/考點(diǎn)2化學(xué)反應(yīng)的調(diào)控——工業(yè)合成氨微考點(diǎn)1工業(yè)合成氨原理分析1．(2025·湖北武漢檢測)向一容積為2L的恒容密閉容器中充入1molN2和4molH2，在一定溫度下發(fā)生反應(yīng)：N2(g)＋3H2(g)2NH3(g)ΔH<0。10s時(shí)達(dá)到平衡，c(NH3)為0.4mol·L－1。下列說法正確的是()A．該反應(yīng)達(dá)到平衡時(shí)H2的轉(zhuǎn)化率為40%B．降低溫度能使混合氣體的密度增大C．向該容器中充入N2，平衡正向移動(dòng)D．研發(fā)高效催化劑可大大提高NH3的產(chǎn)率[答案]C[解析]A項(xiàng)，根據(jù)題中數(shù)據(jù)可知，NH3的生成量為0.8mol，則H2的減少量為1.2mol，α(H2)＝eq\f(1.2mol,4mol)×100%＝30%；B項(xiàng)，降溫，平衡正向移動(dòng)，但氣體總質(zhì)量不變，容器容積不變，則密度不變；C項(xiàng)，容積不變，充入N2，c(N2)增大，平衡正向移動(dòng)；D項(xiàng)，催化劑不能使平衡發(fā)生移動(dòng)，因此各物質(zhì)的轉(zhuǎn)化率不變、產(chǎn)率不變。2．氨既是一種重要的化工產(chǎn)品，又是一種重要的化工原料。如圖為合成氨以及氨催化制硝酸的流程示意圖。下列說法不正確的是()A．可以利用NH3易液化的性質(zhì)分離出NH3B．合成氨反應(yīng)需要在低溫下進(jìn)行C．對(duì)原料氣壓縮是為了提高原料氣的轉(zhuǎn)化率D．吸收塔中通入A是為了提高原料的利用率[答案]B[解析]利用NH3易液化的性質(zhì)分離出NH3，促進(jìn)平衡正向進(jìn)行，故A正確；低溫有利于提高原料氣的轉(zhuǎn)化率，但不利于提高反應(yīng)速率和催化劑發(fā)揮催化作用，因此合成氨不采用低溫條件，故B錯(cuò)誤；增大壓強(qiáng)，促進(jìn)平衡正向移動(dòng)，可以提高原料氣的轉(zhuǎn)化率，故C正確；一氧化氮與氧氣反應(yīng)生成二氧化氮，二氧化氮、氧氣和水反應(yīng)生成硝酸，A為O2，吸收塔中通入A是為了提高原料的利用率，故D正確。3．哈伯法合成氨的反應(yīng)原理為N2(g)＋3H2(g)eq\o(,\s\up11(高溫、高壓),\s\do4(催化劑))2NH3(g)，新研制的催化劑可使該反應(yīng)在常溫、常壓下進(jìn)行，以氮?dú)夂蜌錃鉃榉磻?yīng)物的燃料電池是利用氮?dú)獾囊环N新方法。下列有關(guān)哈伯法合成氨反應(yīng)的說法正確的是()A．若該反應(yīng)能自發(fā)進(jìn)行，則ΔH>0B．選用高效催化劑，可降低該反應(yīng)的ΔHC．其他條件不變，增大起始n(N2)∶n(H2)的比值，可提高H2的平衡轉(zhuǎn)化率D．提高體系的壓強(qiáng)可增大反應(yīng)的化學(xué)平衡常數(shù)[答案]C[解析]該反應(yīng)為熵減小的反應(yīng)，若該反應(yīng)能自發(fā)進(jìn)行，則ΔH<0，A項(xiàng)錯(cuò)誤；催化劑不能改變反應(yīng)的ΔH，B項(xiàng)錯(cuò)誤；其他條件不變，增大起始n(N2)∶n(H2)的比值，即相當(dāng)于氫氣量不變時(shí)，增加氮?dú)獾挠昧?，平衡正向移?dòng)，可提高H2的平衡轉(zhuǎn)化率，C項(xiàng)正確；化學(xué)平衡常數(shù)只與溫度有關(guān)，溫度不變，平衡常數(shù)不變，D項(xiàng)錯(cuò)誤。微考點(diǎn)2化工生產(chǎn)條件的分析及選擇4．(2025·山東濱州檢測)煤化工通常研究不同條件下CO的轉(zhuǎn)化率以解決實(shí)際問題。已知在催化劑存在條件下發(fā)生反應(yīng)：CO(g)＋H2O(g)H2(g)＋CO2(g)中CO的平衡轉(zhuǎn)化率隨投料比eq\f(pH2O,pCO)及溫度變化關(guān)系如圖所示：(1)該反應(yīng)是________(填“吸熱”或“放熱”)反應(yīng)；(2)在以鐵鎂為催化劑的工業(yè)中，一般控制溫度為400℃左右、投料比eq\f(pH2O,pCO)＝3～5，采用此條件的原因可能是_________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________。[答案](1)放熱(2)催化劑的最適活性溫度在400℃左右；投料比過低，CO的平衡轉(zhuǎn)化率低，投料比太高，成本太大，而CO的平衡轉(zhuǎn)化率提高不多[解析](1)由題圖可知，投料比一定時(shí)，CO的轉(zhuǎn)化率隨溫度的降低而增大，即降低溫度，平衡正向移動(dòng)，所以反應(yīng)正向放熱。(2)由題圖可知，由于投料比過低，CO的平衡轉(zhuǎn)化率低，而投料比在3～5時(shí)，CO平衡轉(zhuǎn)化率已經(jīng)很高，再增加投料比，則成本太大，并且催化劑的活性溫度可能在400℃左右，所以一般采用400℃左右，eq\f(pH2O,pCO)＝3～5。5．“丁烯裂解法”是一種重要的丙烯生產(chǎn)法，在生產(chǎn)過程中會(huì)有生成乙烯的副反應(yīng)發(fā)生。反應(yīng)如下：主反應(yīng)：3C4H8(g)eq\o(,\s\up7(催化劑))4C3H6(g)；副反應(yīng)：C4H8(g)eq\o(,\s\up7(催化劑))2C2H4(g)。測得上述兩反應(yīng)的平衡體系中，各組分的質(zhì)量分?jǐn)?shù)(w)隨溫度(T)和壓強(qiáng)(p)變化的趨勢分別如圖甲和圖乙所示：(1)平衡體系中的C3H6(g)和C2H4(g)的質(zhì)量比是工業(yè)生產(chǎn)C3H6(g)時(shí)選擇反應(yīng)條件的重要依據(jù)之一，從產(chǎn)物的純度考慮，該數(shù)值越高越好，據(jù)圖甲和圖乙判斷，反應(yīng)條件應(yīng)選擇________(填字母)。A．300℃、0.1MPa B．700℃、0.1MPaC．300℃、0.5MPa D．700℃、0.5MPa(2)有研究者結(jié)合圖甲數(shù)據(jù)并綜合考慮各種因素，認(rèn)為450℃的反應(yīng)溫度比300℃或700℃更合適，從反應(yīng)原理角度分析其理由可能是____________________________________________________________________________________________________________________________________________________________。[答案](1)C(2)300℃反應(yīng)速率慢，700℃副反應(yīng)的轉(zhuǎn)化率大于丁烯轉(zhuǎn)化成丙烯的轉(zhuǎn)化率[解析](1)由圖甲可知，300℃時(shí)C2H4(g)的質(zhì)量分?jǐn)?shù)接近于0，而溫度升高，C2H4(g)的質(zhì)量分?jǐn)?shù)增大，故選擇300℃；由圖乙可知，壓強(qiáng)增大，C2H4(g)的質(zhì)量分?jǐn)?shù)減小，C3H6(g)的質(zhì)量分?jǐn)?shù)增大，故選0.5MPa，因此控制反應(yīng)條件為300℃、0.5MPa。(2)溫度越低，反應(yīng)速率越慢，由圖