【优化方案】高考化学总复习 7.4化学反应条件的优化——工业课件 鲁科版.ppt

2 反应特点 1 合成氨反应是一个反应 2 合成氨的正反应是气体体积的反应 3 合成氨反应是298k时能的反应 放热 缩小 自发进行 熵减 二 合成氨生产的适宜条件1 合成氨反应条件的选择原理工业生产中 既要考虑尽量增大反应物的 充分利用原料 又要选择较快的 提高单位时间内的产量 以上两点是选择反应条件的出发点 当二者发生矛盾时 要结合具体情况具体分析 找出最佳的反应条件 转化率 速率 理论依据 压强越大 要求动力越大 对材料和设备的制造要求就越高 2 温度 适宜条件 左右 理论依据 该温度下催化剂的活性最高 反应速率比较快 氨的含量也相对较高 3 催化剂 适宜条件 以为主的多成分催化剂 又称 700k 铁触媒 铁 理论依据 加快反应速率 4 浓度 适宜条件 氮气和氢气按分压比混合 适时分离出氨气 理论依据 适当提高氮气的分压 来提高氢气的转化率 5 其他为了提高原料的 未反应的氮气和氢气使用并及时补充氮气和氢气 1 2 8 利用率 循环 1 工业生产中化学反应条件优化的一般分析方法 1 工业生产中既要考虑反应速率快 又要考虑原料利用率高 所以在选择生产条件时 应从这两方面分析 同时也要考虑实际条件的限制 当两者出现矛盾时 两者都要兼顾 特别要适应催化剂的活性 如合成氨及合成三氧化硫的温度的选择 压强则在条件允许范围内选择 同时还可增大廉价原料的用量 及时分离出产物 既可以增大反应速率 又可提高平衡转化率 2 在合成氨工业生产过程中 要注意原料的净化处理 以防止催化剂中毒 2 工业生产中适宜条件的选择 1 目的 尽可能加快反应速率和提高反应进行的程度 2 依据 外界条件对化学反应速率和化学平衡的影响规律 答案 1 对于一个实际工业生产的反应原理 既要考虑反应的限度问题 也要考虑反应的速率问题 使用催化剂主要是为了在不影响限度的情况下加快反应速率 提高单位时间内产物的产量 2 在该温度下 催化剂的活性最高 反应速率较大 反应的限度虽然有所降低 但综合分析 单位时间内的产量还是最理想的 3 正放出14 15 4 0 04mol l 1 min 1 方法技巧 对于联系实际工业生产的试题 充分利用速率和平衡理论 采用最优化方法 结合实际 提高单位时间的产量 获得最大 效益 1 步骤 1 写出有关化学平衡的方程式 2 确定各物质的起始浓度 转化浓度 平衡浓度 3 根据已知条件建立等式关系进行解答 答案 1 25 2 增大 3 6 4 41 规律总结 求平衡转化率常使用 三段式法 转化的量 物质的量 浓度 即为反应的量 平衡转化率实则反应部分与起始加入部分的比值 另外在定温下也可以用平衡常数列式求得反应的平衡转化率 1 本题列举的四个选项是4位同学在学习化学平衡后 联系工业生产实际所发表的观点 你认为不正确的是 a 化学反应速率理论是研究怎样在一定时间内加快产品的生产b 化学平衡理论是研究怎样使用有限原料提高产品的产量c 化学反应速率理论是研究怎样提高原料的转化率d 化学平衡理论是研究怎样使原料尽可能多地转化为产品答案 c 2 在合成氨工业中 为增加氨的日产量 采取的下列措施中与平衡移动无关的是 a 不断将氨分离出来b 使用催化剂c 采用500 左右的高温d 采用20 50mpa的压强答案 bc 解析 a项没注明物质状态 不正确 加入催化剂降低反应的活化能 但不改变反应热 故b项正确 c项不正确 d项v 正 v 逆 均增大 不正确 答案 b 答案 c 温度计的使用1 测液体物质的温度这种类型的实验需要测出液体物质的准确温度 因此 应将温度计插入液体物质中间 常见实验有 测物质溶解度 实验室制乙烯等 2 测蒸气的温度这种类型的实验 多用于测量物质的沸点 由于液体在沸腾时 液体和蒸气的温度相同 所以只要测蒸气的温度 常见实验有 实验室蒸馏石油 测定乙醇的沸点等 3 测水浴温度这种类型的实验 往往要求使反应物的温度保持相对稳定 所以利用水浴加热 温度计则插入水浴中 常见实验有 温度对反应速率影响的反应 苯的硝化反应 乙酸乙酯的水解反应等 一 选择题 每小题5分 共50分 1 有关合成氨工业的说法中 正确的是 a 从合成塔出来的混合气体 其中nh3只占13 14 所以生产氨的工厂的效率都很低b 由于氨易液化 n2 h2是循环使用 所以总体来说氨的产率很高c 合成氨工业的反应温度控制在500 左右 目的是使化学平衡向正反应方向移动d 合成氨厂采用的压强是20 107 50 107pa 因为在该压强下铁触媒的活性最大 解析 由于n2 h2循环使用 故a不正确 b正确 采用500 c左右是催化剂在此温度下活性最大 反应速率大 并不能促进平衡移动 c不正确 催化剂的活性取决于温度 d不正确 答案 b 2 合成氨工业上采用循环操作 主要目的是 a 加快反应速率b 提高nh3的平衡浓度c 降低nh3的沸点d 提高n2 h2的利用率答案 d 答案 d 解析 只有a项能降低反应速率 答案 a 6 一定条件下 合成氨反应达到平衡时 测得混合气体中氨气的体积分数为20 0 与反应前的体积相比 反应后体积缩小的百分率是 a 16 7 b 20 0 c 80 0 d 83 3 答案 a 10 2010年西城区质检 在425 c时 1升密闭容器中发生某化学反应 其浓度与时间变化 速率与时间变化如图所示 下列叙述错误的是 a 图 中t0时 三种物质的物质的量相同b 图 中的逆反应为h2 i2 2hic 图 中当c hi 3 16mol l 1时 反应停止了d 图 与图 中起始反应物不同答案 c 13 14分 2009年全国 理综 某温度时 在2l密闭容器中气态物质x和y反应生成气态物质z 它们的物质的量随时间的变化如下表所示 1 根据下表中数据 在图中画出x y z的物质的量 n 随时间 t 变化的曲线 2 体系中发生反应的化学方程式是 3 列式计算该反应在0 3min时间内产物z的平均反应速率 4 该反应达到平衡时反应物x的转化率 等于 5 对比曲线1和表中数据可知 曲线1达到平衡所用时间短 2min 且生成的z较少 即相对原平衡来说是增大了反应速率且平衡向逆向移动 故曲线1改变的条件是升高了温度 对比曲线2和表中数据可知 曲线2达到平衡所用时间短 1min 但z的量不变 即加快了反应速率但平衡没有移动 故曲线2改变的条件是加入了催化剂 对比曲线3和表中数据可知 曲线3达到平衡所用时间短 7min 且平衡时生成z的量增多 0 95mol 即加快了反应速率且平衡向正向移动 故曲线3改变的条件是增大压强 答案 1 请回答下列问题 均不考虑温度变化对催化剂催化效率的影响 1 在上述条件下反应能够自发进行 则反应的 h 0 填写 或 2 前2s内的平均反应速率v n2 3 在该温度下 反应的平衡常数k 4 假设在密闭容器中发生上述反应 达到平衡时下列措施能提高no转化率的