第四节 化学反应的调控（举一反三专项训练，浙江专用）【上好课】化学人教版选择性必修1

第四节 化学反应的调控 题型01 工业合成氨反应原理分析 题型02 工业合成氨适宜条件的选择 题型03 化学反应的调控 题型01 工业合成氨反应原理分析 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____________。 (2)可逆性：反应为____________。 (3)熵变：ΔS<0，正反应是气体____________的反应。 (4)焓变：ΔH<0，正反应是____________。 2．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 压强 ____________ ____________ 温度 ____________ ____________ 催化剂 ____________ ____________ 浓度 ________________________ ________________________ 3．数据分析 根据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】对于可逆反应N2(g)+3H2(g) 2NH3(g)　ΔH<0，下列说法中正确的是(　　) A．达到平衡后充入N2，当重新达到平衡时，NH3的浓度比原平衡的大，N2的浓度比原平衡的小 B．达到平衡后，升高温度，既加快了正、逆反应速率，又提高了NH3的产率 C．达到平衡后，缩小容器体积，既有利于加快正、逆反应速率，又有利于提高氢气的转化率 D．加入催化剂可以缩短达到平衡的时间，是因为正反应速率增大，而逆反应速率减小 【变式1-1】已知可逆反应N2(g)+3H2(g) 2NH3(g)　ΔH<0，该反应达到平衡后，为了使H2的转化率增大，下列选项中采用的三种方法都正确的是(　　 ) A．升高温度，减小压强，增加氮气 B．降低温度，增大压强，加入催化剂 C．升高温度，增大压强，增加氮气 D．降低温度，增大压强，分离出部分氨 【变式1-2】在合成氨反应中使用催化剂和增大压强，下列叙述中正确的是(　　 ) A．都能增大反应速率，都对化学平衡无影响 B．都对化学平衡有影响，但都不影响达到平衡状态所用的时间 C．都能缩短达到平衡状态所用的时间，只有增大压强对化学平衡有影响 D．使用催化剂能缩短反应达到平衡状态所用的时间，而增大压强无此效果 【变式1-3】(2026·浙江嘉兴八校联盟高二期中)传统的Haber—Bosch法目前仍是合成氨的主要方式，反应原理为N2(g)+3H2(g)2NH3(g)  ΔH＜0，反应条件为高温高压、催化剂，下列有关合成氨反应的说法正确的是( ) A．加入适宜催化剂，增大了反应物分子中活化分子的百分数 B．合成氨条件选择中，压强越大越好，有利于提高NH3产率 C．将氨气及时液化分离，可加快速率 D．升高温度，使正反应速率增大，逆反应速率减小 题型02 工业合成氨适宜条件的选择 1．工业生产中，必须从反应速率和反应限度两个角度选择合成氨的适宜条件。 (1)尽量增大反应物的____________率，充分利用原料。 (2)选择较快的化学反应速率，提高单位时间内的____________。 (3)考虑设备的要求和技术条件等。 2．合成氨反应的适宜条件 (1)压强 目前我国的合成氨厂一般采用的压强为____________。 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，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 实际生产中一般采用的温度为____________。 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，且铁触媒在500 ℃左右时的活性最大 (3)催化剂 ①目前，合成氨工业中普遍使用的是以铁为主体的多成分____________，又称铁触媒。 ②即使在高温、高压下，N2和H2的化合反应仍然进行得十分缓慢。加入催化剂，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的发生反应。提高单位时间的生产效率，可提高经济效益。 (4)浓度 及时将氨气从反应混合物中____________出去， 将未反应的N2和H2循环使用并及时补充N2和H2，使反应物保持一定的浓度。 (5)投料比 ①大量实验证明，合成氨反应中当n(N2)∶n(H2)＝1∶3时，氨的平衡体积分数最大。 ②研究表明，氮气和氢气通过吸附在催化剂表面发生一系列反应生成氨，N2的吸附分解反应活化能高，速率慢，是合成氨反应的决速步。N2相对易得，适度过量有利于提高H2的转化率，适当提高N2比例，加快合成氨的速率实际生产中，N2和H2的物质的量之比并非1∶3，而是1∶2.8。  3．合成氨的生产流程示意图 【典例2】(2026·浙江精诚联盟高二联考)氨是一种重要的化工原料，工业合成氨的流程如下图所示。下列有关生产条件的调控作用分析不正确的是( ) A．步骤①中“净化”可以防止催化剂中毒 B．步骤②“加压”可以加快反应速率，氨的产率也会升高，工业生产中压强越高越好 C．步骤③一般选择控制反应温度为，因为在该温度下催化剂的活性最大 D．步骤④可采用迅速冷却的方法将氨液化分离 【变式2-1】(2025·浙江省第一届NBchem三模)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＝-92.4kJ·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N2在空气中含量高，因此直接将空气与氢气混合通入反应炉 【变式2-2】合成氨反应通常控制在10 MPa~30 MPa的压强和500 ℃左右的温度，且进入合成塔的氮气和氢气的体积比为1∶3，经科学测定，在相应条件下氮气和氢气反应所得氨的平衡浓度(体积分数)如下表所示： 压强 20 MPa 60 MPa 500 ℃ 19.1 42.2 而实际从合成塔出来的混合气体中含有氨约为15%，这表明 (　　) A．表中所测数据有明显误差 B．生产条件控制不当 C．氨的分解速率大于预测值 D．合成塔中的反应并未达到平衡 【变式2-3】工业合成氨的流程如图所示，下列有关说法错误的是(　　) A.步骤①中“净化”可以防止催化剂中毒 B.步骤②中“加压”既可以提高原料的平衡转化率，又可以加快反应速率 C.步骤③、④、⑤均有利于提高原料的平衡转化率 D.产品液氨除可用来生产化肥外，还可用作制冷剂 题型03 化学反应的调控 1．选择化工生产适宜条件的分析角度 分析角度 原则要求 本身因素 参加反应的物质组成、结构和性质 从化学反应速率分析 既不能过快，又不能太慢 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____________率，从而降低生产成本 从实际生产能力分析 如设备承受____________、____________能力等 从催化剂使用活性分析 注意____________对催化剂的活性的限制 从主、副反应选择性分析 促进主反应、抑制副反应，提高主反应的选择性 社会效益 注意环境保护，把握绿色化学原则，原料、工艺绿色、低耗 2．工业生产中选择适宜生产条件的原则 外界 条件 有利于增大速率的条件控制 有利于平衡正向移动的条件控制 综合分析结果 浓度 ____________反应物的浓度 ____________反应物的浓度，____________生成物的浓度 不断地补充反应物，及时地分离出____________ 催化剂 加合适的催化剂 不需要 加合适的____________剂 温度 高温 ΔH<0 低温 兼顾速率和平衡，考虑催化剂的____________ ΔH>0 高温 在设备条件允许的前提下，尽量采取高温并考虑催化剂的____________ 压强 高压(有气 体参加) 气体体积减小 高压 在设备条件允许的前提下，尽量采取____________ 气体体积增大 低压 兼顾速率和平衡，选取适宜的____________ 【典例3】化学反应的调控对于工业生产具有积极意义，下列关于调控措施的说法错误的是( ) A．硫酸工业中，为提高的转化率，通入的空气越多越好 B．工业合成氨，从生产实际条件考虑，不盲目增大反应压强 C．工业合成氨，考虑催化剂的活性选择400~500℃的反应温度 D．炼铁高炉的进风口设置在下端有利于燃料充分利用 【变式3-1】某工业生产中发生反应：2X(g)+Y(g) 2M(g)　ΔH<0。下列有关该反应的说法正确的是(　　) 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Y价廉易得，工业上一般采用加入过量的Y的方法，以提高X和Y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，因为使用催化剂可提高M的日产量 【变式3-2】(2019年11月浙江选考)已知：2SO2(g)+ O2(g) 2SO3(g) △H =-197.8kJ•mol—1。起始反应物为SO2和 O2(物质的量之比为2：1，且总物质的量不变)SO2的平衡转化率(%)随温度和压强的变化如下表，下列说法不正确的是( ) 温度/K 压强/(105Pa) 1.01 5.07 10.1 25.3 50.7 673 99.2 99.6 99.7 99.8 99.9 723 97.5 98.9 99.2 99.5 99.6 773 93.5 96.9 97.8 98.6 99.0 A．一定压强下降低温度，SO2的转化率增大 B．在不同温度、压强下，转化相同物质的量的SO2所需要的时间相等 C．使用催化剂可以缩短反应达到平衡所需的时间 D．工业生产通常不采取加压措施是因为常压下SO2的转化率已相当高 【变式3-3】在硫酸工业中，通过下列反应使SO2氧化为SO3：2SO2(g)+O2(g)2SO3(g) ∆H=-196.6 kJ/mol。下表列出了在不同温度和压强下，反应达到平衡时的转化率。下列说法错误的是( ) 温度/℃ 平衡时SO2的转化率/% 0.1MPa 0.5MPa 1MPa 5MPa 10MPa 450 97.5 98.9 99.2 99.6 99.7 550 85.6 92.9 94.9 97.7 98.3 A．从理论上分析，选择温度450-550℃，既利于平衡正向移动又利于提高反应速率 B．从理论上分析，为了使SO2尽可能多地转化为SO3，应选择的条件是450℃，10MPa C．在实际生产中，为了降低成本采用常压条件，因为常压下的转化率已经很高了 D．在实际生产中，通入过量的空气，既利于平衡正向移动，又利于提高反应速率 / 学科网（北京）股份有限公司 $ 第四节 化学反应的调控 题型01 工业合成氨反应原理分析 题型02 工业合成氨适宜条件的选择 题型03 化学反应的调控 题型01 工业合成氨反应原理分析 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)熵变：ΔS<0，正反应是气体体积减小的反应。 (4)焓变：ΔH<0，正反应是放热反应。 2．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 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】对于可逆反应N2(g)+3H2(g) 2NH3(g)　ΔH<0，下列说法中正确的是(　　) A．达到平衡后充入N2，当重新达到平衡时，NH3的浓度比原平衡的大，N2的浓度比原平衡的小 B．达到平衡后，升高温度，既加快了正、逆反应速率，又提高了NH3的产率 C．达到平衡后，缩小容器体积，既有利于加快正、逆反应速率，又有利于提高氢气的转化率 D．加入催化剂可以缩短达到平衡的时间，是因为正反应速率增大，而逆反应速率减小 【答案】C 【解析】达到平衡后，充入N2，平衡向正反应方向移动，达到新平衡后，NH3的浓度会增大，而N2的浓度不会减小；达到平衡后，升高温度，正、逆反应速率都增大，但平衡向逆反应方向移动，不利于NH3的生成；达到平衡后，缩小容器体积即增大压强，正、逆反应速率都增大，平衡向正反应方向移动，有利于提高H2的转化率；加入催化剂，能同等程度地增大正、逆反应速率，缩短反应达到平衡的时间。 【变式1-1】已知可逆反应N2(g)+3H2(g) 2NH3(g)　ΔH<0，该反应达到平衡后，为了使H2的转化率增大，下列选项中采用的三种方法都正确的是(　　 ) A．升高温度，减小压强，增加氮气 B．降低温度，增大压强，加入催化剂 C．升高温度，增大压强，增加氮气 D．降低温度，增大压强，分离出部分氨 【答案】D 【解析】因合成氨反应是放热反应，升高温度平衡逆向移动，降低温度平衡正向移动，故A、C两项错误；加入催化剂可增大反应速率，但对平衡移动无影响，B项错误；因合成氨的正反应是气体体积减小的反应，所以增大压强会使平衡向正反应方向移动，增加反应物浓度或减小生成物浓度会使平衡向正反应方向移动，D项正确。 【变式1-2】在合成氨反应中使用催化剂和增大压强，下列叙述中正确的是(　　 ) A．都能增大反应速率，都对化学平衡无影响 B．都对化学平衡有影响，但都不影响达到平衡状态所用的时间 C．都能缩短达到平衡状态所用的时间，只有增大压强对化学平衡有影响 D．使用催化剂能缩短反应达到平衡状态所用的时间，而增大压强无此效果 【答案】C 【解析】对于反应N2(g)+3H2(g) 2NH3(g)，使用催化剂只能增大反应速率，缩短达到平衡状态所用的时间，不能使化学平衡发生移动。增大压强既能增大反应速率，使反应达到平衡状态所用的时间缩短，也能使化学平衡向生成NH3的方向移动。 【变式1-3】(2026·浙江嘉兴八校联盟高二期中)传统的Haber—Bosch法目前仍是合成氨的主要方式，反应原理为N2(g)+3H2(g)2NH3(g)  ΔH＜0，反应条件为高温高压、催化剂，下列有关合成氨反应的说法正确的是( ) A．加入适宜催化剂，增大了反应物分子中活化分子的百分数 B．合成氨条件选择中，压强越大越好，有利于提高NH3产率 C．将氨气及时液化分离，可加快速率 D．升高温度，使正反应速率增大，逆反应速率减小 【答案】A 【解析】A项，催化剂通过降低活化能，使更多分子成为活化分子，增加活化分子百分数，A正确；B项，增大压强虽有利于提高产率，但实际生产中需考虑设备承受能力和成本，并非越大越好，B错误；C项，分离氨气会减少生成物浓度，促使平衡右移，但反应速率由反应物浓度决定，分离不会加快速率，C错误；D项，升温同时增大正、逆反应速率，但逆反应速率(吸热方向)增幅更大，D错误；故选A。 题型02 工业合成氨适宜条件的选择 1．工业生产中，必须从反应速率和反应限度两个角度选择合成氨的适宜条件。 (1)尽量增大反应物的转化率，充分利用原料。 (2)选择较快的化学反应速率，提高单位时间内的产量。 (3)考虑设备的要求和技术条件等。 2．合成氨反应的适宜条件 (1)压强 目前我国的合成氨厂一般采用的压强为10~30 MPa。 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，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 实际生产中一般采用的温度为400~500 ℃。 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，且铁触媒在500 ℃左右时的活性最大 (3)催化剂 ①目前，合成氨工业中普遍使用的是以铁为主体的多成分催化剂，又称铁触媒。 ②即使在高温、高压下，N2和H2的化合反应仍然进行得十分缓慢。加入催化剂，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的发生反应。提高单位时间的生产效率，可提高经济效益。 (4)浓度 及时将氨气从反应混合物中分离出去， 将未反应的N2和H2循环使用并及时补充N2和H2，使反应物保持一定的浓度。 (5)投料比 ①大量实验证明，合成氨反应中当n(N2)∶n(H2)＝1∶3时，氨的平衡体积分数最大。 ②研究表明，氮气和氢气通过吸附在催化剂表面发生一系列反应生成氨，N2的吸附分解反应活化能高，速率慢，是合成氨反应的决速步。N2相对易得，适度过量有利于提高H2的转化率，适当提高N2比例，加快合成氨的速率实际生产中，N2和H2的物质的量之比并非1∶3，而是1∶2.8。  3．合成氨的生产流程示意图 【典例2】(2026·浙江精诚联盟高二联考)氨是一种重要的化工原料，工业合成氨的流程如下图所示。下列有关生产条件的调控作用分析不正确的是( ) A．步骤①中“净化”可以防止催化剂中毒 B．步骤②“加压”可以加快反应速率，氨的产率也会升高，工业生产中压强越高越好 C．步骤③一般选择控制反应温度为，因为在该温度下催化剂的活性最大 D．步骤④可采用迅速冷却的方法将氨液化分离 【答案】B 【解析】A项，工业合成氨的原料气中可能含有杂质(如硫化物等)，这些杂质会导致催化剂中毒失去活性，步骤①“净化”可去除杂质，防止催化剂中毒，A正确；B项，合成氨反应为气体体积减小的反应，加压能加快反应速率且使平衡正向移动提高氨的产率，但压强过高会显著增加设备成本和能耗，工业生产中需综合考虑选择适宜压强(如题目中)，并非越高越好，B错误；C项，合成氨使用的铁触媒在400~500℃时活性最大，步骤③控制此温度主要是为保证催化剂活性，C正确；D项，氨易液化，而N2、H2难液化，步骤④通过迅速冷却可将氨液化分离，促使平衡正向移动，D正确；故选B。 【变式2-1】(2025·浙江省第一届NBchem三模)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＝-92.4kJ·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N2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项，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项，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项，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项，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；故选C。 【变式2-2】合成氨反应通常控制在10 MPa~30 MPa的压强和500 ℃左右的温度，且进入合成塔的氮气和氢气的体积比为1∶3，经科学测定，在相应条件下氮气和氢气反应所得氨的平衡浓度(体积分数)如下表所示： 压强 20 MPa 60 MPa 500 ℃ 19.1 42.2 而实际从合成塔出来的混合气体中含有氨约为15%，这表明 (　　) A．表中所测数据有明显误差 B．生产条件控制不当 C．氨的分解速率大于预测值 D．合成塔中的反应并未达到平衡 【答案】D 【解析】表中数据为通过科学实验所得，不可能有明显误差；合成氨连续操作，不可能对生产条件控制不当；平衡浓度问题与速率的大小没有直接关系，因此答案选D。这说明合成氨工业考虑单位时间的产量问题，并未让合成氨反应达到平衡，因为让反应达到平衡需要一定的时间，时间太长，得不偿失。 【变式2-3】工业合成氨的流程如图所示，下列有关说法错误的是(　　) A.步骤①中“净化”可以防止催化剂中毒 B.步骤②中“加压”既可以提高原料的平衡转化率，又可以加快反应速率 C.步骤③、④、⑤均有利于提高原料的平衡转化率 D.产品液氨除可用来生产化肥外，还可用作制冷剂 【答案】C 【解析】合成氨使用铁触媒催化剂，为防止催化剂中毒，必须将原料“净化”处理，A项正确；步骤②中“加压”，可加快合成氨反应速率，又能使平衡右移，提高原料的平衡转化率，B项正确；步骤③不能提高原料的平衡转化率，C项错误；产品液氨可用酸吸收生产铵态氮肥，液氨汽化时会吸收大量热，可用作制冷剂，D项正确。 题型03 化学反应的调控 1．选择化工生产适宜条件的分析角度 分析角度 原则要求 本身因素 参加反应的物质组成、结构和性质 从化学反应速率分析 既不能过快，又不能太慢 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 从催化剂使用活性分析 注意温度对催化剂的活性的限制 从主、副反应选择性分析 促进主反应、抑制副反应，提高主反应的选择性 社会效益 注意环境保护，把握绿色化学原则，原料、工艺绿色、低耗 2．工业生产中选择适宜生产条件的原则 外界 条件 有利于增大速率的条件控制 有利于平衡正向移动的条件控制 综合分析结果 浓度 增大反应物的浓度 增大反应物的浓度，减小生成物的浓度 不断地补充反应物，及时地分离出生成物 催化剂 加合适的催化剂 不需要 加合适的催化剂 温度 高温 ΔH<0 低温 兼顾速率和平衡，考虑催化剂的适宜温度 ΔH>0 高温 在设备条件允许的前提下，尽量采取高温并考虑催化剂的活性 压强 高压(有气 体参加) 气体体积减小 高压 在设备条件允许的前提下，尽量采取高压 气体体积增大 低压 兼顾速率和平衡，选取适宜的压强 【典例3】化学反应的调控对于工业生产具有积极意义，下列关于调控措施的说法错误的是( ) A．硫酸工业中，为提高的转化率，通入的空气越多越好 B．工业合成氨，从生产实际条件考虑，不盲目增大反应压强 C．工业合成氨，考虑催化剂的活性选择400~500℃的反应温度 D．炼铁高炉的进风口设置在下端有利于燃料充分利用 【答案】A 【解析】A项，在实际生产中为了增大二氧化硫的转化率通入稍过量的空气，若空气通入量过多，不仅会增大能源消耗、还会增大动力消耗、对设备的要求也高，A错误；B项，工业合成氨，从生产实际条件考虑，不盲目增大反应压强，若压强过大，不仅会增大能源消耗、还会增大动力消耗、对设备的要求也高，B正确；C项，工业合成氨，400~500℃时催化剂的活性最大、有利于提高反应速率、提高氨气产量，故选择400~500℃的反应温度，C正确；D项，炼铁高炉的进风口设置在下端、固体从设备顶部加入，则有助于固体和气体充分接触、有利于燃料充分利用，D正确；故选A。 【变式3-1】某工业生产中发生反应：2X(g)+Y(g) 2M(g)　ΔH<0。下列有关该反应的说法正确的是(　　) 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Y价廉易得，工业上一般采用加入过量的Y的方法，以提高X和Y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，因为使用催化剂可提高M的日产量 【答案】D 【解析】虽然高压条件有利于M生成，但不一定都采用高压条件，如2SO2+O22SO3，常压下SO2的转化率已经很高，高压对SO2的转化率影响不大，因而工业上采用常压；加入Y，X的转化率提高，但Y的转化率降低；ΔH<0，升高温度，反应物转化率降低；催化剂可加快化学反应速率。 【变式3-2】(2019年11月浙江选考)已知：2SO2(g)+ O2(g) 2SO3(g) △H =-197.8kJ•mol—1。起始反应物为SO2和 O2(物质的量之比为2：1，且总物质的量不变)SO2的平衡转化率(%)随温度和压强的变化如下表，下列说法不正确的是( ) 温度/K 压强/(105Pa) 1.01 5.07 10.1 25.3 50.7 673 99.2 99.6 99.7 99.8 99.9 723 97.5 98.9 99.2 99.5 99.6 773 93.5 96.9 97.8 98.6 99.0 A．一定压强下降低温度，SO2的转化率增大 B．在不同温度、压强下，转化相同物质的量的SO2所需要的时间相等 C．使用催化剂可以缩短反应达到平衡所需的时间 D．工业生产通常不采取加压措施是因为常压下SO2的转化率已相当高 【答案】B 【解析】A项，由表格数据及勒夏特列原理知，针对放热反应，一定压强下降低温度，平衡正向移动，反应物SO2的转化率增大，A正确；B项，由于在不同温度、压强下，化学反应速率不一定相等，故转化相同物质的量的SO2所需要的时间不一定相等，B错误；C项，催化剂对化学平衡移动无影响，但可以缩短到达平衡所花的时间，C正确；D项，由图中数据可知，不同温度下，1.01×105Pa(常压)下SO2的转化率分别为99.2%，97.5％，93.5％，已经相当高了，且加压后转化率升高并不明显，所以没有必要通过加压提高转化率，D正确。故选B。 【变式3-3】在硫酸工业中，通过下列反应使SO2氧化为SO3：2SO2(g)+O2(g)2SO3(g) ∆H=-196.6 kJ/mol。下表列出了在不同温度和压强下，反应达到平衡时的转化率。下列说法错误的是( ) 温度/℃ 平衡时SO2的转化率/% 0.1MPa 0.5MPa 1MPa 5MPa 10MPa 450 97.5 98.9 99.2 99.6 99.7 550 85.6 92.9 94.9 97.7 98.3 A．从理论上分析，选择温度450-550℃，既利于平衡正向移动又利于提高反应速率 B．从理论上分析，为了使SO2尽可能多地转化为SO3，应选择的条件是450℃，10MPa C．在实际生产中，为了降低成本采用常压条件，因为常压下的转化率已经很高了 D．在实际生产中，通入过量的空气，既利于平衡正向移动，又利于提高反应速率 【答案】A 【解析】A项，该反应为放热反应，从理论上分析，温度越低越有利于平衡正向移动，但温度过低反应速率太小，且影响催化剂的催化活性，所以工业上选择温度450～550°C，主要原因是考虑催化剂的活性最佳，A错误；B项，由表格数据可知450℃，10MPa，二氧化硫的转化率达99.7％，从理论上分析，为了使SO2尽可能多地转化为SO3，应选择的条件是450℃，10MPa，B正确；C项，反应为气体体积缩小的反应，增大压强平衡正向移动，所以从理论上分析，选择高压，但常压下SO2的转化率已经很高了，继续增大压强，虽然二氧化硫的平衡转化率会提高，但不明显，且会增加设备成本，增大投资和能量消耗，在实际生产中，为了降低成本采用常压条件，C正确；D项，空气的成本较低，在实际生产中，通入过量的空气，反应物浓度增大，反应速率加快，平衡正向移动，从而可提高成本较高的二氧化硫的转化率，D正确；故选A。 / 学科网（北京）股份有限公司 $