第10讲化学反应的调控-【固本强基】2024-2025学年高二化学同步精品讲与练（人教版2019选择性必修1）

第二章 化学反应速率与化学平衡 第四节　化学反应的调控 模块导航：[学习目标]→[思维导图建框架]→[核心知识梳理]→[典例分析]→[基础达标训练]→[素养提升训练] [学习目标]　 1．了解合成氨反应的特点以及外部条件对合成氨反应的影响。 2．了解工业生产条件选择的依据和原则。 3．知道化学反应速率和化学平衡的调控在生活、生产和科学研究领域中的重要作用。 [思维导图建框架] [核心知识梳理]　 一、外界条件对合成氨反应的影响 1．对反应速率的影响： 、 、 及使用催化剂等，都可以使合成氨的反应速率增大。 2．对化学平衡的影响： 、 、 等有利于提高平衡混合物中氨的含量。 3．催化剂对速率和平衡的影响：催化剂可以增大 ，但 平衡混合物的组成。 二、合成氨生产条件的选择和优化 1．压强的选择 根据合成氨反应的热化学方程式，正向反应气体体积减小，从平衡控制的角度来看，合成氨时压强越 越好。但压强越大，对 的要求越高。这将大大增加生产投资，并可能降低综合经济效益。目前，我国合成氨厂一般采用的压强为 。 2．温度的选择 根据平衡移动原理，合成氨应该采用 以提高平衡转化率。但是温度降低会使化学反应速率 ，达到平衡时间过长，这在工业生产中是很不经济的。因此，需要选择一个合适的温度。目前，实际生产一般采用的温度是 。 3．催化剂的选择 即使在高温、高压下，N2和H2的化合反应仍然进行得十分缓慢，通常需要加入 。目前，合成氨工业中普遍使用的是以 为主体的多成分催化剂，又称铁触媒。铁触媒在 左右时活性最大，这也是合成氨反应一般选择 在 进行的重要原因。 4．浓度对合成氨生产的影响 (1)原料气必须净化，防止“ ”。 (2)采取迅速冷却的方法及时分离出液态氨，促进平衡向 的方向移动。 (3)原料气体循环使用。 【归纳总结】合成氨反应的条件调控 工业合成氨的适宜条件 压强 10～30 MPa 温度 400～500 ℃ 催化剂 铁触媒 浓度 N2和H2的物质的量之比为1∶2.8的投料比，氨及时从混合气中分离出去 三、化学反应的调控 1.含义：通过改变外界条件使一个可能发生的反应按照某一方向进行。 2.考虑因素：考虑设备条件、安全操作、经济成本等；分析影响化学反应速率和化学平衡的因素，寻找合适的生产条件；根据环境保护及社会效益等方面的规定和要求。 分析角度 原则要求 本身因素 参加反应的物质组成、结构和性质 从化学反应速率分析 既不能过快，又不能太慢 从化学平衡移动分析 既要注意外界条件对速率和平衡影响的一致性，又要注意二者影响的矛盾性 从原料的利用率分析 增加易得廉价原料，提高难得高价原料的利用率，从而降低生产成本 从实际生产能力分析 如设备承受高温、高压能力等 从催化剂的使用活性分析 注意 对催化剂的活性的限制 从主、副反应选择性分析 促进主反应、抑制副反应，提高主反应的选择性 社会效益 注意环境保护，把握绿色化学原则，原料、工艺绿色、低耗 [典例分析] 知识点一　 合成氨反应的特点 [典例1]对于可逆反应N2(g)+3H2(g) 2NH3(g)　ΔH<0，下列说法中正确的是 A．达到平衡后充入N2，当重新达到平衡时，NH3的浓度比原平衡的大，N2的浓度比原平衡的小 B．达到平衡后，升高温度，既加快了正、逆反应速率，又提高了NH3的产率 C．达到平衡后，缩小容器体积，既有利于加快正、逆反应速率，又有利于提高氢气的转化率 D．加入催化剂可以缩短达到平衡的时间，是因为正反应速率增大，而逆反应速率减小 [典例2]将等物质的量的N2、H2充入某密闭容器中，在一定条件下，发生如下反应并达到平衡：N2(g)+3H2(g) 2NH3(g)　ΔH<0。当改变某个条件并维持新条件直至新的平衡时，下表中关于新平衡与原平衡的比较正确的是 改变条件 新平衡与原平衡比较 A 压缩体积 N2的浓度一定变小 B 升高温度 N2的转化率变小 C 充入一定量H2 H2的转化率不变，N2的转化率变大 D 使用适当催化剂 NH3的体积分数增大 知识点二 合成氨反应的调控　 [典例3]已知合成氨反应，既要使合成氨的产率增大，又要使反应速率加快，可采取的方法是 ①减压；②加压；③升温；④降温；⑤及时从平衡混合气中分离出；⑥补充或⑦加催化剂； A．③④⑤⑦ B．②④⑥ C．仅②⑥ D．②③⑥⑦ [典例4]下列关于工业合成氨的叙述错误的是 A．合成氨没有选择更大的压强是因为压强过大会增加生产投资，降低综合经济效益 B．使用铁触媒能降低反应的活化能，使反应物在较低温度时能较快地发生反应 C．工业合成氨温度为是因为升高温度有利于提高反应物的平衡转化率 D．及时从反应体系中分离出氨气有利于平衡向正反应方向移动 【答案】C [典例5]如下图所示为工业合成氨的流程图。下列说法不正确的是 A．步骤①中“净化”可以防止催化剂中毒 B．步骤②中“加压”既可以提高原料的转化率，又可以加快反应速率 C．步骤④、⑤均有利于提高原料的利用率 D．将氨从混合气中分离出去可以提高氨在平衡体系中的百分含量 [基础达标训练] 1．工业上用和合成：，下列有关说法不正确的是 A．使用催化剂是为了增大反应速率，提高生产效率 B．在上述条件下，不可能100%地转化为 C．通过调控反应条件，可以提高该反应进行的程度 D．达到平衡时，的浓度和的浓度之比一定为1：3 2．化工生产中，调控反应条件时不需要考虑的角度是 A．目标产物的贮存方法 B．增大目标反应的速率 C．提高目标反应的限度 D．减少副反应和环境污染 3．下列有关工业生产的叙述正确的是 A．合成氨生产过程中升高温度可加快反应速率，缩短生产周期，故温度越高越好 B．硫酸工业中，使用催化剂是为了提高SO2转化为SO3的转化率 C．硫酸工业中，SO2的催化氧化不采用高压，是因为压强对SO2转化率无影响 D．合成氨工业中，将NH3及时液化分离有利于氨的生产 4．有关工业合成氨的说法错误的是 A．不断移去液氨，有利于反应正向进行 B．400~500℃时，原料的平衡转化率最大 C．增大压强，氨的分解速率增加 D．原料气须经过净化处理，以防止催化剂中毒 5．合成氨工业中采用循环操作，主要是为了 A．增大化学反应速率 B．使氨气液化分离，使化学平衡向生成NH3的方向移动 C．提高氮气和氢气的利用率 D．提高平衡混合物中氨的含量 6．在合成氨工业中，为增加NH3的日产量，实施下列目的的变化过程中与平衡移动无关的是 A．不断将氨分离出来 B．使用催化剂 C．采用700K左右的高温而不是900K的高温 D．采用2×107～5×107Pa的压强 7．已知反应 2NH3N2+3H2，在某温度下的平衡常数为0.25，在此条件下，氨的合成反应N2 + 3H22NH3的平衡常数为 A．4 B．2 C．1 D．0.5 8．比较合成氨工业与制硫酸中催化氧化的生产过程，下列说法错误的是 A．都使用了合适的催化剂 B．都选择了较高的温度 C．都按化学方程式中的系数进行投料 D．合成氨工业采用了高压生产条件，的催化氧化采用了常压生产条件 9．不属于工业合成氨条件的是 A．铁触媒做催化剂 B．常压 C．500℃左右 D．N2和H2的投料比为1∶2.8 10．合成氨工业中 N2(g)+3H2(g)⇌2NH3(g)，选择适宜的压强时，不需要考虑的因素是 A．反应速率 B．平衡移动 C．设备成本 D．催化剂活性 [素养提升训练] 11．合成氨的反应采用400～500 ℃的原因是 A．温度太低反应速率太小 B．该温度时催化剂活性较高 C．该温度时反应速率最大 D．该温度时N2的转化率最高 12．学习“化学反应的速率和化学平衡”内容后，联系工业生产实际所发表的观点，你认为正确的是 A．化学反应速率理论可指导怎样提高原料的平衡转化率 B．化学平衡理论可指导怎样使用有限原料多出产品 C．温度升高，分子动能增加，反应所需活化能减少，反应速率增大 D．增大压强能提高活化分子的百分率，提高单位时间内分子有效碰撞次数 13．在一定量的密闭容器中进行反应：。已知反应过程中某一时刻N2、H2、NH3的浓度分别为、、。当反应达到平衡时，可能存在的数据是 A．N2为，H2为 B．N2为 C．N2、H2均为 D．NH3为 14．下列有关反应  说法正确的是 A．该反应的 B．其他条件相同，加压或使用催化剂都能增大的生成速率 C．增大压强，该反应平衡正向移动，平衡常数增大 D．在恒容密闭容器中充入，在上述条件下充分反应，共吸收热量 15．一定温度和压强下，反应N2(g)+3H2(g)2NH3(g)已达到平衡状态，下列说法错误的是 A．若N2和H2的投料比为1：1，则转化率比也为1：1 B．混合气体的密度不再改变 C．混合气体的平均相对分子质量不再改变 D．1个N≡N键断裂的同时，有3个H－H键断裂 16．工业上合成氨反应为，关于实际生产中的说法正确的是 A．催化剂能加快反应速率，因此可选用适当的催化剂 B．压强越高，反应速率越快，因此采取的压强越高越好 C．温度越高，反应速率越快，因此采取的温度越高越好 D．反应原料氢气可通过电解水制得，不需要考虑成本问题 17．NO和CO都是汽车尾气中的有害物质，它们能缓慢地发生如下反应：2NO+2CO=N2+2CO2，为了控制汽车尾气对大气的污染，下列方法可行的是 A．增加空气进入量 B．增大压强 C．提高反应温度 D．使用催化剂 18．在硫酸工业生产中，通过下列反应使SO2氧化成SO3： 2SO2(g) +O2(g) 2SO3(g)     ΔH= -196.6kJ/mol。下 表列出了在不同温度和压强下，反应达到平衡时SO2的转化率 温度/℃ 平衡时的转化率 0.1MPa 0.5MPa 1MPa 5MPa 10MPa 450 97.5 98.9 99.2 99.6 99.7 550 85.6 92.9 94.9 97.7 98.3 从化学反应速率、化学平衡及生产成本、产量等角度综合分析，在实际生产中有关该反应适宜条件选择的说法正确的是 A．SO2的转化率与温度成反比，故采用尽可能低的温度 B．该反应在450℃左右、1MPa (常压)下进行较为合适 C．SO2的转化率与压强成正比，故采用尽可能高的压强 D．为了提高的SO2的转化率，应使用合适的催化剂 19．下列关于化学反应的调控措施说法不正确的是 A．硫酸工业中，为使黄铁矿充分燃烧，可将矿石粉碎 B．硝酸工业中，氨的氧化使用催化剂是为了增大反应速率，提高生产效率 C．合成氨工业中，为提高氮气和氢气的利用率，采用循环操作 D．对于合成氨的反应，如果调控好反应条件，可使一种反应物的转化率达到100% 20．工业利用反应N2(g)+3H2(g)2NH3(g)    △H＜0合成氨，下列关于工业合成氨的说法错误的是 A．液化分离出氨气，循环利用N2和H2，能提高平衡混合物中氨的含量 B．在500℃下合成氨的原因是该温度下催化剂活性最强 C．原料气要净化，防止催化剂“中毒” D．使用热交换器可节约能源，降低成本 21．下列有关化学工业的叙述错误的是 A．工业制备硝酸的第一步反应是N2+O22NO B．煤通过直接液化和间接液化可制得燃料和化工原料 C．合成氨工业采用循环操作，目的是提高氮气和氢气的利用率 D．玻璃是将石灰石、纯碱、石英砂在玻璃窑中高温熔融制得 22．下列有关合成氨工业的说法正确的是 A．合成氨工业的反应温度控制在400～500℃，目的是使化学平衡向正反应方向移动 B．合成氨厂一般采用的压强为10MPa～30MPa，因为该压强下铁触媒的活性最高 C．增大压强，正反应速率和逆反应速率均增大，但对正反应的反应速率影响更大 D．的量越多，的转化率越大，因此，充入的越多越有利于的合成 23．哈伯法合成氨技术是德国诺贝尔化学奖获得者哈伯发明的。其合成原理为：N2(g)+3H2(g)2NH3(g)  H<0，S<0。下列有关工业合成氨的说法正确的是 A．因为H<0，所以该反应一定能自发进行 B．因为S<0，所以该反应一定不能自发进行 C．在低温下进行是为了提高反应物的转化率 D．使用催化剂加快反应速率是因为催化剂降低了反应的活化能 24．下图所示为工业合成氨的流程图。下列有关生产条件的调控作用分析错误的是 A．步骤①中“净化”可以防止杂质对催化剂产生影响 B．步骤②中“加压”可以加快反应速率，因此压强越大越好 C．步骤③一般选择控制反应温度为400～500℃左右 D．步骤④⑤有利于提高原料的利用率，能节约生产成本 25．工业合成氮是人类科学技术的一项重大突破，目前已有三位科学家因其获得诺贝尔奖，已知反应为 ，，该反应的焓变和熵变随温度变化很小，可视为常数。回答下列问题： （1）已知：下合成氨反应的平衡常数，可判断下列关于合成氨反应的说法正确的是 。 A．在该温度下反应速率较快 B．在该温度下正反应进行得比较完全 C．在该温度下加入催化剂，平衡常数将发生变化 D．仅从K值可得知该反应的平衡转化率 （2）只改变一个影响因素，平衡常数K与化学平衡移动的关系叙述正确的是 。 A．K值变化，平衡不一定移动 B．K值不变，平衡可能移动 C．平衡移动，K值可能不变 D．平衡移动，K值一定变化 （3）时，若测得某一时刻，在的恒容密闭容器中，、、的物质的量分别为、、，请通过列式计算判断此时该反应向哪个方向进行 。 （4）时，在2L的恒容密闭容器中，投入和发生合成氨反应，平衡时的体积分数为40%，则该温度下的的平衡转化率为 (答案保留2位有效数字)；其他条件不变，若向此平衡体系中再充入和，则平衡时的体积分数 40%(填“<”“>”或“=”) （5）合成氨反应的正反应活化能 逆反应活化能(填“大于”、“小于”或“等于”)，加入催化剂比不加催化剂时，正反应活化能 (填“增高”或“降低”或“不变”)，逆反应活化能 (填“增高”或“降低”或“不变”)，催化剂改变了反应历程，同等程度提高了正、逆反应的速率。 ( 6 )原创精品资源学科网独家享有版权，侵权必究！ 学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司 $$ 第二章 化学反应速率与化学平衡 第四节　化学反应的调控 模块导航：[学习目标]→[思维导图建框架]→[核心知识梳理]→[典例分析]→[基础达标训练]→[素养提升训练] [学习目标]　 1．了解合成氨反应的特点以及外部条件对合成氨反应的影响。 2．了解工业生产条件选择的依据和原则。 3．知道化学反应速率和化学平衡的调控在生活、生产和科学研究领域中的重要作用。 [思维导图建框架] [核心知识梳理]　 一、外界条件对合成氨反应的影响 1．对反应速率的影响：升高温度、增大压强、增大反应物浓度及使用催化剂等，都可以使合成氨的反应速率增大。 2．对化学平衡的影响：降低温度、增大压强、增大反应物的浓度等有利于提高平衡混合物中氨的含量。 3．催化剂对速率和平衡的影响：催化剂可以增大反应速率，但不改变平衡混合物的组成。 二、合成氨生产条件的选择和优化 1．压强的选择 根据合成氨反应的热化学方程式，正向反应气体体积减小，从平衡控制的角度来看，合成氨时压强越大越好。但压强越大，对材料强度和设备制造的要求越高。这将大大增加生产投资，并可能降低综合经济效益。目前，我国合成氨厂一般采用的压强为10_MPa～30_MPa。 2．温度的选择 根据平衡移动原理，合成氨应该采用低温以提高平衡转化率。但是温度降低会使化学反应速率减小，达到平衡时间过长，这在工业生产中是很不经济的。因此，需要选择一个合适的温度。目前，实际生产一般采用的温度是400～500℃。 3．催化剂的选择 即使在高温、高压下，N2和H2的化合反应仍然进行得十分缓慢，通常需要加入催化剂。目前，合成氨工业中普遍使用的是以铁为主体的多成分催化剂，又称铁触媒。铁触媒在500℃左右时活性最大，这也是合成氨反应一般选择在400～500℃进行的重要原因。 4．浓度对合成氨生产的影响 (1)原料气必须净化，防止“催化剂中毒”。 (2)采取迅速冷却的方法及时分离出液态氨，促进平衡向生成NH3的方向移动。 (3)原料气体循环使用。 【归纳总结】合成氨反应的条件调控 工业合成氨的适宜条件 压强 10～30 MPa 温度 400～500 ℃ 催化剂 铁触媒 浓度 N2和H2的物质的量之比为1∶2.8的投料比，氨及时从混合气中分离出去 三、化学反应的调控 1.含义：通过改变外界条件使一个可能发生的反应按照某一方向进行。 2.考虑因素：考虑设备条件、安全操作、经济成本等；分析影响化学反应速率和化学平衡的因素，寻找合适的生产条件；根据环境保护及社会效益等方面的规定和要求。 分析角度 原则要求 本身因素 参加反应的物质组成、结构和性质 从化学反应速率分析 既不能过快，又不能太慢 从化学平衡移动分析 既要注意外界条件对速率和平衡影响的一致性，又要注意二者影响的矛盾性 从原料的利用率分析 增加易得廉价原料，提高难得高价原料的利用率，从而降低生产成本 从实际生产能力分析 如设备承受高温、高压能力等 从催化剂的使用活性分析 注意温度对催化剂的活性的限制 从主、副反应选择性分析 促进主反应、抑制副反应，提高主反应的选择性 社会效益 注意环境保护，把握绿色化学原则，原料、工艺绿色、低耗 [典例分析] 知识点一　 合成氨反应的特点 [典例1]对于可逆反应N2(g)+3H2(g) 2NH3(g)　ΔH<0，下列说法中正确的是 A．达到平衡后充入N2，当重新达到平衡时，NH3的浓度比原平衡的大，N2的浓度比原平衡的小 B．达到平衡后，升高温度，既加快了正、逆反应速率，又提高了NH3的产率 C．达到平衡后，缩小容器体积，既有利于加快正、逆反应速率，又有利于提高氢气的转化率 D．加入催化剂可以缩短达到平衡的时间，是因为正反应速率增大，而逆反应速率减小 【答案】C 【解析】达到平衡后，充入N2，平衡向正反应方向移动，达到新平衡后，NH3的浓度会增大，而N2的浓度不会减小；达到平衡后，升高温度，正、逆反应速率都增大，但平衡向逆反应方向移动，不利于NH3的生成；达到平衡后，缩小容器体积即增大压强，正、逆反应速率都增大，平衡向正反应方向移动，有利于提高H2的转化率；加入催化剂，能同等程度地增大正、逆反应速率，缩短反应达到平衡的时间。 [典例2]将等物质的量的N2、H2充入某密闭容器中，在一定条件下，发生如下反应并达到平衡：N2(g)+3H2(g) 2NH3(g)　ΔH<0。当改变某个条件并维持新条件直至新的平衡时，下表中关于新平衡与原平衡的比较正确的是 改变条件 新平衡与原平衡比较 A 压缩体积 N2的浓度一定变小 B 升高温度 N2的转化率变小 C 充入一定量H2 H2的转化率不变，N2的转化率变大 D 使用适当催化剂 NH3的体积分数增大 【答案】B 【解析】该反应的正反应是气体体积减小的反应，依据勒夏特列原理可知，压缩体积，压强增大，平衡向正反应方向移动，但氮气的浓度仍然比原平衡大，A项不正确；正反应是放热反应，升高温度，平衡向逆反应方向移动，氮气的转化率降低，B项正确；充入一定量的氢气，平衡向正反应方向移动，氮气的转化率增大，而氢气的转化率降低，C项不正确；催化剂只能改变反应速率而不能改变平衡状态，D项不正确。 知识点二 合成氨反应的调控　 [典例3]已知合成氨反应，既要使合成氨的产率增大，又要使反应速率加快，可采取的方法是 ①减压；②加压；③升温；④降温；⑤及时从平衡混合气中分离出；⑥补充或⑦加催化剂； A．③④⑤⑦ B．②④⑥ C．仅②⑥ D．②③⑥⑦ 【答案】C 【分析】合成氨反应，该反应的特点为：正反应放热且气体分子数减小；据此分析。 【详解】①减压，反应速率减慢，平衡逆向移动，的产率减小，①不可采取； ②加压，反应速率加快，平衡正向移动，的产率增大，②可采取； ③升温，反应速率加快，平衡逆向移动，的产率减小，③不可采取； ④降温，反应速率减慢，平衡正向移动，的产率增大，④不可采取； ⑤及时从平衡混合气中分离出，反应速率减慢，平衡正向移动，的产率增大，⑤不可采取； ⑥补充N2或H2，反应速率加快，平衡正向移动，的产率增大，⑥可采取； ⑦加催化剂，反应速率加快，但平衡不移动，的产率不变，⑦不可采取； 故选②⑥； 故选C。 [典例4]下列关于工业合成氨的叙述错误的是 A．合成氨没有选择更大的压强是因为压强过大会增加生产投资，降低综合经济效益 B．使用铁触媒能降低反应的活化能，使反应物在较低温度时能较快地发生反应 C．工业合成氨温度为是因为升高温度有利于提高反应物的平衡转化率 D．及时从反应体系中分离出氨气有利于平衡向正反应方向移动 【答案】C 【详解】A．压强过大对设备的要求比较大，会增加生产投资，A正确； B．催化剂通过降低反应的活化能，提高反应速度，B正确； C．合成氨的反应为放热反应，温度越高， 平衡逆向移动，不利于提高反应物的平衡转化率，C错误； D．分离生成物，根据勒夏特列原理，减少生成物浓度，平衡正向进行，D正确； 故答案为：C。 [典例5]如下图所示为工业合成氨的流程图。下列说法不正确的是 A．步骤①中“净化”可以防止催化剂中毒 B．步骤②中“加压”既可以提高原料的转化率，又可以加快反应速率 C．步骤④、⑤均有利于提高原料的利用率 D．将氨从混合气中分离出去可以提高氨在平衡体系中的百分含量 【答案】D 【详解】A．步骤①中“净化”是除去杂质以防止铁催化剂中毒，A正确； B．合成氨的反应为气体分子数减小的反应，加压有利于平衡正向移动，提高原料转化率，加压也可以提高反应速率，B正确； C．催化剂只能提高反应速率，不能提高平衡转化率，合成氨反应为放热反应，高温不利于平衡正向移动，而液化分离出和、H2的循环再利用均可以使平衡正向移动，所以步骤④、⑤有利于提高原料平衡的转化率，C正确； D．在反应达到一定转化率时及时将氨从混合气中分离出去，可使平衡正向移动，能保持足够高的原料转化率，不能提高氨在平衡体系中的百分含量，D错误； 故选D。 [基础达标训练] 1．工业上用和合成：，下列有关说法不正确的是 A．使用催化剂是为了增大反应速率，提高生产效率 B．在上述条件下，不可能100%地转化为 C．通过调控反应条件，可以提高该反应进行的程度 D．达到平衡时，的浓度和的浓度之比一定为1：3 【答案】D 【详解】A．使用催化剂是为了增大反应速率，提高生产效率，有利于缩短反应时间，A正确； B．因为是可逆反应，氢气不可能全部转化，B正确； C．通过调控反应外界条件，如增大压强，让反应正向移动，可以提高该反应进行的程度，C正确； D．未告诉反应前加入的反应物的量，不能判断，D错误； 答案选D 2．化工生产中，调控反应条件时不需要考虑的角度是 A．目标产物的贮存方法 B．增大目标反应的速率 C．提高目标反应的限度 D．减少副反应和环境污染 【答案】A 【详解】A．目标产物贮存与反应条件无关，调控反应条件时不需考虑，A符合题意； B．增大反应速率，可以提高生产效率，需要考虑，B不符合题意； C．提高反应限度，可以提高反应物转化率或产物比例，需要考虑，C不符合题意； D．生产条件中减少副反应和环境污染需要考虑，以达到绿色高效生产的目的，D不符合题意； 答案选A。 3．下列有关工业生产的叙述正确的是 A．合成氨生产过程中升高温度可加快反应速率，缩短生产周期，故温度越高越好 B．硫酸工业中，使用催化剂是为了提高SO2转化为SO3的转化率 C．硫酸工业中，SO2的催化氧化不采用高压，是因为压强对SO2转化率无影响 D．合成氨工业中，将NH3及时液化分离有利于氨的生产 【答案】D 【详解】A．合成氨生产过程中升高温度可加快反应速率，缩短生产周期，但合成氨气的正反应是放热反应，升高温度，化学平衡向吸热的逆反应移动，导致NH3的平衡含量降低，因此不是反应温度越高越好，而是应该采用适当的温度，A错误； B．在硫酸工业中，使用催化剂是为了降低反应的活化能，提高化学反应速率，但SO2转化为SO3的转化率不变，B错误； C．硫酸工业中，SO2转化为SO3的正反应是气体体积减小的反应，增大压强化学平衡正向移动，可以提高SO2的转化率，C错误； D．合成氨工业中，将NH3及时液化分离，就是降低了生成物的浓度，可以使化学平衡正向移动，从而有利于氨的生产，D正确； 故选D。 4．有关工业合成氨的说法错误的是 A．不断移去液氨，有利于反应正向进行 B．400~500℃时，原料的平衡转化率最大 C．增大压强，氨的分解速率增加 D．原料气须经过净化处理，以防止催化剂中毒 【答案】B 【详解】A．如果改变可逆反应的条件(如浓度、压强、温度等)，化学平衡就被破坏，并向减弱这种改变的方向移动，不断将氨气液化，降低生成物浓度，有利于平衡正向移动，故A正确； B．合成氨是放热反应，升高温度平衡逆向移动，原料的平衡转化率降低，控制温度为400℃～500℃是因为此温度催化剂的活性最高，反应速率较大，生产效率较高，故B错误； C．增大压强，化学反应速率增大，氨的分解速率增加，故C正确； D．制备原料气过程中会产生其它杂质，为防止催化剂中毒和安全，原料气须经过净化处理，故D正确； 故答案选B。 5．合成氨工业中采用循环操作，主要是为了 A．增大化学反应速率 B．使氨气液化分离，使化学平衡向生成NH3的方向移动 C．提高氮气和氢气的利用率 D．提高平衡混合物中氨的含量 【答案】C 【详解】合成氨工业中采用循环操作，氮气和氢气循环使用，目的就是提高氮气和氢气的利用率，故选C。 6．在合成氨工业中，为增加NH3的日产量，实施下列目的的变化过程中与平衡移动无关的是 A．不断将氨分离出来 B．使用催化剂 C．采用700K左右的高温而不是900K的高温 D．采用2×107～5×107Pa的压强 【答案】B 【详解】A．氨分离出来是减小生成物浓度，有利于平衡右移，不符合题意，A项错误； B．使用催化剂是为了增大反应速率，与平衡无关，B项正确； C．合成氨反应是放热反应，相对900K，较低温度700K更利于反应正向进行，不符合题意，C项错误； D．该反应是气体物质的量减小的反应，尽可能采取高压利于正反应的进行，不符合题意，D项错误； 答案选B。 7．已知反应 2NH3N2+3H2，在某温度下的平衡常数为0.25，在此条件下，氨的合成反应N2 + 3H22NH3的平衡常数为 A．4 B．2 C．1 D．0.5 【答案】A 【详解】相同温度下，同一可逆反应的正逆平衡常数互为倒数关系，已知反应 2NH3 ⇌ N2+3H2，在某温度下的平衡常数为0.25，则该条件下反应N2+ 3H2⇌2NH3的平衡常数K==4，故选A。 8．比较合成氨工业与制硫酸中催化氧化的生产过程，下列说法错误的是 A．都使用了合适的催化剂 B．都选择了较高的温度 C．都按化学方程式中的系数进行投料 D．合成氨工业采用了高压生产条件，的催化氧化采用了常压生产条件 【答案】C 【详解】A．为了提高反应速率，合成氨和的催化氧化都使用了合适的催化剂，A正确； B．为了提高反应速率，合成氨和的催化氧化都选择了较高的温度，B正确； C．为了提高转化率，一般会使较廉价的原料稍过量，C错误； D．合成氨反应在常压下平衡转化率过低，需采用高压条件；的催化氧化在常压下平衡转化率已足够高，所以采用常压条件，D正确；故选C。 9．不属于工业合成氨条件的是 A．铁触媒做催化剂 B．常压 C．500℃左右 D．N2和H2的投料比为1∶2.8 【答案】B 【详解】合成氨反应的适宜条件是： 压强：从化学平衡角度和化学反应速率角度选择高压； 温度：从化学平衡角度选低温，从化学反应速率角度选高温，综合选择500℃左右； 浓度：N2和H2的投料比为1∶2.8并将气态氨气变成液态并从平衡混合物中分离出去，及时补充氮气和氢气； 催化剂：铁触媒催化剂； 答案选B。 10．合成氨工业中 N2(g)+3H2(g)⇌2NH3(g)，选择适宜的压强时，不需要考虑的因素是 A．反应速率 B．平衡移动 C．设备成本 D．催化剂活性 【答案】D 【详解】A．该反应为有气体参与的反应，因此增大压强，各物质的浓度增大，反应速率加快，提高氨气的生成速率，这是需要考虑的因素，故A不选； B．该反应为反应前后气体的总量发生变化的反应，因此增大压强，平衡右移，有利于氨高氨气的生成，这是需要考虑的因素，故B不选； C．增大压强，需要设备耐压能力要大，就要考虑到制造耐压设备的成本，这是需要考虑的因素，故C不选； D．催化剂的活性与温度有关，与压强没有关系，选择适宜的压强时，不需要考虑催化剂的活性，故D可选； 故选D。 [素养提升训练] 11．合成氨的反应采用400～500 ℃的原因是 A．温度太低反应速率太小 B．该温度时催化剂活性较高 C．该温度时反应速率最大 D．该温度时N2的转化率最高 【答案】B 【分析】，该反应是气体体积减小、放热的可逆反应，要是平衡正向移动应该降低温度、增大压强，但是降低温度会使反应速率减小，不利于工业生产效益，温度越高反应速率越大，应该适当升高温度，使反应速率增大，使用催化剂也可以加快反应速率，但在400～500 ℃催化剂活性最大，所以选择这个温度。 【详解】 A．由分析知，在400～500 ℃催化剂活性最大，所以选择这个温度，A错误； B．在400～500 ℃催化剂活性最大，所以选择这个温度，B正确； C．在400～500 ℃催化剂活性最大，有利于加快反应速率，所以选择这个温度，C错误； D．合成氨反应是放热反应，温度高时，氮气的转化率会降低，D错误； 故选B。 12．学习“化学反应的速率和化学平衡”内容后，联系工业生产实际所发表的观点，你认为正确的是 A．化学反应速率理论可指导怎样提高原料的平衡转化率 B．化学平衡理论可指导怎样使用有限原料多出产品 C．温度升高，分子动能增加，反应所需活化能减少，反应速率增大 D．增大压强能提高活化分子的百分率，提高单位时间内分子有效碰撞次数 【答案】B 【详解】A．化学反应速率是表示物质反应的快慢，不能改变原料的转化率，A错误； B．化学平衡理论结合影响化学平衡的因素，采用合适的外界条件，是平衡向正反应方向移动，可提高产率，B正确； C．温度升高，分子动能增加，活化分子比例增大，反应速率增大，不是反应所需活化能减少，C错误 ； D．增大压强能提高单位体积内活化分子数目，提高单位时间内分子有效碰撞次数，不是提高活化分子的百分率，D错误； 故选B。 13．在一定量的密闭容器中进行反应：。已知反应过程中某一时刻N2、H2、NH3的浓度分别为、、。当反应达到平衡时，可能存在的数据是 A．N2为，H2为 B．N2为 C．N2、H2均为 D．NH3为 【答案】B 【分析】已知某一时刻N2、H2、NH3的浓度分别为、、；假设正向彻底进行，则N2、H2、NH3的浓度分别为0、0、；假设逆向彻底进行，则N2、H2、NH3的浓度分别为、、0；而实际上两个方向都不能彻底进行，故平衡时0<c(N2)<，0<c(H2)<，0<c(NH3)<；据此分析解答。 【详解】A．根据上述分析，平衡时0<c(N2)<，0<c(H2)<，N2不会等于，H2不会等于，故A错误； B．故平衡时0<c(N2)<，N2为在可能的范围内，故B正确； C．从题给量的关系知无论反应进行到什么程度，，因此两者不可能同时均为0.18mol·L-1，故C错误； D．平衡时0<c(NH3)<，NH3不会等于，故D错误。 答案选B。 14．下列有关反应  说法正确的是 A．该反应的 B．其他条件相同，加压或使用催化剂都能增大的生成速率 C．增大压强，该反应平衡正向移动，平衡常数增大 D．在恒容密闭容器中充入，在上述条件下充分反应，共吸收热量 【答案】B 【详解】A．反应后气体分子数减少，，A错误； B．催化剂可以加快反应速率，加压可加快反应速率，B正确； C．增大压强，该反应平衡正向移动，温度不变，平衡常数不变，C错误； D．该反应为可逆反应，不能完全进行，充入，在上述条件下充分反应，吸收小于热量，D错误； 答案选B。 15．一定温度和压强下，反应N2(g)+3H2(g)2NH3(g)已达到平衡状态，下列说法错误的是 A．若N2和H2的投料比为1：1，则转化率比也为1：1 B．混合气体的密度不再改变 C．混合气体的平均相对分子质量不再改变 D．1个N≡N键断裂的同时，有3个H－H键断裂 【答案】A 【详解】A．令n(N2)=n(H2)=1mol，消耗氮气物质的量为amol，氮气转化率为，氢气的转化率为，两者转化率之比为1∶3，故A说法错误； B．组分均为气体，混合气体总质量不变，容器为恒压，该反应为气体体积减少的反应，反应达到平衡时，混合气体密度不变，故B说法正确； C．根据，组分均为气体，混合气体总质量不变，该反应气体物质的量减少的反应，反应达到平衡时，混合气体平均相对分子质量不变，说明故C说法正确； D．1个N≡N键断裂，消耗1个N2分子，同时消耗3个氢气分子，即断裂3个H-H键，故D说法正确； 答案为A。 16．工业上合成氨反应为，关于实际生产中的说法正确的是 A．催化剂能加快反应速率，因此可选用适当的催化剂 B．压强越高，反应速率越快，因此采取的压强越高越好 C．温度越高，反应速率越快，因此采取的温度越高越好 D．反应原料氢气可通过电解水制得，不需要考虑成本问题 【答案】A 【详解】A．加入催化剂，降低反应的活化能，反应速率增大，所以可选用适当的催化剂，故A正确； B．压强太大，对生产设备要求太高，增大生产成本，所以不能采用太高的压强，故B错误； C．温度太高，催化剂的活性降低，所以并不是温度越高越好，应采用适当的温度，故C错误； D．工业合成氨要考虑成本问题，需要获得经济效益，故D错误； 故选：A。 17．NO和CO都是汽车尾气中的有害物质，它们能缓慢地发生如下反应：2NO+2CO=N2+2CO2，为了控制汽车尾气对大气的污染，下列方法可行的是 A．增加空气进入量 B．增大压强 C．提高反应温度 D．使用催化剂 【答案】D 【详解】A．增加空气进入量，不利于该反应的发生，故A不符合题意； B．增大压强虽然能够加快反应速率，但不利于实际操作，故B不符合题意； C．提高反应温度，虽然加快反应速率，但不利于实际操作，故C不符合题意； D．使用催化剂，能够加快反应速率，容易操作，故D符合题意； 答案为D。 18．在硫酸工业生产中，通过下列反应使SO2氧化成SO3： 2SO2(g) +O2(g) 2SO3(g)     ΔH= -196.6kJ/mol。下 表列出了在不同温度和压强下，反应达到平衡时SO2的转化率 温度/℃ 平衡时的转化率 0.1MPa 0.5MPa 1MPa 5MPa 10MPa 450 97.5 98.9 99.2 99.6 99.7 550 85.6 92.9 94.9 97.7 98.3 从化学反应速率、化学平衡及生产成本、产量等角度综合分析，在实际生产中有关该反应适宜条件选择的说法正确的是 A．SO2的转化率与温度成反比，故采用尽可能低的温度 B．该反应在450℃左右、1MPa (常压)下进行较为合适 C．SO2的转化率与压强成正比，故采用尽可能高的压强 D．为了提高的SO2的转化率，应使用合适的催化剂 【答案】B 【详解】A．由表格数据可知，SO2的转化率与温度成反比，降低温度平衡向正反应方向移动，但反应速率减小，不利于提高SO2的产量，故A错误； B．在1MPa、450℃时SO3的平衡转化率（97.5%）就已经很高了，若继续增大压强，平衡虽正向移动，但效果并不明显，比其高压设备的高额造价，得不偿失，故B正确； C．由表格数据可知，SO2的转化率与压强成正比，但采用高压，平衡虽正向移动，但效果并不明显，比其高压设备的高额造价，得不偿失，故C错误； D．催化剂不能改变SO2的平衡转化率，故D错误； 故选B。 19．下列关于化学反应的调控措施说法不正确的是 A．硫酸工业中，为使黄铁矿充分燃烧，可将矿石粉碎 B．硝酸工业中，氨的氧化使用催化剂是为了增大反应速率，提高生产效率 C．合成氨工业中，为提高氮气和氢气的利用率，采用循环操作 D．对于合成氨的反应，如果调控好反应条件，可使一种反应物的转化率达到100% 【答案】D 【详解】A．硫酸工业中，将矿石粉碎可以增大反应物的接触面积，有利于黄铁矿的充分燃烧，故A正确； B．硝酸工业中，氨的氧化使用催化剂，可以降低反应的活化能，增大反应速率，提高生产效率，故B正确； C．合成氨工业中，分离出液氨的混合气体中含有的氮气和氢气采用循环操作，有利于提高氮气和氢气的利用率，故C正确； D．合成氨反应为可逆反应，可逆反应不可能完全反应，所以调控反应条件不可能使反应物的转化率达到100%，故D错误； 故选D。 20．工业利用反应N2(g)+3H2(g)2NH3(g)    △H＜0合成氨，下列关于工业合成氨的说法错误的是 A．液化分离出氨气，循环利用N2和H2，能提高平衡混合物中氨的含量 B．在500℃下合成氨的原因是该温度下催化剂活性最强 C．原料气要净化，防止催化剂“中毒” D．使用热交换器可节约能源，降低成本 【答案】A 【详解】A．循环利用和只能提高和的转化率，并不能提高平衡混合物中氨的含量，项错误； B．500℃催化剂活性最强，B项正确； C．为防止混有的杂质导致催化剂“中毒”，原料气需净化，C项正确； D．热交换器能利用反应放出的热量，节约能源，D项正确。 故答案为：A。 21．下列有关化学工业的叙述错误的是 A．工业制备硝酸的第一步反应是N2+O22NO B．煤通过直接液化和间接液化可制得燃料和化工原料 C．合成氨工业采用循环操作，目的是提高氮气和氢气的利用率 D．玻璃是将石灰石、纯碱、石英砂在玻璃窑中高温熔融制得 【答案】A 【详解】A．现代工业采用氨氧化法制硝酸，第一步为氨气与氧气反应制得一氧化氮，故A错误； B．煤通过直接液化和间接液化可得燃料和多种化工原料，故B正确； C．合成氨是可逆反应，采用循环操作，目的是提高氮气和氢气的利用率，故C正确； D．普通玻璃是将石灰石、纯碱、石英砂在玻璃窑中高温熔融反应制得，故D正确； 故选A。 22．下列有关合成氨工业的说法正确的是 A．合成氨工业的反应温度控制在400～500℃，目的是使化学平衡向正反应方向移动 B．合成氨厂一般采用的压强为10MPa～30MPa，因为该压强下铁触媒的活性最高 C．增大压强，正反应速率和逆反应速率均增大，但对正反应的反应速率影响更大 D．的量越多，的转化率越大，因此，充入的越多越有利于的合成 【答案】C 【详解】A．工业合成氨是放热反应，低温有利于反应正向移动，反应温度控制在400～500℃，是为了兼顾速率和平衡，而且此温度下催化剂活性最高，故A错误； B．工业合成氨的催化剂铁触媒的活性受温度影响比较大，400～500℃活性最高，故B错误； C．工业合成氨，增大压强，反应物浓度和生成物浓度都增大，但反应物浓度增大的多，所以正反应速率和逆反应速率均增大，但对正反应的反应速率影响更大，故C正确； D．N2的量越多，H2的转化率越大，但加入过多的氮气，未反应的氮气会带走较多的热量，反而不利于氨气的合成，故D错误； 故选C。 23．哈伯法合成氨技术是德国诺贝尔化学奖获得者哈伯发明的。其合成原理为：N2(g)+3H2(g)2NH3(g)  H<0，S<0。下列有关工业合成氨的说法正确的是 A．因为H<0，所以该反应一定能自发进行 B．因为S<0，所以该反应一定不能自发进行 C．在低温下进行是为了提高反应物的转化率 D．使用催化剂加快反应速率是因为催化剂降低了反应的活化能 【答案】D 【详解】A．化学反应能否自发进行的判断依据是：ΔG=ΔH-TΔS<0，所以焓变不能独立地作为反应自发性的判据，A错误； B．化学反应能否自发进行的判断依据是：ΔG=ΔH-TΔS<0，所以焓变不能独立地作为反应自发性的判据，B错误； C．降低温度虽然反应正向移动，反应物的转化率有所提高，但温度低反应速率慢不利于氨的工业生成，工业上合成氨采用较高温度，是为了加快反应速率，提高生成效率，C错误； D．催化剂改变反应活化能，降低反应的活化能，加快反应速率，D正确； 故答案为：D。 24．下图所示为工业合成氨的流程图。下列有关生产条件的调控作用分析错误的是 A．步骤①中“净化”可以防止杂质对催化剂产生影响 B．步骤②中“加压”可以加快反应速率，因此压强越大越好 C．步骤③一般选择控制反应温度为400～500℃左右 D．步骤④⑤有利于提高原料的利用率，能节约生产成本 【答案】B 【详解】A．步骤①中“净化”可除去杂质，防止催化剂中毒，故A正确； B．加压有利于平衡正向移动，提高原料转化率和氨的产率，也可以提高反应速率，但压强越大对动力和生产设备的要求也越高，因此压强不是越大越好，故B错误； C．400~500℃时催化剂的活性最大，催化效果最佳，因此步骤③一般选择控制反应温度为400~500℃，故C正确； D．液化分离出NH3以及N2、H2的循环再利用均可以使平衡正向移动，所以步骤④、⑤有利于提高原料的利用率，能节约生产成本，故D正确； 故选B。 25．工业合成氮是人类科学技术的一项重大突破，目前已有三位科学家因其获得诺贝尔奖，已知反应为 ，，该反应的焓变和熵变随温度变化很小，可视为常数。回答下列问题： （1）已知：下合成氨反应的平衡常数，可判断下列关于合成氨反应的说法正确的是 。 A．在该温度下反应速率较快 B．在该温度下正反应进行得比较完全 C．在该温度下加入催化剂，平衡常数将发生变化 D．仅从K值可得知该反应的平衡转化率 （2）只改变一个影响因素，平衡常数K与化学平衡移动的关系叙述正确的是 。 A．K值变化，平衡不一定移动 B．K值不变，平衡可能移动 C．平衡移动，K值可能不变 D．平衡移动，K值一定变化 （3）时，若测得某一时刻，在的恒容密闭容器中，、、的物质的量分别为、、，请通过列式计算判断此时该反应向哪个方向进行 。 （4）时，在2L的恒容密闭容器中，投入和发生合成氨反应，平衡时的体积分数为40%，则该温度下的的平衡转化率为 (答案保留2位有效数字)；其他条件不变，若向此平衡体系中再充入和，则平衡时的体积分数 40%(填“<”“>”或“=”) （5）合成氨反应的正反应活化能 逆反应活化能(填“大于”、“小于”或“等于”)，加入催化剂比不加催化剂时，正反应活化能 (填“增高”或“降低”或“不变”)，逆反应活化能 (填“增高”或“降低”或“不变”)，催化剂改变了反应历程，同等程度提高了正、逆反应的速率。 【答案】（1）B （2）BC （3）正向，298K时，N2、H2、NH3的物质的量浓度分别为0.04、0.12、0.32，，﹤，反应正向进行； （4） 63.64% = （5）小于 降低 降低 【解析】（1）A．在该温度下反应速率与平衡常数大小无关，故A项错误； B．平衡常数越大，说明反应进行得越完全，故B项错误； C．催化剂，不能改变平衡常数，故C项错误； D．平衡常数K值不能判断该反应的平衡转化率，故D项错误； 故答案为：B； （2）A．化学平衡常数，只与温度有关。可逆反应不是放热反应就是吸热反应，K值变化，温度一定改变，平衡一定移动，故A项错误； B．K值不变，温度不变，但可能压强或浓度改变，平衡可能移动，故B项正确； C．据B分析，保持温度不变，K值不变，但可能压强或浓度改变，平衡可能移动，故C项正确； D．据B、C分析，平衡移动，K值可能不变，故D项错误； 故答案为：BC； （3）298K时，N2、H2、NH3的物质的量浓度分别为0.04、0.12、0.32，，﹤，反应正向进行，故答案为：正向，298K时，N2、H2、NH3的物质的量浓度分别为0.04、0.12、0.32，，﹤，反应正向进行； （4）①TK时，在2L的恒容密闭容器中，投入2molN2和6molH2发生合成氨反应，平衡时H2的体积分数为40% ，设氢气的转化，列三段式：，平衡时H2的体积分数，求得，则氢气转化率为： ，故答案为：63.64%； ②恒温恒容条件下，若向此平衡体系中再充入1molN2和3molH2，视为等效平衡，体积分数不变，故答案为：=； （5）①合成氨为放热反应，正反应活化能小于逆反应活化能，故答案为：小于； ②合成氨过程中加入催化剂，降低反应活化能，故正反应活化能降低，故答案为：降低； ③合成氨过程中加入催化剂，降低反应活化能，故逆反应活化能降低，故答案为：降低； ( 6 )原创精品资源学科网独家享有版权，侵权必究！ 学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司 $$