突破06 选择反应最佳条件-高考化学《化学反应原理》逐空突破系列

化学平衡图像说理题(二)——选择反应最佳条件【化工生产适宜条件选择的一般原则】条件原则从化学反应速率分析既不能过快，又不能太慢从化学平衡移动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从原料的利用率分析增加易得廉价原料，提高难得高价原料的利用率，从而降低生产成本从实际生产能力分析如设备承受高温、高压能力等从催化剂的使用活性分析注意催化剂的活性对温度的限制【真题感悟】1、[2018·天津卷·节选]CO2与CH4经催化重整，制得合成气：CH4(g)+CO2(g)2CO(g)+2H2(g)ΔH=+120kJ·mol-1，按一定体积比加入CH4和CO2，在恒压下发生反应，温度对CO和H2产率的影响如图所示。此反应优选温度为900℃的原因是__________________________________________________________________________________________________________________________2、[2017·天津卷·节选]已知：生物脱H2S的原理：H2S＋Fe2(SO4)3===S↓＋2FeSO4＋H2SO44FeSO4＋O2＋2H2SO4eq\o(=====,\s\up7(硫杆菌))2Fe2(SO4)3＋2H2O由图1和图2判断使用硫杆菌的最佳条件为_____________________。若反应温度过高，反应速率下降，其原因是___________________________________________________________________________3、[2016·全国卷Ⅱ·节选]以丙烯、氨、氧气为原料，在催化剂存在下生成丙烯腈(C3H3N)和副产物丙烯醛(C3H4O)的热化学方程式如下：①C3H6(g)＋NH3(g)＋eq\f(3,2)O2(g)===C3H3N(g)＋3H2O(g) ΔH＝－515kJ·mol－1②C3H6(g)＋O2(g)===C3H4O(g)＋H2O(g) ΔH＝－353kJ·mol－1丙烯腈和丙烯醛的产率与n(氨)/n(丙烯)的关系如图所示。由图可知，最佳n(氨)/n(丙烯)约为__________，理由是______________________________________________4、[2015·浙江卷·节选]乙苯催化脱氢制苯乙烯反应：＋H2(g) ΔH＝＋124kJ·mol－1，工业上，通常在乙苯蒸气中掺混水蒸气(原料气中乙苯和水蒸气的物质的量之比为1∶9)，控制反应温度600℃，并保持体系总压为常压的条件下进行反应。在不同反应温度下，乙苯的平衡转化率和某催化剂作用下苯乙烯的选择性(指除了H2以外的产物中苯乙烯的物质的量分数)变化如图，控制反应温度为600℃的理由____________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________【经典训练】1、工业上用AlSiFe合金在一定条件下还原白云石[主要成分为CaMg(CO3)2]可制取金属镁。实际生产中镁的还原率在不同条件下的变化曲线如图3、4所示。图3 不同氟盐添加量与还原率的关系图4 不同还原温度下氟盐对还原过程的影响①实际生产中通过添加氟盐来提高镁的还原率，选择最佳的氟盐及添加量是 ②温度一般控制在1140℃，原因是 2、汽车尾气是雾霾形成的原因之一。研究氮氧化物的处理方法可有效减少雾霾的形成，可采用氧化还原法脱硝：4NO(g)＋4NH3(g)＋O2(g)eq\o(=======,\s\up8(催化剂))4N2(g)＋6H2O(g) ΔH<0，根据下图判断提高脱硝效率的最佳条件是________________________________________________；氨氮比一定时，在400℃时，脱硝效率最大，其可能的原因是_____________________________________________________________________________3、下图是在一定时间内，使用不同催化剂Mn和Cr在不同温度下对应的脱氮率，由图可知工业使用的最佳催化剂为________、相应温度为________；使用Mn作催化剂时，脱氮率b～a段呈现如图变化的可能原因是____________________________________________________________________________________________________4、大气中CO2含量的增加会加剧温室效应，为减少其排放，需将工业生产中产生的CO2分离出来进行储存和利用。以TiO2/Cu2Al2O4为催化剂，可以将CO2和CH4直接转化为乙酸，请写出该反应的化学方程式：____________。在不同温度下催化剂的催化效率与乙酸的生成速率的关系如图所示。在温度为____________时，催化剂的活性最好，效率最高。请解释图中250～400℃时乙酸生成速率变化的原因：250～300℃时____________________________________________；300～400℃时________________________________________________________5、为更有效处理工业废气中排放的氮氧化物(NOx)、SO2等，减少大气污染。科学家不断对相关反应进行研究尝试。(1)脱硝反应机理如图，Cu＋的作用是____________，C2H4参与的反应方程式______________(2)选择性催化还原技术(SCR)是目前较为成熟的烟气脱硝技术，其反应原理主要为：4NH3(g)＋4NO(g)＋O2(g)4N2(g)＋6H2O(g)；ΔH＝-1627kJ•mol-1①该方法应控制反应温度在315～400℃之间，反应温度不宜过高的原因是__________________________________________________________________________________________________②氨氮比n(NH3)/n(NO)会直接影响该方法的脱硝率。如图为350℃时，只改变氨气的投放量，NO的百分含量与氨氮比的关系图。当n(NH3)/n(NO)>1.0时，烟气中NO含量反而增大，主要原因是________________________________________________________________________________________________________(3)烟气脱硫、脱硝一体化技术是大气污染防治研究的热点。ClO2及NaClO2均是性能优良的脱硫脱硝试剂。某研究小组用ClO2进行单独脱除SO2实验时，测得SO2的脱除率随溶液pH变化如图所示。当3