2.4 化学反应的调控（4大题型专项训练，黑吉辽蒙专用）【上好课】化学人教版选择性必修1

2.4 化学反应的调控 题型01 合成氨反应原理的分析 题型02 工业合成氨适宜的条件 题型03 合成氨反应图像分析 题型04 工业生产中适宜生产条件的选择 题型01 合成氨反应原理的分析 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：反应为可逆反应。 （3）体积变化(熵变)：ΔS<0，正反应是气体体积缩小的反应。 （4）焓变：ΔH<0，是放热反应。 2．原理分析 根据合成氨反应的特点，利用我们学过的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，请填写下表。 条件 提高反应速率 提高平衡转化率 压强 增大压强 增大压强 温度 升高温度 降低温度 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.数据分析 根据课本表2－2（P47）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升高温度、增大压强；提高平衡混合物中氨的含量的条件是降低温度、增大压强。二者在温度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。 【典例1】．(25-26高二上·辽宁阜新百师联盟·期中)有关工业合成氨的说法正确的是 A．使用铁催化剂可提高反应物的平衡转化率 B．将氨气液化分离后，可提高氨气的产率 C．升高温度有利于向合成氨反应方向进行 D．增大压强有利于加快反应速率，所以压强越大越好 【答案】B 【详解】A．催化剂只能加快反应速率，不影响化学平衡，因此无法提高平衡转化率，A错误； B．将氨气液化分离后，减少了生成物浓度，促使平衡向正反应方向移动，从而提高氨气产率，B正确； C．合成氨是放热反应，升高温度会使平衡逆向移动，不利于合成氨反应的进行，C错误； D．增大压强虽加快反应速率且有利于合成氨，但过高的压强对设备要求苛刻、且增加动力，实际生产中需综合考虑成本和安全，并非越大越好，D错误； 故答案为：B。 【变式1-1】(24-25高二上·黑龙江绥化第二中学·)有关合成氨工业的说法正确的是 A．增大H2的浓度，可提高H2的转化率 B．由于氨易液化，N2、H2在实际生产中可循环使用，所以总体来说氨的产率很高 C．合成氨工业的反应温度控制在700 K，目的是使化学平衡向正反应方向移动 D．合成氨厂采用的压强是10~30 MPa，因为该压强下铁的活性最大 【答案】B 【详解】A．增大H2的浓度，H2的转化率减小，氮气转化率升高，A错误； B．氨易液化，分离出N2、H2在实际生产中可循环使用，提高原料利用率，B正确； C．温度控制在700K主要是为了兼顾速率与平衡，且500℃时催化剂活性最大，C错误； D．压强越大，越有利于反应正向进行，压强采用10~30MPa主要是考虑对设备材料的要求，D错误； 答案选B。 【变式1-2】(25-26高二上·吉林长春第八中学·月考)工业合成氨是人类科学技术的一项重大突破，下列关于工业合成氨条件选择的说法，正确的是 A．通过添加适度过量的来提高的转化率 B．高温能缩短反应达到平衡的时间，有利于提高氨的平衡产率 C．合成塔压强控制在，是对生产设备条件和经济成本综合考虑的结果 D．通过液化分离的方式不断移除产品，有利于增大反应平衡常数，促进反应正向进行 【答案】C 【详解】A．根据平衡移动原理，增加H2的浓度确实能提高N2的转化率，但工业生产需要综合考虑经济效益，通常将N2和H2的投料比控制在1∶3左右，并通过循环利用未反应的气体来提高原料的综合利用率，而非采用通入大量过量H2的方式，A错误； B．高温虽加快反应速率，但合成氨是放热反应，高温会降低氨的平衡产率，B错误； C．增大压强，既能加快反应速率、又能提高氨的平衡产率，但压强越大，对材料的强度和设备的制造要求就越高，需要的动力也越大，压强控制在10～30 MPa是对生产设备条件和经济成本综合考虑的结果，C正确； D．移除NH3可使平衡正向移动，但平衡常数仅与温度有关，反应的平衡常数不会改变，D错误； 答案选C。 【变式1-3】(25-26高二上·辽宁沈阳第二中学·月考)工业合成氨是人类科学技术的一项重大突破。 (1)一定温度下，在恒容密闭容器中充入一定量的和发生反应：  ，下列证据不能说明反应一定达到化学平衡状态的是___________。 A．与的转化率相等 B．容器内气体的质量不再改变 C．容器内的压强不再改变 D．2v正(N2)=v逆(NH3) (2)合成氨生产流程示意图如下。 已知：在铁触媒上的吸附分解反应活化能高。 ①关于合成氨工艺的下列理解，正确的是 。 A．合成氨反应S>0 B．控制温度(773K)远高于室温，是为了保证尽可能高的平衡转化率和较快的化学反应速率 C．当温度、压强一定时，在原料气(和的比例不变)中添加少量惰性气体，有利于提高平衡转化率 D．基于有较强的分子间作用力可将其液化，不断将液氨移去，利于反应正向进行 E．分离空气可得，通过天然气和水蒸气转化可得，原料气须经过净化处理，以防止催化剂中毒和安全事故发生 ②原料气中一般过量，原因为 。 ③原料气中若混有可用铜氨液除去，  。吸收CO后的铜氨液经过适当处理可再生，其再生的适宜生产条件是 。 (3)向一密闭容器中充入0.25 mol N2和0.75 mol H2，下图中的实验数据是在其它条件不变时，不同温度(200 ℃、400 ℃、600 ℃)、压强下，平衡混合物中的物质的量分数的变化情况。 ①曲线a对应的温度是 。 ②点对应的的转化率为 。 (4)对于合成氨反应而言，下列有关图像一定正确的是 。(选填序号) A．        B．        C． 【答案】(1)AB (2) DE 易得，过量可提高的转化率；在铁触媒上的吸附分解反应活化能高，过量还可加快反应速率 高温、低压 (3) 200 ℃ (4)AB 【详解】（1）A．N2与H2的转化率相等，取决于起始投料比，与平衡无关，不能说明达到平衡，A错误； B．反应中所有物质都是气体，根据质量守恒，气体质量始终不变，不能说明达到平衡，B错误； C．反应前后气体物质的量变化(n≠0)，恒容下压强不再改变，说明物质的量不变，能说明达到平衡，C正确； D．2v正(N2)=v逆(NH3)，即v正：v逆=1：2，符合反应速率之比等于化学计量数之比，能说明达到平衡，D正确； 故选AB。 （2）①A．反应N2+3H22NH3是气体物质的量减小的反应，S<0，A错误； B．反应H<0，高温会降低平衡转化率，控制温度(773 K)是为了兼顾催化剂活性和反应速率，B错误； C．恒温恒压下，充惰性气体，容器体积增大，相当于减小压强，平衡逆向移动，平衡转化率降低，C错误； D．液化移走NH3，平衡正向移动，D正确； E．原料气中的杂质(如CO、S化合物)会使催化剂中毒，需净化处理，E正确； 故选DE； ②N2在铁触媒上的吸附分解活化能高，反应速率慢，N2容易获取，过量时可提高H2的转化率，同时保证反应速率； ③由题给热化学方程式可知，平衡逆移可促进铜氨液再生，该反应为气体分子数增大的放热反应，高温、低压条件可促进平衡逆移。 （3）①反应H<0，温度越低，NH3的物质的量分数越高，曲线a的NH3分数最高，故温度最低，为200 ℃； ②设M点NH3的物质的量为x mol，起始n(N2)=0.25 mol，n(H2)=0.75 mol，反应中存在关系：N2~3 H2~ 2NH3，结合平衡时NH3的物质的量分数为60%，可列式：，解得x=0.375，H2的转化率为。 （4）A．催化剂只加快反应速率，不改变平衡，故使用催化剂时达到平衡的时间短，但N2的转化率不变，A正确； B．反应H<0，温度T1<T2，则T1时平衡NH3体积分数更高，且T1时反应速率慢，达到平衡时间长，B正确； C．反应中N2、H2的浓度减小、NH3的浓度增大，且H2的变化量是NH3的1.5倍，C错误； 故选AB。 题型02 工业合成氨适宜的条件 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 氨及时从混合气中分离出去，剩余气体循环使用；及时补充N2和H2 （1）压强 ①原理分析：压强越大越好。 ②选用条件：目前，我国合成氨厂一般采用的压强为10～30 MPa。 ③合成氨时不采用更高压强的理由：压强越大，对材料的强度和设备的制造要求也越高，需要的动力也越大，这将会大大增加生产投资，并可能降低综合经济效益。 （2）温度 ①原理分析：低温有利于提高原料的平衡转化率。 ②选用条件：目前，在实际生产中一般采用的温度为400～500 ℃。 ③不采用低温的理由：温度降低会使化学反应速率减小，达到平衡所需时间变长，这在工业生产中是很不经济的。 合成氨反应一般选择400～500 ℃进行的又一重要原因为铁触媒在500 ℃左右时的活性最大。 （3）催化剂 ①原理分析：在高温、高压下，N2和H2的反应速率仍然很慢。 ②选用条件：通常采用加入以铁为主体的多成分催化剂，又称铁触媒。 ③选择催化剂的理由：改变反应历程，降低反应的活化能，使反应物在较低温度时能较快地进行反应。 另外，为了防止混有的杂质使催化剂“中毒”，原料气必须经过净化。 （4）浓度 ①原理分析：在500 ℃和30 MPa时，平衡混合物中NH3的体积分数及平衡时N2和H2的转化率仍较低。 ②采取的措施：采取迅速冷却的方法，使气态氨变成液氨后及时从平衡混合物中分离出去；应将NH3分离后的原料气循环使用，并及时补充N2和H2，使反应物保持一定的浓度。 ③采取该措施的理由：分离出NH3以促使平衡向生成NH3的方向移动，此外原料气的循环使用并及时补充原料气，既提高了原料的利用率，又提高了反应速率，有利于合成氨反应。 【典例2】(25-26高二上·辽宁辽西重点高中联考·月考)如图所示为工业合成氨的流程图。下列说法错误的是 A．步骤①中净化可以防止催化剂中毒 B．步骤③、④、⑤均有利于提高正逆化学反应速率 C．步骤②中“加压”既可以提高原料的转化率，又可以加快反应速率 D．工业合成氨反应，该反应能在低温自发进行 【答案】B 【分析】和经过除杂干燥后，加压加快反应速率，提高产率，在催化剂和500℃作用下，发生可逆反应：，经过液化分离后，得到氨气，剩余的氮气和氢气则再循环用于下一次生产。 【详解】A．步骤①中“净化”是除去杂质，以防止催化剂中毒，A正确； B．步骤③使用催化剂和500℃能提高正逆反应速率；步骤④液化分离出氨气，生成物浓度减小，反应速率减慢；步骤⑤、的循环再利用有利于提高反应速率，B错误； C．合成氨的反应为气体分子数减小的反应，加压有利于平衡正向移动，提高原料转化率，加压也可以加快反应速率，C正确； D．工业合成氨反应，气体分子数减少，即，根据吉布斯自由能公式，反应只有在低温的情况下才能小于0，反应才能自发进行，D正确； 故选B。 【变式2-1】(24-25高二上·吉林“BEST合作体”·期末)氨对发展农业有着重要意义，也是重要的化工原料。合成氨的生产流程示意图如下。 下列有关合成氨说法正确的是 A．从合成氨平衡体系中分离出，可提高正反应速率，减小逆反应速率，平衡正移 B．热交换的目的是预热原料气，同时对合成的氨气进行降温利于液化分离 C．合成氨一般选择进行，铁触媒的活性最大，原料气平衡转化率高 D．步骤④⑤均有利于提高原料的平衡转化率 【答案】B 【详解】A．从合成氨平衡体系中分离出氨气，减少了生成物的浓度，使平衡正向移动，但正反应速率和逆反应速率都减小，故A错误； B．热交换将氨气的热量转给氮气和氢气，目的是预热原料气，同时对合成的氨气进行降温，利于液化分离，故B正确； C．合成氨一般选择进行，主要是让铁触媒的活性最大，但该反应是放热反应，温度升高，原料气的平衡转化率降低，故C错误； D．步骤④是有利于铁触媒的活性最大，由于该反应是放热反应，升高温度，原料的平衡转化率降低，步骤⑤分离出氨气，有利于平衡正向移动，可以提高原料的转化率，故D错误； 故选B。 【变式2-2】(25-26高二上·辽宁大连第八中学·月考)氨对发展农业有着重要意义，也是重要的化工原料。合成氨的生产流程示意如下。 下列说法不正确的是 A．“干燥净化”的目的是防止混有的杂质使催化剂中毒 B．合成氨一般选择400~500℃进行，主要是让铁触媒的活性最大，平衡转化率高 C．热交换的目的是预热原料气，同时对合成的氨气进行降温利于液化分离 D．合成氨采用循环操作，主要是为了提高和的利用率 【答案】B 【详解】A．干燥净化的目的是去除原料气中的杂质（如硫化物等），防止杂质使铁触媒中毒，A正确； B．合成氨选择400~500℃主要是因为铁触媒在此温度下活性最大，可加快反应速率，但该反应为放热反应，升高温度会降低平衡转化率，B错误； C．热交换可利用反应后的高温气体预热原料气（节约能源），同时冷却含氨气的混合气体，利于氨气液化分离，C正确； D．循环操作能将未反应的和重新送入反应器，提高原料利用率，D正确； 故答案选B。 【变式2-3】(25-26高二上·吉林长春实验中学·)已知     下图为工业合成氨的流程图。下列说法正确的是 A．步骤②中“加压”既可以提高原料的转化率，又可以加快反应速率，所以生产中压强越大越好 B．步骤④中反应温度提高至1000℃，反应速率加快且催化剂的活性更高 C．步骤②④⑤⑥均有利于提高原料的平衡转化率 D．若此反应中△H和△S不随温度变化而变化，则保持此反应自发进行的温度应低于466.7K 【答案】D 【详解】A．合成氨的反应为气体分子数减小的反应，加压有利于平衡正向移动，提高原料转化率，加压也可以提高反应速率，但压强过大对设备要求高，且不经济，A错误； B．步骤④中反应温度500℃时催化剂活性较好，提高至1000℃，催化剂的活性下降，B 错误； C．步骤④加入催化剂只能提高反应速率，不能提高平衡转化率，加压、液化分离出和、的循环再利用均可以使平衡正向移动，所以步骤②⑤⑥有利于提高原料的平衡转化率，步骤④不能，C错误； D．该反应自发进行的最低温度，需使，即，得T<466.7K，因此保持此反应自发进行的温度低于466.7K，D正确； 故选D。 题型03 工业合成氨反应图像分析 1.N2(g)＋3H2(g)2NH3(g) ΔH <0 ，平衡混合物中氨的含量与温度、压强的关系如下图所示： 结论：压强越大，氨的含量越高；温度越高，氨的含量越低。 2.速率-时间图像分析 下图为合成氨反应N2(g)＋3H2(g)2NH3(g) ΔH <0的速率随时间变化的曲线图： 图像分析： （1）t0时，v正、v逆均不为零,说明反应从两个方向同时开始，由于v正＞v逆，所以反应向正反应方向进行； （2）t1时，增大反应物浓度，平衡向正反应方向移动； （3）t2时，减小生成物浓度，平衡向正反应方向移动； （4）t3时，增大压强，平衡向正反应方向移动； （5）t4时，减小压强，平衡向逆反应方向移动； （6）t5时，升高温度，平衡向逆反应方向移动； （7）t6时，降低温度，平衡向正反应方向移动； （8）t7时，增大N2、H2的浓度，减小NH3的浓度，平衡向正反应方向移动； （9）t8时，加入催化剂，平衡不移动。 解题技巧—反应达到平衡后，改变条件： （1）v正＞v逆，平衡正向移动；v正＝v逆，平衡不移动；v正＜v逆，平衡逆向移动。 （2）只改变反应物或生成物浓度时，有一条线连接原曲线。 （3）改变温度，曲线不再连续。 （4）改变压强，若反应前后均有气体且气体的物质的量不相等，则v正、v逆发生变化，曲线不再连续；若反应前后气体的物质的量相等，则v正＝v逆，曲线也不再连续。 【典例3】(25-26高二上·内蒙古呼伦贝尔海拉尔第二中学·)一定条件下向某密闭容器中加入、和一定量的B三种气体，图1表示各物质浓度随时间的变化关系，图2表示速率随时间的变化关系，时刻各改变一种条件，且改变的条件均不同。若时刻改变的条件是压强，则下列说法错误的是 A．若，则前的平均反应速率 B．该反应的化学方程式为 C．时刻改变的条件分别是升高温度、加入催化剂、增大反应物浓度 D．B的起始物质的量为 【答案】C 【分析】t2时正、逆反应速率中只有其中一个增大，应是改变某一物质的浓度，t4时改变的条件为减小压强，说明反应前后气体的体积相等，t5时正逆反应速率都增大，应是升高温度，由图甲可知，t1时到达平衡，△c(A)=0.09mol/L，△c(C)=0.06mol/L，二者化学计量数之比为0.09：0.06=3：2，则B为生成物，反应方程式为3A(g)B(g)+2C(g)，结合浓度的变化解答该题。 【详解】A．若t1=15s，生成物C在t0∼t1时间段的平均反应速率为：v==0.004 molL﹣1s﹣1，A正确； B．由以上分析可知反应的化学方程式为：3A(g)B(g)+2C(g)，B正确； C．t2时刻该变外界条件，其中某方向速率一瞬间不发生变化，另一方向化学反应速率增大，故t2时刻该变的外加条件为增大反应物浓度，t3时刻错误该变外界条件，化学反应速率均增大，且正逆化学反应速率相等，故t3时刻该变的外界条件可以是加入催化剂或压缩体积加压或充入适量A、B、C，t5时刻后正逆化学反应速率均增大，其该变外界条件可能为升温、充入相关参加反应的物质，C错误； D．该反应的方程式为3A(g)B(g)+2C(g)，根据方程式可知消耗0.09mol/L的A，则生成0.03mol/L的B，容器的体积为2L，生成B的物质的量为，平衡时B的物质的量为，所以起始时B的物质的量为0.1mol−0.06mol=0.04mol，D正确； 故答案为：C。 【变式3-1】(25-26高二上·吉林长春外国语学校·月考)氨分解制氢是一种极具前景的便携式制氢方法，不同压强下氨的平衡转化率随温度变化如下。下列说法正确的是 A．断开键吸收的能量小于形成键与键放出的能量之和 B．氢气和氮气的物质的量之比保持不变，说明氨分解反应达到平衡状态 C．400K时，对应氨的平衡转化率大于，是因为此情况下，对应的平衡常数比的大 D．生产条件可选择高温、适当压强和加入催化剂 【答案】D 【详解】A．氨分解反应为2NH3(g)⇌N2(g)+3H2(g)，由图像知温度升高氨平衡转化率增大，说明正反应吸热ΔH>0。ΔH=反应物键能总和-生成物键能总和，则断开6mol N-H键吸收的能量大于形成3mol H-H键与1mol N≡N键放出的能量之和，故A错误； B．该反应中N2和H2的物质的量之比始终为1:3，比值均是恒量，N2和H2的物质的量之比不变，反应不一定平衡，故B错误； C．平衡常数K仅与温度有关，400K时温度相同，p1和p4的K相等，故C错误； D．正反应吸热，高温可提高转化率，减小压强平衡正向移动，催化剂加快反应速率，所以生产条件可选择高温、适当压强和加入催化剂，故D正确； 选D。 【变式3-2】．(24-25高二上·内蒙古鄂尔多斯西四旗·期中)反应  ，在一定条件下，反应物Y的转化率与反应时间的关系如图所示。若使曲线b变为曲线a，可采取的措施是 A．增大X的浓度 B．增大压强 C．加入催化剂 D．升高温度 【答案】D 【分析】由图可知，改变条件，曲线b变为曲线a时，Y的平衡转化率减小，反应速率加快，达到平衡所需的时间变短。 【详解】A．增大X的浓度速率加快，平衡正向移动，Y的平衡转化率增大，A项不符合题意； B．该反应是气体体积减小的反应，增大压强速率加快，平衡正向移动，Y的平衡转化率增大，B项不符合题意； C．加入催化剂速率加快但平衡不移动，Y的平衡转化率不变，C项不符合题意； D．该反应是放热反应，升高温度速率加快，平衡逆向移动，Y的平衡转化率减小，D项符合题意； 选D。 【变式3-3】(25-26高二上·内蒙古呼和浩特第二中学·期中)化学家格哈德·埃特尔证实了氢气与氮气在固体催化剂表面合成氨的反应过程，示意图如下： 下列关于合成氨反应的叙述中不正确的是 A．常温下该反应难以进行，是因为常温下生成物的化学键难以形成 B．该过程表明，在化学反应中存在化学键的断裂与形成 C．在催化剂的作用下，反应物的化学键变得容易断裂 D．过程②需吸收能量，过程③则放出能量 【答案】A 【详解】A．化学键的断裂需要吸收能量，常温下该反应难以进行，是因为常温下反应物的化学键难以断裂，A错误； B．由图中可知，每3个氢分子和1个氮气分子断键得到原子，然后生成2个氨分子，生成氨分子之前是氢原子和氮原子，说明在化学反应中存在化学键的断裂与形成，B正确； C．催化剂能改变化学反应的速率，合成氨的反应在催化剂作用下，反应速率加快，意味着反应物化学键的断裂和生成物化学键的形成变得更容易，C正确； D．化学键的断裂需要吸收能量，而化学键的形成则放出能量，从图中可看出②为化学键断裂过程，③为新的化学键形成过程，D正确； 故选A。 题型04 工业生产中适宜条件的选择 选取适宜的化工生产条件时,要运用反应速率和化学平衡移动的相关知识,同时考虑化工生产中的动力、材料及设备等因素的影响,综合选取适宜的生产条件。具体分析如下: 条件 原则 从化学反应速率分析 既不能过快，又不能太慢 从化学反应限度分析 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 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、高压能力等 从催化剂的使用活性分析 注意温度对催化剂的活性的限制 【典例4】(25-26高二上·内蒙古锡林郭勒盟第二中学·)工业上以黄铁矿(主要成分)为原料生产硫酸的主要流程如下。 已知：步骤Ⅱ中的平衡转化率随温度和压强的变化情况如下表。 温度/℃ 平衡时的转化率/% 450 97.5 98.9 99.2 99.6 99.7 550 85.6 92.9 94.9 97.7 98.3 下列说法错误的是 A．步骤Ⅰ中出炉气需净化，能防止步骤Ⅱ中催化剂中毒 B．步骤Ⅱ中通入过量的空气，目的是提高的平衡转化率 C．步骤Ⅱ实际生产中应选择和 D．步骤Ⅲ中吸收塔内常采用逆流喷淋式，提高的吸收效率 【答案】C 【详解】A．步骤Ⅰ中产生的二氧化硫不纯，含有杂质，因此步骤Ⅰ中出炉气需净化，能防止步骤Ⅱ中催化剂中毒，故A正确； B．步骤Ⅱ中通入过量的空气，目的是提供足够的氧气，使平衡正向移动，该操作可以提高SO2的平衡转化率，故B正确； C．根据表格数据，450℃和10MPa时SO2的转化率最高，但压强由1MPa升高到10Mpa二氧化硫的转化率提升并不明显，因此实际生产中需要考虑成本和设备承受能力，通常选择450℃和1MPa，故C错误； D．步骤Ⅲ中吸收塔内常采用逆流喷淋式，逆流喷淋可以增加气液接触面积，提高SO3的吸收效率，故D正确； 故选C。 【变式4-1】(25-26高二上·黑龙江牡丹江第一高级中学·月考)西南油气田甲烷产量高，甲烷的综合利用产氢是一项重要的课题。 甲烷水蒸气重整过程涉及的反应如下： 反应I： 反应II： 反应III： 过程中自由能(，设和不随温度变化)随温度变化趋势如图所示： (1)判断反应I、II反应焓变的符号： 0， 0(填“>”或“<”)，在时，发生的反应有： (选用“I、II、III”作答)。 (2)在、条件下，甲烷水蒸气重整反应达到平衡时体系中各组分摩尔分数(物质ⅰ的摩尔分数)与投料水碳比[]的关系如图所示。 和随水碳比的变化曲线分别是 、 (填序号)。 (3)一定条件下，向V L恒容密闭容器中通入发生反应I、II，达到平衡时，容器中为为，反应Ⅰ的化学平衡常数为 (用含a、b、V的代数式表示)。 (4)甲烷二氧化碳重整产氢的技术理论：条件下，气体分子吸附至催化剂表面后发生反应，此过程机理模型如图所示(*表示吸附在催化剂表面的活性物种)。 ①根据图示写出该化学反应方程式 。 ②在催化剂中添加少量多孔能提高转化率，其原因是 。 【答案】(1) > < I、III (2) ② ③ (3) (4) 的多孔结构可以吸附更多二氧化碳，增大接触面积，且能与反应，吸收更多从而促进二氧化碳与甲烷在催化剂表面接触反应，提高二氧化碳的转化率 【详解】（1）对于反应I：由自由能ΔG=ΔH−TΔS，反应I是气体分子数增多的反应，ΔS>0，从图中看，温度升高，ΔG减小，当T足够大时，ΔG<0，所以ΔH1>0。 对于反应II：反应II气体分子数不变，ΔS≈0，温度升高，ΔG增大，所以ΔH2<0。 在1200℃时，反应I和反应III的ΔG<0，能自发进行，所以发生的反应有I、III。 （2）水碳比增大，即H2O的量相对增多，CH4的转化率增大，其摩尔分数减小，所以对应的曲线是②；CO会与H2O发生反应II生成CO2和H2，水碳比增大，CO的摩尔分数减小，所以对应的曲线是③。 （3）设反应I中消耗CH4的物质的量为x，消耗H2O的物质的量为x，生成H2的物质的量为3x，生成CO的物质的量为x；反应II中消耗CO的物质的量为y，消耗H2O的物质的量为y，生成H2的物质的量为y，生成CO2的物质的量为y。已知平衡时H2O(g)为a mol，则1−x−y=a；平衡时CO(g)为b mol，则x−y=b。解得x=b+y，代入1−(b+y)−y=a，得y=，x=。平衡时CH4的物质的量为2−x=2−=mol；H2O的物质的量为a mol；H2的物质的量为3x+y=2−2a+b mol；CO的物质的量为b mol。反应I的化学平衡常数K==。 （4）①从图示可知，反应物是CH4和CO2，生成物是CO和H2，反应条件是500℃、催化剂，所以化学反应方程式为。 ②多孔CaO的多孔结构可吸附更多CO2，增大了CO2与催化剂、CH4的接触面积，且CaO能与CO2反应，吸收更多CO2，促使反应正向进行，从而提高CO2的转化率。 【变式4-2】(25-26高二上·内蒙古呼和浩特第二中学·期中)下图是工业上以硫铁矿为原料生产硫酸工艺流程示意图，完成下列问题。 (1)写出装置的名称：A．     B．     C． (2)写出装置A中发生的化学方程式 ，写出装置B中发生的化学方程式 ，写出装置C中发生的化学方程式 。 (3)b口处进入的气体的主要成分是 。 (4)装置B中，对于a、b两进口处的气体，主要成分 、温度 (以上两空均选填“相同”或“不相同”)，这主要是由于装置B中的 (填装置名称)造成的。 (5)根据上述工艺流程图判断，下列说法不正确的是 。 A．为了使硫铁矿充分燃烧，需将其粉碎 B．过量空气能提高的转化率 C．使用催化剂能提高的转化率和反应速率 D．装置A排出的矿渣可供炼铁 E．装置C中填入空心瓷砖是为了增大接触面积，提高的吸收率 F．从装置A中出来的气体需要净化，其主要目的是为了降低混合气体的温度 (6)装置C中排出的尾气不能直接排放到空气中，主要是因为尾气中含有 等气体，直接排放到空气中可能造成的污染是 。实验室中，通常用 吸收该尾气，反应的化学方程式 。 【答案】(1) 沸腾炉 接触室 吸收塔 (2) 4FeS2＋11O22Fe2O3＋8SO2； 2SO2(g)＋O2(g)2SO3(g) SO3＋H2O=H2SO4。 (3)氧气、氮气、二氧化硫等 (4) 相同 不相同 热交换器 (5)CF (6) 二氧化硫 形成酸雨 氢氧化钠溶液 SO2+2NaOH=Na2SO3+H2O 【分析】工业上以硫铁矿为原料生产硫酸工艺流程示意图中，包括A为沸腾炉，反应为4FeS2＋11O22Fe2O3＋8SO2；B为接触室，反应为2SO2(g)＋O2(g)2SO3(g) ΔH＝－196.6 kJ·mol－1；C为吸收塔，反应为SO3＋H2O=H2SO4。接触室中利用催化氧化反应将SO2转化为SO3是工业制硫酸中最关键的步骤。 【详解】（1）装置的名称分别是A为沸腾炉，B为接触室，C为吸收塔。 （2）装置A中发生的化学方程式是4FeS2＋11O22Fe2O3＋8SO2；B反应为2SO2(g)＋O2(g)2SO3(g) ΔH＝－196.6 kJ·mol－1；C反应为SO3＋H2O=H2SO4。 （3）B为接触室，反应为2SO2(g)＋O2(g)2SO3(g)，可逆反应，故b口处进入的气体的主要成分是氧气、氮气和二氧化硫； （4）装置B中，对于a、b两进口处的气体，主要成分都是氧气和二氧化硫，反应前后温度不同，这主要是由于装置B中的热交换器造成的。故答案是相同、不相同、热交换器。 （5）A．为了使硫铁矿充分燃烧，需将其粉碎，可增大反应接触面，促进反应，A项正确； B．过量空气能提高的转化率，B项正确； C．催化剂原理是降低活化能，改变反应速率，不能提高的转化率，C项错误； D．装置A排出的矿渣主要成分是氧化铁，可供炼铁，D项正确； E．装置C中填入空心瓷砖是为了增大接触面积，提高的吸收率，E项正确； F．从装置A中出来的气体含二氧化硫，需要净化，其主要目的是二氧化硫有毒，防止二氧化硫污染空气，F项错误； 故符合题意的是CF。 （6）装置C中排出的尾气不能直接排放到空气中，主要是因为尾气中含有二氧化硫等气体，直接排放到空气中可能造成的污染是形成酸雨；实验室中通常用氢氧化钠溶液吸收该尾气，反应的化学方程式是SO2+2NaOH=Na2SO3+H2O。 【变式4-3】(25-26高二上·黑龙江哈尔滨第六中学校·)良好生态环境是实现中华民族永续发展的内在要求，是增进民生福祉的优先领域。是建设美丽中国的重要基础。燃油汽车的尾气处理是汽车行业研究的重点之一、汽车尾气的处理：2CO(g)+2NO(g)2CO2(g)+N2(g)  ΔH。该反应的反应历程及反应物和生成物的相对能量如图所示： (1)要提高汽车尾气处理的速率，关键在于提高反应 的速率(填序号)。ΔH= 。 (2)已知该反应的v正=k正·c2(NO)·c2(CO)，v逆=k逆·c(N2)·c2(CO2)，k正、k逆为速率常数。只与温度有关。达到平衡后，仅升高温度。k正增大的倍数 (填“>”“<”或“=”)k逆增大的倍数。 (3)刚性(恒容)容器中，进料比按n(CO)：n(NO)=m进行投料，CO的平衡转化率与温度、起始投料比m的关系如下图所示，则m1、m2、m3的大小关系为 。一定温度一定压强下投料比n(CO)：n(NO)等于 时生成物的体积分数最大。 (4)某研究小组探究温度和催化剂对CO、NO转化率的影响。将CO和NO按物质的量之比1：1以一定的流速分别通过两种催化剂(Cat-1和Cat-2)进行反应，相同时间内测量逸出气体中NO的含量，从而确定尾气脱氮率(即NO的转化率)，结果如下图所示： ①催化剂Cat-2条件下，450℃后，脱氮率随温度升高而下降的原因是 。 ②450℃时，平衡脱氮率为50%，压强恒为P。则Kp= (Kp为以分压表示的平衡常数，用含P的代数式表示)。 【答案】(1) ① -620.4 kJ/mol (2)< (3) m1<m2<m3 1:1 (4) 超过450℃，催化剂活性降低，反应速率减慢，相同时间内脱氮率下降 【详解】（1）该反应的反应历程分为三个基元反应阶段，反应①；反应②；反应③；由盖斯定律可知，由①+②+③可得2CO(g)+2NO(g)2CO2(g)+N2(g)，；由于反应①所需活化能最高，则总反应速率由第一阶段反应决定，故关键在于提高反应①的速率。 （2）该反应的正反应为放热反应，升高温度使化学平衡向吸热的逆反应方向移动，则正反应速率增大的倍数小于逆反应速率增大的倍数，浓度不变，故k正增大的倍数小于k逆增大的倍数。 （3）n(CO)：n(NO)=m，增大CO的量，平衡正向移动，但CO的转化率减小，则投料比m1<m2<m3从大到小的顺序为m1<m2<m3；反应的物质的量之比n(CO)：n(NO)等于系数比即1:1时，生成物的体积分数最大。 （4）温度过高，催化剂活性降低，反应速率减慢，相同时间内脱氮率会下降； 设450℃时，一氧化碳和一氧化氮的起始物质的量都为2 mol，由一氧化氮的平衡脱氮率为50%可知，，由压强恒为P可知，一氧化碳、一氧化氮、二氧化碳、氮气的平衡分压分别为、、、，则分压平衡常数。 / 学科网（北京）股份有限公司 $ 2.4 化学反应的调控 题型01 合成氨反应原理的分析 题型02 工业合成氨适宜的条件 题型03 合成氨反应图像分析 题型04 工业生产中适宜生产条件的选择 题型01 合成氨反应原理的分析 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：反应为可逆反应。 （3）体积变化(熵变)：ΔS<0，正反应是气体体积缩小的反应。 （4）焓变：ΔH<0，是放热反应。 2．原理分析 根据合成氨反应的特点，利用我们学过的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，请填写下表。 条件 提高反应速率 提高平衡转化率 压强 增大压强 增大压强 温度 升高温度 降低温度 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.数据分析 根据课本表2－2（P47）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升高温度、增大压强；提高平衡混合物中氨的含量的条件是降低温度、增大压强。二者在温度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。 【典例1】．(25-26高二上·辽宁阜新百师联盟·期中)有关工业合成氨的说法正确的是 A．使用铁催化剂可提高反应物的平衡转化率 B．将氨气液化分离后，可提高氨气的产率 C．升高温度有利于向合成氨反应方向进行 D．增大压强有利于加快反应速率，所以压强越大越好 【变式1-1】(24-25高二上·黑龙江绥化第二中学·)有关合成氨工业的说法正确的是 A．增大H2的浓度，可提高H2的转化率 B．由于氨易液化，N2、H2在实际生产中可循环使用，所以总体来说氨的产率很高 C．合成氨工业的反应温度控制在700 K，目的是使化学平衡向正反应方向移动 D．合成氨厂采用的压强是10~30 MPa，因为该压强下铁的活性最大 【变式1-2】(25-26高二上·吉林长春第八中学·月考)工业合成氨是人类科学技术的一项重大突破，下列关于工业合成氨条件选择的说法，正确的是 A．通过添加适度过量的来提高的转化率 B．高温能缩短反应达到平衡的时间，有利于提高氨的平衡产率 C．合成塔压强控制在，是对生产设备条件和经济成本综合考虑的结果 D．通过液化分离的方式不断移除产品，有利于增大反应平衡常数，促进反应正向进行 【变式1-3】(25-26高二上·辽宁沈阳第二中学·月考)工业合成氨是人类科学技术的一项重大突破。 (1)一定温度下，在恒容密闭容器中充入一定量的和发生反应：  ，下列证据不能说明反应一定达到化学平衡状态的是___________。 A．与的转化率相等 B．容器内气体的质量不再改变 C．容器内的压强不再改变 D．2v正(N2)=v逆(NH3) (2)合成氨生产流程示意图如下。 已知：在铁触媒上的吸附分解反应活化能高。 ①关于合成氨工艺的下列理解，正确的是 。 A．合成氨反应S>0 B．控制温度(773K)远高于室温，是为了保证尽可能高的平衡转化率和较快的化学反应速率 C．当温度、压强一定时，在原料气(和的比例不变)中添加少量惰性气体，有利于提高平衡转化率 D．基于有较强的分子间作用力可将其液化，不断将液氨移去，利于反应正向进行 E．分离空气可得，通过天然气和水蒸气转化可得，原料气须经过净化处理，以防止催化剂中毒和安全事故发生 ②原料气中一般过量，原因为 。 ③原料气中若混有可用铜氨液除去，  。吸收CO后的铜氨液经过适当处理可再生，其再生的适宜生产条件是 。 (3)向一密闭容器中充入0.25 mol N2和0.75 mol H2，下图中的实验数据是在其它条件不变时，不同温度(200 ℃、400 ℃、600 ℃)、压强下，平衡混合物中的物质的量分数的变化情况。 ①曲线a对应的温度是 。 ②点对应的的转化率为 。 (4)对于合成氨反应而言，下列有关图像一定正确的是 。(选填序号) A．        B．        C． 题型02 工业合成氨适宜的条件 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 氨及时从混合气中分离出去，剩余气体循环使用；及时补充N2和H2 （1）压强 ①原理分析：压强越大越好。 ②选用条件：目前，我国合成氨厂一般采用的压强为10～30 MPa。 ③合成氨时不采用更高压强的理由：压强越大，对材料的强度和设备的制造要求也越高，需要的动力也越大，这将会大大增加生产投资，并可能降低综合经济效益。 （2）温度 ①原理分析：低温有利于提高原料的平衡转化率。 ②选用条件：目前，在实际生产中一般采用的温度为400～500 ℃。 ③不采用低温的理由：温度降低会使化学反应速率减小，达到平衡所需时间变长，这在工业生产中是很不经济的。 合成氨反应一般选择400～500 ℃进行的又一重要原因为铁触媒在500 ℃左右时的活性最大。 （3）催化剂 ①原理分析：在高温、高压下，N2和H2的反应速率仍然很慢。 ②选用条件：通常采用加入以铁为主体的多成分催化剂，又称铁触媒。 ③选择催化剂的理由：改变反应历程，降低反应的活化能，使反应物在较低温度时能较快地进行反应。 另外，为了防止混有的杂质使催化剂“中毒”，原料气必须经过净化。 （4）浓度 ①原理分析：在500 ℃和30 MPa时，平衡混合物中NH3的体积分数及平衡时N2和H2的转化率仍较低。 ②采取的措施：采取迅速冷却的方法，使气态氨变成液氨后及时从平衡混合物中分离出去；应将NH3分离后的原料气循环使用，并及时补充N2和H2，使反应物保持一定的浓度。 ③采取该措施的理由：分离出NH3以促使平衡向生成NH3的方向移动，此外原料气的循环使用并及时补充原料气，既提高了原料的利用率，又提高了反应速率，有利于合成氨反应。 【典例2】(25-26高二上·辽宁辽西重点高中联考·月考)如图所示为工业合成氨的流程图。下列说法错误的是 A．步骤①中净化可以防止催化剂中毒 B．步骤③、④、⑤均有利于提高正逆化学反应速率 C．步骤②中“加压”既可以提高原料的转化率，又可以加快反应速率 D．工业合成氨反应，该反应能在低温自发进行 【变式2-1】(24-25高二上·吉林“BEST合作体”·期末)氨对发展农业有着重要意义，也是重要的化工原料。合成氨的生产流程示意图如下。 下列有关合成氨说法正确的是 A．从合成氨平衡体系中分离出，可提高正反应速率，减小逆反应速率，平衡正移 B．热交换的目的是预热原料气，同时对合成的氨气进行降温利于液化分离 C．合成氨一般选择进行，铁触媒的活性最大，原料气平衡转化率高 D．步骤④⑤均有利于提高原料的平衡转化率 【变式2-2】(25-26高二上·辽宁大连第八中学·月考)氨对发展农业有着重要意义，也是重要的化工原料。合成氨的生产流程示意如下。 下列说法不正确的是 A．“干燥净化”的目的是防止混有的杂质使催化剂中毒 B．合成氨一般选择400~500℃进行，主要是让铁触媒的活性最大，平衡转化率高 C．热交换的目的是预热原料气，同时对合成的氨气进行降温利于液化分离 D．合成氨采用循环操作，主要是为了提高和的利用率 【变式2-3】(25-26高二上·吉林长春实验中学·)已知     下图为工业合成氨的流程图。下列说法正确的是 A．步骤②中“加压”既可以提高原料的转化率，又可以加快反应速率，所以生产中压强越大越好 B．步骤④中反应温度提高至1000℃，反应速率加快且催化剂的活性更高 C．步骤②④⑤⑥均有利于提高原料的平衡转化率 D．若此反应中△H和△S不随温度变化而变化，则保持此反应自发进行的温度应低于466.7K 题型03 工业合成氨反应图像分析 1.N2(g)＋3H2(g)2NH3(g) ΔH <0 ，平衡混合物中氨的含量与温度、压强的关系如下图所示： 结论：压强越大，氨的含量越高；温度越高，氨的含量越低。 2.速率-时间图像分析 下图为合成氨反应N2(g)＋3H2(g)2NH3(g) ΔH <0的速率随时间变化的曲线图： 图像分析： （1）t0时，v正、v逆均不为零,说明反应从两个方向同时开始，由于v正＞v逆，所以反应向正反应方向进行； （2）t1时，增大反应物浓度，平衡向正反应方向移动； （3）t2时，减小生成物浓度，平衡向正反应方向移动； （4）t3时，增大压强，平衡向正反应方向移动； （5）t4时，减小压强，平衡向逆反应方向移动； （6）t5时，升高温度，平衡向逆反应方向移动； （7）t6时，降低温度，平衡向正反应方向移动； （8）t7时，增大N2、H2的浓度，减小NH3的浓度，平衡向正反应方向移动； （9）t8时，加入催化剂，平衡不移动。 解题技巧—反应达到平衡后，改变条件： （1）v正＞v逆，平衡正向移动；v正＝v逆，平衡不移动；v正＜v逆，平衡逆向移动。 （2）只改变反应物或生成物浓度时，有一条线连接原曲线。 （3）改变温度，曲线不再连续。 （4）改变压强，若反应前后均有气体且气体的物质的量不相等，则v正、v逆发生变化，曲线不再连续；若反应前后气体的物质的量相等，则v正＝v逆，曲线也不再连续。 【典例3】(25-26高二上·内蒙古呼伦贝尔海拉尔第二中学·)一定条件下向某密闭容器中加入、和一定量的B三种气体，图1表示各物质浓度随时间的变化关系，图2表示速率随时间的变化关系，时刻各改变一种条件，且改变的条件均不同。若时刻改变的条件是压强，则下列说法错误的是 A．若，则前的平均反应速率 B．该反应的化学方程式为 C．时刻改变的条件分别是升高温度、加入催化剂、增大反应物浓度 D．B的起始物质的量为 【变式3-1】(25-26高二上·吉林长春外国语学校·月考)氨分解制氢是一种极具前景的便携式制氢方法，不同压强下氨的平衡转化率随温度变化如下。下列说法正确的是 A．断开键吸收的能量小于形成键与键放出的能量之和 B．氢气和氮气的物质的量之比保持不变，说明氨分解反应达到平衡状态 C．400K时，对应氨的平衡转化率大于，是因为此情况下，对应的平衡常数比的大 D．生产条件可选择高温、适当压强和加入催化剂 【变式3-2】．(24-25高二上·内蒙古鄂尔多斯西四旗·期中)反应  ，在一定条件下，反应物Y的转化率与反应时间的关系如图所示。若使曲线b变为曲线a，可采取的措施是 A．增大X的浓度 B．增大压强 C．加入催化剂 D．升高温度 【变式3-3】(25-26高二上·内蒙古呼和浩特第二中学·期中)化学家格哈德·埃特尔证实了氢气与氮气在固体催化剂表面合成氨的反应过程，示意图如下： 下列关于合成氨反应的叙述中不正确的是 A．常温下该反应难以进行，是因为常温下生成物的化学键难以形成 B．该过程表明，在化学反应中存在化学键的断裂与形成 C．在催化剂的作用下，反应物的化学键变得容易断裂 D．过程②需吸收能量，过程③则放出能量 题型04 工业生产中适宜条件的选择 选取适宜的化工生产条件时,要运用反应速率和化学平衡移动的相关知识,同时考虑化工生产中的动力、材料及设备等因素的影响,综合选取适宜的生产条件。具体分析如下: 条件 原则 从化学反应速率分析 既不能过快，又不能太慢 从化学反应限度分析 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 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、高压能力等 从催化剂的使用活性分析 注意温度对催化剂的活性的限制 【典例4】(25-26高二上·内蒙古锡林郭勒盟第二中学·)工业上以黄铁矿(主要成分)为原料生产硫酸的主要流程如下。 已知：步骤Ⅱ中的平衡转化率随温度和压强的变化情况如下表。 温度/℃ 平衡时的转化率/% 450 97.5 98.9 99.2 99.6 99.7 550 85.6 92.9 94.9 97.7 98.3 下列说法错误的是 A．步骤Ⅰ中出炉气需净化，能防止步骤Ⅱ中催化剂中毒 B．步骤Ⅱ中通入过量的空气，目的是提高的平衡转化率 C．步骤Ⅱ实际生产中应选择和 D．步骤Ⅲ中吸收塔内常采用逆流喷淋式，提高的吸收效率 【变式4-1】(25-26高二上·黑龙江牡丹江第一高级中学·月考)西南油气田甲烷产量高，甲烷的综合利用产氢是一项重要的课题。 甲烷水蒸气重整过程涉及的反应如下： 反应I： 反应II： 反应III： 过程中自由能(，设和不随温度变化)随温度变化趋势如图所示： (1)判断反应I、II反应焓变的符号： 0， 0(填“>”或“<”)，在时，发生的反应有： (选用“I、II、III”作答)。 (2)在、条件下，甲烷水蒸气重整反应达到平衡时体系中各组分摩尔分数(物质ⅰ的摩尔分数)与投料水碳比[]的关系如图所示。 和随水碳比的变化曲线分别是 、 (填序号)。 (3)一定条件下，向V L恒容密闭容器中通入发生反应I、II，达到平衡时，容器中为为，反应Ⅰ的化学平衡常数为 (用含a、b、V的代数式表示)。 (4)甲烷二氧化碳重整产氢的技术理论：条件下，气体分子吸附至催化剂表面后发生反应，此过程机理模型如图所示(*表示吸附在催化剂表面的活性物种)。 ①根据图示写出该化学反应方程式 。 ②在催化剂中添加少量多孔能提高转化率，其原因是 。 【变式4-2】(25-26高二上·内蒙古呼和浩特第二中学·期中)下图是工业上以硫铁矿为原料生产硫酸工艺流程示意图，完成下列问题。 (1)写出装置的名称：A．     B．     C． (2)写出装置A中发生的化学方程式 ，写出装置B中发生的化学方程式 ，写出装置C中发生的化学方程式 。 (3)b口处进入的气体的主要成分是 。 (4)装置B中，对于a、b两进口处的气体，主要成分 、温度 (以上两空均选填“相同”或“不相同”)，这主要是由于装置B中的 (填装置名称)造成的。 (5)根据上述工艺流程图判断，下列说法不正确的是 。 A．为了使硫铁矿充分燃烧，需将其粉碎 B．过量空气能提高的转化率 C．使用催化剂能提高的转化率和反应速率 D．装置A排出的矿渣可供炼铁 E．装置C中填入空心瓷砖是为了增大接触面积，提高的吸收率 F．从装置A中出来的气体需要净化，其主要目的是为了降低混合气体的温度 (6)装置C中排出的尾气不能直接排放到空气中，主要是因为尾气中含有 等气体，直接排放到空气中可能造成的污染是 。实验室中，通常用 吸收该尾气，反应的化学方程式 。 【变式4-3】(25-26高二上·黑龙江哈尔滨第六中学校·)良好生态环境是实现中华民族永续发展的内在要求，是增进民生福祉的优先领域。是建设美丽中国的重要基础。燃油汽车的尾气处理是汽车行业研究的重点之一、汽车尾气的处理：2CO(g)+2NO(g)2CO2(g)+N2(g)  ΔH。该反应的反应历程及反应物和生成物的相对能量如图所示： (1)要提高汽车尾气处理的速率，关键在于提高反应 的速率(填序号)。ΔH= 。 (2)已知该反应的v正=k正·c2(NO)·c2(CO)，v逆=k逆·c(N2)·c2(CO2)，k正、k逆为速率常数。只与温度有关。达到平衡后，仅升高温度。k正增大的倍数 (填“>”“<”或“=”)k逆增大的倍数。 (3)刚性(恒容)容器中，进料比按n(CO)：n(NO)=m进行投料，CO的平衡转化率与温度、起始投料比m的关系如下图所示，则m1、m2、m3的大小关系为 。一定温度一定压强下投料比n(CO)：n(NO)等于 时生成物的体积分数最大。 (4)某研究小组探究温度和催化剂对CO、NO转化率的影响。将CO和NO按物质的量之比1：1以一定的流速分别通过两种催化剂(Cat-1和Cat-2)进行反应，相同时间内测量逸出气体中NO的含量，从而确定尾气脱氮率(即NO的转化率)，结果如下图所示： ①催化剂Cat-2条件下，450℃后，脱氮率随温度升高而下降的原因是 。 ②450℃时，平衡脱氮率为50%，压强恒为P。则Kp= (Kp为以分压表示的平衡常数，用含P的代数式表示)。 / 学科网（北京）股份有限公司 $