第2章 第4节 化学反应的调控-【金版教程】2024-2025学年新教材高中化学选择性必修1作业与测评课件PPT（人教版2019）

第二章　化学反应速率与化学平衡 第四节　化学反应 的调控 预习作业 01 课时分层练 02 目录 CONTENTS 预习作业 (建议用时：15分钟) 2．(1)增大反应速率的措施：________、________、________________及使用________等。 (2)有利于提高平衡混合物中氨的含量的措施：_____________、__________、______________________等。 (3)催化剂可以增大___________，但不改变平衡混合物的组成。 减小 放 升高温度 增大压强 增大反应物浓度 催化剂 降低温度 增大压强 增大反应物的浓度 反应速率 预习作业 1．判断正误(正确的打“√”，错误的打“×”)。 (1)合成氨反应在高温下能自发进行。(　　) (2)温度越高越利于合成氨反应平衡正向移动。(　　) (3)合成氨反应中，增大压强有利于增大反应速率和平衡正向移动。(　　) (4)使用催化剂能提高合成氨反应物的平衡转化率。(　　) × √ × × 预习作业 2．(2023·河南洛阳一中期末)工业合成氨一般采用500 ℃左右的温度，其原因是(　　) ①适当增大NH3的合成速率　②提高氢气的转化率　③提高氨的产率　④催化剂在500 ℃左右活性最大 A．①② B．①③ C．①④ D．②③④ 答案 预习作业 解析　 解析 预习作业 答案 预习作业 答案 预习作业 答案 预习作业 6．下列有关合成氨工业的叙述，可用勒夏特列原理来解释的是(　　) A．使用铁触媒，使N2和H2混合气体有利于合成氨 B．高压比常压更有利于合成氨的反应 C．500 ℃左右比室温更有利于合成氨的反应 D．合成氨时采用循环操作，可提高原料的利用率 答案 解析 解析　催化剂不影响化学平衡，A不符合题意；合成氨反应是放热反应，在低温下转化率高，合成氨工业采用500 ℃左右的温度是综合考虑了反应速率、转化率及催化剂的活性，C不符合题意；采用循环操作提高原料利用率不能用勒夏特列原理解释，D不符合题意。 预习作业 课时分层练 (建议用时：40分钟) 答案 课时分层练 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 2．如图所示为工业合成氨的流程图。下列有关说法错误的是(　　) 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③④⑤均有利于提高原料的平衡转化率 D．产品液氨除可生产化肥外，还可用作制冷剂 答案 课时分层练 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 解析 解析　合成氨使用铁触媒，为防止混有的杂质使催化剂中毒，须将原料“净化”处理，A正确；步骤②中“加压”，可增大氮气、氢气的浓度，加快合成氨反应速率，使平衡正移，提高原料转化率，B正确；合成氨反应放热，步骤③使用较高温度不利于提高原料平衡转化率，同时使用催化剂也不能使平衡移动，步骤④⑤有利于提高原料的转化率，C错误；产品液氨可用酸吸收生成铵态氮肥，液氨汽化时会吸收大量热，可用作制冷剂，D正确。 课时分层练 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 答案 课时分层练 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 解析 解析　升高温度，增大活化分子百分数，化学反应速率加快，但该反应的正反应为放热反应，其他条件保持不变时，升高温度，平衡逆向移动，所以生产效益不一定好，故B错误。 课时分层练 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 答案 课时分层练 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 解析 解析　该反应为放热反应，催化剂活性温度降低，则反应温度降低，平衡正向移动，可提高反应物的平衡转化率，A正确；催化剂能降低活化能，但不能改变反应焓变，B错误；使用该新型催化剂可降低反应温度，减少合成氨的能耗，C、D正确。 课时分层练 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 5．工业生产苯乙烯是利用乙苯的脱氢反应： ΔH<0。针对上述反应，在其他条件不变时，下列说法正确的是(　　) A．加入适当催化剂，可以提高苯乙烯的产量 B．仅从平衡移动的角度分析，工业生产苯乙烯选择恒压条件优于恒容条件 C．加入乙苯至反应达到平衡的过程中，混合气体的平均相对分子质量不断增大 D．在保持体积一定的条件下，充入较多的乙苯，可以提高乙苯的转化率 答案 课时分层练 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 20 解析 解析　催化剂只改变反应速率，不影响平衡移动，加入催化剂，不能提高苯乙烯的产量，故A错误；反应后气体的物质的量增大，在恒容条件下，容器中气体的压强不断增大，不利于平衡向正向移动，因此工业生产苯乙烯选择恒压条件优于恒容条件，故B正确；加入乙苯至反应达到平衡的过程中，气体的总质量不变，但物质的量逐渐增大，则混合气体的平均相对分子质量不断减小，故C错误；在保持体积一定的条件下，充入较多的乙苯，相当于在原来的基础上缩小体积，压强增大，则平衡逆向移动，乙苯的转化率减小，故D错误。 课时分层练 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 答案 课时分层练 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 解析 解析　若要减少副反应，提高NO的产率，应使反应②③逆向移动，反应①正向移动。A项，恒压条件下充入“惰性气体”，相当于减小压强，平衡向气体分子数增大的方向移动，即反应①③平衡正向移动，不能减少副反应。B项，反应①②③均为放热反应，降低温度，平衡向放热反应方向移动，即平衡均正向移动，不能减少副反应。C项，增大O2浓度，反应①②③平衡均正向移动，不能减少副反应。D项，催化剂可选择性地加快某一反应的反应速率，故使用合适的催化剂可选择性地催化反应①的进行。 课时分层练 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 答案 解析 解析　工业上合成M可能采用常压，如H2SO4工业中SO3的生成，A错误；加入过量B只能提高A的转化率，B的转化率降低，B错误；温度升高，平衡逆向移动，反应物的转化率降低，C错误；使用催化剂可降低反应的活化能，提高反应速率，D正确。 课时分层练 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 答案 课时分层练 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 解析 课时分层练 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 答案 课时分层练 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 解析 课时分层练 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 [创新·提高] 10．(2022·浙江1月选考节选)(1)水煤气反应：C(s)＋H2O(g)===CO(g)＋H2(g)　ΔH＝131 kJ·mol－1。工业生产水煤气时，通常交替通入合适量的空气和水蒸气与煤炭反应，其理由是_____________________________________________________ _____________________________________________________________________。 (2)一氧化碳变换反应：CO(g)＋H2O(g)===CO2(g)＋H2(g)　 ΔH＝－41 kJ·mol－1。 ①一定温度下，反应后测得各组分的平衡压强(即组分的物质的量分数×总压)：p(CO)＝0.25 MPa、p(H2O)＝0.25 MPa、p(CO2)＝0.75 MPa和p(H2)＝0.75 MPa，则反应的平衡常数K的数值为________。 答案 水蒸气与煤炭反应吸热，氧气与煤炭反应放热，交替通入空气和水蒸气有利于维持体系热量平衡，保持较高温度，有利于加快化学反应速率 9.0 课时分层练 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 ②维持与题①相同的温度和总压，提高水蒸气的比例，使CO的平衡转化率提高到90%，则原料气中水蒸气和CO的物质的量之比为____________。 ③生产过程中，为了提高变换反应的速率，下列措施中合适的是________。 A．反应温度愈高愈好 B．适当提高反应物压强 C．选择合适的催化剂 D．通入一定量的氮气 答案 1.8∶1 BC 课时分层练 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 解析 课时分层练 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 解析 课时分层练 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 　　　　　　　　　　　　　 R 1．合成氨反应[N2(g)＋3H2(g)2NH3(g)]特点：正反应是气体体积________的____热反应。 3．平衡体系CO(g)＋2H2(g)CH3OH(g)　ΔH＜0，为增加甲醇的产量，应采取的正确措施是(　　) A．高温、高压 B．适宜的温度、高压、催化剂 C．低温、低压 D．高温、高压、催化剂 4．N2＋3H2eq \o(,\s\up17(一定条件))2NH3是目前工业上合成氨的反应，下列关于该反应的说法正确的是(　　) A．增加N2的浓度能加快反应速率 B．降低体系温度能加快反应速率 C．使用催化剂不影响反应速率 D．若反应在密闭容器中进行，N2和H2能100%转化为NH3 5．水煤气的主要成分为CO和H2，工业上常利用CH4和H2O在一定条件下来制备水煤气，原理为CH4(g)＋H2O(g)CO(g)＋3H2(g)　ΔH>0。下列条件中最适宜工业生产水煤气的是(　　) A．温度为25 ℃，压强为50 kPa B．温度为25 ℃，压强为101 kPa C．温度为500 ℃，压强为1000 kPa D．温度为800 ℃，压强为250 kPa [学习·理解] 1．高炉炼铁发生的反应为Fe2O3(s)＋3CO(g)2Fe(s)＋3CO2(g)。已知：700 ℃时该反应的平衡常数为0.68，900 ℃时该反应的平衡常数为0.46。为提高生产效率，不可采取的措施是(　　) A．降温 B．加压 C．增大CO的浓度 D．粉碎铁矿石 3．工业制硫酸的一步重要反应是SO2在400～600 ℃下的催化氧化：2SO2(g)＋O2(g)2SO3(g)　ΔH＜0。如果反应在密闭容器中进行，下列有关说法不正确的是(　　) A．使用催化剂可加快反应速率，SO3产率不变 B．其他条件保持不变，温度越高，速率越快，生产效益越好 C．实际生产中选定400～600 ℃作为操作温度，其原因是在此温度下催化剂的活性最高 D．增大压强可以提高SO3产率，但高压对动力和设备要求太高，会增加生产成本 4．(2023·黄冈市高三质量抽测)已知：N2(g)＋3H2(g)eq \o(,\s\up17(铁触媒))2NH3(g)　ΔH<0，选择500 ℃左右是因为催化剂(铁触媒)在此温度下活性最佳。我国研制出一种新型合成氨催化剂，其最佳活化温度为350 ℃左右。则使用该新型催化剂合成氨时，下列说法错误的是(　　) A．可提高反应物的平衡转化率 B．可改变合成氨反应的焓变 C．可减少合成氨的能耗 D．可降低合成氨的反应温度 [应用·实践] 6．硝酸工业生产中，500 ℃时，NH3和O2可能发生如下反应： ①4NH3(g)＋5O2(g)4NO(g)＋6H2O(g)　ΔH＝－9072 kJ·mol－1　K＝1.1×1026 ②4NH3(g)＋4O2(g)2N2O(g)＋6H2O(g)　ΔH＝－1104.9 kJ·mol－1　K＝4.4×1028 ③4NH3(g)＋3O2(g)2N2(g)＋6H2O(g)　ΔH＝－1269.02 kJ·mol－1　K＝7.1×1034 其中，反应②③是副反应。若要减少副反应，提高NO的产率，最合理的措施是(　　) A．恒压条件下充入“惰性气体” B．降低温度 C．增大O2浓度 D．使用合适的催化剂 7．某工业生产中发生反应：2A(g)＋B(g)2M(g)　ΔH<0。下列有关该工业生产的说法正确的是(　　) A．工业上合成M时，一定采用高压条件，因为高压有利于M的生成 B．若物质B价廉易得，工业上一般采用加入过量的B以提高A和B的转化率 C．工业上一般采用较高温度合成M，因温度越高，反应物的转化率越高 D．工业生产中常采用催化剂，因为生产中使用催化剂可提高M的日产量 8．在一定条件下，利用CO2合成CH3OH的反应为CO2(g)＋3H2(g)CH3OH(g)＋H2O(g)　ΔH1，研究发现，反应过程中会发生副反应：CO2(g)＋H2(g)CO(g)＋H2O(g)　ΔH2，温度对CH3OH、CO的产率影响如图所示。下列说法中不正确的是(　　) A．ΔH1<0，ΔH2>0 B．增大压强有利于加快合成反应的速率 C．选用合适的催化剂可以减少副反应的发生 D．生产过程中，温度越高越有利于提高CH3OH的产率 解析　根据图示，升高温度CH3OH的产率降低，反应CO2(g)＋3H2(g)CH3OH(g)＋H2O(g)向逆反应方向移动，ΔH1＜0，升高温度CO的产率增大，反应CO2(g)＋H2(g)CO(g)＋H2O(g)向正反应方向移动，ΔH2＞0，A正确；反应有气体参与，增大压强有利于加快合成反应的速率，B正确；催化剂有一定的选择性，选用合适的催化剂可以减少副反应的发生，C正确；由题图可见，温度越高，CH3OH的产率越低，D错误。 9．(2023·河北石家庄高二月考)工业上可通过甲醇羰基化法制取甲酸甲酯：CH3OH(g)＋CO(g)HCOOCH3(g)，在容积固定的密闭容器中，投入等物质的量CH3OH和CO，测得相同时间内CO的转化率随温度的变化如图所示。下列说法不正确的是(　　) A．增大压强，甲醇转化率增大 B．b点反应速率v正＝v逆 C．平衡常数：K(75 ℃)>K(85 ℃)，反应速率：vb <vd D．生产时反应温度控制在80～85 ℃为宜 解析　CH3OH(g)＋CO(g)HCOOCH3(g)是气体体积减小的反应，增大压强，平衡向正反应方向移动，甲醇的转化率增大，故A正确。由题图可知，温度高于约83 ℃时，随着温度的升高，CO的转化率减小，说明升高温度平衡逆向移动，平衡常数减小，因此K(75 ℃)>K(85 ℃)；温度越高反应速率越大，因此反应速率：vb<vd，故C正确。由题图可知，在80～85 ℃时，CO的转化率较大，且反应速率较快，因此生产时反应温度控制在80～85 ℃为宜，故D正确。 解析　(2)①该反应为气体体积不变的反应，其K＝Kp＝eq \f(p（CO2）·p（H2）,p（CO）·p（H2O）)＝eq \f(0.752,0.252)＝9.0。②维持与①中相同的温度，则K值也相同。①中反应达平衡时总压强为2 MPa，当CO的平衡转化率为90%时，可设原料气中CO的分压为x MPa，H2O(g)的分压为(2－x) MPa，列三段式： CO(g)＋H2O(g)===CO2(g)＋H2(g) 起始压强（MPa） x 2－x 0 0 变化压强（MPa） 0.9x 0.9x 0.9x 0.9x 平衡压强（MPa） 0.1x 2－1.9x 0.9x 0.9x 温度不变，则K＝eq \f(p（CO2）·p（H2）,p（CO）·p（H2O）)＝eq \f(0.9x×0.9x,0.1x×（2－1.9x）)＝9.0，解得x＝eq \f(5,7)，则2－x＝eq \f(9,7)，原料气中H2O(g)与CO的物质的量之比是9∶5＝1.8∶1。③升高体系温度，反应速率加快，但该反应的ΔH<0，升高温度使平衡转化率降低，故温度不宜过高；该反应是气体体积不变的反应，压强不影响平衡移动，适当加压能加快反应速率；选择合适的催化剂可以加快反应速率；恒容条件下，通入N2，反应物的浓度不变，反应速率不变，恒压条件下，通入N2，反应物浓度减小，反应速率减小。 $$