高考化学一轮总复习精品课件 第7章 化学反应速率与化学平衡 第3讲 化学平衡常数 化学反应的方向与调控.ppt

本课结束2.(2023湖南卷,节选)聚苯乙烯是一类重要的高分子材料,可通过苯乙烯聚合制得。已知下列反应的热化学方程式:(1)在某温度、100kPa下,向反应器中充入1mol气态乙苯发生反应④,其平衡转化率为50%,欲将平衡转化率提高至75%,需要向反应器中充入mol水蒸气作为稀释气(计算时忽略副反应)。?(2)在913K、100kPa下,以水蒸气作稀释气、Fe2O3作催化剂,乙苯除脱氢生成苯乙烯外,还会发生如下两个副反应:⑤C6H5C2H5(g)C6H6(g)+CH2=CH2(g)⑥C6H5C2H5(g)+H2(g)C6H5CH3(g)+CH4(g)以上反应体系中,芳香烃产物苯乙烯、苯和甲苯的选择性随乙苯转化率的变化曲线如图所示,其中曲线b代表的产物是,理由是??。?答案(1)5(2)苯反应④为主反应,反应⑤⑥为副反应,苯乙烯的选择性最大;在恒温恒压下,随乙苯转化率的增大,反应⑤正向移动程度大,则曲线b代表产物苯解析(1)在某温度、100kPa下,列出反应④的“三段式”。C6H5C2H5C6H5CH=CH2+H2开始(mol) 1 0 0转化(mol) 0.5 0.5 0.5平衡(mol) 0.5 0.5 0.5设需要充入水蒸气的物质的量为xmol,则有C6H5C2H5C6H5CH=CH2+H2开始(mol) 1 0 0转化(mol) 0.75 0.75 0.75平衡(mol) 0.25 0.75 0.75(2)曲线a芳香烃产物的选择性大于曲线b、c芳香烃产物的选择性,反应④为主反应,反应⑤⑥为副反应,则曲线a代表产物苯乙烯的选择性;反应⑤的正反应为气体分子数增大的反应,反应⑥的正反应是气体分子数不变的反应;在913K、100kPa(即恒温恒压)下以水蒸气作稀释气,乙苯的转化率增大,即减小压强,反应⑤向正反应方向移动,故曲线b代表的产物是苯。考向2分析平衡图像获取数据,定量计算例2.硫酸是一种重要的基本化工产品。接触法制硫酸生产中的关键工序是SO2的催化氧化:SO2(g)+O2(g)SO3(g)ΔH=-98kJ·mol-1。回答下列问题:(1)当SO2(g)、O2(g)和N2(g)起始的物质的量分数分别为7.5%、10.5%和82%时,在0.5MPa、2.5MPa和5.0MPa压强下,SO2平衡转化率α随温度的变化如图所示。反应在5.0MPa、550℃时的α=,判断的依据是。影响α的因素有。?(2)将组成(物质的量分数)为2m%SO2(g)、m%O2(g)和q%N2(g)的气体通入反应器,在温度T、压强p条件下进行反应。平衡时,若SO2转化率为α,则SO3压强为,平衡常数Kp=(以分压表示,分压=总压×物质的量分数)。?思路指导(1)化学平衡图像的分析第一步,分析题给化学反应:第二步,分析图像变化相同温度下,p1时SO2的平衡转化率最大,p3时SO2的平衡转化率最小。第三步,结合化学反应和图像进行分析增大压强可以使化学平衡向正反应方向移动,所以该反应在550℃、压强为5.0MPa条件下,SO2的平衡转化率一定高于相同温度下、压强为0.5MPa和2.5MPa时的转化率,所以p1=5.0MPa。由图中数据可知,550℃时的α=0.975。影响α的因素就是影响化学平衡移动的因素,主要有反应物的浓度、温度、压强等。(2)化学平衡的定量计算①三段式法。假设原气体的物质的量为100mol,则SO2、O2和N2的物质的量分别为2mmol、mmol和qmol,2m+m+q=3m+q=100,SO2的平衡转化率为α,则有下列关系:平衡时气体的总物质的量为n(总)=[2m(1-α)+m(1-α)+2mα]mol+qmol,则SO3的物质的量分数为②利用Kp定义表达式进行计算。第一步,写出定义表达式。第二步,找数据。第三步,代数计算。答案(1)0.975该反应为气体分子数减少的反应,增大压强,α变大,5.0MPa2.5MPa=p2,所以p1=5.0MPa,550℃时的α=0.975温度、压强和反应物的起始浓度(组成)突破方法压强平衡常数(Kp)的计算流程针对训练3.(1)T℃时,存在如下平衡:2NO2(g)N2O4(g)。该反应正、逆反应速率与NO2、N2O4的浓度关系为:v(正)=k(正)c2(NO2),v(