2020版新一線(xiàn)高考化學(xué)（魯科版）一輪復(fù)習(xí)教學(xué)案：專(zhuān)項(xiàng)突破16　化學(xué)平衡的調(diào)控在化工生產(chǎn)中的應(yīng)用

專(zhuān)項(xiàng)突破(十六)　化學(xué)平衡的調(diào)控在化工生產(chǎn)中的應(yīng)用1．化工生產(chǎn)適宜條件選擇的一般原則條件原則從化學(xué)反應(yīng)速率分析既不能過(guò)快，又不能太慢從化學(xué)平衡移動(dòng)分析既要注意外界條件對(duì)速率和平衡影響的一致性，又要注意二者影響的矛盾性從原料的利用率分析①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②循環(huán)操作從實(shí)際生產(chǎn)能力分析如設(shè)備承受高溫、高壓能力等從催化劑的使用活性分析注意催化劑的活性對(duì)溫度的限制2.工業(yè)合成氨的原理與條件選擇(1)反應(yīng)原理N2(g)＋3H2(g)2NH3(g)　ΔH＝－92.4 kJ·mol－1反應(yīng)特點(diǎn)：①反應(yīng)為可逆反應(yīng)；②正反應(yīng)為放熱反應(yīng)；③反應(yīng)物、生成物均為氣體，且正反應(yīng)為氣體物質(zhì)的量減小的反應(yīng)。(2)條件選擇①壓強(qiáng)：10 MPa～30 MPa的壓強(qiáng)。壓強(qiáng)越高，轉(zhuǎn)化率越大，但對(duì)材料設(shè)備的要求越高，成本越高。②溫度：400～500 ℃的溫度。溫度要適宜，既要考慮速率又要考慮反應(yīng)程度，同時(shí)還要考慮催化劑的活性溫度。③催化劑：使用催化劑可提高反應(yīng)速率，同時(shí)不同的催化劑有不同的活性和選擇性。④循環(huán)操作：提高原料利用率。1．(2019·陜西名校聯(lián)考)在一定條件下，利用CO2合成CH3OH的反應(yīng)為CO2(g)＋3H2(g)CH3OH(g)＋H2O(g)　ΔH1，研究發(fā)現(xiàn)，反應(yīng)過(guò)程中會(huì)發(fā)生副反應(yīng)為CO2(g)＋H2(g) CO(g)＋H2O(g)　ΔH2，溫度對(duì)CH3OH、CO的產(chǎn)率影響如圖所示。下列說(shuō)法中不正確的是(　　)A．ΔH1<0，ΔH2>0B．增大壓強(qiáng)有利于加快合成反應(yīng)的速率C．生產(chǎn)過(guò)程中，溫度越高越有利于提高CH3OH的產(chǎn)率D．選用合適的催化劑可以減弱副反應(yīng)的發(fā)生C　[根據(jù)圖像可以看出，溫度越高，CO的產(chǎn)率越高，CH3OH的產(chǎn)率越低。]2．(2016·全國(guó)卷Ⅱ，節(jié)選)丙烯腈(CH2===CHCN)是一種重要的化工原料，工業(yè)上可用“丙烯氨氧化法”生產(chǎn)，主要副產(chǎn)物有丙烯醛(CH2===CHCHO)和乙腈(CH3CN)等。回答下列問(wèn)題：(1)以丙烯、氨、氧氣為原料，在催化劑存在下生成丙烯腈(C3H3N)和副產(chǎn)物丙烯醛(C3H4O)的熱化學(xué)方程式如下：①C3H6(g)＋NH3(g)＋O2(g)===C3H3N(g)＋3H2O(g)　ΔH＝－515 kJ·mol－1②C3H6(g)＋O2(g)===C3H4O(g)＋H2O(g)　ΔH＝－353 kJ·mol－1有利于提高丙烯腈平衡產(chǎn)率的反應(yīng)條件是__________；提高丙烯腈反應(yīng)選擇性的關(guān)鍵因素是________。(2)圖(a)為丙烯腈產(chǎn)率與反應(yīng)溫度的關(guān)系曲線(xiàn)，最高產(chǎn)率對(duì)應(yīng)的溫度為460 ℃。低于460 ℃時(shí)，丙烯腈的產(chǎn)率________(填“是”或“不是”)對(duì)應(yīng)溫度下的平衡產(chǎn)率，判斷理由是_______________________________________________________________________________________________________；高于460 ℃時(shí)，丙烯腈產(chǎn)率降低的可能原因是________(雙選，填標(biāo)號(hào))。A．催化劑活性降低B．平衡常數(shù)變大C．副反應(yīng)增多D．反應(yīng)活化能增大圖(a)　　　　　　　　　　　圖(b)(3)丙烯腈和丙烯醛的產(chǎn)率與n(氨)/n(丙烯)的關(guān)系如圖(b)所示。由圖可知，最佳n(氨)/n(丙烯)約為________，理由是_______________________________________________________________________________________。進(jìn)料氣氨、空氣、丙烯的理論體積比約為________。解析：—催化劑的特點(diǎn)—(2)圖(a)的特點(diǎn)—(3)圖(b)的特點(diǎn)—＝1.0→丙烯腈的產(chǎn)率最高，根據(jù)反應(yīng)①n(氨)∶n(O2)＝1∶1.5，故n(氨)∶n(空氣)＝1∶(1.5×5)＝1∶7.5。答案：(1)降低溫度、降低壓強(qiáng)　催化劑(2)不是　該反應(yīng)為放熱反應(yīng)，平衡產(chǎn)率應(yīng)隨溫度升高而降低　AC(3)1　該比例下丙烯腈產(chǎn)率最高，而副產(chǎn)物丙烯醛產(chǎn)率最低　1∶7.5∶1