专题04 化学反应的方向和工业合成氨（考点清单）（讲+练）-2024-2025学年高二化学上学期期末考点大串讲（沪科版2020）

专题04 化学反应的方向和工业合成氨 考点01 化学反应的方向 考点02 工业合成氨 ▉考点01 化学反应的方向 1．自发反应 在一定条件下无需外界帮助就能自发进行的反应称为自发反应。 自发过程和自发反应的区别 自发过程 自发反应 含义 在一定条件下，不用借助外力，就能自发进行的过程 在给定的条件下，可以自发进行到显著程度的化学反应 特征 具有方向性，即过程的某个方向在一定条件下自发进行，而该过程逆方向在该条件下肯定不能自发进行 举例 高山流水，自由落体，冰雪融化 钢铁生锈 应用 （1）可被用来完成有用功。如H2燃烧可设计成原电池。 （2）非自发过程要想发生，必须对它做功。如通电将水分解为H2和O2 【易错警示】 （1）不能认为自发反应都是不需要任何条件就能发生的，自发反应的“一定的条件”，可以是一定的温度和压强，可以是“点燃、光照、加热、高温”等给反应物提供能量的条件，“外界帮助”指通电、放电等，如氢气的燃烧是自发的通过需点燃才能发生；也不能认为非自发反应在任何条件下都是不能发生的，如NaCl在通电条件可分解生成Na和Cl2。 （2）不能认为自发反应应用普通，非自发反应没有应用价值。将电能、热能转化为化学能的许多非自发反应是制备物质的重要反应，如电解法去冶炼钠、镁、铝和制取氯气等。 （3）反应能否自发进行与反应速率无关。 2．熵和熵变的含义 熵 定义 度量体系混乱程度的物理量(体系的有序性越高，混乱度越低，熵值越小) 符号 S 熵变 定义 物质发生变化时，体系的熵的变化 符号 ΔS 意义 混乱度增加的过程或反应为熵增，ΔS＞0；混乱度减小的过程或反应为熵减，ΔS＜0(产生气体的反应和气体物质的量增大的反应，熵变为正值ΔS＞0，是熵增反应)；化学反应的ΔS越大，越有利于反应自发进行 熵变正、负的判断 （1）物质由固态到液态、由液态到气态或由固态到气态的过程，熵变为正值，是熵增过程。 （2）气体体积增大的反应，熵变通常都是正值，是熵增反应。 （3）气体体积减小的反应，熵变通常都是负值，是熵减反应。 3．自由能与化学反应的方向 （1）自由能变化 符号为ΔG，单位为kJ·mol－1。 （2）自由能变化与焓变、熵变的关系 ΔG＝ΔH－TΔS。ΔG不仅与焓变、熵变有关，还与温度有关。 （3）反应方向与自由能的关系 ΔH ΔS ΔH－TΔS 反应情况 ＜0 ＞0 永远是负值 在任何温度下过程均自发进行 ＞0 ＜0 永远是正值 在任何温度下过程均非自发进行 ＞0 ＞0 低温为正 低温时非自发 高温为负 高温时自发 ＜0 ＜0 低温为负 低温时自发 高温为正 高温时非自发 4．判断化学反应方向的判据 （1）复合判据： ΔG＝ΔH－TΔS ΔG<0时，反应能自发进行； ΔG＝0时，反应处于平衡状态； ΔG>0时，反应不能自发进行。 （2）温度对反应方向的影响 ▉考点02 工业合成氨 1．合成氨反应的特点 合成氨反应 N2(g)＋3H2(g)2NH3(g) 已知298 K时：ΔH＝－92.4 kJ·mol－1，ΔS＝－198.2 J·mol－1·K－1 自发性 常温(298 K)下，ΔH－TΔS＜0，能自发进行 可逆性 反应为可逆反应 焓变 ΔH＜0，是放热反应 体积变化(熵变) ΔS＜0，正反应是气体体积缩小的反应 2．浓度、温度、压强、催化剂对反应速率和氨的含量的影响 根据合成氨反应的特点，利用我们学过的影响反应速率的因素和勒夏特列原理分析应如何选择反应条件，以增大合成氨的反应速率、提高平衡混合物中氨的含量，请填写下表。 对合成氨反应的影响 影响因素 浓度 温度 压强 催化剂 增大合成氨的反应速率反应速率 增大反应物浓度 升高温度 增大压强 使用 提高平衡混合物中中氨的含量 增大反应物浓度， 降低生成物浓度 降低温度 增大压强 无影响 3．数据分析 在不同温度和压强下(初始时N2和H2的体积比为1∶3)，平衡混合物中氨的含量实验数据分析，提高反应速率的条件是升高温度、增大压；提高平衡混合物中氨的含量的条件是降低温度、增大压强。二者在温度这一措施上是不一致的。 4．工业合成氨的适宜条件 压强 原理分析 ①增大压强既可以增大反应速率，又能使平衡正向向移动，压强越大越好 ②压强越大，对设备的要求越高，压缩H2和N2所需的动力越大，会增加生产投资，并可能降低综合经济效益 选用条件 目前，我国合成氨厂一般采用的压强为10～30MPa 温度 原理分析 ①降低温度有利于提高平衡混合物中氨的含量 ②温度越低，反应速率越小，达到平衡所需时间越长，故温度不宜过低 ③催化剂的活性在一定温度下下最大 选用条件 目前，在实际生产中一般采用的温度为400～500℃(此温度下催化剂的活性最大) 催化剂 原理分析 即使在高温、高压下，N2和H2的反应速率仍然很慢。 使用催化剂在较低温度时能较快进行反应 选用条件 通常采用加入以铁为主体的多成分催化剂，又称铁触媒 (为了防止混有的杂质使催化剂“中毒”，原料气必须经过净化) 浓度 原理分析 在500 ℃和30 MPa时，平衡混合物中NH3的体积分数及平衡时N2和H2的转化率仍较低 采取措施 采取迅速冷却的方法，使气态氨变成液氨后及时从平衡混合物中分离出去 将NH3分离后的原料气循环使用，并及时补充N2和H2，使反应物保持一定的浓度(既提高了原料的利用率，又提高了反应速率，有利于合成氨反应) 5．合成氨的工艺流程 （1）造气 原料气中氮气来自空气，从空气中获得氮气通常有两种方法:一是将空气液化、蒸发，分离出氮气;二是将空气中的氧气跟碳作用生成二氧化碳，再除去二氧化碳，即得到氮气。而氢气则用水、煤、天然气、石油等为原料制得。如以天然气为原料制取氢气，反应可简单表示为: H2O + CH4CO +3H2 H2O+COCO2 +H2 （2）净化 在制取原料气的过程中，常混有一些杂质气体，其中如 H2S、CO 等杂质会使合成氨所用的催化剂中毒，所以必须除去。 （3）合成 净化后的原料气经过压缩机压缩至高压，加压后的H2、N2，需加热到催化剂的活性温度后才能进入氨合成塔中的催化区，在催化剂表面反应生成氨。从合成塔出来的混合气体中氨含量为10%~ 20%，需要将产品氨与未反应的H2、N2分离，将未反应的 H2、N2作为循环气再返回合成塔。合成氨反应为放热反应，可通过热交换器有效利用此反应热来预热反应前的H2、N2，降低合成氨的成本。 未来：研制在更低温度和压强下具有更高活性的催化剂。 6．工业生产中适宜生产条件的选择思路 （1）分析反应特点。主要分析反应的方向性、可逆性、反应热和熵变等。 （2）原理分析。根据反应特点，利用影响反应速率的因素和勒夏特列原理分析增大反应速率、提高原料转化率的反应条件。 （3）根据实验数据进一步分析反应条件，确定适宜条件的范围及催化剂的筛选。 （4）根据工业生产的实际情况、经济效益及环保要求等最终确定适宜的条件。 影响 因素 有利于加快反应速率的控制 有利于平衡移动条件的控制 综合分析结果 浓度 增大反应物浓度 增大反应物浓度、减小生成物浓度 不断补充反应物、及时分离出生成物 压强 高压(有气体参加) ΔV<0 高压 设备条件允许的前提下，尽量采取高压 ΔV>0 低压 兼顾速率和平衡、选取适宜的压强 温度 高温 ΔH<0 低温 兼顾速率和平衡、考虑催化剂的适宜温度 ΔH>0 高温 在设备条件允许的前提下，尽量采取高温并选取合适催化剂 催化剂 加合适的催化剂 无影响 加合适的催化剂， 考虑催化剂活性与温度关系 【归纳总结】 （1）化工生产适宜条件选择的一般原则 条件 原则 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，又要注意对二者影响的矛盾性 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 注意催化剂的活性受温度的限制 （2）控制反应条件的基本措施 控制化学反应速率的措施 通过改变反应体系的温度、溶液的浓度、气体的压强(或浓度)、固体的表面积以及使用催化剂等途径调控反应速率 提高转化率的措施 通过改变可逆反应体系的温度、溶液的浓度、气体的压强(或浓度)等改变可逆反应的限度，从而提高转化率 （3）催化剂的活性与“中毒” 催化剂的催化能力一般称为催化活性。催化剂因吸附或沉积少量的杂质(毒物)而使活性明显下降甚至丧失的现象，称为催化剂“中毒”。为了防止催化剂“中毒”，合成氨的原料气、硫酸工业中从沸腾炉排出来的炉气都必须经过净化。 1．下列过程属非自发的是 A．水由高处向低处流 B．室温下水结成冰 C．气体从高密度处向低密度处扩散 D．加热铁棒一端，热量传向另一端 2．下列说法正确的是 A．自发反应是指不需要条件就能发生的反应 B．非自发过程在任何条件下都不可能变为自发过程 C．在其他外界条件不变的情况下，使用催化剂可以改变化学反应进行的方向 D．常温下，反应C(s)+CO2(g)2CO(g)不能自发进行，则该反应的△H＞0 3．以下说法中正确的是 A．所有∆H<0的反应均是自发反应 B．高锰酸钾加热分解是一个熵减小的过程 C．冰在室温下自动熔化成水，是熵增的过程 D．自发进行的反应一定能迅速进行 4．以下判断正确的是 A．CaCO3(s)=CaO(s)+CO2(g)△H=+178.5kJ·mol-1，该反应低温才能自发 B．通常化学反应的△S越大，越有利于反应自发进行，所以△S＞0时反应必能自发 C．常温下，反应A(s)+B(g)=2X(g)不能自发进行，则该反应的ΔH＞0 D．化学反应的速率越大，表明反应的活化能越小，故反应进行的程度就越大 5．下列有关化学反应方向的描述中正确的是 A．任何能使焓减小的过程都能自发进行 B．自发反应一定是熵增加，非自发反应一定是熵不变或减少 C．ΔH<0，ΔS>0，在通常状况下均可自发进行 D．ΔH>0，ΔS>0，较低温度有利于反应自发进行 6．已知“凡气体分子总数增加的反应都是熵增大的反应”。下列反应在任何温度下都不自发进行的是 A．2O3(g)=3O2(g)　H<0 B．2CO(g)=2C(s)+O2(g)　H>0 C．N2(g)+3H2(g)=2NH3(g)　H<0 D．CaCO3(s)=CaO(s)+CO2(g)　H>0 7．下列与熵有关的叙述中不正确的是 A．粒子无规则排列程度越大，体系的熵越大 B．自发进行的化学反应都是熵增的过程 C．绝热状态下体系会自发趋向混乱度增大方向进行 D． 8．下列诗句描述的场景，属于的化学变化的是 A．滴水成冰三九天，寒流袭卷盖方圆 B．天街小雨润如酥，草色遥看近却无 C．春蚕到死丝方尽，蜡炬成灰泪始干 D．千锤万凿出深山，烈火焚烧若等闲 9．下列对化学反应预测正确的是 选项 化学反应方程式 已知条件 预测 A M(s)=X(g)＋Y(s) ΔH>0 它是非自发反应 B W(s)＋xG(g)=2Q(g) ΔH<0，自发反应 x可能等于1、2、3 C 4X(g)＋5Y(g)=4W(g)＋6G(g) 能自发反应 ΔH一定小于0 D 4M(s)＋N(g)＋2W(l)=4Q(s) 常温下，自发进行 ΔH>0 10．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 11．合成氨反应达到平衡时，NH3的体积分数与温度、压强的关系如图所示。根据此图分析合成氨工业最有前途的研究方向是(　　) A．提高分离技术 B．研制耐高压的合成塔 C．研制低温催化剂 D．探索不用N2和H2合成氨的新途径 12．1913年德国化学家哈伯发明了以低成本制造大量氨的方法，从而大太满足了当时日益增长的人口对粮食的需求。下图是合成氨生产流程示意图，下列说法不正确的是 A．“干燥净化”可以防止催化剂中毒 B．“压缩机加压”既提高了原料的转化率又加快了反应速率 C．“冷却”提高了原料的平衡转化率和利用率 D．“铁触媒”在生产过程中需使用外加热源持续加热 13．据报道，在300℃、70MPa下由二氧化碳和氢气合成乙醇已成为现实，其反应的化学方程式为2CO2(g)+6H2(g)CH3CH2OH(g)+3H2O(g)。下列叙述正确的是 A．相同条件下，2mol氢原子所具有的能量大于1mol氢分子所具有的能量 B．当v(CO2)=2v(CH3CH2OH)时，反应一定达到平衡状态 C．移去水蒸气，可增大正反应速率 D．恒压，充入惰性气体，化学反应速率增大 14．合成氨反应为：N2(g)+3H2(g)2NH3(g)       △H=-92.4kJ·mol-1。下列说法正确的是 A．合成氨反应在任何温度下都能自发 B．1molN2与过量H2充分反应放热92.4kJ C．合成氨实际生产中选择高压和低温 D．将氨液化分离，可促进平衡正移及循环利用氮气和氢气 15．调控化学反应对日常生活和工农业生产具有重要意义。下列说法不正确的是 A．光催化分解的反应，该反应为熵增的反应 B．工业制硫酸的反应之一，使用催化剂可加快反应速率 C．合成氨反应  ，升温能提高的平衡转化率 D．制氢气反应，增大浓度，提高转化率 16．一定条件下，关于工业合成氨的反应，图甲表示该反应过程中的能量变化，图乙表示1 L密闭容器中n(N2)随时间的变化曲线，图丙表示在其他条件不变的情况下，改变起始时n(H2)对该平衡的影响。下列说法正确的是 A．甲：升高温度，该反应的平衡常数增大 B．乙：从11 min起其他条件不变，压缩容器的体积，则n(N2)的变化曲线为d C．乙：10 min内该反应的平均速率v(H2)=0. 03 mol·L-1·min-1 D．丙：温度T1＜T2，a、b、c三点所处的平衡状态中，b点N2的转化率最高 17．常压条件下，羰基化法精炼镍的原理为：Ni(s)+4CO(g)⇌Ni(CO)4(g) ΔH<0。 第一阶段：将粗镍与CO反应转化成气态Ni(CO)4； 第二阶段：将第一阶段反应后的气体分离出来，加热至230℃制得高纯镍。 已知：①230℃时，K=2×10-5；②Ni(CO)4的沸点为42.2℃；③固体杂质不参与反应。 下列判断错误的是 A．第一阶段，在30℃和50℃两者之间选择反应温度，选50℃ B．第二阶段，由于反应有可逆性，Ni(CO)4分解率较小 C．增加c(CO)，平衡向正向移动，但反应的平衡常数不变 D．该反应达到平衡时，4v生成[Ni(CO)4]=v生成(CO) 18．节能减排是指节约物质资源和能量资源，减少废弃物和环境有害物的排放。 （1）实现“节能减排”和“低碳经济”的项重要课题就是如何将转化为可利用的资源。目前工业上有一种方法是用来生产燃料甲醇，一定条件下发生反应：，如图所示为该反应过程中的能量变化： 下列关于该反应的说法正确的是_____________(填序号)。 A．，       B．， C．，       D．， （2）将煤加工成水煤气可降低污染并提高燃料的利用率。将水蒸气通过红热的炭即产生水煤气，反应方程式为，该反应的，。该反应在常温下_____________(填“能”或“不能”)自发进行。 19．某研究性学习小组研究了汽车尾气中的NO与CO的反应和某工业废气中的NO2与SO2的反应。回答下列问题： （1）一定温度下，向某容积为1 L的密闭容器中通入a mol NO、b mol CO，控制一定的条件使其发生反应：2NO(g)＋2CO(g) ⇌N2(g)＋2CO2(g)　ΔH<0。测得NO的平衡转化率与温度、投料比X(X＝)的关系如图甲所示。 则T1________(填“>”或“<”)T2；若X1＝0.8、a＝2，反应开始至达到平衡(对应A点)所用的时间是2 min，则反应发生的2 min内N2的平均反应速率v(N2)＝________，A点对应的平衡常数K＝________(保留3位有效数字)。 （2）在固定体积的密闭容器中发生反应： NO2(g)＋SO2(g) ⇌SO3(g)＋NO(g)　ΔH＝－41.8 kJ·mol－1 使用某种催化剂，改变的值进行多组实验(各组实验的温度可能相同，也可能不同)，测定NO2的平衡转化率。部分实验结果如图乙所示。 ①如果要将图乙中C点的平衡状态改变为B点的平衡状态，应采取的措施是______________。 ②若A点对应实验中，SO2的起始浓度为c0 mol·L－1，经过t min达到平衡状态，该时段NO2的平均反应速率v(NO2)＝________mol·L－1·min－1。 ③若图乙中C、D两点对应的实验温度分别为TC和TD，通过计算判断TC________(填“>”“＝”或“<”)TD。 20．氮是地球上含量丰富的一种元素，氮及其化合物在工农业生产、生活中有着重要作用，合成氨工业在国民生产中有重要意义。以下是关于合成氨的有关问题，请回答： （1）在容积为2L的恒温密闭容器中加入0.1mol的N2和0.3mol的H2在一定条件下发生反应：N2(g)+3H2(g)⇌2NH3(g) ΔH<0，在5分钟时反应恰好达到平衡，此时测得NH3的物质的量为0.1mol。这段时间内用H2表示的反应速率为v(H2)=____。 （2）平衡后，若要再提高反应速率，且增大NH3的产率，可以采取的措施有____。(答一条即可) （3）下列各项能作为判断该反应达到化学平衡状态的依据是____(填序号字母)。 A．容器内N2、H2、NH3的物质的量浓度之比为1：3：2 B．v(H2)正=3v(N2)逆 C．混合气体的密度保持不变 D．容器内压强保持不变 （4）已知合成氨反应N2+3H2⇌2NH3在400℃时的平衡常数K=0.5(mol/L)-2。在400℃时，测得某时刻c(N2)=2mol/L、c(H2)=2mol/L、c(NH3)=3mol/L，此时刻该反应的v正____v逆(填“>”“=”或“<”)。 （5）如图表示在恒压密闭容器中，不同温度下，达到平衡时NH3的体积百分数与投料比[]的关系。 由此判断KA、KB、KC的大小关系为：____。 ( 17 )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 学科网（北京）股份有限公司 $$ 专题04 化学反应的方向和工业合成氨 考点01 化学反应的方向 考点02 工业合成氨 ▉考点01 化学反应的方向 1．自发反应 在一定条件下无需外界帮助就能自发进行的反应称为自发反应。 自发过程和自发反应的区别 自发过程 自发反应 含义 在一定条件下，不用借助外力，就能自发进行的过程 在给定的条件下，可以自发进行到显著程度的化学反应 特征 具有方向性，即过程的某个方向在一定条件下自发进行，而该过程逆方向在该条件下肯定不能自发进行 举例 高山流水，自由落体，冰雪融化 钢铁生锈 应用 （1）可被用来完成有用功。如H2燃烧可设计成原电池。 （2）非自发过程要想发生，必须对它做功。如通电将水分解为H2和O2 【易错警示】 （1）不能认为自发反应都是不需要任何条件就能发生的，自发反应的“一定的条件”，可以是一定的温度和压强，可以是“点燃、光照、加热、高温”等给反应物提供能量的条件，“外界帮助”指通电、放电等，如氢气的燃烧是自发的通过需点燃才能发生；也不能认为非自发反应在任何条件下都是不能发生的，如NaCl在通电条件可分解生成Na和Cl2。 （2）不能认为自发反应应用普通，非自发反应没有应用价值。将电能、热能转化为化学能的许多非自发反应是制备物质的重要反应，如电解法去冶炼钠、镁、铝和制取氯气等。 （3）反应能否自发进行与反应速率无关。 2．熵和熵变的含义 熵 定义 度量体系混乱程度的物理量(体系的有序性越高，混乱度越低，熵值越小) 符号 S 熵变 定义 物质发生变化时，体系的熵的变化 符号 ΔS 意义 混乱度增加的过程或反应为熵增，ΔS＞0；混乱度减小的过程或反应为熵减，ΔS＜0(产生气体的反应和气体物质的量增大的反应，熵变为正值ΔS＞0，是熵增反应)；化学反应的ΔS越大，越有利于反应自发进行 熵变正、负的判断 （1）物质由固态到液态、由液态到气态或由固态到气态的过程，熵变为正值，是熵增过程。 （2）气体体积增大的反应，熵变通常都是正值，是熵增反应。 （3）气体体积减小的反应，熵变通常都是负值，是熵减反应。 3．自由能与化学反应的方向 （1）自由能变化 符号为ΔG，单位为kJ·mol－1。 （2）自由能变化与焓变、熵变的关系 ΔG＝ΔH－TΔS。ΔG不仅与焓变、熵变有关，还与温度有关。 （3）反应方向与自由能的关系 ΔH ΔS ΔH－TΔS 反应情况 ＜0 ＞0 永远是负值 在任何温度下过程均自发进行 ＞0 ＜0 永远是正值 在任何温度下过程均非自发进行 ＞0 ＞0 低温为正 低温时非自发 高温为负 高温时自发 ＜0 ＜0 低温为负 低温时自发 高温为正 高温时非自发 4．判断化学反应方向的判据 （1）复合判据： ΔG＝ΔH－TΔS ΔG<0时，反应能自发进行； ΔG＝0时，反应处于平衡状态； ΔG>0时，反应不能自发进行。 （2）温度对反应方向的影响 ▉考点02 工业合成氨 1．合成氨反应的特点 合成氨反应 N2(g)＋3H2(g)2NH3(g) 已知298 K时：ΔH＝－92.4 kJ·mol－1，ΔS＝－198.2 J·mol－1·K－1 自发性 常温(298 K)下，ΔH－TΔS＜0，能自发进行 可逆性 反应为可逆反应 焓变 ΔH＜0，是放热反应 体积变化(熵变) ΔS＜0，正反应是气体体积缩小的反应 2．浓度、温度、压强、催化剂对反应速率和氨的含量的影响 根据合成氨反应的特点，利用我们学过的影响反应速率的因素和勒夏特列原理分析应如何选择反应条件，以增大合成氨的反应速率、提高平衡混合物中氨的含量，请填写下表。 对合成氨反应的影响 影响因素 浓度 温度 压强 催化剂 增大合成氨的反应速率反应速率 增大反应物浓度 升高温度 增大压强 使用 提高平衡混合物中中氨的含量 增大反应物浓度， 降低生成物浓度 降低温度 增大压强 无影响 3．数据分析 在不同温度和压强下(初始时N2和H2的体积比为1∶3)，平衡混合物中氨的含量实验数据分析，提高反应速率的条件是升高温度、增大压；提高平衡混合物中氨的含量的条件是降低温度、增大压强。二者在温度这一措施上是不一致的。 4．工业合成氨的适宜条件 压强 原理分析 ①增大压强既可以增大反应速率，又能使平衡正向向移动，压强越大越好 ②压强越大，对设备的要求越高，压缩H2和N2所需的动力越大，会增加生产投资，并可能降低综合经济效益 选用条件 目前，我国合成氨厂一般采用的压强为10～30MPa 温度 原理分析 ①降低温度有利于提高平衡混合物中氨的含量 ②温度越低，反应速率越小，达到平衡所需时间越长，故温度不宜过低 ③催化剂的活性在一定温度下下最大 选用条件 目前，在实际生产中一般采用的温度为400～500℃(此温度下催化剂的活性最大) 催化剂 原理分析 即使在高温、高压下，N2和H2的反应速率仍然很慢。 使用催化剂在较低温度时能较快进行反应 选用条件 通常采用加入以铁为主体的多成分催化剂，又称铁触媒 (为了防止混有的杂质使催化剂“中毒”，原料气必须经过净化) 浓度 原理分析 在500 ℃和30 MPa时，平衡混合物中NH3的体积分数及平衡时N2和H2的转化率仍较低 采取措施 采取迅速冷却的方法，使气态氨变成液氨后及时从平衡混合物中分离出去 将NH3分离后的原料气循环使用，并及时补充N2和H2，使反应物保持一定的浓度(既提高了原料的利用率，又提高了反应速率，有利于合成氨反应) 5．合成氨的工艺流程 （1）造气 原料气中氮气来自空气，从空气中获得氮气通常有两种方法:一是将空气液化、蒸发，分离出氮气;二是将空气中的氧气跟碳作用生成二氧化碳，再除去二氧化碳，即得到氮气。而氢气则用水、煤、天然气、石油等为原料制得。如以天然气为原料制取氢气，反应可简单表示为: H2O + CH4CO +3H2 H2O+COCO2 +H2 （2）净化 在制取原料气的过程中，常混有一些杂质气体，其中如 H2S、CO 等杂质会使合成氨所用的催化剂中毒，所以必须除去。 （3）合成 净化后的原料气经过压缩机压缩至高压，加压后的H2、N2，需加热到催化剂的活性温度后才能进入氨合成塔中的催化区，在催化剂表面反应生成氨。从合成塔出来的混合气体中氨含量为10%~ 20%，需要将产品氨与未反应的H2、N2分离，将未反应的 H2、N2作为循环气再返回合成塔。合成氨反应为放热反应，可通过热交换器有效利用此反应热来预热反应前的H2、N2，降低合成氨的成本。 未来：研制在更低温度和压强下具有更高活性的催化剂。 6．工业生产中适宜生产条件的选择思路 （1）分析反应特点。主要分析反应的方向性、可逆性、反应热和熵变等。 （2）原理分析。根据反应特点，利用影响反应速率的因素和勒夏特列原理分析增大反应速率、提高原料转化率的反应条件。 （3）根据实验数据进一步分析反应条件，确定适宜条件的范围及催化剂的筛选。 （4）根据工业生产的实际情况、经济效益及环保要求等最终确定适宜的条件。 影响 因素 有利于加快反应速率的控制 有利于平衡移动条件的控制 综合分析结果 浓度 增大反应物浓度 增大反应物浓度、减小生成物浓度 不断补充反应物、及时分离出生成物 压强 高压(有气体参加) ΔV<0 高压 设备条件允许的前提下，尽量采取高压 ΔV>0 低压 兼顾速率和平衡、选取适宜的压强 温度 高温 ΔH<0 低温 兼顾速率和平衡、考虑催化剂的适宜温度 ΔH>0 高温 在设备条件允许的前提下，尽量采取高温并选取合适催化剂 催化剂 加合适的催化剂 无影响 加合适的催化剂， 考虑催化剂活性与温度关系 【归纳总结】 （1）化工生产适宜条件选择的一般原则 条件 原则 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，又要注意对二者影响的矛盾性 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 注意催化剂的活性受温度的限制 （2）控制反应条件的基本措施 控制化学反应速率的措施 通过改变反应体系的温度、溶液的浓度、气体的压强(或浓度)、固体的表面积以及使用催化剂等途径调控反应速率 提高转化率的措施 通过改变可逆反应体系的温度、溶液的浓度、气体的压强(或浓度)等改变可逆反应的限度，从而提高转化率 （3）催化剂的活性与“中毒” 催化剂的催化能力一般称为催化活性。催化剂因吸附或沉积少量的杂质(毒物)而使活性明显下降甚至丧失的现象，称为催化剂“中毒”。为了防止催化剂“中毒”，合成氨的原料气、硫酸工业中从沸腾炉排出来的炉气都必须经过净化。 1．下列过程属非自发的是 A．水由高处向低处流 B．室温下水结成冰 C．气体从高密度处向低密度处扩散 D．加热铁棒一端，热量传向另一端 【答案】B 【解析】A．水由高处向低处流势能减小，自发进行，A不符合题意；B．水结成冰这个变化，虽然是放热的，但是同时也是熵减的，因此必须在某一温度（0°C）以下才能自发进行，室温下不能自发进行，B符合题意；C．气体从高密度处向低密度处扩散是自发过程，C不符合题意；D．加热铁棒一端，热量传向另一端是自发过程，D不符合题意；故选B。 2．下列说法正确的是 A．自发反应是指不需要条件就能发生的反应 B．非自发过程在任何条件下都不可能变为自发过程 C．在其他外界条件不变的情况下，使用催化剂可以改变化学反应进行的方向 D．常温下，反应C(s)+CO2(g)2CO(g)不能自发进行，则该反应的△H＞0 【答案】D 【解析】A．自发反应是指在一定温度和压强下，不需要外界帮助即可发生的化学反应，故A错误；B．非自发过程在一定条件下可能变为自发过程，如碳酸钙受热分解的反应是熵增的吸热反应，属于在高温下进行的非自发过程，故B错误；C．使用催化剂只能降低反应的活化能，加快反应速率，但不能改变化学反应进行的方向，故C错误；D．碳与二氧化碳生成一氧化碳的反应是熵增的反应，由常温下该反应不能自发进行可知，反应ΔH—TΔS＞0，则该反应的焓变ΔH＞0，故D正确；故选D。 3．以下说法中正确的是 A．所有∆H<0的反应均是自发反应 B．高锰酸钾加热分解是一个熵减小的过程 C．冰在室温下自动熔化成水，是熵增的过程 D．自发进行的反应一定能迅速进行 【答案】C 【解析】A．高温条件下熵减的放热反应的∆H—T∆S＞0，反应不能自发进行，故A错误； B．高锰酸钾受热分解生成氧气的反应是一个熵增的反应，故B错误； C．冰在室温下自动熔化成水是一个混乱度增大的熵增的过程，故C正确； D．反应能否自发进行与反应速率无关，则自发进行的反应不一定能迅速进行，如氢气和氧气在常温下化合成水是一个自发反应，但是反应速率非常慢，实际上是不能发生的，故D错误； 故选C。 4．以下判断正确的是 A．CaCO3(s)=CaO(s)+CO2(g)△H=+178.5kJ·mol-1，该反应低温才能自发 B．通常化学反应的△S越大，越有利于反应自发进行，所以△S＞0时反应必能自发 C．常温下，反应A(s)+B(g)=2X(g)不能自发进行，则该反应的ΔH＞0 D．化学反应的速率越大，表明反应的活化能越小，故反应进行的程度就越大 【答案】C 【解析】A．CaCO3(s)=CaO(s)+CO2(g)△H=+178.5kJ·mol-1，该反应△S>0，△H>0，根据吉布斯自由能判断该反应高温才能自发，A错误；B．通常化学反应的△S越大，越有利于反应自发进行，但一个反应是否自发进行还要结合△H判断，所以△S＞0时反应未必能自发，B错误；C．常温下，反应A(s)+B(g)=2X(g)不能自发进行，因其熵变△S>0判断自发，则该反应的焓变判断不能自发，即ΔH＞0，C正确；D．化学反应的速率越大，表明反应的活化分子浓度越大，活化能决定活化分子能量大小，反应进行的程度表示平衡达到的状态，反应速率决定达到平衡的时间，D错误；故选C。 5．下列有关化学反应方向的描述中正确的是 A．任何能使焓减小的过程都能自发进行 B．自发反应一定是熵增加，非自发反应一定是熵不变或减少 C．ΔH<0，ΔS>0，在通常状况下均可自发进行 D．ΔH>0，ΔS>0，较低温度有利于反应自发进行 【答案】C 【解析】A．任何能使焓减小的过程不一定能自发进行，若是在高温下的熵减反应，不能自发进行，故A错误；B．化学反应能否自发进行，取决于焓变和熵变的综合判据，当△G=△H－T•△S＜0时，反应能自发进行，故B错误；C．当△H＜0，△S＞0时，△G=△H－T•△S＜0，一定能自发进行，故C正确；D．△H＞0，△S＞0，取决于反应的温度，较高温度有利于反应自发进行，故D错误；故选C。 6．已知“凡气体分子总数增加的反应都是熵增大的反应”。下列反应在任何温度下都不自发进行的是 A．2O3(g)=3O2(g)　H<0 B．2CO(g)=2C(s)+O2(g)　H>0 C．N2(g)+3H2(g)=2NH3(g)　H<0 D．CaCO3(s)=CaO(s)+CO2(g)　H>0 【答案】B 【解析】A．该反应的H<0，根据方程式可知S>0，则根据G=H-T•S可知，任何温度下都能满足H-T•S<0，反应可自发进行，A不符合题意；B．该反应的H>0，根据方程式可知S<0，任何温度下都满足G=H-T•S>0，反应不能自发进行，B符合题意；C．该反应的H<0，根据方程式可知S<0，则在较低温度下，可满足H-T•S<0，反应可自发进行，C不符合题意；D．该反应的H>0，根据方程式可知S>0，所以在较高温度下，可满足H-T•S<0，反应可自发进行，D不符合题意；故选B。 7．下列与熵有关的叙述中不正确的是 A．粒子无规则排列程度越大，体系的熵越大 B．自发进行的化学反应都是熵增的过程 C．绝热状态下体系会自发趋向混乱度增大方向进行 D． 【答案】B 【解析】A．熵是衡量体系混乱度的物理量，粒子无规则排列程度越大，混乱度越大，熵越大，A正确； B．反应倾向于向熵增方向进行，只要满足吉布斯自由能小于零，如放热反应，熵减也可能满足吉布斯自由能小于零，反应自发进行，B错误； C．反应倾向于向熵增方向进行，故绝热状态下体系会自发趋向混乱度增大方向进行，C正确； D．相同状况下的不同分子原子数越多越乱，乙烷中原子数多，混乱度大，熵大，D正确； 故选B。 8．下列诗句描述的场景，属于的化学变化的是 A．滴水成冰三九天，寒流袭卷盖方圆 B．天街小雨润如酥，草色遥看近却无 C．春蚕到死丝方尽，蜡炬成灰泪始干 D．千锤万凿出深山，烈火焚烧若等闲 【答案】C 【解析】A．滴水成冰三九天，寒流袭卷盖方圆，是物理变化，故A错误；B．天街小雨润如酥，草色遥看近却无 ，没有新物质生成，不涉及化学变化，故B错误；C．蜡炬成灰过程中有新物质二氧化碳等生成，属于化学变化，，故C正确；D．.烈火焚烧过程中有新物质生成，碳酸钙分解生成氧化钙和二氧化碳，属于化学变化，，故D错误；故答案为C。 9．下列对化学反应预测正确的是 选项 化学反应方程式 已知条件 预测 A M(s)=X(g)＋Y(s) ΔH>0 它是非自发反应 B W(s)＋xG(g)=2Q(g) ΔH<0，自发反应 x可能等于1、2、3 C 4X(g)＋5Y(g)=4W(g)＋6G(g) 能自发反应 ΔH一定小于0 D 4M(s)＋N(g)＋2W(l)=4Q(s) 常温下，自发进行 ΔH>0 【答案】B 【解析】A．反应中气体分子数增大，则ΔS＞0，又因ΔH＞0，则反应高温自发，A错误；B．反应ΔH＜0，且能自发进行，则可能ΔS＞0、ΔS＝0或ΔS＜0，反应中气体分子数可能增大、不变或减小，B正确；C．反应中气体分子数增大，ΔS＞0，又反应能自发，则ΔH＞0、ΔH＝0或ΔH＜0都有可能，C错误；D．反应中气体分子数减小，ΔS＜0，又常温自发，则必有ΔH＜0，D错误；故选B。 10．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。 11．合成氨反应达到平衡时，NH3的体积分数与温度、压强的关系如图所示。根据此图分析合成氨工业最有前途的研究方向是(　　) A．提高分离技术 B．研制耐高压的合成塔 C．研制低温催化剂 D．探索不用N2和H2合成氨的新途径 【答案】C 【解析】由题图可知，NH3的体积分数随着温度的升高而显著下降，故要提高NH3的体积分数，必须降低温度，但目前所用催化剂铁触媒的活性最高时的温度为500 ℃，故最有前途的研究方向为研制低温催化剂。 12．1913年德国化学家哈伯发明了以低成本制造大量氨的方法，从而大太满足了当时日益增长的人口对粮食的需求。下图是合成氨生产流程示意图，下列说法不正确的是 A．“干燥净化”可以防止催化剂中毒 B．“压缩机加压”既提高了原料的转化率又加快了反应速率 C．“冷却”提高了原料的平衡转化率和利用率 D．“铁触媒”在生产过程中需使用外加热源持续加热 【答案】D 【解析】A．合成氨反应的原料中含有能使催化剂中毒的杂质，所以“干燥净化”可以防止催化剂中毒，故A正确；B．合成氨反应是气体体积减小的反应，增大压强，化学反应速率加快，平衡向正反应方向移动，原料的转化率增大，所以“压缩机加压”既提高了原料的转化率又加快了反应速率，故B正确；C．氨气易液化，冷却时氨气转化为液氨，生成物的浓度减小，平衡向正反应方向移动，原料的转化率增大，所以“冷却”提高了原料的平衡转化率和利用率，故C正确；D．合成氨反应为放热反应，“铁触媒”在生产过程中可以通过反应放出的热量和热交换达到反应所需的温度，不需使用外加热源持续加热，故D错误；故选D。 13．据报道，在300℃、70MPa下由二氧化碳和氢气合成乙醇已成为现实，其反应的化学方程式为2CO2(g)+6H2(g)CH3CH2OH(g)+3H2O(g)。下列叙述正确的是 A．相同条件下，2mol氢原子所具有的能量大于1mol氢分子所具有的能量 B．当v(CO2)=2v(CH3CH2OH)时，反应一定达到平衡状态 C．移去水蒸气，可增大正反应速率 D．恒压，充入惰性气体，化学反应速率增大 【答案】A 【解析】A．氢原子结合生成氢气分子，氢原子之间形成化学键释放能量，则2 mol氢原子所具有的能量高于1 mol氢分子所具有的能量，A正确； B．未指出反应速率的正、逆，因此不能判断反应是否处于平衡状态，B错误； C．移去水蒸气的瞬间，正反应速率不变，逆反应速率减小，由于正反应速率大于逆反应速率，化学平衡正向移动，反应物浓度减小，正反应速率减小，C错误； D．恒压，充入惰性气体，则容器体积增大，反应体系中各气体物质的浓度减小，反应速率减慢，D错误； 答案选A。 14．合成氨反应为：N2(g)+3H2(g)2NH3(g)       △H=-92.4kJ·mol-1。下列说法正确的是 A．合成氨反应在任何温度下都能自发 B．1molN2与过量H2充分反应放热92.4kJ C．合成氨实际生产中选择高压和低温 D．将氨液化分离，可促进平衡正移及循环利用氮气和氢气 【答案】D 【解析】A．合成氨时放热且熵减的反应，根据∆G=∆H-T∆S＜0能自发可知，该反应低温下能自发，A错误； B．该反应为可逆反应，不能完全进行，因此1molN2与过量H2充分反应放热小于92.4kJ，B错误； C．为了加快反应速率，实际生产中选择高压(10-20MPa)和高温(400℃-500℃)，C错误； D．氨气易液化，液化分离后生成物减少，平衡正向移动，没有液化的H2和N2可以继续放入反应器中反应，循环利用，D正确； 故选D。 15．调控化学反应对日常生活和工农业生产具有重要意义。下列说法不正确的是 A．光催化分解的反应，该反应为熵增的反应 B．工业制硫酸的反应之一，使用催化剂可加快反应速率 C．合成氨反应  ，升温能提高的平衡转化率 D．制氢气反应，增大浓度，提高转化率 【答案】C 【详解】A．，该反应为气体分子数增大的反应，则该反应为熵增的反应，故A正确； B．催化剂能降低反应的活化能，可加快反应速率，故B正确； C．升高温度，平衡逆向移动，所以H2的平衡转化率减小，故C错误； D．制氢气反应，增大H2O浓度，平衡正向移动，CO转化率增大，故D正确； 故选C。 16．一定条件下，关于工业合成氨的反应，图甲表示该反应过程中的能量变化，图乙表示1 L密闭容器中n(N2)随时间的变化曲线，图丙表示在其他条件不变的情况下，改变起始时n(H2)对该平衡的影响。下列说法正确的是 A．甲：升高温度，该反应的平衡常数增大 B．乙：从11 min起其他条件不变，压缩容器的体积，则n(N2)的变化曲线为d C．乙：10 min内该反应的平均速率v(H2)=0. 03 mol·L-1·min-1 D．丙：温度T1＜T2，a、b、c三点所处的平衡状态中，b点N2的转化率最高 【答案】B 【解析】A．由图象甲分析，反应是放热反应，升高温度化学平衡逆向移动，则升高温度，该反应的平衡常数减小，故A错误； B．其他条件不变，压缩容器的体积，氮气的物质的量不变，平衡正移，氮气然后逐渐减少，由图可知，n(N2)的变化曲线为d，故B正确； C．由图乙信息，10min内氮气减少了0.3mol，则氮气的速率的为，氢气的速率为0.03mol•L-l•min-l×3=0.09mol•L-l•min-l，故C错误； D．由图丙可知，氢气的起始物质的量相同时，温度T1平衡后，氨气的含量更高，该反应为放热反应，降低温度平衡向正反应移动，故温度T1＜T2，a、b、c都处于平衡状态，达平衡后，增大氢气用量，氮气的转化率增大，故a、b、c三点中，c的氮气的转化率最高，故D错误； 故选：B。 17．常压条件下，羰基化法精炼镍的原理为：Ni(s)+4CO(g)⇌Ni(CO)4(g) ΔH<0。 第一阶段：将粗镍与CO反应转化成气态Ni(CO)4； 第二阶段：将第一阶段反应后的气体分离出来，加热至230℃制得高纯镍。 已知：①230℃时，K=2×10-5；②Ni(CO)4的沸点为42.2℃；③固体杂质不参与反应。 下列判断错误的是 A．第一阶段，在30℃和50℃两者之间选择反应温度，选50℃ B．第二阶段，由于反应有可逆性，Ni(CO)4分解率较小 C．增加c(CO)，平衡向正向移动，但反应的平衡常数不变 D．该反应达到平衡时，4v生成[Ni(CO)4]=v生成(CO) 【答案】B 【分析】第一阶段粗镍与CO反应生成气态Ni(CO)4，反应温度应该大于Ni(CO)4的沸点42.2°C，生成气态Ni(CO)4分离出来，第二阶段将气态气态Ni(CO)4加热230°C得到高纯镍。 【详解】A．Ni(CO)4的沸点为42.2℃，应大于沸点，便于分离出Ni(CO)4，第一阶段应选择高于42.2℃的反应温度，在30℃和50℃两者之间选择反应温度，选50℃，故A正确； B．第二阶段，在230℃时，该反应的平衡常数K=2×10-5，则其逆反应化学平衡常数很大，所以Ni(CO)4几乎完全分解，故B错误； C．增大反应物浓度平衡正向移动，则增大CO浓度，平衡正向移动，由于化学平衡常数只是温度的函数，温度不变，化学平衡常数不变，故C正确； D．反应的速率之比等于气体的计量数之比，所以平衡时有4v生成[Ni(CO)4]=v生成(CO)，故D正确； 答案选B。 18．节能减排是指节约物质资源和能量资源，减少废弃物和环境有害物的排放。 （1）实现“节能减排”和“低碳经济”的项重要课题就是如何将转化为可利用的资源。目前工业上有一种方法是用来生产燃料甲醇，一定条件下发生反应：，如图所示为该反应过程中的能量变化： 下列关于该反应的说法正确的是_____________(填序号)。 A．，       B．， C．，       D．， （2）将煤加工成水煤气可降低污染并提高燃料的利用率。将水蒸气通过红热的炭即产生水煤气，反应方程式为，该反应的，。该反应在常温下_____________(填“能”或“不能”)自发进行。 【答案】     C     不能 【解析】（1）由图象可知，反应物的总能量高于生成物的总能量，反应放热，；该反应为反应前后气体分子数减小的反应，则，故答案为C； （2）由，所以该反应在常温下不能自发进行。 19．某研究性学习小组研究了汽车尾气中的NO与CO的反应和某工业废气中的NO2与SO2的反应。回答下列问题： （1）一定温度下，向某容积为1 L的密闭容器中通入a mol NO、b mol CO，控制一定的条件使其发生反应：2NO(g)＋2CO(g) ⇌N2(g)＋2CO2(g)　ΔH<0。测得NO的平衡转化率与温度、投料比X(X＝)的关系如图甲所示。 则T1________(填“>”或“<”)T2；若X1＝0.8、a＝2，反应开始至达到平衡(对应A点)所用的时间是2 min，则反应发生的2 min内N2的平均反应速率v(N2)＝________，A点对应的平衡常数K＝________(保留3位有效数字)。 （2）在固定体积的密闭容器中发生反应： NO2(g)＋SO2(g) ⇌SO3(g)＋NO(g)　ΔH＝－41.8 kJ·mol－1 使用某种催化剂，改变的值进行多组实验(各组实验的温度可能相同，也可能不同)，测定NO2的平衡转化率。部分实验结果如图乙所示。 ①如果要将图乙中C点的平衡状态改变为B点的平衡状态，应采取的措施是______________。 ②若A点对应实验中，SO2的起始浓度为c0 mol·L－1，经过t min达到平衡状态，该时段NO2的平均反应速率v(NO2)＝________mol·L－1·min－1。 ③若图乙中C、D两点对应的实验温度分别为TC和TD，通过计算判断TC________(填“>”“＝”或“<”)TD。 【答案】（1）>　0.4 mol·L－1·min－1　15.8 （2）①降低温度　②　③＝ 【解析】（1）正反应是放热反应，其他条件不变，温度升高平衡逆向移动，NO的平衡转化率降低，结合题图甲可知T1>T2。X1＝0.8、a＝2，根据X＝，得b＝2.5。 　　　　 2NO(g)＋2CO(g)N2(g)＋2CO2(g) 起始/mol·L－1 2 2.5 0 0 转化/mol·L－1 2×80% 1.6 0.8 1.6 平衡/mol·L－1 0.4 0.9 0.8 1.6 v(N2)＝＝0.4 mol·L－1·min－1。 K＝≈15.8。（2）①如果将图乙中C点的平衡状态改变为B点的平衡状态，NO2的平衡转化率增大，可以通过降低温度使平衡正向移动，从而使NO2的平衡转化率增大。②A点对应的NO2的平衡转化率为50%，＝0.4，SO2的起始浓度为c0 mol·L－1，则NO2的起始浓度为0.4c0 mol·L－1，转化的二氧化氮浓度为0.4c0 mol·L－1×50%＝0.2c0 mol·L－1，该时段NO2的平均反应速率v(NO2)＝＝ mol·L－1·min－1。③C点时＝1.0，设SO2的起始浓度为c1 mol·L－1，则NO2的起始浓度c(NO2)＝c1 mol·L－1，C点对应的二氧化氮的平衡转化率为50%，则平衡时c(NO2)＝c(SO2)＝c(SO3)＝c(NO)＝0.5c1 mol·L－1，平衡常数KC＝＝1；同理，D点对应的二氧化氮的平衡转化率为40%，＝1.5，设SO2的起始浓度为c2 mol·L－1，则NO2的起始浓度c(NO2)＝1.5c2 mol·L－1，则平衡时c(NO2)＝0.9c2 mol·L－1，c(SO2)＝0.4c2 mol·L－1，c(SO3)＝c(NO)＝0.6c2 mol·L－1，平衡常数KD＝1，平衡常数相同说明反应温度相同，即TC＝TD。 20．氮是地球上含量丰富的一种元素，氮及其化合物在工农业生产、生活中有着重要作用，合成氨工业在国民生产中有重要意义。以下是关于合成氨的有关问题，请回答： （1）在容积为2L的恒温密闭容器中加入0.1mol的N2和0.3mol的H2在一定条件下发生反应：N2(g)+3H2(g)⇌2NH3(g) ΔH<0，在5分钟时反应恰好达到平衡，此时测得NH3的物质的量为0.1mol。这段时间内用H2表示的反应速率为v(H2)=____。 （2）平衡后，若要再提高反应速率，且增大NH3的产率，可以采取的措施有____。(答一条即可) （3）下列各项能作为判断该反应达到化学平衡状态的依据是____(填序号字母)。 A．容器内N2、H2、NH3的物质的量浓度之比为1：3：2 B．v(H2)正=3v(N2)逆 C．混合气体的密度保持不变 D．容器内压强保持不变 （4）已知合成氨反应N2+3H2⇌2NH3在400℃时的平衡常数K=0.5(mol/L)-2。在400℃时，测得某时刻c(N2)=2mol/L、c(H2)=2mol/L、c(NH3)=3mol/L，此时刻该反应的v正____v逆(填“>”“=”或“<”)。 （5）如图表示在恒压密闭容器中，不同温度下，达到平衡时NH3的体积百分数与投料比[]的关系。 由此判断KA、KB、KC的大小关系为：____。 【答案】（1）0.015mol·L-1·min-1 （2）加压；通入氮气或氢气 （3）BD （4）< （5）KA=KB>KC 【解析】（1）这段时间内用NH3表示的反应速率v(NH3)==0.01mol/(L∙min)，同一反应用不同物质表示的化学反应速率之比等于化学计量数之比，则v(H2)= v(NH3)= 0.015mol/(L∙min)；答案为：0.015mol/(L∙min)。 （2）合成氨的反应为N2(g)+3H2(g)⇌2NH3(g)   ∆H<0，若要提高反应速率，可采取的措施有：增大反应物N2或H2的浓度、增大压强、升高温度、使用合适的催化剂；该反应的正反应是气体分子数减小的放热反应，若要增大NH3的产率，可采取的措施有：增大反应物N2或H2的浓度、增大压强、降低温度；故平衡后，若要再提高反应速率，且增大NH3的产率，可以采取的措施有：加压、通入N2或H2；答案为：加压；通入氮气或氢气。 （3）A．达到平衡时各组分的浓度保持不变，但不一定等于化学计量数之比，故容器内N2、H2、NH3的物质的量浓度之比为1：3：2时反应不一定达到平衡状态，A不选； B．v(H2)正=3v(N2)逆时正、逆反应速率相等，是反应达到平衡状态的本质标志，B选； C．合成氨的反应中所有物质都为气态，容器内气体的总质量始终不变，容器的容积始终不变，混合气体的密度始终不变，故混合气体的密度保持不变不能说明反应达到平衡状态，C不选； D．该反应的正反应是气体分子数减小的反应，建立平衡的过程中气体分子物质的量变化，容器内压强变化，故容器内压强保持不变说明反应达到平衡状态，D选； 答案选BD。 （4）此时刻Qc===0.5625(mol/L)-2> K=0.5(mol/L)-2，反应逆向进行，故此时刻该反应的v正<v逆；答案为：<。 （5）影响化学平衡常数的外界因素为温度，A、B两点所处温度相同，故KA=KB；根据图像可知，相同时，平衡时T2条件下NH3%>T1条件下NH3%，该反应的正反应为放热反应，升高温度平衡逆向移动，NH3%减小，化学平衡常数K减小，故T2<T1、K（T2）>K（T1）；故KA、KB、KC的大小关系为KA=KB>KC；答案为：KA=KB>KC。 ( 第 16 页 共 16 页 )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 ( 17 )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 学科网（北京）股份有限公司 $$