2.4化学反应的调控 学案-2025-2026学年高二上学期化学人教版选择性必修1

“学为中心”探究式学习高效课堂导学案 年级： 高二 班别： 姓名： 制作人： 化学备课组 科目： 化学 高二化学 2.4化学反应的调控导学案 学习目标 1．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．知道催化剂可以改变反应历程，对调控化学反应速率具有重要意义。 新知学习 一、合成氨反应的原理分析 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 根据合成氨反应的特点,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?填入下表。 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 　　  　　  　　  　　  提高平衡混合物中氨的含量 　　  　　  　　  　　  二、合成氨反应的数据分析 下表数据是在不同温度、压强下,平衡混合物中氨的含量的变化情况(初始时氮气和氢气的体积比是1∶3)。 温度/℃ 氨的含量/% 0.1 MPa 10 MPa 20 MPa 30 MPa 60 MPa 100 MPa 200 15.3 81.5 86.4 89.9 95.4 98.8 300 2.20 52.0 64.2 71.0 84.2 92.6 400 0.40 25.1 38.2 47.0 65.2 79.8 500 0.10 10.6 19.1 26.4 42.2 57.5 600 0.05 4.50 9.1 13.8 23.1 31.4 1.温度升高,氨的含量　　 　;这与速率是　　 　的。  2.压强增大,氨的含量　　 　;这与速率是　 　　的。  三、合成氨反应的条件调控 工业合成氨的适宜条件 压强 　　　  温度 　　　　  催化剂 　　　　  浓度 N2和H2的物质的量之比为1∶2.8的投料比,氨及时从混合气中分离出去 四、调控化学反应需考虑的问题 1.影响化学反应进行的因素 参加反应的物质的　　　　、　　　　和　　　　等本身因素;　　　　、　　　　、　　　　、　　　　等外界条件。  2.化学反应的调控 (1)含义:通过改变外界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:考虑设备条件、安全操作、经济成本等;分析影响化学反应速率和化学平衡的因素,寻找合适的生产条件;根据环境保护及社会效益等方面的规定和要求。 ①反应限度:要考虑尽量增大反应物的　　　　,充分利用原料。  ②反应速率:要选择较快的　　　　　,提高单位时间内的产量。  ③生产要求:要考虑设备的要求和技术条件。 【对点训练】 1.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 2.合成氨工业对化学工业和国防工业具有重要意义。工业合成氨生产示意图如图所示。 (1)X的化学式为________。 (2)图中条件选定的主要原因是________(填字母编号)。 A．温度、压强对化学平衡的影响 B．铁触媒在该温度时活性大 C．工业生产受动力、材料、设备等条件的限制 (3)改变反应条件，会使平衡发生移动。如图表示随条件改变， 氨气的百分含量的变化趋势。 当横坐标为压强时，变化趋势正确的是__________， 当横坐标为温度时，变化趋势正确的是________(填字母编号)。 3.氨气及其相关产品在化工领域中具有重要作用。回答下列问题： (1)以NH3和CO2为原料生产尿素[CO(NH2)2]，发生反应的化学方程式为2NH3(g) +CO2(g)⇌ CO(NH2)2(s)+H2O (g) ΔH ①该反应每消耗1mol NH3，放出174 kJ热量，则ΔH＝________kJ·mol-1。 ②为了提高尿素的产率，下列措施可行的是________(填标号)。 A．升高温度 B．增大压强 C．加入合适的催化剂 D．及时移除部分H2O (g) (2)某温度下，向恒容密闭容器中通入1mol NH3、0.5mol CO2两种原料气，使之发生上述反应。5 min后，反应达到平衡，此时得到的尿素质量为15 g，容器内的压强( p )随时间( t )的变化如图1所示。 ①保持其他条件不变，图2中能正确反映平衡常数 K随温度的变化关系的曲线是________(填标号)。 ②反应达到平衡后， x = ________，平衡常数 KP=________ (以分压表示，分压=总压×物质的量分数)。 【效果检测】 1.判断正误(正确的打“√”,错误的打“×”)。 (1)在反应N2(g)+3H2(g)2NH3(g)中,3v(H2)=2v(NH3)。 (　　) (2)合成氨反应中,5 s末v(N2)=0.5 mol·L-1·s-1时,v(NH3)=1 mol·L-1·s-1。 (　　) (3)合成氨反应在高温下能自发进行。 (　　) (4)已达平衡的反应N2(g)+3H2(g)2NH3(g),当增大N2的浓度时,平衡向正反应方向移动,N2转化率一定升高。 (　　) (5)铁作催化剂可加快反应速率,且有利于化学平衡向合成氨的方向移动。 (　　) (6)将氨从混合气中分离,可加快反应速率,且有利于化学平衡向合成氨的方向移动。 (　　) (7)升高温度可以加快反应速率,且有利于化学平衡向合成氨的方向移动。 (　　) (8)增大压强可加快反应速率,且有利于化学平衡向合成氨的方向移动。 (　　) 2、下列事实能用勒夏特列原理解释的是( ) A．开启啤酒瓶后，瓶中立刻泛起大量泡沫 B．、、HI三者的平衡混合气，加压(缩小容器体积)后颜色变深 C．在合成氨(正反应是放热)的反应中，升温有利于氨的合成 D．钢铁在潮湿的空气中更容易生锈 3、某温度下，在一恒容密闭容器中进行如下两个反应并达到平衡： ①2X(g)＋Y(g) Z(s)＋2Q(g) ΔH1<0 ②M(g)＋N(g) R(g)＋Q(g) ΔH2>0 下列叙述错误的是( ) A．加入适量Z，①和②平衡均不移动 B．通入稀有气体Ar，①平衡正向移动 C．降温时无法判断Q浓度的增减 D．通入X，则N的浓度增大 4、氮是粮食作物生长必需的元素。将空气中游离态的氮转化成含氮化合物叫做氨的固定，主要有自然固氮和人工固氮两种方式。在高温、高压和铁催化条件下合成氨的人工固氮技术是20世纪人类最伟大的成就之一、合成氨反应为： 。对于合成氨反应，下列有关说法正确的是( ) A．反应的(E表示键能) B．使用催化剂能缩短该反应到达平衡的时间 C．反应的 D．升高温度有利于提高的平衡转化率 5、某温度下，密闭容器中发生反应aX(g)+bY(g)cZ(s)+dW(g)，达到平衡后，保持温度不变，将容器的容积压缩到原来容积的一半，当达到新平衡时，物质Y的浓度是原来的1.8倍。则正确的是( ) A．可逆反应的系数：a+b>c+d B．压缩容器的容积时，v(正)=v(逆) C．达到新平衡时，物质X的转化率减小 D．达到新平衡时，混合物中W的质量分数增大 6、“蓝天保卫战”需要持续进行大气治理，有效处理、等大气污染物。化学研究为生产、生活处理废气，防止大气污染做出重要贡献。已知反应： ，标准状况下， 。下列有关说法错误的是( ) A．该反应的 B．该反应的 C．若，则该反应到达平衡状态 D．反应过程中及时分离，有利于废气的转化 7、已知反应3A(g)+B(g)C(s)+4D(g)+Q，图中a、b表示一定条件下，D的体积分数随时间t的变化情况。若要使曲线b变为曲线a，可采取的措施是( ) ①增大B的浓度 ②升高反应温度 ③缩小反应容器的体积(加压) ④加入催化剂 A． ①② B．①③ C．②③ D．③④ 8、现有反应：mA(g)+nB(g)⇌pC(g)，达到平衡后，当升高温度时，B的转化率变小；当减小压强时，混合体系中C的质量分数也减小，则： (1)该反应的逆反应为_______热反应，(填“吸”或“放”)且m+n_______p(填“>”“=”“＜”)。 (2)减压时，A的质量分数_______。(填“增大”“减小”或“不变”，下同) (3)若加入B(体积不变)，则A的转化率_______，B的转化率_______。 (4)若B是有色物质，A、C均无色，则加入C(体积不变)时混合物颜色_______；而维持容器内压强不变，充入氖气时，混合物颜色_______(填“变深”“变浅”或“不变”)。 9、以下是关于“外界因素对化学平衡移动影响的实验研究”的课题，回答问题： (1)影响化学平衡因素的界定：化学平衡发生移动的本质原因是______________________________________，所以影响化学平衡的因素可以从分析影响速率的因素入手。 a.V(正)≠V(逆)   b.V(正)和V(逆)都增大    c.V(正)和V(逆)都减小 (2)研究的思路与方法 ①研究对象的选择，现有以下可逆反应： A．2NO2(g)⇌N2O4 (g) ∆H<0     B．FeCl3+3KSCN ⇌Fe(SCN)3+3KCl 其中，A适合于研究_______对平衡的影响，B适合于研究_______对平衡的影响。 a.浓度      b.压强     c.温度     d.催化剂 ②研究方法：采用控制其他因素不变，改变其中一个因素的方法，并进行对比实验。 (3)单一因素对化学平衡移动影响的实验研究： ①浓度：将FeCl3与KSCN反应后所得的混合液分为2等份，分别加入浓FeCl3溶液和NaOH固体，观察现象。现象：加入浓FeCl3溶液后的混合溶液红色_______，加入NaOH固体后，混合溶液的红色_______。 ②温度：将密封并相互连通的盛有NO2的两个玻璃球，一个放人热水中，另一个放入冷水中。现象：放入热水中的球内红棕色_______；放入冷水中的球内红棕色_______。 10、1100℃时，在恒容密闭容器中，发生可逆反应：Na2SO4(s) + 4H2(g)Na2S(s) + 4H2O(g)并达到平衡，请完成下列各题： (1)达到平衡时的平衡常数表达式K＝ 。降低温度，K值减小，则正反应为 （填“吸热”或“放热”）反应。 (2)向该容器中分别加入以下物质，对平衡的影响如何？（填“正向移动”、“逆向移动”或“不发生移动”） ①加入少量Na2SO4，则平衡： ②加入少量灼热的Fe3O4，则平衡： (3)若初始时加入的Na2SO4为2.84g，达平衡时Na2SO4的转化率为45%，则达平衡时该容器内固体的总质量是 g（结果保留3位小数）。 (4)若将平衡体系温度降低100℃，下述图像中能正确反映平衡移动过程中容器变化情况的是 。 2.4 化学反应的调控导学案参考答案 一、增大　升高　增大　使用　提高　降低　提高　不变 二、1.降低　相矛盾　2.增大　相一致 三、10~30 MPa　400~500 ℃　铁触媒 四、1.组成　结构　性质　温度　压强　浓度 催化剂　2.转化率　反应速率 【对点训练】 1.D 2.(1)NH3　(2)B、C　(3)c　a 3.(1)①-348 ②BD (2)①a ②0.4 25 【效果检测】 1、(1)×　(2)×　(3)×　(4)×　(5)×　(6)× (7)×　(8)√ 2、【答案】A【详解】A．啤酒中存在CO2(g)+H2O(l)H2CO3(aq)，开启啤酒瓶后，减小压强，平衡逆向移动，故瓶中立刻泛起大量泡沫，能用勒夏特列原理解释，A符合题意； B．、、HI三者的平衡混合气，由于反应H2(g)+I2(g)2HI(g)前后气体的体积不变，加压(缩小容器体积)后平衡不移动，颜色变深是由于I2蒸汽的浓度增大造成的，故不能用勒夏特列原理解释，B不合题意； C．合成氨的正反应是一个放热反应，故在合成氨(正反应是放热)的反应中，升温不有利于氨的合成，之所以提高温度来合成氨是为了加快反应速率提高生产效率，C不合题意； D．钢铁生锈的过程中不存在化学平衡，属于吸氧腐蚀，故不能用勒夏特列原理解释，D不合题意； 故答案为：A。 3、【答案】B【详解】A．Z为固体，加入适量Z对平衡没有影响，A正确； B．恒容条件下充入稀有气体，各物质的浓度不发生改变，平衡不移动，B错误； C．反应①为放热反应，反应②为吸热反应，降温时反应①正向移动，会使Q的浓度增大，但反应②逆向移动，会使Q的浓度减小，所以无法判断Q浓度的增减，C正确； D．通入X反应①正向移动，Q的浓度增大，使得反应②逆向移动，N的浓度增大，D正确；故选B。 4、【答案】B【详解】A．反应的焓变等于反应物的总键能-生成物的总键能，反应的(E表示键能)，A错误； B． 催化剂能加快反应速率而不影响化学平衡，故使用催化剂能缩短该反应到达平衡的时间，B正确； C． 反应后气体的物质的量减少，反应的，C错误； D． 正反应放热，升高温度平衡向左移动，升温不利于提高的平衡转化率，D错误；答案选B。 5、【答案】D【详解】A．由于压缩容器的体积为原体积的一半后，反应物Y的浓度变为原来的1.8倍，说明Y被消耗了，平衡正向移动，所以a+b＞d，但由于C为固体，所以无法确定a+b和c+d的大小关系，故A错误；B．压缩容器容积时，由于平衡正向移动，故v(正)＞v(逆)，故B错误； C．压缩容器容积时，由于平衡正向移动，因此反应物X的转化率增大，故C错误； D．压缩容器容积时，由于平衡正向移动，因此生成物W的质量分数增大，故D正确。故选D。 6、【答案】D【详解】A．SO2、NO2、NO都是气体，SO3为固体，这个反应属于气体物质的量减少的反应，该反应为熵减，即＜0，故A说法正确；B．气体变为固体需要放出热量，因此中的＜41.8kJ/mol，故B说法正确； C．用不同物质的反应速率表示达到平衡，要求反应方向是一正一逆，且反应速率之比等于化学计量数之比，v(SO2)生成：反应向逆反应方向进行，v(NO2)消耗：反应向正反应方向进行，因此v(SO2)生成= v(NO2)消耗，说明反应达到平衡，故C说法正确； D．标准状况下的反应中SO3为固体，浓度视为常数，及时分离出固体SO3，化学平衡不移动，对废气的转化无影响，故D说法错误；答案为D。 7、【答案】D【分析】曲线b变为曲线a，D的体积分数没有改变表明平衡状态没有发生改变，反应时间缩短，反应速率加快。【详解】增大B的浓度，反应速率增大，平衡向正反应方向移动，不符合题意； 升高温度，反应速率加快，平衡向吸热方向移动，平衡状态改变，不符合题意； 缩小反应容器的体积(加压)，反应速率加快，又因为反应前后气体分子总量未发生变化，所以平衡不移动，符合题意；④加入催化剂只影响反应速率，不影响平衡状态，平衡不移动，符合题意；故答案为D。 8、【答案】吸 > 增大 增大 减小 变深 变浅 【详解】 (1)达到平衡后，当升高温度时，B的转化率变小，说明温度升高平衡向逆反应方向移动，则正反应放热反应，逆反应为吸热反应；当减小压强时，混合体系中C的质量分数也减小，说明减小压强平衡向逆反应方向移动，则方程式中反应物的气体系数之和大于生成物的气体系数之和，即m＋n＞p，故答案为：吸；＞。 (2)由以上分析知，减压平衡向逆反应方向移动，则A的质量分数增大，故答案为：增大。 (3)若加入B(体积不变)，反应物B的浓度增大，平衡向正反应方向移动，则A的转化率增大，B加入的多，而转化的少，则B的转化率反而减小，故答案为：增大；减小。 (4)加入C平衡向逆反应方向移动，B的浓度增大，则颜色加深；而维持容器内压强不变，充入氖气时，则体系的体积增大，相当于减小压强，则平衡向逆反应方向移动，但移动的量远小于体积增大的因素，则B的浓度减小，颜色变浅，故答案为：变深；变浅。 9、【答案】a abc ac 变深 变浅 变深 变浅 【详解】 (1)化学平衡状态的特征为V（正）=V（逆），所以化学平衡发生移动的本质原因是正逆反应速率不相等，即V（正）≠V（逆），选a； (2)①反应2NO2(g)⇌N2O4 (g) ∆H<0中，反应前后气体体积不相等，反应为放热反应，则温度、压强、浓度都会影响化学平衡，但是催化剂不影响平衡，所以反应A适合于研究温度、压强、浓度对平衡应的影响，即abc正确； 反应FeCl3+3KSCN ⇌Fe(SCN)3+3KCl在溶液中进行，压强和催化剂不影响平衡，而温度和浓度会影响平衡，所以B适合研究温度、压强对平衡的影响，即ab正确； (3)①将FeCl3与KSCN反应后所得的混合液分为2等份，加入浓FeCl3溶液后，铁离子浓度增大，平衡向着正向移动，则混合溶液红色变深；加入NaOH固体后，氢氧根离子与铁离子反应生成难溶物氢氧化铁，则溶液中铁离子浓度减小，混合溶液红棕色变浅，。 ②由于反应2NO2(g)⇌N2O4 (g) ∆H<0为放热反应，放入热水中，温度升高，平衡向着逆向移动，二氧化氮浓度增大，球内红棕色变深；放入冷水中，平衡向着正向移动，二氧化氮浓度减小，则球内红棕色变浅。 10、 吸热 不发生移动 逆向移动 2.264 b 【详解】(1)Na2SO4(s)+4H2(g)⇌Na2S(s)+4H2O(g)，固体不写在平衡常数表达式中，平衡常数K=，降低温度，K值减小，说明平衡逆向进行，逆反应方向是放热反应，则正反应方向为吸热反应，故答案为：；吸热； (2)①加入少量Na2SO4，硫酸钠是固体，不改变化学平衡和反应速率，则平衡不发生移动，故答案为：不发生移动； ②加入少量灼热的Fe3O4，氢气和四氧化三铁反应生成铁和水，则平衡Na2SO4(s)+4H2(g)⇌Na2S(s)+4H2O(g)，向逆向进行，故答案为：逆向移动； (3)若初始时加入的Na2SO4为2.84g，达平衡时Na2SO4的转化率为45%，则 Na2SO4(s)+4H2(g)⇌Na2S(s)+4H2O(g)，△m减小 142g 64g 2.84g×45%   m =，解得：m=0.576g，固体质量剩余2.84g-0.576g=2.264g，故答案为：2.264； (4)反应是吸热反应，若将平衡体系温度降低100℃，平衡逆向移动。a、平衡逆向移动，气体的物质的量不变，但温度降低，压强减小，故a不符合；b、平衡逆向移动，氢气物质的量增大，故b符合；c、反应前后气体的质量发生变化，密度随反应的进行发生变化，故c不符合；d、平衡逆向移动，气体的质量减小，故d不符合；故答案为：b。 第 1 页 共 4 页 学科网（北京）股份有限公司 $$