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，以合成氨反应原理分析为起点，涵盖反应特点、自发性及适宜条件选择，延伸至化工生产条件优化原则，最终整合等效平衡与化学平衡计算，构建从具体反应到一般规律再到计算应用的学习支架。 该资料以合成氨为典型案例，融合化学观念中反应规律与物质转化思想，通过对比条件对速率和平衡的影响培养科学思维，结合绿氨、液态阳光等工业实例及高考真题。课中辅助教师案例教学提升效果，课后学生可借例题强化应用，查漏补缺。

第四节 化学反应的调控 · 导入 我们对化学反应的调控 并不陌生。例如，为了灭火，可以采取隔离可燃物、隔绝空气或降低温度等措施；为了延长实物储存时间，可以将它们保存在冰箱中。那么如何来对化学反应进行调控呢？ 知识1 合成氨反应的原理分析☆ 项目 内容 反应原理 以工业合成氨生产条件的选择为例，研究化学反应的调控问题，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 特点 (1)可逆性：反应为可逆反应 (2)体积变化：正反应是气体体积缩小的反应 (3)焓变：ΔH<0，熵变：ΔS<0 (4)自发性：常温(298 K)下，ΔH－TΔS<0，能自发进行 有利于氨生成的措施 (1)降低温度、增大压强有利于化学平衡向生成氨的方向移动 (2)在一定的温度和压强下，反应物中N2和H2的体积比为1:3时平衡混合物中氨的含量最高 · 例题 考点：工业制氨气 1．（2026•东城区一模）根据制氢方式及碳排放量的不同，工业合成氨有以下类型： 类型 制氢方式 碳排放量 灰氨 由天然气制“灰氢” 高 绿氨 “风电”电解水制“绿氢” 接近零 下列说法不正确的是（　　） A．工业合成氨的化学方程式为 B．工业合成氨属于氮的固定 C．制“灰氢”涉及C—H键断裂，制“绿氢”涉及O—H键断裂 D．氨的沸点比H2、N2低，易液化分离 【答案】D 【解答】解：A．工业合成氨的化学方程式为N2+3H2⇌2NH3，故A正确； B．工业合成氨将游离态的N2转化为化合态的NH3，属于氮的固定，故B正确； C．制“灰氨”以天然气为原料，反应过程中CH4的C—H键断裂；制“绿氨”通过电解水实现，反应的化学方程式为2H2O ＝ 2H2↑+O2↑，反应中H2O的O—H键断裂，故C正确； D．氢键的作用力强于范德华力，NH3分子间存在氢键，其沸点比H2、N2高，故D错误； 故选：D。 知识2 合成氨的适宜条件☆ 外界条件对反应速率的影响 浓度 特定条件下增大反应物浓度，有利于合成氨的速率 压强 压强增大，反应进行的越快，平衡正向移动，反应物转化率越高 温度 温度对合成氨反应的速率也有显著影响：温度越高，反应进行的越快 催化剂 使用催化剂，可显著的降低反应的活化能，使反应速率提高 合成氨反应条件的选择依据 分析 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，既要考虑尽量增大反应物的转化率，充分利用原料；又要加快反应速率，提高单位时间内的产量，同时还要考虑设备的要求和技术条件 反应 条件 对化学反应速率的影响 对平衡混合物中氨含量的影响 合成氨条件的选择 增大 压强 反应速率增大 平衡正向移动，平衡混合物中氨的含量增大 增大压强，有利于氨的合成，但需要动力打，对材料、设备的要求高。故一般采用的压强为10MPa~30MPa 温度 反应速率增大 平衡逆向移动，混合物中氨的含量减小 温度要适宜，既要保证反应速率较快，又不能是反应物的转化率太低，故采用400~500℃ 催化剂 反应速率增大 无影响 工业上一般选用铁触媒作催化剂 项目 内容 合成氨生产流程示意图 · 例题 考点：合成氨的影响因素和化学平衡状态的判断 2．（2026•同步）德国化学家哈伯（F．Haber，1868﹣1934）是氮气和氢气直接合成氨技术的发明者，氨是化肥工业和基本有机化工的主要原料，其工业生产流程如图。 已知N2（g）+3H2（g）⇌2NH3（g） ΔH＝﹣92.4kJ•mol﹣1，下列说法错误的是（　　） A．在一定条件下，0.5mol N2和1.5mol H2充分反应，放出的热量小于46.2kJ B．恒温恒压下，向处于平衡状态的该体系中通入惰性气体，平衡向逆反应方向移动 C．若合成氨时N2、H2的初始浓度相同，N2体积分数不再变化说明反应达到平衡状态 D．液氨与金属钠反应时缓慢放出气体，其化学方程式为2Na+2NH3（l）═2NaNH2+H2↑ 【解答】解：A．该反应为可逆反应，0.5mol N2和1.5mol H2充分反应生成NH3的物质的量小于1mol，放出的热量小于46.2kJ，故A正确； B．恒温恒压下，向处于平衡状态的该体系中通入惰性气体，容器容积增大，原体系中分压减小，平衡向体积增大的逆反应方向移动，故B正确； C．若合成氨时N2、H2的初始浓度相同，设二者浓度均为c，氮气的转化率为x， 发生反应 N2（g）+3H2（g）⇌2NH3（g） 起始 （mol/L） c c 0 转化 （mol/L） y 3y 2y 某时刻（mol/L）c﹣y c﹣3y 2y N2体积分数为：100%＝50%，N2的体积分数始终不变，不能根据氮气的体积分数判断平衡状态，故C错误； D．金属钠为活泼金属，具有强还原性，在液氨溶液放置时缓慢放出气体，该气体应该为H2，同时生成NaNH2，化学方程式为：2Na+2NH3（l）＝2NaNH2+H2↑，故D正确； 故选：C。 知识3 化工生产反应条件的优化与选择☆ 工业生产中选择适宜生产条件的原则 外界条件 有利于增大反应速率的条件控制 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、及时的分离出生成物 催化剂 加合适的催化剂 不需要 加合适的催化剂 温度 高温 正反应的ΔH<0，低温 兼顾速率和平衡，考虑催化剂的适宜温度 正反应的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活性 压强 高压(有气体参加) 反应后气体体积减小的反应，高压 在设备条件允许的前提下，尽量采取高压 反应后气体体积减小的反应，低压 兼顾速率和平衡，选择适宜的压强 考虑 (1)原料的来源、除杂、尤其考虑杂质对平衡的影响(2)原料的循环利用 (3)产物的污染处理(4)产物的酸碱性对反应的影响 (5)气体产物的压强对平衡造成的影响(6)改变外界条件对多平衡体系的影响 · 例题 考点：化工生产反应条件的优化 3．（2025春•武威校级期中）下列说法正确的是（　　） A．在设计化工生产的化学反应条件时，只要将化学反应的特点和化学反应理论相结合进行全面分析就没问题了 B．在设计化工生产的化学反应条件时，若化学反应的速率很高，就不需要考虑催化剂的问题 C．在现代，工业的将SO2氧化为SO3的适宜条件是高温、高压和催化剂 D．在2SO2+O22SO3中，对“450℃”的选择，来自对反应物性质和催化剂性质的综合考虑 【解答】解：A．在设计化工生产的化学反应条件时，要从反应速率和平衡转化率两方面综合考虑，让化工生产的产量最高，所以从速率方面考虑某些反应可能需要加入催化剂，故A错误； B．在设计化工生产的化学反应条件时，若化学反应速率过高而对生产不利时，就要考虑加入负催化剂，故B错误； C．在现代，工业的将SO2氧化为SO3的适宜条件是高温、常压和催化剂，故C错误； D．在2SO2+O22SO3中，对“450℃”的选择，来自对反应物性质和催化剂性质的综合考虑，故D正确。 知识4 化学物反应速率、化学平衡、平衡移动之间的联系☆ 注：处于化学平衡的mA(g)＋nB(g)pC(g)＋qD(g) 为例子。用“=”表示相等；“↑”表示升高或增加，“↓”表示降低或减小，“－”表示无关或不变，“V”表示容器体积，“→”“←”分别表示平衡向右移动和向左移动 反应特征 改变条件 改变条件瞬间 达到新平衡前 平衡移动方向 达到新平衡 v正 v逆 v正与v逆的关系 A转化率 B转化率 ΔH<0 升高温度 ↑ ↑ < ← ↓ ↓ 降低温度 ↓ ↓ > → ↑ ↑ ΔH>0 升高温度 ↑ ↑ > → ↑ ↑ 降低温度 ↓ ↓ < ← ↓ ↓ m＋n<p＋q 加入惰性气体 V不变 － － = － － － V变大 ↓ ↓ > → ↑ ↑ 增大压强 ↑ ↑ < ← ↓ ↓ 减小压强 ↓ ↓ > → ↑ ↑ m＋n=p＋q 加入惰性气体 V不变 － － = － － － V变大 ↓ ↓ = － － － 增大压强 ↑ ↑ = － － － 减小压强 ↓ ↓ = － － － m＋n>p＋q 加入惰性气体 V不变 － － = － － － V变大 ↓ ↓ < ← ↓ ↓ 增大压强 ↑ ↑ > → ↑ ↑ 减小压强 ↓ ↓ < ← ↓ ↓ 催化剂 正催化剂 ↑ ↑ = － － － 负催化剂 ↓ ↓ = － － － · 例题 考点：化学反应速率的调控作用 4．（2024秋•佛山期末）化学与生活息息相关。下列做法与化学反应速率调控无关的是（　　） A．向食品包装袋中充入氮气 B．疫苗在低温下保存和运输 C．刀具使用前用磨刀石打磨 D．使用加酶洗衣液洗涤衣物 【答案】C 【解答】解：A．向食品包装袋中充入氮气，降低了氧气浓度，可减小食品氧化的速率，该做法与化学反应速率调控有关，故A错误； B．疫苗在低温下保存和运输，可减小反应速率，避免疫苗变质，该做法与化学反应速率调控有关，故B错误； C．刀具使用前用磨刀石打磨，仅改变物体形状，未涉及影响化学反应速率的条件（如浓度、温度、催化剂等），该做法与化学反应速率调控无关，故C正确； D．使用加酶洗衣液洗涤衣物，促进了油污的水解速率，该做法与化学反应速率调控有关，故D错误； 故选：C。 考点：化学反应速率的影响因素 5．（2026•甘肃二模）“液态阳光”是助力“双碳”目标的绿色技术，其核心反应之一为CO2（g）+3H2（g）⇌CH3OH（g）+H2O（g） ΔH＜0。下列的说法错误的是（　　） A．该反应在低温下可自发进行 B．恒容时增大H2的浓度，单位体积内活化分子数增多，反应速率加快 C．升高温度，正反应速率不变，逆反应速率增大，平衡向逆反应方向移动 D．使用催化剂能降低反应的活化能，加快反应速率，但不改变甲醇的平衡产率 【答案】C 【解答】解：A．根据ΔG＝ΔH﹣T•ΔS＜0时反应自发，该反应ΔH＜0，反应物气体总物质的量为4 mol，生成物为2 mol，故ΔS＜0，则低温下可满足ΔG＜0，反应可自发进行，故A正确； B．恒容时增大H2的浓度，单位体积内活化分子数增多，有效碰撞几率增大，反应速率加快，故B正确； C．升高温度，正、逆反应速率均增大，由于该反应ΔH＜0，逆反应速率增大幅度大于正反应速率增大幅度，平衡向逆反应方向移动，故C错误； D．使用催化剂能降低反应的活化能，同等程度加快正逆反应速率，平衡不移动，因此不改变甲醇的平衡产率，故D正确； 故选：C。 考点：化学平衡的影响因素 6．（2026•西城区一模）将物质的量之比为1：3的N2和H2混合气以一定流速通过反应器合成NH3，其他条件一定，测得流出气体中NH3的体积分数随温度、流速的变化如图1、图2。 已知：流速是指单位时间流过反应器的N2和H2混合气的总物质的量。 下列说法不正确的是（　　） A．根据图1和图2，选择催化剂a更合适 B．其他条件相同时，继续升高温度，图1中两条曲线在500℃后可能部分重合 C．用催化剂b，450℃后NH3的体积分数下降，原因是升温合成氨反应逆向移动 D．用催化剂a，单位时间NH3的产量：流速4.0×104mol•h﹣1＞流速1.0×104mol•h﹣1 【答案】C 【解答】解：A．由图1可知，相同温度下催化剂a的NH3体积分数更大；由图2可知相同流速下催化剂a的NH3体积分数更大，说明催化剂a催化效率更高，更适合工业生产，故A正确； B．平衡状态与催化剂无关，继续升高温度，500℃后，当使用两种催化剂均达平衡状态时，两条曲线可能部分重合，故B正确； C．催化剂不改变平衡状态，若反应已经达到平衡，相同温度下催化剂a、b对应的NH3体积分数应该相等，但图1中相同温度下催化剂a的NH3体积分数始终高于b，说明图1的温度范围内使用催化剂b时反应未达到平衡，因此450℃后NH3体积分数下降不可能是合成氨反应逆向移动导致，实际原因更可能是温度过高导致催化剂b活性下降，反应速率减慢，故C错误； D．结合图2数据估算：流速1.0×104mol•h﹣1对应的产量约为 1.0×104×23%mol•h﹣1＝2300mol•h﹣1，流速4.0×104mol•h﹣1对应的产量约为4.0×104×17%mol•h﹣1＝6800mol•h﹣1，确实流速更大时单位时间产量更高，故D正确； 故选：C。 考点：探究浓度、催化剂对化学平衡的影响 7．（2022春•石首市期中）锂离子电池已经成为新一代实用化的蓄电池，该电池具有能量密度大、电压高的特性。 锂离子电池放电时电极反应式为负极：C6Li﹣xe﹣═C6Li1﹣x+xLi+（C6Li表示锂原子嵌入石墨形成复合材料）正极：Li1﹣xMO2+xLi++xe﹣═LiMO2（LiMO2表示含锂的过渡金属氧化物）。 （1）锂电池放电时电池的反应式为 　C6Li+Li1﹣XMO2═LiMO2+C6Li1﹣x 。 （2）假设放电过程中消耗负极材料5.6g，转移的电子数目为 　0.8NA （NA为阿伏加德罗常数值）。 （3）已知破坏1molH﹣H键、1molO═O键、1molH﹣O键时分别需要吸收436kJ、498kJ、465kJ的能量。下图表示H2、O2转化为水的反应过程能量变化，则b＝　490kJ　 。 （4）某研究性学习小组为探究锌与盐酸反应，取同质量、同体积的锌片、同浓度盐酸做了如下平行实验： 实验①：把纯锌片投入到盛有稀盐酸的试管中，发现氢气发生的速率变化如图所示； 实验②：把纯锌片投入到含FeCl3的同浓度工业稀盐酸中，发现放出氢气的量减少。 实验③：在盐酸中滴入几滴CuCl2溶液，生成氢气速率加快。 试回答下列问题： ①试分析实验①中t1～t2速率增大的主要原因是 　反应放热，溶液温度升高，反应速率加快　 。t2～t3速率减小的主要原因是 　随反应进行，盐酸的浓度减小较大，反应速度减慢　 。 ②实验②放出氢气的量减少的原因是 　Fe3+氧化性大于H+，锌先与Fe3+反应，导致氢气量减少　 。 ③某同学认为实验③反应速率加快的主要原因是因为形成了原电池，你认为是否正确？　正确　 （填“正确”或“不正确”）。请选择下列相应的a或b作答。 a.若不正确，请说明原因 　无　 。 b.若正确则写出实验③中原电池的正极电极反应式：　2H++2e﹣＝H2↑　 。 【答案】（1）C6Li+Li1﹣XMO2═LiMO2+C6Li1﹣x； （2）0.8NA； （3）490kJ； （4）①反应放热，溶液温度升高，反应速率加快；随反应进行，盐酸的浓度减小较大，反应速度减慢； ②Fe3+氧化性大于H+，锌先与Fe3+反应，导致氢气量减少； ③正确；2H++2e﹣＝H2↑。 【解答】解：（1）在得失电子相同条件下，将正负极电极反应式相加即得电池反应式，所以该电池反应式为C6Li+Li1﹣xMO2＝LiMO2+C6Li1﹣x， 故答案为：C6Li+Li1﹣XMO2═LiMO2+C6Li1﹣x； （2）原电池中阳离子向正极移动，即Li+向正极迁移，负极反应式为C6Li﹣xe﹣═C6Li1﹣x+xLi+，即锂失去1mo电子时，负极消耗1molLi，则放电过程中消耗负极材料5.6g时转移电子的物质的量0.8mol，转移的电子数目为0.8NA， 故答案为：0.8NA； （3）反焓变ΔH＝断键吸收的能量﹣形成化学键所放出的能量，则图中b＝4×465kJ﹣2×436k﹣498kJ＝490kJ， 故答案为：490kJ； （4）①开始温度起主要作用，纯锌与稀盐酸反应，放出热量，温度升高，t1～t2速率加快；后期c（H+）起主导作用，随着反应进行c（H+）降低，t2～t3反应速率减慢， 故答案为：反应放热，溶液温度升高，反应速率加快；随反应进行，盐酸的浓度减小较大，反应速度减慢； ②锌片与FeCl3反应，导致与盐酸反应的锌的质量减少，生成氢气量减少， 故答案为：Fe3+氧化性大于H+，锌先与Fe3+反应，导致氢气量减少； ③实验③中锌与铜离子发生置换反应生成金属铜，生成的铜与锌形成了原电池，锌为负极，铜为正极，负极电极反应式为Zn﹣2e﹣＝Zn2+，H+在正极发生还原反应，电极反应式为2H++2e﹣＝H2↑， 故答案为：正确；2H++2e﹣＝H2↑。 考点：探究温度、压强对化学平衡的影响 8．（2024秋•成都期末）某小组研究压强与CO2气体溶解之间的关系，通过推拉注射器（图1），测得相对压强数据变化曲线如下（图2）所示。下列说法错误的是（　　） A．A～B段，压缩注射器；D～E段，外拉注射器 B．B～D段，CO2气体溶解，溶液酸性减弱 C．E点溶液中存在CO2、H2CO3、和四种含碳微粒 D．由B～D段及E～G段可推知CO2溶解一释出速度相对较慢 【答案】B 【解答】解：A．A～B段相对压强增加，为压缩注射器；D～E段，相对压强减小，为外拉注射器，故A正确； B．B～D段，压强略减小，说明CO2气体溶解度增加，生成碳酸浓度增加，溶液酸性增加，故B错误； C．E点溶液中存在溶解的CO2、CO2与水反应生成的H2CO3、H2CO3电离出的和，E点溶液中存在CO2、H2CO3、和四种含碳微粒，故C正确； D．由B～D段及E～G段可推知CO2溶解一释出，图象中的斜率较小，故速度相对较慢，故D正确； 故选：B。 考点：化学平衡的调控作用 9．（2024秋•静安区校级期中）中国锅炉燃煤采用沸腾炉逐渐增多，采用沸腾炉好处在于（　　） A．增大煤炭燃烧时的燃烧热并形成清洁能源 B．减少炉中杂质气体（如SO2等）的形成 C．提高煤炭的热效率并减少CO的排放 D．使得燃料燃烧充分，从而提高燃料的利用率 【答案】D 【解答】解：A．能增大煤炭与氧气的接触面积，不会改变生成产物，燃烧热不变，所以不能使煤变成清洁能源，故A错误； B．反应物不变，燃烧过程不变，不能减少有害杂质气体（如SO2等）的形成，故B错误； C．燃烧产物不变，不能提高煤炭的热效率，故C错误； D．锅炉燃煤时用鼓风机将煤粉吹起，成沸腾状燃烧，这样能使煤燃烧充分，从而提高燃料的利用率，故D正确。 故选：D。 知识5 等效平衡☆ 项目 内容 等效平衡概念 对于同一可逆反应，在一定条件(恒温恒容或恒温恒压)下，以不同的投料方式(即从正反应、逆反应或中间状态开始)进行的反应，若达到平衡时相同的组分在各混合物中的百分含量(体积分数、物质的量分数或质量分数)相等，这样的化学平衡互称等效平衡 等效平衡类型 恒温恒容 (T、V一定) △n=0(量比等效) 形成等效平衡的条件是：起始投料成比例(不是与计量系数成比例) 所形成等效平衡的特征是：平衡时各物质的转化率(α)、百分含量(w%)、混合气体的平均摩尔质量()相同，但各气体的物质的量(n)、物质的质量(m)、物质的量浓度(c)、混合气体的密度(ρ)、压强(P)、反应达到平衡时所需的时间(t)不同但成比例 恒温恒容 (T、V一定) △n≠0 (量等等效) 通过化学计量系数比，全部换算成同一半边的物质后，物质的量与原平衡的起始投入量应完全相同。若不同的起始投入量经“一边倒”全部换算为反应物或生成物后，投入量是相同的，则所形成的平衡状态是完全相同的 形成等效平衡的条件是：起始投入量应完全相同； 所形成等效平衡的特征是：平衡时各物质的转化率(α)、百分含量(w%)、物质的量(n)、物质的质量(m)、物质的量浓度(c)、混合气体的平均摩尔质量()、混合气体的密度(ρ)、压强(P)等所有物理量完全相同，即平衡状态完全相同 恒温恒压型 等价转化后，只要反应物(或生成物)的物质的量比例与原平衡起始态相同，两平衡等效 两次平衡时各组分百分含量、c相同，n同比例变化 · 例题 考点：等效平衡 10．（2025秋•湖北期中）恒温恒容条件下，发生反应：2A（g）+B（g）＝2C（g） ΔH＝﹣Q kJ/mol在3个相同的密闭容器中，按下列方式投入反应物：容器Ⅰ：2mol A，1mol B；容器Ⅱ：4mol A，2mol B；容器Ⅲ：4mol C。则在保持恒温恒容反应达到平衡时，下列选项正确的是（　　） A．容器Ⅰ与容器Ⅱ中，C的浓度2cⅠ＜cⅡ，反应物转化率a1＞aⅡ B．容器Ⅰ与容器Ⅱ中，B的体积分数VⅠ%＞VⅡ%，反应能量变化2QⅠ＝QⅡ C．容器Ⅱ与容器Ⅲ为等效平衡，B的体积分数VⅡ%＝VⅢ%，反应物转化率aⅢ+aⅡ＝1，反应能量变化QⅡ+QⅢ＝2Q D．三个容器中，平衡常数的关系为：KⅡ 【解答】解：A．容器Ⅱ相当于容器Ⅰ加压，使体积变为原来一半，平衡正移；转化率αⅠ＜αⅡ，故A错误； B．容器Ⅱ相当于容器Ⅰ加压，使体积变为原来一半，平衡正移，B的体积分数VⅠ%＞VⅡ%；容器Ⅱ的投料为I的2倍，Ⅱ的压强大于Ⅰ，加压平衡正向移动，所以反应能量2Q1＜QⅡ，故B错误； C．4mol C相当于4mol A、2mol B，容器Ⅱ与容器Ⅲ为等效平衡，容器Ⅱ从反应物开始，容器Ⅲ从生成物开始，达平衡时各物质的浓度相同，所以B的体积分数相同，两容器中反应物的转化率之和为1，两反应的能量和等于完全反应时放出能量数值的2倍，故C正确； D．对于给定方程式的化学反应，平衡常数只与温度有关，容器Ⅰ、容器Ⅱ、容器Ⅲ的温度相同，平衡常数相等，则KⅠ＝KⅡ＝KⅢ，故D错误， 故选：C。 知识6 化学平衡的计算☆ 项目 内容 “三段式法”是有效解答化学平衡计算题的“万能钥匙” 解题时，要注意准确地列出起始量、变化量、平衡量，按题目要求进行计算，同时还要注意单位的统一。 (1)分析三个量:起始量、变化量、平衡量。 (2)明确三个关系 ①对于同一反应物，起始量-变化量=平衡量 ②对于同一反应产物，起始量+变化量=平衡量 ③各物质的转化量之比等于各物质的化学计量数之比。 (3)计算模式 对以下反应：mA(g)+nB(g)pC(g)+qD(g)，令A、B起始物质的量(mol)分别为a、b，达到平衡后，A的消耗量为mx mol，容器容积为VL。 mA(g)+nB(g)pC(g)+qD(g) 起始/mol a b 0 0 变化/mol mx nx px qx 平衡/mol a-mx b-nx px qx ①平衡常数： ②A的平衡浓度： ③A的转化率：， ④A的体积分数： ⑤平衡压强与起始压强之比： ⑥混合气体的平均密度 ⑦混合气体的平均摩尔质量： ⑧生成物的产率：实际产量(指生成物)占理论产量的百分数。一般来讲，转化率越大，原料利用率越高，产率越大。 产率= · 例题 考点：化学平衡的计算（共3小题） 1．（2026•金山区二模）纳米碗是一类具有独特碗状结构的纳米材料，在催化、生物医药等领域具有广阔前景。高温条件下，纳米碗可由C40H20经过连续脱氢反应生成。其中第一步反应为：①C40H20（g）⇌C40H18（g）+H2（g）ΔH1 该步反应的反应历程—能量变化示意图如下所示。 （1）ΔH1＝ 　C　 kJ•mol﹣1。 A．70.9 B．110.3 C．128.2 D．150.8 （2）图中包含 　3　 步基元反应，决速步骤是第 　3　 步。 一定条件下，在2L恒容密闭容器中，充入2mol C40H20，发生反应①。达到平衡后，测得。 （3）能说明该反应达到化学平衡状态的是 　A　 。 A．压强保持不变 B．平衡常数保持不变 C．气体密度保持不变D．单位时间内，断开1mol H—H键的同时，断开1mol C—H键 （4）C40H20的平衡转化率为 20%；其他条件不变，下列措施可以提高C40H20平衡转化率的是 BD。（不定项） A．使用合适的催化剂 B．升高温度 C．充入一定量的N2 D．及时分离出H2 （5）达到平衡后，向容器中充入C40H20和H2各0.5mol，通过计算判断化学平衡的移动方向 向逆反应方向移动。 将Fe、N掺入纳米碗并替代部分碳原子，可制得高比表面积的铁纳米碗（简称Fe—SANBs）。酸性条件下，过量的H2O2与其表面的Fe2+发生类芬顿反应，生成具有强氧化性的自由羟基（•OH），该反应可用于肿瘤治疗，反应原理为： 反应过程示意图如下所示。 （6）下列关于类芬顿反应的说法正确的是 　B　 。 A．反应速率随温度升高，不断增大 B．增加Fe—SANBs投入量，可提高单位时间内•OH生成量 C．反应过程中，溶液pH不断减小 D．滴加淀粉KI试液，溶液变蓝，说明生成了Fe3+ （7）酸性环境有利于Fe—SANBs表面的Fe2+参与类芬顿反应。从化学平衡移动的角度解释原因 　酸性环境中H+浓度高，反应平衡正向移动，促进Fe2+参与反应　 。 实验小组选用某Fe—SANBs样品模拟类芬顿反应pH＝5.0，]，并使溶液中c（Fe2+）维持在1.0×10﹣5mol•L﹣1。 已知反应的速率表达式为v＝k•c（Fe2+）•c（H2O2），速率常数k＝76L•mol﹣1•s﹣1（298K）。 （8）初始反应速率v＝ 　7.6×10﹣8mol•L﹣1•s﹣1 ；在实际治疗肿瘤的过程中，要求1分钟内产生的•OH浓度不低于5.0×10﹣6mol•L﹣1，分析并判断该Fe—SANBs样品是否满足要求 　不满足要求　 。 【考点】反应热和焓变；化学平衡的计算．版权所有 【解答】解：（1）反应①：C40H20（g）→C40H18（g）+H2（g），反应热ΔH等于生成物总能量减去反应物总能量，由图可知，反应物C40H20（g）的相对能量为0.0kJ•mol﹣1，生成物C40H18（g）+H2（g）的相对能量为128.2kJ•mol﹣1，因此：， 故答案为：C； （2）反应历程中，过渡态的数量等于基元反应的数量。由图可知，反应过程中有3个过渡态（对应3个能峰），因此包含 3步基元反应。决速步骤为活化能最大的步骤，活化能是过渡态与前一状态的能量差：第1步：（70.9﹣0.0）kJ•mol﹣1＝70.9kJ•mol﹣1；第2步：（110.3﹣20.7）kJ•mol﹣1＝89.6kJ•mol﹣1；第3步：（150.8﹣9.5）kJ•mol﹣1＝141.3kJ•mol﹣1，活化能最大的是第3步，因此决速步骤为第 3步， 故答案为：3；3； （3）反应①为气体分子数增大的反应，恒容条件下： A．反应前后气体物质的量变化，压强随反应进行而增大，压强不变说明气体物质的量不变，反应达到平衡，A正确； B．平衡常数仅与温度有关，温度不变时，平衡常数始终不变，不能说明反应达到平衡，B错误； C．恒容条件下，气体总质量不变，密度始终不变，不能说明反应达到平衡，C错误； D．正反应断开C—H键、逆反应形成C—H键，平衡时断开与形成的速率应相等，即断开1 mol H—H键的同时应断开2 mol C—H键（正反应消耗2 mol C—H键生成1 mol H2），因此该描述不能说明平衡，D错误； 故答案为：A； （4）在2 L恒容容器中，充入2 mol C40H20，平衡时，则生成的H2物质的量为0.2mol•L﹣1×2L＝0.4mol，由反应式可知，反应的C40H20物质的量为0.4mol，因此平衡转化率：； A．催化剂只改变反应速率，不影响平衡，转化率不变，A不符合题意； B．反应①ΔH＞0（吸热反应），升高温度平衡正向移动，转化率提高，B符合题意； C．恒容条件下，充入惰性气体不改变各物质浓度，平衡不移动，转化率不变，C不符合题意； D．生成物浓度降低，平衡正向移动，转化率提高，D符合题意； 故答案为：20%；BD； （5）平衡时：，，，；充入各0.5 mol C40H20和H2后，各物质浓度：，， 浓度商：，Qc＞K，说明反应逆向进行，平衡向逆反应方向移动， 故答案为：向逆反应方向移动； （6）A．温度过高时，反应物H2O2易分解，导致其浓度降低，反应速率可能随之下降，A错误； B．Fe—SANBs为催化剂，增加用量即增加活性位点，反应速率加快，•OH生成量提高，B正确； C．反应消耗H+，pH应增大，C错误； D．•OH也具有强氧化性，可氧化I﹣使淀粉变蓝，不能仅说明生成Fe3+，D错误； 故答案为：B； （7）从平衡移动角度，反应中，H+为反应物，酸性环境（H+浓度高）会使平衡正向移动，促进反应进行，提高•OH的生成速率和浓度，因此有利于Fe—SANBs表面的Fe2+参与类芬顿反应， 故答案为：酸性环境中H+浓度高，反应平衡正向移动，促进Fe2+参与反应； （8）已知速率表达式：v＝k•c（Fe2+）•c（H2O2），代入数据：k＝76L•mol﹣1•s﹣1，c（Fe2+）＝1.0×10﹣5mol•L﹣1，，v＝（76×1.0×10﹣5×1.0×10﹣4）mol•L﹣1•s﹣1＝7.6×10﹣8mol•L﹣1•s﹣1；1分钟（60 s）内生成的•OH浓度：c（•OH）＝v×t＝7.6×10﹣8mol•L﹣1•s﹣1×60s＝4.56×10﹣6mol•L﹣1，由于4.56×10﹣6mol•L﹣1＜5.0×10﹣6mol•L﹣1，因此该Fe—SANBs样品不满足要求， 故答案为：7.6×10﹣8mol•L﹣1•s﹣1；不满足要求。 2．（2025秋•株洲校级期末）降低大气中的CO2含量和有效开发利用CO2正成为研究的主要课题，CO2与氢气合成甲醇的反应为：CO2（g）+3H2（g）⇌CH3OH（g）+H2O（g）ΔH＜0，请回答下列问题： （1）该反应的自发条件是 　低温自发　 （填“高温自发”“低温自发”或“任何温度下都自发”）。 （2）下列有利于提高CO2转化率的措施有 　AD　 （填字母）。 A．缩小容器容积，增大压强 B．升温 C．使用催化剂 D．增大H2和CO2的初始投料比 （3）在容积为2L的恒容密闭容器中，充入2mol CO2和6mol H2，在500℃时，发生上述反应，10min后反应达到平衡，测得平衡时。 ①达到平衡时CO2的转化率为 　75%　 ，前10min内用H2（g）的浓度变化来表示该反应的平均反应速率为v（H2）＝ 　0.225　 mol•L﹣1•min﹣1。 ②计算该温度下此反应的化学平衡常数K的值为 　5.33　 （保留两位小数）。 ③保持温度不变，平衡后如果将容器的容积扩大到4L，达到新平衡时，c（CH3OH） 　＜　 0.375mol/L（填“＞”、“＜”或“＝”）。 （4）恒温恒容条件下，下列能说明反应CO2（g）+3H2（g）⇌CH3OH（g）+H2O（g）已达平衡的是BD（填字母）。 A．3v正（H2）＝v逆（CH3OH） B．单位时间内生成1mol H2O（g）的同时生成3mol H2（g） C．混合气体的密度不随时间而变化 D．容器中混合气体的压强不随时间而变化 （5）以CO2、H2为原料合成CH3OH时，还发生了副反应：CO2（g）+H2（g）⇌CO（g）+H2O（g） 该反应的化学平衡常数（K）和温度（t）的关系如表所示，请回答下列问题： t/℃ 700 800 830 1000 K 0.6 0.9 1.0 1.7 ①该反应为 　吸热　 （填“吸热”或“放热”）反应。 ②1000℃时，某时刻反应混合物中CO2、H2、CO、H2O的浓度分别为2mol/L、2mol/L、3mol/L、3mol/L，则此时上述副反应的平衡移动方向为 　逆反应方向　 （“正反应方向”“逆反应方向”或“不移动”）。 【考点】化学平衡的影响因素；反应热和焓变；化学平衡状态的判断．版权所有 【解答】解：（1）反应CO2（g）+3H2（g）⇌CH3OH（g）+H2O（g）ΔH＜0的正反应是气体体积减小的放热反应，ΔH＜0，△S＜0，则要使△G＝ΔH﹣T△S＜0，则反应温度是低温条件下可自发进行， 故答案为：低温自发； （2）A．若缩小容器容积，增大压强，化学平衡向气体体积减小的正反应方向移动，导致CO2的转化率提高，故A正确； B．该反应的正反应是放热反应，升高温度，化学平衡向吸热的逆反应方向移动，因而导致CO2的转化率降低，故B错误； C．使用催化剂，能够使正、逆反应速率都增大，且增大的倍数相同，因此化学平衡不移动，所以使用催化剂不能提高CO2的平衡转化率，故C错误； D．增大H2和CO2的初始投料比，导致体系的压强增大，化学平衡向气体体积减小的正反应方向移动，更多CO2反应转化为生成物，因此能提高CO2的平衡转化率，故D正确； 故答案为：AD； （3）①10 min反应达到平衡时反应产生CH3OH的浓度为0.75 mol/L，则会同时反应消耗CO2的浓度为0.75 mol/L，由于容器的容积是2 L，则消耗CO2的物质的量是n（CO2）＝0.75 mol/L×2 L＝1.5 mol，反应开始时CO2的物质的量是n（CO2）＝2 mol，故达到平衡时CO2的转化率为：100%＝75%；在前10 min内产生CH3OH的浓度为0.75 mol/L，同时消耗H2的浓度为△c（H2）＝3×0.75 mol/L＝2.25 mol/L，故前10 min内v（H2） 0.225 mol/（L•min）， 故答案为：75%；0.225； ②在反应开始时c（CO2）＝1 mol/L，c（H2）＝3 mol/L，在10 min反应达到平衡时c（CH3OH）＝0.75 mol/L，会产生H2O的浓度c（H2O）＝0.75 mol/L，消耗CO2的浓度△c（CO2）＝0.75 mol/L，△c（H2）＝2.25 mol/L，故平衡时c（CO2）＝0.25 mol/L，△c（H2）＝0.75 mol/L，则化学平衡常数K5.33， 故答案为：5.33； ③保持温度不变，平衡后如果将容器的容积由2 L扩大到4 L，若平衡不发生移动，则CH3OH的浓度应该是原来的一半，c（CH3OH）0.335 mol/L，该反应的正反应是气体体积减小的反应，若容器的容积扩大，相当于减小体系的压强，化学平衡向气体体积增大的逆反应方向移动，因此当达到新平衡时，c（CH3OH）＜0.335 mol/L， 故答案为：＜； （4）A．在恒温恒容时，当反应达到平衡时，v正（H2）＝3v逆（CH3OH），因此3v正（H2）＝v逆（CH3OH）时反应未处于平衡状态，故A错误； B．若单位时间内生成1 mol H2O（g）的同时生成3 mol H2（g），则反应体系中任何物质的浓度不变，反应处于平衡状态，故B正确； C．反应在恒温恒容密闭容器中进行，气体的体积不变；反应混合物都是气体，气体的质量不变，则无论反应是否达到平衡状态，体系的密度始终不变，因此不能根据混合气体的密度不变来判断反应是否达到平衡状态，故C错误； D．反应在恒温恒容密闭容器中进行，气体的体积不变；该反应是正反应是气体体积减小的反应，若反应未达到平衡，随着反应的进行，气体的物质的量减小，气体的压强减小，因此若容器中混合气体的压强不随时间而变化，则气体的物质的量不变，反应达到平衡状态就，故D正确； 故答案为：BD； （5）①升高温度，该反应的化学平衡常数增大，说明升高温度，化学平衡正向移动，升高温度，化学平衡向吸热反应方向移动，故该反应的正反应是吸热反应，故ΔH＞0， 故答案为：吸热； ②在1000℃时化学平衡常数K＝1.7；若在1000℃时，某时刻反应混合物中CO2、H2、CO、H2O的浓度分别为2 mol/L、2 mol/L、3 mol/L、3 mol/L，则此时浓度熵Q2.25＞1.7，则上述副反应的平衡移动方向为向逆反应方向移动， 故答案为：逆反应方向。 3．（2022秋•青山区校级期中）化学平衡常数和化学平衡计算 （1）已知在448℃时，反应H2（g）+I2（g）⇌2H（g）的平衡常数K为49，则该温度下反应HI（g）⇌H2（g）I2（g）的平衡常数K′为 　　 。（用分数表示） （2）某温度下，若把10molN2与30molH2置于体积为10L的密闭容器内，反应达到平衡状态时，测得混合气体中氨的体积分数为20%，则该温度下反应的K＝　　 。（用分数表示） （3）恒温恒压下，在一容积可变的容器中，N2（g）+3H2（g）⇌2NH3（g ）达到平衡状态时，N2、H2、NH3各1mol，若此时再充入3molN2，则平衡 　不　 移动（填“正向”、“逆向”或“不”）。 （4）以水煤气为原料合成甲醇：CO（g）+2H2（g）⇌CH3OH（g），容器为恒温、恒压p＝3MPa，充入1molCO和2molH2达到平衡时H2的转化率为75%，平衡常数Kp＝　3（MPa）﹣2 （用平衡分压代替平衡浓度计算，分压＝总压×物质的量分数）。 （5）在1L真空密闭容器中加入amolPH4I固体，t℃时发生如下反应： PH4I（s）⇌PH3（g）+HI（g ） ① 4PH3（g）⇌P4（g）+6H2（g） ② 2HI（g）⇌H2（g）+I2（g） ③ 达平衡时，体系中n（HI）＝bmol，n（I2）＝cmol，n（H2）＝dmol，则t℃时反应①的平衡常数K值为（bcd）b（用字母表示） （6）查阅资料知2NO（g）+O2（g）⇌2NO2（g）的反应历程分两步： Ⅰ.2NO（g）⇌N2O2（g）v1正＝k1正⋅c2（NO）；v1逆＝k1逆⋅c（N2O2） Ⅱ.N2O2（g）+O2（g）⇌2NO2（g）；v2正＝k2正⋅c（N2O2）⋅c（O2）；v2逆＝k2逆⋅c2（NO2） 一定温度下，反应2NO（g）+O2（g）⇌2NO2（g）达到平衡状态，请写出用k1正、k1逆、k2正、k2逆表示的平衡常数表达式K＝　　 。 【考点】化学平衡的计算．版权所有 【解答】解：（1）H2（g）+I2（g）⇌2HI（g）的平衡常数K49，反应HI（g）⇌H2（g）I2（g）的平衡常数K′，则K′， 故答案为：； （2）反应三段式3H2（g）+N2（g）⇌2NH3（g） 起始量（mol/L） 3 1 0 变化量（mol/L） 3x x 2x 平衡量（mol/L）3﹣3x 1﹣x 2x 平衡状态时氨的体积分数为20%，即100%＝20%，解得x，平衡常数K， 故答案为：； （3）恒温恒压下，在一容积可变的容器中，N2（g）+3H2（g）⇌2NH3（g）达到平衡状态时，N2、H2、NH3各1mol，设平衡时容器体积为1L，该温度下平衡常数K1，若此时再充入3molN2，恒温恒压下体积之比等于气体物质的量之比，则瞬间容器体积V＝1L2L，浓度熵Qc1＝K，则平衡不动， 故答案为：不； （4）恒温、恒压条件下，p＝3MPa，充入1molCO和2molH2达到平衡时H2的转化率为75%，则的变化量为2mol×75%＝1.5mol，根据反应的三段式计算， 反应的三段式为CO（g）+2H2（g）⇌CH3OH（g） 起始量（mol） 1 2 0 变化量（mol） 0.75 2×75% 0.75 平衡量（mol） 0.25 0.5 0.75 平衡时p（CO）3MPa＝0.5MPa，p（H2）＝2p（CO）＝1MPa，p（CH3OH）＝3p（CO）＝1.5MPa，分压平衡常数Kp（MPa）﹣2＝3（MPa）﹣2， 故答案为：3（MPa）﹣2； （5）设平衡体系中n（PH3）＝xmol，n（P4）＝ymol，n（PH4I）＝zmol，且n（HI）＝bmol，n（I2）＝cmol，n（H2）＝dmol，根据P、H、I原子守恒得到关系式为：x+4y+z＝a，3x+4z+b+2d＝4a，z+b+2c＝a，解得x＝bcd，ydc，z＝a﹣b﹣2c，即c（PH3）＝（bcd）mol/L，c（HI）＝bmol/L，t℃时反应①的平衡常数K＝c（PH3）×c（HI）＝（bcd）b， 故答案为：（bcd）b； （6）反应达到平衡状态时，反应Ⅰ的v1正＝v1逆，即k1正⋅c2（NO）＝k1逆⋅c（N2O2），，反应Ⅱ的v2正＝v2逆，即k2正⋅c（N2O2）⋅c（O2）＝k2逆⋅c2（NO2），，则，反应2NO（g）+O2（g）⇌2NO2（g）的平衡常数K，故答案为：。 · 近5年高考真题 考点：化学反应速率的影响因素 1．（2024•甘肃）下列措施能降低化学反应速率的是（　　） A．催化氧化氨制备硝酸时加入铂 B．中和滴定时，边滴边摇锥形瓶 C．锌粉和盐酸反应时加水稀释 D．石墨合成金刚石时增大压强 【答案】C 【解答】解：A．催化氧化氨制备硝酸时加入铂是加入催化剂，可以加快反应速率，故A错误； B．中和滴定时，边滴边摇锥形瓶可以加快反应速率，故B错误； C．锌粉和盐酸反应时加水稀释 降低反应物的浓度，降低反应速率，故C正确； D．石墨和金刚石均是固体，故石墨合成金刚石时增大压强对反应速率无影响，故D错误； 故选：C。 考点：化学平衡的影响因素 2．（2026•浙江）某小组想用CO制取CO2，反应如下： Ⅰ．CO2（g）+H2（g）⇌CO（g）+H2O（g） ΔH1＝+41kJ/mol K1 Ⅱ．2H2（g）+O2（g）＝2H2O（g） ΔH2＝﹣484kJ/mol K2 Ⅲ． ΔH3 K3 请回答： （1）①ΔH3＝　﹣283　 kJ/mol。 ②某同学在常温常压下，往CO与O2以体积比为2：1混合至密闭体系中，放置数年后却发现几乎无CO2。该同学认为是该反应的平衡常数K3极小导致的，你认为该同学的说法　错误　 （“正确”或“错误”），设计实验验证你的结论：　点燃，检验产物　 （简述即可）。 （2）Pt因其原子结构特点，有良好的催化活性，是催化小分子反应的优异催化剂。某小组在250℃条件下，用Pt催化CO制取CO2，反应如下： Ⅳ．CO（g）→CO* V.． Ⅵ．O*+CO*→O...CO*（过渡态） Ⅶ． Ⅷ． ①Pt（原子序数78），位于元素周期表第　第六　 周期　VⅢ　 族。 ②反应Ⅳ的ΔS　②＜；③　 0（填“＞”、“＜”或“＝”）。 ③在图中画出位置（虚线框内） 。 （3）某小组在其他条件不变的情况下采取某种措施，使反应温度由250℃降为30℃，相关反应如下： 序号 反应 Ea（kJ/mol） a CO*→C*+O* 144 b 101 c O*+H*→OH* 56 d CO（g）→CO* 48 e 40 f 39 g 24 h 15 i 14 ①该研究小组采取的措施是　通入氢气　 。 ②请选出合理的反应并排序，补全反应历程：　hge（i）df　 （填序号）。 【答案】（1）①﹣283；②错误；点燃，检验产物； （2）①第六；VⅢ；②＜；③； （3）①通入氢气；②hge（i）df。 【解答】解：（1）①根据盖斯定律，反应， 故答案为：﹣283； ②该同学的结论“错误”。CO与O2常温下难反应的根本原因是活化能高而并非平衡常数过小，可通过点燃使之迅速产生CO2来验证， 故答案为：错误；点燃，检验产物； （2）①Pt（原子序数78），可根据稀有气体氯（86号元素）进行推断，按照元素周期表位置可知其在Ni元素所在列，故位于元素周期表第六周期第VⅢ族， 故答案为：第六；VⅢ； ②反应Ⅳ是CO吸附在催化剂表面的过程，气态的CO吸附在固体的催化剂上，混乱度减小，ΔS＜0， 故答案为：＜； ③由O•••CO*转化为CO2*时形成新的化学键放热，故CO2*的能量比O•••CO*低，但在催化剂上脱附是吸热过程，故CO2*的位置在O•••CO*的下面， 如图：， 故答案为：； （3）①根据（3）题干表格中给出的反应历程，如h：，g：等，均涉及H2或含氢物种，说明体系中引入了H2作为反应物或助催化剂，开辟了新的、活化能更低的反应路径，从而能在30℃下进行反应， 故答案为：通入氢气； ②根据表格中各基元反应的活化能（Ea）判断反应进行的优先顺序h（H2（g）→H2*→2H*）→g（O（g）+H*→O2H*）→e（O2H*→O*+OH*）→，故反应顺序是hge（i）df， 故答案为：hge（i）df。 第 2 页 共 4 页 学科网（北京）股份有限公司 $ 第四节 化学反应的调控 · 导入 我们对化学反应的调控 并不陌生。例如，为了灭火，可以采取隔离可燃物、隔绝空气或降低温度等措施；为了延长实物储存时间，可以将它们保存在冰箱中。那么如何来对化学反应进行调控呢？ 知识1 合成氨反应的原理分析☆ 项目 内容 反应原理 以工业合成氨生产条件的选择为例，研究化学反应的调控问题，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 特点 (1)可逆性：反应为可逆反应 (2)体积变化：正反应是气体体积缩小的反应 (3)焓变：ΔH<0，熵变：ΔS<0 (4)自发性：常温(298 K)下，ΔH－TΔS<0，能自发进行 有利于氨生成的措施 (1)降低温度、增大压强有利于化学平衡向生成氨的方向移动 (2)在一定的温度和压强下，反应物中N2和H2的体积比为1:3时平衡混合物中氨的含量最高 · 例题 考点：工业制氨气 1．（2026•东城区一模）根据制氢方式及碳排放量的不同，工业合成氨有以下类型： 类型 制氢方式 碳排放量 灰氨 由天然气制“灰氢” 高 绿氨 “风电”电解水制“绿氢” 接近零 下列说法不正确的是（　　） A．工业合成氨的化学方程式为 B．工业合成氨属于氮的固定 C．制“灰氢”涉及C—H键断裂，制“绿氢”涉及O—H键断裂 D．氨的沸点比H2、N2低，易液化分离 知识2 合成氨的适宜条件☆ 外界条件对反应速率的影响 浓度 特定条件下增大反应物浓度，有利于合成氨的速率 压强 压强增大，反应进行的越快，平衡正向移动，反应物转化率越高 温度 温度对合成氨反应的速率也有显著影响：温度越高，反应进行的越快 催化剂 使用催化剂，可显著的降低反应的活化能，使反应速率提高 合成氨反应条件的选择依据 分析 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，既要考虑尽量增大反应物的转化率，充分利用原料；又要加快反应速率，提高单位时间内的产量，同时还要考虑设备的要求和技术条件 反应 条件 对化学反应速率的影响 对平衡混合物中氨含量的影响 合成氨条件的选择 增大 压强 反应速率增大 平衡正向移动，平衡混合物中氨的含量增大 增大压强，有利于氨的合成，但需要动力打，对材料、设备的要求高。故一般采用的压强为10MPa~30MPa 温度 反应速率增大 平衡逆向移动，混合物中氨的含量减小 温度要适宜，既要保证反应速率较快，又不能是反应物的转化率太低，故采用400~500℃ 催化剂 反应速率增大 无影响 工业上一般选用铁触媒作催化剂 项目 内容 合成氨生产流程示意图 · 例题 考点：合成氨的影响因素和化学平衡状态的判断 2．（2026•同步）德国化学家哈伯（F．Haber，1868﹣1934）是氮气和氢气直接合成氨技术的发明者，氨是化肥工业和基本有机化工的主要原料，其工业生产流程如图。 已知N2（g）+3H2（g）⇌2NH3（g） ΔH＝﹣92.4kJ•mol﹣1，下列说法错误的是（　　） A．在一定条件下，0.5mol N2和1.5mol H2充分反应，放出的热量小于46.2kJ B．恒温恒压下，向处于平衡状态的该体系中通入惰性气体，平衡向逆反应方向移动 C．若合成氨时N2、H2的初始浓度相同，N2体积分数不再变化说明反应达到平衡状态 D．液氨与金属钠反应时缓慢放出气体，其化学方程式为2Na+2NH3（l）═2NaNH2+H2↑ 知识3 化工生产反应条件的优化与选择☆ 工业生产中选择适宜生产条件的原则 外界条件 有利于增大反应速率的条件控制 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、及时的分离出生成物 催化剂 加合适的催化剂 不需要 加合适的催化剂 温度 高温 正反应的ΔH<0，低温 兼顾速率和平衡，考虑催化剂的适宜温度 正反应的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活性 压强 高压(有气体参加) 反应后气体体积减小的反应，高压 在设备条件允许的前提下，尽量采取高压 反应后气体体积减小的反应，低压 兼顾速率和平衡，选择适宜的压强 考虑 (1)原料的来源、除杂、尤其考虑杂质对平衡的影响(2)原料的循环利用 (3)产物的污染处理(4)产物的酸碱性对反应的影响 (5)气体产物的压强对平衡造成的影响(6)改变外界条件对多平衡体系的影响 · 例题 考点：化工生产反应条件的优化 3．（2025春•武威校级期中）下列说法正确的是（　　） A．在设计化工生产的化学反应条件时，只要将化学反应的特点和化学反应理论相结合进行全面分析就没问题了 B．在设计化工生产的化学反应条件时，若化学反应的速率很高，就不需要考虑催化剂的问题 C．在现代，工业的将SO2氧化为SO3的适宜条件是高温、高压和催化剂 D．在2SO2+O22SO3中，对“450℃”的选择，来自对反应物性质和催化剂性质的综合考虑 知识4 化学物反应速率、化学平衡、平衡移动之间的联系☆ 注：处于化学平衡的mA(g)＋nB(g)pC(g)＋qD(g) 为例子。用“=”表示相等；“↑”表示升高或增加，“↓”表示降低或减小，“－”表示无关或不变，“V”表示容器体积，“→”“←”分别表示平衡向右移动和向左移动 反应特征 改变条件 改变条件瞬间 达到新平衡前 平衡移动方向 达到新平衡 v正 v逆 v正与v逆的关系 A转化率 B转化率 ΔH<0 升高温度 ↑ ↑ < ← ↓ ↓ 降低温度 ↓ ↓ > → ↑ ↑ ΔH>0 升高温度 ↑ ↑ > → ↑ ↑ 降低温度 ↓ ↓ < ← ↓ ↓ m＋n<p＋q 加入惰性气体 V不变 － － = － － － V变大 ↓ ↓ > → ↑ ↑ 增大压强 ↑ ↑ < ← ↓ ↓ 减小压强 ↓ ↓ > → ↑ ↑ m＋n=p＋q 加入惰性气体 V不变 － － = － － － V变大 ↓ ↓ = － － － 增大压强 ↑ ↑ = － － － 减小压强 ↓ ↓ = － － － m＋n>p＋q 加入惰性气体 V不变 － － = － － － V变大 ↓ ↓ < ← ↓ ↓ 增大压强 ↑ ↑ > → ↑ ↑ 减小压强 ↓ ↓ < ← ↓ ↓ 催化剂 正催化剂 ↑ ↑ = － － － 负催化剂 ↓ ↓ = － － － · 例题 考点：化学反应速率的调控作用 4．（2024秋•佛山期末）化学与生活息息相关。下列做法与化学反应速率调控无关的是（　　） A．向食品包装袋中充入氮气 B．疫苗在低温下保存和运输 C．刀具使用前用磨刀石打磨 D．使用加酶洗衣液洗涤衣物 考点：化学反应速率的影响因素 5．（2026•甘肃二模）“液态阳光”是助力“双碳”目标的绿色技术，其核心反应之一为CO2（g）+3H2（g）⇌CH3OH（g）+H2O（g） ΔH＜0。下列的说法错误的是（　　） A．该反应在低温下可自发进行 B．恒容时增大H2的浓度，单位体积内活化分子数增多，反应速率加快 C．升高温度，正反应速率不变，逆反应速率增大，平衡向逆反应方向移动 D．使用催化剂能降低反应的活化能，加快反应速率，但不改变甲醇的平衡产率 考点：化学平衡的影响因素 6．（2026•西城区一模）将物质的量之比为1：3的N2和H2混合气以一定流速通过反应器合成NH3，其他条件一定，测得流出气体中NH3的体积分数随温度、流速的变化如图1、图2。 已知：流速是指单位时间流过反应器的N2和H2混合气的总物质的量。 下列说法不正确的是（　　） A．根据图1和图2，选择催化剂a更合适 B．其他条件相同时，继续升高温度，图1中两条曲线在500℃后可能部分重合 C．用催化剂b，450℃后NH3的体积分数下降，原因是升温合成氨反应逆向移动 D．用催化剂a，单位时间NH3的产量：流速4.0×104mol•h﹣1＞流速1.0×104mol•h﹣1 考点：探究浓度、催化剂对化学平衡的影响 7．（2022春•石首市期中）锂离子电池已经成为新一代实用化的蓄电池，该电池具有能量密度大、电压高的特性。 锂离子电池放电时电极反应式为负极：C6Li﹣xe﹣═C6Li1﹣x+xLi+（C6Li表示锂原子嵌入石墨形成复合材料）正极：Li1﹣xMO2+xLi++xe﹣═LiMO2（LiMO2表示含锂的过渡金属氧化物）。 （1）锂电池放电时电池的反应式为 　 　 。 （2）假设放电过程中消耗负极材料5.6g，转移的电子数目为 　 　 （NA为阿伏加德罗常数值）。 （3）已知破坏1molH﹣H键、1molO═O键、1molH﹣O键时分别需要吸收436kJ、498kJ、465kJ的能量。下图表示H2、O2转化为水的反应过程能量变化，则b＝　 　 。 （4）某研究性学习小组为探究锌与盐酸反应，取同质量、同体积的锌片、同浓度盐酸做了如下平行实验： 实验①：把纯锌片投入到盛有稀盐酸的试管中，发现氢气发生的速率变化如图所示； 实验②：把纯锌片投入到含FeCl3的同浓度工业稀盐酸中，发现放出氢气的量减少。 实验③：在盐酸中滴入几滴CuCl2溶液，生成氢气速率加快。 试回答下列问题： ①试分析实验①中t1～t2速率增大的主要原因是 　 　 。t2～t3速率减小的主要原因是 　 　 。 ②实验②放出氢气的量减少的原因是 　 　 。 ③某同学认为实验③反应速率加快的主要原因是因为形成了原电池，你认为是否正确？　 　 （填“正确”或“不正确”）。请选择下列相应的a或b作答。 a.若不正确，请说明原因 　 　 。 b.若正确则写出实验③中原电池的正极电极反应式：　 　 。 考点：探究温度、压强对化学平衡的影响 8．（2024秋•成都期末）某小组研究压强与CO2气体溶解之间的关系，通过推拉注射器（图1），测得相对压强数据变化曲线如下（图2）所示。下列说法错误的是（　　） A．A～B段，压缩注射器；D～E段，外拉注射器 B．B～D段，CO2气体溶解，溶液酸性减弱 C．E点溶液中存在CO2、H2CO3、和四种含碳微粒 D．由B～D段及E～G段可推知CO2溶解一释出速度相对较慢 考点：化学平衡的调控作用 9．（2024秋•静安区校级期中）中国锅炉燃煤采用沸腾炉逐渐增多，采用沸腾炉好处在于（　　） A．增大煤炭燃烧时的燃烧热并形成清洁能源 B．减少炉中杂质气体（如SO2等）的形成 C．提高煤炭的热效率并减少CO的排放 D．使得燃料燃烧充分，从而提高燃料的利用率 知识5 等效平衡☆ 项目 内容 等效平衡概念 对于同一可逆反应，在一定条件(恒温恒容或恒温恒压)下，以不同的投料方式(即从正反应、逆反应或中间状态开始)进行的反应，若达到平衡时相同的组分在各混合物中的百分含量(体积分数、物质的量分数或质量分数)相等，这样的化学平衡互称等效平衡 等效平衡类型 恒温恒容 (T、V一定) △n=0(量比等效) 形成等效平衡的条件是：起始投料成比例(不是与计量系数成比例) 所形成等效平衡的特征是：平衡时各物质的转化率(α)、百分含量(w%)、混合气体的平均摩尔质量()相同，但各气体的物质的量(n)、物质的质量(m)、物质的量浓度(c)、混合气体的密度(ρ)、压强(P)、反应达到平衡时所需的时间(t)不同但成比例 恒温恒容 (T、V一定) △n≠0 (量等等效) 通过化学计量系数比，全部换算成同一半边的物质后，物质的量与原平衡的起始投入量应完全相同。若不同的起始投入量经“一边倒”全部换算为反应物或生成物后，投入量是相同的，则所形成的平衡状态是完全相同的 形成等效平衡的条件是：起始投入量应完全相同； 所形成等效平衡的特征是：平衡时各物质的转化率(α)、百分含量(w%)、物质的量(n)、物质的质量(m)、物质的量浓度(c)、混合气体的平均摩尔质量()、混合气体的密度(ρ)、压强(P)等所有物理量完全相同，即平衡状态完全相同 恒温恒压型 等价转化后，只要反应物(或生成物)的物质的量比例与原平衡起始态相同，两平衡等效 两次平衡时各组分百分含量、c相同，n同比例变化 · 例题 考点：等效平衡 10．（2025秋•湖北期中）恒温恒容条件下，发生反应：2A（g）+B（g）＝2C（g） ΔH＝﹣Q kJ/mol在3个相同的密闭容器中，按下列方式投入反应物：容器Ⅰ：2mol A，1mol B；容器Ⅱ：4mol A，2mol B；容器Ⅲ：4mol C。则在保持恒温恒容反应达到平衡时，下列选项正确的是（　　） A．容器Ⅰ与容器Ⅱ中，C的浓度2cⅠ＜cⅡ，反应物转化率a1＞aⅡ B．容器Ⅰ与容器Ⅱ中，B的体积分数VⅠ%＞VⅡ%，反应能量变化2QⅠ＝QⅡ C．容器Ⅱ与容器Ⅲ为等效平衡，B的体积分数VⅡ%＝VⅢ%，反应物转化率aⅢ+aⅡ＝1，反应能量变化QⅡ+QⅢ＝2Q D．三个容器中，平衡常数的关系为：KⅡ 知识6 化学平衡的计算☆ 项目 内容 “三段式法”是有效解答化学平衡计算题的“万能钥匙” 解题时，要注意准确地列出起始量、变化量、平衡量，按题目要求进行计算，同时还要注意单位的统一。 (1)分析三个量:起始量、变化量、平衡量。 (2)明确三个关系 ①对于同一反应物，起始量-变化量=平衡量 ②对于同一反应产物，起始量+变化量=平衡量 ③各物质的转化量之比等于各物质的化学计量数之比。 (3)计算模式 对以下反应：mA(g)+nB(g)pC(g)+qD(g)，令A、B起始物质的量(mol)分别为a、b，达到平衡后，A的消耗量为mx mol，容器容积为VL。 mA(g)+nB(g)pC(g)+qD(g) 起始/mol a b 0 0 变化/mol mx nx px qx 平衡/mol a-mx b-nx px qx ①平衡常数： ②A的平衡浓度： ③A的转化率：， ④A的体积分数： ⑤平衡压强与起始压强之比： ⑥混合气体的平均密度 ⑦混合气体的平均摩尔质量： ⑧生成物的产率：实际产量(指生成物)占理论产量的百分数。一般来讲，转化率越大，原料利用率越高，产率越大。 产率= · 例题 考点：化学平衡的计算（共3小题） 1．（2026•金山区二模）纳米碗是一类具有独特碗状结构的纳米材料，在催化、生物医药等领域具有广阔前景。高温条件下，纳米碗可由C40H20经过连续脱氢反应生成。其中第一步反应为：①C40H20（g）⇌C40H18（g）+H2（g）ΔH1 该步反应的反应历程—能量变化示意图如下所示。 （1）ΔH1＝ 　 　 kJ•mol﹣1。 A．70.9 B．110.3 C．128.2 D．150.8 （2）图中包含 　 　 步基元反应，决速步骤是第 　 　 步。 一定条件下，在2L恒容密闭容器中，充入2mol C40H20，发生反应①。达到平衡后，测得。 （3）能说明该反应达到化学平衡状态的是 　 　 。 A．压强保持不变 B．平衡常数保持不变 C．气体密度保持不变D．单位时间内，断开1mol H—H键的同时，断开1mol C—H键 （4）C40H20的平衡转化率为 　 　 ；其他条件不变，下列措施可以提高C40H20平衡转化率的是 　 　 。（不定项） A．使用合适的催化剂 B．升高温度 C．充入一定量的N2 D．及时分离出H2 （5）达到平衡后，向容器中充入C40H20和H2各0.5mol，通过计算判断化学平衡的移动方向 　 　 。 将Fe、N掺入纳米碗并替代部分碳原子，可制得高比表面积的铁纳米碗（简称Fe—SANBs）。酸性条件下，过量的H2O2与其表面的Fe2+发生类芬顿反应，生成具有强氧化性的自由羟基（•OH），该反应可用于肿瘤治疗，反应原理为： 反应过程示意图如下所示。 （6）下列关于类芬顿反应的说法正确的是 　 　 。 A．反应速率随温度升高，不断增大 B．增加Fe—SANBs投入量，可提高单位时间内•OH生成量 C．反应过程中，溶液pH不断减小 D．滴加淀粉KI试液，溶液变蓝，说明生成了Fe3+ （7）酸性环境有利于Fe—SANBs表面的Fe2+参与类芬顿反应。从化学平衡移动的角度解释原因 　 　 。 实验小组选用某Fe—SANBs样品模拟类芬顿反应pH＝5.0，]，并使溶液中c（Fe2+）维持在1.0×10﹣5mol•L﹣1。 已知反应的速率表达式为v＝k•c（Fe2+）•c（H2O2），速率常数k＝76L•mol﹣1•s﹣1（298K）。 （8）初始反应速率v＝ 　 　 ；在实际治疗肿瘤的过程中，要求1分钟内产生的•OH浓度不低于5.0×10﹣6mol•L﹣1，分析并判断该Fe—SANBs样品是否满足要求 　 　 。 2．（2025秋•株洲校级期末）降低大气中的CO2含量和有效开发利用CO2正成为研究的主要课题，CO2与氢气合成甲醇的反应为：CO2（g）+3H2（g）⇌CH3OH（g）+H2O（g）ΔH＜0，请回答下列问题： （1）该反应的自发条件是 　 　 （填“高温自发”“低温自发”或“任何温度下都自发”）。 （2）下列有利于提高CO2转化率的措施有 　 　 （填字母）。 A．缩小容器容积，增大压强 B．升温 C．使用催化剂 D．增大H2和CO2的初始投料比 （3）在容积为2L的恒容密闭容器中，充入2mol CO2和6mol H2，在500℃时，发生上述反应，10min后反应达到平衡，测得平衡时。 ①达到平衡时CO2的转化率为 　 　 ，前10min内用H2（g）的浓度变化来表示该反应的平均反应速率为v（H2）＝ 　 　 mol•L﹣1•min﹣1。 ②计算该温度下此反应的化学平衡常数K的值为 　 　 （保留两位小数）。 ③保持温度不变，平衡后如果将容器的容积扩大到4L，达到新平衡时，c（CH3OH） 　 　 0.375mol/L（填“＞”、“＜”或“＝”）。 （4）恒温恒容条件下，下列能说明反应CO2（g）+3H2（g）⇌CH3OH（g）+H2O（g）已达平衡的是 　 　 （填字母）。 A．3v正（H2）＝v逆（CH3OH） B．单位时间内生成1mol H2O（g）的同时生成3mol H2（g） C．混合气体的密度不随时间而变化 D．容器中混合气体的压强不随时间而变化 （5）以CO2、H2为原料合成CH3OH时，还发生了副反应：CO2（g）+H2（g）⇌CO（g）+H2O（g） 该反应的化学平衡常数（K）和温度（t）的关系如表所示，请回答下列问题： t/℃ 700 800 830 1000 K 0.6 0.9 1.0 1.7 ①该反应为 　 　 （填“吸热”或“放热”）反应。 ②1000℃时，某时刻反应混合物中CO2、H2、CO、H2O的浓度分别为2mol/L、2mol/L、3mol/L、3mol/L，则此时上述副反应的平衡移动方向为 　 　 （“正反应方向”“逆反应方向”或“不移动”）。 3．（2022秋•青山区校级期中）化学平衡常数和化学平衡计算 （1）已知在448℃时，反应H2（g）+I2（g）⇌2H（g）的平衡常数K为49，则该温度下反应HI（g）⇌H2（g）I2（g）的平衡常数K′为 　 　 。（用分数表示） （2）某温度下，若把10molN2与30molH2置于体积为10L的密闭容器内，反应达到平衡状态时，测得混合气体中氨的体积分数为20%，则该温度下反应的K＝　 　 。（用分数表示） （3）恒温恒压下，在一容积可变的容器中，N2（g）+3H2（g）⇌2NH3（g ）达到平衡状态时，N2、H2、NH3各1mol，若此时再充入3molN2，则平衡 　 　 移动（填“正向”、“逆向”或“不”）。 （4）以水煤气为原料合成甲醇：CO（g）+2H2（g）⇌CH3OH（g），容器为恒温、恒压p＝3MPa，充入1molCO和2molH2达到平衡时H2的转化率为75%，平衡常数Kp＝　 　 （用平衡分压代替平衡浓度计算，分压＝总压×物质的量分数）。 （5）在1L真空密闭容器中加入amolPH4I固体，t℃时发生如下反应： PH4I（s）⇌PH3（g）+HI（g ） ① 4PH3（g）⇌P4（g）+6H2（g） ② 2HI（g）⇌H2（g）+I2（g） ③ 达平衡时，体系中n（HI）＝bmol，n（I2）＝cmol，n（H2）＝dmol，则t℃时反应①的平衡常数K值为 　 　 （用字母表示） （6）查阅资料知2NO（g）+O2（g）⇌2NO2（g）的反应历程分两步： Ⅰ.2NO（g）⇌N2O2（g）v1正＝k1正⋅c2（NO）；v1逆＝k1逆⋅c（N2O2） Ⅱ.N2O2（g）+O2（g）⇌2NO2（g）；v2正＝k2正⋅c（N2O2）⋅c（O2）；v2逆＝k2逆⋅c2（NO2） 一定温度下，反应2NO（g）+O2（g）⇌2NO2（g）达到平衡状态，请写出用k1正、k1逆、k2正、k2逆表示的平衡常数表达式K＝　 　 。 · 近5年高考真题 考点：化学反应速率的影响因素 1．（2024•甘肃）下列措施能降低化学反应速率的是（　　） A．催化氧化氨制备硝酸时加入铂 B．中和滴定时，边滴边摇锥形瓶 C．锌粉和盐酸反应时加水稀释 D．石墨合成金刚石时增大压强 考点：化学平衡的影响因素 2．（2026•浙江）某小组想用CO制取CO2，反应如下： Ⅰ．CO2（g）+H2（g）⇌CO（g）+H2O（g） ΔH1＝+41kJ/mol K1 Ⅱ．2H2（g）+O2（g）＝2H2O（g） ΔH2＝﹣484kJ/mol K2 Ⅲ． ΔH3 K3 请回答： （1）①ΔH3＝　 　 kJ/mol。 ②某同学在常温常压下，往CO与O2以体积比为2：1混合至密闭体系中，放置数年后却发现几乎无CO2。该同学认为是该反应的平衡常数K3极小导致的，你认为该同学的说法　 　 （“正确”或“错误”），设计实验验证你的结论：　 　 （简述即可）。 （2）Pt因其原子结构特点，有良好的催化活性，是催化小分子反应的优异催化剂。某小组在250℃条件下，用Pt催化CO制取CO2，反应如下： Ⅳ．CO（g）→CO* V.． Ⅵ．O*+CO*→O...CO*（过渡态） Ⅶ． Ⅷ． ①Pt（原子序数78），位于元素周期表第　 　 周期　 　 族。 ②反应Ⅳ的ΔS　 　 0（填“＞”、“＜”或“＝”）。 ③在图中画出位置（虚线框内）　 　 。 （3）某小组在其他条件不变的情况下采取某种措施，使反应温度由250℃降为30℃，相关反应如下： 序号 反应 Ea（kJ/mol） a CO*→C*+O* 144 b 101 c O*+H*→OH* 56 d CO（g）→CO* 48 e 40 f 39 g 24 h 15 i 14 ①该研究小组采取的措施是　 　 。 ②请选出合理的反应并排序，补全反应历程：　 　 （填序号）。 第 2 页 共 4 页 学科网（北京）股份有限公司 $