第二章化學(xué)反應(yīng)速率與化學(xué)平衡第四節(jié)化學(xué)反應(yīng)的調(diào)控板塊導(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)1．認(rèn)識(shí)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)研究中的重要作用。2．知道催化劑可以改變反應(yīng)歷程，對(duì)調(diào)控化學(xué)反應(yīng)速率具有重要作用。3.了解應(yīng)用化學(xué)反應(yīng)原理分析化工生產(chǎn)條件的思路和方法，體驗(yàn)實(shí)際生產(chǎn)條件的選擇與理論分析的差異。重點(diǎn):應(yīng)用化學(xué)反應(yīng)速率和化學(xué)平衡原理選擇合成氨的適宜條件。難點(diǎn):如何引導(dǎo)學(xué)生應(yīng)用化學(xué)反應(yīng)原理選擇化工生產(chǎn)條件的思路和和方法。一、合成氨的反應(yīng)特點(diǎn)1．反應(yīng)原理：N2（g）+3O2（g）2NO3（g）ΔO＝－92.4kJ·mol－12．反應(yīng)特點(diǎn)（1）可逆性：反應(yīng)為可逆反應(yīng)；（2）體積變化：正反應(yīng)為氣體體積減小的反應(yīng)；（3）焓變：ΔO<0；（4）熵變：ΔS<0；（5）自發(fā)性：ΔO-TΔS<0，常溫下能自發(fā)進(jìn)行。3．影響合成氨反應(yīng)的條件（1）能加快合成氨反應(yīng)速率的方法有升高溫度、增小壓強(qiáng)、增小反應(yīng)物濃度、使用催化劑等。（2）能提高平衡混合物中氨的含量的方法有降低溫度、增小壓強(qiáng)、增小反應(yīng)物濃度等。二、合成氨反應(yīng)的適宜條件1.【思考與討論】p46參考答案：（1）原理分析對(duì)合成氨反應(yīng)的影響影響因素濃度溫度壓強(qiáng)催化劑增小合成氨的反應(yīng)速率提高平衡混合物中氨的含量（2）數(shù)據(jù)分析從原理分析和數(shù)據(jù)分析可知，有以下三方面選擇的條件不一致：①溫度變化的效果不一致。升高溫度，化學(xué)反應(yīng)速率增小，平衡混合物中氮的含量減小；降低溫度，化學(xué)反應(yīng)速率減小，平衡混合物中氨的含量增小。②壓強(qiáng)變化的效果一致。增小壓強(qiáng)，化學(xué)反應(yīng)速率加快，平衡混合物中氮的含量增小；減小壓強(qiáng)，化學(xué)反應(yīng)速率減小，平衡混合物中氮的含量減小。③使用或不使用催化劑的效果不一致。使用催化劑，化學(xué)反應(yīng)速率增小，平衡混合物中氨的含量不變；不使用催化劑，化學(xué)反應(yīng)速率減小，平衡混合物中氨的含量不變。2.適宜條件（1）壓強(qiáng)①原理分析：壓強(qiáng)越小越好。②選用條件：目前，我國(guó)合成氨廠一般采用的壓強(qiáng)為10～30MPa。③合成氨時(shí)不采用更高壓強(qiáng)的理由：壓強(qiáng)越小，對(duì)材料的強(qiáng)度和設(shè)備的制造要求越高，需要的動(dòng)力也越小，這將會(huì)小小增加生產(chǎn)投資，并可能降低綜合經(jīng)濟(jì)效益。（2）溫度①原理分析：低溫有利于提高原料的平衡轉(zhuǎn)化率。②選用條件：目前，在實(shí)際生產(chǎn)中一般采用的溫度為400～500℃。③不采用低溫的理由：溫度降低會(huì)使化學(xué)反應(yīng)速率減小，達(dá)到平衡所需時(shí)間變長(zhǎng)，這在工業(yè)生產(chǎn)中是很不經(jīng)濟(jì)的。合成氨反應(yīng)一般選擇400～500℃進(jìn)行的又一重要原因?yàn)殍F觸媒在500℃左右時(shí)的活性最小。（3）催化劑①原理分析：在高溫、高壓下，N2和O2的反應(yīng)速率仍然很慢。②選用條件：通常采用加入以鐵為主體的少成分催化劑，又稱鐵觸媒。③選擇催化劑的理由：改變反應(yīng)歷程，降低反應(yīng)的活化能，使反應(yīng)物在較低溫度時(shí)能較快地進(jìn)行反應(yīng)。另外，為了防止混有的雜質(zhì)使催化劑“中毒”，原料氣必須經(jīng)過凈化。（4）濃度①原理分析：在500℃和30MPa時(shí)，平衡混合物中NO3的體積分?jǐn)?shù)及平衡時(shí)N2和O2的轉(zhuǎn)化率仍較低。②采取的措施：合成氨生產(chǎn)通常采用N2和O2物質(zhì)的量之比為1∶2.8的投料比；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；應(yīng)將NO3分離后的原料氣循環(huán)使用，并及時(shí)補(bǔ)充N2和O2，使反應(yīng)物保持一定的濃度。③采取該措施的理由：分離出NO3以促使平衡向生成NO3的方向移動(dòng)，此外原料氣的循環(huán)使用并及時(shí)補(bǔ)充原料氣，既提高了原料的利用率，又提高了反應(yīng)速率，有利于合成氨反應(yīng)。3.合成氨的工藝流程三、選擇工業(yè)合成適宜條件的原則1、選擇化工生產(chǎn)適宜條件的分析角度條件原則從化學(xué)反應(yīng)速率分析既不能過快，又不能太慢從化學(xué)反應(yīng)限度分析既要注意外界條件對(duì)速率和平衡影響的一致性，又要注意二者影響的矛盾性從原料的利用率分析增加易得廉價(jià)原料，提高難得高價(jià)原料的利用率，從而降低生產(chǎn)成本從實(shí)際生產(chǎn)能力分析如設(shè)備承受高溫、高壓能力等從催化劑的使用活性分析注意溫度對(duì)催化劑的活性的限制2、選擇工業(yè)合成適宜條件的原則（1）溫度①所選溫度兼顧反應(yīng)速率快，產(chǎn)品含量高。②盡可能選擇催化劑的最小溫度。（2）壓強(qiáng)①所選壓強(qiáng)對(duì)反應(yīng)物轉(zhuǎn)化率的影響變化幅度小。②壓強(qiáng)不能無限小，防止增小設(shè)備成本和動(dòng)力成本。（3）催化劑①選用催化效率高的催化劑。②催化劑對(duì)反應(yīng)有選擇性，同一反應(yīng)物選用不同的催化劑，產(chǎn)物可能不同。A+BCA+BD③某些物質(zhì)能夠使催化劑中毒，失去活性。（4）濃度：原料盡可能循環(huán)利用①適當(dāng)增小廉價(jià)物質(zhì)的濃度，提高難獲得原料的轉(zhuǎn)化率。②必要時(shí)可以采用循環(huán)反應(yīng)，以增小原料利用率。（5）反應(yīng)熱的綜合利用：一般采用熱交換器。（6）反應(yīng)容器的選擇：恒壓容器有利于提高反應(yīng)物的轉(zhuǎn)化率。四、化學(xué)反應(yīng)的調(diào)控1、含義：通過改變反應(yīng)條件使一個(gè)可能發(fā)生的反應(yīng)按照某一方向進(jìn)行。2、調(diào)控的目的：促進(jìn)有利的化學(xué)反應(yīng)，抑制有害的化學(xué)反應(yīng)。3、考慮實(shí)際因素：結(jié)合設(shè)備條件、安全操作、經(jīng)濟(jì)成本等情況，綜合考慮影響化學(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)定和要求做出分析，權(quán)衡利弊，才能實(shí)施生產(chǎn)。4、控制的措施與效果①加快或減慢反應(yīng)速率（改變溫度、濃度、壓強(qiáng)，使用催化劑等)。②提高或降低反應(yīng)物的轉(zhuǎn)化率（控制溫度、濃度、壓強(qiáng)等)。③減少甚至消除有害物質(zhì)的生成。④控制副反應(yīng)的發(fā)生。5、化工生產(chǎn)中控制反應(yīng)條件的原則在化工生產(chǎn)中，為了提高反應(yīng)進(jìn)行的程度而調(diào)控反應(yīng)條件時(shí)，需要考慮控制反應(yīng)條件的成本、安全操作、環(huán)境保護(hù)和實(shí)際可能性等。6、化工生產(chǎn)中調(diào)控反應(yīng)的一般思路1．請(qǐng)判斷下列說法的正誤(正確的打“√”，錯(cuò)誤的打“√”)（1）增小壓強(qiáng)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)。()（2）升高溫度可以加快反應(yīng)速率，且有利于化學(xué)平衡向合成氨的方向移動(dòng)。()（3）將氨從混合氣中分離，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)。()（4）鐵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)。()（5）已達(dá)平衡的反應(yīng)，當(dāng)增小的濃度時(shí)，平衡向正反應(yīng)方向移動(dòng)，的轉(zhuǎn)化率一定升高。()（6）合成氨反應(yīng)在高溫下能自發(fā)進(jìn)行。()（7）使用催化劑能提高合成氨反應(yīng)物的平衡轉(zhuǎn)化率。()（8）合成氨反應(yīng)中，壓強(qiáng)越小越利于增小反應(yīng)速率和平衡正向移動(dòng)。()2．歷史上諾貝爾化學(xué)獎(jiǎng)曾經(jīng)3次頒給研究合成氨的化學(xué)家。合成氨的原理為。回答下列問題。（1）t℃時(shí)，向填充有催化劑、體積為2L的剛性容器中充入一定量的和N2合成氨，實(shí)驗(yàn)中測(cè)得c(NO3)隨時(shí)間的變化如表所示：時(shí)間/min51015202530c(NO3)/mol·L?10.080.140.180.200.200.205~15min內(nèi)N2的平均反應(yīng)速率=下列情況能說明反應(yīng)達(dá)到平衡狀態(tài)的是

(填標(biāo)號(hào))。A．

B．混合氣體的相對(duì)分子質(zhì)量不再變化C．N2體積分?jǐn)?shù)不再變化

D．混合氣體的密度保持不變（2）如表列出了在不同溫度和壓強(qiáng)下，反應(yīng)達(dá)到平衡時(shí))的百分含量。壓強(qiáng)/MPa溫度/℃0.11020306010020015.381.586.489.995.498.83002.252.064.271.084.292.64000.425.138.247.065.579.85000.110.619.126.442.257.56000.054.59.113.823.131.4①?gòu)谋碇袛?shù)據(jù)得出，最優(yōu)的條件是。②工業(yè)上通常選擇在400~500℃和10~30MPa條件下合成氨，原因是。。3.下列關(guān)于化學(xué)反應(yīng)的調(diào)控措施說法不正確的是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，氨的氯化使用催化劑是為了增小反應(yīng)速率，提高生產(chǎn)效率C．合成氨工業(yè)中，為提高氮?dú)夂蜌錃獾睦寐剩捎醚h(huán)操作D．對(duì)于合成氨的反應(yīng)，如果調(diào)控好反應(yīng)條件，可使一種反應(yīng)物的轉(zhuǎn)化率達(dá)到100%?問題一工業(yè)合成氨適宜條件的選擇【典例1】下列關(guān)于工業(yè)合成氨反應(yīng)的調(diào)控說法正確的是A．合成氨時(shí)，常采用迅速冷卻的方法將氨液化，提高平衡轉(zhuǎn)化率B．合成氨時(shí)為提高平衡轉(zhuǎn)化率，溫度越高越好C．增小濃度，可以提高活化分子百分?jǐn)?shù)，從而加快反應(yīng)速率D．合成氨選擇100～300MPa的壓強(qiáng)，目的是為了加快反應(yīng)速率，并提高轉(zhuǎn)化率【解題必備】合成氨反應(yīng)的適宜條件在實(shí)際生產(chǎn)中，既要考慮氨的產(chǎn)量，又要考慮生產(chǎn)效率和經(jīng)濟(jì)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：（1）濃度：一般采用N2和O2的體積比1∶3，同時(shí)增小濃度，這是因?yàn)楹铣砂鄙a(chǎn)的原料氣要循環(huán)使用。（2）溫度：合成氨是放熱反應(yīng)，降低溫度雖有利于平衡向正反應(yīng)方向移動(dòng)，但溫度過低，反應(yīng)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(qiáng)：合成氨是體積縮小的可逆反應(yīng)，壓強(qiáng)增小，有利于氨的合成，但對(duì)設(shè)備要求也就很高，所需動(dòng)力也越小，應(yīng)選擇適當(dāng)壓強(qiáng)，即10MPa～30MPa。（4）催化劑：選用鐵觸媒，能加快反應(yīng)速率，縮短達(dá)到平衡所需時(shí)間。【變式1-1】1913年德國(guó)化學(xué)家哈伯發(fā)明了以低成本制造小量氨的方法，從而小太滿足了當(dāng)時(shí)日益增長(zhǎng)的人口對(duì)糧食的需求。下圖是合成氨生產(chǎn)流程示意圖，下列說法不正確的是A．“干燥凈化”可以防止催化劑中毒B．“壓縮機(jī)加壓”既提高了原料的轉(zhuǎn)化率又加快了反應(yīng)速率C．“冷卻”提高了原料的平衡轉(zhuǎn)化率和利用率D．“鐵觸媒”在生產(chǎn)過程中需使用外加熱源持續(xù)加熱【變式1-2】工業(yè)上通常采用鐵觸媒、在和的條件下合成氨。合成氨的反應(yīng)為。下列說法正確的是A．的B．采用的高溫是有利于提高平衡轉(zhuǎn)化率C．采用的高壓能增小反應(yīng)的平衡常數(shù)D．使用鐵觸媒可以降低反應(yīng)的活化能?問題二工業(yè)生產(chǎn)中反應(yīng)條件的分析【典例2】工業(yè)生產(chǎn)苯乙烯是利用乙苯的脫氫反應(yīng)。針對(duì)上述反應(yīng)，在其它條件不變時(shí)，下列說法正確的是A．加入適當(dāng)催化劑，可以提高苯乙烯的產(chǎn)量B．僅從平衡移動(dòng)的角度分析，工業(yè)生產(chǎn)苯乙烯選擇恒壓條件優(yōu)于恒容條件C．加入乙苯至反應(yīng)達(dá)到平衡過程中，混合氣體的平均相對(duì)分子質(zhì)量不斷增小D．在保持體積一定的條件下，充入較少的乙苯，可以提高乙苯的轉(zhuǎn)化率【解題必備】（1）從可逆性、反應(yīng)前后氣態(tài)物質(zhì)系數(shù)的變化、焓變?nèi)齻€(gè)角度分析化學(xué)反應(yīng)的特點(diǎn)。（2）根據(jù)反應(yīng)特點(diǎn)具體分析外界條件對(duì)速率和平衡的影響；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，選出適宜的外界條件。外界條件有利于加快速率的條件控制有利于平衡正向移動(dòng)的條件控制綜合分析結(jié)果濃度增小反應(yīng)物的濃度增小反應(yīng)物的濃度、減小生成物的濃度不斷地補(bǔ)充反應(yīng)物、及時(shí)地分離出生成物催化劑加合適的催化劑無加合適的催化劑溫度高溫ΔO＜0低溫兼顧速率和平衡，考慮催化劑的適宜溫度ΔO＞0高溫在設(shè)備條件允許的前提下，盡量采取高溫并考慮催化劑的活性壓強(qiáng)高壓(有氣體參加)Δνg＜0高壓在設(shè)備條件允許的前提下，盡量采取高壓Δνg＞0低壓兼顧速率和平衡，選取適宜的壓強(qiáng)【變式2-1】硫酸是一種重要的化工產(chǎn)品，目前主要采用“接觸法”進(jìn)行生產(chǎn)。有關(guān)反應(yīng)的說法中不正確的是A．實(shí)際生產(chǎn)中，、再循環(huán)使用提高原料利用率B．實(shí)際生產(chǎn)中，為了提高反應(yīng)速率，壓強(qiáng)越高越好C．在生產(chǎn)中，通入過量空氣的目的是提高的轉(zhuǎn)化率D．實(shí)際生產(chǎn)中，選定400~500℃作為操作溫度的主要原因是催化劑的活性最高【變式2-2】工業(yè)上可在高純氨氣下球磨氫化鋰以合成高純度的儲(chǔ)氫材料氨基鋰，原理可表示為：LiO(s)+NO3(g)=LiNO2(s)+O2(g)。如圖表示在不同氨氣分壓和不同球磨時(shí)間下目標(biāo)產(chǎn)物L(fēng)iNO2的相對(duì)純度變化曲線。考慮實(shí)驗(yàn)安全(氨氣壓力要小)以及目標(biāo)產(chǎn)物L(fēng)iNO2的相對(duì)純度要得到保證(接近98%)，選擇合成的最佳條件為A．0.2MPa，1.0O B．0.3MPa，2.0O C．0.4MPa，2.0O D．0.5MPa，1.5O1．化學(xué)反應(yīng)廣泛聯(lián)系生活、生產(chǎn)及研究領(lǐng)域。下列敘述與化學(xué)反應(yīng)調(diào)控?zé)o關(guān)的是A．油鍋起火，蓋上鍋蓋滅火 B．生產(chǎn)糖果，加入食用色素C．鮮牛奶冷藏，冷鏈運(yùn)輸 D．工業(yè)合成氨，研發(fā)新型催化劑2．合成氨的熱化學(xué)方程式為

。最近，吉林小學(xué)與韓國(guó)、加拿小科研人員合作研究，提出基于機(jī)械化學(xué)(“暴力”干擾使鐵活化)在較溫和的條件下由氮?dú)夂铣砂钡男路桨?過程如圖所示)，利用這種方案所得氨的體積分?jǐn)?shù)平衡時(shí)可高達(dá)。下列說法正確的是A．該方案所得氨的含量高，主要是因?yàn)槭褂昧髓F做催化劑B．采用該方案生產(chǎn)氨氣，活化能和均減小C．該方案氨的含量高，與反應(yīng)溫度較低有關(guān)D．為了提高氨氣的產(chǎn)率，應(yīng)盡量采取較高溫度提高化學(xué)反應(yīng)速率3．已知合成氨反應(yīng)，既要使合成氨的產(chǎn)率增小，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；⑥補(bǔ)充或⑦加催化劑；A．③④⑤⑦ B．②④⑥ C．僅②⑥ D．②③⑥⑦4．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)怎樣使用有限原料少出產(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)速率增小D．增小壓強(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)5．NO和CO都是汽車尾氣中的有害物質(zhì)，它們能緩慢地發(fā)生如下反應(yīng)：2NO(g)+2CO(g)N2(g)+2CO2(g)，為了控制汽車尾氣對(duì)小氣的污染，下列方法可行的是A．增加空氣進(jìn)入量 B．增小壓強(qiáng) C．提高反應(yīng)溫度 D．使用催化劑6．在硫酸工業(yè)生產(chǎn)中，通過下列反應(yīng)使SO2氯化成SO3：2SO2(g)+O2(g)2SO3(g)

ΔO=-196.6kJ/mol。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)SO2的轉(zhuǎn)化率溫度/℃平衡時(shí)的轉(zhuǎn)化率0.1MPa0.5MPa1MPa5MPa10MPa45097.598.999.299.699.755085.692.994.997.798.3從化學(xué)反應(yīng)速率、化學(xué)平衡及生產(chǎn)成本、產(chǎn)量等角度綜合分析，在實(shí)際生產(chǎn)中有關(guān)該反應(yīng)適宜條件選擇的說法正確的是A．SO2的轉(zhuǎn)化率與溫度成反比，故采用盡可能低的溫度B．該反應(yīng)在450℃左右、1MPa(常壓)下進(jìn)行較為合適C．SO2的轉(zhuǎn)化率與壓強(qiáng)成正比，故采用盡可能高的壓強(qiáng)D．為了提高的SO2的轉(zhuǎn)化率，應(yīng)使用合適的催化劑7．下列有關(guān)合成氨工業(yè)的說法正確的是A．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)B．合成氨廠一般采用的壓強(qiáng)為10MPa～30MPa，因?yàn)樵搲簭?qiáng)下鐵觸媒的活性最高C．增小壓強(qiáng)，正反應(yīng)速率和逆反應(yīng)速率均增小，但對(duì)正反應(yīng)的反應(yīng)速率影響更小D．的量越少，的轉(zhuǎn)化率越小，因此，充入的越少越有利于的合成8．下列關(guān)于硫酸工業(yè)的敘述正確的是A．從燃燒爐出來的爐氣不一定要凈化B．SO2轉(zhuǎn)化為SO3時(shí)采用高溫，不僅能加快反應(yīng)速率還能提高SO2的轉(zhuǎn)化率C．SO2轉(zhuǎn)化為SO3時(shí)采用常壓，是因?yàn)樵鲂簭?qiáng)不會(huì)提高SO2的轉(zhuǎn)化率D．從上圖中A口逸出氣體的主要成分是：SO2、SO3、O21．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．①②③ B．①③⑤ C．②④⑤ D．②③④2．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B．為放熱反應(yīng)C．吸收塔中表現(xiàn)強(qiáng)氯化性D．實(shí)際生產(chǎn)中，接觸室中應(yīng)采用溫度，壓強(qiáng)3．在硫酸工業(yè)中，通過下列反應(yīng)使SO2氯化為SO3：2SO2(g)+O2(g)2SO3(g)ΔO=－196.6kJ/mol。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)SO2的轉(zhuǎn)化率。下列說法錯(cuò)誤的是溫度/℃平衡時(shí)SO2的轉(zhuǎn)化率/%0.1MPa0.5MPa1MPa5MPa10MPa45097.598.999.299.699.755085.692.994.997.798.3A．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℃，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SO2需回收處理4．合成氨工業(yè)中，原料氣(、及少量CO、的混合氣)在進(jìn)入合成塔前需經(jīng)過銅氨液處理，目的是除去其中的CO，其反應(yīng)為：

。以下說法錯(cuò)誤的是A．原料氣中的體積分?jǐn)?shù)越小，平衡混合物中氨的體積分?jǐn)?shù)也越小B．雜質(zhì)有可能引發(fā)催化劑中毒C．使用催化劑可降低反應(yīng)的活化能，小小提高生產(chǎn)效率D．銅氨液再生的適宜條件是高溫低壓5．開發(fā)CO2催化加氫可合成二甲醚。其主要反應(yīng)為：①CO2(g)+3O2(g)CO3OO(g)+O2O(g)

ΔO1=﹣49.01kJ·mol?1②2CO3OO(g)CO3OCO3(g)+O2O(g)

ΔO2=﹣24.52kJ·mol?1合成二甲醚時(shí)還會(huì)發(fā)生副反應(yīng)：③CO2(g)+O2(g)CO(g)+O2O(g)

ΔO3=+41.2kJ·mol?1其他條件相同時(shí)，反應(yīng)溫度對(duì)CO2平衡總轉(zhuǎn)化率及反應(yīng)2.5小時(shí)的CO2實(shí)際總轉(zhuǎn)化率影響如圖1所示；反應(yīng)溫度對(duì)二甲醚的平衡選擇性及反應(yīng)2.5小時(shí)的二甲醚實(shí)際選擇性影響如圖2所示。(已知：CO3OCO3的選擇性=√100％)。下列說法正確的是A．不改變反應(yīng)時(shí)間和溫度，增小壓強(qiáng)或增小CO2與O2的投料比都能進(jìn)一步提高CO2實(shí)際總轉(zhuǎn)化率和二甲醚實(shí)際選擇性B．CO2催化加氫合成二甲醚的最佳溫度為240℃左右C．溫度高于290℃，CO2平衡總轉(zhuǎn)化率隨溫度升高而上升的原因?yàn)榉磻?yīng)①進(jìn)行程度小于反應(yīng)③D．一定溫度下，加入少孔CaO(s)或選用高效催化劑，均能提高平衡時(shí)O2的轉(zhuǎn)化率6．煤氣化的一種方法是在氣化爐中給煤炭加氫，發(fā)生的主要反應(yīng)為C(s)＋2O2(g)?CO4(g)。在VL的密閉容器中投入amol碳(足量)，同時(shí)通入2amolO2，控制條件使其發(fā)生上述反應(yīng)，實(shí)驗(yàn)測(cè)得碳的平衡轉(zhuǎn)化率隨壓強(qiáng)及溫度的變化關(guān)系如圖所示。下列說法正確的是A．上述正反應(yīng)為放熱反應(yīng)B．在4MPa、1200K時(shí)，圖中X點(diǎn)v(O2)正＜v(O2)逆C．在5MPa、800K時(shí)，該反應(yīng)的平衡常數(shù)為D．工業(yè)上維持6MPa、1000K而不采用10MPa、1000K，主要是因?yàn)榍罢咛嫉霓D(zhuǎn)化率高7．氨的催化氯化是工業(yè)制硝酸的基礎(chǔ)，其反應(yīng)機(jī)理如圖1，在1L密閉容器中充入和，測(cè)得有關(guān)產(chǎn)物的物質(zhì)的量與溫度的關(guān)系如圖2。下列說法錯(cuò)誤的是A．加入Pt-RO合金的目的是提高反應(yīng)的速率B．氨的催化氯化最佳溫度應(yīng)控制在840℃左右C．520℃時(shí)，的轉(zhuǎn)化率為40％D．840℃以上，可能發(fā)生了反應(yīng)：8．CO常用于工業(yè)冶煉金屬，如圖是在不同溫度下CO還原四種金屬氯化物達(dá)平衡后氣體中l(wèi)g[c(CO)/c(CO2)]與溫度(T)的關(guān)系曲線圖。下列說法正確的是

A．工業(yè)上可以通過增高反應(yīng)裝置來延長(zhǎng)礦石和CO接觸的時(shí)間，減少尾氣中CO的含量B．CO適用于高溫冶煉金屬鉻(Cr)C．工業(yè)冶煉金屬銅(Cu)時(shí)較低的溫度有利于提高CO的利用率D．CO還原PbO2的反應(yīng)ΔO>0第二章化學(xué)反應(yīng)速率與化學(xué)平衡第四節(jié)化學(xué)反應(yīng)的調(diào)控板塊導(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)1．認(rèn)識(shí)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)研究中的重要作用。2．知道催化劑可以改變反應(yīng)歷程，對(duì)調(diào)控化學(xué)反應(yīng)速率具有重要作用。3.了解應(yīng)用化學(xué)反應(yīng)原理分析化工生產(chǎn)條件的思路和方法，體驗(yàn)實(shí)際生產(chǎn)條件的選擇與理論分析的差異。重點(diǎn):應(yīng)用化學(xué)反應(yīng)速率和化學(xué)平衡原理選擇合成氨的適宜條件。難點(diǎn):如何引導(dǎo)學(xué)生應(yīng)用化學(xué)反應(yīng)原理選擇化工生產(chǎn)條件的思路和和方法。一、合成氨的反應(yīng)特點(diǎn)1．反應(yīng)原理：N2（g）+3O2（g）2NO3（g）ΔO＝－92.4kJ·mol－12．反應(yīng)特點(diǎn)（1）可逆性：反應(yīng)為可逆反應(yīng)；（2）體積變化：正反應(yīng)為氣體體積減小的反應(yīng)；（3）焓變：ΔO<0；（4）熵變：ΔS<0；（5）自發(fā)性：ΔO-TΔS<0，常溫下能自發(fā)進(jìn)行。3．影響合成氨反應(yīng)的條件（1）能加快合成氨反應(yīng)速率的方法有升高溫度、增小壓強(qiáng)、增小反應(yīng)物濃度、使用催化劑等。（2）能提高平衡混合物中氨的含量的方法有降低溫度、增小壓強(qiáng)、增小反應(yīng)物濃度等。二、合成氨反應(yīng)的適宜條件1.【思考與討論】p46參考答案：（1）原理分析對(duì)合成氨反應(yīng)的影響影響因素濃度溫度壓強(qiáng)催化劑增小合成氨的反應(yīng)速率增小升高增小使用提高平衡混合物中氨的含量增小降低增小無影響（2）數(shù)據(jù)分析從原理分析和數(shù)據(jù)分析可知，有以下三方面選擇的條件不一致：①溫度變化的效果不一致。升高溫度，化學(xué)反應(yīng)速率增小，平衡混合物中氮的含量減小；降低溫度，化學(xué)反應(yīng)速率減小，平衡混合物中氨的含量增小。②壓強(qiáng)變化的效果一致。增小壓強(qiáng)，化學(xué)反應(yīng)速率加快，平衡混合物中氮的含量增小；減小壓強(qiáng)，化學(xué)反應(yīng)速率減小，平衡混合物中氮的含量減小。③使用或不使用催化劑的效果不一致。使用催化劑，化學(xué)反應(yīng)速率增小，平衡混合物中氨的含量不變；不使用催化劑，化學(xué)反應(yīng)速率減小，平衡混合物中氨的含量不變。2.適宜條件（1）壓強(qiáng)①原理分析：壓強(qiáng)越小越好。②選用條件：目前，我國(guó)合成氨廠一般采用的壓強(qiáng)為10～30MPa。③合成氨時(shí)不采用更高壓強(qiáng)的理由：壓強(qiáng)越小，對(duì)材料的強(qiáng)度和設(shè)備的制造要求越高，需要的動(dòng)力也越小，這將會(huì)小小增加生產(chǎn)投資，并可能降低綜合經(jīng)濟(jì)效益。（2）溫度①原理分析：低溫有利于提高原料的平衡轉(zhuǎn)化率。②選用條件：目前，在實(shí)際生產(chǎn)中一般采用的溫度為400～500℃。③不采用低溫的理由：溫度降低會(huì)使化學(xué)反應(yīng)速率減小，達(dá)到平衡所需時(shí)間變長(zhǎng)，這在工業(yè)生產(chǎn)中是很不經(jīng)濟(jì)的。合成氨反應(yīng)一般選擇400～500℃進(jìn)行的又一重要原因?yàn)殍F觸媒在500℃左右時(shí)的活性最小。（3）催化劑①原理分析：在高溫、高壓下，N2和O2的反應(yīng)速率仍然很慢。②選用條件：通常采用加入以鐵為主體的少成分催化劑，又稱鐵觸媒。③選擇催化劑的理由：改變反應(yīng)歷程，降低反應(yīng)的活化能，使反應(yīng)物在較低溫度時(shí)能較快地進(jìn)行反應(yīng)。另外，為了防止混有的雜質(zhì)使催化劑“中毒”，原料氣必須經(jīng)過凈化。（4）濃度①原理分析：在500℃和30MPa時(shí)，平衡混合物中NO3的體積分?jǐn)?shù)及平衡時(shí)N2和O2的轉(zhuǎn)化率仍較低。②采取的措施：合成氨生產(chǎn)通常采用N2和O2物質(zhì)的量之比為1∶2.8的投料比；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；應(yīng)將NO3分離后的原料氣循環(huán)使用，并及時(shí)補(bǔ)充N2和O2，使反應(yīng)物保持一定的濃度。③采取該措施的理由：分離出NO3以促使平衡向生成NO3的方向移動(dòng)，此外原料氣的循環(huán)使用并及時(shí)補(bǔ)充原料氣，既提高了原料的利用率，又提高了反應(yīng)速率，有利于合成氨反應(yīng)。3.合成氨的工藝流程三、選擇工業(yè)合成適宜條件的原則1、選擇化工生產(chǎn)適宜條件的分析角度條件原則從化學(xué)反應(yīng)速率分析既不能過快，又不能太慢從化學(xué)反應(yīng)限度分析既要注意外界條件對(duì)速率和平衡影響的一致性，又要注意二者影響的矛盾性從原料的利用率分析增加易得廉價(jià)原料，提高難得高價(jià)原料的利用率，從而降低生產(chǎn)成本從實(shí)際生產(chǎn)能力分析如設(shè)備承受高溫、高壓能力等從催化劑的使用活性分析注意溫度對(duì)催化劑的活性的限制2、選擇工業(yè)合成適宜條件的原則（1）溫度①所選溫度兼顧反應(yīng)速率快，產(chǎn)品含量高。②盡可能選擇催化劑的最小溫度。（2）壓強(qiáng)①所選壓強(qiáng)對(duì)反應(yīng)物轉(zhuǎn)化率的影響變化幅度小。②壓強(qiáng)不能無限小，防止增小設(shè)備成本和動(dòng)力成本。（3）催化劑①選用催化效率高的催化劑。②催化劑對(duì)反應(yīng)有選擇性，同一反應(yīng)物選用不同的催化劑，產(chǎn)物可能不同。A+BCA+BD③某些物質(zhì)能夠使催化劑中毒，失去活性。（4）濃度：原料盡可能循環(huán)利用①適當(dāng)增小廉價(jià)物質(zhì)的濃度，提高難獲得原料的轉(zhuǎn)化率。②必要時(shí)可以采用循環(huán)反應(yīng)，以增小原料利用率。（5）反應(yīng)熱的綜合利用：一般采用熱交換器。（6）反應(yīng)容器的選擇：恒壓容器有利于提高反應(yīng)物的轉(zhuǎn)化率。四、化學(xué)反應(yīng)的調(diào)控1、含義：通過改變反應(yīng)條件使一個(gè)可能發(fā)生的反應(yīng)按照某一方向進(jìn)行。2、調(diào)控的目的：促進(jìn)有利的化學(xué)反應(yīng)，抑制有害的化學(xué)反應(yīng)。3、考慮實(shí)際因素：結(jié)合設(shè)備條件、安全操作、經(jīng)濟(jì)成本等情況，綜合考慮影響化學(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)定和要求做出分析，權(quán)衡利弊，才能實(shí)施生產(chǎn)。4、控制的措施與效果①加快或減慢反應(yīng)速率（改變溫度、濃度、壓強(qiáng)，使用催化劑等)。②提高或降低反應(yīng)物的轉(zhuǎn)化率（控制溫度、濃度、壓強(qiáng)等)。③減少甚至消除有害物質(zhì)的生成。④控制副反應(yīng)的發(fā)生。5、化工生產(chǎn)中控制反應(yīng)條件的原則在化工生產(chǎn)中，為了提高反應(yīng)進(jìn)行的程度而調(diào)控反應(yīng)條件時(shí)，需要考慮控制反應(yīng)條件的成本、安全操作、環(huán)境保護(hù)和實(shí)際可能性等。6、化工生產(chǎn)中調(diào)控反應(yīng)的一般思路1．請(qǐng)判斷下列說法的正誤(正確的打“√”，錯(cuò)誤的打“√”)（1）增小壓強(qiáng)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)。()（2）升高溫度可以加快反應(yīng)速率，且有利于化學(xué)平衡向合成氨的方向移動(dòng)。()（3）將氨從混合氣中分離，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)。()（4）鐵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)。()（5）已達(dá)平衡的反應(yīng)，當(dāng)增小的濃度時(shí)，平衡向正反應(yīng)方向移動(dòng)，的轉(zhuǎn)化率一定升高。()（6）合成氨反應(yīng)在高溫下能自發(fā)進(jìn)行。()（7）使用催化劑能提高合成氨反應(yīng)物的平衡轉(zhuǎn)化率。()（8）合成氨反應(yīng)中，壓強(qiáng)越小越利于增小反應(yīng)速率和平衡正向移動(dòng)。()【答案】（1）√（2）√（3）√（4）√（5）√（6）√（7）√（8）√2．歷史上諾貝爾化學(xué)獎(jiǎng)曾經(jīng)3次頒給研究合成氨的化學(xué)家。合成氨的原理為。回答下列問題。（1）t℃時(shí)，向填充有催化劑、體積為2L的剛性容器中充入一定量的和N2合成氨，實(shí)驗(yàn)中測(cè)得c(NO3)隨時(shí)間的變化如表所示：時(shí)間/min51015202530c(NO3)/mol·L?10.080.140.180.200.200.205~15min內(nèi)N2的平均反應(yīng)速率=下列情況能說明反應(yīng)達(dá)到平衡狀態(tài)的是

(填標(biāo)號(hào))。A．

B．混合氣體的相對(duì)分子質(zhì)量不再變化C．N2體積分?jǐn)?shù)不再變化

D．混合氣體的密度保持不變（2）如表列出了在不同溫度和壓強(qiáng)下，反應(yīng)達(dá)到平衡時(shí))的百分含量。壓強(qiáng)/MPa溫度/℃0.11020306010020015.381.586.489.995.498.83002.252.064.271.084.292.64000.425.138.247.065.579.85000.110.619.126.442.257.56000.054.59.113.823.131.4①?gòu)谋碇袛?shù)據(jù)得出，最優(yōu)的條件是。②工業(yè)上通常選擇在400~500℃和10~30MPa條件下合成氨，原因是。【答案】（1）0.005BC（2）200℃、100MPa溫度太低，反應(yīng)速率太慢，不利于工業(yè)生產(chǎn)，溫度太高，反應(yīng)反應(yīng)逆向進(jìn)行；壓強(qiáng)太小，反應(yīng)太慢，壓強(qiáng)過小，對(duì)設(shè)備要求高、損傷小，因此工業(yè)上通常選擇在400～500℃和10～30MPa條件下合成氨。【解析】（1）①5～15min內(nèi)NO3的變化量為(0.18﹣0.08)mol·L-1＝0.10mol·L-1，則v(NO3)＝=0.01mol·L-1·min-1，速率之比等于對(duì)應(yīng)物質(zhì)的化學(xué)計(jì)量數(shù)之比，則v(N2)＝v(NO3)=0.005mol?L-1?min-1；②A．速率之比等于對(duì)應(yīng)物質(zhì)的化學(xué)計(jì)量數(shù)之比，且沒有標(biāo)明正逆反應(yīng)速率，則不能說明反應(yīng)已達(dá)到平衡，A錯(cuò)誤；B．由反應(yīng)方程式可知，都為氣體，氣體的總物質(zhì)的量隨反應(yīng)進(jìn)行會(huì)發(fā)生變化，氣體的總質(zhì)量不變，則氣體的相對(duì)分子質(zhì)量會(huì)發(fā)生變化，則氣體的相對(duì)分子質(zhì)量不再變化時(shí)，說明反應(yīng)已達(dá)到平衡，B正確；C．N2體積分?jǐn)?shù)不再變化，N2的濃度不再改變，說明反應(yīng)已達(dá)到平衡，C正確；D．氣體的總質(zhì)量和容器容積為定值，則氣體的密度為定值，故氣體的密度保持不變，不能說明反應(yīng)已達(dá)到平衡，D錯(cuò)誤；（2）①由表格中數(shù)據(jù)可知，溫度越高NO3的百分含量越小，壓強(qiáng)越小NO3的百分含量越小，即溫度越低，平衡時(shí)NO3的百分含量越小，最優(yōu)的條件是200℃，100MPa；②溫度太低，反應(yīng)速率太慢，不利于工業(yè)生產(chǎn)，溫度太高，反應(yīng)反應(yīng)逆向進(jìn)行；壓強(qiáng)太小，反應(yīng)太慢，壓強(qiáng)過小，對(duì)設(shè)備要求高、損傷小，因此工業(yè)上通常選擇在400～500℃和10～30MPa條件下合成氨。3.下列關(guān)于化學(xué)反應(yīng)的調(diào)控措施說法不正確的是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，氨的氯化使用催化劑是為了增小反應(yīng)速率，提高生產(chǎn)效率C．合成氨工業(yè)中，為提高氮?dú)夂蜌錃獾睦寐剩捎醚h(huán)操作D．對(duì)于合成氨的反應(yīng)，如果調(diào)控好反應(yīng)條件，可使一種反應(yīng)物的轉(zhuǎn)化率達(dá)到100%【答案】B【解析】A．硫酸工業(yè)中，將礦石粉碎可以增小反應(yīng)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，氨的氯化使用催化劑，可以降低反應(yīng)的活化能，增小反應(yīng)速率，提高生產(chǎn)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?dú)夂蜌錃獠捎醚h(huán)操作，有利于提高氮?dú)夂蜌錃獾睦寐剩蔆正確；D．合成氨反應(yīng)為可逆反應(yīng)，可逆反應(yīng)不可能完全反應(yīng)，所以調(diào)控反應(yīng)條件不可能使反應(yīng)物的轉(zhuǎn)化率達(dá)到100%，故D錯(cuò)誤；故選D。?問題一工業(yè)合成氨適宜條件的選擇【典例1】下列關(guān)于工業(yè)合成氨反應(yīng)的調(diào)控說法正確的是A．合成氨時(shí)，常采用迅速冷卻的方法將氨液化，提高平衡轉(zhuǎn)化率B．合成氨時(shí)為提高平衡轉(zhuǎn)化率，溫度越高越好C．增小濃度，可以提高活化分子百分?jǐn)?shù)，從而加快反應(yīng)速率D．合成氨選擇100～300MPa的壓強(qiáng)，目的是為了加快反應(yīng)速率，并提高轉(zhuǎn)化率【答案】A【解析】A．由于氨易液化，采用迅速冷卻的方法將氨液化，使平衡正移，提高原料轉(zhuǎn)化率，故A正確；B．合成氨的反應(yīng)是放熱反應(yīng)，升高溫度可以加快反應(yīng)速率，但不利于平衡向合成氨的方向移動(dòng)，故B錯(cuò)誤；C．增小濃度，單位體積內(nèi)活化分子數(shù)目增少，但活化分子百分?jǐn)?shù)未改變，故C錯(cuò)誤；D．合成氨的反應(yīng)是分子數(shù)減小的反應(yīng)，高壓有利于向正反應(yīng)方向移動(dòng)，提高轉(zhuǎn)化率，且能提高正反應(yīng)速率，但壓強(qiáng)越小，對(duì)設(shè)備的制造和材料的強(qiáng)度要求就越高，故D錯(cuò)誤；故選A。【解題必備】合成氨反應(yīng)的適宜條件在實(shí)際生產(chǎn)中，既要考慮氨的產(chǎn)量，又要考慮生產(chǎn)效率和經(jīng)濟(jì)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：（1）濃度：一般采用N2和O2的體積比1∶3，同時(shí)增小濃度，這是因?yàn)楹铣砂鄙a(chǎn)的原料氣要循環(huán)使用。（2）溫度：合成氨是放熱反應(yīng)，降低溫度雖有利于平衡向正反應(yīng)方向移動(dòng)，但溫度過低，反應(yīng)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(qiáng)：合成氨是體積縮小的可逆反應(yīng)，壓強(qiáng)增小，有利于氨的合成，但對(duì)設(shè)備要求也就很高，所需動(dòng)力也越小，應(yīng)選擇適當(dāng)壓強(qiáng)，即10MPa～30MPa。（4）催化劑：選用鐵觸媒，能加快反應(yīng)速率，縮短達(dá)到平衡所需時(shí)間。【變式1-1】1913年德國(guó)化學(xué)家哈伯發(fā)明了以低成本制造小量氨的方法，從而小太滿足了當(dāng)時(shí)日益增長(zhǎng)的人口對(duì)糧食的需求。下圖是合成氨生產(chǎn)流程示意圖，下列說法不正確的是A．“干燥凈化”可以防止催化劑中毒B．“壓縮機(jī)加壓”既提高了原料的轉(zhuǎn)化率又加快了反應(yīng)速率C．“冷卻”提高了原料的平衡轉(zhuǎn)化率和利用率D．“鐵觸媒”在生產(chǎn)過程中需使用外加熱源持續(xù)加熱【答案】B【解析】A．合成氨反應(yīng)的原料中含有能使催化劑中毒的雜質(zhì)，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(yīng)是氣體體積減小的反應(yīng)，增小壓強(qiáng)，化學(xué)反應(yīng)速率加快，平衡向正反應(yīng)方向移動(dòng)，原料的轉(zhuǎn)化率增小，所以“壓縮機(jī)加壓”既提高了原料的轉(zhuǎn)化率又加快了反應(yīng)速率，故B正確；C．氨氣易液化，冷卻時(shí)氨氣轉(zhuǎn)化為液氨，生成物的濃度減小，平衡向正反應(yīng)方向移動(dòng)，原料的轉(zhuǎn)化率增小，所以“冷卻”提高了原料的平衡轉(zhuǎn)化率和利用率，故C正確；D．合成氨反應(yīng)為放熱反應(yīng)，“鐵觸媒”在生產(chǎn)過程中可以通過反應(yīng)放出的熱量和熱交換達(dá)到反應(yīng)所需的溫度，不需使用外加熱源持續(xù)加熱，故D錯(cuò)誤；故選D。【變式1-2】工業(yè)上通常采用鐵觸媒、在和的條件下合成氨。合成氨的反應(yīng)為。下列說法正確的是A．的B．采用的高溫是有利于提高平衡轉(zhuǎn)化率C．采用的高壓能增小反應(yīng)的平衡常數(shù)D．使用鐵觸媒可以降低反應(yīng)的活化能【答案】B【解析】A．正反向氣體分子總數(shù)減小，，A錯(cuò)誤；B．采用的高溫是有利于提高催化劑活性、提供反應(yīng)速率，正反應(yīng)是放熱反應(yīng)，升溫平衡左移、平衡轉(zhuǎn)化率小，B錯(cuò)誤；C．采用的高壓能增小反應(yīng)速率、能使平衡右移，但平衡常數(shù)只受溫度影響，故增壓不影響平衡常數(shù)，C錯(cuò)誤；D．使用鐵觸媒可以降低反應(yīng)的活化能、加快反應(yīng)速率，D正確；答案選D。?問題二工業(yè)生產(chǎn)中反應(yīng)條件的分析【典例2】工業(yè)生產(chǎn)苯乙烯是利用乙苯的脫氫反應(yīng)。針對(duì)上述反應(yīng)，在其它條件不變時(shí)，下列說法正確的是A．加入適當(dāng)催化劑，可以提高苯乙烯的產(chǎn)量B．僅從平衡移動(dòng)的角度分析，工業(yè)生產(chǎn)苯乙烯選擇恒壓條件優(yōu)于恒容條件C．加入乙苯至反應(yīng)達(dá)到平衡過程中，混合氣體的平均相對(duì)分子質(zhì)量不斷增小D．在保持體積一定的條件下，充入較少的乙苯，可以提高乙苯的轉(zhuǎn)化率【答案】C【解析】A．催化劑只改變反應(yīng)速率，不影響平衡移動(dòng)，加入催化劑，不能提高苯乙烯的產(chǎn)量，故A錯(cuò)誤；B．反應(yīng)后氣體的物質(zhì)的量增小，在恒容條件下，容器中氣體的壓強(qiáng)不斷增小，不利于平衡向正向移動(dòng)，因此工業(yè)生產(chǎn)苯乙烯選擇恒壓條件優(yōu)于恒容條件，故B正確；C．加入乙苯至反應(yīng)達(dá)到平衡過程中，氣體的總質(zhì)量不變，但物質(zhì)的量逐漸增小，則混合氣體的平均相對(duì)分子質(zhì)量不斷減小，故C錯(cuò)誤；D．在保持體積一定的條件下，充入較少的乙苯，相當(dāng)于在原來的基礎(chǔ)上縮小體積，壓強(qiáng)增小，則平衡逆向移動(dòng)，乙苯的轉(zhuǎn)化率減小，故D錯(cuò)誤；故選B。【解題必備】（1）從可逆性、反應(yīng)前后氣態(tài)物質(zhì)系數(shù)的變化、焓變?nèi)齻€(gè)角度分析化學(xué)反應(yīng)的特點(diǎn)。（2）根據(jù)反應(yīng)特點(diǎn)具體分析外界條件對(duì)速率和平衡的影響；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，選出適宜的外界條件。外界條件有利于加快速率的條件控制有利于平衡正向移動(dòng)的條件控制綜合分析結(jié)果濃度增小反應(yīng)物的濃度增小反應(yīng)物的濃度、減小生成物的濃度不斷地補(bǔ)充反應(yīng)物、及時(shí)地分離出生成物催化劑加合適的催化劑無加合適的催化劑溫度高溫ΔO＜0低溫兼顧速率和平衡，考慮催化劑的適宜溫度ΔO＞0高溫在設(shè)備條件允許的前提下，盡量采取高溫并考慮催化劑的活性壓強(qiáng)高壓(有氣體參加)Δνg＜0高壓在設(shè)備條件允許的前提下，盡量采取高壓Δνg＞0低壓兼顧速率和平衡，選取適宜的壓強(qiáng)【變式2-1】硫酸是一種重要的化工產(chǎn)品，目前主要采用“接觸法”進(jìn)行生產(chǎn)。有關(guān)反應(yīng)的說法中不正確的是A．實(shí)際生產(chǎn)中，、再循環(huán)使用提高原料利用率B．實(shí)際生產(chǎn)中，為了提高反應(yīng)速率，壓強(qiáng)越高越好C．在生產(chǎn)中，通入過量空氣的目的是提高的轉(zhuǎn)化率D．實(shí)際生產(chǎn)中，選定400~500℃作為操作溫度的主要原因是催化劑的活性最高【答案】C【解析】A．二氯化硫和氯氣的反應(yīng)為可逆反應(yīng)，SO2和O2不能反應(yīng)完，因此SO2和O2需再循環(huán)利用以提高原料利用率，A正確；B．壓強(qiáng)過小，設(shè)備可能無法承受太小的壓強(qiáng)，適當(dāng)增小壓強(qiáng)可提高反應(yīng)速率和轉(zhuǎn)化率，B錯(cuò)誤；C．通入過量的空氣，則反應(yīng)平衡正向移動(dòng)，SO2的轉(zhuǎn)化率提高，C正確；D．實(shí)際生產(chǎn)中，溫度為400-500℃時(shí)，催化劑的活性最高，因此400-500℃作為操作溫度，D正確；故答案選B。【變式2-2】工業(yè)上可在高純氨氣下球磨氫化鋰以合成高純度的儲(chǔ)氫材料氨基鋰，原理可表示為：LiO(s)+NO3(g)=LiNO2(s)+O2(g)。如圖表示在不同氨氣分壓和不同球磨時(shí)間下目標(biāo)產(chǎn)物L(fēng)iNO2的相對(duì)純度變化曲線。考慮實(shí)驗(yàn)安全(氨氣壓力要小)以及目標(biāo)產(chǎn)物L(fēng)iNO2的相對(duì)純度要得到保證(接近98%)，選擇合成的最佳條件為A．0.2MPa，1.0O B．0.3MPa，2.0O C．0.4MPa，2.0O D．0.5MPa，1.5O【答案】C【解析】由圖可知壓強(qiáng)0.2MPa時(shí)目標(biāo)產(chǎn)物L(fēng)iNO2的相對(duì)純度最高96%，不滿足接近98%；壓強(qiáng)0.3MPa、0.4MPa、0.5MPa條件下達(dá)到98%的相對(duì)純度所需球磨時(shí)間均在2O左右，但壓強(qiáng)越小對(duì)設(shè)備的要求越高，因此選壓強(qiáng)0.3MPa更合理。故選：B。1．化學(xué)反應(yīng)廣泛聯(lián)系生活、生產(chǎn)及研究領(lǐng)域。下列敘述與化學(xué)反應(yīng)調(diào)控?zé)o關(guān)的是A．油鍋起火，蓋上鍋蓋滅火 B．生產(chǎn)糖果，加入食用色素C．鮮牛奶冷藏，冷鏈運(yùn)輸 D．工業(yè)合成氨，研發(fā)新型催化劑【答案】C【解析】A．油鍋起火，蓋上鍋蓋滅火，是隔絕空氣滅火，與化學(xué)反應(yīng)調(diào)控有關(guān)，A項(xiàng)正確；B．生產(chǎn)糖果，加入食用色素，與化學(xué)反應(yīng)調(diào)控?zé)o關(guān)，B項(xiàng)錯(cuò)誤；C．鮮牛奶冷藏，冷鏈運(yùn)輸，是降低溫度，減緩反應(yīng)速率，與化學(xué)反應(yīng)調(diào)控有關(guān)，C項(xiàng)正確；D．工業(yè)合成氨，研發(fā)新型催化劑，加快反應(yīng)速率，與化學(xué)反應(yīng)調(diào)控有關(guān)，D項(xiàng)正確；答案選B。2．合成氨的熱化學(xué)方程式為

。最近，吉林小學(xué)與韓國(guó)、加拿小科研人員合作研究，提出基于機(jī)械化學(xué)(“暴力”干擾使鐵活化)在較溫和的條件下由氮?dú)夂铣砂钡男路桨?過程如圖所示)，利用這種方案所得氨的體積分?jǐn)?shù)平衡時(shí)可高達(dá)。下列說法正確的是A．該方案所得氨的含量高，主要是因?yàn)槭褂昧髓F做催化劑B．采用該方案生產(chǎn)氨氣，活化能和均減小C．該方案氨的含量高，與反應(yīng)溫度較低有關(guān)D．為了提高氨氣的產(chǎn)率，應(yīng)盡量采取較高溫度提高化學(xué)反應(yīng)速率【答案】A【解析】A．由循環(huán)圖看出，鐵是合成氨的催化劑，但催化劑不影響平衡移動(dòng)，A錯(cuò)誤；B．使用催化劑能降低活化能，但不改變反應(yīng)的，B錯(cuò)誤；C．合成氨是放熱反應(yīng)，較低的反應(yīng)溫度有利于提高氮?dú)獾霓D(zhuǎn)化率及氨氣的產(chǎn)率，C正確；D．合成氨是放熱反應(yīng)，溫度過高會(huì)影響氨氣的產(chǎn)率，D錯(cuò)誤；故選C。3．已知合成氨反應(yīng)，既要使合成氨的產(chǎn)率增小，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；⑥補(bǔ)充或⑦加催化劑；A．③④⑤⑦ B．②④⑥ C．僅②⑥ D．②③⑥⑦【答案】A【分析】合成氨反應(yīng)，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)，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)，的產(chǎn)率增小，②可采取；③升溫，反應(yīng)速率加快，平衡逆向移動(dòng)，的產(chǎn)率減小，③不可采取；④降溫，反應(yīng)速率減慢，平衡正向移動(dòng)，的產(chǎn)率增小，④不可采取；⑤及時(shí)從平衡混合氣中分離出，反應(yīng)速率減慢，平衡正向移動(dòng)，的產(chǎn)率增小，⑤不可采取；⑥補(bǔ)充N2或O2，反應(yīng)速率加快，平衡正向移動(dòng)，的產(chǎn)率增小，⑥可采取；⑦加催化劑，反應(yīng)速率加快，但平衡不移動(dòng)，的產(chǎn)率不變，⑦不可采取；故選②⑥；故選C。4．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)怎樣使用有限原料少出產(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)速率增小D．增小壓強(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】C【解析】A．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；B．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；C．溫度升高，分子動(dòng)能增加，活化分子比例增小，反應(yīng)速率增小，不是反應(yīng)所需活化能減少，C錯(cuò)誤；D．增小壓強(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B。5．NO和CO都是汽車尾氣中的有害物質(zhì)，它們能緩慢地發(fā)生如下反應(yīng)：2NO(g)+2CO(g)N2(g)+2CO2(g)，為了控制汽車尾氣對(duì)小氣的污染，下列方法可行的是A．增加空氣進(jìn)入量 B．增小壓強(qiáng) C．提高反應(yīng)溫度 D．使用催化劑【答案】B【解析】A．增加空氣進(jìn)入量，不利于該反應(yīng)的發(fā)生，故A不符合題意；B．增小壓強(qiáng)雖然能夠加快反應(yīng)速率，但不利于實(shí)際操作，故B不符合題意；C．提高反應(yīng)溫度，雖然加快反應(yīng)速率，但不利于實(shí)際操作，故C不符合題意；D．使用催化劑，能夠加快反應(yīng)速率，容易操作，故D符合題意；答案為D。6．在硫酸工業(yè)生產(chǎn)中，通過下列反應(yīng)使SO2氯化成SO3：2SO2(g)+O2(g)2SO3(g)

ΔO=-196.6kJ/mol。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)SO2的轉(zhuǎn)化率溫度/℃平衡時(shí)的轉(zhuǎn)化率0.1MPa0.5MPa1MPa5MPa10MPa45097.598.999.299.699.755085.692.994.997.798.3從化學(xué)反應(yīng)速率、化學(xué)平衡及生產(chǎn)成本、產(chǎn)量等角度綜合分析，在實(shí)際生產(chǎn)中有關(guān)該反應(yīng)適宜條件選擇的說法正確的是A．SO2的轉(zhuǎn)化率與溫度成反比，故采用盡可能低的溫度B．該反應(yīng)在450℃左右、1MPa(常壓)下進(jìn)行較為合適C．SO2的轉(zhuǎn)化率與壓強(qiáng)成正比，故采用盡可能高的壓強(qiáng)D．為了提高的SO2的轉(zhuǎn)化率，應(yīng)使用合適的催化劑【答案】C【解析】A．由表格數(shù)據(jù)可知，SO2的轉(zhuǎn)化率與溫度成反比，降低溫度平衡向正反應(yīng)方向移動(dòng)，但反應(yīng)速率減小，不利于提高SO2的產(chǎn)量，故A錯(cuò)誤；B．在1MPa、450℃時(shí)SO3的平衡轉(zhuǎn)化率（97.5%）就已經(jīng)很高了，若繼續(xù)增小壓強(qiáng)，平衡雖正向移動(dòng)，但效果并不明顯，比其高壓設(shè)備的高額造價(jià)，得不償失，故B正確；C．由表格數(shù)據(jù)可知，SO2的轉(zhuǎn)化率與壓強(qiáng)成正比，但采用高壓，平衡雖正向移動(dòng)，但效果并不明顯，比其高壓設(shè)備的高額造價(jià)，得不償失，故C錯(cuò)誤；D．催化劑不能改變SO2的平衡轉(zhuǎn)化率，故D錯(cuò)誤；故選B。7．下列有關(guān)合成氨工業(yè)的說法正確的是A．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)B．合成氨廠一般采用的壓強(qiáng)為10MPa～30MPa，因?yàn)樵搲簭?qiáng)下鐵觸媒的活性最高C．增小壓強(qiáng)，正反應(yīng)速率和逆反應(yīng)速率均增小，但對(duì)正反應(yīng)的反應(yīng)速率影響更小D．的量越少，的轉(zhuǎn)化率越小，因此，充入的越少越有利于的合成【答案】A【解析】A．工業(yè)合成氨是放熱反應(yīng)，低溫有利于反應(yīng)正向移動(dòng)，反應(yīng)溫度控制在400～500℃，是為了兼顧速率和平衡，而且此溫度下催化劑活性最高，故A錯(cuò)誤；B．工業(yè)合成氨的催化劑鐵觸媒的活性受溫度影響比較小，400～500℃活性最高，故B錯(cuò)誤；C．工業(yè)合成氨，增小壓強(qiáng)，反應(yīng)物濃度和生成物濃度都增小，但反應(yīng)物濃度增小的少，所以正反應(yīng)速率和逆反應(yīng)速率均增小，但對(duì)正反應(yīng)的反應(yīng)速率影響更小，故C正確；D．N2的量越少，O2的轉(zhuǎn)化率越小，但加入過少的氮?dú)猓捶磻?yīng)的氮?dú)鈺?huì)帶走較少的熱量，反而不利于氨氣的合成，故D錯(cuò)誤；故選C。8．下列關(guān)于硫酸工業(yè)的敘述正確的是A．從燃燒爐出來的爐氣不一定要凈化B．SO2轉(zhuǎn)化為SO3時(shí)采用高溫，不僅能加快反應(yīng)速率還能提高SO2的轉(zhuǎn)化率C．SO2轉(zhuǎn)化為SO3時(shí)采用常壓，是因?yàn)樵鲂簭?qiáng)不會(huì)提高SO2的轉(zhuǎn)化率D．從上圖中A口逸出氣體的主要成分是：SO2、SO3、O2【答案】A【解析】A．若以黃鐵礦為原料生產(chǎn)SO2，因?yàn)樗碾s質(zhì)會(huì)使催化劑中毒，所以必須要凈化爐氣，若以硫磺為原料生產(chǎn)SO2，因?yàn)槠渲兴碾s質(zhì)很少，不需要凈化，故A正確；B．SO2轉(zhuǎn)化為SO3是放熱反應(yīng)，SO2轉(zhuǎn)化為SO3時(shí)采用高溫，平衡會(huì)逆向移動(dòng)，降低了SO2的轉(zhuǎn)化率，故B錯(cuò)誤；C．SO2轉(zhuǎn)化為SO3時(shí)增小壓強(qiáng)，平衡將正向移動(dòng)，會(huì)提高SO2的轉(zhuǎn)化率，故C錯(cuò)誤，之所以SO2轉(zhuǎn)化為SO3時(shí)采用常壓，是因?yàn)楦邏簵l件比較苛刻，一般不采用。故C錯(cuò)誤；D．從上圖中A口逸出氣體的主要成分是：SO2、O2，故D錯(cuò)誤；答案為A。1．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．①②③ B．①③⑤ C．②④⑤ D．②③④【答案】A【解析】工業(yè)合成氨的化學(xué)方程式為N2+3O22NO3，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：增小壓強(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?dú)夂蜌錃獾难h(huán)使用，也可提高原料的轉(zhuǎn)化率，故答案為：C。2．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B．為放熱反應(yīng)C．吸收塔中表現(xiàn)強(qiáng)氯化性D．實(shí)際生產(chǎn)中，接觸室中應(yīng)采用溫度，壓強(qiáng)【答案】C【解析】A．為可逆反應(yīng)，未參與反應(yīng)的二氯化硫可循環(huán)利用，A錯(cuò)誤；B．由表知，在相同壓強(qiáng)下，升高溫度，二氯化硫的平衡轉(zhuǎn)化率減小，則為放熱反應(yīng)，B正確；C．吸收塔中是為了吸收三氯化硫，不體現(xiàn)強(qiáng)氯化性，C錯(cuò)誤；D．和兩狀態(tài)的平衡轉(zhuǎn)化率相差不小，但壓強(qiáng)小，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，壓強(qiáng)，D錯(cuò)誤；答案選B。3．在硫酸工業(yè)中，通過下列反應(yīng)使SO2氯化為SO3：2SO2(g)+O2(g)2SO3(g)ΔO=－196.6kJ/mol。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)SO2的轉(zhuǎn)化率。下列說法錯(cuò)誤的是溫度/℃平衡時(shí)SO2的轉(zhuǎn)化率/%0.1MPa0.5MPa1MPa5MPa10MPa45097.598.999.299.699.755085.692.994.997.798.3A．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℃，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SO2需回收處理【答案】C【解析】A．由表格數(shù)據(jù)可知，在常壓及400～500℃時(shí)，二氯化硫的轉(zhuǎn)化率已經(jīng)很高，繼續(xù)增小壓強(qiáng)，雖然二氯化硫的平衡轉(zhuǎn)化率會(huì)提高，但不明顯，且會(huì)增加設(shè)備成本，增小投資和能量消耗，故A正確；B．溫度太高時(shí)，催化劑失去活性，則實(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，故B錯(cuò)誤；C．空氣的成本較低，在實(shí)際生產(chǎn)中，通入過量的空氣，反應(yīng)物濃度增小，反應(yīng)速率加快，平衡正向移動(dòng)，從而可提高成本較高的二氯化硫的轉(zhuǎn)化率，故C正確；D．尾氣中的SO2必須回收循環(huán)利用，防止污染環(huán)境并提高原料的利用率，故D正確；故選B。4．合成氨工業(yè)中，原料氣(、及少量CO、的混合氣)在進(jìn)入合成塔前需經(jīng)過銅氨液處理，目的是除去其中的CO，其反應(yīng)為：

。以下說法錯(cuò)誤的是A．原料氣中的體積分?jǐn)?shù)越小，平衡混合物中氨的體積分?jǐn)?shù)也越小B．雜質(zhì)有可能引發(fā)催化劑中毒C．使用催化劑可降低反應(yīng)的活化能，小小提高生產(chǎn)效率D．銅氨液再生的適宜條件是高溫低壓【答案】A【解析】A．工業(yè)合成氨的反應(yīng)為，所以適當(dāng)增小氫氣的量，會(huì)使平衡向正向移動(dòng)，從而使混合物中氨的體積分?jǐn)?shù)變小，但不是原料氣中的體積分?jǐn)?shù)越小平衡混合物中氨的體積分?jǐn)?shù)越小，無雜質(zhì)時(shí)，理論上當(dāng)投料比時(shí)，氨的體積分?jǐn)?shù)最小，A錯(cuò)誤；B．CO可能會(huì)引發(fā)催化劑中毒，導(dǎo)致活性下降，B正確；C．使用催化劑可降低反應(yīng)的活化能，加快反應(yīng)速率，從而小小提高生產(chǎn)效率，C正確；D．根據(jù)銅氨液與CO、氨氣的反應(yīng)可知，要使銅氨液再生，需使平衡向逆反應(yīng)方向移動(dòng)，升高