02基于模型认知的多重平衡分析(林光完)公开课.pptx
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以动力学和热力学为基础温州市第二次适应性考试化学复习研讨会基于模型认知的多重平衡分析瑞安市上海新纪元高级中学林光完多重平衡概念多重平衡概念一个化学反应体系中,往往存在着多个化学反应。
相互关联的若干平衡同时存在于一个平衡体系中,且至少有一种物质同时参与几种相互关联的平衡,这种现象称作为多重平衡现象,该体系称作为多重平衡体系。
如以下体系:
连连串反串反应应AB.主反应C.副反应k2k1指前一个反应的反应产物同时可以进一步反应而生成其他的产物的反应,反应通式可表示为ABC,其主要特征是中间产物生成又被消耗,A的消耗速率由慢反应来决定。
平行反平行反应应即活化能大的反应指反应物能同时平行地进行两个或两个以上的不同反应,得到不同的产物。
例如下图所示v=(k1k2)c(A)A的消耗主要由快反应来决定。
即活化能小的反应考考试时间试时间反反应应反反应类应类型型2023年1月连串反应2022年6月连串反应2021年1月连串反应C6H5Cl+Cl2邻-C6H4Cl2+HCl;C6H5Cl+Cl2对-C6H4Cl2+HCl;平行反应2020年7月平行反应连连串反串反应应思思维维模型构建模型构建ABCv1v2若v1若v2则中间v2,产物B的含量会快速上升,后缓慢下降;则中间v1,产物B的含量始终维持在较低水平。
(8,0.374)02468101214160.50.40.30.20.0产率x0.1x2(C10H8)(8,0.027)x1(C10H12)升高温度或改变催化剂1012108催化剂显著时降间/h低了CHCH的活化能,反应生成的C10H12很快转变为C10H8,C10H12不能积累CO随着温度升高,xCO峰值出现的时间提前,且峰值更高;原因:
CH3CH2OHCO的活化能大于COCO2的活化能,随温度升高乙醇的氧化速率比一氧化碳氧化速率的增长幅度更大。
(8,0.374)0.50.40.30.2产率x0.10.0x2(C10H8)(8,0.027)x1(C10H12)0246810121416时间/h【追【追问问】若想要提高平衡】若想要提高平衡时时C10H12的相的相对对含量,可以采取什么措施?
含量,可以采取什么措施?
适当提高温度解释:
升高温度,活化能大的反应,速率提升程度更大。
阿阿伦伦尼尼乌乌斯公式斯公式鲁鲁科版教材科版教材P-731/T解释:
改变温度,对H大的反应平衡常数的改变百分率大。
lnk热热力学力学调控方法催化剂温度连连串反串反应应改变相同温度时,活化能大的反应,速率改变幅度更大不同催化剂对活化能降低的幅度不同,可调控某一反应的选择性改变温度,对H大的影响幅度更大浓度、温度、压强调控平衡移动,改变产物的产率。
动动力学力学连连串反串反应应思思维维模型构建模型构建浓度平行反平行反应应思思维维模型构建模型构建速度问题【例题3】(2021年1月改编)在一定温度下,以I2为催化剂,氯苯和Cl2在CS2中发生平行反应,分别生成邻二氯苯和对二氯苯,两产物浓度之比与反应时间无关。
反应物起始浓度均为0.5molL1,反应30min测得氯苯15%转化为邻二氯苯,25%转化为对二氯苯。
保持其他条件不变,若要提高产物中邻二氯苯的比例,可采用什么措施,并说明你的理由:
催化剂,可以选择性的降低转化为邻二氯苯的活化能;适当升高温度,转化为邻二氯苯的速率增幅更大。
相对提高指定反应的速率提高邻二氯苯的比例温度催化剂温度高于800时,以反应为主,压强增大,平衡不移动。
但压强增大,使反应平衡正移,水蒸气浓度增大,CO2和H2浓度减小,从而导致反应平衡逆移,所以CO2的平衡转化率减小平衡的影响因素考虑温度、压强、浓度等热热力学力学改变相同温度时,活化能大的反应,速率改变幅度更大不同催化剂对活化能降低的幅度不同,可调控某一反应的选择性催化剂温度平行反平行反应应调控方法改变温度、压强、浓度调控平衡的移动动动力学力学平行反平行反应应思思维维模型构建模型构建多重平衡思多重平衡思维维模型模型应应用用问1:
一开始两条曲线相交的原因是什么?
温度较低时,反应的活化能低,主要发生反应,投料比和反应2的计量系数比相等,因此转化率相同。
问2:
如何解释图1中两条曲线变化趋势?
温度升高,反应速率加快,故甲烷和二氧化碳的转化率升高;反应的活化能大于反应,升高温度反应速率增幅更大,故转化率差距在增大。
催化剂X可提高R值,另一时段内转化率、R值随温度变化如下表:
问3:
请你简述催化剂可提高R值的原因?
R值提高是由于催化剂X选择性地提高反应的速率多重平衡思多重平衡思维维模型模型应应用用在低温段,以反应为主,随温度升高,S2(g)的体积分数增大;在高温段,随温度升高;反应消耗S2的速率大于反应生成S2的速率,S2(g)的体积分数减小规律:
先升后降;温度较高时:
低温时,1,2-加成反应活化能较小,反应速率较快,所以以1,2-加成产物为主。
温度升高,活化能更高的1,4-加成反应速率增幅更大;第二步为可逆反应,1,4-加成反应产物能量更低,有利于平衡向能量更低的1,4-加成反应进行;谢谢谢谢各位各位专专家和同仁家和同仁瑞安市上海新瑞安市上海新纪纪元高元高级级中学中学
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