化—還原法消除氮氧化物的轉(zhuǎn)化如下：

　�、俜磻�Ⅰ為：NO＋O3＝NO2＋O2，生成11.2 L O2(標準狀況)時，轉(zhuǎn)移電子的物質(zhì)的量是       mol。

　�、诜磻�Ⅱ中，當n(NO2)∶n[CO(NH2)2]＝3∶2時，反應的化學方程式是_____。

　�。�2）硝化法是一種古老的生產(chǎn)硫酸的方法，同時實現(xiàn)了氮氧化物的循環(huán)轉(zhuǎn)化，主要反應為：NO2(g)＋SO2(g)SO3(g)＋NO(g)  △H＝－41.8 kJ·mol－1

　　已知：2SO2(g)＋O2(g)2SO3(g)  △H＝－196.6 kJ·mol－1，寫出NO和O2反應生成NO2的熱化學方程式                     。

　�。�3）尿素[CO(NH2)2]是一種高效化肥，也是一種化工原料。

　�、僖阅蛩貫樵�料一定條件下發(fā)生反應：CO(NH2)2 (s) + H2O(l)2 NH3(g)+CO2(g)  △H = +133.6 kJ/mol。該反應的化學平衡常數(shù)的表達式K=            。關(guān)于該反應的下列說法正確的是      （填序號）。

　　a. 從反應開始到平衡時容器中混合氣體的平均相對分子質(zhì)量保持不變

　　b. 在平衡體系中增加水的用量可使該反應的平衡常數(shù)增大

　　c. 降低溫度使尿素的轉(zhuǎn)化率增大

　�、诿荛]容器中以等物質(zhì)的量的NH3和CO2為原料，在120 ℃、催化劑作用下反應生成尿素：CO2(g) +2NH3(g)CO (NH2)2 (s) +H2O(g)，混合氣體中NH3的物質(zhì)的量百分含量(NH3)%隨時間變化關(guān)系如圖所示。則a點的正反應速率V（正）（CO2）     b點的逆反應速率V（逆）（CO2）（填“>”、“=”或“<”）；氨氣的平衡轉(zhuǎn)化率是      。

　　3.甲醇來源豐富、價格低廉、運輸貯存方便，是一種重要的化工原料，有著重要的用途和應用前景。工業(yè)生產(chǎn)甲醇的常用方法是：CO(g)+2H2(g) ?CH3OH(g)?△H＝－90.8?kJ·mol－1

　�。�1）已知：2H2(g)+O2(g)=2H2O (l)?△H＝－571.6?kJ·mol－1???

　　H2(g)+1/2O2(g)=H2O(g)????△H＝－241.8 kJ·mol－1?????

　　?則CH3OH(g)＋O2(g)=CO(g)＋2H2O(g)的反應熱△H＝???????kJ·mol－1。?

　�。�2）將1.0molCH4和2.0molH2O(g)通入容積為100L的反應室，在一定條件下發(fā)生反應：CH4(g)+ H2O(g)＝CO(g)+3H2(g)，測得在一定的壓強下CH4的轉(zhuǎn)化率與溫度的關(guān)系如右圖。?

　�、偌僭O(shè)100?℃時達到平衡所需的時間為5?min，則用H2表示該反應的平均反應速率為?              ??。

　�、�100℃時反應的平衡常數(shù)為?                ? 。

　　（3）工業(yè)上利用甲醇制備氫氣的常用方法有兩種：?

　�、偌状颊羝�重整法。該法中的一個主要反應為CH3OH(g) ?CO(g)＋2H2(g)，此反應能自發(fā)進行的原因是?                    。

　�、诩状疾糠盅趸�法。在一定溫度下以Ag/CeO2—ZnO為催化劑時原料氣比例對反應的選擇性（選擇性越大，表示生成的該物質(zhì)越多）影響關(guān)系如圖所示。則當n(O2)/n(CH3OH)＝0.25時，CH3OH與O2發(fā)生的主要反應方程式為??????；?

　　在制備H2時最好控制n(O2)/n(CH3OH)＝??  ?。

　　【答案】

　　【基礎(chǔ)】1.C  2.（1）①K=c(CO)c(H2)/c(H2O)  ②B、C  （2）Z   催化劑效率高且活性溫度低。

　　3.（1）放熱（1分），不變（1分），變�。�1分）

　�。�2）①(2分)   ②0.00252 mol·L－1·s－1（2分），

　　③2N2O5(g)=4NO2(g)＋O2(g)  △H=+2QkJ·mol-1（3分）

　　【鞏固】1.（1）BC

　�。�2）K＝c2(NH3)·c(CO2)＝

　　（3）增加�。�4）>　>

　　2.（1）vⅢ>vⅡ>vⅠ�、�

　　（2）

　�。�3）CO2(g)＋3H2O(g)CO(g)＋2O2(g)＋3H2(g)   ΔH＝＋1 008 kJ·mol－1

　　3.（1）cd   （2）c   （3）K表達式略  2    （4）①<  <  ②不  向正反應方向   （5）b

　　【提高】1.（1）-90.1   （2）a、c   （3）①小于   ②V2/a2   ③向左    ④小增大

　�。�4）T1-T2尚未達到平衡，溫度越高化學反應速率越快，相同時間內(nèi)生成甲醇越多（2分）

　　T4-T5已經(jīng)達到平衡狀態(tài)，溫度升高，平衡逆向移動，甲醇體積分數(shù)減�。�2分）

　　2.（1）①1  (2分）  ②6NO2＋4CO(NH2)2＝7N2＋8H2O＋4CO2 (3分）

　　（2）2NO(g)+O2(g) ＝ 2NO2(g)  △H＝－113.0 kJ/mol(2分）

　�。�3）①c2(NH3)·c(CO2)  (2分）     a  (2分）

　�、冢� (2分）     0.75(2分）

　　3.（1）－392.8?；?

　�。�2）0.003?mol·L－1·min－1，?2.25×10-4；??

　�。�3）① 該反應是一個熵增的反應?（△S＞0），?（1分）

　�、�      0.5（0.5~0.55均給分）