【知识点详解】
1. 化学反应的限度:化学反应的限度是指在一定的条件下,一个化学反应达到平衡状态时,反应物与生成物的浓度不再发生变化的状态。这表明正反两个方向的反应速率相等,系统处于动态平衡。在实际应用中,了解反应的限度有助于我们预测和控制化学反应的结果。
2. 工业合成氨:工业合成氨是通过哈柏-博世工艺实现的,主要反应方程式为N2(g) + 3H2(g) → 2NH3(g),这是一个放热的可逆反应。在高压和低温条件下,使用铁触媒作为催化剂,可以提高氮气和氢气转化为氨的效率和速率。反应的平衡取决于温度、压力和催化剂的影响。
3. 平衡常数(K):平衡常数是衡量化学平衡时反应物和生成物浓度比值的数值,反映了反应在特定温度下的平衡位置。在绝热、恒容的密闭体系中,如果K值不再变化,意味着反应达到平衡状态。
4. 催化剂的作用:催化剂可以降低化学反应的活化能,从而加快反应速率,但不会改变反应的平衡位置,即不改变反应物的转化率。图中的曲线表明,催化剂使反应能垒降低,使得反应更容易进行。
5. 反应速率与温度的关系:一般情况下,升高温度会增加反应速率,无论是吸热反应还是放热反应。对于放热反应,升高温度会使平衡向吸热的方向移动,而对于吸热反应,升高温度则会使平衡向放热的方向移动。
6. 压力对平衡的影响:对于气体参与的反应,如果反应前后气体分子数不相等,增大压强会使平衡向气体分子数减少的方向移动。反之,减小压强会使平衡向气体分子数增多的方向移动。
7. 循环利用物质:在化学工业中,某些物质可以通过设计合适的反应步骤进行循环利用,以提高经济效益和资源利用率。例如,CO在粗镍提纯过程中既作为原料又作为产物,可以循环使用。
8. 温度对反应速率的影响:对于吸热反应,升高温度会增加正向反应速率,而放热反应则相反。在一定范围内,反应速率会随着温度的升高而增大。
9. 容器体积变化对平衡的影响:在恒温和恒压条件下,改变容器体积相当于改变了反应物的分压,从而可能影响平衡位置。对于气体反应,扩大容器体积相当于减压,平衡会向气体分子数增大的方向移动。
10. 动态平衡:在化学反应中,动态平衡意味着反应物和生成物的净生成速率降为零,但实际上反应并未停止,而是正反两方向的反应速率相等。
这些知识点是2021年高考化学复习的重点,包括化学反应的平衡、影响平衡的因素、催化剂的作用以及实际工业生产中的应用,对理解和解决相关化学问题至关重要。通过深入学习这些内容,学生可以更好地应对高考中的化学题目,并在实际生活中理解化学反应的本质。