專題04化學(xué)反應(yīng)的方向和調(diào)控題型1自發(fā)過程和自發(fā)反應(yīng)題型2化學(xué)反應(yīng)方向的判定(重點(diǎn))題型3合成氨適宜條件的選擇題型4工業(yè)生產(chǎn)中反應(yīng)條件的分析題型5結(jié)合工業(yè)生產(chǎn)的化學(xué)平衡綜合題(難點(diǎn))題型1自發(fā)過程和自發(fā)反應(yīng)易錯(cuò)提醒：(1)自發(fā)過程是指在一定條件下，不借助任何外力就可以進(jìn)行的過程。例如水從高處往低處流，熱從高溫物體傳向低溫物體等。(2)。1．【判斷過程自發(fā)】下列過程屬非自發(fā)的是()A．水由高處向低處流B．室溫下水結(jié)成冰C．氣體從高密度處向低密度處擴(kuò)散D．加熱鐵棒一端，熱量傳向另一端【答案】B【解析】A．水由高處向低處流勢(shì)能減小，自發(fā)進(jìn)行，A不符合題意；B．水結(jié)成冰這個(gè)變化，雖然是放熱的，但是同時(shí)也是熵減的，因此必須在某一溫度(0°C)以下才能自發(fā)進(jìn)行，室溫下不能自發(fā)進(jìn)行，B符合題意；C．氣體從高密度處向低密度處擴(kuò)散是自發(fā)過程，C不符合題意；D．加熱鐵棒一端，熱量傳向另一端是自發(fā)過程，D不符合題意；故選B。2．【判斷變化自發(fā)】下列不屬于自發(fā)進(jìn)行的變化是()A．紅墨水加到清水使整杯水變紅B．冰在室溫下融化成水C．電解飽和食鹽水D．鐵器在潮濕的空氣中生銹【答案】C【解析】A項(xiàng)，擴(kuò)散現(xiàn)象，是熵增加的自發(fā)過程，A不符合題意；B項(xiàng)，冰的熔點(diǎn)為0℃，水常溫是液體，冰在室溫下融化成水，是熵增加的自發(fā)過程，B不符合題意；C項(xiàng)，電解飽和食鹽水，是在外電場(chǎng)的作用下強(qiáng)制發(fā)生的氧化還原反應(yīng)，不是自發(fā)過程，C符合題意；D項(xiàng)，鐵在潮濕的空氣中生銹是發(fā)生了自發(fā)的氧化還原反應(yīng)，屬于電化學(xué)腐蝕，是自發(fā)進(jìn)行的化學(xué)過程，D不符合題意；故選C。3．【判斷反應(yīng)自發(fā)】下列反應(yīng)屬于非自發(fā)反應(yīng)的是()A．鈉與水反應(yīng)B．氫氣在氧氣中燃燒生成水C．水分解變成氫氣和氧氣D．氨氣和氯化氫相遇變成氯化銨【答案】C【解析】A．鈉與水在常溫下能夠發(fā)生反應(yīng)，A錯(cuò)誤；B．雖然需要點(diǎn)燃或加熱，但反應(yīng)一旦發(fā)生，就能自發(fā)地進(jìn)行下去，B錯(cuò)誤；C．水分解變成氫氣和氧氣需要持續(xù)不斷的通電，所以水分解變成氫氣和氧氣是非自發(fā)的反應(yīng)，C正確；D．氨氣與氯化氫相遇變成氯化銨，在常溫條件下能夠發(fā)生，D錯(cuò)誤；故選C。題型2化學(xué)反應(yīng)方向的判定(重點(diǎn))易錯(cuò)提醒：(1)自發(fā)過程或反應(yīng)具有方向性，即過程或反應(yīng)的某個(gè)方向在一定條件下自發(fā)進(jìn)行，而該過程或反應(yīng)的逆方向在該條件下肯定不能自發(fā)進(jìn)行。(2)能夠自發(fā)進(jìn)行的過程或反應(yīng)在常溫下不一定能夠發(fā)生，自發(fā)性只能用于判斷過程或反應(yīng)的方向，不能確定過程或反應(yīng)是否一定會(huì)發(fā)生和發(fā)生的速率。(3)在用判據(jù)ΔH－TΔS判斷時(shí)要注意ΔH與ΔS的單位的差別，需要轉(zhuǎn)換。不能片面地用焓判據(jù)、熵判據(jù)孤立判斷。不能忽視溫度在大多數(shù)化學(xué)反應(yīng)方向判斷中的作用。不能錯(cuò)誤認(rèn)為“自發(fā)反應(yīng)”不需要任何條件。不能忽視ΔH、T、ΔS單位的協(xié)調(diào)一致。1．【化學(xué)反應(yīng)方向判斷】下列關(guān)于化學(xué)反應(yīng)方向及其判據(jù)的說法中正確的是()A．1molSO3在不同狀態(tài)時(shí)的熵值：S[SO3(s)]>S[SO3(1)]>S[SO3(g)]B．常溫下，反應(yīng)C(s)+CO2(g)=2CO(g)不能自發(fā)進(jìn)行，則該反應(yīng)的ΔH>0C．放熱反應(yīng)都可以自發(fā)進(jìn)行，而吸熱反應(yīng)不能自發(fā)進(jìn)行D．2KClO3(s)=2KCl(s)+3CO2(g)ΔH>0能否自發(fā)進(jìn)行與溫度無關(guān)【答案】B【解析】A項(xiàng)，物質(zhì)聚集狀態(tài)不同熵值不同，氣體S>液體S>固體S，1molSO3在不同狀態(tài)時(shí)的熵值：S[SO3(s)]<S[SO3(1)]<S[SO3(g)]，故A錯(cuò)誤；B項(xiàng)，反應(yīng)的自發(fā)性由焓變和熵變共同決定，該反應(yīng)為ΔS>0，常溫不能自發(fā)，說明高溫時(shí)△G=△H-T?△S＜0，說明則該反應(yīng)的ΔH>0，故B正確；C項(xiàng)，反應(yīng)的自發(fā)性由焓變和熵變共同決定，當(dāng)△G=△H-T?△S＜0時(shí)反應(yīng)能自發(fā)進(jìn)行，ΔG>0時(shí)反應(yīng)不能自發(fā)進(jìn)行，焓變小于零的反應(yīng)，ΔH＜0，若ΔS＜0＜0，高溫下可以ΔG>0，反應(yīng)不能自發(fā)進(jìn)行，熵變大于零的反應(yīng)，ΔS>0，若ΔH>0，高溫下可以ΔG＜0時(shí)反應(yīng)可自發(fā)進(jìn)行，故C錯(cuò)誤；D項(xiàng)，ΔH>0、ΔS>0，由△G=△H-T?△S＜0的反應(yīng)可自發(fā)進(jìn)行，可知能否自發(fā)進(jìn)行與溫度有關(guān)，故D錯(cuò)誤；故選B。2．【預(yù)測(cè)反應(yīng)能否進(jìn)行】下列對(duì)化學(xué)反應(yīng)預(yù)測(cè)正確的是()選項(xiàng)化學(xué)方程式已知條件預(yù)測(cè)AM(s)＝X(g)+Y(s)?H＞0它是非自發(fā)反應(yīng)B4M(s)+N(g)+2W(l)＝4Q(s)常溫下，自發(fā)進(jìn)行?H＞0C4X(g)+5Y(g)＝4W(g)+6G(g)能自發(fā)進(jìn)行?H可能大于0DW(s)+G(g)＝2Q(g)?H＞0任何溫度都能自發(fā)進(jìn)行【答案】C【解析】在等溫、等壓條件下，化學(xué)反應(yīng)的方向是由反應(yīng)的焓變和熵變共同決定的。化學(xué)反應(yīng)自發(fā)進(jìn)行的最終判據(jù)是吉布斯自由能變，自由能一般用?G來表示，且?G＝?H－T?S，當(dāng)?G＝?H－T?S＜0時(shí)，反應(yīng)向正反應(yīng)方向能自發(fā)進(jìn)行；當(dāng)?G＝?H－T?S＝0時(shí)，反應(yīng)達(dá)到平衡狀態(tài)；當(dāng)?G＝?H－T?S＞0時(shí)，反應(yīng)不能向正反應(yīng)方向自發(fā)進(jìn)行。A項(xiàng)，反應(yīng)氣體系數(shù)增大，為熵增大的反應(yīng)，?S＞0，?H＞0，在高溫條件下能自發(fā)進(jìn)行，錯(cuò)誤；B項(xiàng)，為氣體系數(shù)減小的反應(yīng)，?S＜0，當(dāng)?H＞0時(shí)，?H－T?S＞0，一定不能自發(fā)進(jìn)行，錯(cuò)誤；C項(xiàng)，反應(yīng)為氣體系數(shù)增大的反應(yīng)，?S＞0，所以當(dāng)?H＜0，一定滿足?H－T?S＜0，反應(yīng)一定能夠自發(fā)進(jìn)行，當(dāng)?H＞0時(shí)，當(dāng)高溫時(shí)，?H－T?S＜0，成立，可以自發(fā)進(jìn)行，正確；D項(xiàng)，反應(yīng)為氣體系數(shù)增大的反應(yīng)，?S＞0，由?H＞0，則滿足?H－T?S＜0，反應(yīng)在高溫下自發(fā)進(jìn)行，錯(cuò)誤。3．【綜合應(yīng)用】回答下列問題：(1)用釕的配合物作催化劑，一定條件下可直接光催化分解CO2，發(fā)生反應(yīng)：2CO2(g)=2CO(g)+O2(g)，該反應(yīng)的?H________(填“>”或“<”，下同)0，?S_______0，在低溫下，該反應(yīng)________(填“能”或“不能”)自發(fā)進(jìn)行。(2)超音速飛機(jī)在平流層飛行時(shí)，尾氣中的NO會(huì)破壞臭氧層?？茖W(xué)家正在研究利用催化技術(shù)將尾氣中的NO和CO轉(zhuǎn)變成CO2和N2，化學(xué)方程式為2NO+2CO2CO2+N2。反應(yīng)在常溫下能夠自發(fā)進(jìn)行，則反應(yīng)的?H______(填“>”或“<”)0。(3)已知在、298K時(shí)石灰石分解反應(yīng)CaCO3(s)=CaO(s)+CO2(g)的?H、?S。①常溫下，該反應(yīng)________(填“能”或“不能”)自發(fā)進(jìn)行。②據(jù)本題反應(yīng)數(shù)據(jù)分析，溫度________(填“能”或“不能”)成為反應(yīng)進(jìn)行方向的決定因素。(4)已知CaSO4(s)+CO(g)=CaO(s)+SO2(g)+CO2(g)ΔH＝+218kJ·mol-1，該反應(yīng)能夠自發(fā)進(jìn)行的反應(yīng)條件是__________________________。(5)某吸熱反應(yīng)能自發(fā)進(jìn)行，則該反應(yīng)的?S_____(填“>”或“<”)0?！敬鸢浮?1)>>不能(2)<(3)不能能(4)高溫(5)>【解析】(1)由于CO在O2中燃燒生成CO2為放熱反應(yīng)，則二氧化碳分解生成CO和氧氣的反應(yīng)為吸熱反應(yīng)，?H，根據(jù)化學(xué)方程式可知，反應(yīng)后氣體的化學(xué)計(jì)量數(shù)之和增加，?S，故低溫下ΔG=ΔH-TΔS>0，反應(yīng)不能自發(fā)進(jìn)行；(2)ΔG=ΔH-TΔS＜0時(shí)反應(yīng)自發(fā)進(jìn)行，通過化學(xué)方程式可知常溫下△S＜0，常溫下反應(yīng)能夠自發(fā)進(jìn)行，則△H＜0；(3)①根據(jù)ΔG=ΔH-TΔS＜0時(shí)反應(yīng)自發(fā)進(jìn)行，已知?H，?S，則常溫下不能自發(fā)進(jìn)行；②該反應(yīng)的?H、?S，高溫條件下能使ΔG=ΔH-TΔS＜0，而常溫條件下ΔG=ΔH-TΔS>0，則該反應(yīng)中溫度能成為決定反應(yīng)進(jìn)行方向的因素；(4)該反應(yīng)的?S、?H，則高溫時(shí)ΔG=ΔH-TΔS＜0，反應(yīng)能自發(fā)進(jìn)行；(5)已知某吸熱反應(yīng)能自發(fā)進(jìn)行，即ΔG=ΔH-TΔS＜0，?H，則?S。題型3合成氨適宜條件的選擇易錯(cuò)提醒：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。既要考慮盡量提高反應(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。1．【合成氨反應(yīng)的特點(diǎn)】對(duì)于可逆反應(yīng)N2(g)+3H2(g)2NH3(g)ΔH<0，下列說法中正確的是()A．達(dá)到平衡后充入N2，當(dāng)重新達(dá)到平衡時(shí)，NH3的濃度比原平衡的大，N2的濃度比原平衡的小B．達(dá)到平衡后，升高溫度，既加快了正、逆反應(yīng)速率，又提高了NH3的產(chǎn)率C．達(dá)到平衡后，縮小容器體積，既有利于加快正、逆反應(yīng)速率，又有利于提高氫氣的轉(zhuǎn)化率D．加入催化劑可以縮短達(dá)到平衡的時(shí)間，是因?yàn)檎磻?yīng)速率增大，而逆反應(yīng)速率減小【答案】C【解析】達(dá)到平衡后，充入N2，平衡向正反應(yīng)方向移動(dòng)，達(dá)到新平衡后，NH3的濃度會(huì)增大，而N2的濃度不會(huì)減??；達(dá)到平衡后，升高溫度，正、逆反應(yīng)速率都增大，但平衡向逆反應(yīng)方向移動(dòng)，不利于NH3的生成；達(dá)到平衡后，縮小容器體積即增大壓強(qiáng)，正、逆反應(yīng)速率都增大，平衡向正反應(yīng)方向移動(dòng)，有利于提高H2的轉(zhuǎn)化率；加入催化劑，能同等程度地增大正、逆反應(yīng)速率，縮短反應(yīng)達(dá)到平衡的時(shí)間。2．【合成氨反應(yīng)的工藝流程】(2024-2025·浙江省臺(tái)金七校聯(lián)盟高二期中)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。下列說法不正確的是()A．控制原料氣，是因?yàn)镹2相對(duì)易得，適度過量可提高H2轉(zhuǎn)化率B．合成氨一般選擇進(jìn)行，鐵觸媒的活性最大，原料氣平衡轉(zhuǎn)化率高C．熱交換的目的是預(yù)熱原料氣，同時(shí)對(duì)合成的氨氣進(jìn)行降溫利于液化分離D．壓縮機(jī)加壓是為了保證盡可能高的平衡轉(zhuǎn)化率和反應(yīng)速率【答案】B【解析】A．空氣中氮?dú)獬渥?，相?duì)易得，控制原料氣比，使氮?dú)膺^量，增加氫氣的轉(zhuǎn)化率，A正確；B．合成氨一般選擇400~500℃進(jìn)行，主要是讓鐵觸媒的活性最大，反應(yīng)速率增大，是考慮綜合效率；該反應(yīng)是放熱反應(yīng)，溫度升高，該反應(yīng)的平衡轉(zhuǎn)化率降低，B錯(cuò)誤；C．熱交換將氨氣的熱量轉(zhuǎn)給N2和H2，目的是預(yù)熱原料氣，同時(shí)對(duì)合成的氨氣進(jìn)行降溫利于液化分離，C正確；D．根據(jù)合成氨特點(diǎn)，該反應(yīng)是氣體體積減小的反應(yīng)，加壓提高原料的轉(zhuǎn)化率并加快了反應(yīng)速率，D正確；故選B。3．【工業(yè)合成氨分析】工業(yè)合成氨是人類科學(xué)技術(shù)的一項(xiàng)重大突破，目前已有三位科學(xué)家因其獲得諾貝爾獎(jiǎng)。工業(yè)合成氨生產(chǎn)示意圖如圖所示。(1)下列有關(guān)合成氨工業(yè)的說法正確的是___________A．工業(yè)合成氨的反應(yīng)是熵減小的放熱反應(yīng)，在低溫或常溫時(shí)可自發(fā)進(jìn)行B．合成氨反應(yīng)中，反應(yīng)物的總鍵能小于產(chǎn)物的總鍵能C．合成氨廠一般采用的壓強(qiáng)為，因?yàn)樵搲簭?qiáng)下鐵觸媒的活性最高D．N2的量越多，H2的轉(zhuǎn)化率越大，因此，充入的N2越多越有利于NH3的合成(2)循環(huán)利用的Y是氮?dú)夂蜌錃?，目的是?3)在合成氨工業(yè)中，要使氨的產(chǎn)率增大，同時(shí)又能提高反應(yīng)速率，可采取的措施有(填編號(hào))。①使用催化劑②恒溫恒容，增大原料氣N2和H2充入量③及時(shí)分離產(chǎn)生的NH3④升高溫度⑤恒溫恒容，充入惰性氣體Ar使壓強(qiáng)增大(4)氮的固定和氮的循環(huán)是幾百年來科學(xué)家一直研究的課題。下表列舉了不同溫度下大氣固氮和工業(yè)固氮的部分K值。反應(yīng)大氣固氮N2(g)＋O2(g)2NO(g)工業(yè)固氮N2(g)＋3H2(g)2NH3(g)溫度/℃27200025400450K0.10.5070.152分析數(shù)據(jù)可知：①在400℃下模擬工業(yè)固氮，某時(shí)刻c(N2)=c(H2)=c(NH3)=1mol·L-1，此時(shí)v正v逆(填“>”“<”或“=”)。②人類不適合大規(guī)模模擬大氣固氮的原因是。【答案】(1)AB(2)提高氮?dú)夂蜌錃廪D(zhuǎn)化率(3)②(4)<大氣固氮為吸熱反應(yīng)，溫度高達(dá)2000℃時(shí)，K值仍然很小，正向進(jìn)行的程度很小，轉(zhuǎn)化率很低，不適合大規(guī)模生產(chǎn)【解析】(1)A項(xiàng)，根據(jù)ΔG=ΔH-TΔS<0時(shí)反應(yīng)自發(fā)進(jìn)行，該反應(yīng)ΔH<0，ΔS<0，則在低溫或常溫時(shí)自發(fā)進(jìn)行，故A正確；B項(xiàng)，合成氨為放熱反應(yīng)，說明反應(yīng)物斷鍵吸收能量小于產(chǎn)物成鍵放出能量，故B正確；C項(xiàng)，合成氨廠一般采用的壓強(qiáng)為10MPa~30MPa，因?yàn)楦邏豪诎钡暮铣?，且能提高反?yīng)速率，與催化劑活性無關(guān)，故C錯(cuò)誤；D項(xiàng)，N2的量越多，H2的轉(zhuǎn)化率越大，當(dāng)氫氣轉(zhuǎn)化至一定程度，多余的氮?dú)鈱?duì)反應(yīng)無促進(jìn)作用，故D錯(cuò)誤；故選AB；(2)合成氨的反應(yīng)為可逆反應(yīng)，氮?dú)夂蜌錃獠荒芡耆D(zhuǎn)化，循環(huán)使用可提高氮?dú)夂蜌錃廪D(zhuǎn)化率；(3)①使用催化劑，只能提高反應(yīng)速率，不能提高產(chǎn)率；②恒溫恒容，增大原料氣N2和H2充入量，反應(yīng)物濃度增大，提高反應(yīng)速率，壓強(qiáng)增大，提高產(chǎn)率；③及時(shí)分離產(chǎn)生的NH3，可提高反應(yīng)物轉(zhuǎn)化率，但不能提升反應(yīng)速率；④該反應(yīng)為放熱反應(yīng)，升高溫度，可提高反應(yīng)速率，但平衡逆向移動(dòng)，不能提高產(chǎn)率；⑤恒溫恒容，充入惰性氣體Ar使壓強(qiáng)增大，反應(yīng)物濃度不變，速率不變；所以要使氨的產(chǎn)率增大，同時(shí)又能提高反應(yīng)速率，可采取的措施②；(4)①在400℃下模擬工業(yè)固氮，某時(shí)刻c(N2)=c(H2)=c(NH3)=1mol·L-1，此時(shí)濃度商，說明平衡逆向移動(dòng)，所以v正<v逆；②根據(jù)表中數(shù)據(jù)可知，溫度升高到2000℃，K=0.1，轉(zhuǎn)化率較低，不適合大規(guī)模生產(chǎn)。題型4工業(yè)生產(chǎn)中反應(yīng)條件的分析易錯(cuò)提醒：化學(xué)反應(yīng)適宜條件選擇的思維流程工業(yè)生產(chǎn)中需考慮設(shè)備條件、安全操作、經(jīng)濟(jì)成本等；分析影響化學(xué)反應(yīng)速率和化學(xué)平衡的因素，尋找合適的生產(chǎn)條件；根據(jù)環(huán)境保護(hù)及社會(huì)效益等方面的規(guī)定和要求。(1)反應(yīng)限度：要考慮盡量增大反應(yīng)物的轉(zhuǎn)化率，充分利用原料。(2)反應(yīng)速率：要選擇較快的反應(yīng)速率，提高單位時(shí)間內(nèi)的產(chǎn)量。(3)生產(chǎn)要求：要考慮設(shè)備的要求和技術(shù)條件。1．【條件控制的利用】人們可通過改變條件來調(diào)控化學(xué)反應(yīng)的速率與限度，使其向著對(duì)人類更有益的方向發(fā)展。下列條件的改變不是從化學(xué)反應(yīng)速率與限度的角度考慮的是()A．橡膠輪胎中加入防老劑B．燃煤中加入CaOC．汽車排氣管中使用三元催化器D．工業(yè)合成氨不斷移去液氨【答案】B【解析】橡膠輪胎中加入防老劑，是為了減慢老化速率，A錯(cuò)誤；燃煤中加入CaO，是為了除去對(duì)環(huán)境污染的二氧化硫氣體，與化學(xué)反應(yīng)速率與限度無關(guān)，B正確；催化劑可改變反應(yīng)速率，C錯(cuò)誤；工業(yè)合成氨不斷移去液氨，可以降低氨氣濃度，使平衡正向移動(dòng)，D錯(cuò)誤；故選B。2．【生產(chǎn)條件的調(diào)控】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()溫度/℃不同壓強(qiáng)下接觸室中SO2的平衡轉(zhuǎn)化率/45099.299.755094.997.7工藝流程A．循環(huán)利用的物質(zhì)是SO3B．2SO2(g)＋O2(g)2SO3(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℃，壓強(qiáng)10MPa【答案】B【解析】2SO2(g)＋O2(g)2SO3(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；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)＋O2(g)2SO3(g)為放熱反應(yīng)，B正確；吸收塔中98.3%H2SO4是為了吸收三氧化硫，不體現(xiàn)強(qiáng)氧化性，C錯(cuò)誤；1MPa和10MPa兩狀態(tài)SO2的平衡轉(zhuǎn)化率相差不大，但10MPa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℃，壓強(qiáng)1MPa，D錯(cuò)誤；故選B。3．【工業(yè)生產(chǎn)條件的選擇】工業(yè)上用硫鐵礦為主要原料制取硫酸，主要設(shè)備有沸騰爐、接觸室和吸收塔。(1)有關(guān)接觸法制硫酸的下列說法中，不正確的是___________。A．二氧化硫的氧化在接觸室中發(fā)生B．吸收塔用濃度為98.3%濃硫酸吸收三氧化硫C．接觸室中反應(yīng)的條件之一為較高溫度是為了提高SO2的轉(zhuǎn)化率D．硫酸工業(yè)中在接觸室安裝熱交換器是為了利用SO3轉(zhuǎn)化為H2SO4時(shí)放出的熱量(2)平衡轉(zhuǎn)化率與溫度及壓強(qiáng)關(guān)系如圖所示。在實(shí)際生產(chǎn)中，SO2催化氧化反應(yīng)的條件選擇常壓、450℃左右(對(duì)應(yīng)圖中A點(diǎn))，而沒有選擇SO2轉(zhuǎn)化率更高的B或C點(diǎn)對(duì)應(yīng)的反應(yīng)條件，其原因分別是、?！敬鸢浮?1)CD(2)不選B點(diǎn)，因?yàn)閴簭?qiáng)越大對(duì)設(shè)備的投資越大，消耗的動(dòng)能越大，SO2原料的轉(zhuǎn)化率在常壓(0.1MPa)下的轉(zhuǎn)化率已達(dá)到97%左右，再提高壓強(qiáng)，SO2的轉(zhuǎn)化率提高的余地很小，所以采用常壓不選C點(diǎn)，因?yàn)闇囟仍降?，SO2的轉(zhuǎn)化率雖然更高，但催化劑的催化作用會(huì)受影響，450℃時(shí)，催化劑的催化效率最高，故選擇A點(diǎn)，而不選擇C點(diǎn)【解析】(1)依據(jù)接觸法制硫酸的工業(yè)流程和三個(gè)設(shè)備分析判斷，二氧化硫的接觸氧化是在接觸室中發(fā)生的，A正確；設(shè)備C中用98.3%的H2SO4來吸收SO3的原因是：用水吸收易形成酸霧阻止三氧化硫的吸收，B正確；該反應(yīng)是放熱反應(yīng)，升高溫度，平衡逆向移動(dòng)，SO2的轉(zhuǎn)化率降低，實(shí)際上工業(yè)生產(chǎn)中采用較高的溫度，是為了保證催化劑的活性和一定的化學(xué)反應(yīng)速率，C錯(cuò)誤；硫酸工業(yè)中，在接觸室安裝熱交換器是為了利用二氧化硫生成三氧化硫的反應(yīng)是放熱的，而不是利用SO3轉(zhuǎn)化為H2SO4時(shí)放的熱量，D錯(cuò)誤；故選CD；(2)不選B點(diǎn)，因?yàn)閴簭?qiáng)越大對(duì)設(shè)備的投資越大，消耗的動(dòng)能越大，SO2原料的轉(zhuǎn)化率在常壓(0.1MPa)下的轉(zhuǎn)化率已達(dá)到97%左右，再提高壓強(qiáng)，SO2的轉(zhuǎn)化率提高的余地很小，所以采用常壓；不選C點(diǎn)，因?yàn)闇囟仍降?，SO2的轉(zhuǎn)化率雖然更高，但催化劑的催化作用會(huì)受影響，450℃時(shí)，催化劑的催化效率最高，故選擇A點(diǎn)，而不選擇C點(diǎn)。題型5結(jié)合工業(yè)生產(chǎn)的化學(xué)平衡綜合題(難點(diǎn))易錯(cuò)提醒：綜合應(yīng)用化學(xué)反應(yīng)速率和化學(xué)平衡的綜合調(diào)控在生產(chǎn)、生活和科學(xué)研究中具有重要的作用。在處理工業(yè)生產(chǎn)中選擇條件的相關(guān)問題時(shí)，要綜合考慮外界條件對(duì)化學(xué)反應(yīng)速率和化學(xué)平衡的影響，同時(shí)還要注意與工業(yè)生產(chǎn)實(shí)際結(jié)合在一起進(jìn)行綜合分析與思考。從理論上說，一是要提高單位時(shí)間內(nèi)產(chǎn)量，二是要提高原料的轉(zhuǎn)化率，也就是盡量提高產(chǎn)品在平衡混合物中的百分含量，提高經(jīng)濟(jì)效益。在實(shí)際生產(chǎn)中，還要考慮原料的來源、儲(chǔ)量、運(yùn)輸、生產(chǎn)設(shè)備、反應(yīng)條件等許多問題，反應(yīng)條件的選擇要考慮實(shí)際與效益。1．【廢氣的吸收】合成氨工業(yè)中，原料氣(N2、H2及少量CO、NH3的混合氣)在進(jìn)入合成塔前常用醋酸二氨合銅(I)溶液來吸收原料氣中的CO，其反應(yīng)是[Cu(NH3)2]Ac+CO+NH3[Cu(NH3)3]Ac·CO△H<0(1)必須除去原料氣中CO的原因是。(2)醋酸二氨合銅(I)吸收CO的適宜條件應(yīng)是。(3)吸收CO后的醋酸銅氨溶液經(jīng)過適當(dāng)處理又可再生，恢復(fù)其吸收CO的能力以供循環(huán)使用。醋酸銅氨溶液再生的適宜條件應(yīng)是?！敬鸢浮?1)防止合成塔中的催化劑中毒(2)低溫、高壓(3)高溫、低壓【解析】分析吸收CO反應(yīng)的特點(diǎn)：正反應(yīng)是氣體體積縮小的放熱反應(yīng)，對(duì)于這樣一個(gè)可逆反應(yīng)，用化學(xué)平衡移動(dòng)原理及工業(yè)生產(chǎn)中適宜條件的選擇等知識(shí)即可作答。2．【工業(yè)合成氨】(2025·上海靜安高二期中)合成氮工業(yè)對(duì)國(guó)民經(jīng)濟(jì)和社會(huì)發(fā)展具有重要的意義。其原理為：N2(g)+3H2(g)2NH3(g)ΔH=-92.4kJ·mol-1，據(jù)此回答以下問題：(1)下列敘述中正確的是_____。A．鐵作催化劑可加快反應(yīng)速率，且有利于平衡向合成氨的方向移動(dòng)B．將氨從混合氣中分離，可加快反應(yīng)速率，且有利于平衡向合成氨的方向移動(dòng)C．升高溫度可以加快反應(yīng)速率，所以工業(yè)生產(chǎn)中盡可能提高溫度D．增大壓強(qiáng)可加快反應(yīng)速率，且有利于平衡向合成氮的方向移動(dòng)(2)根據(jù)溫度對(duì)化學(xué)平衡的影響規(guī)律可知，對(duì)于該反應(yīng)，溫度越高，其平衡常數(shù)越。(3)某溫度下，若把10moN2與30moH2置于容積為10L的恒容密閉容器內(nèi)，反應(yīng)達(dá)到平衡狀態(tài)時(shí)，測(cè)得混合氣體中NH3的體積分?jǐn)?shù)為20%，則該溫度下反應(yīng)的平衡常數(shù)K=(可用分?jǐn)?shù)表示)。(4)能說明該反應(yīng)達(dá)到化學(xué)平衡狀態(tài)的是_____(不定項(xiàng))。A．容器內(nèi)氣體的密度保持不變B．容器內(nèi)壓強(qiáng)保持不變C．v正(N2)=2v逆(NH3)D．混合氣體中c(NH3)不變(5)對(duì)于合成氨反應(yīng)而言，下列有關(guān)圖像一定正確的是(不定項(xiàng))。(6)相同溫度下，有恒容密閉容器A和恒壓密閉容器B，兩容器中均充入1molN2和3molH2，此時(shí)兩容器的容積相等。待反應(yīng)達(dá)到平衡狀態(tài)，A中NH3的體積分?jǐn)?shù)為a，放出熱量Q1kJ；B中NH3的體積分?jǐn)?shù)為b，放出熱量Q2kJ。則：ab(填“>”“=”或“<”，下同)，Q192.4?！敬鸢浮?1)D(2)小(3)1/121(4)BD(5)ac(6)<<【解析】(1)A項(xiàng)，催化劑只能提高反應(yīng)速率，不能使平衡移動(dòng)，故A錯(cuò)誤；B項(xiàng)，不斷把生成的NH3從體系中分離，既可減小逆反應(yīng)速率，又可使平衡進(jìn)一步向生成NH3方向移動(dòng)，故B錯(cuò)誤；C項(xiàng)，升溫雖能加快反應(yīng)速率，但該反應(yīng)為放熱反應(yīng)，溫度越高平衡越不利于生成NH3，所以工業(yè)生產(chǎn)中盡選擇適宜溫度，故C錯(cuò)誤；D項(xiàng)，增大壓強(qiáng)有利于平衡向體積(氣體物質(zhì)的量)較小的一方移動(dòng)，即向生成NH3一側(cè)移動(dòng)，故D正確；故選D；(2)該反應(yīng)為放熱反應(yīng)，升高溫度，平衡逆向移動(dòng)，其平衡常數(shù)減小，故選?。?3)設(shè)氮?dú)獾奈镔|(zhì)的量減少xmol，可得三段式則，解得，，故選1/12；(4)A項(xiàng)，恒容密閉體系中總質(zhì)量/體積并未改變，密度從頭到尾都一樣，不能說明是否已達(dá)平衡，故A錯(cuò)誤；B項(xiàng)，恒容體系中，壓強(qiáng)是變量，壓強(qiáng)將不再發(fā)生變化，可作為平衡判據(jù)，故B正確；C項(xiàng)，v正(N2)=2v逆(NH3)與化學(xué)計(jì)量數(shù)并不一致，不符合正逆反應(yīng)速率相等的本質(zhì)，不能說明反應(yīng)達(dá)平衡狀態(tài)，故C錯(cuò)誤；D項(xiàng)，NH3濃度保持不變表明反應(yīng)達(dá)到化學(xué)平衡狀態(tài)，故D正確；故選BD；(5)a項(xiàng)，該反應(yīng)為放熱反應(yīng)，升高溫度，平衡逆向移動(dòng)，平衡時(shí)NH3或體積分?jǐn)?shù)越低，a正確；b項(xiàng)，圖示N2、H2濃度隨時(shí)間遞減、NH3遞增并趨于平衡，但達(dá)平衡時(shí)NH3、N2、H2的濃度不相等，b錯(cuò)誤；c項(xiàng)，使用催化劑與未使用催化劑最終平衡產(chǎn)率相同，但有催化劑時(shí)反應(yīng)速率更快，先達(dá)平衡，c正確；故選ac；(6)在同溫度下，恒容(A)與恒壓(B)兩密閉容器中都起始充入1?molN2和3?molH2。由于該反應(yīng)為氣體體積減少、放熱反應(yīng)；恒壓體系(B)可通過縮小體積，相當(dāng)于升高壓強(qiáng)，更有利于平衡向生成NH3方向移動(dòng)，故平衡時(shí)NH3的體積分?jǐn)?shù)b大于恒容體系(A)中的a；由于可逆反應(yīng)不可能100%轉(zhuǎn)化，放出的熱量均小于理想完全反應(yīng)所放出的92.4?kJ，故Q1<92.4。3．【生產(chǎn)甲醇燃料】(2025·陜西省寶雞市高二期中)CO2可用來生產(chǎn)燃料甲醇。CO2(g)+3H2(g)CH3OH(g)+H2O(g)ΔH2=-49kJ·mol-1。在體積為1L的恒容密閉容器中，充入1molCO2和2molH2，一定條件下發(fā)生上述反應(yīng)，測(cè)得的濃度隨時(shí)間的變化如表所示：時(shí)間/0351015濃度/mol/L00.30.450.50.5(1)H2的平衡轉(zhuǎn)化率=_______。該條件下上述反應(yīng)的平衡常數(shù)K=_______。(2)下列措施中能使平衡體系中增大且不減慢化學(xué)反應(yīng)速率的是_______。A．升高溫度B．充入He(g)，使體系壓強(qiáng)增大C．再充入1molH2D．將H2O(g)從體系中分離出去(3)當(dāng)反應(yīng)達(dá)到平衡時(shí)，H2的物質(zhì)的量濃度為c1，然后向容器中再加入一定量H2，待反應(yīng)再一次達(dá)到平衡后，H2的物質(zhì)的量濃度為c2，則c1_______c2(填“>”、“＜”或“=”)。(4)要提高CO2的轉(zhuǎn)化率，可以采取的措施是_______(填序號(hào))。A．加入催化劑費(fèi)處B．增大CO2的濃度C．通入惰性氣體D．通入H2E．分離出甲醇(5)T℃時(shí)，向恒容密閉容器中充入CO2和H2，發(fā)