化学提高转化率的方法精选(五篇)

序言：作为思想的载体和知识的探索者，写作是一种独特的艺术，我们为您准备了不同风格的5篇化学提高转化率的方法，期待它们能激发您的灵感。

篇1

关键词：反应耦合，乙苯，苯乙烯，脱氢

中图分类号：O414.1 文献标识码： A

一、概述

苯乙烯作为石油化学工业的基础产品、合成塑料和橡胶的主要原料，而全世界年产量1300万吨中90%是由乙苯高温催化脱氢制得。这种传统的生产方法有很多缺陷。

近年来，反应耦合技术的提出无疑成了解决这个问题的热点。耦合技术的特点就是对于受热力学平衡限制的化学反应，可以通过反应耦合的方法来推动化学反应平衡向产物方向移动，从而降低反应温度，提高转化率和选择性，并降低能耗。常用的耦合技术有加氢-脱氢、吸热-放热、氧化-还原等反应的耦合。乙苯脱氢制苯乙烯与逆水煤气属于加氢-脱氢的耦合。

二、反应原理

乙苯脱氢制苯乙烯反应为

乙苯在催化剂作用下脱去一分子氢生成苯乙烯，从反应式上看，这是一个分子数增大的强吸热反应，高温、低压对反应有利。但过高的温度会使苯乙烯聚合，因此，工业上通常在600oC~650oC、常压甚至负压条件下进行反应。由于反应温度高，不仅容易导致乙苯裂解，产生苯、甲苯、CO、CH4、C2H4、CO2等副产物，而且催化剂也因结焦而很快失活；同时反应受到热力学平衡的限制，单程转化率低。为了供给脱氢反应所需热量、稀释反应体系以增加平衡转化率以及减缓结焦，往往通入大量的过热水蒸汽（水/乙苯摩尔比为7~15），以实现大规模地从乙苯连续生产苯乙烯。另外，水蒸汽还可以防止催化剂因过度还原（还原为低价氧化物或金属）引起的失活。但是大量水的潜热在气液分离器中损失，使得整个工艺过程的能耗问题成为提高乙苯产率的瓶颈。在给定的一组条件下，反应体系的各种转化途径在热力学上都是可能的。实际的转化产物是由这些反应的相对速度所控制的。大家都知道高温有利于反应平衡向目的产物移动，但是在高温时，裂解、氢解及生成焦炭的反应比脱氢反应更为有利，因而我们必须提高在热力学上处于不利地位的脱氢反应在整个过程中的优势。

反应耦合技术是近年来为解决反应转化率受平衡限制的问题而提出的新思路，由于其在石油化工等领域具有重要意义而倍受关注。乙苯脱氢制苯乙烯是一个受热力学平衡限制的强吸热反应，将反应耦合技术引入该过程，其优势是显而易见的。它通过加氢-脱氢、吸热-放热等反应的耦合能够大幅推动化学反应平衡，降低反应温度，提高乙苯的转化率和苯乙烯的选择性。首先对反应耦合做个初步的解释：假设体系中存在两个反应，一个反应的产物是另一个反应的反应物之一：

反应（1）：

反应（2）：

反应（3）：

如果反应（1）的>>0，平衡常数K1

以及硝基苯加氢制苯胺反应

乙苯脱氢反应体系中以CO2代替水蒸汽，不仅可以降低反应温度约50oC、有力地推动乙苯脱氢反应平衡右移，更重要的是能够将生产每吨苯乙烯所需的能量从15.0108cal降低到6.3108cal甚至1.9108cal。

硝基苯加氢制苯胺为强放热反应，工业上采用固定床或流化床在气相进行，反应温度为300~475oC，反应器设计和实际操作的关键是确保将大量反应热及时移出。如果能将该反应与乙苯脱氢过程耦合，则不仅可实现加氢脱氢一体化，同时生产苯乙烯和苯胺，而且在能量上也是极为有利的。根据化学反应计量关系，1mol硝基苯可匹配3mol乙苯，则耦合反应为微放热（），可大大降低乙苯脱氢过程的能耗。

三、反应结果分析

采用惰性介质稀释或与适当的反应耦合，可大大改善乙苯脱氢反应性能。下图比较了压力为0.1MPa时，不同温度下乙苯脱氢和与逆水煤气变换反应耦合体系中乙苯的平衡转化率。对单纯乙苯脱氢反应，乙苯的平衡转化率较低，在690oC的高温下转化率才能达到70%。如果用惰性组分如N2稀释反应体系，则反应物和产物的分压降低，平衡转化率提高，这也是工业上使用大量水蒸汽的原因之一。但是这种稀释作用是有限的，在N2/乙苯=10时，500oC下乙苯平衡转化率只有38%，而通过与逆水煤气变换反应耦合，乙苯的平衡转化率可大幅度地提高，且随CO2比例的增加而明显增加。在CO2/乙苯=10时，500oC下即达64%，550oC下高达82%，体现出了显著的反应耦合效果。但由于逆水煤气变换反应为微吸热反应（），因此在能量上没有耦合优势。

图1 乙苯脱氢与逆水煤气变换的耦合作用：不同原料摩尔比对乙苯平衡转化率的影响（反应压力为0.1MPa）

图2 单纯逆水煤气变换反应：不同原料摩尔比对CO2平衡转化率的影响（反应压力为0.1MPa）

此外，单纯逆水煤气变换反应以及在耦合反应中，压力为0.1MPa时不同原料比对CO2平衡转化率的影响见图2和图3。通过比较，我们可以发现：低温下（

图3耦合反应中逆水煤气变换反应：不同原料摩尔比对CO2平衡转化率的影响（反应压力为0.1MPa）

图4给出了压力为0.1MPa时，不同原料摩尔比下乙苯脱氢与硝基苯加氢制苯胺耦合反应体系中乙苯的平衡转化率随温度的变化。可见，与硝基苯加氢反应耦合后乙苯的平衡转化率大幅度地提高，并且随着原料中乙苯的摩尔分数降低而增加。当原料乙苯/硝基苯比降低到3时，乙苯和硝基苯的平衡转化率同时达到最大（见图5），继续降低原料乙苯/硝基苯比，则乙苯的平衡转化率不会进一步增加。这是因为根据化学反应计量关系，1mol硝基苯可匹配3mol乙苯。由图2-7还可看出，硝基苯在较低温度下即可完全转化，而无论硝基苯的量多大，乙苯只有在较高温度下平衡转化率才可接近100%。

在温度高于400oC时，乙苯和硝基苯（摩尔比为3）可定量地转化为苯乙烯和苯胺。如果可以找到一个优良的催化剂，则可在适当的条件下将原料乙苯和硝基苯全部转化为苯乙烯和苯胺。该耦合反应体系为微放热（）过程，在能量上也是极为有利的，实际中可望实现自热。

图4 乙苯脱氢与硝基苯(NB)加氢耦合作用：不同原料摩尔比对乙苯转化率的影响（反应压力为0.1MPa）

图5 乙苯脱氢与硝基苯加氢反应的耦合：不同原料摩尔比对乙苯及硝基苯转化率的影响（反应压力为0.1MPa）

四、反应结果比较

乙苯脱氢可以很好地与这二种反应耦合，使反应温度大幅下降，或在给定温度下使乙苯的平衡转化率大幅度提高。其中硝基苯加氢反应耦合则远远优于与其它反应的耦合，可以在400 oC下使乙苯定量地转化为苯乙烯。在能量上，乙苯脱氢和逆水煤气变换为吸热反应，而与硝基苯加氢为放热反应，因此乙苯脱氢与硝基苯加氢反应耦合在能量上更为有利。

五、总结

篇2

[关键词]化学助剂 有机氯

中图分类号：TE622 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2016）06-0143-02

1 引言

目前化学助剂检测的主要方法为Q/SHCG 39-2012《油田化学助剂有机氯含量测量方法》，此标准阐述了化学助剂检测的原理和步骤，但在实际检测过程中发现一些难点，直接影响检测速度和检测结果的准确度，本文通过有机氯检测技术研究与攻关，阐述在检测过程中的几点认识。

2 化学助剂检测原理

样品经氧瓶燃烧分解后有机氯转变为无机氯，通过NaOH溶液吸收后，用盐含量测定仪测出总氯的含量，再减去无机氯，即为油田化学助剂中的有机氯含量。

盐含量测定仪测试Cl-原理：将处理后的样品注入含一定量银离子的乙酸电解液中，试样中的氯离子即与银离子发生反应：

Cl-+Ag+=AgCl

反应消耗的银离子由发生电极电生补充，通过测量电生银离子消耗的电量，根据法拉第定律即可求得氯离子含量。

3 有机氯检测的影响因素

在日常检测过程中，要确保油田化学助剂有机氯含量测定数据的准确性，分析和判定出影响检测结果的相关实验环节是十分重要的。通过对标准长期实际操作和比对实验发现，在样品的称量、样品的清洗和转移、固体类助剂燃烧、盐含量测定仪转化率以及人员等环节存在一些需要引起注意的地方，处理不好会大大影响检测结果的准确性。

3.1样品的称量

化学助剂中大部分试样都是易挥发的，称量过程中极易损失，处理不好会大大影响检测数据的准确性。

3.2样品的清洗和转移

标准Q/SHCG 39-2012规定：用蒸馏水分三次冲洗氧燃烧瓶壁和支持杆，移至100ml容量瓶中，最后定溶至100ml。

在实际清洗过程中，三次清洗的用水量不同会产生不同清洗效果，从而影响检测结果，每次用多少量的水清洗能达到最佳效果成为难点。

3.3固体类助剂的燃烧

在标准Q/SHCG 39-2012中并未明确规定固体类助剂的检测细节，常规固体类助剂检测方法有如下两种；

a.研磨成粉后直接燃烧；

b.配制溶液，然后称取溶液进行燃烧。

两种方法的如何选择，两种方法对检测结果的影响有多大成为难点。

3.4盐含量测定仪的转化率

Q/SHCG 39-2012标准规定：氯离子标样的平均转化率应在80%-100%之间。

在实际检测过程中，盐含量测定仪的转化率经常出现转化率低于80%的情况，应该如何处理成为难点。

3.5人员

在标准Q/SHCG 39-2012并未对检测人员有相应规定。

但在实际检测过程中，同一实验，总氯和无机氯检测为不同的人员检测，会产生较大误差。

4 有机氯检测技术的要点控制

4.1样品的称量

对于易挥发的化学助剂，要减少失重误差。通过在检测中的大量实验证明：吸收样品的脱脂棉不能松散，必须把脱脂棉捏成紧致的棉球，减少样品的挥发量，样品必须滴在棉球上，称量过程读数变化较快，所以称量过程要快，且以第一次稳定读数为准。

4.2样品的清洗和转移

胜利油田样品的清洗方法：只清洗两次，每次用水量40ml，然后定容至100ml。

根据调研，最常用的清洗方案还有：30-30-30ml和40-30-20ml两种。

实验室为确定最佳清洗用水量，用标样（10mg/L NaCl）进行燃烧后清洗，结果如下：

表格分析：因为在初次清洗氧燃烧瓶时，瓶内无机氯含量最多，应尽可能的多用水来溶解瓶内无机氯，避免在此过程产生无机氯的损失；第二次可采用30ml来清洗，因为在此次清洗过程中，绝大部分无机氯已被转移，故可清洗用水可不需太多，最后用20ml蒸馏水进行扫底清洗。所以方案3应为最佳清洗方法。

4.3固体类助剂的燃烧

在实际检测过程中，实验室以粘土稳定剂JS-7进行了两种方法的对比实验，结果如下：

表格分析：固体类助剂研磨后直接燃烧，只有在清洗过程中产生部分损失，严格控制清洗程序，可使损失减至最少；而配制成溶液后，再用溶液进行燃烧，属于间接测量，造成的损失量会明显增强。因此，应优先选择直接燃烧法。

4.4盐含量测定仪的转化率

胜利油田对转化率低的处理方法是只要满足下列三个条件时，则认定此转化率为可行，条件如下：

①转化率不低于50%；

②转化率测定时，几次转化率的平稳性好、重复性好；

③转化率测定结束后，用标样做样品反注，所测值不超过真值的±5%。

我实验室与胜利油田实验室的差别：胜利油田的盐含量测定仪有转化率自动补偿程序，而我实验室的盐含量测定仪无此程序。

因此，我实验室盐含量测定仪的转化率必须达到标准要求的80%以上，否则损失量过大，对检测结果准确性影响较大。经实验室的分析研究，对策台下：

①与厂家联系，升级盐含量测定仪的程序，增加自动补偿程序；

②在未升级前，通过实验前对电解池进行光照来提高转化率，光照的时间确定如下：

表格分析：当电解池见光时，电解池内的银棒电极会遇光分解，使Ag+离子增强，从而使转化率升高。但光照会使电极寿命减少，不宜进行长时间的光照，从表格可看出，最佳光照时间可确定为：5-7min。

4、5检测人员的要求

为确定同一实验，总氯和无机氯检测分别为不同的人员检测，会产生多大的误差，实验室对样品杀菌剂进行了不同人员的测试，检测结果如下：

表格分析：从表格可看出，每个检测人员所检测出的有机氯均在300ppm左右；但如果总氯和无机氯检测分别为两个不同的人，则所检测出的结果将会产生较大误差。因此，在检测过程中，总氯检测和无机氯检测必须为同一人。

5 结论

1.称样过程要快，时间不能超过30s；

2.氧燃烧瓶清洗最佳用水量为：40ml-30ml-20ml；

3.固体类助剂燃烧，应优先选用直接燃烧法，只有当固体类助剂不能直接燃烧时，才选用配溶液燃烧法；

4.当转化率达到95%时的光照时间约为5-7min；

5.总氯检测和无机氯检测必须为同一人员。

篇3

关键词：粗锡酸钠 合成 锡转化率

目前工业上生产锡酸钠主要采用碱解法，碱解法以含锡物料为原料，与氢氧化钠和水反应合成粗锡酸钠，粗锡酸钠用水浸出得到锡酸钠溶液，溶液再经过除杂、过滤、结晶得到锡酸钠晶体，晶体经烘干、包装后得到锡酸钠产品。此方法产出的锡酸钠产品质量好，但存在着锡的转化率偏低、生产成本较高的问题。

本文针对碱解法生产的不足，研究粗锡酸钠合成各种物料配比、煅烧时间、煅烧温度等工艺的参数，并确定最佳工艺参数。提高粗锡酸钠合成过程中锡的转化率、降低生产成本，提高经济效益。

一、试验部分

1.试验原料及设备

试验采用的原料主要是本公司其它工序所产生的含锡废渣，即阳极泥、锅面渣和锡粉筛上物等；

试验采用的辅助材料有工业级硝酸钠、工业级氢氧化钠；

试验设备：滚动电阻炉。

2.试验原理

2Sn+3NaOH+NaNO3+3H2O =2Na2SnO3+NH3（1）

2SnO+4NaOH+O2=2Na2SnO3+2H2O （2）

3.试验方法

采用碱解法将含锡物料按一定的比例进行搭配，在高温下与氢氧化钠、硝酸钠和水反应合成粗锡酸钠，并将粗锡酸钠浸出、除杂后制成锡酸钠产品。

二、试验结果与讨论

1.各种物料配比参数研究

本文以反应物料理论配比为基准比例，再在基准比配比情况下进行研究调整，找出最佳的配料方案。试验研究过程就是分别将这些物料按Sn：NaOH：NaNO3：H2O=100：50：38：30、100：50：40：30、100：55：38：30、100：55：40：30、100：60：38：30、100：60：40：30的比例配好后，于300℃反应1小时后，再放入800℃的马沸炉中煅烧，通过分析测定煅烧后的粗锡酸钠中NaOH、NO3-的含量和锡的转化率等指标，确定最佳的各种物料配比方案。

试验表明，由于水、NaOH和NaNO3过量越多，粗锡酸钠中NaOH、NO3-的含量增大，锡的转化率也越高，转化率从73.1%上升到86.7%。但当制备出来的粗锡酸钠中游离NaOH 的含量>5%，NO3-的含量>1%时，经除杂、浓缩、烘干得到最终的锡酸钠产品中的游离碱（NaOH）的含量>3.5%和NO3-的含量>0.1%，不符合指标锡酸钠产品国标要求，通过试验研究，当物料的配比为Sn：NaOH：NaNO3： H2O =100：55：40：30时，锡的转化率为90.7%，最终的锡酸钠产品游离碱（NaOH）的含量在2.5%～3.0%、NO3-的含量

2.粗锡酸钠合成的煅烧温度的研究

采用物料的配比为Sn：NaOH：NaNO3： H2O =100：55：40：30在温度分别为：700℃、750℃、800℃、850℃、900℃、950℃、1000℃条件下进行煅烧温度的试验。试验表明，当煅烧温度达到850℃～900℃时，锡的转化率达到最高，可达到94.18%，温度大于900℃后，锡的转化率与温度在850℃～900℃时的锡的转化率相当，由于温度过高，在生产过程中难于控制，且对设备要求较高，因此，控制煅烧温度在850℃～900℃最为适合。

3.粗锡酸钠合成的煅烧时间的研究

采用物料的配比为Sn：NaOH：NaNO3： H2O =100：55：40：30，在煅烧温度850℃～900℃条件下，控制煅烧时间分别为20、40、60、80、100、120min进行煅烧时间试验。试验结果表明，当煅烧时间达60min后，锡的转化率达到最大为95.26%，煅烧时间再延长时，锡的转化率提升得并不明显，在生产中本着节能降本的原则，煅烧时间不适为长，因此，控制煅烧时间为60min最为适宜。

4.粗锡酸钠合成的煅烧温度对产品白度影响的研究

在煅烧过程中，如果温度过锡，锡在转化时未完全被硝酸钠所氧化，有部分氧化亚锡存在，因此氧化亚锡颜色为蓝黑色的，影响锡酸钠产品的白度。试验研究了400℃、500℃、600℃、700℃、800℃、900℃、1000℃煅烧温度对产品白度的影响。研究结果表明，当煅烧温度达到800℃后，产品的白度达到95以上，经调查，用户对产品外观较为满意。因此，再次表明煅烧温度在850℃～900℃不仅锡转化率高，产品白度也进一步提高。

综合以上条件试验结论，我们得出最佳粗锡酸钠合成的工艺参数为：物料配比Sn：NaOH：NaNO3： H2O =100：55：40：30，煅烧温度850℃～900℃，煅烧时间为60min。

5.试验结果

通过试验研究得到以下工艺参数：

粗锡酸钠合成的物料配比是Sn：NaOH：NaNO3： H2O =100：55：40：30，煅烧温度850℃～900℃，煅烧时间为60min，使锡的转化率>95%；利用试验研究得到的最佳工艺参数进行了五批次的工业试验验证。结果显示五份样品的所含的Sn、Pb、Sb、As、Fe、NaoH、NO3-和碱不容物均符合质量标准。

通过计算得锡转化率为95.26%。可见产出的锡酸钠产品品质已过到行业标准和企业标准的要求。优化粗锡酸钠合成工艺后产品质量稳定。

三、结论：

通过优化了锡酸钠合成过程中的物料配比、煅烧温度850℃～900℃、煅烧时间为60min等工艺参数，可使粗锡酸钠在合成过程中锡的转化率由原来的70%～75%提高到95 %以上。此方法提高了产品直收率，降低了生产成本，锡酸钠生产过程中非常值得推广和应用。

参考文献：

[1] 黄位森.锡[M].北京冶金工业出版社.2000

[2] 李仕庆 叶有明.锡化工生产.广西科学技术出版社.2008

篇4

【关键词】对叔丁基苯甲酸；催化氧化；收率

对叔丁基苯甲酸（简称PTBT）是一种重要的化学物质，我们日常生活中的很多东西都应用到PTBT，如汽车除臭剂的添加剂、合金的防腐剂、聚丙烯成核剂、油添加剂以及口服药的外膜等。目前生产PTBT的方法主要有以氧气为氧化剂的高温气相氧化法、电化学氧化法、以及有液相溶剂氧化法和液相无溶剂氧化法。高温气相氧化法的反应温度较高，一般为420℃左右，但其催化剂的制备方法较为复杂且能耗大，所以在日常生活中应用较低；而电化学氧化法制造PTBT无污染，但其收率较低，不适合应用到工业生产中；而有液相溶剂氧化法利用溶剂促进反应物与催化剂的充分接触。反应的温度也较低，容易达到，一般在60～140℃。其PTBT的收率较电化学氧化法高，并且能耗低。

1、PTBT合成实验

1.1实验原材料

用蒸馏法提纯PTBT、Co（OOCCH3）2·4H2O（CP）、醋酸（AR）、NaBr（AR）、冰乙酸。

1.2液相醋酸溶剂氧化法

选用250ml的不锈钢高压釜作为该氧化反应的实验装置，用机械搅拌，在高压釜的底部要设有出料口和进气口。分别记录在0.6MPa的压力下，温度为80摄氏度和70摄氏度时的吸氧量。常压下的液相氧化反应用玻璃塔式鼓泡床反应器作为实验装置，用来测产物收率与反应时间的关系。

1.3液相无醋酸溶剂氧化法

反应装置与液相醋酸溶剂氧化法的发生装置相同，仍为250ml的不锈钢高压釜。取30g的PTBT，2g的Co（OOCCH3）2·4H2O以及1g的NaBr，并将各种原料混合在一起，在130摄氏度、0.5MPa的条件下反应8小时，待反应结束后用结晶法对料液进行分离处理。

1.4分析实验结果

本实验使用以下分析仪器：IR、NMR、GC/MS以及GC等，其中GC的色谱柱为10%SE-30，白色101担体，柱长为2m，内径为3mm，柱体温度为180摄氏度，气化室的温度为210摄氏度，检测器的温度为240摄氏度。用齐列熔点法测PTBT的熔点，其值为164.5～166.5摄氏度。

2、实验结果分析

2.1温度对吸氧量的影响

在压力恒定不变的条件下，分别进行了温度在80摄氏度和70摄氏度时的吸氧量与时间的关系实验，从实验结果可得出，压力恒定的条件下无诱导期存在，温度越高对反应时氧气的吸收速率越快，在80摄氏度的条件下，开始时吸氧量与时间呈线性增长关系，但在反应大概30分钟以后，吸氧量基本不再随时间的增加而增大，基本达到饱和状态。而在反应温度为70摄氏度时，反应30分钟后，吸氧量是相同时间下温度为80摄氏度时吸氧量的二分之一。

2.2温度对收率的影响

在压力相同的条件下，反应的温度对产物的收率存在着很大的影响。当反应温度较高时，如当温度高于90摄氏度时，反应速度相较于低温度时会明显加快，但其副反应也随之加剧。其产物的转化率虽然很高，但是选择性很低，产物收率较温度为80摄氏度时要低很多。而在反应温度较低时，如在60摄氏度时，反应的转化率会明显下降，产物收率也很低，大概只有30.2%左右。根据实验可知，最适宜的反应温度应为80摄氏度，在这个温度下反应0.5小时，其产物的收率就可达到95%。

2.3反应时间对产物收率的影响

研究表明，在常压条件下进行PTBT的催化氧化反应存在诱导期，在反应的1.5小时后开始。大概2小时后，反应液有一部分转化为Co，反应液呈淡绿色，反应物的转化率非常低，产物收率只有7.8%。但随着反应时间的增加，反应物的转化率会有明显的提高，产物收率也会随之相应增加。当反应时间达到8小时后，反应的转化率达到100%，而产物的收率也达到了89%。

2.4有醋酸溶剂与无醋酸溶剂对比

目前多采用液相有醋酸溶剂氧化法来合成PTBT，其优势在于醋酸能够提高催化剂的溶解度，同时还可溶解高沸点的PTBT产物，防止在浓度较高时有产物析出。但用醋酸作为溶剂在工业生产中也存在许多问题，醋酸会加快设备的腐蚀，并且由于醋酸溶剂的加入，降低了原料与催化剂的相对浓度，会使反应速度降低，延长反应周期。Co催化剂在醋酸溶液中很容易发生二聚现象，很容易使催化剂失活，影响反应的进行。在对产物进行提纯时，醋酸的存在加大了提纯的难度，对反应溶剂的回收增加了生产过程中的能耗。

在采用液相无醋酸氧化法进行PTBT的合成时，在温度为130摄氏度，压力为0.5MPa条件下进行反应。研究表明当原料的转化率过高时，形成的料液呈固态形式，这就造成最后对产物进行分离时出现困难，所以反应了8小时之后，产物收率仅为65.4%。

2.5不同催化剂对实验的影响

实验表明，只要在反应中加入了催化剂后，PTBT的产物收率就会有所增加，根据实验结果可知，其中，在用醋酸钴Co（AC）2为催化剂时，反应的转化率和产物的收率均是最高的。

2.6溶剂量的不同对实验的影响

反应时溶剂量的不同对反应的结果也会有影响。实验表明当用冰乙酸作为溶剂时，其与PTBT的摩尔比对反应的影响很大。当两者的摩尔比的比值小于9.78时，增大冰乙酸与PTBT的摩尔比，产物的转化率和收率都会随之增大，当两者的摩尔比达到9.78时，产物的转化率和收率都达到了一个较高的值。然而再继续增大冰乙酸的用量，使得冰乙酸与PTBT的摩尔比比值大于9.78时，产物的转化率和收率反而会降低。该结果表明，当溶剂的量过少时，溶剂对催化剂的溶解度较差，不能够使原料与催化剂充分接触，没有达到良好的反应效果，导致产物的转化率和收率都较低；但当溶剂的量过大时又会降低原料与催化剂在反应液中的相对浓度，增加反应的诱导期，并且在对产品进行回收时也会有一定的损失。

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（1）看图象：一看坐标（即纵坐标与横坐标代表的含义）；二看曲线（即曲线的走向和斜率）；三看点（即起点、拐点、交点、终点），四看辅助线（如等温线、等压线、平衡线），五看量的变化（如浓度变化、温度变化、压强变化）。

（2）想规律：联想外界条件（温度、压强、催化剂、浓度、固体接触面）的改变对化学反应速率和平衡的影响，以及化学反应速率和平衡有关变化特点，如反应物浓度逐渐减小等。

（3）作判断：根据图象中表现的关系与所学规律相对比，作出符合题目要求的判断。

（4）解题原则：①“定一议二”原则：温度（或压强）一定时，压强（或温度）变化对速率、浓度、转化率、相对分子质量、总压强等影响。②“先拐先平，数值大”原则：在化学平衡图象中，如果温度高（或压强大），反应速率就快，达到平衡所用时间较短，先出现拐点。主要用于解决“含量―时间―温度（压强）图”类问题。

例1 甲醇、甲醚等绿色能源可以用CO、H2制备，工业上，利用天然气制备CO、H2气体。①CH4（g）+CO2（g）?2CO（g）+2H2（g） [ΔH1=+247.3kJ?mol-1]；②CH4（g）+H2O（g）?CO（g）+3H2（g） [ΔH2=+206.1kJ?mol-1]；③CO（g）+H2O（g）?CO2（g）+H2（g） [ΔH3]。

根据题目要求，请回答下列问题：

（1）在一密闭容器中进行反应①，测得CH4的物质的量浓度随反应时间的变化如图A表示：

[5][10][12][2.0][1.0][0.5][图A]

反应0～5 min内，CO平均速率为 ；10 min时，改变的条件是 。

（2）如图B所示，在Ⅰ、Ⅱ两个起始体积相等、恒温密闭容器中，起始充入甲烷的物质的量相等、适量的二氧化碳发生反应②。已知Ⅰ容器中甲烷的转化率如图C表示，请在图C中用虚线表示Ⅱ容器中甲烷的转化图与时间关系图： 。

[Ⅱ][Ⅰ][Ⅰ][CH4][时间][转化率][可移动

活塞][图B][图C]

（3）反应③中[ΔH3]= 。800℃时，反应③的平衡常数K=1，测得该温度下密闭容器中某时刻CO、H2O、CO2、H2的物质的量依次为1.0 mol、1.0 mol、2 mol、0.8 mol。此时，反应③的正反应速率 （填“大于”“小于”或“等于”）逆反应速率。

解析 （1）根据CH4（g）+CO2（g）?2CO（g）+2H2（g），正反应是吸热反应。CO反应的平均速率：[υCO=][2.0-1.05×2mol?L-1?min-1=0.4mol?L-1?min-1]。10 min时，甲烷反应速率增大，平衡向正反应方向移动（甲烷浓度继续减小），改变条件可能是升温、增大二氧化碳浓度。

（2）反应②气体分子数增大，Ⅰ容器是恒温恒压条件，Ⅱ容器恒温恒容条件。Ⅱ相对于Ⅰ增大压强，平衡向逆反应移动，反应速率加快，即达到平衡时间较Ⅰ短，甲烷转化率较Ⅰ的小，如图所示。

[Ⅰ][CH4][时间][转化率][图C] [Ⅱ]

（3）根据盖斯定律，②式-①式得③式：

[ΔH3=ΔH2-ΔH1=206.1 kJ?mol-1-247.3 kJ?mol-1][=-41.2 kJ?mol-1]

[Qc=2.0×0.81.0×1.0=1.6>1，]说明此时逆反应速率大于正反应速率。

点拨 画图方法：第1步，建立坐标并标明轴的含义；第2步，分析题目中要求画什么量的变化关系；第3步，运用影响化学反应速率和平衡移动的外界因素的变化规律判断某量变化；第4步，根据上述分析作图。

2.数据表题

（1）看清坐标表示的数量级以及单位，如mol或mol・L-1。

（2）看清楚每格代表多少，易忽视量度。

（3）找平衡点，在平衡状态时，数据不变化。

（4）处理对照实验的数据表时，要联系纵行、横向数据变化。主要抓住温度、浓度、催化剂、固体量、介质、pH等对所测物理量的影响。以参照组数据为基准，联系影响化学反应速率、化学平衡的外界因素的规律看待数据表，挖掘数据表中的内在规律。

例2 在一定温度下，将气体X和Y各1.6 mol充入10 L恒容密闭容器中，发生如下反应：[Xg+Yg?2Zg ΔH]。反应过程中，X的物质的量与时间关系如表所示。

[t/min＼&0＼&2＼&4＼&6＼&8＼&…＼&16＼&18＼&n（X）＼&1.600＼&1.200＼&1.100＼&1.075＼&…＼&…＼&1.000＼&1.000＼&]

请回答下列问题：

（1）达到平衡后，升高温度，[cZcX?cY]减小，则正反应[ΔH] 0（填“>”“

（2）欲提高Y的反应速率，宜采用措施有 （填两条即可）。

（3）计算4 min～6 min时间段，Z的平均反应速率为 。列式计算上述可逆反应的平衡常数K： 。

（4）若保持其他条件不变，起始时充入X、Y、Z的物质的量均为1.6 mol，达到平衡时Z的体积分数 （填“增大”“减小”或“不变”，下同），X的转化率将 。

解析 （1）根据升高温度时，平衡时[c（Z）c（X）?c（Y）]减小，说明平衡向左移动，正反应是放热反应。

（2）提高Y的反应速率从影响化学反应速率的几种因素角度考虑，如增大压强（缩小体积）、升高温度、加入催化剂等。考虑容器体积固定，不宜用增大压强（缩小体积）措施。

（3）计算这段时间Z的平均反应速率：[υZ=1.1mol-1.075mol10L?6min-4min=1.25×10-3mol?L-1?min-1]。该反应是等气体分子数反应，可以用物质的量替代物质的量浓度计算平衡常数K，平衡时X、Y、Z的物质的量分别为1.0 mol、1.0 mol、1.2 mol。[K=c2ZcX?cY=1.44]。

（4）等温、等容条件下，对于等气体分子数反应，转化成X、Y时，起始X、Y的投入量成比例，则达到等效平衡，开始投入1.6 mol X、1.6 mol Y和开始投入1.6 mol X、1.6 mol Y、1.6 mol Z互为等效平衡，平衡时Z的体积分数不变。但是，开始投入Z，X、Y的转化率减小。

答案 （1）< （2）升高温度、加催化剂 （3）[1.25×10-3mol?L-1?min-1] 1.44 （4）不变 减小

3.计算题

（1）熟悉有关计算概念及表达式。有关计算主要包括平均反应速率、平衡常数、转化率、物质浓度及浓度比等，还可以联系密度、相对分子质量、体积等计算。

（2）运用巧解方法。处理化学平衡问题的计算采用“三段法”。即写出可逆反应方程式，分别列出起始量（mol或mol・L-1）、转化率（mol或mol・L-1）、平衡量（mol或mol・L-1）。根据题设信息列式计算。

（3）有效数据和单位要符合题目要求。一般计算结果保留小数点后2位，单位要统一，如mol・L-1、mol、s、g等。

（4）从近几年高考命题看，用代数式表示成为一种趋向。①用分压代替浓度（如2014年全国I卷）；②用字母替代物质的量或浓度，简化计算，突出思维过程。

例3 在10 L的恒容容器中进行如下反应：CO（g）+H2O（g）?CO2（g）+H2（g） [ΔH

[1 2 3 4 5][0.30][0.20][0.18][0.10][0.08] [H2O][CO]

请回答下列问题：

（1）0～4 min时H2平均反应速率为 。

（2）在上述条件下CO平衡转化率为 。

（3）计算该可逆反应在该温度下平衡常数K为 。

（4）下列情况能表明该可逆反应达到平衡状态的是 。

A.混合气体中CO体积分数保持不变

B.断裂氢氧键数目与断裂氢氢键数目比为2∶1

C.混合气体平均相对分子质量不变

D.n（CO）∶n（H2O）∶n（CO2）∶n（H2）=4∶9∶6∶6

（5）在相同温度下，在相同体积的甲、乙、丙三个容器中按下列物质的量投入起始物质，达到平衡。

[＼&甲＼&乙＼&丙＼&CO（g）＼&1 mol＼&2 mol＼&0＼&H2O（g）＼&1 mol＼&1 mol＼&0＼&H2（g）＼&0＼&0＼&1 mol＼&CO2（g）＼&0＼&0＼&1 mol＼&]

①CO转化率：甲 乙（填“>”“

②乙中H2O（g）转化率和丙中H2转化率之和 1（填“大于”“小于”或“等于”）。

（6）采用适宜措施提高CO转化率： 。

解析 （1）[υH2=0.3-0.184=0.03 mol?L-1?min-1]

（2）[αCO=0.2mol?L-1-0.08mol?L-10.2mol?L-1=60%]

（3）根据图象知，平衡时各物质的浓度分别为c（H2O）=0.18 mol・L-1，c（CO）=0.08 mol・L-1，c（CO2）=c（H2）=0.12 mol・L-1。K=[0.12×0.120.18×0.08]=1.

（4）平衡体系中，每一种气体物质的浓度不变或气体分数不变时达到平衡状态，A项正确；断裂氢氧键、氢键数目比为2∶1，只能推断生成氢气和消耗氢气的物质的量相等，不能判断其反应速率相等，B项错误；该反应是等气体分子数反应，反应物和产物都是气态，说明相对分子质量始终不变，C项错误。该状态下，Qc=[6×64×9]=1=K，浓度商与平衡常数值相等，达到平衡状态，D项正确。

（5）乙相当于在甲基础上加入了CO，水蒸气的转化率增大，CO转化率降低。甲、丙为等效平衡，达到平衡时甲中H2O转化率与丙中H2转化率之和等于1。又因为乙中H2O转化率大于甲中H2O的转化率，故乙中水的转化率和丙中氢气转化率之和大于1。

（6）该反应的正反应是放热反应，降低温度平衡向右移动，CO转化率提高；及时分离产物，促进平衡向右移动，CO转化率会提高。

答案 （1）[0.03 mol?L-1?min-1] （2）60% （3）1 （4）AD （5）①< ②大于 （6）降温或分离CO2或H2

4. 简答题