2022年高三化學一輪復習 第四十三講 化學反應進行的方向及工業(yè)化學學案+課時作業(yè)

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1、2022年高三化學一輪復習 第四十三講 化學反應進行的方向及工業(yè)化學學案+課時作業(yè) 【考試說明】 1、能用焓變和熵變說明常見化學反應的方向。 2、認識催化劑在生產(chǎn)、生活和科學研究領域中的重大作用。 3、認識化學反應速率和化學平衡的調控在生活、生產(chǎn)和科學研究領域中的重要作用。 【教學設計】 一、化學反應進行的方向 1．自發(fā)過程 （1）含義：在一定條件下不借助外部力量就能自動進行的過程。 （2）特點： ① 體系趨向于從 狀態(tài)轉變?yōu)? 狀態(tài)。 ② 在密閉條件下，體系趨向于從 狀態(tài)轉變?yōu)? 狀態(tài)。 2．化學反應方向的判據(jù) （1

2、）焓判據(jù) ① 用 判斷反應進行的方向。 ② 焓減原理：自發(fā)反應的?H 0，絕大多數(shù)放熱反應都能自發(fā)進行，且反應放出的熱量越多，體系能量降低得也越多，反應越完全。 （2）熵判據(jù) ① 用 判斷反應進行的方向。自發(fā)反應的?S 0 ② 熵：描述體系 的物理量，用符號S表示 ③ 熵增原理：在與外界隔離的體系中，自發(fā)過程將導致體系的熵增大。大多數(shù)熵增加反應都能自發(fā)進行，且反應的熵增加越多，體系混亂度增加越多，反應越完全。產(chǎn)生氣體的反應、氣體物質的物質的量增大的反應，熵變通常都是正值（ △S ＞0），為熵增加反應。 ④ 熵的

3、大小：在同一條件下，不同物質的熵不同；同一物質的熵與其聚集狀態(tài)及外界條件有關，同一種物質，三種狀態(tài)下，熵值的大小順序為：氣態(tài) 液態(tài) 固態(tài) （3）焓判斷和熵判斷的復合判據(jù)（自由能變化）: △ G=△H—T △S ΔH－TΔS＜0 反應 ΔH－TΔS = 0 反應 ΔH－TΔS＞0 反應 在溫度、壓強一定的條件下，自發(fā)反應總是向ΔH－TΔS＜0的方向進行，直至達到平衡狀態(tài)。 【例1】下列過程是非自發(fā)的是∶（ ） A、水由

4、高處向低處流； B、天然氣的燃燒； C、鐵在潮濕空氣中生銹； D、室溫下水結成冰 【例2】 碳酸銨〔（NH4）2CO3〕在室溫下就能自發(fā)地分解產(chǎn)生氨氣，對其說法中正確的是∶ A、其分解是因為生成了易揮發(fā)的氣體，使體系的熵增大；B、其分解是因為外界給予了能量； C、其分解是吸熱反應，據(jù)能量判據(jù)不能自發(fā)分解；D、碳酸鹽都不穩(wěn)定，都能自發(fā)分解。 【例3】某工業(yè)生產(chǎn)中發(fā)生反應：2A(g)+B(g) 2M(g)，△H＜0。下列有關該工業(yè)生產(chǎn)的說法正確中的是 （ ） 空氣 水 ①分離液化空氣 N2 O2 C + O2 == CO2 H2 NH3 ② CO

5、2 煤 提供熱量 C + H2O CO + H2 CO + H2O CO2 + H2 壓縮 A、工業(yè)上在合成M時，一定采用高壓條件，因為高壓有利于M的生成 B、若物質B價廉易得，工業(yè)上一般采用加入過量的B，以提高A和B的轉化率 C、工業(yè)上一般采用較高溫度合成M，因溫度越高，反應物的轉化率越高 D、工業(yè)生產(chǎn)中常采用催化劑，因為使用催化劑可提高M的日產(chǎn)量 二、工業(yè)化學------合成氨的工業(yè) 1．原料氣的準備 思考與交流：怎樣以空氣、水和煤為原料，制備硝酸銨。寫出有關化學反應方程式。 2．

6、合成氨工業(yè)條件的選擇 請根據(jù)反應特點：N2 + 3H2 2NH3 (△H<0)，說明合成氨工業(yè)選擇合適條件的依據(jù)。 改變條件 化學反應速率 化學平衡 生產(chǎn)措施 濃度 壓強 溫度 催化劑 總結合成氨的條件：______________________________________。 【例4】化學工業(yè)在國民經(jīng)濟中占有極其重要的地位，江蘇省是國內最早的硫酸生產(chǎn)基地之一。 （1）硫酸生產(chǎn)中，根據(jù)化學平衡原理來確定的條件或措施有 （填寫序號）。 A．礦石加入沸騰

7、爐之前先粉碎 B．使用V2O5作催化劑 C．接觸室中不使用很高的溫度 D．凈化后爐氣中要有過量的空氣 E．接觸氧化在常溫下進行 F．吸收塔中用98.3%的濃硫酸吸收SO3 （2）在537℃時，往容積可變的密閉容器中充入2molSO2（g）、1molO2（g），此時容器的體積為200L，壓強為1.01×105Pa。向容器中加入固體催化劑，并保持恒溫恒壓，發(fā)生反應： 2SO2 + O2 2SO3，達到平衡時，平衡氣體中SO3的體積分數(shù)為0.91。試回答下列問題： ①從理論上看，壓強增大，平衡向正反應方向移動，SO2的轉化率增大。但工業(yè)上二氧化硫催

8、化氧化采用常壓而不用高壓，主要的原因是 。 ②保持上述溫度和壓強不變，若向容器中只充入2molSO3，并加入固體催化劑，則平衡時SO2的體積分數(shù)是 ，此時平衡混合氣體的體積是 。 ③溫度仍保持537℃，容器的體積保持200L不變。充入amol SO2和bmolO2，并加入固體催化劑，反應達到平衡時，SO3的體積分數(shù)仍為0.91，體系壓強為1.01×105Pa。若a:b＝2:1，則a= 。 （3）硫酸工業(yè)的尾氣中含有少量的SO2，常加氨水吸收后再加硫酸回收SO2，同時得到化肥硫

9、酸銨，硫酸銨溶液中各離子物質的量濃度由大到小的順序為 。 【教學反思】 第四十三講 化學反應進行的方向及工業(yè)化學(課時作業(yè)) 1．已知：C(s)＋CO2(g)2CO(g)；DH＞0。該反應達到平衡后，下列條件有利于反應向正方向進行的是( ) A、升高溫度和減小壓強 B、降低溫度和減小壓強 C、降低溫度和增大壓強 D、升高溫度和增大壓強 2.下列說法正確的是 ( ) A.凡是放熱反應

10、都是自發(fā)的，由于吸熱反應都是非自發(fā)的 B.自發(fā)反應在任何條件下都能實現(xiàn) C.自發(fā)反應在恰當條件下才能實現(xiàn) D.自發(fā)反應一定是熵增大，非自發(fā)反應一定是熵減少或不變 3.下列關于化學反應的自發(fā)性敘述中正確的是 ( ) A.焓變小于0而熵變大于0的反應肯定是自發(fā)的 B.焓變和熵變都小于0的反應肯定是自發(fā)的 C.焓變和熵變都大于0的反應肯定是自發(fā)的 D熵變小于0而焓變大于0的反應肯定是自發(fā)的 4.下列反應是自發(fā)進行的吸熱反應的是 ( )

11、 A.NaOH+HCl=NaCl+H2O B.NH4Br(s)=NH3(g)+HBr(g) C.2CO+O2=CO2 D.C(s)+H2O(g)=CO(g)+H2(g) 5．乙酸蒸氣能形成二聚分子：2CH3COOH(g) (CH3COOH)2(g) ，△H<0。現(xiàn)欲測定乙酸的式量，應采取的措施是 A．高溫低壓 B．低溫高壓 C．低溫低壓 D．高溫高壓 6．一定條件下，合成氨反應達到平衡時，測得混合氣體中氨氣的體積分數(shù)為20.0%，與反應前的體積相比，反應后體積縮小的百分

12、率是( ) (A)16.7% (B)20.0% (C)80.0% (D)83.3% 7.下列過程屬于熵增加的是 ( ) A.一定條件下水由氣態(tài)變?yōu)橐簯B(tài) B.高溫高壓條件下使石墨轉化為金剛石 C.散落的火柴的無序排列 D.CO點燃時生成CO2 8.已知石墨、金剛石燃燒的熱化學方程式分別為C(石墨、s)+ O2(g)= CO2(g) ΔH2= —393.5kJ/mol，C(金剛石、s)+ O2

13、(g)= CO2(g) ΔH2= —395.4kJ/mol。關于石墨和金剛石的相互轉化，下列說法正確的是 ( ) A.石墨轉化成金剛石是自發(fā)進行的過程 B.金剛石轉化石墨成金剛石是自發(fā)進行的過程 C.相同質量時，石墨比金剛石能量低 D.相同質量時，金剛石比石墨能量低 9.250℃和1.01×105Pa時，反應 2N2O5(g)=4NO2(g)+O2(g)△H=＋56.76kJ/mol，自發(fā)進行的原因

14、 A.是吸熱反應 B.是放熱反應 C.是熵減少的反應 D.熵增大效應大于能量效應。 10．有平衡體系CO（g）+ 2H2（g） CH3OH（g），△H<0。為了增加甲醇的產(chǎn)量，工廠應采取的正確措施是 A．高溫、高壓 B．適宜溫度、高壓、催化劑 C．低溫、低壓 D．低溫、高壓、催化劑 11．恒溫、恒壓下，n molA和1molB在一個容積可變的容器中發(fā)生如下反應： A(g) + 2B(g) 2C(g) 一段時間后達到平衡，

15、生成amolC。則下列說法中正確的是： A．物質A、B的轉化率之比為1 : 2 B．當v正A．=2v逆(C) 時，可斷定反應達到平衡 C．若起始時放入3nmolA和3molB，則達平衡時生成3amolC D．起始時刻和達平衡后容器中的壓強比為（1+n）:（1+n-） 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 姓名： 學號： 班級： 12．將物質的量之比為1:3的N2和H2混合，在一定條件下進行合成氨反應 N2 + 3H2 2NH3， 請說明

16、采取下列措施，對化學平衡所產(chǎn)生的影響。 （1）使用催化劑_____________________； （2）及時分離出NH3_______________________； （3）等溫等容條件下充入少量的稀有氣體___________________________； （4）等溫等壓條件下充入少量的稀有氣體___________________________。 13、在298 K時，下列反應的ΔH依次為： C2H5OH(l) +3O2(g)→2CO2(g) + 3H2O(l)；△H1 = -1366.8 kJ. mol—1 C(石墨) + O2(g) → CO2(g

17、)； △H2 = -393.5 kJ. mol—1 H2(g) + 1/2O2(g) →H2O(l)； △H3 = -285.8kJ. mol—1 乙醇(C2H5OH)、氫氣、石墨和氧氣的熵值分別為：161.0、130.6、5.74、205.3 J·mol—1·K—1，則298K時，由單質生成1 mol乙醇的ΔH、ΔS及ΔG分別為多少？ 14、（09年浙江理綜）超音速飛機在平流層飛行時，尾氣中的NO會破壞臭氧層。科學家正在研究利用催化技術將尾氣中的NO和CO轉變成CO2和N2，其反應為：2NO＋2CO2CO2＋N2。為了測定在某種催化劑作

18、用下的反應速率，在某溫度下用氣體傳感器測得不同時間的NO和CO濃度如表： 時間(s) 0 1 2 3 4 5 c(NO)(mol/L) 1.00×10－3 4.50×10－4 2.50×10－4 1.50×10－4 1.00×10－4 1.00×10－4 c(CO)(mol/L) 3.60×10－3 3.05×10－3 2.85×10－3 2.75×10－3 2.70×10－3 2.70×10－3 請回答下列問題（均不考慮溫度變化對催化劑催化效率的影響）： （1）在上述條件下反應能夠自發(fā)進行，則反應的△H 0（填寫“＞”、“＜”、“＝”）。 （2）前2s內的平均反應速率v(N2)＝ 。 （3）在該溫度下，反應的平衡常數(shù)K＝ 。 （4）假設在密閉容器中發(fā)生上述反應，達到平衡時下列措施能提高NO轉化率的是 。 A．選用更有效的催化劑 B．升高反應體系的溫度 C．降低反應體系的溫度 D．縮小容器的體積