第2課第6課時化學反應的調控

目標任務

課程標準學習目標

1.能從宏觀與微觀結合的視角，運用溫度、濃度、壓強和催

1.認識化學反應速率和化學平衡的綜合調控化劑對化學反應速率的影響規(guī)律，分析評估化學反應條件的

在生產、生活和科學研究中的重要作用。選擇和優(yōu)化。

2.知道催化劑可以改變反應歷程，對調控化2.能從限度、速率、平衡等角度對化學反應和化工生產條件

學反應速率具有重要作用。進行綜合分析，解決生產、生活中的化學問題，形成節(jié)約成

本、循環(huán)利用、保護環(huán)境等觀念。

預習導學

自主梳理

一、合成氨反應的限度

1.反應原理

已知在298K時，電出）+3電出）U2NH3（g）的△H==92.2kJ?moL,AS=-198.2J-K-1-mol"1?

2.反應特點

「［可逆性：反應為①__反應

合

成T體積變化：正反應是氣體體積②:的反應

氨

反-（熠變：病變：4戚0）

應

白發(fā)性：A〃-7^AS⑤O,常溫下⑥一白發(fā)病;

①④⑤

3.有利于合成氨的條件

a.外界條件：⑦溫度、⑧壓強，有利于化學平衡向生成氨的方向移動。

b.投料比：溫度、壓強一定時，N2、H2的體積比為⑨時平衡混合物中氨的含量最高。

二、合成氨反應的速率

1.提高合成氨反應速率的方法

①②③④

2.濃度與合成氨反應速率之間的關系

15

在特定條件下，合成氨反應的速率與參與反應的物質的濃度的關系式為"=fcc(N2)-C(H2)-CT(NH3),

由反應速率與參與反應的物質濃度的關系式可知：⑤N2或電的濃度，⑥NH3的濃

度，都有利于提高合成氨反應的速率。

三、合成氨生產的適宜條件

1.合成氨反應適宜條件分析

(1)選擇合成氨生產條件時，既不能片面地追求高①，也不應只追求高②,

而應該尋求③的反應條件。

(2)考慮原料的④、未轉化的合成氣(氮氣和氫氣)的⑤、⑥的

綜合利用等。

2.合成氨的適宜條件

影響因素選擇條件

(1)溫度反應溫度控制在可

一(2)物質的盍N2、H2投料比好一

飛)二區(qū)強1XIO,?1*108pa(低壓、中壓和高壓)

一(4)催化劑選擇a作催化劑

(5)濃度使氣態(tài)NH3變成液態(tài)NT并及時分離出去，同時補充電、也

【答案】

一、2.①可逆②減?、邸储堋储荨储弈?.a.⑦降低⑧增大b.⑨1:3。

二、1.①升高②增大③增大④催化劑2.⑤增大⑥減小

三、1.(1)①轉化率②反應速率③以較高的反應速率獲取適當轉化率

(2)④價格⑤循環(huán)使用⑥反應熱。2.(1)⑦700K⑧1:2.8⑨鐵

預習檢測

1.已知反應2NH3ON2+3H2,在某溫度下的平衡常數為0.25,在此條件下，氨的合成反應N2+3H2WNH3的

平衡常數為

A.4B.2C.1D.0.5

【答案】A

【解析】反應2NH3UN2+3H2,在某溫度下的平衡常數為0.25,在此條件下，其逆反應的平衡常數

2

C(NH3)_1

K=3-=4,故選A。

C(N2)C(H2)025

2.下列關于硫酸工業(yè)和合成氨工業(yè)說法錯誤的是

A.都采用了高壓B.都使用了催化劑

C.生產流程中都有造氣和凈化D.都使用了熱交換器

【答案】A

【解析】A.硫酸工業(yè)采用了催化劑加熱條件，合成氨工業(yè)采用高溫、高壓、催化劑作用下反應，故A錯

誤；

B.硫酸工業(yè)使用五氧化二鋼作催化劑，合成氨工業(yè)使用鐵觸媒作催化劑，故B正確；

C.生產流程中都有造氣和凈化，防止雜質使催化劑中毒，降低催化效果，故C正確；

D.兩個工業(yè)產生都是放熱反應，兩者都使用了熱交換器，將放出的熱量對原料進行熱處理，可以降低成

本，故D正確。

綜上所述，答案為A。

3.在硫酸工業(yè)生產中，通過下列反應使Sth氧化成S03：2so2（g）+。2值）峰冷2SO3（g）AH=196.6kJ/mol?

下表列出了在不同溫度和壓強下，反應達到平衡時S02的轉化率

平衡時的轉化率

溫度/回

O.IMPa0.5MPaIMPa5MPalOMPa

45097.598.999.299.699.7

55085.692.994.997.798.3

從化學反應速率、化學平衡及生產成本、產量等角度綜合分析，在實際生產中有關該反應適宜條件選擇的

說法正確的是

A.S02的轉化率與溫度成反比，故采用盡可能低的溫度

B.該反應在450回左右、IMPa（常壓）下進行較為合適

C.S02的轉化率與壓強成正比，故采用盡可能高的壓強

D.為了提高的S02的轉化率，應使用合適的催化劑

【答案】B

【解析】A.由表格數據可知，S02的轉化率與溫度成反比，降低溫度平衡向正反應方向移動，但反應速率

減小，不利于提高S5的產量，故A錯誤；

B.在IMPa、450團時SO3的平衡轉化率（97.5%）就已經很高了，若繼續(xù)增大壓強，平衡雖正向移動，但

效果并不明顯，比其高壓設備的高額造價，得不償失，故B正確；

C.由表格數據可知，SO2的轉化率與壓強成正比，但采用高壓，平衡雖正向移動，但效果并不明顯，比其

高壓設備的高額造價，得不償失，故c錯誤；

D.催化劑不能改變SO2的平衡轉化率，故D錯誤；

故選Bo

4.下列關于化學反應的調控措施說法不E琥的是

A.硫酸工業(yè)中，為使黃鐵礦充分燃燒，可將礦石粉碎

B.硝酸工業(yè)中，氨的氧化使用催化劑是為了增大反應速率，提高生產效率

C.合成氨工業(yè)中，為提高氮氣和氫氣的利用率，采用循環(huán)操作

D.對于合成氨的反應，如果調控好反應條件，可使一種反應物的轉化率達到100%

【答案】D

【解析】A.硫酸工業(yè)中，將礦石粉碎可以增大反應物的接觸面積，有利于黃鐵礦的充分燃燒，故A正確；

B.硝酸工業(yè)中，氨的氧化使用催化劑，可以降低反應的活化能，增大反應速率，提高生產效率，故B正

確；

C.合成氨工業(yè)中，分離出液氨的混合氣體中含有的氮氣和氫氣采用循環(huán)操作，有利于提高氮氣和氫氣的

利用率，故C正確；

D.合成氨反應為可逆反應，可逆反應不可能完全反應，所以調控反應條件不可能使反應物的轉化率達到

100%,故D錯誤;

故選D。

5.關于工業(yè)合成NH3的說法中不正確的是

A.適當加壓可提高氨的產率

B.加入催化劑可以加快反應速率

C.選擇40050013是因該溫度下氨的平衡產率最高

將含和的原料氣循環(huán)使用可以提高原料的轉化率

D.N2H2

【答案】C

【解析】合成氨的反應為：

N2+3H2i2N&AH<0o

A.合成氨是氣體體積減小的反應，適當增加壓強平衡正向移動，可提高氨的產率，A正確；

B.加入催化劑可以加快反應速率，B正確；

C.對于放熱反應而言溫度越低氨的平衡產率更高,選擇400500團是綜合考慮該溫度下反應速率和氨的產率,

C錯誤；

D.將含此和出的原料氣循環(huán)使用可以提高原料的轉化率，D正確；

故選C?

6.德國化學家哈伯發(fā)明了以低成本制造氨的方法，大大滿足了當時日益增長的人口對糧食的需求。下列

是哈伯法的流程圖，其中為提高原料平衡轉化率而采取的措施是

A.①②③④B.②③④C.②④⑤D.②⑤

【答案】C

【解析】合成氨的反應是氣體體積減小的、放熱的可逆反應。凈化干燥的目的是提高產物純度，不能提高

轉化率，①不符合；催化劑只改變反應速率，不影響平衡狀態(tài)，不能提高轉化率，③不符合；而②④⑤

操作均使合成氨反應平衡向正反應方向移動，均能提高反應轉化率；故選C。

探究提升

A環(huán)節(jié)一工業(yè)合成氨適宜條件的選擇

【情境材料】

自1784年發(fā)現氨以后，人們一直在研究如何利用化學方法由氮氣和氫氣合成氨，但直到1913年才實現了

合成氨的工業(yè)化生產，經過研究人員的努力，幾I年后建造了日產氨1000噸的大型裝置。

合

成

氨

塔

<WA

【問題探究】

1.工業(yè)生產中增大壓強既可提高反應速率，又可提高氨的產量，那么在合成氨工業(yè)中壓強是否越大越好？

為什么？

2.既然降低溫度有利于平衡向生成氨的方向移動，那么生產中是否溫度越低越好？為什么？

3.從工業(yè)合成氨的工藝流程圖中可知，工業(yè)合成氨時為什么要通過冷卻及時分離出液氨？

4.催化劑對化學平衡移動沒有影響，為什么在合成氨工業(yè)中要使用催化劑？

【答案】1.不是。因為溫度一定時，增大混合氣體的壓強對合成氨的速率和平衡都有利，但壓強越大需

要的動力越大，對材料的強度和設備的制造要求越高，一般采用的壓強為10MPa?30MPa。

2.不是。因為從平衡的角度考慮，低溫有利于合成氨，但是溫度過低反應速率很慢，需要很長時間才能

達到平衡，所以實際生產中，采用的溫度為400?500℃(在此溫度時催化劑的活性最大)。

3.減少平衡混合氣體中氨的濃度，使合成氨的平衡正向移動，提高反應物的轉化率。

4.催化劑可加快反應速率，提高生產效率。

要點歸納

1.合成氨反應的適宜條件

在實際生產中，既要考慮氨的產量，又要考慮生產效率和經濟效益，綜合速率與平衡兩方面的措施，得出

合成氨的適宜條件：

⑴濃度：一般采用N2和H2的體積比1：3,同時增大濃度，這是因為合成氨生產的原料氣要循環(huán)使用。

(2)溫度：合成氨是放熱反應，降低溫度雖有利于平衡向正反應方向移動，但溫度過低，反應速率過慢，400?

500℃左右為宜，此溫度也是催化劑活性溫度范圍。

(3)壓強：合成氨是體積縮小的可逆反應，壓強增大，有利于氨的合成，但對設備要求也就很高，所需動力

也越大，應選擇適當壓強，即10MPa?30Mpa。

⑷催化劑：選用鐵觸媒，能加快反應速率，縮短達到平衡所需時間。

2.工業(yè)生產中選擇適宜生產條件的原則

(1)從可逆性、反應前后氣態(tài)物質系數的變化、焰變三個角度分析化學反應的特點。

(2)根據反應特點具體分析外界條件對速率和平衡的影響；從速率和平衡的角度進行綜合分析，再充分

考慮實際情況，選出適宜的外界條件。

有利于加快速率的有利于平衡正向移動的條件

外界條件綜合分析結果

條件控制控制

增大反應物的濃度、減小生成不斷地補充反應物、及時地分離出生

濃度增大反應物的濃度

物的濃度成物

催化劑加合適的催化劑無加合適的催化劑

兼顧速率和平衡,考慮催化劑的適宜

AH<0低溫

溫度

溫度高溫

在設備條件允許的前提下,盡量采取

AH>0高溫

高溫并考慮催化劑的活性

在設備條件允許的前提下，盡量采取

Avg<0高壓

壓強高壓(有氣體參加)高壓

Avg>0低壓兼顧速率和平衡，選取適宜的壓強

(1)合成氨反應中，為了提高原料轉化率，常采用將未能轉化的N2、H2循環(huán)使用的措施。

(2)工業(yè)生產中，必須從反應限度和反應速率兩個角度選擇合成氨的適宜條件，既要考慮盡量增大反應

物的轉化率，充分利用原料，又要選擇較快的反應速率，提高單位時間內的產量，同時還要考慮設備的要

求和技術條件。

典例精講

【例1】(機23春?江蘇徐州?高二統(tǒng)考期中)合成氨反應為N2(g)+3H?(g)-2NH3(g)。圖1表示在一定

溫度下此反應過程中的能量變化。圖2表示在2L的密閉容器中反應時N2的物質的量隨時間的變化曲線。

圖3表示在其他條件不變的情況下，改變起始物氫氣的物質的量，平衡時NH3的質量分數W(NH3)的變化

曲線。

506/E

;

N2(g)+3H2(g)

\H

下列說法正確的是

A.該反應為自發(fā)反應，由圖1可得加入適當的催化劑，E和AH都減小

B.圖2中0~10min內該反應的平均速率v(H2)=0.045moLULminT,從llmin起其他條件不變，壓縮

容器的體積為1L,則n(N?)的變化曲線為d

C.圖3中，a、b、c三點所處的平衡狀態(tài)中，反應物N?的轉化率最高的是b點

c2(NH,)

D.該反應平衡常數表達式為K=3/口\、，圖3中工和T2表示溫度，對應溫度下的平衡常數為

c(H2)C(N2)

K：K2,則：TXK*

【答案】B

【解析】A.加入催化劑活化能E降低，但不影響焰變，AH不變，由圖1可知，合成氨是焰減焙減過程,

△6<0反應自發(fā)進行，根據46=2^-丁藍可知，該反應在低溫下自發(fā)進行，故A錯誤；

B.由圖2可知，。?lOmin內氮氣的物質的量變化量為0.6mol-0.3moi=0.3mol,

0.3mol

v(N)-2L-0015mol/(L.min),速率之比等于化學計量數之比，故V(H2)=3V(N2)=3XOQ15moi/(L?min)

=0.045mol/(L?min),llmin壓縮體積，壓強增大，平衡向正反應移動，平衡時氮氣的物質的量小于原平衡，

故n(N2)的變化曲線為d,故B正確；

C.圖3表示平衡時氨氣含量與氫氣起始物質的量關系，曲線上各點都處于平衡狀態(tài)，故a、b、c都處于

平衡狀態(tài)，達平衡后，增大氫氣用量，氮氣的轉化率增大，故a、b、c三點中，c的氮氣的轉化率最高，

故C錯誤；

D.由圖3可知，氫氣的起始物質的量相同時，溫度Ti平衡后，氨氣的含量更高，該反應為放熱反應，降

低溫度平衡向正反應移動，故溫度T1VT2,溫度越高化學平衡越低，故K1>K2,故D錯誤；

故答案選B。

【例2】(2022秋?廣東廣州)為探究外界條件對反應：aA(g)+bB(g)-dZ(g)的影響，以投料比

n(A):n(B)=a:b開始反應,通過實驗得到不同條件下反應達到平衡時Z的物質的量分數與壓強及溫度的關

系，實驗結果如圖所示。下列判斷正確的是

A.AH>0

B.a+b<d

c.升高溫度，v正、V逆都增大，平衡常數減小

D.恒溫恒容時，增大投料比，A的轉化率增大

【答案】C

【解析】A.由圖可知，壓強相等時，溫度升高，Z的物質的量分數減小，所以平衡逆向移動，所以反應放

熱，A錯誤；

B.由圖可知，溫度相同時，壓強增大，Z的物質的量分數增大，所以平衡正向移動，說明a+b>d,B錯

誤；

C.由A可在知，反應放熱，升高溫度，平衡逆向移動，所以平衡常數K減小，C正確；

n(A)

D?增大一看，相當于增加A,則A本身的轉化率降低，D錯誤；

n(B)

故選Co

[例3](2023春?廣東,高二惠州一中校聯考階段練習)甲醇脫氫法制HCOOCH3工藝過程涉及如下反應：

1

反應回：2CH3OH(g)HCOOCH3(g)+2H2(g)AHi=+135.4kJ-mol

1

反應回：CH3OH(g)CO(g)+2H2(g)AH2=+106.0kJ-mol

向容積為10L的恒容密閉容器中通入1molCH30H(g)發(fā)生上述反應，反應相同時間，測得CH30H的轉化率

2n(HCOOCH3)

和HC00CH3的選擇性隨溫度變化如圖所示。(已知：HC00CH3的選擇性=xlOO%)

n(CHQH)反應

下列說法錯誤的是

%

%

、

樹ff<l

<

唧

HH

oO

eO

HO

oO

H

K

77

1

A.HCOOCH3(g)2CO(g)+2H2(g)AH=+76.6kJ-mol

B.實線代表的是CH30H的轉化率

C.553K時，力的體積分數為0.25

D.高于553K時，虛線趨勢下降可能是因為HCOOCH3分解

【答案】C

【解析】A.根據蓋斯定律，反應團的2倍減去反應團得到

1

HCOOCH3（g）=2CO（g）+2H2（g）AH=+76.6kJ-mor,A正確；

B.反應回、反應團都是吸熱反應，升高溫度，平衡正向移動，CH30H轉化率增大，因此實線代表的是CH30H

的轉化率，B正確；

C.553K時，實線為CH30H的轉化率20.0%,虛線為HCOOCH3的選擇性（50.0%）,則

2cH30H(g)HCOOCH3(g)+2H2(g)

起始/mol100

變化/mol0.10.050.1

平衡/mol1-1x20.0%0.050.1+0.2

CH3OH(g)CO(g)+2H2(g)

起始/mol100

變化/mol0.10.10.2

平衡/mol1-1x20.0%0.10.1+0.2

0.3mol

故553K時，出的體積分數為x100%=24%C錯誤;

0.3mol+0.8mol+0.lmol+0.05mol

D.根據圖中分析虛線為HCOOCH3的選擇性，實線為CH30H的轉化率，高于553K時，虛線趨勢下降可

能是因為HC00CH3分解，D正確;

故選Co

課堂總結

化

學

反

應

的

調

控

強化訓練探究

一、單選題

1.（2022秋?廣東梅州?高二校聯考期中）硫酸是一種重要的化工產品，目前主要采用〃接觸法〃進行生產。

有關反應2so2+。2.祟=,2$。3的說法中不正確的是

A.實際生產中，S02,。2再循環(huán)使用提高原料利用率

B.實際生產中，為了提高反應速率，壓強越高越好

C.在生產中，通入過量空氣的目的是提高SO。的轉化率

D.實際生產中，選定400~500團作為操作溫度的主要原因是催化劑的活性最高

【答案】B

【解析】A.二氧化硫和氧氣的反應為可逆反應，S02和5不能反應完，因此S02和。2需再循環(huán)利用以提

高原料利用率，A正確；

B.壓強過大，設備可能無法承受太大的壓強，適當增大壓強可提高反應速率和轉化率，B錯誤；

C.通入過量的空氣，則反應平衡正向移動，S02的轉化率提高，C正確；

D.實際生產中，溫度為400500回時，催化劑的活性最高，因此400500EI作為操作溫度，D正確；

故答案選Bo

2.(2023秋?云南麗江?高二統(tǒng)考期末)|下列關于工業(yè)合成氨的敘述中錯誤的是

A.在動力、設備、材料允許的條件下盡可能在高壓下進行

B.溫度越高越有利于工業(yè)合成氨

C.在工業(yè)合成氨中止、取的循環(huán)利用可提高其利用率，降低成本

D.將混合氣體中的氨液化有利于合成氨反應

【答案】B

【解析】A.合成氨的正反應為氣體體積縮小的反應，壓強越大，反應物的轉化率越高，則在動力、設備、

材料允許的條件下盡可能在高壓下進行，故A正確；

B.合成氨的正反應為放熱反應，升高溫度后不利于氨氣的生成，故B錯誤；

C.合成氨中W和也的循環(huán)使用，可以提高原料氣的利用率，降低成本，故C正確；

D.合成氨的反應中，將混合氣體中的氨氣液化，減小了生成物濃度，平衡向著正向移動，可以用平衡移

動原理解釋，故D正確；

故答案選Bo

3.(2023春?江蘇常州?高二統(tǒng)考期中)以C02、應為原料合成CH30H涉及的反應如下：

1

反應回：CO2(g)+3H2(g)-CH3OH(g)+H2O(g)AH,=-49kJ.mol

1

反應機CO2(g)+H2(g)CO(g)+H2O(g)AH2=+41kJ-mor

反應回：CO(g)+2H2(g)CH3OH(g)

在5MPa下，按照〃9。2):“(凡)=1:3投料，平衡時，CO和CH30H在含碳產物中物質的量分數及CO2的轉

化率隨溫度的變化如圖。下列說法正確的是

A.反應團中反應物的總鍵能大于生成物的總鍵能

B.曲線m代表CO在含碳產物中物質的量分數

C.該條件下溫度越低，越有利于工業(yè)生產CH30H

D.圖示2700時，平衡體系中的體積分數約為66.6%

【答案】D

【解析】A.根據蓋斯定律I國可得反應ElCO(g)+2H2(g)UCH30H(g)A，3=49kJ-mo|i41kJ-moP=90kJ-moP；△"=反

應物的總鍵能生成物的總鍵能，故反應團中反應物的總鍵能小于生成物的總鍵能，A錯誤；

B.反應團的正反應是吸熱反應，生成物中有C0,溫度升高，反應回的平衡正向移動，C。的物質的量分數

增大；反應團的正反應是放熱反應，反應物中有co,溫度升高，反應回的平衡逆向移動，co的物質的量分

數也會增大，也就是說，溫度升高，C。的產量變大，則C。在含碳產物的物質的量分數增大，故符合這個

規(guī)律的是曲線n,B錯誤；

C.由圖可知，溫度在150回時有利于反應團進行，CH30H的含量高，有利于提高CFhOH的產率，但并不是

溫度越低越好，因為溫度太低反應速率太慢，C錯誤；

D.根據題意設起始量n(CO2)=：lmol,n(H2)=3mol,平衡時甲醇和8的物質的量相等，設CH30H物質的量

為xmol,則C0的物質的量也為xmol,270回時C02的轉化率為25%,則平衡時C02的物質的量為0.75mol,

根據碳守恒：0.75+2x=l,解得x=0.125,根據氧守恒，水的物質的量為：

3x2-0.125x4-0.25x2,

2mol0.75molx20,125mol0.125mol=0.25mol,根據氫守恒，氫氣的物質的量為---------------------mol

2

=2.5mol,則反應后總的物質的量0.75mol+0.125moi+0.125mol+2.5mol+0.25mol=3.75mol,則平衡體系中H2

25

的體積分數為二二X100%=66.7%,D正確;

3.75

答案選D。

4.(2023秋?河南?高二校聯考期才)下列說法錯誤的是

A.合成氨反應采取循環(huán)操作主要是為了提高化學反應速率

B.S(s)+O2(g)=SO2(g)AH,,S(g)+O2(g)=SO2(g)AH2,則AH/A%

C.反應22。5僅)4NO2(g)+O2(g)AHX),能自發(fā)進行的原因是ASX)

D.一定溫度下，對2BaC)2(s)2BaO(s)+C)2(g)平衡體系縮小體積，再次達到平衡時4。?)不變

【答案】A

【解析】A.合成氨工業(yè)采用循環(huán)操作，主要是為了提高氮氣和氫氣的利用率，提高經濟效益，A項錯誤;

B.因為S⑸——S(g)AHX),根據蓋斯定律可得+所以即

AHJ>AH2,B項正確；

C.反應能自發(fā)進行，說明△GuAW-TASVO,因為則ASX),C項正確；

D.溫度不變，K=c(C>2)不變，縮小體積，平衡逆向移動，由于K不變，則再次達到平衡時c(Oj不變,

D項正確；

故選A。

5.(2023春?云南?高二校聯考階段練習|)工業(yè)上可通過甲醇段基化法制取甲酸甲酯(HCOOCW):

CH3OH(g)+CO(g)HCOOCH3(g),在容積固定的密閉容器中，投入等物質的量CH30H和CO,測得

相同時間內co的轉化率隨溫度變化如圖實線所示(圖中虛線表示相同條件下co的平衡轉化率隨溫度的變

化)。下列說法不合理的是

96.0

95.5

￡95.0

③94.5

§94.0

°93.5

93.0

溫度(。0

A.適當增大壓強可增大甲醇的平衡轉化率

B.c點反應速率丫正>丫逆

C.反應速率％<%，平衡常數KgC)<

D.生產時反應溫度控制在80~85回為宜

【答案】C

【解析】A.因為反應物氣體分子數大于生成物氣體分子數，所以適當增大壓強可使平衡正向移動，從而

增大甲醇的平衡轉化率，A合理；

B.c點時，CO的轉化率小于該溫度下的平衡轉化率，則平衡正向移動，反應速率%>v逆，B合理；

C.因為e點時溫度高于b點時溫度，所以e點反應速率比b點快，即反應速率叫〈匕，但正反應為放熱

反應，溫度越高，平衡常數越小，所以平衡常數勺75°)>4期0)，C不合理；

D.80~850時，CO的轉化率已經達到95.5%以上，且反應速率較快，所以生產時反應溫度宜控制在80~85回，

D合理；

故選C。

6.(如23秋,廣東廣州?高二統(tǒng)考期末)1913年德國化學家哈伯發(fā)明了以低成本制造大量氨的方法，從而大

太滿足了當時日益增長的人口對糧食的需求。下圖是合成氨生產流程示意圖，下列說法不正確的是

液態(tài)NH3NH3,N2,H2

A."干燥凈化"可以防止催化劑中毒

B."壓縮機加壓〃既提高了原料的轉化率又加快了反應速率

C."冷卻"提高了原料的平衡轉化率和利用率

D."鐵觸媒"在生產過程中需使用外加熱源持續(xù)加熱

【答案】D

【解析】A.合成氨反應的原料中含有能使催化劑中毒的雜質，所以"干燥凈化"可以防止催化劑中毒，故A

正確；

B.合成氨反應是氣體體積減小的反應，增大壓強，化學反應速率加快，平衡向正反應方向移動，原料的

轉化率增大，所以"壓縮機加壓"既提高了原料的轉化率又加快了反應速率，故B正確；

C.氨氣易液化，冷卻時氨氣轉化為液氨，生成物的濃度減小，平衡向正反應方向移動，原料的轉化率增

大，所以"冷卻"提高了原料的平衡轉化率和利用率，故c正確；

D.合成氨反應為放熱反應，"鐵觸媒"在生產過程中可以通過反應放出的熱量和熱交換達到反應所需的溫

度，不需使用外加熱源持續(xù)加熱，故D錯誤；

故選D。

7.(2023秋?江蘇南通?高二統(tǒng)考期末)工業(yè)上通常采用鐵觸媒、在400~500℃和10MPa~30Mpa的條件下

合成氨。合成氨的反應為N2(g)+3H?(g).-2NH3(g)△"=-92.4kJ.moL。下列說法正確的是

A.N2(g)+3H2(g)/2NH3(g)^AS>0

B.采用400?500℃的高溫是有利于提高平衡轉化率

C.采用10MPa~30MPa的高壓能增大反應的平衡常數

D.使用鐵觸媒可以降低反應的活化能

【答案】D

【解析】A.N2(g)+3H2(g)/2NH3(g)正反向氣體分子總數減小，A5<0,A錯誤；

B.采用400?500℃的高溫是有利于提高催化劑活性、提供反應速率，正反應是放熱反應，升溫平衡左移、

平衡轉化率小，B錯誤；

C.采用10MPa~30Mpa的高壓能增大反應速率、能使平衡右移，但平衡常數只受溫度影響，故增壓不影

響平衡常數，C錯誤；

D.使用鐵觸媒可以降低反應的活化能、加快反應速率，D正確；

答案選D。

8.(2022秋?山西大同?高二統(tǒng)考期中)在硫酸工業(yè)中，通過下列反應使SO?氧化為SO3：

2SO2(g)+O2(g)2SO3(g)AH=-196.6kJ/mol。下表列出了在不同溫度和壓強下，反應達到平衡時SO?

的轉化率。下列說法錯誤的是

平衡時SO?的轉化率/%

溫度/回

O.IMPa0.5MPaIMPa5MPalOMPa

45097.598.999.299.699.7

55085.692.994.997.798.3

A.從理論上分析，選擇溫度450550回，既利于平衡正向移動又利于提高反應速率

B.從理論上分析，為了使SO?盡可能多地轉化為SO3,應選擇的條件是450回，lOMPa

C.在實際生產中，為了降低成本采用常壓條件，因為常壓下SO?的轉化率已經很高了

D.在實際生產中，通入過量的空氣，既利于平衡正向移動，又利于提高反應速率

【答案】A

【解析】A.該反應為放熱反應，從理論上分析，溫度越低越有利于平衡正向移動，但溫度過低反應速率

太小，且影響催化劑的催化活性，所以工業(yè)上選擇溫度450?550。。主要原因是考慮催化劑的活性最佳,

A錯誤；

B.由表格數據可知4500，lOMPa,二氧化硫的轉化率達99.7%,從理論上分析，為了使SO?盡可能多地

轉化為SC)3，應選擇的條件是450回，lOMPa,B正確；

C.反應為氣體體積縮小的反應，增大壓強平衡正向移動，所以從理論上分析，選擇高壓，但常壓下SO?的

轉化率已經很高了，繼續(xù)增大壓強，雖然二氧化硫的平衡轉化率會提高，但不明顯，且會增加設備成本,

增大投資和能量消耗，在實際生產中，為了降低成本采用常壓條件，c正確；

D.空氣的成本較低，在實際生產中，通入過量的空氣，反應物濃度增大，反應速率加快，平衡正向移動，

從而可提高成本較高的二氧化硫的轉化率，D正確；

故答案選A。

9.(2023春?江蘇連云港?高二統(tǒng)考期末)NO氧化成N5的熱化學方程式為

2NO(g)+O2(g)=2NO2(g)AH=-116.4kJ.molT。對于反應2NO2(g)2NO(g)+O2(g),下列說法正確

的是

A.該反應的AH>0,AS<0

B.使用高效催化劑能提升NO2的平衡轉化率

C.反應的平衡常數可表示為K=C-)

D.其他條件相同，減小n木(N哥O?,)畋的平衡轉化率上升

【答案】C

【解析】A.由于2NO(g)+C>2(g)=2NO2(g)AH=—116.4kJ.molT,所以ZNO*).?2NO(g)+O/g)的

0H>O,該反應是氣體增加的反應，所以團S>0,故A錯誤；

B.使用催化劑只能加快反應速率，不能提高平衡轉化率，故B錯誤；

C.反應的平衡常數可表示為K="黑普D正確。故C正確；

「(NO?)

n(NO)

D.其他條件相同，減小'/zc0lNO2的平衡轉化率下降，N。的平衡轉化率上升，故D錯誤；

n(NO)

答案選C。

10.(2022秋?江西南昌?高二南昌縣蓮塘第一中學?？茧A段練習)已知A(g)+B(g)C(g)+D(g)反應的平衡常

數和溫度的關系如下：

溫度/回70090083010001200

平衡常數1.71.11.00.60.4

830回時響一個2L的密閉容器中充入0.2mol的A和0.8mol的B,反應4s時測得C的物質的量n(C)=0.04mol,

下列說法正確的是

A.4s時c(B)為0.76mol?「i

B.830回達平衡時，A的轉化率為80%

C.反應達平衡后，升高溫度，平衡正向移動

D.降低溫度，反應C(g)+D(g)A(g)+B(g)的平衡常數增大

【答案】B

【解析】A.反應4s時測得C的物質的量?(C)=0.04mol,則參加反應的B的物質的量為0.04mol,c(B)=

0.8mol-0.04mol丁丁會

----------------------=0.38mol?L1,A不正確；

2L

B.830回達平衡時，設參加反應A的物質的量為X,則可建立如下三段式:

A(g)+B(g).?C(g)+D(g)

起始量(mol)0.20.800

變化量(mol)XXXX

平衡量(mol)0.2-x0.8—xxX

XX

mil--------------=i.o,x=0.16mol,A的轉化率為“mHx100%=80%,B正確;

人」0.2—x0.8-x0.2mol

22

C.由分析可知，正反應為放熱反應，則反應達平衡后，升高溫度，平衡逆向移動，C不正確;

D.A(g)+B(g)=C(g)+D(g)為放熱反應，貝！)反應C(g)+D(g)=A(g)+B(g)為吸熱反應,降低溫度，平衡逆向移動,

平衡常數減小，D不正確；

故選Bo

11.(2022秋?山東青島)|在3個初始溫度均為T回的密閉容器中發(fā)生反應：2SO2(g)+O2(g)#2SO3(g)AH<0?

下列說法正確的是

起始物質的量/mol

容器編號容器類型初始體積平衡時SO3物質的量/mol

SO202SO3

回恒溫恒容1.0L2101.6

回絕熱恒容1.0L210a

回恒溫恒壓2.0L004b

A.a>1,6

B.b>0.8

C.平衡時v正(SO2)：v(0)<v(0)

D.若起始時向容器團中充入L0molSC)2(g)、0.20molO2(g)^n4.0molS03(g),則反應將向正反應方向進行

【答案】C

【解析】A.團與團初始投入量相同，國為絕熱恒容容器，該反應為放熱反應，故回隨著反應的進行容器溫度

升高，平衡時相當于對回容器升高溫度，向逆方向移動，則平衡時S03的物質的量比回小，即a<1.6,故A

錯誤；

B.對于團中反應，開始時n(SO2)=2mol,n(O2)=lmol,平衡時n(SO3)=1.6mol,若容器團反應是在恒

溫恒容下進行，其等效開始狀態(tài)是n(SO2)=4mol,n(02)=2mol,物質的量是團的一倍，容器的容積也是

團的一倍，則二者為等效開始狀態(tài)，平衡時各種物質的含量相同，則平衡時S03的物質的量是3.2mol,但

由于該反應的正反應是氣體體積減小的反應，反應團是在恒溫恒壓下進行，反應從逆反應方向開始，反應

發(fā)生使氣體的壓強增大，為維持壓強不變，相當于在團平衡的基礎上擴大容器的容積而導致減小壓強，減

小壓強化學平衡逆向移動，因此反應團中達到平衡時S03的物質的量比1.6mol要少，即b<1.6,故B錯誤;

C.團為絕熱容器，隨著反應的進行容器溫度升高,溫度升高反應速率加快,則平衡時的正反應速率:v(即<v(固,

故C正確；

D.反應三段式為

2SO2(g)+O2(g)2s03(g)

起始(mol/L)210

轉化(mol/L)1.60.81.6

平衡(mol/L)0.40.21.6

2

平衡常數"高(1.，6)

=80,容器回中充入l.OmolSO2(g)、0.2mol5(g)和4.0molSO3(g)的濃度商Qc=

(4.0)

,'」=80=K,達到平衡狀態(tài)，反應不移動，故D錯誤;

(l.oyX0.2

故選C。

12.(1023春?江蘇泰州?高二姜堰中學?？计谥?丙烷經催化脫氫制丙烯的反應為C3H8(g)=C3H6(g)+H2(g)。

6000,將固定濃度的C3H8通入有催化劑的恒容反應器，逐漸提高C02濃度，經相同時間，測得出口處C3H6、

CO和H2濃度隨初始C02濃度的變化關系如圖所示。下列說法不正確的是

c(C3H6>C(H2)

A.丙烷脫氫制丙烯反應的化學平衡常數K=

c(C3H8)

B.c(H2)和c(C3H6)變化差異的原因：CO2+H2CO+H2O

C.其他條件不變，投料比c(C3H8)/c(CO2)越大，C3H8轉化率越小

D.若體系只有C3H6、H2、CO和H2O生成，則出口處物質濃度c之間一定存在關系：

2C(C3H6)=2C(H2)+C(CO)+2C(H2O)

【答案】D

【解析】A.根據化學平衡常數的定義式，丙烷脫氫制丙烯反應的化學平衡常數K=/口：，A正確；

B.丙烷催化脫氫生成的氫氣會與CO2反應生成CO和H2O,因此丙烯的濃度變化基本不受二氧化碳濃度的

影響，而H2的濃度隨著二氧化碳濃度的增大而趨于一個定值，B正確；

C.其他條件不變，投料比c(C3H8)/c(CO2)越大，說明丙烷的相對濃度越大，丙烷濃度增大使其轉化率減小，

c正確；

D.根據丙烷催化脫氫制丙烯的反應可知，生成的丙烯和氫氣的物質的量相同，而CO2+H2.CO+H2。，則

有C(C3H6)=C(H2)+C(CO)+C(H2O),D錯誤；

故答案選Do

二、填空題

13.(］。22秋?陜西寶雞?高二?？计谥?I.C02可用來生產燃料甲醇。CO2(g)+3H2(g)^CH3OH(g)+H2O(g)AH2=

AgkJ-moPo在體積為1L的恒容密閉容器中，充入ImoICCh和2mol出，一定條件下發(fā)生上述反應，測得

CH30H(g)的濃度隨時間的變化如表所示：

時間/min0351015

濃度/mol/L00.30.450.50.5

⑴比的平衡轉化率=o該條件下上述反應的平衡常數K=

n(CHQH2)

⑵下列措施中能使平衡體系中7T增大且不減慢化學反應速率的是______。

n(CO2)

A.升高溫度B.充入He(g),使體系壓強增大

C.再充入lmolHzD.將力0值)從體系中分離出去

⑶當反應達到平衡時，H2的物質的量濃度為C1,然后向容器中再加入一定量H2,待反應再一次達到平衡

后，H2的物質的量濃度為C2,則C1C2(填或"=")。

⑷要提高C02的轉化率，可以采取的措施是(填序號)。

A.加入催化劑B.增大C02的濃度C.通入惰性氣體D.通入H2E.分離出甲醇

(5)T國時，向恒容密閉容器中充入C02和也，發(fā)生反應C02回+3H2(g)=CH30H(g)+H20(g)回H。在使用不同催化

劑時，相同時間內測得C02的轉化率隨溫度的變化如下圖所示。

則催化效果最佳的是催化劑(填"I"、"II"或"川")。如果a點已經達到平衡狀態(tài)，則b點的v正,

(填"<"或"=〃)，c點轉化