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

本讲义聚焦化学反应的调控核心知识点，以合成氨反应为载体，系统梳理可逆反应特点、影响平衡的因素、实际生产条件及工业流程，构建从反应原理到工业应用的递进式学习支架。 资料采用梯度分层设计，基础巩固回归教材夯实化学观念，根基训练通过习题培养科学思维（如平衡移动的证据推理），思维拓展结合工业实例（如“双碳”经济反应分析）提升科学探究与实践能力。课中辅助分层教学，课后助力学生查漏补缺。

2.4 化学反应的调控 梯度分层 基础巩固：课堂衔接，回归教材，夯实根本 根基训练：轻松练习，关注重点，梳理难点 拔高提升：深度演练，能力提升，高阶练习 基础巩固 1 1．合成氨反应的限度 (1)合成氨反应的特点 可逆性：反应为______反应 体积变化：正反应是气体体积________的反应 焓变：______0，熵变：______0 (2)影响因素 ①外界条件：______温度、______压强，有利于化学平衡向合成氨的方向移动。 ②投料比：温度压强一定时，、的体积比为____________时平衡混合物中氨的百分含量最高。 2．实际生产中合成氨的适宜条件 (1)压强：加压有利于提高反应速率和原料的转化率，但要考虑设备和技术条件等，实际选择的压强为____________。 (2)温度：高温有利于提高反应速率，低温有利于提高原料的转化率，还要考虑催化剂的活性，实际选择的温度为____________。 (3)催化剂：以____________为主体的多成分催化剂。 (4)浓度：①及时补充____________，增大反应物浓度。 ②及时分离出____________，减小生成物浓度。 3．合成氨工业的流程：原料气的制取— ______—______— ______—分离—液氨。 4．氨的合成 (1)主要设备：____________________________。 (2)反应原理：____________________________。 根基训练 2 1.下列有关合成氨条件选择的说法正确的是( ) A.适当增加氢气的浓度可提高氮气的平衡转化率 B.温度越高，速率越快，生产效益越好 C.使用铁触媒能提高合成氨反应的平衡转化率 D.将氨及时液化分离不利于提高氨的产率 2.当反应达到平衡时，下列措施能提高转化率的是( ) ①降低温度 ②恒压通入惰性气体 ③增加的浓度 ④增大压强 A.①④ B.①② C.②③ D.③④ 3.对于合成氨反应，达到平衡后，以下分析正确的是( ) A.升高温度，对正反应的反应速率影响更大 B.增大压强，对正反应的反应速率影响更大 C.减小反应物浓度，对逆反应的反应速率影响更大 D.加入催化剂，对逆反应的反应速率影响更大 4.1913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。下图是哈伯法的流程图，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 5.对于可逆反应，下列研究目的和示意图相符的是( ) A.温度对反应的影响 B.压强对反应的影响 C.恒容时加入对平衡体系的影响 D.恒温时加入催化剂对平衡体系的影响 6.一定条件下，。在测定的相对分子质量时，下列条件中，测定结果误差最小的是( ) A.温度0 ℃、压强50 kPa B.温度130 ℃，压强300 kPa C.温度25 ℃、压强100 kPa D.温度130 ℃、压强50 kPa 7.“碳达峰、碳中和”是我国社会发展重大战略之一，还原是实现“双碳”经济的有效途径之一，相关的主要反应有： Ⅰ. Ⅱ. 有利于提高平衡转化率的条件是( ) A.使用优良催化剂 B.低温高压 C.高温低压 D.高温高压 8.合成氨工业中，原料气中杂质CO在进入合成塔之前需经过铜氨液处理，其反应为，吸收CO后的醋酸铜氨溶液经过适当处理又可再生，再生的适宜条件是( ) A.高温低压 B.高温高压 C.低温低压 D.低温高压 9.一定条件下，在密闭容器中进行下列可逆反应： 下列说法正确的是( ) A.达到平衡状态时，抽出少量，反应混合溶液颜色变深 B.单位时间内生成，同时生成时，反应达到平衡状态 C.达到平衡状态时，降低温度，混合溶液的颜色将变浅 D.单位时间内有被还原，同时氧化生成时，平衡向正反应方向移动 10.合成氨工艺是人工固氮最重要的途径。下图是合成氨的简要流程（已知合成氨为放热反应）： 时，若在容积为2 L的密闭恒容容器中充入和，后达到平衡，测得的浓度为。 （1）计算此段时间的反应速率__________，的转化率为________。 （2）已知时，则反应温度T______300（填“>”“<”或“=”）。 （3）若向平衡后的体系中同时加入、，该反应是否处于平衡状态？______（填“是”或“否”），此时______（填“>”“<”或“=”）。 思维拓展 3 1.纳米钴常用作CO加氢反应的催化剂：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，提高了反应的转化率 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 2.如图所示为接触法制硫酸的设备和工艺流程，其中关键步骤是的催化氧化：，下列说法正确的是( ) A.反应后气体分子数减少，增大反应容器内压强一定有利于提高生产效益 B.反应放热，为提高转化率，工业生产应尽可能在较低温度下反应 C.工业生产要求高效，应使用催化剂并控制在催化剂活性最佳的温度下反应 D.该反应为放热反应，在任何条件下都能自发进行，因为吸热反应是非自发的 3.工业上可通过甲醇羰基化法制取甲酸甲酯：，在容积固定的密闭容器中，投入等物质的量和CO，测得相同时间内CO的转化率随温度的变化如图所示。下列说法不正确的是( ) A.增大压强，甲醇转化率增大 B.b点反应速率： C.反应速率： D.生产时反应温度控制在为宜 4.在一定条件下，利用合成CHOH的反应为C，研究发现，反应过程中会发生副反应，温度对、CO的产率影响如图所示。下列说法不正确的是( ) A.， 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弱副反应的发生 D.生产过程中，温度越高越有利于提高的产率 5.工业上利用黄铁矿制取硫酸，其反应流程如下： 下列说法错误的是( ) A.反应①矿石粉碎的目的是提高反应速率和矿石的转化率 B.反应②中即使通入过量的氧气，也不能将全部转化成 C.增大压强有利于反应②的进行，所以工业生产采用高压条件 D.过量的氨水吸收的化学方程式： 6.氨是重要的化学品之一，我国目前氨的生产能力位居世界首位。工业合成氨的反应为，能量转化关系如图所示。下列有关说法错误的是( ) A.低温、高压有利于提高产率 B.选择铁作催化剂可以提高和的转化率 C.将液化分离有利于提高产率 D.合成氨采取循环操作，能提高和的利用率 7.一定条件下，将一定量的和混合气体通过装有催化剂的反应器可得到甲烷。 已知：Ⅰ. Ⅱ. 在两种不同催化剂作用下反应相同时间，转化率和生成选择性随温度变化关系如图（）。 下列说法不正确的是( ) A.反应 B.在条件下反应制取，应选择催化剂A的效果较好 C.间，使用催化剂A或B，升高温度时的产率都增大 D.M点可能是该温度下的平衡点，延长反应时间，不一定能提高的产率 8.在硫酸工业生产中，通过下列反应使氧化成。在不同温度和压强下，反应达到平衡时的转化率如表所示： 温度/℃ 平衡时的转化率/% 0.1 MPa 0.5MPa 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 在实际生产中，有关该反应适宜条件选择的说法正确的是( ) A.的转化率与温度成反比，故采用尽可能低的温度 B.该反应在左右、1 MPa（常压）下进行较为合适 C.的转化率与压强成正比，故采用尽可能高的压强 D.为了提高的转化率，应使用合适的催化剂 9.氯化氢直接氧化法制氯气的反应为。恒容密闭容器中，进料比分别等于1、4、7时，HCl平衡转化率随温度变化的关系如图所示。下列说法不正确的是( ) A. B.增大反应的压强和及时分离出氯气都可以提高氯化氢的平衡转化率 C.当进料比过低时，HCl的转化率较低，且不利于分离和 D.若HCl的初始浓度为c，进料比为1时， 10.乙烯的产量是衡量一个国家的石油化工发展水平，研究工业制取乙烯有重要的意义。 （1）工业上用氧化制是化工工业的一个新课题，相关主要化学反应有： Ⅰ. Ⅱ. 向一密闭容器中通入和3mol，乙烷的平衡转化率、乙烯的选择性（）与温度和压强的关系如下图所示。 ①代表不同_________（填“温度”或“压强”）。 ②M、P两点正反应速率较大的是_________（填“M”或“P”）点，理由是________________________________。 ③在和条件下，达到平衡时容器的体积为1 L，平衡时的物质的量分数为_________反应Ⅰ的平衡常数是_________。 （2）工业生产中常用高选择性的YS-8810银催化剂催化乙烯氧化生产环氧乙烷，其反应机理如下： ⅰ.慢 ⅱ.快 ⅲ.快 ①增大的浓度_________（填“不能”或“能”）显著提高的生成速率。 ②一定条件下，对于反应：。起始状态Ⅰ中有Ag、和，经下列过程达到各平衡状态： 已知状态Ⅰ和Ⅲ的固体质量相等，下列叙述正确的是_________（填字母）。 A.从Ⅰ到Ⅱ的过程 B.压强： C.平衡常数： D.若体积，则 E.逆反应速率： 答案以及解析 基础巩固 1.（1）可逆 减小 < < （2）降低 增大 1:2.8 2. （1）10~30 MPa （2）400~500 （3）铁 （4）N2和H2 （4）NH3 3. 净化 压缩 合成 4. （1）合成氨塔（2） 根基训练 1.答案：A 解析：适当增加氢气的浓度，促使反应正向进行，可提高氮气的平衡转化率，A正确；合成氨是有气体参与的放热反应，温度升高，反应速率加快，但合成氨的转化率降低，B错误；铁触媒是催化剂，能使氨气和氢气在较低温度下反应，提高化学反应速率，但是催化剂不能改变平衡转化率，C错误；将氨及时液化分离，使得平衡正向移动，有利于提高氨的产率，D错误。 2.答案：A 解析：合成氨反应是放热反应，降低温度，平衡向正反应方向移动，氮气转化率增大，①正确；该反应是反应后气体分子数减小的反应，恒压通入惰性气体，容器容积增大，相当于减小压强，平衡向逆反应方向移动，氮气转化率降低，②错误；增加氮气浓度，平衡向正反应方向移动，但氯气转化率降低，③错误；增大压强，平衡向正反应方向移动，氮气转化率增大，④正确。故A正确。 3.答案：B 解析：A.该反应是放热反应，升高温度正逆反应速率都增大，但平衡向逆反应方向移动，说明温度对逆反应速率影响较大，故A错误；B.该反应是反应前后气体体积减小的反应，增大压强，平衡正向移动，则增大压强对正反应速率影响较大，故B正确；C.减小反应物浓度瞬间，生成物浓度不变，则逆反应速率不变，故C错误；D加入催化剂，对正逆反应速率影响相同，故D错误。 4.答案：B 解析：②④操作均有利于合成氨的化学平衡正向移动，⑤原料循环利用能提高原料转化率。 5.答案：C 解析：合成氨反应为放热反应，升高温度，平衡逆向移动，氮气的转化率降低，与图不符，A错误。条件下达到平衡所用的时间短，则由“先拐先平数值大”的原则可知，压强：；合成氨反应是气体体积减小的反应，增大压强，平衡正向移动，平衡时的体积分数增大，与图不符，B错误。恒容时，反应达到平衡后，加入的瞬间，正反应速率增大，逆反应速率不变；增大反应物浓度，平衡正向移动，与图相符，C正确。催化剂能降低反应的活化能，增大反应速率，使反应达到平衡所用的时间变短，与图不符，D错误。 6.答案：D 解析：在测定的相对分子质量时，应生成尽可能多的，尽可能地使平衡向左移动，改变条件使平衡向左移动，高温、低压有利于平衡逆向移动。故选D。 7.答案：C 解析：催化剂无法使平衡发生移动，A错误；降低温度，反应Ⅰ和反应Ⅱ均逆向移动，平衡转化率将降低，B错误；升高温度，反应Ⅰ和反应Ⅱ均正向移动，降低压强使反应Ⅰ平衡正向移动，平衡转化率将增大，C正确；加压使反应Ⅰ平衡逆向移动，平衡转化率将降低，D错误。 8.答案：A 解析：醋酸铜氨溶液经过适当处理又可再生，应使平衡尽可能向左移动，高温使平衡逆向移动，高压使平衡正向移动；低温使平衡正向移动，低压使平衡逆向移动：高温低压，平衡逆向移动。故选A。 9.答案：B 解析：抽出少量，浓度减小，平衡向左移动，混合溶液颜色变浅，A错误；降低温度，平衡正向移动，混合溶液颜色变深，C错误；单位时间内被还原，同时氧化生成，即，平衡不移动，D错误。 10.答案：（1） （2）< （3）否；> 解析：时，若在容积为2L的密闭恒容容器中充入和，后达到平衡，测得的浓度为，则此段时间内消耗0.4mol氮气，根据反应方程式可知，反应消耗，生成0.8mol氨气。 （1）反应速率，的转化率为。 （2）已知时，时，正反应放热，温度越高平衡常数越小，反应温度。 （3）若向平衡后的体系中同时加入，，该反应没有达到平 衡状态，反应正向进行，此时。 思维扩展 1.答案：B 解析：纳米技术的应用，优化了催化剂的性能，提高了化学反应速率，但不能使平衡发生移动，因此反应的转化率不变，A错误；从平衡体系中分离出，正反应速率瞬间不变，然后会逐渐减小，C错误；该反应的正反应为放热反应，升高温度，平衡逆向移动，反应物转化率会降低，工业生产中采用高温条件，是因为在高温下催化剂的化学活性高，能提高化学反应速率，缩短达到平衡所需要的时间，D错误。 2.答案：C 解析：反应后气体分子数减少，增大反应容器内压强，有利于平衡正向移动，但由于增大压强对设备要求和动力要求很高，成本高，效益可能不佳，A错误；反应放热，为提高转化率，应尽可能在较低温度下反应，但温度过低会使反应速率太慢，经济效益低，B错误；为加快反应速率，应使用催化剂，还需要考虑催化剂的最佳活性温度，不一定温度越高反应速率越大，C正确；化学反应能否自发进行的判断依据是，反应能否自发要综合焓变和熵变以及温度来判断，D错误。 3.答案：B 解析：的正反应是气体分子数减小的反应，增大压强，平衡向正反应方向移动，甲醇的转化率增大，A正确。由题图可知，随着温度的升高，CO的转化率先增大后减小，在相同时间内，约时反应达到平衡，b点时反应没有达到平衡，仍向正反应方向进行，则，B错误。温度越高反应速率越快，因此反应速率：，C正确。由题图可知，在之间时，CO的转化率较大，且反应速率较快，因此生产时反应温度控制在为宜，D正确。 4.答案：D 解析：由图像可知，升高温度，的产率降低，反应向逆反应方向移动，则，升高温度，CO的产率增大，反应向正反应方向移动，，A正确；因为合成反应有气体参与，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弱副反应的发生，C正确；由图像可知，温度越高，的产率越低，D错误。 5.答案：A 解析：对矿石进行粉碎，增大原料间接触面积从而增大反应速率，但是不能改变矿石的转化率，A错误。 6.答案：B 解析：合成氨反应正向是气体体积减小的放热反应，因此低温、高压有利于平衡正向移动提高产率，A正确；催化剂只能提高反应速率，不能使平衡发生移动，即不能提高和的转化率，B错误；将液化分离降低生成物的浓度，使平衡正向移动有利于提高产率，C正确；循环操作可以让未反应的和再次作为原料参与反应，能提高和的利用率，D正确。 7.答案：D 解析：据图可知选用催化剂A时，在与M点相同温度条件下，有更高的转化率，而催化剂不影响平衡移动，说明M点一定不是平衡点，D错误。 8.答案：B 解析：由题表数据可知，的转化率与温度成反比，降低温度，平衡向正反应方向移动，但反应速率减小，达到平衡所需时间变长，生产成本会增大，不利于实际生产，A错误；在时的平衡转化率（）就已经很高了，若继续增大压强，平衡虽正向移动，但效果并不明显，且会增大生产成本，因此该反应在左右、1 MPa条件下进行较为合适，B正确；由题表数据可知，的转化率与压强成正比，但在压强大于5 MPa后，压强增大，平衡虽正向移动，但效果并不明显，且会增大生产成本，得不偿失，C错误；催化剂不能改变的平衡转化率，D错误。 9.答案：C 解析：由题图可知，升高温度，HCl平衡转化率降低，平衡逆向移动，平衡常数减小，则，A正确；该反应为气体分子数减小的反应，增大反应的压强和及时分离出氯气，平衡均向正反应方向移动，都可以提高氯化氢的平衡转化率，B正确；相同条件下，越小，HCl的转化率越大，C错误；相同温度下，越小，HCl平衡转化率越大，题图中曲线A表示进料比为1时的HCl平衡转化率，时，HCl平衡转化率为，可列三段式： ，D正确。 20.答案：（1）①压强 ②P；P点的压强和乙烷的浓度均更大，故P点的正反应速率更大 ③22.2%；0.495 （2）①不能 ②DE 解析：（1）①Ⅰ、Ⅱ均为吸热反应，升高温度，平衡正向移动，乙烷的转化率增大；Ⅰ、Ⅱ均为气体分子数增加的反应，增大压强，平衡逆向移动，乙烷的转化率减小，由图可知，随X增大而增大，则X代表温度，代表压强； ②相同温度下，增大压强，平衡逆向移动，乙烷的转化率减小，则压强：；图中M、P两点温度相同，而P点的压强和乙烷的浓度均更大，故P点的正反应速率更大； ③在和条件下，达到平衡时容器的体积为，P点表示乙烷的转化率为，则反应的乙烷为1 mol，乙烯选择性为，则生成乙烯0.6 mol，根据三段式可知（假设先发生反应Ⅰ）： 平衡时乙烷、二氧化碳、乙烯、水、一氧化碳、氢气分别为1 mol、，总的物质的量为7.2mol，平衡时的物质的量分数为，反应Ⅰ的平衡常数是。 （2）①决定总反应速率的是慢反应，故增大的浓度不能显著提高的生成速率； ②该反应的只随温度的改变而改变，Ⅱ到正增大体积，则平衡逆向移动，固体质量减小，已知状态Ⅰ和Ⅲ的固体质量相等，则Ⅰ到Ⅱ为平衡正向移动的过程；由分析可知，从Ⅰ到Ⅱ的过程为正向移动过程，气体量减少，则，A错误；反应的只随温度的改变而改变，故压强：，B错误；反应为放热反应，升高温度，平衡逆向移动，平衡常数减小，则平衡常数：，C错误；已知状态Ⅰ和Ⅱ的固体质量相等，则氧气的物质的量相等，反应的，根据阿伏加德罗定律可知，若体积，则，故，D正确；由分析可知，Ⅰ到Ⅱ为平衡正向移动的过程，则逆反应速率：；Ⅱ到Ⅲ增大体积，温度不变，平衡时氧气浓度不变，则逆反应速率：；Ⅲ到Ⅳ体积不变，升高温度，正逆反应均速率增加，则逆反应速率：；故逆反应速率：，E正确。 学科网（北京）股份有限公司 $