专题2.4 化学反应的调控（四大题型）-2023-2024学年高二化学同步举一反三系列（人教版2019选择性必修1）

专题2.4 化学反应的调控 【题型1 化学反应条件的控制及优化——以合成氨为例】 【题型2 化学反应条件的控制及优化的拓展——以硫酸的生产为例】 【题型3 化学反应条件的控制及优化的拓展】 【题型4 基于平衡计算视觉的反应调控】 【题型1 化学反应条件的控制及优化——以合成氨为例】 合成氨反应：N2（g）＋3H2（g） 2NH3（g）。298 K：ΔH＝－92.4 kJ·mol－1，ΔS＝－198.2 J·mol－1·K－1。 1. 具有自发性与可逆性的特点，正反应是气体体积 缩小的发热反应。 2. 工业合成氨的适宜条件：10～30 Mpa、400～500 ℃、使用铁触媒作催化剂、氨及时从混合气中分离出去，剩余气体循环使用；及时 补充N2和H2 。 【例1】（2023春·江苏苏州·高二江苏省木渎高级中学校考期中）下列有关合成氨工业的说法正确的是 A．N2、H2的投料比采用1∶2.8（物质的量比）而不是1∶3，是为了提高N2的转化率 B．反应温度控制在700K左右，目的是使化学平衡向正反应方向移动 C．压强采用10~30MPa，是因为该条件下催化剂的活性最好 D．不断将氨液化并移去液氨，目的之一是使平衡正向移动 【变式1-1】（2023秋·江苏南通·高二统考期末）工业上通常采用铁触媒、在400～500℃和10～30MPa的条件下合成氨。合成氨的反应为N2（g）＋3H2（g） 2NH3（g） ΔH＝－92.4 kJ·mol－1。下列说法正确的是 A．N2（g）＋3H2（g） 2NH3（g）的 B．采用400～500℃的高温是有利于提高平衡转化率 C．采用10～30MPa的高压能增大反应的平衡常数 D．使用铁触媒可以降低反应的活化能 【变式1-2】（2022秋·浙江温州·高二校联考期中）在固定容积的密闭容器中，进行如下反应：N2（g）＋3H2（g） 2NH3（g）  ，其化学平衡常数与温度的关系如下表。下列说法正确的是 温度（℃） 25 125 225 … 平衡常数 … A．能说明反应已达平衡 B．平衡常数 C．混合气体的平均摩尔质量不再改变不能说明反应已达平衡 D．为提高反应速率和平衡转化率，工业生产时通常选择400~500℃、10~30MPa的反应条件 【变式1-3】历史上诺贝尔化学奖曾经3次颁给研究合成氨的化学家。合成氨的原理为N2（g）+3H2（g）⇌2NH3（g）。回答下列问题。 （1）t℃时，向填充有催化剂、体积为2L的刚性容器中充入一定量的H2和N2合成氨，实验中测得c（NH3）随时间的变化如表所示： 时间/min 5 10 15 20 25 30 c（NH3）/mol•L﹣1 0.08 0.14 0.18 0.20 0.20 0.20 ①5～15min内N2的平均反应速率v（N2）= mol•L-1•min-1。 ②根据表中数据，在 min以后反应处于平衡状态。能加快反应达到平衡的措施有 （写出两条）。 ③下列情况能说明反应达到平衡状态的是 （填标号）。 A．2v（NH3）=3v（H2）　　　　　　B．混合气体的相对分子质量不再变化 C．N2体积分数不再变化　　　 D．混合气体的密度保持不变 （2）如表列出了在不同温度和压强下，反应达到平衡时NH3的百分含量w（NH3）。 压强/MPa v（NH3）/% 温度/℃ 0.1 10 20 30 60 100 200 15.3 81.5 86.4 89.9 95.4 98.8 300 2.2 52.0 64.2 71.0 84.2 92.6 400 0.4 25.1 38.2 47.0 65.5 79.8 500 0.1 10.6 19.1 26.4 42.2 57.5 600 0.05 4.5 9.1 13.8 23.1 31.4 ①从表中数据得出，最优的条件是 。 ②工业上通常选择在400～500℃和10～30MPa条件下合成氨，原因是 。 【题型2 化学反应条件的控制及优化的拓展——以硫酸的生产为例】 【例2】工业上制备硫酸的一步重要反应是SO2在400～500℃下的催化氧化反应： 。下列有关说法错误的是 A．常通入过量的空气，以提高的平衡转化率 B．为提高反应速率和平衡转化率，采用的压强越大越好 C．控制温度为400～500℃既能提升反应速率，又能使催化剂有较高的活性 D．要综合考虑影响速率与平衡的各种因素、设备条件和经