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课件网) 专题四 化学反应速率与限度 (热点)———多平衡体系中 最佳条件的选择及原因解释 1.活化能的概念 在给定的化学反应中,由反应物分子到达活化分子所需的最小能量。 2.活化能对化学反应的影响 (1)根据有效碰撞理论,活化能越小,反应速率越大。 (2)催化剂能降低反应的活化能,提高反应速率,增大非平衡状态中反应物的转化率,但不改变平衡转化率。 (3)基元反应中的慢反应决定整个反应速率。 (4)催化剂具有专一性,能提高某一特定反应的反应速率,从而提高指定反应的选择性。 3.实际工业生产中反应最佳条件的选择 条件 原则 从化学反应速率分析 非平衡状态,着重考虑外因对速率的影响导致反应物的转化率(或产品产率)发生变化 从化学平衡移动分析 平衡后,着重考虑外因对移动方向的影响 从催化剂的活性分析 注意催化剂的活性受温度的限制,还要注意催化剂对主副反应的选择性的影响 综合分析 既要注意外界条件对速率和平衡影响的一致性,又要注意二者影响的矛盾性,还要考虑设备要求 4.在多重平衡中,几个可逆反应是相互影响的。 (1)如果是连续反应(主反应的生成物又与主反应的某一反应物发生另一个可逆反应),那么该反应物的平衡转化率就会增大。 (2)在一定温度下,特定的混合体系,多重平衡选择性为定值。因为平衡常数只与温度有关,且催化剂不能改变某一物质的平衡转化率。 (3)如果存在竞争反应(在同一条件下,两个物质同时可以发生几个可逆反应),那么催化剂的选用就可以使其中某一反应的选择性提高。 1.(2025·上海奉贤一模)将CO2和H2按物质的量之比1∶3混合通入刚性密闭容器中,在催化剂作用下发生反应①和反应②,在不同条件下反应,在相同的一段时间内气相催化合成过程中CH3OH选择性和产率随温度变化曲线如图所示。 反应①:CO2(g)+H2(g) CO(g)+H2O(g) ΔH1=+41 kJ/mol 反应②:CO(g)+2H2(g) CH3OH(g)ΔH2 已知总反应:CO2(g)+3H2(g) CH3OH(g)+H2O(g) ΔH总=-49 kJ/mol 已知:CH3OH的选择性=×100% (1)在上述条件下合成甲醇的最优工业条件是 。 A.210 ℃ B.230 ℃ C.催化剂CZ(Zr-1)T D.催化剂CTZ BC (2)温度从210 ℃上升到230 ℃过程中,虽然甲醇的选择性下降,但产率却上 升,产生这一现象的原因是：反应①为吸热反应,温度升高,正向移动,有更多的CO2发生转化,所以甲醇的产率上升; 从化学平衡移动的角度解释,随着温度继续升高,甲醇产率下降的可能原因_____ _____。 温度升高,反应①速度增大,单位时间内有更多的CO2发生转化,所以甲醇的产率上升(两种解释均可),反应②为放热反应,温度升高,平衡逆向移动乙醇产率下降(答催化剂高温失活不得分)。 【解析】由图知,温度为230 ℃,甲醇的选择性、甲醇的产率均高,所以在上述条件下合成甲醇的工业条件是230 ℃,使用催化剂CZ(Zr=1)T时,甲醇的选择性、甲醇的产率均比CTZ催化剂高;故选:BC。根据盖斯定律可知,反应②=总反应-反应①,则ΔH1=-90 kJ/mol,从反应平衡移动的角度分析,反应①为吸热反应,升高温度,有利于消耗CO2和生成CO,有利于生成甲醇,从反应速率的角度分析,随着温度升高,反应速率加快;另外反应②为放热反应,温度过高,反应②平衡逆向移动,不利于甲醇的生成,故答案为:反应①为吸热反应,温度升高,正向移动,有更多的CO2发生转化,所以甲醇的产率上升;温度升高,反应①速度增大,单位时间内有更多的CO2发生转化,所以甲醇的产率上升(两种解释均可);反应②为放热反应,温度升高,平衡逆向移动乙醇产率下降(答催化剂高温失活不得分)。 2.(2025·湖南二模)CO2转化为具有高附加值的化学品对实现碳中和具有重要意义。 Ⅰ.通过以下反应可获得新型能源二甲醚。 ①CO2(g)+H2(g) CO(g)+H2O(g)ΔH1=+4 ... ...
