2.4 化学反应的调控-【新课程能力培养】2025-2026学年高中化学选择性必修1学习手册（人教版）

第四节 化 学习目标 1.通过对工业合成氨适宜条件的选择和优 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。 知识梳理 知识点1化工生产选择适宜条件的一般” 原则 1.从化学反应速率角度分析，既不能太大， 又不能太小。 2.从化学平衡移动角度分析，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。 3.从原料的利用率角度分析，增加易得、廉 价原料，提高难得、贵重原料的 从而降低生产成本。 4.从实际生产能力角度分析，如设备承受 的能力等。 5.注意催化剂的活性对 的限制。 6.工业生产中既不能片面地追求高转化率， 也不能片面地追求高反应速率，应寻找比 较高的反应速率并获得适当 的反 应条件。 第二章化学反应速率与化学平衡。 学反应的调控 知识点2化工生产中反应条件的选择方 法（以合成氨为例） 1.反应原理 N2(g)+3H2(g)=2NH(g) △H=-92.4 kJ.mol- 2.反应条件的选择 对化学反对平衡混合 反应 条件 应速率的物中氨含量 合成氨条件的选择 影响 的影响 压强增大，有利于氨 平衡移 的合成，但需要的动 力大，对材料、设备 增大 反 动，平衡 的要求高，这将会大 压强 应速率 混合物中 氨的含量 大增加生产投资，并 可能降低综合经济效 益。故采用 的高压 温度要适宜，既要保 平衡移证反应有较快的速 动，平衡率，又要使反应物的 升高 反 温度 应速率 混合物中转化率不能太低。故 氨的含量 采用的温度为 并且在该温度下催化 剂的 最大 使用 反 工业上一般选用 催化剂应速率 没有影响 作催化剂 3.原料气的充分利用 合成氨反应的转化率较低，从原料充分利 用的角度分析，工业生产中可采用 操作的方法提高原料的利用率。 要点精析 1.增大压强，正、逆反应速率均增大，平衡 学 35 高中化学选择性必修1（人教版） 向气体分子数减小的方向移动：减小压 强，正、逆反应速率均减小，平衡向气体 分子数增大的方向移动 2.升高温度，正、逆反应速率均增大，平衡 向吸热反应方向移动；降低温度，正、逆 反应速率均减小，平衡向放热反应方向 移动。 3.增大反应物浓度，正、逆反应速率均增大， 平衡正向移动。 4.催化剂可以增大反应速率，但不改变平衡 混合物的组成。 典例1硝酸生产中，500℃时，NH3和O2 可能发生如下反应： D4NH3(g)+502(g)-4NO(g)+6H2O(g) △H=-9072 kJ.mol-；K=1.1×1026 ②4NH3(g)+402(g)一2N,O(g)+6HO(g) △H=-1105 kJ.mol--;K=4.4x1028 ③4NH(g)+302(g)一2N2(g)+6HO(g) △H=-1269 kJ.mol-;K=7.1x1034 其中，②③是副反应。若要减少副反 应，提高单位时间内NO的产率，最合理的措 施是() A.减小压强 B.降低温度 C.增大O2浓度 D.使用合适的催化剂 解析：减小压强，反应速率减小，单位时间 内NO的产率减小，故A错误；降低温度， 反应速率减小，单位时间内NO的产率减小， 故B错误；增大O2浓度，氧气过量时与NO 反应生成NO2,则NO的产率减小，故C错 误；不同反应对催化剂有选择性，使用合适 的催化剂，能增大反应速率，提高单位时间 内NO的产率，故D正确。 答案：D 36)学 B变式训练① 下列有关合成氨工业的说法，正确的是 () A.增大压强，对正反应的反应速率影响更大 B.铁触媒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 C.合成氨工业的反应温度控制在400-500℃， 目的是使化学平衡向正反应方向移动 D.从合成塔出来的混合气体中NH只占15%， 所以合成氨厂的产率都很低 恒压条件下充入与反应无关的气体相当 于减压，平衡向气体分子数增大的方向移动。 典例2已知下列反应：《C>一CH,CH,(g) 催化剂( >-CH=CH(g)+H2(g)△H>0。 工业上，通常在乙苯蒸气中掺混水蒸气（原 料气中乙苯和水蒸气的物质的量之比为 1:9),控制反应温度为600℃，并保持体系 总压为常压的条件下进行反应。在不同反应 温度下，乙苯的平衡转化率和某催化剂作用 下苯乙烯的选择性（指除了H以外的产物 中苯乙烯的物质的量分数)示意图如下： 转化率或选择性/% 1001 苯乙烯 80 40 乙装 20 300400 500600700800 温度/℃ 典例2图 (1)①掺入水蒸气能提高乙苯的平衡转化 率，解释说明该事实： ②控制反应温度为600℃的理由是 (2)某研究机构用C02代替水蒸气开发了绿 色化学合成工艺一乙苯一二氧化碳耦 合催化脱氢制苯乙烯。保持常压和原料 气比例不变，与掺水蒸气工艺相比，在 相同的生产效率下，可降低操作温度： 该工艺中还能够发生反应：C0+H C0+HO:C02+C一2C0。新工艺的特 点有 (填数字序号)。 ①CO2与H2反应，使乙苯脱氢反应的 化学平衡右移 ②不用高温水蒸气，可降低能量消耗 ③有利于减少积炭 ④有利于CO2资源利用 解析：(1)①在体积可变的容器中掺入水 蒸气相当于把各反应物和产物稀释了，又由 于该反应为气体体积增大的反应，因此相当 于减小了压强，平衡右移，乙苯的平衡转化 率增大。②根据图示可知，在600℃时乙苯 的平衡转化率和某催化剂作用下苯乙烯的选 择性均较高，由于该反应为吸热反应，如果 温度太低，则反应速率较小，且平衡转化率 太低；如果温度太高，则苯乙烯的选择性降 低，高温还可能使催化剂失活，且能耗大。 (2)CO2和H2的反应消耗H2,故使乙苯脱 氢反应的化学平衡右移，①正确：获得水蒸 第二章化学反应速率与化学平衡。 气需要消耗大量能源，②正确；CO2与C(S) 发生反应生成C0(g),可以减少积炭，③正 确；两个反应都消耗CO2,④正确。 答案：(1)①正反应方向气体分子数增 加，加入水蒸气稀释，相当于起减压的效果 ②600℃，乙苯的转化率和苯乙烯的选择 性均较高。温度过低，反应速率慢，转化率 低；温度过高，选择性下降。高温还可能使 催化剂失活，且能耗大 (2)①②③④ P变式训练2 三氯氢硅(SiHCI)是制备硅烷、多晶 硅的重要原料，在催化剂作用下可发生反 应：2 SiHCI3(g)一SiH2CI2(g)+SiCl4(g),在 50℃和70℃时SiHCI3的转化率随时间变化 的结果如图所示。下列叙述正确的是() 25 701 50℃ 10 0 100200300400 t/min 变式训练2图 A.该反应为放热反应 B.增大压强，可以提高SiHCI的平衡转化 率，缩短达到平衡的时间 C.反应速率大小：v<vb D.a点时，v正(SiHCI3)>2w递(SiCl4) 学（37参考答案与解析。 降低400-500℃活性增大铁触媒 >m第四节 化学反应的调控 3.循环 知识梳理 要点精析 知识点1 变式训练 3.利用率4.高温高压5.温度6.平衡转化率 1.A2.D 知识点2 2.增大正向增多 10-30MPa增大逆向 第三章 水溶液中的离子反应与平衡 >n第一节 电离平衡 (2)H,CO,一H+HCO,HCO一H+CO (3)Fe++3OH 知识梳理 知识点2 知识点1 1.减小增大相等 1.全部电离部分电离电离=一 2.可逆的动态平衡v(离子化)=（分子化）≠0 2.(1)=2H++SO=Na+H++SO =Na+HSO 浓度温度 =Ca2+2HCO; CH-COO+HNHI+OH 平衡移 改变条件 n(H) c(H) c(CHCOO) c(CH-COOH) 电离程度 导电能力 动方向 加水稀释 向右 增大 减小 减小 减小 增大 减弱 不变 加入少量 向右 增大 增大 增大 增大 减小 增强 不变 冰醋酸 加人HC1(g) 向左 增大 增大 减小 增大 减小 增强 不变 加入NaOH(s) 向右 减小 减小 增大 减小 增大 增强 不变 加入CH,COONa(s) 向左 减小 减小 增大 增大 减小 增强 不变 加入镁粉 向右 减小 减小 增大 减小 增大 增强 不变 升高温度 向右 增大 增大 增大 减小 增大 增强 增大 知识点3 1.乘积常数 "第二节 水的电离和溶液的pH 2.()e(CH.COO) c(NH)·c(OH) 知识梳理 c(CHCOOH) c(NH·H,O) 知识点1 c(H)c(HCO) c(H)c(CO) c(HCO:) c(HCO) 1.(1)H0+OH电解质电离H0+HO一 3.(1)温度变大 HO+OH H,O一H+OH (2)e(H)e(H) c(HO) (2)越大越强HCN CH,COOH (3) (3)分步K1K。第一步电离 要点精析 改变条件 水的电离平 溶液中 溶液中 衡移动方向 c(H) c(OH-) 变式训练 1.C2.D3.A4.C5.C6.B7.D8.B 升高温度 向右 增大 增大 9.(1)b>a>c(2)b>a=c(3)c>ab 通入HCI 向左 增大 减小 (4)c>a=b(5)c>a=b 51