2020版高考化學(xué)新增分大一輪復(fù)習(xí) 第7章 專題突破9 化學(xué)反應(yīng)原理在物質(zhì)制備中的調(diào)控作用精講義+優(yōu)習(xí)題（含解析）魯科版.docx

化學(xué)反應(yīng)原理在物質(zhì)制備中的調(diào)控作用1化學(xué)反應(yīng)方向的判定首先根據(jù)綜合判據(jù)判斷化學(xué)反應(yīng)是否有發(fā)生的可能性。GHTSG<0時(shí)，反應(yīng)能自發(fā)進(jìn)行；G0時(shí)，反應(yīng)達(dá)到平衡狀態(tài)；G>0時(shí)，反應(yīng)不能自發(fā)進(jìn)行。2化工生產(chǎn)適宜條件選擇的一般原則(1)從化學(xué)反應(yīng)速率分析，既不能過快，又不能太慢。(2)從化學(xué)平衡移動(dòng)分析，既要注意外界條件對速率和平衡影響的一致性，又要注意二者影響的矛盾性。(3)從原料的利用率分析，增加易得廉價(jià)原料，提高難得高價(jià)原料的利用率，從而降低生產(chǎn)成本。(4)從實(shí)際生產(chǎn)能力分析，如設(shè)備承受高溫、高壓能力等。(5)注意催化劑的活性對溫度的限制。3平衡類問題需綜合考慮的幾個(gè)方面(1)原料的來源、除雜，尤其考慮雜質(zhì)對平衡的影響。(2)原料的循環(huán)利用。(3)產(chǎn)物的污染處理。(4)產(chǎn)物的酸堿性對反應(yīng)的影響。(5)氣體產(chǎn)物的壓強(qiáng)對平衡造成的影響。(6)改變外界條件對多平衡體系的影響。1無機(jī)鹽儲(chǔ)氫是目前科學(xué)家正在研究的儲(chǔ)氫新技術(shù)，其原理如下：NaHCO3(s)H2(g)HCOONa(s)H2O(l)在2L恒容密閉容器中加入足量碳酸氫鈉固體并充入一定量的H2(g)，在上述條件下發(fā)生反應(yīng)，體系中H2的物質(zhì)的量與反應(yīng)時(shí)間的關(guān)系如表所示：t/min0246810n(H2)/mol2.01.51.20.90.80.8下列推斷正確的是()A當(dāng)容器內(nèi)氣體的相對分子質(zhì)量不再變化時(shí)，反應(yīng)達(dá)到平衡狀態(tài)B04min內(nèi)H2的平均反應(yīng)速率v(H2)0.2molL1min1C若溫度不變，平衡后再充入2molH2，達(dá)到新平衡時(shí)H20.4molL1D若保持溫度不變，平衡后再充入少量H2，H2的轉(zhuǎn)化率減小答案C解析該可逆反應(yīng)中只有H2呈氣態(tài)，H2的相對分子質(zhì)量始終保持不變，A項(xiàng)錯(cuò)誤；v(H2)0.1molL1min1，B項(xiàng)錯(cuò)誤；達(dá)到平衡時(shí)H20.4molL1，平衡常數(shù)K，溫度不變時(shí)平衡常數(shù)不變，再充入H2達(dá)到新平衡時(shí)，H2的平衡濃度保持不變，C項(xiàng)正確；溫度不變，再充入H2，相當(dāng)于將原體系壓縮，平衡向右移動(dòng)，H2的轉(zhuǎn)化率增大，D項(xiàng)錯(cuò)誤。2(2018武漢高三模擬)化學(xué)反應(yīng)原理在科研和生產(chǎn)中有廣泛應(yīng)用。(1)利用“化學(xué)蒸氣轉(zhuǎn)移法”制備TaS2晶體，發(fā)生如下反應(yīng)：TaS2(s)2I2(g)TaI4(g)S2(g)H0()如下圖所示，反應(yīng)()在石英真空管中進(jìn)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(shí)間后，在溫度為T1的一端得到了純凈TaS2晶體，則溫度T1_(填“”“”或“”)T2。上述反應(yīng)體系中循環(huán)使用的物質(zhì)是_。(2)CO可用于合成甲醇，反應(yīng)方程式為CO(g)2H2(g)CH3OH(g)。CO在不同溫度下的平衡轉(zhuǎn)化率與壓強(qiáng)的關(guān)系如下圖所示。該反應(yīng)H_(填“”或“”)0。實(shí)際生產(chǎn)條件控制在250、1.3104kPa左右，選擇此壓強(qiáng)的理由是_。答案(1)I2(2)在1.3104kPa下，CO的轉(zhuǎn)化率已較高，再增大壓強(qiáng)CO轉(zhuǎn)化率提高不大，同時(shí)生產(chǎn)成本增加，得不償失解析(1)由題意知，未提純的TaS2粉末變成純凈TaS2晶體，要經(jīng)過兩步轉(zhuǎn)化：TaS22I2=TaI4S2，TaI4S2=TaS22I2，即反應(yīng)()先在溫度T2端正向進(jìn)行，后在溫度T1端逆向進(jìn)行，反應(yīng)()的H大于0，因此溫度T1小于T2，該過程中循環(huán)使用的物質(zhì)是I2。(2)從圖像來看，隨著溫度的升高，CO的轉(zhuǎn)化率變小，則H0，綜合溫度、壓強(qiáng)對CO轉(zhuǎn)化率的影響來看，在題給壓強(qiáng)下，CO的轉(zhuǎn)化率已經(jīng)很大，不必再增大壓強(qiáng)。3(2019長春質(zhì)檢)二甲醚(DME)被譽(yù)為“21世紀(jì)的清潔燃料”，由合成氣制備二甲醚的主要原理如下：CO(g)2H2(g)CH3OH(g)H190.7kJmol12CH3OH(g)CH3OCH3(g)H2O(g)H223.5kJmol1CO(g)H2O(g)CO2(g)H2(g)H341.2kJmol1回答下列問題：(1)則反應(yīng)3H2(g)3CO(g)CH3OCH3(g)CO2(g)的H_kJmol1。(2)下列措施中，能提高CH3OCH3產(chǎn)率的有_(填字母)。A使用過量的COB升高溫度C增大壓強(qiáng)(3)反應(yīng)能提高CH3OCH3的產(chǎn)率，原因是_。(4)將合成氣以2通入1L的反應(yīng)器中，一定條件下發(fā)生反應(yīng)：4H2(g)2CO(g)CH3OCH3(g)H2O(g)H，則CO的平衡轉(zhuǎn)化率隨溫度、壓強(qiáng)變化關(guān)系如上圖所示，下列說法正確的是_(填字母)。AH0Bp1p2p3C若在p3和316時(shí)，起始時(shí)3，則達(dá)到平衡時(shí)，CO轉(zhuǎn)化率小于50%答案(1)246.1(2)AC(3)消耗了反應(yīng)的H2O(g)，有利于反應(yīng)正向進(jìn)行，同時(shí)生成H2(4)A4煤炭是重要的化工原料，但屬于不可再生能源，高效、清潔地利用煤炭資源至關(guān)重要。請回答下列問題：(1)煤的氣化。原理是C(s)2H2(g)CH4(g)H。在1L密閉容器中投入1mol碳，并充入2molH2，測得相關(guān)數(shù)據(jù)如圖所示。有關(guān)圖1、圖2的說法正確的有_(填字母)。ap16MPabT11000KcH0d工業(yè)生產(chǎn)中，當(dāng)溫度為T2時(shí)，壓強(qiáng)越高，經(jīng)濟(jì)效益越好圖2中A點(diǎn)對應(yīng)的平衡常數(shù)Kp_(用平衡分壓代替平衡濃度計(jì)算，分壓總壓物質(zhì)的量分?jǐn)?shù))。(2)煤生產(chǎn)水煤氣和半水煤氣。工業(yè)上用煤生產(chǎn)作為合成氨原料氣的水煤氣，要求氣體中(COH2)與N2的體積之比為3.13.2，發(fā)生的反應(yīng)有C(s)H2O(g)CO(g)H2(g)，C(s)O2(g)CO(g)。從能量角度考慮，通入空氣的目的是_。煤炭化工中有反應(yīng)為CO(g)H2O(g)H2(g)CO2(g)。在400時(shí)，反應(yīng)物的物質(zhì)的量均為1mol，在絕熱恒容條件下開始反應(yīng)，下列不能說明反應(yīng)達(dá)到平衡狀態(tài)的有_(填字母)。a體系的壓強(qiáng)不再發(fā)生變化b混合氣體的密度不變c混合氣體的平均相對分子質(zhì)量不變d各組分的物質(zhì)的量濃度不再改變e體系的溫度不再發(fā)生變化fv正(CO)v逆(H2O)如圖是反應(yīng)CO(g)H2O(g)H2(g)CO2(g)H0中CO和CO2的濃度隨時(shí)間發(fā)生變化的曲線，則t2時(shí)刻改變的條件可能是_(寫出1種即可)。若t4時(shí)刻通過改變?nèi)莘e的方法將壓強(qiáng)增大為原來的2倍，在圖中t4t5區(qū)間內(nèi)畫出CO、CO2濃度變化曲線，并標(biāo)明物質(zhì)名稱(假設(shè)各物質(zhì)狀態(tài)均保持不變)。答案(1)abc(2)前者是吸熱反應(yīng)，通入空氣后發(fā)生的反應(yīng)是放熱反應(yīng)，可維持體系的熱量平衡bc降低溫度(或增大水蒸氣的量、減少氫氣的量)解析(1)該反應(yīng)為反應(yīng)前后氣體分子數(shù)減小的反應(yīng)，壓強(qiáng)增大，平衡正向移動(dòng)，碳的轉(zhuǎn)化率增大，故p16 MPa，a項(xiàng)正確；根據(jù)圖1可知，溫度升高，碳的轉(zhuǎn)化率減小，平衡逆向移動(dòng)，則H0，圖2中T1時(shí)碳的轉(zhuǎn)化率大于1 000 K時(shí)的轉(zhuǎn)化率，則T11 000 K，b、c項(xiàng)正確；壓強(qiáng)增大，碳的轉(zhuǎn)化率增大，但增大的幅度較小，并且增大壓強(qiáng)耗費(fèi)較大，故不是壓強(qiáng)越高，經(jīng)濟(jì)效益越好，d項(xiàng)錯(cuò)誤。A點(diǎn)對應(yīng)的碳的平衡轉(zhuǎn)化率為50%，則生成0.5 mol CH4，剩余0.5 mol碳和1 mol H2，由于碳為固體，則p(H2)4.5 MPa3 MPa，p(CH4)4.5 MPa1.5 MPa，故KpMPa1MPa1。