1、1.2.3.了解应用化学反应速率和化学平衡原理分析合成氨的条件。4.通过对合成氨适宜条件的分析，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作用。第三单元 化学平衡的移动 1.对平衡移动概念的理解2.影响化学平衡移动的因素【想一想】某一可逆反应，一定条件下达到了平衡，若化学反应速率改变，平衡一提示：不一定，如反应前后气体体积不变的反应增大压强或使用催化一定，化学平衡移动的根本原因就是外界条件改变，使v(正)v（逆）才发生移动的。1合成氨反应是一个反应，同时也是气体的物质的量的反应。因此，温度、压强将有利于化学平衡向生成氨的方向移动，在一定的温度、压强下，反应物氮气、氢气的体积比为时，平衡
2、混合物中氨的含量最高。2在特定条件下，合成氨反应的速率与参与反应的物质的浓度的关系式为：。放热减小降低增大13vkc(N2)c1.5(H2)c1(NH3)由此可知，合成氨反应的速率与氨气浓度的次方成。在反应过程中，随着氨的浓度的，反应速率会逐渐，因此为了保持足够高的反应速率应适时将从混合气中分离出来。使用可以使合成氨的反应速率提高上万亿倍，温度，反应速率。3工业上，氮气与氢气合成氨的反应是在表面上进行的。这是一个复杂的过程，一般要经历，在、发生、产物从催化剂表面、产物离开反应区等五个步骤。1正比增大减小催化剂越高越大催化剂反应物扩散至催化剂表面催化剂表面被吸附表面反应脱离扩散氨4目前，合成氨生
3、产中一般选择作为催化剂，控制反应温度在左右；根据反应器可使用的钢材质量及综合指标来选择压强，大致可分为(1107 Pa)，中压(21073107 Pa)和(8.51071108 Pa)三种类型，通常采用的氮气与氢气的分压为的投料比。在目前的工艺条件下合成氨厂出口气中的氨含量一般为。铁触媒700K低压高压12.813%14%【议一议】1化学反应速率快，转化率一定高吗？答：化学反应速率是描述反应进行快慢的物理量，反应快但转化率不一 定高，但是单位时间内产物的产量大。2在合成氨的适宜条件中，500 采用2107 Pa5107 Pa 使用催化剂。其中符合勒夏特列原理的是什么？答：符合平衡移动原理的只有
4、压强。3增大反应物浓度，可以增大反应速率，也可以使平衡向正反应方向移动，在合成氨工业中，常采用过量的N2还是过量的H2?答：由于N2比H2容易获得，所以常使用过量的N2以增大H2的转化率。【例1】(2009安徽理综，11)汽车尾气净化中的一个反应如下：NO(g)CO(g)N2(g)CO2(g)H373.4 kJmol1在恒容的密闭容器中，反应达平衡后，改变某一条件，下列示意图正确的是()解析：H373.4 kJmol1，温度升高，平衡向逆反应方向移动，K减小，CO转化率降低，故A、B两项错；K只与温度有关，C项正确；D项增大N2的物质的量平衡左移，则NO转化率降低，所以D项错。答案：C2压强(
5、1)改变压强，会使任何有气体参与反应的速率发生变化，但对于反应前后气体体积变化的可逆反应，其正反应速率与逆反应速率变化程度不同，即气体物质计量数之和大的一方反应速率变化较大。(2)若某一反应只有反应物(或生成物)有气态物质，则改变压强的瞬间只有正反应(或逆反应)速率发生变化。1浓度 （1）必须改变与平衡有关的物质的浓度才会影响反应速率。如3KSCN+FeCl3 Fe(SCN)3+3KCl 若在上述反应体系中加入KCl晶体，不会影响化学反应速率，因为反应 实质为Fe3+3SCN-Fe(SCN)3 （2）改变反应物浓度的瞬间，正反应速率变化，而逆反应速率不变，同理改变生成物浓度瞬间，逆反应速率改变
6、而正反应速率不变。3温度对任何反应的反应速率皆有影响，但对于吸热或放热反应影响的程度不同，对吸热反应影响的程度较大，因而升温，平衡向吸热方向移动；降温平衡向放热方向移动。4.催化剂能同等程度地影响正逆反应的反应速率，因而平衡不移动，但改变反应到达平衡所需时间。5外界条件对可逆反应正逆反应速率的影响可用图像表示如下(1)其他条件不变，只改变浓度时(vt图)A图为t1时刻增大反应物浓度，若增大生成物浓度则上边的为v逆。B图为t1时刻减小生成物浓度，若减小反应物浓度则上边的为v逆。(2)只改变温度或压强时(vt图)C图为升温或增大压强(非等体积反应)。D图为降温或减小压强(非等体积反应)。若平衡向正
7、反应方向移动，上边的为v正，反之亦然。(3)加入催化剂或等体积反应加压的图像1可逆反应mA(g)nB(g)xC(g)yD(g)，能够改变反应速率，同时能使平衡一定发生移动的条件是()A浓度 B催化剂 C压强 D温度解析：本题考查外界因素的改变对速率和平衡的影响。由于方程式的计量数未知，所以不知该反应是否为等体积反应。如果是等体积反应，浓度的改变、压强的改变影响速率的变化，不一定影响平衡。催化剂改变速率，不改变平衡。任何反应都伴随能量变化，所以只要温度变化，速率就变化，同时平衡移动。所以只有D项正确。答案：D2(2009广东单科，15)取五等份NO2，分别加入温度不同、容积相同的恒容密闭容器中，
8、发生反应：2NO2(g)N2O4(g)，H0，反应相同时间后，分别测定体系中NO2的百分含量(NO2%)，并作出其随反应温度(T)变化的关系图。下列示意图中，可能与实验结果相符的是()解析：B项，反应达平衡后，升高温度平衡左移，NO2%增大；D项，反应未达平衡，升高温度反应向右进行趋于平衡，NO2%减小，达平衡后升高温度，平衡左移，NO2%增大，故选B、D。答案：BD3(2009全国理综，13)右图表示反应X(g)4Y(g)Z(g)，H0某小组通过实验研究该反应(反应过程中体积变化忽略不计)。反应体系中各组分的起始量如下表：组分HCOOCH3H2OHCOOHCH3OH物质的量/mol1.001
9、.990.010.52甲酸甲酯转化率在温度T1下随反应时间(t)的变化见下图：(1)根据上述条件，计算不同时间范围内甲酸甲酯的平均反应速率，结果见下表：反应时间范围/min05101520253035404550557580平均反应速率/(103 molmin1)1.97.47.84.41.60.80.0请计算1520 min范围内甲酸甲酯的减少量为_mol，甲酸甲酯的平均反应速率为_molmin1(不要求写出计算过程)。(2)依据以上数据，写出该反应的反应速率在不同阶段的变化规律及其原因：_。(3)上述反应的平衡常数表达式为：则该反应在温度T1下的K值为_。(4)其他条件不变，仅改变温度为T
10、2(T2大于T1)，画出温度T2下甲酸甲酯转化率随反应时间变化的预期结果示意图。1.温度、浓度、压强和催化剂对化学反应速率的影响在实际化工生产中都是为了在单位时间内产生最大经济效益为目的。而外界条件的改变可能不利于平衡向生成物的方向移动。2.该反应中几个表格和图像明确表明了反应中各物质的变化情况，所以要充分利用这些图表。(1)15 min时甲酸甲酯转化率为6.7%,20 min时甲酸甲酯转化率为11.2%，则其减少量为：1.0011.2%1.006.7%0.045 mol。平均反应速率为：9103 molmin1(2)由表中数据及(1)中计算出的1520 min的平均反应速率可知，反应前期反应
11、速率增加，随着反应的进行反应速率增加更快，反应后期反应速率又减小。结合影响反应速率的因素可推测是反应中生成的甲酸具有催化作用。反应初期生成甲酸量少，催化效果不明显，反应速率较慢，随着生成甲酸量增多，催化效果显著，反应速率明显增大，到反应后期，浓度对反应速率的影响起主导作用，使反应速率减小。(3)平衡时甲酸甲酯转化率为24.0%，则 HCOOCH3H2OHCOOHCH3OH起始量1.00 1.99 0.01 0.52反应量0.24 0.24 0.24 0.24平衡量0.76 1.75 0.25 0.76(4)升高温度，反应速率加快，达到平衡时间短；该反应是吸热反应，升高温度时平衡向正反应方向移动，故T2比T1温度下甲酸甲酯转化率要高；抓住这两点，则不难画出示意图。(1)0.045 9.0103(2)该反应中甲酸具有催化作用 反应初期：虽然甲酸甲酯量较大，但甲酸量很小，催化效果不明显，反应速率较慢；反应中期：甲酸量逐渐增多，催化效果显著，反应速率明显增大；反应后期：甲酸量增加到一定程度后，浓度对反应速率的影响成主导因素，特别是逆反应速率的增大，使总反应速率逐渐减小，直至为零。(3)0.14(4)1.不能正确认识图表图像，从图像中获取有用信息。2.根据化学平衡常数计算，要注意知识的合理迁移。即：浓度的确定。