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题带点学影响化学平衡的因素

来源:德智教育 日期:2017-10-27 声音播放

       化学平衡是化学反应原理的重要理论知识,也是高考的重难点,失分点。今天,小编老师通过一道题为大家讲解影响化学平衡的因素。

(2017全国2卷)丁烯是一种重要的化工原料,可由丁烷催化脱氢制备。回答下列问题:

(1)正丁烷(C4H10)脱氢制1-丁烯(C4H8)的热化学方程式如下:

①C4H10(g)= C4H8(g)+H2(g)   ΔH1

已知:②C4H10(g)+ 1/2 O2(g)= C4H8(g)+H2O(g)  ΔH2=-119 kJ·mol-1

③H2(g)+ 1/2 O2(g)= H2O(g)  ΔH3=-242kJ·mol-1

反应①的ΔH1为________ kJ·mol-1。图(a)是反应①平衡转化率与反应温度及压强的关系图,x_____________0.1(填“大于”或“小于”);欲使丁烯的平衡产率提高,应采取的措施是__________(填标号)。

A.升高温度               B.降低温度               C.增大压强               D.降低压强

(2)丁烷和氢气的混合气体以一定流速通过填充有催化剂的反应器(氢气的作用是活化催化剂),出口气中含有丁烯、丁烷、氢气等。图(b)为丁烯产率与进料气中n(氢气)/n(丁烷)的关系。图中曲线呈现先升高后降低的变化趋势,其降低的原因是___________。

(3)图(c)为反应产率和反应温度的关系曲线,副产物主要是高温裂解生成的短碳链烃类化合物。丁烯产率在590 ℃之前随温度升高而增大的原因可能是___________、____________;590℃之后,丁烯产率快速降低的主要原因可能是_____________。

答案:

(1)+123    小于    AD  

(2)氢气是产物之一,随着n(氢气)/n(丁烷)增大,逆反应速率增大

(3)升高温度有利于反应向吸热方向进行     温度升高反应速率加快   

丁烯高温裂解生成短链烃类

规律方法:本体除了第一问的第一个空考查了盖斯定律,其余的部分是围绕化学平衡进行,分别从压强、温度、浓度、催化剂的角度考查了外界因素对化学平衡的影响。

(1)根据已知反应的反应热计算另外一个反应的反应热时,需要同学们学会灵活运用盖斯定律,即化学反应的反应热只与反应体系的始态和终态有关,而与反应的途径无关。解决这类题需要同学们灵活运用解方程消项、合并同类项的知识,在化学反应方程式的“加减计算”中需要根据相同化学式进行系数的加减或乘以一个倍数。本题中化学方程式①就可以由②-③得到,即可算出ΔH1,即①=②-③,①的ΔH1为+123kJ·mol-1

图(a)考查了温度、压强对化学平衡的影响。根据勒沙特列原理,增大压强,平衡向气体体积减小方向移动;反应①正方向是体积增大的反应,当压强增大时,平衡左移,转化率减小;压强减小,平衡右移,转化率增大;从图中可以看出,相同温度时x MPa时的转化率高于0.1MPa,所以相同温度时x MPa的压强小,即x<0.1。

根据上面得出,降低压强,平衡右移,转化率增大;另外根据ΔH1为+123kJ·mol-1,反应①是吸热反应,所以温度升高,平衡右移,转化率增大;故欲使丁烯的平衡产率提高,应采取的措施有升高温度、降低压强。

(2)反应①中,氢气是产物,增加氢气的浓度,平衡左移,所以当反应中加入氢气作为催化剂促进反应进行,当加入H2过量时,平衡左移,丁烯的产率下降,所以曲线降低;

(3)图(c)为反应产率和反应温度的关系曲线,体现了温度对平衡的影响,反应①是吸热反应,温度升高,平衡右移,有利于丁烯产率提高,所以丁烯产率在590 ℃之前随温度升高而增大;590℃之后,温度升高导致丁烯在高温下裂解生成的短碳链烃类化合物,产率下降。

 小结:本题考查的化学情景较为新颖,但所考查的内容依旧是盖斯定律、影响化学平衡的因素,本题从温度、压强、浓度的角度考查了对化学平衡的影响,也是常见高考题的典型代表,本题中所考查的反应正向是体积增大、吸热的反应,在解题时需要同学们结合题目的实际情况解题。

 

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