第2章化學(xué)反應(yīng)的方向、限度與速率

第4節(jié)化學(xué)反應(yīng)條件的優(yōu)化一工業(yè)合成氨

板塊導(dǎo)航

01/學(xué)習(xí)目標(biāo)明確內(nèi)容要求,落實(shí)學(xué)習(xí)任務(wù)

02/思維導(dǎo)圖構(gòu)建知識(shí)體系,加強(qiáng)學(xué)習(xí)記憶

03/知識(shí)導(dǎo)學(xué)梳理教材內(nèi)容,掌握基礎(chǔ)知識(shí)

04/效果檢測(cè)課堂自我檢測(cè),發(fā)現(xiàn)知識(shí)盲點(diǎn)

05/問題探究探究重點(diǎn)難點(diǎn),突破學(xué)習(xí)任務(wù)

06/分層訓(xùn)練課后訓(xùn)練鞏固,提升能力素養(yǎng)

學(xué)習(xí)目標(biāo)

1.結(jié)合生產(chǎn)實(shí)例，討論化學(xué)反應(yīng)條件的選擇和優(yōu)化，形成從限度、速率、能耗的多角度綜合

調(diào)控化學(xué)反應(yīng)的基本思路，發(fā)展“綠色化學(xué)”的觀念和辯證思維的能力。

2.能運(yùn)用溫度、濃度、壓強(qiáng)和催化劑對(duì)化學(xué)反應(yīng)速率的影響規(guī)律解釋生產(chǎn)、生活、實(shí)驗(yàn)室中

的實(shí)際問題。

重點(diǎn)：溫度、濃度、壓強(qiáng)和催化劑對(duì)合成氨反應(yīng)的影響。

難點(diǎn)：根據(jù)化學(xué)反應(yīng)的特點(diǎn)和外部條件來選擇適宜的反應(yīng)條件，以及如何利用化學(xué)反應(yīng)速率

和化學(xué)平衡理論來解釋實(shí)際生產(chǎn)中的問題。

皿02思維導(dǎo)圖

皿03知識(shí)導(dǎo)學(xué)

一、外界條件對(duì)合成氨反應(yīng)的影響

1.升高溫度、增大壓強(qiáng)、增大反應(yīng)物的濃度及使用催化劑等,都可以使合成氨的反應(yīng)速率增大。

2.降低溫度、增大壓強(qiáng)、增大反應(yīng)物的濃度等有利于提高平衡混合物中氨的含量。

3.催化劑可以增大反應(yīng)速率,但不改變平衡混合物的組成。

二、合成氨生產(chǎn)條件的選擇和優(yōu)化

1.合成氨反應(yīng)的限度

(1)反應(yīng)原理

1

N2(g)+3H2(g)2NH3(g)A//=-92.2kJmol-,AS=—198.2JKfmoL。

(2)反應(yīng)特點(diǎn)

合可逆性：反應(yīng)為可逆反應(yīng)

成

氨體積變化:正反應(yīng)是氣體體積避小的反應(yīng)

反焙變：,嫡變：AS<0

應(yīng)

自發(fā)性：AH—Tasqo,常溫下熊自發(fā)進(jìn)行

(3)影響因素

①外界條件：降低溫度、增大壓強(qiáng),有利于化學(xué)平衡向生成氨的方向移動(dòng)。

②投料比：溫度、壓強(qiáng)一定時(shí)，N2、比的體積比為時(shí)平衡混合物中氨的含量最高。

【特別提醒】合成氨反應(yīng)中，為了提高原料轉(zhuǎn)化率，常采用將未能轉(zhuǎn)化的N2、用循環(huán)使用的措施。

2.合成氨反應(yīng)的速率

(1)提高合成氨反應(yīng)速率的方法

升高溫度1

增大壓強(qiáng)一合成氨的

一提高

增大反應(yīng)物濃度一反應(yīng)速率

使用催化劑,

(2)濃度與合成氨反應(yīng)速率之間的關(guān)系

151

在特定條件下，合成氨反應(yīng)的速率與參與反應(yīng)的物質(zhì)的濃度的關(guān)系式為v=fc(N2)-c-(H2).c-(NH3),由速率

方程可知：增大N,或H,的濃度,減小NHa的濃度,都有利于提高合成氨反應(yīng)的速率。

【特別提醒】溫度升高k值增加，會(huì)加快反應(yīng)速率；同時(shí)加入合適的催化劑能降低合成氨反應(yīng)的活化能，

使合成氨反應(yīng)的速率提高。

3.合成氨生產(chǎn)的適宜條件

(1)合成氨反應(yīng)適宜條件分析

工業(yè)生產(chǎn)中，必須從反應(yīng)速率和反應(yīng)限度兩個(gè)角度選擇合成氨的適宜條件,既要考慮盡量增大反應(yīng)物的轉(zhuǎn)

化率，充分利用原料，又要選擇較快的反應(yīng)速率，提高單位時(shí)間內(nèi)的產(chǎn)量，同時(shí)還要考慮設(shè)備的要求和技

術(shù)條件。

(2)合成氨的適宜條件

序號(hào)影響因素選擇條件

1溫度反應(yīng)溫度控制在700K左右

2物質(zhì)的量2、H,投料比128

3壓強(qiáng)1x107?ixl()8pa

4催化劑選擇鐵做催化劑

5濃度使氣態(tài)NH3變成液態(tài)NH3并及時(shí)分離出去，同時(shí)補(bǔ)充N2、H2

(3)合成氨的生產(chǎn)流程的三階段

、,高溫、八1

V/11.111917J0119

4-催化劑

-7

-催化劑」"

度包-消除造氣過程中夾帶的雜質(zhì),防止催化劑中毒

氨的適時(shí)分離

成氨|--的循環(huán)使用

固-N2.H,

合成氣的預(yù)熱

三、工業(yè)生產(chǎn)中選擇適宜生產(chǎn)條件的選擇和優(yōu)化

1.工業(yè)生產(chǎn)中選擇適宜生產(chǎn)條件的原則

(1)分析化學(xué)反應(yīng)的特點(diǎn)：從可逆性、反應(yīng)前后氣體系數(shù)的變化、焰變?nèi)齻€(gè)角度分析。

(2)根據(jù)反應(yīng)特點(diǎn)具體分析反應(yīng)條件對(duì)速率和平衡的影響。

(3)從速率和平衡的角度進(jìn)行綜合分析，再充分考慮實(shí)際情況，選出適宜的反應(yīng)條件。

有利于加快速率的有利于平衡正向移動(dòng)的條

外界條件綜合分析結(jié)果

條件控制件控制

增大反應(yīng)物的濃度、減小

濃度增大反應(yīng)物的濃度不斷地補(bǔ)充反應(yīng)物，及時(shí)地分離出反應(yīng)產(chǎn)物

反應(yīng)產(chǎn)物的濃度

催化齊U加合適的催化劑不需要加合適的催化劑

AH<0低溫兼顧速率和平衡，考慮催化劑的適宜溫度

溫度高溫在設(shè)備條件允許的前提下，盡量采取高溫并

A^>0高溫

考慮催化劑的活性

Av<0高壓在設(shè)備條件允許的前提下，盡量采取高壓

壓強(qiáng)高壓(有氣體參加)g

Avg>0低壓兼顧速率和平衡，選取適宜的壓強(qiáng)

2.工業(yè)合成氨生產(chǎn)條件的選擇

(1)合成氨生產(chǎn)的要求。

①反應(yīng)要有較快的反應(yīng)速率。

②要最大限度地提高平衡混合物中NE的含量。

(2)合成氨生產(chǎn)條件的選擇依據(jù)。

①化學(xué)反應(yīng)速率和化學(xué)平衡原理的有關(guān)知識(shí)。

②合成氨生產(chǎn)中的動(dòng)力、材料、設(shè)備、生產(chǎn)成本等因素。

(3)選擇合成氨生產(chǎn)條件的理論分析。

外界因素理論分析

壓強(qiáng)越大越有利于合成氨，但在實(shí)際生產(chǎn)中，應(yīng)根據(jù)反應(yīng)設(shè)備可使用的鋼材質(zhì)量及綜合

壓強(qiáng)

指標(biāo)來選擇壓強(qiáng)，大致分為低壓、中壓和高壓三種類型，一般采用高壓

溫度越高，反應(yīng)速率越大，但不利于氨的合成，在實(shí)際生產(chǎn)中一般控制反應(yīng)溫度在700K

溫度

左右(且在此溫度時(shí)催化劑的活性最大)

催化劑使用催化劑可以大幅度提高反應(yīng)速率，合成氨生產(chǎn)一般選擇鐵作催化劑

合成氨生產(chǎn)通常采用N2和H2物質(zhì)的量之比為1：2.8的投料比，并且及時(shí)將氨氣從反應(yīng)混

濃度

合物中分離出去

其他為提高平衡轉(zhuǎn)化率，工業(yè)合成采用的原料循環(huán)利用

四、利用工業(yè)廢氣中的二氧化碳合成甲醇

【社會(huì)調(diào)查】

1.目前有機(jī)原料按消費(fèi)量排序，前4位從大到小依次是乙烯、丙烯、苯、甲醇。

2△?成甲醇的原料(大多數(shù)國(guó)豕用CH4

2?n成甲爵的原料|我國(guó)用煤和重渣油

3.選擇CO?作碳源合成甲醇的原因

(1)工業(yè)廢氣中含大量CO2,排放到空氣中會(huì)帶來環(huán)境問題；

(2)天然氣、煤、石油屬于不可再生資源，日漸減少；

(3)用CO2合成甲醇符合綠色化學(xué)要求。

【研學(xué)活動(dòng)一】選擇合適的化學(xué)反應(yīng)

假設(shè)反應(yīng)焰變和嫡變不隨溫度的改變而變化，已知298K,100kPa時(shí)，有如下反應(yīng)：

1

?CO2(g)+3H2(g)=CH3OH(g)+H2O(g)48=-48.97kJmor177.16JmoLKT

②CO2(g)+2H2O(g)=CH3OH(g)+y2(g)AH=+676.48kJmoL-43.87J-mol-'K-1

111

@CO2(g)+H2(g)=CO(g)+H,O(g)△〃=+41.17kJ-molAS=+42.08J-mor^

1.請(qǐng)根據(jù)焰變和嫡變復(fù)合判據(jù)判斷上述三個(gè)反應(yīng)是否正向自發(fā)進(jìn)行？

【提示】反應(yīng)①，AH—TAS=-48.97kJmoL-298Kx(—0.17716)

kJmol-1-K-1=3.82kJmol^O,該反應(yīng)屬于放熱燧減反應(yīng)，降低溫度時(shí)正向反應(yīng)自發(fā)進(jìn)行。

反應(yīng)②，7As=+676.48kJ-moL—298Kx(—0.04387)kJmoL又一吐+689.55kJmoLX),該反應(yīng)屬

于吸熱嫡減反應(yīng)，在任何溫度下正向反應(yīng)均不自發(fā)進(jìn)行。

反應(yīng)③，+41.17kJmol1-298KxO.04208kJ-mol-1-K-1~+28.63kJmol^O,該反應(yīng)屬于吸熱

焙增反應(yīng)，在高溫下正向反應(yīng)自發(fā)進(jìn)行。

2.用CO2合成甲醇時(shí)發(fā)生的反應(yīng)有哪些？

【提示】有反應(yīng)①、③，其中反應(yīng)③是較高溫度時(shí)的副反應(yīng)。

【研學(xué)活動(dòng)二】選擇適宜的反應(yīng)條件

1.理論分析

角度1：反應(yīng)限度(轉(zhuǎn)化率)

反應(yīng)①在低溫時(shí)自發(fā)進(jìn)行，Avg<0,加壓有利于合成甲醇。據(jù)此可知，合成甲醇應(yīng)選擇什么條件？

【提示】需在低溫、高壓條件下進(jìn)行。

角度2：反應(yīng)速率

為提高單位時(shí)間內(nèi)甲醇的產(chǎn)量需加快反應(yīng)速率。升溫、使用催化劑均可加快反應(yīng)速率。

矛盾之處——發(fā)現(xiàn)問題：

升溫，不利于反應(yīng)①的平衡正向移動(dòng)，同時(shí)副反應(yīng)③正向移動(dòng)，副產(chǎn)物增多；使用催化劑加快反應(yīng)速率，

但不影響反應(yīng)轉(zhuǎn)化率，同時(shí)催化劑活性受溫度影響。

理論分析條件的選擇

工業(yè)生產(chǎn)的目的是獲得利潤(rùn)，因此選擇合成甲醇的適宜條件時(shí)，既不能片面追求高轉(zhuǎn)化率，也不能片面追

求高反應(yīng)速率、應(yīng)選擇以較高反應(yīng)速率獲得適當(dāng)平衡轉(zhuǎn)化率的反應(yīng)條件。

2.例證——實(shí)際合成甲醇條件的選擇

(1)不同"(H2)："(CO2)對(duì)反應(yīng)的影響

z;(H2)：n(CO2)2：13：15：17：1

GC(CO2)/%11.6313.6815.9318.71

^(CH3OH)/%3.044.125.266.93

分析表中數(shù)據(jù)看出，〃(H2)："(CO2)數(shù)值增大，CO2轉(zhuǎn)化率變化不明顯，為避免造成大量氫氣浪費(fèi)，合成甲醇

時(shí)并不是〃(H2)：〃(CC>2)的比值越大越好。

(2)改變壓強(qiáng)對(duì)反應(yīng)的影響

19

17

%X15

H(、

OA13

K

o11

)1

9

9

7

5T

Z5455

.53.54.5.

MPa

P/

不同總壓對(duì)甲醇產(chǎn)率的影響

523K,〃(H2)："(CO)2=3：1,

催化劑為Cu/Zn/Al/Zr納米纖維

從圖中數(shù)據(jù)變化可看出，壓強(qiáng)越高，甲醇的產(chǎn)率越高，但從設(shè)備成本看，壓強(qiáng)越高生產(chǎn)成本越高。

(3)溫度對(duì)反應(yīng)的影響

19

18

7

1

%16

、1

(H5

01

K14

e1

a13

12

1

1

1

10

1

4

55

804060

不同溫度對(duì)甲醇產(chǎn)率的影響

總壓5MPa,H(H2)：n(CO2)=3：l,

催化劑為Cu/Zn/Al/Zr納米纖維

從圖中信息看出溫度過高后甲醇產(chǎn)率下降。

1.從以上(1)、(2)、(3)的分析，合成甲醇的適宜條件應(yīng)如何選擇？

【提示】應(yīng)選擇合適的"(H2)：〃(CC)2)、較高的總壓強(qiáng)、適宜的溫度和催化劑有利于合成甲醇。

2.從工業(yè)生產(chǎn)流程考慮還有哪些手段可提高甲醇的產(chǎn)率？

【提示】配置二氧化碳富集裝置、甲醇一水分離裝置以及副產(chǎn)物一氧化碳回收裝置等。

【方法技巧】設(shè)計(jì)化學(xué)反應(yīng)來解決實(shí)際問題的一般思路

在生產(chǎn)和科研實(shí)際中，我們常常需要設(shè)計(jì)新的反應(yīng)路線或設(shè)計(jì)試制新的化學(xué)品。這時(shí)，首先需要判斷所設(shè)

計(jì)反應(yīng)是否可行，即判斷在某種條件下所設(shè)計(jì)反應(yīng)是否能夠正向自發(fā)進(jìn)行、能進(jìn)行到什么程度。只有在確

知所設(shè)計(jì)反應(yīng)可以正向自發(fā)進(jìn)行時(shí)，才能進(jìn)一步考慮反應(yīng)的速率問題并采取具體措施，如選用催化劑等。

睢1a04效果檢測(cè)”

1.判斷對(duì)錯(cuò)(對(duì)的在括號(hào)內(nèi)打“卡，錯(cuò)的在括號(hào)內(nèi)打“X"。)

(1)合成氨反應(yīng)在高溫下能自發(fā)進(jìn)行。()

(2)溫度越高越利于合成氨反應(yīng)平衡正向移動(dòng)。()

(3)合成氨反應(yīng)中，壓強(qiáng)越大越利于反應(yīng)速率加快和平衡正向移動(dòng)。()

(4)使用催化劑能提高合成氨反應(yīng)物的平衡轉(zhuǎn)化率。()

【答案】(l)x合成氨反應(yīng)A5<0,7AS的值在低溫時(shí)小于0。

(2)x合成氨反應(yīng)△〃<(),溫度越低越利于平衡正向移動(dòng)。

⑶4

(4)x催化劑同倍數(shù)的加快正、逆反應(yīng)速率，對(duì)轉(zhuǎn)化率無影響。

2.在其他條件不變的情況下，能使合成氨反應(yīng)進(jìn)行程度增大的方法是()

A.升高溫度B.減小壓強(qiáng)

C.使用催化劑D.及時(shí)分離出氨氣

【答案】D

【解析】合成氨的反應(yīng)是放熱反應(yīng)，且反應(yīng)前后氣體體積減小。升高溫度，會(huì)使平衡向吸熱的逆反應(yīng)方向

移動(dòng)，使合成氨反應(yīng)進(jìn)行程度減小，A項(xiàng)不符合題意；減小壓強(qiáng)，平衡會(huì)向氣體體積增大的逆反應(yīng)方向移

動(dòng)，使合成氨反應(yīng)進(jìn)行程度減小，B項(xiàng)不符合題意；使用催化劑，平衡不移動(dòng)，合成氨反應(yīng)進(jìn)行程度不發(fā)生

變化，C項(xiàng)不符合題意；及時(shí)分離出氨氣，減小反應(yīng)產(chǎn)物濃度，平衡正向移動(dòng)，能使合成氨反應(yīng)進(jìn)行程度增

大，D項(xiàng)符合題意。

110

0H問題探究"以

A問題一工業(yè)合成氨條件的選擇

【典例1］（23-24高二上?天津河北?期中）下列關(guān)于合成氨工業(yè)說法不正確的是

A.根據(jù)勒夏特列原理，500。（2左右比室溫更有利于合成氨的反應(yīng)

B.合成氨廠一般采用10MPa~30MPa,綜合考慮了反應(yīng)速率、轉(zhuǎn)化率和成本等因素

C.將混合氣體中的氨液化有利于合成氨反應(yīng)

D.將原料氣進(jìn)行凈化處理，是為了防止其中混有的雜質(zhì)使催化劑“中毒”

【答案】A

【解析】A.合成氨反應(yīng)是放熱反應(yīng)，升高溫度，平衡向逆反應(yīng)方向移動(dòng)，氨氣的濃度減小，所以室溫比500℃

左右更有利于合成氨的反應(yīng)，故A錯(cuò)誤；

B.合成氨廠一般采用10MPa-30MPa,綜合考慮了反應(yīng)速率、轉(zhuǎn)化率和成本等因素，因?yàn)閴簭?qiáng)大，反應(yīng)速

率快，有利于合成氨，但是壓強(qiáng)太高，對(duì)儀器設(shè)備要求也高，壓強(qiáng)過低，反應(yīng)速率慢，不利于合成氨，故B

正確；

C.將混合氣體中的氨液化，減小了生成物的濃度，合成氨反應(yīng)的化學(xué)平衡正向移動(dòng)，有利于合成氨，故C

正確；

D.將原料氣進(jìn)行凈化處理，是為了防止其中混有的雜質(zhì)，比如氧氣，能和催化劑鐵在高溫下反應(yīng)，使催化

齊小‘中毒"，故D正確；故選A。

【變式1-1］（23-24高二上?河南信陽?期中）下列有關(guān)合成氨工業(yè)的說法正確的是

A.原料氣必須經(jīng)過凈化的主要目的是為了防止合成的氨不純

B.實(shí)際生產(chǎn)中，將氨氣液化分離后的原料氣循環(huán)使用，可提高經(jīng)濟(jì)效益

C.合成氨工業(yè)的反應(yīng)溫度控制在400~500℃,目的是使化學(xué)平衡向正反應(yīng)方向移動(dòng)

D.合成氨廠采用的壓強(qiáng)越大，產(chǎn)率越高，無須考慮設(shè)備、條件

【答案】B

【解析】A.原料氣必須經(jīng)過凈化的主要目的是為了防止合成氨的催化劑“中毒”，A錯(cuò)誤；

B.實(shí)際生產(chǎn)中，將氨氣液化分離后提高產(chǎn)率，分離后的原料氣循環(huán)使用，可提高經(jīng)濟(jì)效益，B正確；

C.采用400℃~500℃，可加快反應(yīng)速率，不利于平衡正向移動(dòng)，不能增大反應(yīng)物的平衡轉(zhuǎn)化率，C錯(cuò)誤；

D.合成氨廠采用的壓強(qiáng)越大，產(chǎn)率越高，對(duì)設(shè)備要求高，D錯(cuò)誤；故選B。

【變式1-2］（23-24高二上?四川宜賓?期末）下列有關(guān)合成氨工業(yè)的說法正確的是

A.由于氨易液化，電、凡在實(shí)際生產(chǎn)中可循環(huán)使用，所以總體來說合成氨的產(chǎn)率很高

B.鐵觸媒作催化劑可加快反應(yīng)速率，且有利于化學(xué)平衡向合成氨的方向移動(dòng)

C.合成氨工業(yè)的反應(yīng)溫度控制在400?500。。目的是使化學(xué)平衡向正反應(yīng)方向移動(dòng)

D.從合成塔出來的混合氣體中NH3只占15%,故合成氨廠的產(chǎn)率都很低

【答案】A

【解析】A.由于氨易液化，用和H2在實(shí)際生產(chǎn)中循環(huán)使用，所以總體來說，氨的產(chǎn)率很高，故A正確；

B.催化劑只能改變反應(yīng)速率，不能使平衡移動(dòng)，故B錯(cuò)誤；

C.控制反應(yīng)溫度為400?500（,一是為了使反應(yīng)速率不至于很低，二是為了使催化劑活性最大，故C錯(cuò)誤;

D.雖然從合成塔出來的混合氣體中NH3只占15%,但由于原料氣N2和H2循環(huán)使用和不斷分離出液氨，所

以生產(chǎn)NH3的效率還是很高的，故D錯(cuò)誤；故選A。

A問題二工業(yè)合成氨工藝流程

【典例2】（23-24高二上?四川自貢?期中）下圖為工業(yè)合成氨的流程圖。圖中為提高原料轉(zhuǎn)化率而采取的

措施是

A.①②③B.①③⑤C.②④⑤D.②③④

【答案】C

【解析】工業(yè)合成氨的化學(xué)方程式為N2+3H2K=2NH3,反應(yīng)是可逆反應(yīng)，反應(yīng)前后氣體體積減小，

反應(yīng)是放熱反應(yīng)；依據(jù)合成氨的流程圖，其中為提高原料轉(zhuǎn)化率而采取的措施為：增大壓強(qiáng)，平衡向體積

減小的方向進(jìn)行，提高反應(yīng)物的轉(zhuǎn)化率；液化分離出氨氣，促進(jìn)平衡正向進(jìn)行，提高反應(yīng)物的轉(zhuǎn)化率；氮

氣和氫氣的循環(huán)使用，也可提高原料的轉(zhuǎn)化率，故選C。

【變式2-1］（23-24高二上?云南曲靖?期末）氨對(duì)發(fā)展農(nóng)業(yè)有著重要意義，也是重要的化工原料。合成氨的

生產(chǎn)流程示意如下。

液態(tài)NHsNH3+N2+H2

下列說法不正確的是

A.為防止原料氣中混有的雜質(zhì)使催化劑“中毒”而喪失催化活性，原料氣必須經(jīng)過凈化

B.壓縮機(jī)加壓過程，既要考慮平衡移動(dòng)的問題，又要考慮加壓對(duì)設(shè)備材料的強(qiáng)度設(shè)備的制造要求的問題

C.合成氨反應(yīng)的溫度控制在500（左右，此溫度下反應(yīng)物的平衡轉(zhuǎn)化率最大

D.冷卻過程，及時(shí)將NH3從平衡混合物中分離除去，促使合成氨反應(yīng)向生成氨氣的方向移動(dòng)

【答案】C

【解析】A.催化劑“中毒”會(huì)喪失催化活性，所以原料氣必須經(jīng)過凈化處理，故A正確；

B.加壓，合成氨平衡向右移動(dòng)，但加壓又要考慮對(duì)設(shè)備材料的強(qiáng)度、設(shè)備的制造要求的問題，故B正確；

C.合成氨反應(yīng)為放熱反應(yīng)，溫度越低，平衡轉(zhuǎn)化率越高，所以溫度控制在500。（3左右，不是因?yàn)榇藴囟认路?/p>

應(yīng)物的平衡轉(zhuǎn)化率最大，故C錯(cuò)誤；

D.冷卻過程，及時(shí)將NE分離除去，減小生成物濃度，可促使平衡向生成氨氣的方向移動(dòng)，故D正確；

故選C。

【變式2-2］（23-24高二上?福建廈門?期中）下圖為工業(yè)合成氨流程圖，該反應(yīng)速率方程為

L51

V=kc（N2）c（H2）c-（NH3）,原料氣（N2、凡及少量CO、NH3的混合氣體）在進(jìn)入合成塔前可經(jīng)過銅氨液

凈化處理，其反應(yīng)為：［Cu（NH3）2『（aq）+CO（g）+NH3（g）UCu（NH3）3CO］+eq）AH<0,有關(guān)說法錯(cuò)誤

的是

A.步驟①中“凈化”可以防止催化劑中毒

B.步驟②中“加壓”既可以提高合成氨原料的轉(zhuǎn)化率，又可以加快反應(yīng)速率

C.為保證足夠高的反應(yīng)速率，反應(yīng)達(dá)到一定轉(zhuǎn)化率時(shí)需及時(shí)將氨從體系中分離

D.“凈化”時(shí)適當(dāng)升高溫度，可增大反應(yīng)速率和CO的平衡轉(zhuǎn)化率

【答案】D

【分析】N2和H2凈化干燥除去含P、S、As的化合物等雜質(zhì)后，加壓既能提高反應(yīng)速率，又能促進(jìn)平衡正

向移動(dòng)，合成氨的反應(yīng)為放熱反應(yīng)，低溫有利于平衡正向移動(dòng)，但是低溫下，催化劑活性低，反應(yīng)速率也

低，因此綜合考慮將溫度設(shè)定在500（并使用含鐵催化劑進(jìn)行催化反應(yīng)，及時(shí)將產(chǎn)生的N%液化分離出來

以提高N2和H2的轉(zhuǎn)化率，剩余的N2和H2再循環(huán)利用；

【解析】A.步驟①中“凈化”是除去雜質(zhì)，以防止鐵催化劑中毒，A正確；

B.合成氨的反應(yīng)為氣體分子數(shù)減小的反應(yīng)，加壓有利于平衡正向移動(dòng)，提高原料轉(zhuǎn)化率，加壓也可以提高反

應(yīng)速率，B正確；

C.在反應(yīng)達(dá)到一定轉(zhuǎn)化率時(shí)及時(shí)將氨從混合氣中分離出去，可使平衡正向移動(dòng)，能保持足夠高的原料轉(zhuǎn)化率,

結(jié)合V=kc（N2）c「5（H2）cT（NH3）可知，分離出氨氣也可以促使反應(yīng)速率加快，C正確；

D.“凈化”時(shí)經(jīng)過銅氨液凈化處理反應(yīng)為放熱反應(yīng)，適當(dāng)升高溫度，可增大反應(yīng)速率，但是導(dǎo)致反應(yīng)逆向進(jìn)行,

CO的平衡轉(zhuǎn)化率降低，D錯(cuò)誤；故選D。

A問題三工業(yè)生產(chǎn)中選擇適宜生產(chǎn)條件的原則

【典例3】可逆反應(yīng)3H2（g）+N2（g）—2NH3（g）A//<0,達(dá)到平衡后，為了使H2的轉(zhuǎn)化率增大，下列選

項(xiàng)中米用的三種方法都正確的是（）

A.升高溫度，減小壓強(qiáng)，增加氮?dú)?/p>

B.降低溫度，增大壓強(qiáng)，加入催化劑

C.升高溫度，增大壓強(qiáng)，增加氮?dú)?/p>

D.降低溫度，增大壓強(qiáng)，分離出部分氨

【答案】D

【解析】本題要求增大合成氨反應(yīng)中氫氣的轉(zhuǎn)化率，即在不增加氫氣的情況下改變條件，使平衡正向移動(dòng)。

因合成氨是放熱反應(yīng)，升高溫度平衡逆向移動(dòng)，降低溫度平衡正向移動(dòng)，故A、C項(xiàng)錯(cuò)誤；加入催化劑可加

快反應(yīng)速率，但對(duì)平衡移動(dòng)無影響，B項(xiàng)錯(cuò)誤；因合成氨的正反應(yīng)是氣體體積減小的反應(yīng)，所以增大壓強(qiáng)會(huì)

使平衡向正反應(yīng)方向移動(dòng)，增加反應(yīng)物濃度或減小反應(yīng)產(chǎn)物濃度會(huì)使平衡向正反應(yīng)方向移動(dòng)，D項(xiàng)正確。

【變式3-1】工業(yè)合成氨的反應(yīng)為N2（g）+3H2（g）-2NH3?A/*。，該反應(yīng)應(yīng)采取的適宜條件是（）

A.低溫、高壓、催化劑

B.適宜的溫度、高壓、催化劑

C.低溫、常壓、催化劑

D.適宜的溫度和壓強(qiáng)、催化劑

【答案】D

【解析】降溫，平衡右移，但反應(yīng)速率太慢，從反應(yīng)速率和催化劑的活性考慮，溫度選在500°C左右；增

大壓強(qiáng)，平衡右移，但壓強(qiáng)太大，對(duì)設(shè)備要求很高，所以也要選擇適宜的壓強(qiáng)；催化劑能增大反應(yīng)速率，

要選擇催化劑，故D項(xiàng)符合題意。

【變式3-2】某工業(yè)生產(chǎn)中發(fā)生反應(yīng)：2A（g）+B（g）一2M（g）下列有關(guān)該工業(yè)生產(chǎn)的說法正確的是

)

A.工業(yè)上合成M時(shí)，一定采用高壓條件，因?yàn)楦邏河欣贛的生成

B.若物質(zhì)B價(jià)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(zhuǎn)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(yīng)物的轉(zhuǎn)化率越高

D.工業(yè)生產(chǎn)中常采用催化劑，因?yàn)樯a(chǎn)中使用催化劑可提高M(jìn)的日產(chǎn)量

【答案】D

【解析】工業(yè)上合成M可能采用常壓，如H2s。4工業(yè)中S03的生成；加入過量B只能提高A的轉(zhuǎn)化率，B

的轉(zhuǎn)化率降低；溫度升高，平衡逆向移動(dòng)，反應(yīng)物的轉(zhuǎn)化率降低；使用催化劑可降低反應(yīng)的活化能，提高

反應(yīng)速率。

A問題四工業(yè)制硫酸條件的選擇

【典例4］（23-24高二上?廣東?期末）工業(yè)上制備硫酸的一步重要反應(yīng)是S0。在400?500。（：下的催化氧化

反應(yīng)2so2+O2U2sAH<0o下列有關(guān)說法錯(cuò)誤的是

A.實(shí)際生產(chǎn)中，SO2,再循環(huán)使用提高原料利用率

B.在實(shí)際生產(chǎn)中控制溫度為400?500。。溫度過低速率慢，溫度過高SO?轉(zhuǎn)化率低

C.為提高反應(yīng)速率和平衡時(shí)SO2的轉(zhuǎn)化率，實(shí)際生產(chǎn)中采用的壓強(qiáng)越大越好

D.要綜合考慮影響速率與平衡的各種因素、設(shè)備條件和經(jīng)濟(jì)成本等，尋找適宜的生產(chǎn)條件

【答案】C

【解析】A.該反應(yīng)是一個(gè)可逆反應(yīng)，實(shí)際生產(chǎn)中，SO2、。2再循環(huán)使用提高原料利用率，A正確；

B.選擇溫度時(shí)，從速率考慮需要高溫，但是該反應(yīng)是放熱反應(yīng)，升高溫度平衡逆向移動(dòng)，原料的轉(zhuǎn)化率降低，

選擇400-500（既能提升反應(yīng)速率，又能使催化劑有較高的活性，這是該反應(yīng)催化劑的催化活性、反應(yīng)速率、

反應(yīng)限度等角度綜合考慮的結(jié)果，B正確；

C.在二氧化硫的催化氧化中，增大壓強(qiáng)會(huì)增加成本，實(shí)際生產(chǎn)中采用的壓強(qiáng)并不是越大越好，C錯(cuò)誤；

D.要綜合考慮影響速率與平衡的各種因素、設(shè)備條件和經(jīng)濟(jì)成本等，尋找適宜的生產(chǎn)條件，提高生產(chǎn)的效

率降低生產(chǎn)的成本，D正確；故選C。

【變式4-1］（23-24高二上?廣東廣州?期末）工業(yè)制備硫酸的生產(chǎn)過程及相關(guān)信息如下。下列有關(guān)說法正確

的是

不同壓強(qiáng)下接觸室中S02的平衡轉(zhuǎn)化率/%

溫度/℃

IMPalOMPa

45099.299.7

55094.997.7

循環(huán)利用98.3%H2sO4

工藝流程國(guó)幽冷卻分Iso；回處一產(chǎn)品

A.循環(huán)利用的物質(zhì)是SC）3

B.2SO2（g）+O2（g）=T2SO3（g）為放熱反應(yīng)

C.吸收塔中98.3%H2SO4表現(xiàn)強(qiáng)氧化性

D.實(shí)際生產(chǎn)中，接觸室中應(yīng)采用溫度450。（2,壓強(qiáng)lOMpa

【答案】B

【解析】A.2so2（g）+C）2（g）『-2SC>3（g）為可逆反應(yīng)，未參與反應(yīng)的二氧化硫可循環(huán)利用，A錯(cuò)誤；

B.由表知，在相同壓強(qiáng)下，升高溫度，二氧化硫的平衡轉(zhuǎn)化率減小，則2sO2（g）+C>2（g）-^2sC）3（g）為放熱

反應(yīng)，B正確；

C.吸收塔中98.3%H2sO’是為了吸收三氧化硫，不體現(xiàn)強(qiáng)氧化性，C錯(cuò)誤；

D.IMpa和lOMpa兩狀態(tài)SO2的平衡轉(zhuǎn)化率相差不大，但lOMpa壓強(qiáng)大，對(duì)動(dòng)力和設(shè)備要求高，所以實(shí)際生

產(chǎn)中，接觸室中應(yīng)采用溫度450。<2,壓強(qiáng)IMpa,D錯(cuò)誤；故選B。

【變式4-2］（23-24高二上?遼寧錦州?期末）在硫酸工業(yè)中，使SO2氧化為SO3的反應(yīng)為

2SO2（g）+O2（g）^2SO3（g）AH=-196.6kJ/molo下表列出了恒容密閉容器中，在不同溫度和壓強(qiáng)下，反

應(yīng)達(dá)到平衡時(shí)so2的轉(zhuǎn)化率。下列說法錯(cuò)誤的是

平衡時(shí)so2的轉(zhuǎn)化率/%

0.1MPa0.5MPaIMPa5MPalOMPa

450℃97.598.999.299.699.7

500℃85.692.994.997.798.3

A.通入適當(dāng)過量的氧氣，既有利于提高反應(yīng)速率，又有利于增大SO2的轉(zhuǎn)化率

B.尾氣中的SO2需要回收循環(huán)利用，防止污染環(huán)境并提高原料的利用率

C.在實(shí)際生產(chǎn)中，應(yīng)選擇的條件是45（TC,lOMPa

D.在實(shí)際生產(chǎn)中，選定的溫度為400-500。。主要原因是考慮催化劑的活性最佳

【答案】C

【解析】A.容器為恒容剛性容器，充入與反應(yīng)無關(guān)的氣體，氣體的濃度不變，轉(zhuǎn)化率不變，A正確；

B.SO2會(huì)造成酸雨，污染環(huán)境，尾氣中的S02需要回收循環(huán)利用，防止污染環(huán)境并提高原料的利用率，B正

確；

C.根據(jù)表格數(shù)據(jù)可知，45（FC時(shí)二氧化硫的轉(zhuǎn)化率比500。（2時(shí)的高，雖然lOMPa時(shí)轉(zhuǎn)化率增大，但對(duì)設(shè)備要

求高，故應(yīng)選擇450。。5MPa,C錯(cuò)誤；

D.為了催化劑的活性最佳，溫度選定為400?500。。D正確；故選C。

A問題五探究利用工業(yè)廢氣中的二氧化碳合成甲醇

【典例5】（23-24高二上?河北衡水?期末）研究表明，在催化劑a（或催化劑b）存在下，CO2和H?能同時(shí)發(fā)

生兩個(gè)平行反應(yīng)，反應(yīng)的熱化學(xué)方程式如下：

①CC)2(g)+3H2(g)=CH3OH(g)+H2O(g)A//7=-53.7kJ/mol

②CC)2(g)+H2(g)=CO(g)+H2O(g)A/72=+41.2kJ/mol

某實(shí)驗(yàn)小組控制CO2和H2初始投料比為122。在相同壓強(qiáng)下，經(jīng)過相同反應(yīng)時(shí)間測(cè)得的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)如下:

實(shí)驗(yàn)編號(hào)T(K)催化齊UCO2轉(zhuǎn)化率(%)甲醇選擇性(％)

1543催化劑a12.342.3

2543催化劑b10.972.7

3553催化劑a15.339.1

4553催化劑b12.071.6

(備注)甲醇選擇性：轉(zhuǎn)化的CO2中生成甲醇的百分比。

下列說法不正確的是()

A.相同溫度下，該時(shí)段內(nèi)，催化劑b對(duì)CO2轉(zhuǎn)化成CH30H有較高的選擇性

B.反應(yīng)①在無催化劑、有催化劑a和有催化劑b三種情況下能量示意圖如圖

C.其他條件不變，增大反應(yīng)體系壓強(qiáng)反應(yīng)②中平衡常數(shù)不變

D.其他條件不變，升高溫度反應(yīng)①中CO2轉(zhuǎn)化為CH30H平衡轉(zhuǎn)化率增大

【答案】D

【解析】A.由實(shí)驗(yàn)1、2可知，2中甲醇選擇性高，則相同溫度下，在該時(shí)刻催化劑b對(duì)C02轉(zhuǎn)化成CH30H

有較高的選擇性，故A正確；

B.催化劑可降低反應(yīng)的活化能，不影響始終態(tài)，且催化劑b對(duì)應(yīng)的活化能最小，圖象合理，故B正確。

C.平衡常數(shù)與溫度有關(guān)，則其他條件不變，增大反應(yīng)體系壓強(qiáng)反應(yīng)②中平衡常數(shù)不變，故C正確；

D.反應(yīng)①為放熱反應(yīng)，升高溫度平衡逆向移動(dòng)，則升高溫度反應(yīng)①中CO2轉(zhuǎn)化成CH30H平衡轉(zhuǎn)化率減小，

故D錯(cuò)誤；故選D。

【變式5-1](23-24高二下?浙江杭州?期末)利用COz合成甲醇也是有效利用CO?資源的重要途徑。將原料

氣n(CO2):?(H2)=1:3充入某一恒容密閉容器中，只發(fā)生C02(g)+3H2(g)CH30H(g)+H20(g)AH,在

不同催化劑作用下，反應(yīng)tmin時(shí)CO2的轉(zhuǎn)化率隨溫度的變化如圖所示。下列說法不正確的是

28

轉(zhuǎn)

化

率催化劑I「:/

催化劑n『：

看T2心T4T5溫度

A.使用催化齊打時(shí)，d點(diǎn)未達(dá)到平衡

B.c點(diǎn)轉(zhuǎn)化率比a點(diǎn)低的原因一定是催化劑活性降低

C.T4溫度下的反應(yīng)速率大于與溫度下的反應(yīng)速率

D.若a點(diǎn)時(shí)，v(H?)正=3v(CH3OH)逆，則此條件下反應(yīng)已達(dá)到最大限度

【答案】B

【解析】A.使用催化劑I時(shí)，CO2的轉(zhuǎn)化率隨溫度升高先增大后減小。溫度低于T4時(shí)，該反應(yīng)未達(dá)平衡，

溫度升高，CO2的轉(zhuǎn)化率隨著反應(yīng)速率增大而增大：溫度高于T4時(shí)，可能是催化劑活性降低，也可能是平

衡逆向移動(dòng)，導(dǎo)致CO2的轉(zhuǎn)化率減小，因此d點(diǎn)未達(dá)到平衡，故A正確；

B.c點(diǎn)轉(zhuǎn)化率比a點(diǎn)低的原因可能是催化劑活性降低，也可能是平衡逆向移動(dòng)，故B錯(cuò)誤；

C.溫度T4高于T3,升高溫度反應(yīng)速率加快，故T,溫度下的反應(yīng)速率大于T3溫度下的反應(yīng)速率，故C正確;

D.由于丫(凡)正=3v(C&0H)正，若a點(diǎn)時(shí)，v(H?)正=3v(CHQH)逆，則v&EOH)jv(CEOH)逆，a點(diǎn)處于平

衡狀態(tài)，反應(yīng)已達(dá)到最大限度，故D正確；故選B。

【變式5-2](23-24高二上?江蘇連云港?期中)利用CO2和H?合成甲醇，可以減少CO?的排放。涉及的主

要反應(yīng)如下：

反應(yīng)I：C02(g)+3H2(g)CH3OH(g)+H2O(g)陽<0

反應(yīng)H：CO2(g)+H2(g)=CO(g)+H2O(g)AH2>0

在IL密閉容器中通入ImolCO?和244moiH2,選擇合適的催化劑反應(yīng)，甲醇的選擇率(生成甲醇的CO?

占CO?總轉(zhuǎn)化量的物質(zhì)的量分?jǐn)?shù))和CO2的平衡轉(zhuǎn)化率隨溫度的變化趨勢(shì)如圖所示。下列說法不正確的是

24

9o

22工

co20C(553,20)甲

的2E

二

8o醇

平aA

18的

衡

選

轉(zhuǎn)

16b7o擇

化

，

-率

率

14)B、

\6O％

、

興12

F(553,60)

A.曲線a表示甲醇的選擇率

B.其它條件不變，增大壓強(qiáng)可提高平衡時(shí)CH30H的體積分?jǐn)?shù)

C.553K時(shí)，反應(yīng)n的平衡常數(shù)K=0.1

D.553K時(shí)，反應(yīng)I和反應(yīng)n參加反應(yīng)的氫氣物質(zhì)的量之比為9：2

【答案】C

【解析】A.當(dāng)溫度升高時(shí)反應(yīng)I平衡逆向移動(dòng)，而反應(yīng)II平衡正向移動(dòng)且幅度更大，所以CO2的轉(zhuǎn)化率增加,

但甲醇的選擇性降低，所以曲線a表示甲醇的選擇率，故A正確；

B.其它條件不變，增大壓強(qiáng)平衡向氣體體積減小的方向進(jìn)行，對(duì)反應(yīng)I平衡正向移動(dòng)，可提高平衡時(shí)CH30H

的體積分?jǐn)?shù)，故B正確；

C.根據(jù)信息甲醇的選擇率是轉(zhuǎn)化的CO2中甲醇的含量，553K時(shí)CO2的平衡轉(zhuǎn)化率是20%,甲醇的物質(zhì)的量

是Ix20%x60%=0.12mol,則反應(yīng)I參加反應(yīng)的H2為0.36mol,生成的H2O為0.12moL反應(yīng)H中參加反應(yīng)

的CO?：lx20%-0.12=0.08mol,參加反應(yīng)的H2為：0.08mol>生成的H2O為0.08mol,反應(yīng)I在553K下平

衡時(shí)的物質(zhì)的量分別為CO2：0.8mol,H2：2.44-0.36-0.08=2mol,CH3OH：0.12,H2O：0.12+0.08=0.2mol,

反應(yīng)n,平衡時(shí)，物質(zhì)的量分別為CO黑0.8moLH2：2.44-0.36-0.08=2moLH2O：0.12+0.08=0.2moLCO：

0.08mol,體積保持IL不變，553K時(shí)，反應(yīng)II的平衡常數(shù)K==og,故C錯(cuò)誤；

0.8x2

D.由C項(xiàng)分析可知，反應(yīng)I參加反應(yīng)的H2為0.36mol,反應(yīng)II中參加反應(yīng)的C氏為：0.08mol,所以反應(yīng)I

和反應(yīng)II參加反應(yīng)的氫氣物質(zhì)的量之比為9：2,故D正確；故選C。

國(guó)Off分層訓(xùn)練"

1.（23-24高三上?湖北?期末）已知工業(yè)合成氨是在400-500（,10-30Mpa,催化劑作用下進(jìn)行的，下列說

法中符合工業(yè)合成氨生產(chǎn)實(shí)際的是

A.V2O5作催化劑B.催化劑活性是選擇該反應(yīng)溫度的重要原因

C.將N2和H2液化D.NHs由吸收塔吸收

【答案】B

【解析】合成氨的催化劑是鐵觸媒，A錯(cuò)誤；反應(yīng)溫度決定反應(yīng)速度和催化劑活性，催化劑可以極大加快

反應(yīng)速率，因此，催化劑活性是反應(yīng)溫度高低的重要決定因素，B正確；反應(yīng)時(shí)僅需要將N2和持續(xù)通入

即可，不需液化，C錯(cuò)誤；生成的氨氣因存在分子間氫鍵，在一定壓強(qiáng)下及適當(dāng)降溫下，可以液化，然后移

除反應(yīng)體系，不需要吸收塔吸收，D錯(cuò)誤；故選B。

2.（23-24高二上?海南?期末）氨主要來源于工業(yè)合成氨：Nz+H2fNH3（未配平）。中國(guó)科學(xué)家研制出新型

催化劑，將該反應(yīng)的溫度、壓強(qiáng)降至350。（2、IMPa.相比于常溫、常壓。下列措施一定能提高的平衡轉(zhuǎn)化

率的是

A.采用合適的高效催化劑B.采用較高的溫度

C.采用較高的壓強(qiáng)D.增大反應(yīng)體系中H2的濃度

【答案】C

【解析】采用合適的高效催化劑，只能降低反應(yīng)的活化能，從而加快反應(yīng)速率，縮短反應(yīng)到達(dá)平衡的時(shí)間，

但不能提高H2的轉(zhuǎn)化率，A不符合題意；合成氨反應(yīng)為放熱反應(yīng)，升高溫度，平衡逆向移動(dòng)，則在較高溫

度下，川的平衡轉(zhuǎn)化率降低，B不符合題意；合成氨反應(yīng)為體積縮小的可逆反應(yīng)，采用較高的壓強(qiáng)，有利

于平衡正向移動(dòng)，能提高H2的轉(zhuǎn)化率，C符合題意；增大反應(yīng)體系中H2的濃度，雖然平衡正向移動(dòng)，但

比的轉(zhuǎn)化率降低，D不符合題意；故選C。

3.(23-24高二上?福建寧德?期末)某溫度下，在密閉容器中進(jìn)行合成氨反應(yīng)：

N2(g)+3H2(g)F=^2NH3(g)AH<0?下列敘述正確的是

A.升高溫度，平衡向正反應(yīng)方向移動(dòng)

B.充入一定量N?,N?的轉(zhuǎn)化率不變，應(yīng)的轉(zhuǎn)化率變大

C.工業(yè)生產(chǎn)中未轉(zhuǎn)化的合成氣循環(huán)利用，主要是為了提高氮?dú)夂蜌錃獾睦寐?/p>

D.增大壓強(qiáng)，可增大單位體積內(nèi)活化分子的百分?jǐn)?shù)，有效碰撞增多

【答案】C

【解析】該反應(yīng)為放熱反應(yīng)，升溫，平衡會(huì)逆反應(yīng)方向移動(dòng)，A錯(cuò)誤；充入一定量N2,平衡會(huì)正反應(yīng)方向

移動(dòng)，比的轉(zhuǎn)化率變大，但N2的轉(zhuǎn)化率減小，B錯(cuò)誤；未轉(zhuǎn)化的合成氣循環(huán)利用，主要是為了提高氮?dú)夂?/p>

氫氣的利用率，C正確；增大壓強(qiáng)，可增大單位體積內(nèi)活化分子的數(shù)目，有效碰撞增多，但單位體積內(nèi)活化

分子的百分?jǐn)?shù)未變，D錯(cuò)誤；故選C。

4.(23-24高二上?天津?期末)下列關(guān)于工業(yè)合成氨的敘述錯(cuò)誤的是

A.合成氨沒有選擇更大的壓強(qiáng)是因?yàn)閴簭?qiáng)過大會(huì)增加生產(chǎn)投資，降低綜合經(jīng)濟(jì)效益

B.使用鐵觸媒能降低反應(yīng)的活化能，使反應(yīng)物在較低溫度時(shí)能較快地發(fā)生反應(yīng)

C.工業(yè)合成氨溫度為400?500℃是因?yàn)樯邷囟扔欣谔岣叻磻?yīng)物的平衡轉(zhuǎn)化率

D.及時(shí)從反應(yīng)體系中分離出氨氣有利于平衡向正反應(yīng)方向移動(dòng)

【答案】C

【解析】壓強(qiáng)過大對(duì)設(shè)備的要求比較大，會(huì)增加生產(chǎn)投資，A正確；催化劑通過降低反應(yīng)的活化能，提高

反應(yīng)速度，B正確；合成氨的反應(yīng)為放熱反應(yīng)，溫度越高，平衡逆向移動(dòng)，不利于提高反應(yīng)物的平衡轉(zhuǎn)化

率，C錯(cuò)誤；分離生成物，根據(jù)勒夏特列原理，減少生成物濃度，平衡正向進(jìn)行，D正確；故選C。

5.(23-24高二上?天津?qū)幒?期末)已知合成氨反應(yīng)N,(g)+3H2(g)T1^42NH3(g)AH<0,既要使合

成氨的產(chǎn)率增大，又要使反應(yīng)速率加快，可采取的方法是

①減壓；②加壓；③升溫；④降溫；⑤及時(shí)從平衡混合氣中分離出NE；⑥補(bǔ)充N2或H2⑦加催化劑；

A.③④⑤⑦B.②④⑥C.僅②⑥D(zhuǎn).②③⑥⑦

【答案】C

【分析】合成氨反應(yīng)N,(g)+3H,(g)、%學(xué)、2NH3(g)AH<0,該反應(yīng)的特點(diǎn)為：正反應(yīng)放熱且氣體分

子數(shù)減小；據(jù)此分析。

【解析】①減壓，反應(yīng)速率減慢，平衡逆向移動(dòng)，NH3的產(chǎn)率減小，①不可采取；

②加壓，反應(yīng)速率加快，平衡正向移動(dòng)，N%的產(chǎn)率增大，②可采??；

③升溫，反應(yīng)速率加快，平衡逆向移動(dòng)，NE的產(chǎn)率減小，③不可采??；

④降溫，反應(yīng)速率減慢，平衡正向移動(dòng)，NH3的產(chǎn)率增大，④不可采??；

⑤及時(shí)從平衡混合氣中分離出NH3,反應(yīng)速率減慢，平衡正向移動(dòng)，NH3的產(chǎn)率增大，⑤不可采取；

⑥補(bǔ)充N2或H2,反應(yīng)速率加快，平衡正向移動(dòng)，NH3的產(chǎn)率增大，⑥可采?。?/p>

⑦加催化劑，反應(yīng)速率加快，但平衡不移動(dòng)，NH3的產(chǎn)率不變，⑦不可采?。?/p>

故選②⑥；故選C。

6.（23-24高二上?山西晉中?期中）學(xué)習(xí)“化學(xué)反應(yīng)的速率和化學(xué)平衡”內(nèi)容后，聯(lián)系工業(yè)生產(chǎn)實(shí)際所發(fā)表的觀

點(diǎn)，你認(rèn)為正確的是

A.化學(xué)反應(yīng)速率理論可指導(dǎo)怎樣提高原料的平衡轉(zhuǎn)化率

B.化學(xué)平衡理論可指導(dǎo)怎樣使用有限原料多出產(chǎn)品

C.溫度升高，分子動(dòng)能增加，反應(yīng)所需活化能減少，反應(yīng)速率增大

D.增大壓強(qiáng)能提高活化分子的百分率，提高單位時(shí)間內(nèi)分子有效碰撞次數(shù)

【答案】B

【解析】化學(xué)反應(yīng)速率是表示物質(zhì)反應(yīng)的快慢，不能改變?cè)系霓D(zhuǎn)化率，A錯(cuò)誤；化學(xué)平衡理論結(jié)合影響

化學(xué)平衡的因素，采用合適的外界條件，是平衡向正反應(yīng)方向移動(dòng)，可提高產(chǎn)率，B正確；溫度升高，分

子動(dòng)能增加，活化分子比例增大，反應(yīng)速率增大，不是反應(yīng)所需活化能減少，C錯(cuò)誤；增大壓強(qiáng)能提高單

位體積內(nèi)活化分子數(shù)目，提高單位時(shí)間內(nèi)分子有效碰撞次數(shù)，不是提高活化分子的百分率，D錯(cuò)誤；故選

Bo

7.（23-24高二上?安徽六安?期中）合成氨工業(yè)中，在催化劑作用下發(fā)生反應(yīng)N2（g）+3H2（g）=2NH3（g）。

下列說法正確的是

A.該反應(yīng)的反應(yīng)物鍵能總和大于生成物的鍵能總和

B.實(shí)際生產(chǎn)中通常選擇20（TC、lOOMpa條件下合成氨

C.采取迅速冷卻的方法，使氣態(tài)氨變?yōu)橐簯B(tài)氨后及時(shí)從平衡混合物中分離出去，可提高氨的產(chǎn)量

D.增大催化劑的表面積，可有效加快反應(yīng)速率和提高平衡轉(zhuǎn)化率

【答案】C

【解析】合成氨的反應(yīng)為放熱反應(yīng)，根據(jù)反應(yīng)的熔變等于反應(yīng)物的鍵能和減去生成物的鍵能和可知，該反

應(yīng)的反應(yīng)物鍵能總和小于生成物的鍵能總和，A錯(cuò)誤；工業(yè)生產(chǎn)中宜選擇200（條件，此時(shí)催化劑活性較

大，但不宜選用lOOMPa,因?yàn)榘钡暮吭诖藯l件下升高并不明顯，且成本較高，B錯(cuò)誤；氨氣易液化，實(shí)

際生產(chǎn)中，采取迅速冷卻的方法，使氣態(tài)氨變成液氨后及時(shí)從平衡混合物中分離出去，從平衡角度考慮，

平衡向正反應(yīng)方向移動(dòng)，從而可提高轉(zhuǎn)化率與產(chǎn)率，C正確；增大催化劑的比表面積（單位質(zhì)量的物質(zhì)所具

有的總表面積），可有效加快反應(yīng)速率，但不會(huì)影響平衡，即不能提高平衡轉(zhuǎn)化率，D錯(cuò)誤；故選C。

8.（23-24高二上?河南信陽?期末）下列有關(guān)化學(xué)工業(yè)的說法正確的是

A.硫酸工業(yè)生產(chǎn)采用常壓，是因?yàn)镾O?在常壓下的轉(zhuǎn)化率已經(jīng)很高了

B.硫酸工業(yè)中，為提高SO2的轉(zhuǎn)化率，通入的空氣越多越好

C.合成氨工業(yè)，在提高速率和原料的轉(zhuǎn)化率上對(duì)溫度的要求是一致的

D.合成氨工業(yè)采用循環(huán)操作，主要是為了增大化學(xué)反應(yīng)速率

【答案】A

【解析】A.硫酸工業(yè)生產(chǎn)采用常壓，是因?yàn)镾O2在常壓下的轉(zhuǎn)化率已經(jīng)很高了，若采用高壓，平衡能向右

移動(dòng)，但效果并不明顯，比起高壓設(shè)備得不償失，A正確；硫酸工業(yè)中，通入適量過量的空氣可提高SO?

的轉(zhuǎn)化率，但通入的空氣過多會(huì)需要更多的預(yù)熱能量，所以不是越多越好，B錯(cuò)誤；合成氨是放熱反應(yīng)，溫

度升高提高速率，溫度低轉(zhuǎn)化率高，對(duì)溫度的要求不一致，C錯(cuò)誤；合成氨工業(yè)采用循環(huán)操作，主要是為了

提高氮?dú)夂蜌錃獾睦寐?，D錯(cuò)誤；故選A。

素養(yǎng)提升

1.（23-24高二上?黑龍江哈爾濱?期中）工業(yè)上制備硫酸的一步重要反應(yīng)是SO?在400?500。（2下的催化氧化反

應(yīng)2so2+O2U2SO3AH<0?下列有關(guān)說法錯(cuò)誤的是

A.從理論上分析，為了使SO,盡可能多地轉(zhuǎn)化為SO3,應(yīng)選擇的條件是低溫高壓

B.在實(shí)際生產(chǎn)中控制溫度為400?500。。原因是溫度過低速率慢，溫度過高SO?轉(zhuǎn)化率低

C.為提高反應(yīng)速率和平衡時(shí)SO?的轉(zhuǎn)化率，實(shí)際生產(chǎn)中采用的壓強(qiáng)越大越好

D.要綜合考慮影響速率與平衡的各種因素、設(shè)備條件和經(jīng)濟(jì)成本等，尋找適宜的生產(chǎn)條件

【答案】C

【解析】該反應(yīng)是一個(gè)反應(yīng)前后氣體體積減小的放熱的可逆反應(yīng)，降低溫度、增大壓強(qiáng)平衡都正向移動(dòng)，

選擇的條件是低溫高壓，A正確；選擇溫度時(shí)，從速率考慮需要高溫，但是該反應(yīng)是放熱反應(yīng)，升高溫度

平衡逆向移動(dòng)，原料的轉(zhuǎn)化率降低，選擇400-50（FC既能提升反應(yīng)速率，又能使催化劑有較高的活性，這是

該反應(yīng)催化劑的催化活性、反應(yīng)速率、反應(yīng)限度等角度綜合考慮的結(jié)果，B正確；在二氧化硫的催化氧化

中，常壓下二氧化硫的轉(zhuǎn)化率很高，增大壓強(qiáng)會(huì)增加成本，C錯(cuò)誤；要綜合考慮影響速率與平衡的各種因素、

設(shè)備條件和經(jīng)濟(jì)成本等，尋找適宜的生產(chǎn)條件，提高生產(chǎn)的效率降低生產(chǎn)的成本，D正確；故選C。

2.（23-24高二上?四川攀枝花?期中）如圖所示為工業(yè)合成氨的流程圖。下列說法錯(cuò)誤的是

A.步驟③、④、⑤均有利于提高原料平衡的轉(zhuǎn)化率

B.步驟①中“凈化”可以防止催化劑中毒

C.步驟②中“加壓”既可以提高原料的轉(zhuǎn)化率，又可以加快反應(yīng)速率

D.為保持足夠高的反應(yīng)速率，應(yīng)在反應(yīng)達(dá)到一定轉(zhuǎn)化率時(shí)及時(shí)將氨氣液化分離，并將混合氣中剩余的原料

氣循環(huán)利用

【答案】A

【分析】加壓既能提高反應(yīng)速率，又能促進(jìn)平衡正向移動(dòng)，合成氨的反應(yīng)為放熱反應(yīng)，低溫有利于平衡正

向移動(dòng)，但是低溫下，催化劑活性低，反應(yīng)速率也低，因此綜合考慮將溫度設(shè)定在500。(3并使用含鐵催化劑

進(jìn)行催化反應(yīng)，及時(shí)將產(chǎn)生的NH3液化分離出來以提高N2和H2的轉(zhuǎn)化率，剩余的N2和H2再循環(huán)利用。

【解析】催化劑只能提高反應(yīng)速率，不能提高平衡轉(zhuǎn)化率，合成氨反應(yīng)為放熱反應(yīng)，高溫不利于平衡正向

移動(dòng)，而液化分離出N1和N?、氏的循環(huán)再利用均可以使平衡正向移動(dòng)，所以步驟④、⑤有利于提高原

料平衡的轉(zhuǎn)化率，步驟③不能，故A錯(cuò)誤；步驟①中“凈化”是除去雜質(zhì)以防止鐵觸媒中毒，故B正確；合

成氨的反應(yīng)為氣體分子數(shù)減小的反應(yīng)，加壓有利于平衡正向移動(dòng)，提高原料轉(zhuǎn)化率，加壓也可以提高反應(yīng)

速率，故C正確；在反應(yīng)達(dá)到一定轉(zhuǎn)化率時(shí)及時(shí)將氨從混合氣中分離出去，沖和H2的平衡轉(zhuǎn)化率增大，

故D正確；故選A。

3.(23-24高二上?黑龍江哈爾濱?期末)在硫酸工業(yè)中，通過下列反應(yīng)使SO2氧化為S03：

2SO2(g)+O2(g)U2SO3(g)AH=-196.6kJ/molo下表列出了在不同溫度和壓強(qiáng)下，反應(yīng)達(dá)到平衡時(shí)SO?的轉(zhuǎn)

化率。下列說法錯(cuò)誤的是

平衡時(shí)so2的轉(zhuǎn)化率/%

溫度/℃

0.1MPa0.5MPa1MPa5MPa10MPa

45097.598.999.299.699.7

55085.692.994.997.798.3

A.在實(shí)際生產(chǎn)中，從成本的角度考慮選擇常壓下進(jìn)行反應(yīng)

B.在實(shí)際生產(chǎn)中，選定的溫度為400?500。(2,這與催化劑的活性無關(guān)

C.反應(yīng)過程中通入過量的空氣，以提高平衡時(shí)SO2的轉(zhuǎn)化率

D.為避免污染環(huán)境和提高原料利用率，尾氣中的SO?需回收處理

【答案】B

【解析】由表格數(shù)據(jù)可知，在常壓及400?