专题03 反应条件控制在生产中的应用（重难点讲义）化学沪科版必修第二册

本讲义聚焦反应条件控制在生产中的应用，系统梳理温度、浓度、压强、催化剂对反应速率与平衡的影响规律，以工业合成氨、制硫酸为案例构建“速率-限度-经济”综合优化思路，形成从理论原理到工业应用的学习支架。 资料通过典型工业案例培养科学思维，结合图像分析、实验探究题型提升科学探究能力，强调成本、环保等现实因素渗透科学态度与责任。课中辅助教师系统教学，课后助力学生巩固易错点，查漏补缺。

专题03 反应条件控制在生产中的应用 1.知道温度、浓度、压强、催化剂等条件对化学反应速率与化学平衡的影响规律。 2.能以工业合成氨、工业制硫酸为典型案例，说明反应条件控制的依据与目的。 3.理解化工生产中“快（速率）” 与 “多（限度）”的综合优化思路，能说出适宜条件选择要点。 4.初步学会从产率、成本、能耗、安全、环保角度评价反应条件。 一、化工生产条件选择的总原则 1、选择化工生产适宜条件的分析角度 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 2、选择工业合成适宜条件的原则 （1）温度 ①所选温度兼顾反应速率快，产品含量高。 ②尽可能选择催化剂的最大温度。 （2）压强 ①所选压强对反应物转化率的影响变化幅度大。 ②压强不能无限大，防止增大设备成本和动力成本。 （3）催化剂 ①选用催化效率高的催化剂。 ②催化剂对反应有选择性，同一反应物选用不同的催化剂，产物可能不同。 A+BC A+BD ③某些物质能够使催化剂中毒，失去活性。 （4）浓度：原料尽可能循环利用 ①适当增大廉价物质的浓度，提高难获得原料的转化率。 ②必要时可以采用循环反应，以增大原料利用率。 （5）反应热的综合利用：一般采用热交换器。 （6）反应容器的选择：恒压容器有利于提高反应物的转化率。 （7）其他条件 ①溶剂：影响反应速率和产物选择性（如极性溶剂加速离子反应）。 ②光照/电磁波：引发自由基反应（如烷烃卤代、光合作用）。 ③搅拌/粉碎：增大反应物接触面积（如矿石粉碎后焙烧）。 3.化工生产条件选择的总原则 （1）反应速率要快：提高生产效率 （2）平衡转化率要高：提高原料利用率 （3）综合考虑：设备成本、能耗、安全、环保、催化剂活性 （4）最终目标：速率、限度、经济效益三统一 ①成本与效益平衡：如合成氨选择“高压”需考虑设备耐压成本，故实际采用中高压（20~50MPa）。 ②绿色化学理念：减少能耗（如使用催化剂降低反应温度）、减少污染（如控制反应条件避免有毒副产物）。 ③安全规范：易燃易爆反应需控制温度（如塑料合成中防止局部过热引发爆炸）。 二、影响反应条件的两大理论依据 1.化学反应速率 （1）浓度：增大浓度→速率加快 （2）压强：有气体参与，增大压强→速率加快 （3）温度：升高温度→速率加快 （4）催化剂：降低活化能→显著加快速率 2.化学平衡（勒夏特列原理） （1）增大反应物浓度→平衡正向移动 （2）压强：气体分子数减少方向，加压→平衡正向移动 （3）温度：吸热方向，升温→平衡正向移动 （4）催化剂：不改变平衡，只改变速率 三、化学反应条件的控制 1．控制反应条件的目的 由于化学反应的速率受反应物自身的性质、温度、浓度、气体压强、催化剂、固体表面积等条件的影响，所以人们通常从上述方面考虑，选取适当的条件既可以控制化学反应速率，又可以提高化学反应的限度。 （1）促进有利反应 （2）抑制有害反应 2．控制反应条件的基本措施 （1）控制化学反应速率的措施：通过改变反应体系的温度、溶液的浓度、气体的压强(或浓度)、固体的表面积以及使用催化剂等途径调控反应速率。 （2）提高转化率的措施：通过改变可逆反应体系的温度、溶液的浓度、气体的压强(或浓度)等改变可逆反应的限度，从而提高转化率。 四、条件选择的通用思路 1.温度 （1）速率：高温 （2）平衡：放热反应→低温；吸热反应→高温 （3）工业：兼顾催化剂活性 2.压强 （1）气体分子数减少→高压有利 （2）高压设备成本高→不一定越高越好 3.浓度 （1）增大廉价反应物浓度，提高贵重原料转化率 （2）及时分离产物，使平衡右移 4.催化剂 （1）必须考虑活性温度 （2）不影响平衡，不改变产率，只缩短达平衡时间 五、典型工业案例 1. 工业合成氨 （1）反应及其特点：N2（g）+3H2（g）2NH3（g）ΔH＝－92.4kJ·mol－1，气体分子数减少、放热 （2）影响合成氨反应的条件 ①能加快合成氨反应速率的方法有升高温度、增大压强、增大反应物浓度、使用催化剂等。 ①能提高平衡混合物中氨的含量的方法有降低温度、增大压强、增大反应物浓度等。 （3）反应条件的控制 ①温度：400～500 ℃（兼顾速率、平衡、催化剂活性） ①压强：10～30 MPa（高压有利平衡，太高设备成本大） ③催化剂：铁触媒 ④其他：及时分离 NH3、循环利用 N2、H2 2. 工业制硫酸（SO2氧化） （1）反应及其特点：2SO2​+O2⇌2SO3​ΔH<0，气体分子数减少、放热 （2）反应条件的控制 ①温度：400～500 ℃（兼顾速率、平衡、催化剂活性） ②压强：常压（常压转化率已很高，加压性价比低） ③催化剂：V2O5 ④措施：过量空气、热交换、循环利用 六、易错点总结 1.催化剂只加快速率，不提高产率 2.压强只对有气体的反应有明显影响 3.工业条件≠理论最优条件，要算经济账 4.升温一定加快速率，但不一定提高平衡产率 5.区分“速率”与“平衡”：催化剂只影响速率，不影响平衡转化率；温度、压强可能同时影响两者。 6.工业选择的现实因素：除化学原理外，需考虑设备成本、能源消耗、安全操作等。 7.图像分析：结合反应速率-时间图、转化率-条件图分析最优条件（如“先拐先平数值大”判断温度/压强大小）。 题型01 考查化学反应条件控制的概念与原理的分析判断 【典例】（24-25高一下·四川达州·期中）下列有关化学反应速率与限度的叙述正确的是 A．生产和生活中的所有化学反应，人们都希望其反应速率越快越好 B．化工生产中为了增大反应进行的程度而调控反应条件时，都是温度越高、压强越大越好 C．和在密闭容器中充分反应后，容器内气体呈黄绿色，说明该反应一定是可逆反应 D．当一组可逆反应达到化学平衡状态时，该反应的正、逆反应速率相等且不为零 【答案】D 【解析】A．生产和生活中的化学反应并不都是速率越快越好，如食物腐败需延缓速率，A错误；B．化工生产中并非温度越高、压强越大越好，需考虑反应放热、催化剂等因素，B错误；C．若Cl2少量，H2和Cl2在密闭容器中充分反应后仍有黄绿色气体，说明为可逆反应，若Cl2过量，则不能说明是可逆反应，C错误；D．化学平衡时正、逆反应速率相等且不为零，符合平衡特征，D正确；故选D。 【变式】本题列举的四个选项是4位同学在学习“化学反应速率和化学平衡”一章后，联系工业生产实际所发表的观点，你认为不正确的是 A．化学反应速率理论是研究怎样在一定时间内快出产品 B．化学平衡理论是研究怎样使用有限原料多出产品 C．化学反应速率理论是研究怎样提高原料转化率 D．化学平衡理论是研究怎样使原料尽可能多地转化为产品 【答案】C 【解析】A项，化学反应速率指化学反应进行的快慢，化学反应速率理论是研究怎样在一定时间内快出产品，A项正确；B项，根据化学平衡理论，结合影响化学平衡移动的因素，可根据反应方程式的特点，选择合适的温度、压强等，促进平衡向正反应方向移动，从而使有限的原料多出产品，B项正确；C项，化学反应速率研究一定时间内反应的快慢，不研究怎样提高原料的转化率，C项错误；D项，根据化学平衡理论，结合影响化学平衡移动的因素，可根据反应方程式的特点，选择合适的温度、压强等，促进平衡向正反应方向移动，从而使原料尽可能多地转化为产品，D项正确；答案选C。 题型02 考查工业案例分析与条件评价的正误判断 【典例】（24-25高一下·天津·期中）下图所示为工业合成氨的流程图。下列有关生产条件的调控作用分析不正确的是 ①步骤②中“加压”可以加快反应速率 ②步骤②采用的压强是 因为在该压强下铁触媒的活性最大 ③目前，步骤③一般选择控制反应温度为700 ℃左右 ④步骤④⑤有利于提高原料的利用率，能节约生产成本 A．①② B．②③ C．①③ D．②④ 【答案】B 【分析】氮气和氢气催化合成氨，液化分离出氨气，剩余氮气和氢气循环利用； 【解析】①步骤②中“加压”使得压强增大，反应速率增大，正确；②步骤②采用的压强是 只是为了加快反应速率，并不是该压强下催化剂的活性最大，错误；③工业合成氨反应一般采用500℃左右，因为催化剂在500℃时活性最强，而不是700℃左右，错误；④合成氨反应是可逆反应，反应物不能反应完全，步骤④⑤将未反应完全的氢气和氮气通过液化和氨气分离开来，循环使用，有利于提高原料的利用率，能节约生产成本，正确；故选B。 【变式】（24-25高一下·辽宁·月考）纳米材料一直是人们研究的重要课题。实验室采用气相还原法制备纳米级Fe，其流程如图所示。 下列有关说法正确的是 A．高温制备纳米级时，反应前通可以排尽装置内的空气，也可作保护气 B．纳米级Fe粉与盐酸反应的离子方程式为 C．固体加热脱水的过程属于物理变化 D．纳米级Fe粉表面积大，还原性比强 【答案】A 【分析】由题给流程可知，一定条件下加热脱水、干燥得到无水氯化亚铁，氮气氛围中，氯化亚铁与氢气高温条件下反应制得纳米级铁。 【解析】A．由分析可知，氯化亚铁与氢气高温条件下反应制得纳米级铁，反应的化学方程式为，制备时，为了防止氢气与空气混合在加热时发生爆炸，反应前需向反应器中通入氮气，目的是排尽装置内的空气，防止加热时产生爆炸，同时制得的纳米铁易被空气中的氧气氧化，需用氮气作保护气，故A正确；B．铁粉与盐酸反应生成氯化亚铁和氢气，反应的离子方程式为，故B错误；C．固体加热脱水生成无水氯化亚铁，脱水的过程中有新物质生成，属于化学变化，故C错误；D．由金属活动顺序表可知，铁的还原性比锌弱，故D错误；故选A。 题型03 考查化学反应条件控制中图像分析与数据处理的正误判断 【典例】研究不同条件对相同体积相同物质的量浓度的分解速率的影响，得到如下数据。由此不能得出的结论是： 序号 Ⅰ Ⅱ Ⅲ 酸碱性 中性 中性 碱性 /℃ 95 95 50 反应时间/h 1 3 1 催化剂（等量） 无 无 无 分解百分率（%） 0.8 57.4 2.6 1.1 96.3 4.8 35.5 100 95.0 A．与对分解都有催化作用，但催化效果更好 B．由Ⅰ与Ⅱ可知其它条件相同时，时间越长，分解越彻底 C．由Ⅰ与Ⅲ可知其它条件相同时，温度越高，分解越快 D．由Ⅰ与Ⅲ可知其它条件相同时，碱性越强，分解越快 【答案】C 【解析】A. 根据表中数据可知在其它条件相同时分解百分率越高，催化效果越好，因此Cu2+与Fe3+对H2O2分解都有催化作用，但Cu2+催化效果更好，故A正确；B. 由I与II可知其它条件相同时，反应时间越长，分解百分率越高，分解越彻底，故B正确；C. 由I与III溶液的酸碱性和温度不一样，无法单独判断温度越高，H2O2分解越快，故C错误；D. 由I与III可知温度和pH均不相同，温度低，反应慢，Ⅲ中溶液显碱性时，H2O2分解百分率高，说明碱性越强，分解越快，故D正确。故选C。 【变式】（24-25高一下·浙江宁波·期末）不同催化剂下合成氨反应的历程如图，吸附在催化剂表面的物种用“*”表示。下列说法正确的是 A．N2浓度过大，不利于产物分子解吸，反应速率可能变慢 B．合成氨反应应选用催化剂A C．及时分离出氨气能加快合成氨反应的速率 D．常温常压下，合成氨反应速率慢的根本原因是破坏H-H需要吸收的能量太大 【答案】A 【解析】A．N2浓度过大，不利于产物分子解吸，可能导致反应速率变慢，A正确；B．由图可知，采用催化剂B时，反应的活化能较低，则催化剂B的催化效率更好，B错误；C．及时分离出氨气，降低生成物浓度，反应速率减小，C错误；D．常温常压下，合成氨反应速率慢的根本原因是破坏需要吸收的能量太大，D错误；故选A。 题型04 考查化学反应条件控制中实验探究与方案设计 【典例】某课外小组做了一个有趣的实验，将2g铝粉和3g碘粉小心混合均匀，分成相等三份，分别进行实验，现将实验记录列表如下： 第一组 加入0.5g水 很快产生火花 第二组 加入1g胆矾 约30s产生火花 第三组 加入1g无水硫酸铜 1min内没有明显现象 根据上述实验事实，作出的推断错误的是 A．水能加快铝和碘的反应 B．第一组实验中铝和碘发生反应生成了AlI3 C．第一组和第二组实验中均放出热量 D．第三组铝和硫酸铜发生了置换反应 【答案】D 【解析】A．水加快铝与碘的反应，故A正确；B．铝是金属在反应中作还原剂，2Al＋3I2 2AlI3，故B正确；C．从反应现象产生火花可以得出反应是放热，故C正确；D．铝和硫酸铜只有在水溶液中才发生置换反应，故D错误。综上所述，答案为D。 【变式】含碘化合物在有关反应原理的实验中有着广泛应用。为研究温度对反应速率的影响，某小组利用还原性物质R与KIO3溶液在不同温度下反应，当R消耗完时，体系中即有单质碘析出，通过测量析出单质碘所需要的时间可以研究温度对该反应反应速率的影响。具体实验与相关结论如下：将0.020 mol·L-1的R溶液(含少量淀粉)10.0 mL与0.020mol·L-1的KIO3酸性溶液40.00 mL(过量)混合，每隔5℃进行实验，记录10~60℃间溶液变蓝时间，实验所得数据如表所示。 温度/℃ 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 溶液变蓝时间/s 80 74 69 63 61 58 56 63 68 未变色 未变色 下列判断不正确的是 A．40℃之后通过测量溶液变蓝的时间无法正确判断温度对反应速率的影响 B．温度为25℃、45 ℃时，R的反应速率相等 C．10℃时R的反应速率为5.0×10-5mol·L-1·s-1 D．如果要得到温度变化对该反应反应速率影响的完整结论，需要在40℃之后更换指示剂 【答案】B 【解析】A．40℃之后淀粉开始发生糊化，不适合做指示剂，所以通过测量溶液变蓝的时间无法正确判断温度对反应速率的影响，A正确；B．温度越高，反应速率越快，所以虽然25℃、45 ℃时溶液变蓝的时间相同，但R的反应速率不等，B不正确；C．10℃时R的反应速率为=5.0×10-5mol·L-1·s-1，C正确；D．因为40℃之后淀粉开始发生糊化，所以需要在40℃之后更换指示剂，D正确；故选B。 【巩固训练】 1．下列关于硫酸工业生产过程的叙述错误的是(　　) A．在接触室中使用铁粉作催化剂 B．在接触室中运用热交换技术可充分利用能源 C．把硫铁矿磨成细粉末，可以提高原料的利用率 D．该反应采用450～500°C主要是因为该温度下催化剂活性好 【答案】A 【解析】硫酸工业生产过程中，接触室中发生的反应为2SO2＋O22SO3，所用催化剂为V2O5。答案选A。 2．（2022·上海徐汇·一模）不属于工业合成氨条件的是 A．铁触媒做催化剂 B．常压 C．500℃左右 D．N2和H2的投料比为1∶2.8 【答案】B 【解析】合成氨反应的适宜条件是：压强：从化学平衡角度和化学反应速率角度选择高压；温度：从化学平衡角度选低温，从化学反应速率角度选高温，综合选择500℃左右；浓度：N2和H2的投料比为1∶2.8并将气态氨气变成液态并从平衡混合物中分离出去，及时补充氮气和氢气；催化剂：铁触媒催化剂；答案选B。 3．（24-25高一下·安徽六安·期中）下列关于工业合成氨反应的说法正确的是 A．使用铁做催化剂，可提高合成氨反应的速率和平衡转化率 B．左右比室温更有利于合成氨的反应，提高的平衡转化率 C．合成氨采用，因为该压强下铁触媒的活性最高 D．合成氨工业采用高压，不仅能提高转化率，还能缩短到达平衡的时间 【答案】D 【解析】A．催化剂只能加快反应速率，不影响平衡转化率，A错误；B．500℃高温会降低平衡转化率（因反应放热），但实际选择该温度是为了催化剂活性和反应速率，B错误；C．高压主要促进平衡正向移动，而非因催化剂活性，C错误；D．高压既提高转化率（平衡移动）又加快反应速率（浓度增加），缩短平衡时间，D正确；故选D。 4.有可逆反应CO(g)+2H2(g)CH3OH(g)+Q(Q＜0)，为了增加甲醇的产量，工厂应采取的措施是 A．高温、高压 B．低温、低压 C．适宜温度、高压、催化剂 D．低温、高压、催化剂 【答案】C 【分析】由CO(g)+2H2(g)CH3OH(g)+Q(Q＜0)知，该反应为放热的体积缩小的可逆反应，高温将会使平衡逆向移动，不利于提高甲醇的产量，但温度太低，反应速率太慢，也不利用提高单位时间内的产量，所以温度应适当；高压能使平衡正向移动，从而提高甲醇的产量；催化剂不能改变生成物的产量，但可提高平衡前单位时间内生成物的产量，据此分析解答。 【解析】A．高温平衡逆向移动，对提高甲醇的产量不利，高压能使平衡正向移动，有利于提高甲醇的产量，故A不合题意；B．根据分析，低温、低压，都对提高甲醇的产量不利，故B不合题意；C．适宜温度、高压、催化剂，都对提高甲醇的产量有利，故C符合题意；D．温度太低，反应速率太慢，也不利用提高单位时间内的产量，所以温度应适当；高压、催化剂对提高甲醇的产率有利，故D不合题意；答案选C。 5.关于化工生产，下列说法错误的是 A．工业常用电解饱和食盐水的方法来制取氯气 B．硫酸工业在常压下用SO2与O2反应制取SO3 C．通常以海带、紫菜等为原料提取碘 D．合成氨工业需要在沸腾炉中进行 【答案】D 【解析】A．工业常用电解饱和食盐水的方法来制取氢氧化钠、氢气和氯气，A正确；B． 硫酸工业在常压、500°C左右温度下用SO2与O2反应制取SO3，转化率高于90%，B正确；C． 通常煅烧海带、紫菜等原料得到海带灰，并加水浸泡、过滤后在滤液中加入氧化剂把碘离子氧化为碘单质，再进行分离提纯即可得到碘单质，C正确；D． 接触法制硫酸时黄铁矿沸腾炉中煅烧，在合成氨工业需要在氨合成塔内进行，D不正确；答案选D。 6.三氯乙烯（）是地下水中有机污染物的主要成分，研究显示，在地下水中加入高锰酸钾溶液可将其中的三氯乙烯除去，发生的反应如下： 常温下，在某密闭容器中进行上述反应，测定与时间的关系如表所示： 时间/min 0 2 4 6 7 … … 下列推断正确的是（    ） A．上述反应先慢后快 B．内， C．若高锰酸钾完全反应，所用时间为 D．随着反应的进行，逐渐降低 【答案】B 【解析】A．分析表格中的数据可知，相同时间内降低逐渐减小，故题述反应先快后慢，选项A错误；B．每消耗会生成，内，，选项B正确；C．由于反应速率逐渐减小，故高锰酸钾完全反应，即浓度为时，反应时间大于，选项C错误；D．钾离子不参与反应，故不变，选项D错误。答案选B。 7.H2O2是一种绿色的氧化剂和漂白剂，不稳定，受热易分解。研究不同条件对同体积同浓度的H2O2分解速率的影响，得到如图结果： 序号 I II III pH 7 7 11 温度/℃ 95 95 50 反应时间/h 1 3 1 催化剂(等量) 无 Cu2+ Fe3+ 无 Cu2+ Fe3+ 无 Cu2+ Fe3+ 分解百分率(%) 0.8 57.4 2.6 1.1 96.3 4.8 35.5 100 95.0 由此不能得出的结论是 A．Cu2+与Fe3+对H2O2分解都有催化作用，但Cu2+催化效果更好 B．由I与Ⅱ可知其他条件相同时，浓度越大，H2O2分解越快 C．由I与III可知其他条件相同时，pH越大，H2O2分解越快 D．由I与III可知其他条件相同时，温度越高，H2O2分解越快 【答案】D 【解析】A．根据表中数据可知在其它条件相同时分解百分率越高，催化效果越好，因此Cu2+与Fe3+对H2O2分解都有催化作用，但Cu2+催化效果更好，故A正确；B．由I与II可知其它条件相同时，浓度越大，反应时间越少，H2O2分解越快，故B正确；C．由I与III可知其它条件相同时，pH越大，反应时间越少，H2O2分解越快，故C正确；D．由I与III可知温度和pH均不相同，因此不能说明温度越高，H2O2分解越快，故D错误；故选：D。 8.下面四个选项是四位同学在学习过化学反应速率和化学平衡理论以后，联系化工生产实际所发表的看法，你认为不正确的是 A．化学反应速率理论可指导怎样提高原料的转化率 B．化学反应速率理论可指导怎样在一定时间内快出产品 C．化学平衡理论可指导怎样使用有限原料多出产品 D．正确利用化学反应速率和化学平衡理论都可提高化工生产的综合经济效益 【答案】A 【解析】A、化学反应速率是表示物质反应的快慢，不能改变原料的转化率，A项错误；B、根据影响化学反应速率的因素，可指导怎样在一定时间内快出产品，B项正确；C、结合影响化学平衡的因素，采用合适的外界条件，是平衡向正反应方向移动，可提高产率，C项正确；D、在一定的反应速率的前提下，尽可能使平衡向正反应方向移动，可提高化工生产的综合经济效益，D项正确；答案选A。 9.在硫酸工业生产中，为了有利于SO2的转化，且能充分利用热能，采用了中间有热交换器的接触室(见图)。下列说法错误的是 A．a、b两处的混合气体成分含量相同，温度不同 B．c、d两处的混合气体成分含量不同，温度相同 C．热交换器的作用是预热待反应的气体，冷却反应后的气体 D．c处气体经热交换后再次催化氧化的目的是提高SO2的转化率 【答案】B 【分析】该装置中发生SO2在加热、催化剂的条件下和O2反应转化为SO3的反应，反应放热，热交换器的作用是预热待反应的气体；a处通入的是反应气体，即SO2、空气，在热交换器中进行加热，没有催化剂，没有发生反应，b处气体是SO2、空气，再进入装置中，发生反应到达c处，c处是SO3，没有反应完全的SO2、O2、N2等，SO2、O2在催化剂的作用下再一次发生反应，提高SO2的转化率，d处主要为SO3，N2等，由此分析。 【解析】A．根据装置图可知，从a进入的气体是含有SO2、O2、N2等的冷气，经过热交换器后从b处出来的是热的气体，成分与a处相同，A项正确；B．在c处出来的气体SO2、O2在催化剂表面发生反应产生的含有SO3及未反应的SO2、O2等气体，该反应是放热反应，当经过热交换器后被冷的气体降温，SO3被部分分离出来，而且混合气体再次被催化氧化，d处主要为SO3，N2等，故二者含有的气体的成分含量不相同，B项错误；C．根据分析，该反应放热，热交换器的作用是预热待反应的冷的气体，经热交换器出来的SO3被吸收，同时冷却反应产生的气体，为SO3的吸收创造条件，C项正确；D．c处气体经过热交换器后再次被催化氧化，目的就是使未反应的SO2进一步反应产生SO3，从而可以提高SO2的转化率，D项正确；答案选B。 10．（24-25高一下·四川绵阳·月考）N2O、NO和NO2等氮氧化物是空气污染物，含有氮氧化物的尾气需处理后才能排放。 （1）N2O的处理。N2O是硝酸生产中氨催化氧化的副产物，用特种催化剂能使N2O分解。NH3与O2在加热和催化剂作用下生成N2O的化学方程式为 。 （2）NO和NO2的处理。已除去N2O的硝酸尾气可用NaOH溶液吸收，主要反应为： NO＋NO2＋2OH-=2NO＋H2O 2NO2＋2OH-=NO＋NO＋H2O ①下列措施能提高尾气中NO和NO2去除率的有 (填字母)。 A．加快通入尾气的速率 B．采用气、液逆流的方式吸收尾气 C．吸收尾气过程中定期补加适量NaOH溶液 ②吸收后的溶液经浓缩、结晶、过滤，得到NaNO2晶体，该晶体中的主要杂质是 (填化学式)；吸收后排放的尾气中含量较高的氮氧化物是 (填化学式)。 （3）NO的氧化吸收。用NaClO溶液吸收硝酸尾气，可提高尾气中NO的去除率。其他条件相同，NO转化为NO的转化率随NaClO溶液初始pH(用稀盐酸调节)的变化如图所示。 ①在酸性NaClO溶液中，HClO氧化NO生成Cl-和NO，其离子方程式为 。 ②NaClO溶液的初始pH越小，NO转化率越高，其原因是 。 （4）硝酸工厂尾气中含有NO和NO2等气体，可以用碳酸钠溶液吸收，请以NO2为例写出该反应的化学方程式 ；也可以用NH3将氮氧化物还原为无毒无害气体，请以NO为例写出相关化学方程式 。 【答案】（1）2NH3＋2O2N2O＋3H2O （2）①BC ②NaNO3 NO （3）①3HClO＋2NO＋H2O=3Cl-＋2NO＋5H＋ ②溶液pH越小，溶液中HClO的浓度越大，氧化NO的能力越强 （4）4NO2+O2+2Na2CO3=4NaNO3+2CO2 4NH3+6NO5N2+6H2O 【解析】（1）由题意可知，催化剂作用下氨气与氧气共热发生催化氧化反应生成一氧化二氮和水，反应的化学方程式为2NH3＋2O2N2O＋3H2O，故答案为：2NH3＋2O2N2O＋3H2O； （2）①A．加快通入尾气的速率不利于反应物充分反应，会使NO和NO2去除率降低，故不符合题意；B．采用气、液逆流的方式吸收尾气有利于反应物充分反应，会使NO和NO2去除率增大，故符合题意；C．吸收尾气过程中定期补加适量氢氧化钠溶液有利于反应物充分反应，会使NO和NO2去除率增大，故符合题意；故选BC；②由方程式可知，吸收后的溶液经浓缩、结晶、过滤得到亚硝酸钠固体中混有硝酸钠杂质；一氧化氮不溶于水也不与氢氧化钠溶液反应，所以吸收后排放的尾气中含量较高的氮氧化物是一氧化氮，故答案为：NaNO3；NO； （3）①由题意可知，次氯酸氧化一氧化氮生成Cl-和NO，根据得失电子守恒、原子守恒和电荷守恒，反应的离子方程式为3HClO＋2NO＋H2O=3Cl-＋2NO＋5H＋，故答案为：3HClO＋2NO＋H2O=3Cl-＋2NO＋5H＋；②酸性条件下，次氯酸根离子会与溶液中的氢离子反应生成次氯酸，次氯酸浓度越大，一氧化氮的去除率越高，所以次氯酸钠溶液的初始pH越小，一氧化氮转化率越高，故答案为：溶液pH越小，溶液中HClO的浓度越大，氧化NO的能力越强； （4）由题意可知，用碳酸钠溶液吸收二氧化氮的反应为碳酸钠溶液与二氧化氮和氧气反应生成硝酸钠和二氧化碳，反应的化学方程式为4NO2+O2+2Na2CO3=4NaNO3+2CO2；用氨气将一氧化氮还原为无毒无害气体的反应为催化剂作用下氨气与一氧化氮反应生成氮气和水，反应的化学方程式为4NH3+6NO5N2+6H2O，故答案为：4NO2+O2+2Na2CO3=4NaNO3+2CO2；4NH3+6NO5N2+6H2O。 【强化训练】 1．（24-25高一下·广东·期中）化学反应速率的调控被广泛应用于生活、生产中。下列操作可减慢化学反应速率的是 A．用冰箱冷藏保鲜食物 B．向炉膛内鼓风可以使炉火更旺 C．工业制硫酸时采用400～500℃高温 D．工业合成氨使用催化剂 【答案】A 【解析】A．用冰箱冷藏保鲜食物，温度降低，可减缓食物腐败的速率，A符合题意；B．向炉膛内鼓风，增加氧气的浓度，反应速率加快，炉火更旺，B不符合题意；C．工业制硫酸时采用400～500℃高温，使催化剂保持较高的活性，加快反应速率，C不符合题意；D．工业合成氨使用催化剂可加快反应速率，D不符合题意；故选A。 2．（24-25高一下·陕西·期中）化学反应速率和限度的研究对日常生活和工业生产有着重要意义。下列有关说法错误的是 A．向炉膛内鼓风，用煤粉代替煤块可以使炉火更旺 B．将肉类食品进行低温冷藏，能使其永远不会腐败变质 C．工业合成氨时，要同时考虑反应速率和反应限度两个方面 D．我国西周时期已发明用“酒曲”酿酒，原理是利用催化剂改变反应速率 【答案】B 【解析】A．相同条件下，增大反应物的浓度或增大固体的表面积均可加快反应速率，所以向炉膛内鼓风，煤粉比煤块燃烧更充分，A项正确；B．低温冷藏只能减慢肉类食品的变质速率，B项错误；C．工业合成氨是一个可逆的放热反应，为提高产率，需要同时考虑反应速率和反应限度两个方面，C项正确；D．酒曲是一种酶，酿酒过程中作催化剂，加快反应速率，D项正确；故选B。 3．（24-25高一下·江苏·期中）化学反应条件的控制具有重要的现实意义。如下反应条件的控制中，不恰当的是 A．利用钠在点燃的条件下与氧气反应，制备过氧化钠 B．为防止火灾，在面粉厂、加油站等场所要严禁烟火 C．为加快的分解速率而加入 D．降温加快的分解速率 【答案】D 【解析】A．钠和氧气在点燃或加热条件下反应生成过氧化钠，可以利用钠在点燃的条件下与氧气反应，制备过氧化钠，故A正确；B．为防止火灾，在面粉厂、加油站等场所要严禁烟火，故B正确；C．可以作为催化剂催化的分解反应，故C正确；D．降温会减慢的分解速率，故D错误；故选D。 4．（2025·北京东城·二模）硝酸是重要的化工原料。下图为制硝酸的流程示意图。 下列说法正确的是 A．流程中，、和NO作反应物时，均作还原剂 B．合成塔中高温、高压的反应条件均是为了提高的平衡产率 C．吸收塔中通入空气的目的是提高NO的转化率 D．可选用铜作为盛装液氨和浓硝酸的罐体材料 【答案】C 【分析】氮气和氢气在合成塔中发生反应生成，在氧化炉中发生反应生成NO，NO与空气在吸收塔中发生2NO+O2=2NO2、3NO2+H2O=2HNO3+NO反应制得硝酸，据此回答。 【解析】A．在合成氨反应中，N2中氮元素化合价从0价降低到-3价，N2作氧化剂；在氧化炉中发生反应 ，中氮元素化合价升高，作还原剂；NO在吸收塔中发生反应2NO+O2=2NO2，NO中氮元素化合价升高，NO作还原剂，A错误；B．合成氨的正反应是放热反应，高温会使平衡逆向移动，降低的平衡产率；高压使平衡正向移动，能提高的平衡产率，B错误；C．吸收塔中发生反应2NO+O2=2NO2、3NO2+H2O=2HNO3+NO，通入空气，提供O2，使NO能充分反应，提高NO的转化率，C正确；D．浓硝酸具有强氧化性，能与铜反应，不能用铜作为盛装浓硝酸的罐体材料，D错误；故选C。 5．（24-25高一下·吉林·月考）汽车尾气是城市大气污染的主要原因之一。汽车尾气处理装置里，气体在催化剂表面吸附与解吸作用的过程如图所示，下列说法正确的是 A．汽车尾气的主要污染成分包括CO、NO、CO2 B．反应中NO为氧化剂，N2为氧化产物 C．NO和O2必须在催化剂表面才能反应 D．该转化总反应：2NO+O2+4CO4CO2+N2 【答案】D 【解析】A．有毒的气体对环境有污染，CO、NO都是有毒物质，所以汽车尾气的主要污染成分是CO和NO，不包括CO2，CO2是空气的成分，不会造成污染，故A错误；B．在反应中，氧气中氧元素的化合价降低，则氧气是氧化剂，故B错误；C．在空气中，一氧化氮和氧气反应生成二氧化氮，不需要催化剂，故C错误；D．该反应的反应物是NO、O2、CO，生成物是CO2、N2，反应条件是催化剂，所以该反应方程式为2NO+O2+4CO4CO2+N2，故D正确；答案选D。 6．（24-25高一下·浙江·期中）已知放热反应，若起始时按和物质的量比2：1投料，反应达到平衡时的转化率(%)随温度和压强变化如下表： 温度/℃ 平衡时的转化率/% 0.1MPa 0.5MPa 1MPa 2.5MPa 5MPa 400 99.2 99.6 99.7 99.8 99.9 450 97.5 98.9 99.2 99.5 99.6 500 93.5 96.9 97.8 98.6 99.0 下列说法不正确的是 A．反应过程中，和的转化率始终相等 B．降低温度或增大压强，可使的转化率达到100% C．其他条件不变，升高温度，正反应速率和逆反应速率均增大 D．实际生产中，该反应常采用400~500℃、常压并使用催化剂 【答案】B 【解析】A．和物质的量比2：1投料，投料比等于系数比，所以反应过程中，和的转化率始终相等，故A正确；B．反应可逆，不可能使的转化率达到100%，故B错误；C．其他条件不变，升高温度，正反应速率和逆反应速率均增大，故C正确；D．400~500℃、常压，的转化率就很高，所以实际生产中，该反应常采用400~500℃、常压并使用催化剂，故D正确；选B。 7．（24-25高一下·河南·期中）氨和硝酸是重要的化工产品，工业合成氨及制备硝酸的流程如图： 下列说法错误的是 A．工业上合成塔中采用的压强越大越好 B．“氨分离器”中主要应用了氨气易液化的性质 C．工业上可以使用具有碱性的溶液处理尾气 D．工业生产中为了盛装大量浓硝酸，可选择铁作为罐体材料 【答案】A 【分析】氮气和氢气在合成塔中合成氨气，分离出氨气后，通入空气氧化氨气生成一氧化氮，一氧化氮和水、空气一起在吸收塔中生成硝酸。 【解析】A．合成氨是物质的量减少的过程，增大压强，有利于向合成氨的方向进行，并不是压强越大越好，压强越大，对设备的制造和材料的强度要求就越高，且增大压强到一定程度，继续增大压强，物质的转化率增加并不大，增加资金投资，降低经济效益，故A错误；B．氨气易液化，将液氨分离出来，剩余的氮气、氢气可以循环利用，“氨分离器”中主要应用了氨气易液化的性质，故B正确；C．工业制硝酸的尾气是酸性气体，为NO、NO2，二者可与碱液反应，因此实验室模拟该流程时，为防止环境污染，可以使用具有碱性的溶液进行吸收，故C正确；D．常温下，浓硝酸能够使铁钝化，工业上可用铁槽车储运浓硝酸，故D正确；故答案选A。 8．（24-25高一下·黑龙江·期中）化学与生产、生活息息相关。下列有关说法错误的是 A．碳纳米管具有优良的电学性能，可用于生产传感器、电池等 B．手机、照相机等数码产品所用电池大多为锂离子电池 C．将燃煤废气排入高空有利于酸雨的防治 D．通过调控反应条件，可以提高合成氨反应进行的程度 【答案】C 【解析】A．碳纳米管结构类似于石墨，能导电、表面积大、强度高，具有优良的电学性能，可用于生产电池和传感器，A正确；B．锂电池可重复使用，为常用的二次电池，且质量轻，电量储存大等，在目前手机、笔记本电脑等现代数码产品中应用最广泛，B正确；C．将燃煤废气排入高空，不能减少污染物的排放，不利于酸雨的防治，C错误；D．通过改变影响平衡的条件，如：增大压强，可以加快反应速率并可促进平衡正向移动，提高该反应进行的程度，D正确；故答案为：C。 9．（2010·上海·高考真题）据报道，在300℃、70MPa下由二氧化碳和氢气合成乙醇已成为现实：2CO2（g）+6H2（g）CH3CH2OH（g）+3H2O（g），下列叙述错误的是 A．使用催化剂可大大提高生产效率 B．反应需在300℃进行可推测该反应是吸热反应 C．充入大量CO2气体可提高H2的转化率 D．从平衡混合气体中分离出CH3CH2OH和H2O可提高CO2和H2的利用率 【答案】B 【解析】A项，使用Cu-Zn-Fe催化剂可加快反应速率，能大大提高生产效率，A项正确；B项，反应加热与反应放热还是吸热没有直接的关系，如煤的燃烧放热，但需要加热，B项错误；C项，充入大量CO2气体平衡会正向移动，所以可提高H2的转化率，C项正确；D项，从平衡混合气体中分离出CH3CH2OH和H2O会使平衡正向移动，所以可提高CO2和H2的利用率，D项正确；故选B。 10.（24-25高一下·上海·期末）合成氨是人类科学技术的一项重大突破，解决了人类靠天吃饭的难题。请回答下列问题： （1）已知298K时，，则根据正反应的焓变和熵变分析，常温下合成氨反应 (填“能”或“不能”)自发进行。 （2）工业合成氨时，为提高反应速率可采取的方法有 、 等。 （3）合成氨工业中采用循环操作，主要是为了___________。 A．增大化学反应速率 B．提高氮气和氢气的利用率 C．降低氨的沸点 D．提高平衡混合物中氨的含量 （4）恒温恒容下进行合成氨反应，下列一定能说明反应达到平衡状态的是___________。 A．混合气体密度不变 B．混合气体的平均相对分子质量不变 C． D．和的物质的量之比1：3 【答案】（1）能 （2）适当升高温度、适当增大反应物浓度、缩小容器的体积、适当加压、选用适当的催化剂（任写一种） 适当升高温度、适当增大反应物浓度、缩小容器的体积、适当加压、选用适当的催化剂（任写一种） （3）B （4）BC 【解析】（1）298K时：合成氨的正反应的，，根据，可知反应能自发进行，故答案为：能。 （2）工业合成氨时，为提高反应速率可采取的方法有适当升高温度、适当增大反应物浓度、缩小容器的体积、适当加压、选用适当的催化剂；（3）合成氨中氢气与氮气在一定条件下反应生成氨气，该反应为可逆反应，为提高氮气和氢气的利用率，将产物中氨气液化，再将未反应完的氮气和氢气通入合成塔中，进行循环利用，故答案选B。 （4）A．容器的体积和气体的质量均不变，混合气体的密度始终不变，不能判断是否达到平衡状态，A错误；B．，该反应为气体物质的量减少的反应，说明气体的物质的量为变量，容器的体积和气体的质量均不变，因此平均摩尔质量为变量，但不变时能判断是否达到平衡状态，B正确；C．正逆反应速率相等时，反应达到平衡，根据化学反应速率之比等于化学计量数之比，时达到平衡，能判断是否达到平衡状态，C正确；D．该反应中各组分的物质的量不再改变，是达到平衡的标志，但物质的量之比等于化学计量数之比，不能判断是否达到平衡状态，D错误；故答案选BC。 / 学科网（北京）股份有限公司 $ 专题03 反应条件控制在生产中的应用 1.知道温度、浓度、压强、催化剂等条件对化学反应速率与化学平衡的影响规律。 2.能以工业合成氨、工业制硫酸为典型案例，说明反应条件控制的依据与目的。 3.理解化工生产中“快（速率）” 与 “多（限度）”的综合优化思路，能说出适宜条件选择要点。 4.初步学会从产率、成本、能耗、安全、环保角度评价反应条件。 一、化工生产条件选择的总原则 1、选择化工生产适宜条件的分析角度 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 2、选择工业合成适宜条件的原则 （1）温度 ①所选温度兼顾反应速率快，产品含量高。 ②尽可能选择催化剂的最大温度。 （2）压强 ①所选压强对反应物转化率的影响变化幅度大。 ②压强不能无限大，防止增大设备成本和动力成本。 （3）催化剂 ①选用催化效率高的催化剂。 ②催化剂对反应有选择性，同一反应物选用不同的催化剂，产物可能不同。 A+BC A+BD ③某些物质能够使催化剂中毒，失去活性。 （4）浓度：原料尽可能循环利用 ①适当增大廉价物质的浓度，提高难获得原料的转化率。 ②必要时可以采用循环反应，以增大原料利用率。 （5）反应热的综合利用：一般采用热交换器。 （6）反应容器的选择：恒压容器有利于提高反应物的转化率。 （7）其他条件 ①溶剂：影响反应速率和产物选择性（如极性溶剂加速离子反应）。 ②光照/电磁波：引发自由基反应（如烷烃卤代、光合作用）。 ③搅拌/粉碎：增大反应物接触面积（如矿石粉碎后焙烧）。 3.化工生产条件选择的总原则 （1）反应速率要快：提高生产效率 （2）平衡转化率要高：提高原料利用率 （3）综合考虑：设备成本、能耗、安全、环保、催化剂活性 （4）最终目标：速率、限度、经济效益三统一 ①成本与效益平衡：如合成氨选择“高压”需考虑设备耐压成本，故实际采用中高压（20~50MPa）。 ②绿色化学理念：减少能耗（如使用催化剂降低反应温度）、减少污染（如控制反应条件避免有毒副产物）。 ③安全规范：易燃易爆反应需控制温度（如塑料合成中防止局部过热引发爆炸）。 二、影响反应条件的两大理论依据 1.化学反应速率 （1）浓度：增大浓度→速率加快 （2）压强：有气体参与，增大压强→速率加快 （3）温度：升高温度→速率加快 （4）催化剂：降低活化能→显著加快速率 2.化学平衡（勒夏特列原理） （1）增大反应物浓度→平衡正向移动 （2）压强：气体分子数减少方向，加压→平衡正向移动 （3）温度：吸热方向，升温→平衡正向移动 （4）催化剂：不改变平衡，只改变速率 三、化学反应条件的控制 1．控制反应条件的目的 由于化学反应的速率受反应物自身的性质、温度、浓度、气体压强、催化剂、固体表面积等条件的影响，所以人们通常从上述方面考虑，选取适当的条件既可以控制化学反应速率，又可以提高化学反应的限度。 （1）促进有利反应 （2）抑制有害反应 2．控制反应条件的基本措施 （1）控制化学反应速率的措施：通过改变反应体系的温度、溶液的浓度、气体的压强(或浓度)、固体的表面积以及使用催化剂等途径调控反应速率。 （2）提高转化率的措施：通过改变可逆反应体系的温度、溶液的浓度、气体的压强(或浓度)等改变可逆反应的限度，从而提高转化率。 四、条件选择的通用思路 1.温度 （1）速率：高温 （2）平衡：放热反应→低温；吸热反应→高温 （3）工业：兼顾催化剂活性 2.压强 （1）气体分子数减少→高压有利 （2）高压设备成本高→不一定越高越好 3.浓度 （1）增大廉价反应物浓度，提高贵重原料转化率 （2）及时分离产物，使平衡右移 4.催化剂 （1）必须考虑活性温度 （2）不影响平衡，不改变产率，只缩短达平衡时间 五、典型工业案例 1. 工业合成氨 （1）反应及其特点：N2（g）+3H2（g）2NH3（g）ΔH＝－92.4kJ·mol－1，气体分子数减少、放热 （2）影响合成氨反应的条件 ①能加快合成氨反应速率的方法有升高温度、增大压强、增大反应物浓度、使用催化剂等。 ①能提高平衡混合物中氨的含量的方法有降低温度、增大压强、增大反应物浓度等。 （3）反应条件的控制 ①温度：400～500 ℃（兼顾速率、平衡、催化剂活性） ①压强：10～30 MPa（高压有利平衡，太高设备成本大） ③催化剂：铁触媒 ④其他：及时分离 NH3、循环利用 N2、H2 2. 工业制硫酸（SO2氧化） （1）反应及其特点：2SO2​+O2⇌2SO3​ΔH<0，气体分子数减少、放热 （2）反应条件的控制 ①温度：400～500 ℃（兼顾速率、平衡、催化剂活性） ②压强：常压（常压转化率已很高，加压性价比低） ③催化剂：V2O5 ④措施：过量空气、热交换、循环利用 六、易错点总结 1.催化剂只加快速率，不提高产率 2.压强只对有气体的反应有明显影响 3.工业条件≠理论最优条件，要算经济账 4.升温一定加快速率，但不一定提高平衡产率 5.区分“速率”与“平衡”：催化剂只影响速率，不影响平衡转化率；温度、压强可能同时影响两者。 6.工业选择的现实因素：除化学原理外，需考虑设备成本、能源消耗、安全操作等。 7.图像分析：结合反应速率-时间图、转化率-条件图分析最优条件（如“先拐先平数值大”判断温度/压强大小）。 题型01 考查化学反应条件控制的概念与原理的分析判断 【典例】（24-25高一下·四川达州·期中）下列有关化学反应速率与限度的叙述正确的是 A．生产和生活中的所有化学反应，人们都希望其反应速率越快越好 B．化工生产中为了增大反应进行的程度而调控反应条件时，都是温度越高、压强越大越好 C．和在密闭容器中充分反应后，容器内气体呈黄绿色，说明该反应一定是可逆反应 D．当一组可逆反应达到化学平衡状态时，该反应的正、逆反应速率相等且不为零 【变式】本题列举的四个选项是4位同学在学习“化学反应速率和化学平衡”一章后，联系工业生产实际所发表的观点，你认为不正确的是 A．化学反应速率理论是研究怎样在一定时间内快出产品 B．化学平衡理论是研究怎样使用有限原料多出产品 C．化学反应速率理论是研究怎样提高原料转化率 D．化学平衡理论是研究怎样使原料尽可能多地转化为产品 题型02 考查工业案例分析与条件评价的正误判断 【典例】（24-25高一下·天津·期中）下图所示为工业合成氨的流程图。下列有关生产条件的调控作用分析不正确的是 ①步骤②中“加压”可以加快反应速率 ②步骤②采用的压强是 因为在该压强下铁触媒的活性最大 ③目前，步骤③一般选择控制反应温度为700 ℃左右 ④步骤④⑤有利于提高原料的利用率，能节约生产成本 A．①② B．②③ C．①③ D．②④ 【变式】（24-25高一下·辽宁·月考）纳米材料一直是人们研究的重要课题。实验室采用气相还原法制备纳米级Fe，其流程如图所示。 下列有关说法正确的是 A．高温制备纳米级时，反应前通可以排尽装置内的空气，也可作保护气 B．纳米级Fe粉与盐酸反应的离子方程式为 C．固体加热脱水的过程属于物理变化 D．纳米级Fe粉表面积大，还原性比强 题型03 考查化学反应条件控制中图像分析与数据处理的正误判断 【典例】研究不同条件对相同体积相同物质的量浓度的分解速率的影响，得到如下数据。由此不能得出的结论是： 序号 Ⅰ Ⅱ Ⅲ 酸碱性 中性 中性 碱性 /℃ 95 95 50 反应时间/h 1 3 1 催化剂（等量） 无 无 无 分解百分率（%） 0.8 57.4 2.6 1.1 96.3 4.8 35.5 100 95.0 A．与对分解都有催化作用，但催化效果更好 B．由Ⅰ与Ⅱ可知其它条件相同时，时间越长，分解越彻底 C．由Ⅰ与Ⅲ可知其它条件相同时，温度越高，分解越快 D．由Ⅰ与Ⅲ可知其它条件相同时，碱性越强，分解越快 【变式】（24-25高一下·浙江宁波·期末）不同催化剂下合成氨反应的历程如图，吸附在催化剂表面的物种用“*”表示。下列说法正确的是 A．N2浓度过大，不利于产物分子解吸，反应速率可能变慢 B．合成氨反应应选用催化剂A C．及时分离出氨气能加快合成氨反应的速率 D．常温常压下，合成氨反应速率慢的根本原因是破坏H-H需要吸收的能量太大 题型04 考查化学反应条件控制中实验探究与方案设计 【典例】某课外小组做了一个有趣的实验，将2g铝粉和3g碘粉小心混合均匀，分成相等三份，分别进行实验，现将实验记录列表如下： 第一组 加入0.5g水 很快产生火花 第二组 加入1g胆矾 约30s产生火花 第三组 加入1g无水硫酸铜 1min内没有明显现象 根据上述实验事实，作出的推断错误的是 A．水能加快铝和碘的反应 B．第一组实验中铝和碘发生反应生成了AlI3 C．第一组和第二组实验中均放出热量 D．第三组铝和硫酸铜发生了置换反应 【变式】含碘化合物在有关反应原理的实验中有着广泛应用。为研究温度对反应速率的影响，某小组利用还原性物质R与KIO3溶液在不同温度下反应，当R消耗完时，体系中即有单质碘析出，通过测量析出单质碘所需要的时间可以研究温度对该反应反应速率的影响。具体实验与相关结论如下：将0.020 mol·L-1的R溶液(含少量淀粉)10.0 mL与0.020mol·L-1的KIO3酸性溶液40.00 mL(过量)混合，每隔5℃进行实验，记录10~60℃间溶液变蓝时间，实验所得数据如表所示。 温度/℃ 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 溶液变蓝时间/s 80 74 69 63 61 58 56 63 68 未变色 未变色 下列判断不正确的是 A．40℃之后通过测量溶液变蓝的时间无法正确判断温度对反应速率的影响 B．温度为25℃、45 ℃时，R的反应速率相等 C．10℃时R的反应速率为5.0×10-5mol·L-1·s-1 D．如果要得到温度变化对该反应反应速率影响的完整结论，需要在40℃之后更换指示剂 【巩固训练】 1．下列关于硫酸工业生产过程的叙述错误的是(　　) A．在接触室中使用铁粉作催化剂 B．在接触室中运用热交换技术可充分利用能源 C．把硫铁矿磨成细粉末，可以提高原料的利用率 D．该反应采用450～500°C主要是因为该温度下催化剂活性好 2．（2022·上海徐汇·一模）不属于工业合成氨条件的是 A．铁触媒做催化剂 B．常压 C．500℃左右 D．N2和H2的投料比为1∶2.8 3．（24-25高一下·安徽六安·期中）下列关于工业合成氨反应的说法正确的是 A．使用铁做催化剂，可提高合成氨反应的速率和平衡转化率 B．左右比室温更有利于合成氨的反应，提高的平衡转化率 C．合成氨采用，因为该压强下铁触媒的活性最高 D．合成氨工业采用高压，不仅能提高转化率，还能缩短到达平衡的时间 4.有可逆反应CO(g)+2H2(g)CH3OH(g)+Q(Q＜0)，为了增加甲醇的产量，工厂应采取的措施是 A．高温、高压 B．低温、低压 C．适宜温度、高压、催化剂 D．低温、高压、催化剂 5.关于化工生产，下列说法错误的是 A．工业常用电解饱和食盐水的方法来制取氯气 B．硫酸工业在常压下用SO2与O2反应制取SO3 C．通常以海带、紫菜等为原料提取碘 D．合成氨工业需要在沸腾炉中进行 6.三氯乙烯（）是地下水中有机污染物的主要成分，研究显示，在地下水中加入高锰酸钾溶液可将其中的三氯乙烯除去，发生的反应如下： 常温下，在某密闭容器中进行上述反应，测定与时间的关系如表所示： 时间/min 0 2 4 6 7 … … 下列推断正确的是（    ） A．上述反应先慢后快 B．内， C．若高锰酸钾完全反应，所用时间为 D．随着反应的进行，逐渐降低 7.H2O2是一种绿色的氧化剂和漂白剂，不稳定，受热易分解。研究不同条件对同体积同浓度的H2O2分解速率的影响，得到如图结果： 序号 I II III pH 7 7 11 温度/℃ 95 95 50 反应时间/h 1 3 1 催化剂(等量) 无 Cu2+ Fe3+ 无 Cu2+ Fe3+ 无 Cu2+ Fe3+ 分解百分率(%) 0.8 57.4 2.6 1.1 96.3 4.8 35.5 100 95.0 由此不能得出的结论是 A．Cu2+与Fe3+对H2O2分解都有催化作用，但Cu2+催化效果更好 B．由I与Ⅱ可知其他条件相同时，浓度越大，H2O2分解越快 C．由I与III可知其他条件相同时，pH越大，H2O2分解越快 D．由I与III可知其他条件相同时，温度越高，H2O2分解越快 8.下面四个选项是四位同学在学习过化学反应速率和化学平衡理论以后，联系化工生产实际所发表的看法，你认为不正确的是 A．化学反应速率理论可指导怎样提高原料的转化率 B．化学反应速率理论可指导怎样在一定时间内快出产品 C．化学平衡理论可指导怎样使用有限原料多出产品 D．正确利用化学反应速率和化学平衡理论都可提高化工生产的综合经济效益 9.在硫酸工业生产中，为了有利于SO2的转化，且能充分利用热能，采用了中间有热交换器的接触室(见图)。下列说法错误的是 A．a、b两处的混合气体成分含量相同，温度不同 B．c、d两处的混合气体成分含量不同，温度相同 C．热交换器的作用是预热待反应的气体，冷却反应后的气体 D．c处气体经热交换后再次催化氧化的目的是提高SO2的转化率 10．（24-25高一下·四川绵阳·月考）N2O、NO和NO2等氮氧化物是空气污染物，含有氮氧化物的尾气需处理后才能排放。 （1）N2O的处理。N2O是硝酸生产中氨催化氧化的副产物，用特种催化剂能使N2O分解。NH3与O2在加热和催化剂作用下生成N2O的化学方程式为 。 （2）NO和NO2的处理。已除去N2O的硝酸尾气可用NaOH溶液吸收，主要反应为： NO＋NO2＋2OH-=2NO＋H2O 2NO2＋2OH-=NO＋NO＋H2O ①下列措施能提高尾气中NO和NO2去除率的有 (填字母)。 A．加快通入尾气的速率 B．采用气、液逆流的方式吸收尾气 C．吸收尾气过程中定期补加适量NaOH溶液 ②吸收后的溶液经浓缩、结晶、过滤，得到NaNO2晶体，该晶体中的主要杂质是 (填化学式)；吸收后排放的尾气中含量较高的氮氧化物是 (填化学式)。 （3）NO的氧化吸收。用NaClO溶液吸收硝酸尾气，可提高尾气中NO的去除率。其他条件相同，NO转化为NO的转化率随NaClO溶液初始pH(用稀盐酸调节)的变化如图所示。 ①在酸性NaClO溶液中，HClO氧化NO生成Cl-和NO，其离子方程式为 。 ②NaClO溶液的初始pH越小，NO转化率越高，其原因是 。 （4）硝酸工厂尾气中含有NO和NO2等气体，可以用碳酸钠溶液吸收，请以NO2为例写出该反应的化学方程式 ；也可以用NH3将氮氧化物还原为无毒无害气体，请以NO为例写出相关化学方程式 。 【强化训练】 1．（24-25高一下·广东·期中）化学反应速率的调控被广泛应用于生活、生产中。下列操作可减慢化学反应速率的是 A．用冰箱冷藏保鲜食物 B．向炉膛内鼓风可以使炉火更旺 C．工业制硫酸时采用400～500℃高温 D．工业合成氨使用催化剂 2．（24-25高一下·陕西·期中）化学反应速率和限度的研究对日常生活和工业生产有着重要意义。下列有关说法错误的是 A．向炉膛内鼓风，用煤粉代替煤块可以使炉火更旺 B．将肉类食品进行低温冷藏，能使其永远不会腐败变质 C．工业合成氨时，要同时考虑反应速率和反应限度两个方面 D．我国西周时期已发明用“酒曲”酿酒，原理是利用催化剂改变反应速率 3．（24-25高一下·江苏·期中）化学反应条件的控制具有重要的现实意义。如下反应条件的控制中，不恰当的是 A．利用钠在点燃的条件下与氧气反应，制备过氧化钠 B．为防止火灾，在面粉厂、加油站等场所要严禁烟火 C．为加快的分解速率而加入 D．降温加快的分解速率 4．（2025·北京东城·二模）硝酸是重要的化工原料。下图为制硝酸的流程示意图。 下列说法正确的是 A．流程中，、和NO作反应物时，均作还原剂 B．合成塔中高温、高压的反应条件均是为了提高的平衡产率 C．吸收塔中通入空气的目的是提高NO的转化率 D．可选用铜作为盛装液氨和浓硝酸的罐体材料 5．（24-25高一下·吉林·月考）汽车尾气是城市大气污染的主要原因之一。汽车尾气处理装置里，气体在催化剂表面吸附与解吸作用的过程如图所示，下列说法正确的是 A．汽车尾气的主要污染成分包括CO、NO、CO2 B．反应中NO为氧化剂，N2为氧化产物 C．NO和O2必须在催化剂表面才能反应 D．该转化总反应：2NO+O2+4CO4CO2+N2 6．（24-25高一下·浙江·期中）已知放热反应，若起始时按和物质的量比2：1投料，反应达到平衡时的转化率(%)随温度和压强变化如下表： 温度/℃ 平衡时的转化率/% 0.1MPa 0.5MPa 1MPa 2.5MPa 5MPa 400 99.2 99.6 99.7 99.8 99.9 450 97.5 98.9 99.2 99.5 99.6 500 93.5 96.9 97.8 98.6 99.0 下列说法不正确的是 A．反应过程中，和的转化率始终相等 B．降低温度或增大压强，可使的转化率达到100% C．其他条件不变，升高温度，正反应速率和逆反应速率均增大 D．实际生产中，该反应常采用400~500℃、常压并使用催化剂 7．（24-25高一下·河南·期中）氨和硝酸是重要的化工产品，工业合成氨及制备硝酸的流程如图： 下列说法错误的是 A．工业上合成塔中采用的压强越大越好 B．“氨分离器”中主要应用了氨气易液化的性质 C．工业上可以使用具有碱性的溶液处理尾气 D．工业生产中为了盛装大量浓硝酸，可选择铁作为罐体材料 8．（24-25高一下·黑龙江·期中）化学与生产、生活息息相关。下列有关说法错误的是 A．碳纳米管具有优良的电学性能，可用于生产传感器、电池等 B．手机、照相机等数码产品所用电池大多为锂离子电池 C．将燃煤废气排入高空有利于酸雨的防治 D．通过调控反应条件，可以提高合成氨反应进行的程度 9．（2010·上海·高考真题）据报道，在300℃、70MPa下由二氧化碳和氢气合成乙醇已成为现实：2CO2（g）+6H2（g）CH3CH2OH（g）+3H2O（g），下列叙述错误的是 A．使用催化剂可大大提高生产效率 B．反应需在300℃进行可推测该反应是吸热反应 C．充入大量CO2气体可提高H2的转化率 D．从平衡混合气体中分离出CH3CH2OH和H2O可提高CO2和H2的利用率 10.（24-25高一下·上海·期末）合成氨是人类科学技术的一项重大突破，解决了人类靠天吃饭的难题。请回答下列问题： （1）已知298K时，，则根据正反应的焓变和熵变分析，常温下合成氨反应 (填“能”或“不能”)自发进行。 （2）工业合成氨时，为提高反应速率可采取的方法有 、 等。 （3）合成氨工业中采用循环操作，主要是为了___________。 A．增大化学反应速率 B．提高氮气和氢气的利用率 C．降低氨的沸点 D．提高平衡混合物中氨的含量 （4）恒温恒容下进行合成氨反应，下列一定能说明反应达到平衡状态的是___________。 A．混合气体密度不变 B．混合气体的平均相对分子质量不变 C． D．和的物质的量之比1：3 / 学科网（北京）股份有限公司 $