15 第二章 第四节 化学反应的调控(基础课)-【名师导航】2025-2026学年高中化学选择性必修1同步课件（人教版）

第二章　化学反应速率与化学平衡 第四节　化学反应的调控(基础课) 素养目标 1．通过工业合成氨适宜条件的选择与优化，认识化学反应速率和化学平衡的综合调控在生产、生活和科学研究中的重要作用。 2．在合成氨适宜条件的讨论中，形成多角度分析化学反应和化工生产条件的思路，体会化学反应原理的应用价值。 第四节　化学反应的调控(基础课) 旧知回顾 1．增大化学反应速率的外界条件有______________、________、________、__________等。 2．增大化学反应限度的外界条件有______________、______________、________、________等。 增大反应物浓度 升高温度 增大压强 使用催化剂 增大反应物浓度 减小生成物浓度 改变压强 改变温度 第四节　化学反应的调控(基础课) 知识点一　合成氨条件的理论选择 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。 (1)自发性：常温(298 K)下，ΔH－TΔS__0，能自发进行。 (2)可逆性：反应为_____反应。 (3)熵变：ΔS__0，正反应是气体体积_____的反应。 (4)焓变：ΔH__0，是_____反应。 < 可逆 < 减小 < 放热 2．提高合成氨反应速率和平衡转化率的条件比较 条件 提高反应速率 提高平衡转化率 压强 ____ ____ 温度 ____ ____ 催化剂 ____ ______ 浓度 ____反应物浓度 ____反应物浓度，____生成物浓度 高压 高压 高温 低温 使用 无影响 增大 增大 减小 知识点一 知识点二 随堂评估 数智分层作业 第四节　化学反应的调控(基础课) 3．数据分析 根据教材表2-2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____温度、____压强；提高平衡混合物中氨的含量的条件是____温度、____压强。二者在____这一措施上是不一致的。实验数据的分析与理论分析的结论是一致的。 升高 增大 降低 增大 温度 知识点一 知识点二 随堂评估 数智分层作业 第四节　化学反应的调控(基础课) 1．判断正误(正确的打“√”，错误的打“×”)。 (1)充入的N2越多越有利于NH3的合成。 (　　) (2)在合成氨的实际生产中，温度越低，压强越大越好。 (　　) (3)在合成氨中，加入催化剂能提高原料的转化率。 (　　) (4)增大反应物的浓度，减小生成物的浓度，可以提高氨的产率。 (　　) (5)合成氨中在提高速率和原料的转化率上对温度的要求是一致的。 (　　) × × × √ × 知识点一 知识点二 随堂评估 数智分层作业 第四节　化学反应的调控(基础课) √ 2．在合成氨反应中使用催化剂和施加高压，下列叙述正确的是(　　) A．都能提高反应速率，都对化学平衡无影响 B．都对化学平衡有影响，但都不影响达到平衡状态所用的时间 C．都能缩短达到平衡状态所用的时间，只有施加高压对化学平衡有影响 D．使用催化剂能缩短反应达到平衡状态所用的时间，而施加高压无此效果 C　[合成氨反应中，使用催化剂只影响反应速率不影响化学平衡；施加高压既影响反应速率又影响化学平衡，C正确。] 知识点一 知识点二 随堂评估 数智分层作业 第四节　化学反应的调控(基础课) 知识点二　工业合成氨的适宜条件与化学反应的调控 1．合成氨条件的探究 (1)压强：目前，我国的合成氨厂一般采用的压强为10 MPa～30 MPa，不采用更高压强的理由是_______________________________________ _______________________。 压强越大，对材料的强度和设备的制造要求 越高，需要的动力也越大 (2)温度：升高温度能提高化学反应速率，但工业合成氨温度不能太高的理由是 ①____________________________________________。 ②____________________________________________________。 (3)催化剂：以__为主体的多成分催化剂，又称铁触媒。原料气必须经过净化，防止______________。 合成氨反应为放热反应，升高温度，转化率降低 400~500 ℃催化剂活性最大，升高温度，催化剂活性减弱 铁 催化剂“中毒” 知识点一 知识点二 随堂评估 数智分层作业 第四节　化学反应的调控(基础课) (4)浓度 ①采取的措施：采取________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________，并及时___________，使反应物保持一定的浓度。 ②采取该措施的理由：分离出NH3以促使平衡向____________移动，此外，原料气的循环使用并及时补充原料气，既提高了原料的______，又提高了反应____，有利于合成氨反应。 迅速冷却 循环利用 补充N2和H2 合成氨的方向 利用率 速率 知识点一 知识点二 随堂评估 数智分层作业 第四节　化学反应的调控(基础课) 2．工业合成氨的适宜条件 外部条件 工业合成氨的适宜条件 压强 根据反应器使用的钢材质量及综合指标来选择压强：_______________ 温度 适宜温度：________ ℃ 催化剂 使用______作催化剂 浓度 使氨____并及时分离，循环利用原料气 10 MPa~30 MPa 400~500 铁触媒 液化 知识点一 知识点二 随堂评估 数智分层作业 第四节　化学反应的调控(基础课) 3．合成氨的生产流程 知识点一 知识点二 随堂评估 数智分层作业 第四节　化学反应的调控(基础课) 4．化学反应的调控 (1)含义：通过改变反应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 ①考虑设备条件、安全操作、经济成本等。 ②分析影响化学反应速率和化学平衡的因素，寻找适宜的生产条件。 ③考虑是否符合环境保护及社会效益等方面的规定和要求。 知识点一 知识点二 随堂评估 数智分层作业 第四节　化学反应的调控(基础课) 化工生产适宜条件选择的分析角度 分析角度 原则要求 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 知识点一 知识点二 随堂评估 数智分层作业 第四节　化学反应的调控(基础课) 分析角度 原则要求 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、高压的能力等 从催化剂的使用活性分析 注意催化剂的活性对温度的限制 知识点一 知识点二 随堂评估 数智分层作业 第四节　化学反应的调控(基础课) 1．下列关于工业合成氨的叙述错误的是(　　) A．在动力、设备、材料允许的条件下尽可能在高压下进行 B．温度越高越有利于工业合成氨 C．在工业合成氨中，N2、H2的循环利用可提高其利用率，降低成本 D．将混合气体中的氨液化有利于合成氨反应 √ B　[合成氨的正反应为放热反应，升高温度，平衡逆向移动，不利于氨的生成，B错误。] 知识点一 知识点二 随堂评估 数智分层作业 第四节　化学反应的调控(基础课) 2．硫酸是一种重要的化工产品，目前主要采用“接触法”进行生产。下列有关反应2SO2＋O2 2SO3的说法不正确的是(　　) A．实际生产中，SO2、O2循环使用可提高原料利用率 B．实际生产中，为了提高反应速率，压强越高越好 C．实际生产中，通入过量空气的目的是提高SO2的转化率 D．实际生产中，选定400～500 ℃作为操作温度的主要原因是此温度下催化剂的活性最高 √ 知识点一 知识点二 随堂评估 数智分层作业 第四节　化学反应的调控(基础课) B　[二氧化硫和氧气发生的反应为可逆反应，SO2和O2不能反应完全，因此SO2和O2循环利用可提高原料利用率，A正确；压强过大，设备可能无法承受太大的压强，适当增大压强可提高反应速率和转化率，B错误；通入过量空气，O2浓度增大，平衡正向移动，SO2的转化率提高，C正确；实际生产中，温度为400～500 ℃时，催化剂的活性最高，D正确。] 知识点一 知识点二 随堂评估 数智分层作业 第四节　化学反应的调控(基础课) 3．煤的液化可获得乙醇：2CO(g)＋4H2(g)⥫⥬C2H5OH(l)＋H2O(l)　ΔH＝－1 709.2 kJ·mol-1。下列说法正确的是(　　) A．反应物的总能量小于生成物的总能量 B．升高温度可增大活化分子的数目及有效碰撞频率 C．使用合适的催化剂、增大压强均有利于提高原料的平衡转化率 D．温度越高越有利于乙醇的生成 √ B　[A．该反应的ΔH<0，反应物的总能量大于生成物的总能量，错误；C．催化剂不影响平衡转化率，错误；D．温度越高，逆反应程度越大，不利于乙醇的生成。] 知识点一 知识点二 随堂评估 数智分层作业 第四节　化学反应的调控(基础课) 随堂评估 知能落实 √ 1．1913年德国化学家哈伯发明了以低成本制造大量氨的方法，从而大大满足了当时日益增长的人口对粮食的需求。哈伯法的流程图如下，其中为提高原料转化率而采取的措施是(　　) A．①②③　　 B．②④⑤ C．①③⑤ 　 D．②③④ √ 2．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．合成氨反应在任何温度下都能自发进行 B．1 mol N2与过量H2充分反应放热92.4 kJ C．合成氨实际生产中选择高压和低温 D．将氨液化分离，可促进平衡正向移动及循环利用氮气和氢气 随堂评估 知识点一 知识点二 数智分层作业 第四节　化学反应的调控(基础课) D　[合成氨为放热、熵减的反应，根据ΔG＝ΔH－TΔS<0反应能自发进行可知，该反应在低温下能自发进行，A错误；该反应为可逆反应，不能完全进行，因此1 mol N2与过量H2充分反应放热小于92.4 kJ，B错误；为了增大反应速率，实际生产中选择高压(10 MPa～30 MPa)和高温(400～500 ℃)，C错误；氨易液化，液化分离后生成物浓度减小，平衡正向移动，没有液化的氢气和氮气可以继续进入反应器循环利用，D正确。] 随堂评估 知识点一 知识点二 数智分层作业 第四节　化学反应的调控(基础课) √ 3．工业生产苯乙烯是利用乙苯的脱氢反应： 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化学平衡的过程中，混合气体的平均相对分子质量不断增大 D．在保持容积一定的条件下，充入较多的乙苯，可以提高乙苯的转化率 随堂评估 知识点一 知识点二 数智分层作业 第四节　化学反应的调控(基础课) B　[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，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；在保持容积一定的条件下，充入较多的乙苯，相当于在原来的基础上增大压强，则平衡逆向移动，乙苯的转化率减小，故D错误。] 随堂评估 知识点一 知识点二 数智分层作业 第四节　化学反应的调控(基础课) 4．在硫酸工业中，通过下列反应使SO2转化为SO3：2SO2(g)＋O2(g)⥫⥬2SO3(g)　ΔH<0。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/℃ 不同压强下SO2的转化率/% 0.1 MPa 0.5 MPa 1 MPa 5 MPa 10 MPa 450 97.5 98.9 99.2 99.6 99.7 550 85.6 92.9 94.9 97.7 98.3 随堂评估 知识点一 知识点二 数智分层作业 第四节　化学反应的调控(基础课) (1)从理论上分析，为了使SO2尽可能多地转化为SO3，应选择的条件是______________； (2)在实际生产中，选定450 ℃，其原因是_____________________________________________________________________________________________________； 低温、高压 该反应是放热反应，升高 温度，平衡逆向移动，SO2的转化率降低；此温度下反应速率较大，且催化剂的活性较高 随堂评估 知识点一 知识点二 数智分层作业 第四节　化学反应的调控(基础课) (3)在实际生产中，采用的压强为常压，其原因是___________________________________________________________________________ ________________________________________________________； (4)在实际生产中，通入过量的空气，其原因是_________________________________。 SO2的转化率已经很高，若采用较大的压强，不仅SO2的转化率提高很少，且需要更大动力，对设备的要求更高，增加生产成本 高SO2的转化率 增大O2的浓度，提 0.1 MPa(常压)下 随堂评估 知识点一 知识点二 数智分层作业 第四节　化学反应的调控(基础课) 数智分层作业(十二)　化学反应的调控 (分值：30分) 题号 1 3 5 2 4 6 8 7 9 (选择题只有一个选项符合题目要求，每小题2分) 1．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 √ A　[目标产物的贮存与反应条件无关，调控反应条件时不需要考虑，A符合题意；增大目标反应的速率，可以提高生产效率，需要考虑，B不符合题意；提高目标反应的限度，可以提高反应物的转化率或产物的比例，需要考虑，C不符合题意；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。] 题号 1 3 5 2 4 6 8 7 9 数智分层作业 知识点一 知识点二 随堂评估 第四节　化学反应的调控(基础课) √ 题号 1 3 5 2 4 6 8 7 9 2．下列有关说法正确的是(　　) A．为降低高炉尾气中CO的含量，可采用增加高炉高度的方法 B．合成氨的生产中，压强越大，氨的产率越高，因此在选择条件时，压强越大越好 C．合成氨的生产中，温度越低，氨的产率越高，因此在选择条件时，温度越低越好 D．在给定的条件下，达到平衡时可逆反应完成程度最大 数智分层作业 知识点一 知识点二 随堂评估 第四节　化学反应的调控(基础课) D　[增加高炉高度对反应限度无影响，不能降低高炉尾气中CO的含量，故A错误；压强越大，对工业生产设备的要求越高，需结合实际生产情况选择合适压强，故B错误；温度越低，反应速率越小，需选择合适温度，故C错误；在给定条件下，达到平衡状态时可逆反应达到最大限度，转化率最高，完成程度最大，故D正确。] 题号 1 3 5 2 4 6 8 7 9 数智分层作业 知识点一 知识点二 随堂评估 第四节　化学反应的调控(基础课) 题号 1 3 5 2 4 6 8 7 9 3．化学反应的调控对于工业生产具有积极意义，下列关于调控措施的说法错误的是(　　) A．硫酸工业中，在高温、高压及催化剂作用下，可提高生产效益 B．硫酸工业中，为提高SO2的转化率，可通入稍过量的空气 C．工业合成氨，选择400～500 ℃的反应温度，这是综合考虑反应速率、反应限度及催化剂活性的结果 D．工业合成氨，迅速冷却、液化氨是为了使化学平衡向生成氨的方向移动 √ 数智分层作业 知识点一 知识点二 随堂评估 第四节　化学反应的调控(基础课) 题号 1 3 5 2 4 6 8 7 9 A　[高温、高压及催化剂是合成氨的条件，硫酸工业不需要高压，A错误；为提高SO2的转化率，不是通入的空气越多越好，通入空气越多，导致体系温度下降，需要更多的能量，为提高SO2的转化率，可通入稍过量的空气，B正确；升高温度可加快反应速率，合成氨反应为放热反应，升高温度平衡逆向移动，且催化剂的活性与温度有关，则反应温度选择400～500 ℃是从该反应催化剂的催化活性、反应速率、反应限度等角度综合考虑的结果，C正确；工业合成氨，迅速冷却、液化氨是为了使化学平衡向生成氨的方向移动，D正确。] 数智分层作业 知识点一 知识点二 随堂评估 第四节　化学反应的调控(基础课) √ 题号 1 3 5 2 4 6 8 7 9 4．在一定条件下，工业上可采用下列反应合成甲酸：CO2(g)＋H2(g)===HCOOH(g)　ΔH＝－31.4 kJ·mol-1，下列有关说法正确的是(　　) A．升高温度，正反应速率减小，逆反应速率增大 B．恒温条件下，增大压强，化学平衡常数增大 C．恒温恒压下，使用合适的催化剂，平衡产率会提高 D．该反应在低温下可能自发进行 数智分层作业 知识点一 知识点二 随堂评估 第四节　化学反应的调控(基础课) 题号 1 3 5 2 4 6 8 7 9 D　[升高温度，正、逆反应速率均增大，A错误；化学平衡常数只和温度有关，恒温条件下，增大压强，化学平衡常数不变，B错误；催化剂不会改变平衡状态，不会改变平衡产率，C错误；反应若自发进行，则对应的ΔG＝ΔH－TΔS<0，题中反应的ΔS<0，又因为ΔH<0，则低温下该反应可能自发进行，D正确。] 数智分层作业 知识点一 知识点二 随堂评估 第四节　化学反应的调控(基础课) √ 题号 1 3 5 2 4 6 8 7 9 5．在300 ℃、70 MPa条件下由二氧化碳和氢气合成乙醇已成为现实，反应为2CO2(g)＋6H2(g)⥫⥬CH3CH2OH(g)＋3H2O(g)。下列叙述错误的是(　　) A．使用合适的催化剂可大大提高生产效率 B．反应需在300 ℃下进行，可推测该反应是吸热反应 C．充入过量CO2可提高H2的转化率 D．从平衡混合气体中分离出CH3CH2OH和H2O，可提高CO2和H2的利用率 B　[反应条件是否需加热与反应的放热、吸热无关，B错误。] 数智分层作业 知识点一 知识点二 随堂评估 第四节　化学反应的调控(基础课) 题号 1 3 5 2 4 6 8 7 9 (选择题有一个或两个选项符合题目要求，每小题4分) 6．一定条件下，用Fe2O3、NiO或Cr2O3作为催化剂对燃煤烟气进行回收，使SO2转化为S。催化剂不同，其他条件(浓度、温度、压强)相同的情况下，相同时间内SO2的转化率随反应温度的变化如图所示，下列说法不正确的是(　　) 数智分层作业 知识点一 知识点二 随堂评估 第四节　化学反应的调控(基础课) 题号 1 3 5 2 4 6 8 7 9 A．不考虑催化剂价格因素，选择Fe2O3作为催化剂可以节约能源 B．其他条件相同的情况下，选择Cr2O3作为催化剂，SO2的转化率最小 C．a点后SO2的转化率减小的原因可能是温度升高，催化剂活性降低 D．选择Fe2O3作为催化剂，最适宜的温度范围为340～380 ℃ √ 数智分层作业 知识点一 知识点二 随堂评估 第四节　化学反应的调控(基础课) 题号 1 3 5 2 4 6 8 7 9 B　[根据题图可知，在Fe2O3作为催化剂的条件下，SO2的转化率最大，可以节约能源，A正确；其他条件相同的情况下，在260～320 ℃时，选择NiO作为催化剂，SO2的转化率最小，B错误；催化剂的催化能力需要维持在一定的温度下，温度太高，催化剂活性可能会降低，C正确；温度在340～380 ℃范围内，Fe2O3的催化能力较强，SO2的转化率也较大，反应速率较大，若温度继续升高，则转化率变化不明显，但能源消耗变大，D正确。] 数智分层作业 知识点一 知识点二 随堂评估 第四节　化学反应的调控(基础课) √ √ 题号 1 3 5 2 4 6 8 7 9 7．在一定条件下探究二甲醚的制备反应为2CO(g)＋4H2(g)⥫⥬CH3OCH3(g)＋H2O(g)　ΔH，测定结果如图所示。下列判断错误的是(　　) A．该反应的ΔH>0 B．该反应伴随着副反应的发生 C．工业选择的较适宜温度为280～290 ℃ D．加入催化剂可以提高CH3OCH3的产率 数智分层作业 知识点一 知识点二 随堂评估 第四节　化学反应的调控(基础课) 题号 1 3 5 2 4 6 8 7 9 AD　[由题图可知，随着温度升高，CO的转化率降低，所以升高温度，平衡逆向移动，该反应是放热反应，ΔH<0，A项错误；由题图可知，CO的转化率降低的同时CH3OCH3的产率在不同温度下差别较大，说明该反应伴随着副反应的发生，B项正确；在280～290 ℃范围内，CH3OCH3的产率较高，故工业选择的较适宜温度为280～290 ℃，C项正确；加入催化剂可增大反应速率，但不能提高CH3OCH3的产率，D项错误。] 数智分层作业 知识点一 知识点二 随堂评估 第四节　化学反应的调控(基础课) √ 题号 1 3 5 2 4 6 8 7 9 8．某科研小组对碳酸锰与空气反应制备二氧化锰的条件进行了研究，绘制了三幅关于反应物的转化率和条件关系的图像(如图所示)。下列对于反应条件的选择不正确的是(　　) A．温度350 ℃左右(或325～375 ℃) B．水分含量为30%左右(或水分含量为20%～40%) C．湿空气中焙烧 D．干空气中焙烧 数智分层作业 知识点一 知识点二 随堂评估 第四节　化学反应的调控(基础课) 题号 1 3 5 2 4 6 8 7 9 D　[根据温度与转化率图示可知，温度处于350 ℃左右(或325～375 ℃)，转化率最高，故A正确；根据水分含量与转化率图示可知，水分含量为30%左右(或水分含量为20%～40%)，转化率最高，故B正确；根据焙烧与转化率图示可知，在湿空气中焙烧时间短且转化率高，故C正确，D错误。] 数智分层作业 知识点一 知识点二 随堂评估 第四节　化学反应的调控(基础课) 题号 1 3 5 2 4 6 8 7 9 9．(8分)近年来我国大力加强温室气体CO2催化氢化合成甲醇技术的工业化量产研究，实现可持续发展。回答下列问题： (1)已知：CO2(g)＋H2(g)⥫⥬H2O(g)＋CO(g)　ΔH1＝＋41.1 kJ·mol-1 CO(g)＋2H2(g)⥫⥬CH3OH(g)　ΔH2＝ 写出CO2催化氢化合成甲醇的热化学方程式：__________________________________________________________。(3分) 3H2(g)＋CO2(g)⥫⥬CH3OH(g)＋H2O(g)　ΔH＝－48.9 kJ·mol-1　 数智分层作业 知识点一 知识点二 随堂评估 第四节　化学反应的调控(基础课) 题号 1 3 5 2 4 6 8 7 9 (2)为提高CH3OH(g)的产率，理论上应采用的条件是______(填字母)。(2分) a．高温高压　b．低温低压 c．高温低压　d．低温高压 (3)250 ℃时，在恒容密闭容器中由CO2(g)催化氢化合成CH3OH(g)，如图为不同投料比时某反应物X的平衡转化率的变化曲线。 反应物X是_____(填“CO2”或“H2”)。(3分) d　 CO2 数智分层作业 知识点一 知识点二 随堂评估 第四节　化学反应的调控(基础课) 题号 1 3 5 2 4 6 8 7 9 [解析]　(1)根据盖斯定律，将题述两个热化学方程式相加可得：3H2(g)＋CO2(g)⥫⥬CH3OH(g)＋H2O(g)　ΔH＝。(2)根据热化学方程式可知，生成CH3OH(g)的反应是放热反应，也是气体体积减小的反应，故要想提高CH3OH(g)的产率，需要低温高压。(3)题图中的横坐标为，假设n(CO2)为定值，则CO2的平衡转化率随n(H2)的增大而增大，故反应物X为CO2。 数智分层作业 知识点一 知识点二 随堂评估 第四节　化学反应的调控(基础课) $$