第2章 第4节 化学反应的调控-【金版教程】2025-2026学年高中化学选择性必修1作业与测评课件PPT（人教版2019）

0 第二章　化学反应速率与化学平衡 第四节　化学反应的调控 能力作业 02 目录 CONTENTS 基础作业 01 基础作业 (建议用时：15分钟) 1 2 3 4 5 6 7 基础作业 4 1 2 3 4 5 6 7 基础作业 5 1 2 3 4 5 6 7 基础作业 6 4．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700 K左右，目的是使化学平衡向正反应方向移动 C．压强采用10 MPa～30 MPa，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 1 2 3 4 5 6 7 基础作业 7 解析：适当提高氮气的比例，即N2和H2物质的量之比为1∶2.8时更能提高H2的转化率，A错误；氮气和氢气反应生成氨气的过程是放热的，反应温度控制在700 K左右，目的是加快反应速率且催化剂的活性在700 K左右最大，B错误；氮气和氢气反应是气体体积减小的反应，增大压强，平衡正向移动，合成氨工业压强采用10 MPa～30 MPa，是因为再增大压强，平衡转化率不会提高太多，且增大压强对设备的要求更高，不能达到更好的经济效益，C错误；不断将氨液化并移去液氨，目的是降低氨气的浓度，使平衡正向移动，D正确。 1 2 3 4 5 6 7 基础作业 8 1 2 3 4 5 6 7 基础作业 9 1 2 3 4 5 6 7 基础作业 10 1 2 3 4 5 6 7 基础作业 11 能力作业 (建议用时：40分钟) 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 能力作业 13 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 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 能力作业 14 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有利于提高原料的平衡转化率，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。 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 能力作业 15 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 能力作业 16 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。 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 能力作业 17 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 能力作业 18 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。 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 能力作业 19 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 能力作业 20 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。 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 能力作业 21 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 能力作业 22 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。 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 能力作业 23 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 能力作业 24 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。 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 能力作业 25 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 能力作业 26 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 能力作业 27 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 能力作业 28 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 能力作业 29 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 能力作业 30 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 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 能力作业 31 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 1.8∶1 BC 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 能力作业 32 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 能力作业 33 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 能力作业 34 　　　　　　　　　　　　　 R 考点一　工业合成氨条件的理论分析 1．可逆反应：3H2(g)＋N2(g)2NH3(g)　ΔH<0，达到平衡后，为了使H2的转化率增大，下列选项中采用的三种方法都正确的是(　　) A．升高温度，减小压强，增加氮气 B．降低温度，增大压强，加入催化剂 C．升高温度，增大压强，增加氮气 D．降低温度，增大压强，分离出部分氨 2．在反应N2(g)＋3H2(g)2NH3(g)　ΔH＝－92.4 kJ·mol-1中，v＝kc(N2)·c1.5(H2)· c-1(NH3)，仅从使反应速率加快的角度来考虑，可采取的措施是(　　) ①扩大容积　②压缩体积　③升温　④降温　⑤补充N2　⑥加催化剂　⑦减小N2或H2的量 A．③④⑤⑦ B．②④ C．①②⑥ D．②③⑤⑥ 考点二　工业合成氨的适宜条件 3．合成氨对人类生存和发展有着重要意义，哈伯在实验室中首次利用氮气与氢气反应合成氨，实现了人工固氮，其合成原理为N2(g)＋3H2(g)2NH3(g)　ΔH<0。符合工业合成氨生产实际的是(　　) A．V2O5作催化剂 B．反应温度由催化剂决定 C．将N2和H2液化 D．NH3由吸收塔吸收 考点三　化学反应条件的控制及优化 5．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 6．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 7．纳米钴常用于CO加氢反应的催化剂：CO(g)＋3H2(g)CH4(g)＋H2O(g)　ΔH<0，下列说法正确的是(　　) A．纳米技术的应用，优化了催化剂的性能，提高了反应物的平衡转化率 B．缩小容器体积，平衡向正反应方向移动，CO的浓度增大 C．从平衡体系中分离出H2O(g)能加快正反应速率 D．工业生产中采用高温条件，其目的是提高CO的平衡转化率 一、选择题 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．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 5．工业生产苯乙烯是利用乙苯的脱氢反应：eq \o(,\s\up17(560 ℃))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 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．乙醇－水催化重整可获得H2。其主要反应为 C2H5OH(g)＋3H2O(g)2CO2(g)＋6H2(g)　ΔH＝＋173.3 kJ·mol-1 CO2(g)＋H2(g)CO(g)＋H2O(g)　ΔH＝＋41.2 kJ·mol-1 CO2(g)＋4H2(g)CH4(g)＋2H2O(g)　ΔH＝－164.7 kJ·mol-1 在密闭容器中，1.01×105 Pa、起始eq \f(n（C2H5OH）,n（H2O）)＝eq \f(1,3)时，若仅考虑上述反应，平衡时CO2、CO、CH4、H2的体积分数随温度的变化如图所示。下列说法正确的是(　　) A．一定温度下，增大eq \f(n（C2H5OH）,n（H2O）)可提高乙醇的平衡转化率 B．反应CO(g)＋3H2(g)CH4(g)＋H2O(g)的ΔH＝－123.5 kJ·mol-1 C．研发高效催化剂可提高H2的平衡产率 D．控制反应的最佳温度约为800 ℃ 解析：A项，增大eq \f(n（C2H5OH）,n（H2O）)，相当于增大乙醇的量，乙醇自身的平衡转化率会减小，错误；B项，根据盖斯定律，由第三个反应－第二个反应可得所求反应的ΔH＝－164.7 kJ·mol－1－41.2 kJ·mol－1＝－205.9 kJ·mol－1，错误；C项，高效催化剂不可以改变物质的平衡产率，错误；D项，从图上看，约800 ℃时，H2的产率较高，且温度再上升H2的产率变化不大，故最佳反应温度约为800 ℃，正确。 二、非选择题 10．(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_____。 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，适当提高反应物压强能加快反应速率；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。 $$