第04讲 化学反应的方向 化学反应的调控（复习讲义）（天津专用）2026年高考化学一轮复习讲练测

第04讲 化学反应的方向 化学反应的调控 目 录 01 考情解码·命题预警 02 体系构建·思维可视 03 核心突破·靶向攻坚 考点一 化学反应的方向 知识点1 自发反应 知识点2 化学反应的方向 考向1 化学反应自发性的判断 考点二 化学反应的调控 知识点1 化学反应的调控——工业上合成氨 知识点2 化学平衡原理在工业生产中的应用 考向1 工业生产中反应条件的选择 04 真题溯源·考向感知 考点要求 考查形式 2025年 2024年 2023年 2022年 化学反应方向的判断 选择题 非选择题 —— —— —— 工业生产中反应条件的控制 选择题 非选择题 天津卷T16,6分 天津卷T16,8分 天津卷T16,2分 考情分析： 近几年高考对化学反应方向的考查，在考题中基本上没有出现，化学反应条件的选择和调控，主要以工业生产或科学研究为背景，结合化学平衡原理、图像或图表进行考查，考查外界条件对化学反应速率和化学平衡的影响、反应条件的选择和判断等。 从题型上看，一般出现在化学反应原理综合题中，以填空和文字叙述为主要命题形式。 复习目标： 1．了解熵、熵变的含义，会用复合判据判断反应进行的方向。 2．了解化学反应的调控在生活、生产和科学研究领域中的重要作用。 考点一 化学反应的方向 知识点1 自发反应 1．概念 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。 2．特征 (1)具有方向性，即反应的某个方向在一定条件下是自发的，则其逆反应在该条件下肯定不自发，如：铁器暴露于潮湿的空气中会生锈，是自发的，则铁锈变为铁在该条件肯定不是自发的。 (2)体系趋向于从高能量状态转变为低能量状态。 (3)体系趋向于从有序体系转变为无序体系。 3．判断方法 (1)根据条件判断：不是看是否需要条件，而是看是否需要持续施加外力(如加热等)。 (2)根据其逆向过程是否自发判断：若逆向过程自发，则正向过程一定不自发；若逆向过程不自发，则正向过程一定自发。 4．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。 特别提醒 (1)自发反应也需要一定条件引发反应，一旦反应后即可自发进行。 (2)一般的，如果一个过程是自发的，则其逆过程就是非自发的。非自发过程要想发生，则必须对它做功，如利用水泵可将水从低处抽向高出，通电可将水分解生成氢气和氧气。 (3)判断某反应是否自发，只是判断反应的方向，与是否会发生、反应的快慢、反应的热效应无关。 知识点2 化学反应的方向 1．熵和熵变 (1)熵的含义 度量体系混乱程度的物理量，符号为S。熵值越大，体系混乱度越大。 同一条件下，不同物质有不同的熵值；同一种物质在不同状态下熵值也不同，一般规律是S(g)>S(l)>S(s)。 (2)熵变的含义 ΔS＝S(生成物)－S(反应物)。化学反应的ΔS越大，越有利于反应自发进行。 2．自由能与化学反应的方向 (1)自由能与焓变、熵变的关系 ΔG＝ΔH－TΔS。ΔG不仅与焓变和熵变有关，还与温度有关。 (2)反应方向与自由能的关系 化学反应总是向着自由能减小的方向进行，直到体系达到平衡。 ①当ΔG＜0时，反应能自发进行； ②当ΔG＝0时，反应处于平衡状态； ③当ΔG＞0时，反应不能自发进行。 特别提醒 (1)同一物质在不同状态下熵值规律是S(g)>S(l)>S(s)。 (2)在用判据ΔH－TΔS判断时要注意ΔH与ΔS的单位的差别，需要转换。 (3)不能错误认为“自发反应”不需要任何条件。 (4)复合判据ΔH－TΔS<0的反应不一定能够实际发生，只是指出了在该条件下化学反应自发进行的趋势，还要考虑化学反应的快慢问题。 考向1 化学反应自发性的判断 例1 下列说法正确的是(　　) A．非自发反应一定不能实现 B．同种物质气态时熵值最小，固态时熵值最大 C．反应NH3(g)＋HCl(g)===NH4Cl(s)在室温下可自发进行，则该反应的ΔH<0 D．恒温恒压下，ΔH<0且ΔS>0的反应一定不能自发进行 答案　C 解析　反应是否自发进行，由熵变、焓变、温度共同决定，非自发反应在改变条件时可以发生，选项A错误；熵是指体系的混乱度，同种物质熵值：气态>液态>固态，选项B错误；反应能自发进行说明：ΔH－TΔS＜0，由化学方程式NH3(g)＋HCl(g)===NH4Cl(s)可知该反应的ΔS＜0，要使ΔH－TΔS＜0，必须满足ΔH＜0，选项C正确；恒温恒压下，ΔH＜0且ΔS＞0的反应的ΔH－TΔS＜0，反应一定可以自发进行，选项D错误。 思维建模 判断化学反应自发性的方法 焓变(ΔH) 熵变(ΔS) 反应在某状况下能否自发进行 ＜0 ＞0 能自发进行 ＞0 ＜0 不能自发进行 ＜0 ＜0 取决于温度，低温自发 ＞0 ＞0 取决于温度，高温自发 【变式训练1·变考法】实现“节能减排”和“低碳经济”的一项重要课题就是如何将CO2转化为可利用的资源。目前工业上有一种方法是用CO2来生产燃料甲醇。一定条件下发生反应：CO2(g)＋3H2(g)CH3OH(g)＋H2O(g)，如图表示该反应过程中能量(单位为kJ·mol－1)的变化： 下列关于该反应的说法中，正确的是( ) A．ΔH>0，ΔS>0 B.ΔH>0，ΔS<0 C．ΔH<0，ΔS<0 D.ΔH<0，ΔS>0 答案 C 解析　根据反应过程中能量变化的情况可知反应物的总能量大于生成物的总能量，反应放热，ΔH<0；该反应发生后气体的物质的量减小，ΔS<0。 【变式训练2·变题型】 (1)汽车燃油不完全燃烧时产生CO，有人设想按下列反应除去CO：2CO(g)===2C(s)＋O2(g)。已知该反应的ΔH＞0，简述该设想能否实现的依据：__________________________ _______________________。 (2)超音速飞机在平流层飞行时，尾气中的NO会破坏臭氧层。科学家正在研究利用催化技术将尾气中的NO和CO转变成CO2和N2，化学方程式为2NO＋2CO2CO2＋N2。反应能够自发进行，则反应的ΔH______0(填“＞”“＜”或“＝”)。理由是____________________________________________________。 (3)已知CaSO4(s)＋CO(g)CaO(s)＋SO2(g)＋CO2(g)　ΔH＝＋218 kJ·mol－1，该反应能够自发进行的反应条件是______________。 答案　(1)不能实现，因为该反应的ΔH＞0，ΔS＜0，反应不可能自发进行　(2)＜　该反应的ΔS＜0，因该反应能自发进行，根据ΔG＝ΔH－TΔS＜0可知ΔH＜0　(3)高温 考点二 化学反应的调控 知识点1 化学反应的调控——工业上合成氨 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 (1)可逆性：反应为可逆反应 (2)体积变化：正反应是气体体积缩小的反应 (3)焓变：ΔH<0，熵变：ΔS<0 (4)自发性：常温(298 K)下，ΔH－TΔS<0，能自发进行 2．提高合成氨反应速率和平衡转化率的条件比较 原理分析：根据合成氨反应的特点，利用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。 条件 提高反应速率 提高平衡转化率 综合结果 压强 高压 高压 高压 温度 高温 低温 兼顾速率和平衡，且考虑催化剂活性 催化剂 使用 无影响 使用 浓度 增大反应物浓度 增大反应物浓度，降低生成物浓度 增大反应物浓度，且不断减少生成物浓度 3．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 10～30 MPa 温度 400～500 ℃ 催化剂 使用铁触媒作催化剂 浓度 液化氨并及时分离，补充原料气并循环利用[n(N2)∶n(H2)＝1∶2.8] 知识点2 化学平衡原理在工业生产中的应用 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，又不能过慢 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 从原料利用率分析 增加廉价易得原料，提高高价难得原料的利用率，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 注意催化剂的活性对温度的限制 2．平衡类问题需考虑的几个方面 (1)原料的来源、除杂，尤其考虑杂质对平衡的影响。 (2)原料的循环利用。 (3)产物的污染处理。 (4)产物的酸碱性对反应的影响。 (5)参加反应的物质的压强对平衡造成的影响。 (6)改变外界条件对多平衡体系的影响。 考向1 工业生产中反应条件的选择 例1 （2025·浙江·模拟预测）工业合成氨是人类科学技术的一项重大突破，其反应如下：N2(g)＋3H2(g)2NH3(g) ΔH＝－92.4 kJ·mol－1。下面说法正确的是( ) A．合成氨一般选择400～500℃的原因主要考虑了温度对速率的影响 B．将生成的氨气及时液化分离，可推动平衡正向移动，加快反应速率 C．增大压强虽能提高平衡产率，但实际生产中常采用20MPa以节省设备成本 D．由于在空气中含量高，因此直接将空气与氢气混合通入反应炉 答案 C 解析 A．合成氨选择400～500℃，既考虑温度对速率的影响（加快反应速率），也考虑催化剂（铁触媒）的活性，该温度下催化剂活性高，不只是考虑速率， A错误；B．及将氨气及时液化分离，平衡正向移动，但浓度降低了，反应速率会减慢，不是加快，B错误；C．增大压强，平衡正向移动，能提高平衡产率，但压强过大对设备要求高、成本高，实际生产采用20MPa左右可节省设备成本，C正确；D．直接将空气与氢气混合通入反应炉，空气中的氧气会与氢气混合发生爆炸等危险，且空气中含有其他杂质气体，会影响反应，不能直接混合，D错误；故答案选C。 思维建模 化学反应适宜条件选择的思维流程 【变式训练1·变载体】【工业上制硫酸+化学反应的调控】冶铜烟气可以作为工业制硫酸为原料。下列的说法正确的是( ) A．500℃左右，转化器中反应的平衡转化率最大 B．使用以铁为主的催化剂 C．冶炼烟气在进入转化器之前，必须进行除尘、干燥等净化操作，防止催化剂中毒 D．压强一般采用20~50MPa 答案 C 【分析】冶铜烟气中含有二氧化硫气体，二氧化硫净化后转化为三氧化硫，三氧化硫与水反应制得硫酸。 解析 A．转化器中二氧化硫与氧气反应生成三氧化硫，该反应是放热反应，低温时平衡转化率比较大，500℃左右该反应的平衡转化率不是最大的，A错误；B．由于硫酸与铁能够发生反应，不能使用以铁为主的催化剂，B错误；C．冶炼烟气在进入转化器之前，必须进行除尘、干燥等净化操作，防止催化剂中毒，C正确；D．工业制硫酸用浓硫酸吸收三氧化硫，产物是液体，无需高压反应，D错误；故选C。 【变式训练2·变题型】在硫酸工业中，通过下列反应使SO2氧化成SO3：2SO2(g)＋O2(g)2SO3(g)　ΔH＝－196.6 kJ·mol－1。(已知：催化剂是V2O5，在400～500 ℃时催化剂效果最好)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 (1)从理论上分析，为了使二氧化硫尽可能多地转化为三氧化硫，应选择的条件是__________________。 (2)在实际生产中，选定的温度为400～500 ℃，原因是__________________________________________ ___________________________________________________________。 (3)在实际生产中，采用的压强为常压，原因是________________________________。 (4)在实际生产中，通入过量的空气，原因是________________________________________。 (5)尾气中SO2必须回收，原因是_________________________________。 答案：(1)450 ℃、10 MPa (2)在此温度下，催化剂活性最高。温度较低，会使反应速率减小，达到平衡所需时间变长；温度较高，SO2转化率会降低 (3)在常压下SO2的转化率就已经很高了(97.5%)，若采用高压，平衡能向右移动，但效果并不明显，且采用高压时会增大对设备的要求而增大生产成本　(4)增大反应物O2的浓度，有利于提高SO2的转化率 (5)防止污染环境；循环利用，提高原料的利用率(合理即可) 1．NaBH4是常用的还原剂，可选择合适的催化剂实现其可控水解制H₂。 Ⅱ．NaBH₄的水解 NaBH₄的水解反应方程式为：BH+4H2O===[B(OH)4]-+4H2↑，该反应放热。 (4)在起始温度不同、其他条件相同的情况下进行NaBH₄水解反应的对比实验。H2的生成速率与NaBH₄浓度的关系如图所示。在反应过程中，体系温度随反应进行逐渐升高，催化剂活性保持不变。 ①图中起始温度较高的实验对应的曲线是 (填“M”或“N”)： ②曲线M中，p点之前H2的生成速率提高，主要原因是 ：p点之后H2的生成速率降低，主要原因是 。 答案 ①M NaBH₄水解反应是放热反应，p点前，随着反应的进行，温度升高，反应速率加快 p点之后，由于NaBH₄浓度下降，反应速率减小。 解析 ①NaBH₄浓度相同时，使用M时H2的生成速率大于使用N时H2的生成速率，温度越高，反应速率越快，因此M温度较高。 2. （天津卷2023,T16，节选）（2）硫的燃烧应控制适宜温度。若进料温度超过硫的沸点，部分燃烧的硫以蒸汽的形式随SO2进入到下一阶段，会导致______(填序号)。 a．硫消耗量增加 b．SO2产率下降 c．生成较多SO3 Ⅱ.一定条件下，钒催化剂的活性温度范围是450～600℃。为了兼顾转化率和反应速率，可采用四段转化工艺：预热后的SO2和O2通过第一段的钒催化剂层进行催化氧化，气体温度会迅速接近600℃，此时立即将气体通过热交换器，将热量传递给需要预热的SO2和O2，完成第一段转化。降温后的气体依次进行后三段转化，温度逐段降低，总转化率逐段提高，接近平衡转化率。最终反应在450℃左右时，SO2转化率达到97％。 （5）气体经过每段的钒催化剂层，温度都会升高，其原因是________________。升高温度后的气体都需要降温，其目的是______________。 （6）采用四段转化工艺可以实现______(填序号)。 a．控制适宜的温度，尽量加快反应速率，尽可能提高SO2转化率 b．使反应达到平衡状态 c．节约能源 答案 （2）ab （5）①反应放热 ②保持钒催化剂活性温度，提高SO2转化率，保证反应速率 （6）ac 解析 （2）a．第Ⅰ步时，硫粉液化并与氧气共热生成二氧化硫，若反应温度超过硫粉沸点，部分硫粉会转化为硫蒸气损失，消耗的硫粉会增大，a正确；b．硫蒸气与生成的二氧化硫一同参加第Ⅱ步反应过程中，降低二氧化硫的生成率，b正确；c．二氧化硫产率降低后，生成的三氧化硫也会减少，c错误；故选ab。 (5)通入催化剂层后，体系(剩余反应物与生成物)温度升高的原因在于：二氧化硫和氧气的反应是放热反应，反应释放能量使得温度升高；每轮反应后进行热交换降温的目的是：保持钒催化剂活性温度，提高SO2转化率，保证反应速率； (6)a．由题目信息可知，在每段SO2向SO3转化的过程中，各段控制适宜的温度，温度逐段降低，可以保持钒催化剂的活性温度，保证SO2的转化率和反应速率均保持较高水平，故a正确；b．由题目信息可知，反应转化率接近平衡转化率，也就是使得反应接近平衡状态，故b错误；c．降温后的气体依次进行后三段转化，温度逐段降低，节约了能源，故c正确；故选ac。 3. 天津卷2022,T16）天津地处环渤海湾，海水资源丰富。科研人员把铁的配合物(L为配体)溶于弱碱性的海水中，制成吸收液，将气体转化为单质硫，改进了湿法脱硫工艺。该工艺包含两个阶段：①的吸收氧化；②的再生。反应原理如下： ① ② 回答下列问题： （1）在总反应中的作用是___________。 （2）研究不同配体与所形成的配合物(A、B、C)对吸收转化率的影响。将配合物A、B、C分别溶于海水中，配成相同物质的量浓度的吸收液，在相同反应条件下，分别向三份吸收液持续通入，测得单位体积吸收液中吸收转化率随时间变化的曲线如图1所示。以由100%降至80%所持续的时间来评价铁配合物的脱硫效率，结果最好的是_______(填“A”、“B”或“C”)。 【答案】（1）作催化剂或降低反应活化能 （2）C 【解析】(1)参与了化学反应，但反应前后量没有改变，因此在总反应中的作用是作催化剂或降低反应活化能。 (2)根据图中信息以由100%降至80%所持续的时间来评价铁配合物的脱硫效率，C持续时间最长，说明C的脱硫效率最高，因此结果最好的C；故答案为：C。 1 / 24 学科网（北京）股份有限公司 $$ 第04讲 化学反应的方向 化学反应的调控 目 录 01 考情解码·命题预警 02 体系构建·思维可视 03 核心突破·靶向攻坚 考点一 化学反应的方向 知识点1 自发反应 知识点2 化学反应的方向 考向1 化学反应自发性的判断 考点二 化学反应的调控 知识点1 化学反应的调控——工业上合成氨 知识点2 化学平衡原理在工业生产中的应用 考向1 工业生产中反应条件的选择 04 真题溯源·考向感知 考点要求 考查形式 2025年 2024年 2023年 2022年 化学反应方向的判断 选择题 非选择题 —— —— —— 工业生产中反应条件的控制 选择题 非选择题 天津卷T16,6分 天津卷T16,8分 天津卷T16,2分 考情分析： 近几年高考对化学反应方向的考查，在考题中基本上没有出现，化学反应条件的选择和调控，主要以工业生产或科学研究为背景，结合化学平衡原理、图像或图表进行考查，考查外界条件对化学反应速率和化学平衡的影响、反应条件的选择和判断等。 从题型上看，一般出现在化学反应原理综合题中，以填空和文字叙述为主要命题形式。 复习目标： 1．了解熵、熵变的含义，会用复合判据判断反应进行的方向。 2．了解化学反应的调控在生活、生产和科学研究领域中的重要作用。 考点一 化学反应的方向 知识点1 自发反应 1．概念 在一定条件下，______________就能自发进行的反应称为自发反应。 2．特征 (1)具有方向性，即反应的某个方向在一定条件下是自发的，则其逆反应在该条件下_______不自发，如：铁器暴露于潮湿的空气中会生锈，是自发的，则铁锈变为铁在该条件肯定不是自发的。 (2)体系趋向于从_______状态转变为_______状态。 (3)体系趋向于从_______体系转变为_______体系。 3．判断方法 (1)根据条件判断：不是看是否需要条件，而是看是否需要_______施加外力(如加热等)。 (2)根据其逆向过程是否自发判断：若逆向过程自发，则正向过程一定_______；若逆向过程不自发，则正向过程一定_______。 4．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_______。如：通电将水分解为H2和O2。 特别提醒 (1)自发反应也需要一定条件引发反应，一旦反应后即可自发进行。 (2)一般的，如果一个过程是自发的，则其逆过程就是非自发的。非自发过程要想发生，则必须对它做功，如利用水泵可将水从低处抽向高出，通电可将水分解生成氢气和氧气。 (3)判断某反应是否自发，只是判断反应的方向，与是否会发生、反应的快慢、反应的热效应无关。 知识点2 化学反应的方向 1．熵和熵变 (1)熵的含义 度量体系___________的物理量，符号为S。熵值越大，体系混乱度_______。 同一条件下，不同物质有不同的熵值；同一种物质在不同状态下熵值也不同，一般规律是S(g) _____S(l) _____S(s)。 (2)熵变的含义 ΔS＝S(生成物)－S(反应物)。化学反应的ΔS越大，越有利于反应___________。 2．自由能与化学反应的方向 (1)自由能与焓变、熵变的关系 ΔG＝ΔH－TΔS。ΔG不仅与焓变和熵变有关，还与_______有关。 (2)反应方向与自由能的关系 化学反应总是向着自由能_______的方向进行，直到体系达到平衡。 ①当ΔG＜0时，反应_______自发进行； ②当ΔG＝0时，反应处于___________； ③当ΔG＞0时，反应_______自发进行。 特别提醒 (1)同一物质在不同状态下熵值规律是S(g)>S(l)>S(s)。 (2)在用判据ΔH－TΔS判断时要注意ΔH与ΔS的单位的差别，需要转换。 (3)不能错误认为“自发反应”不需要任何条件。 (4)复合判据ΔH－TΔS<0的反应不一定能够实际发生，只是指出了在该条件下化学反应自发进行的趋势，还要考虑化学反应的快慢问题。 考向1 化学反应自发性的判断 例1 下列说法正确的是(　　) A．非自发反应一定不能实现 B．同种物质气态时熵值最小，固态时熵值最大 C．反应NH3(g)＋HCl(g)===NH4Cl(s)在室温下可自发进行，则该反应的ΔH<0 D．恒温恒压下，ΔH<0且ΔS>0的反应一定不能自发进行 思维建模 判断化学反应自发性的方法 焓变(ΔH) 熵变(ΔS) 反应在某状况下能否自发进行 ＜0 ＞0 能自发进行 ＞0 ＜0 不能自发进行 ＜0 ＜0 取决于温度，低温自发 ＞0 ＞0 取决于温度，高温自发 【变式训练1·变考法】实现“节能减排”和“低碳经济”的一项重要课题就是如何将CO2转化为可利用的资源。目前工业上有一种方法是用CO2来生产燃料甲醇。一定条件下发生反应：CO2(g)＋3H2(g)CH3OH(g)＋H2O(g)，如图表示该反应过程中能量(单位为kJ·mol－1)的变化： 下列关于该反应的说法中，正确的是( ) A．ΔH>0，ΔS>0 B.ΔH>0，ΔS<0 C．ΔH<0，ΔS<0 D.ΔH<0，ΔS>0 【变式训练2·变题型】 (1)汽车燃油不完全燃烧时产生CO，有人设想按下列反应除去CO：2CO(g)===2C(s)＋O2(g)。已知该反应的ΔH＞0，简述该设想能否实现的依据：__________________________ _______________________。 (2)超音速飞机在平流层飞行时，尾气中的NO会破坏臭氧层。科学家正在研究利用催化技术将尾气中的NO和CO转变成CO2和N2，化学方程式为2NO＋2CO2CO2＋N2。反应能够自发进行，则反应的ΔH______0(填“＞”“＜”或“＝”)。理由是____________________________________________________。 (3)已知CaSO4(s)＋CO(g)CaO(s)＋SO2(g)＋CO2(g)　ΔH＝＋218 kJ·mol－1，该反应能够自发进行的反应条件是______________。 考点二 化学反应的调控 知识点1 化学反应的调控——工业上合成氨 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 (1)可逆性：反应为_______反应 (2)体积变化：正反应是气体体积_______的反应 (3)焓变：ΔH_____0，熵变：ΔS_____0 (4)自发性：常温(298 K)下，ΔH－TΔS_____0，_____自发进行 2．提高合成氨反应速率和平衡转化率的条件比较 原理分析：根据合成氨反应的特点，利用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。 条件 提高反应速率 提高平衡转化率 综合结果 压强 高压 高压 温度 高温 低温 催化剂 使用 无影响 浓度 增大反应物浓度 增大反应物浓度，降低生成物浓度 3．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 10～30 MPa 温度 400～500 ℃ 催化剂 使用铁触媒作催化剂 浓度 液化氨并及时分离，补充原料气并循环利用[n(N2)∶n(H2)＝1∶2.8] 知识点2 化学平衡原理在工业生产中的应用 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，又不能过慢 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 从原料利用率分析 增加廉价易得原料，提高高价难得原料的利用率，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 注意催化剂的活性对温度的限制 2．平衡类问题需考虑的几个方面 (1)原料的来源、除杂，尤其考虑杂质对平衡的影响。 (2)原料的循环利用。 (3)产物的污染处理。 (4)产物的酸碱性对反应的影响。 (5)参加反应的物质的压强对平衡造成的影响。 (6)改变外界条件对多平衡体系的影响。 考向1 工业生产中反应条件的选择 例1 （2025·浙江·模拟预测）工业合成氨是人类科学技术的一项重大突破，其反应如下：N2(g)＋3H2(g)2NH3(g) ΔH＝－92.4 kJ·mol－1。下面说法正确的是( ) A．合成氨一般选择400～500℃的原因主要考虑了温度对速率的影响 B．将生成的氨气及时液化分离，可推动平衡正向移动，加快反应速率 C．增大压强虽能提高平衡产率，但实际生产中常采用20MPa以节省设备成本 D．由于在空气中含量高，因此直接将空气与氢气混合通入反应炉 思维建模 化学反应适宜条件选择的思维流程 【变式训练1·变载体】【工业上制硫酸+化学反应的调控】冶铜烟气可以作为工业制硫酸为原料。下列的说法正确的是( ) A．500℃左右，转化器中反应的平衡转化率最大 B．使用以铁为主的催化剂 C．冶炼烟气在进入转化器之前，必须进行除尘、干燥等净化操作，防止催化剂中毒 D．压强一般采用20~50MPa 【变式训练2·变题型】在硫酸工业中，通过下列反应使SO2氧化成SO3：2SO2(g)＋O2(g)2SO3(g)　ΔH＝－196.6 kJ·mol－1。(已知：催化剂是V2O5，在400～500 ℃时催化剂效果最好)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 (1)从理论上分析，为了使二氧化硫尽可能多地转化为三氧化硫，应选择的条件是__________________。 (2)在实际生产中，选定的温度为400～500 ℃，原因是__________________________________________ ___________________________________________________________。 (3)在实际生产中，采用的压强为常压，原因是________________________________。 (4)在实际生产中，通入过量的空气，原因是________________________________________。 (5)尾气中SO2必须回收，原因是_________________________________。 1．NaBH4是常用的还原剂，可选择合适的催化剂实现其可控水解制H₂。 Ⅱ．NaBH₄的水解 NaBH₄的水解反应方程式为：BH+4H2O===[B(OH)4]-+4H2↑，该反应放热。 (4)在起始温度不同、其他条件相同的情况下进行NaBH₄水解反应的对比实验。H2的生成速率与NaBH₄浓度的关系如图所示。在反应过程中，体系温度随反应进行逐渐升高，催化剂活性保持不变。 ①图中起始温度较高的实验对应的曲线是 (填“M”或“N”)： ②曲线M中，p点之前H2的生成速率提高，主要原因是 ：p点之后H2的生成速率降低，主要原因是 。 2. （天津卷2023,T16，节选）（2）硫的燃烧应控制适宜温度。若进料温度超过硫的沸点，部分燃烧的硫以蒸汽的形式随SO2进入到下一阶段，会导致______(填序号)。 a．硫消耗量增加 b．SO2产率下降 c．生成较多SO3 Ⅱ.一定条件下，钒催化剂的活性温度范围是450～600℃。为了兼顾转化率和反应速率，可采用四段转化工艺：预热后的SO2和O2通过第一段的钒催化剂层进行催化氧化，气体温度会迅速接近600℃，此时立即将气体通过热交换器，将热量传递给需要预热的SO2和O2，完成第一段转化。降温后的气体依次进行后三段转化，温度逐段降低，总转化率逐段提高，接近平衡转化率。最终反应在450℃左右时，SO2转化率达到97％。 （5）气体经过每段的钒催化剂层，温度都会升高，其原因是________________。升高温度后的气体都需要降温，其目的是______________。 （6）采用四段转化工艺可以实现______(填序号)。 a．控制适宜的温度，尽量加快反应速率，尽可能提高SO2转化率 b．使反应达到平衡状态 c．节约能源 3. 天津卷2022,T16）天津地处环渤海湾，海水资源丰富。科研人员把铁的配合物(L为配体)溶于弱碱性的海水中，制成吸收液，将气体转化为单质硫，改进了湿法脱硫工艺。该工艺包含两个阶段：①的吸收氧化；②的再生。反应原理如下： ① ② 回答下列问题： （1）在总反应中的作用是___________。 （2）研究不同配体与所形成的配合物(A、B、C)对吸收转化率的影响。将配合物A、B、C分别溶于海水中，配成相同物质的量浓度的吸收液，在相同反应条件下，分别向三份吸收液持续通入，测得单位体积吸收液中吸收转化率随时间变化的曲线如图1所示。以由100%降至80%所持续的时间来评价铁配合物的脱硫效率，结果最好的是_______(填“A”、“B”或“C”)。 1 / 24 学科网（北京）股份有限公司 $$