2.4 化学反应的调控（培优专练）化学人教版选择性必修1

**基本信息** 以合成氨为核心，通过原理分析、条件选择、图像解读及跨工业应用四题型，构建从基础原理到工业实践的知识逻辑链，强化科学思维与证据推理能力。 **专项设计** |模块|题量/典例|题型特征|知识逻辑| |----|-----------|----------|----------| |合成氨反应原理的分析|5题（含模型建构、工农业生产）|考查平衡移动与速率影响因素|从反应本质（ΔH、ΔS）到催化剂、压强等对平衡转化率的影响| |工业合成氨适宜的条件|5题（含流程图分析）|聚焦实际生产条件的矛盾平衡|结合设备成本、催化剂活性分析温度、压强、原料比的选择| |合成氨反应图像分析|5题（含控制变量法、科技前沿）|通过图像考查平衡移动与速率变化|运用控制变量法解读温度、催化剂粒径对NH₃含量的影响| |工业生产中适宜生产条件的选择|5题（含硫酸工业、甲醇合成）|跨工业反应条件迁移应用|从合成氨拓展到SO₂氧化等反应，强化调控思路的普适性|

第二章 化学反应速率与化学平衡 第四节 化学反应的调控 目 录 攻题型 定点突破，夯实要点 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 练综合 融会贯通，拓展提升 题型01 合成氨反应原理的分析 1.【模型建构】（25-26高二上·青海西宁·期末）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．增大压强有利于加快反应速率，所以压强越大越好 C．升高温度有利于向合成氨反应方向进行 D．将氨气液化分离后，可提高氨气的产率 2.【工农业生产】（25-26高二下·广东·阶段检测）下列关于工业合成氨反应的调控说法正确的是 A．合成氨时，常采用迅速冷却的方法将氨液化，提高平衡转化率 B．合成氨时为提高平衡转化率，温度越高越好 C．增大浓度，可以提高活化分子百分数，从而加快反应速率 D．合成氨选择压强越高越好，可以加快反应速率，并提高转化率 3.【工农业生产】（25-26高二下·浙江·期中）工业上利用氢气与氮气在高温、高压、催化剂作用下制取氨气：，下列有关说法中不正确的是 A．在工业生产中，该反应采用的压强通常为，是考虑到压强越大，对动力和生产设备的要求也越高 B．在上述条件下，不可能完全转化为 C．合成氨的生产在温度较低时，氨的产率较高 D．达到平衡时，和的浓度之比为1：3：2 4.【工农业生产】（25-26高二上·广东湛江·期末）关于工业合成氨反应，下列说法正确的是 A．任意条件下反应均可以正向自发进行 B．仅从平衡移动角度考虑，合成氨时应选择低温高压条件 C．原料气可直接通入合成塔中进行反应 D．、的投料比采用1：2.8(物质的量比)而不是1：3，是为了提高的转化率 5.【工农业生产】（25-26高二上·福建莆田·期末）工业合成氨：  。已知：铁触媒作催化剂时，反应的速率方程为；反应历程中氮气在催化剂表面的吸附为总反应中最慢的步骤。下列有关说法错误的是 A．降低温度、增大压强均有利于合成氨反应正向进行 B．同等程度改变、浓度，后者对反应速率影响更大 C．及时分离出，能提高反应物转化率但会降低反应速率 D．投料时，相较于1∶3更有利于反应的进行 题型02 工业合成氨适宜的条件 6.【工农业生产】（25-26高二上·浙江湖州·期末）下图为工业合成氨的流程图，下列说法不正确的是 A．对原料气进行干燥净化处理的目的是防止催化剂中毒 B．热交换过程提高了能量的利用率 C．工业上采用高温高压的条件生产氨气，符合勒夏特列原理 D．合成氨工业中采用循环操作主要是为了提高氮气和氢气的利用率 7.【工农业生产】（25-26高二上·北京·阶段检测）工业上用氢气和氮气合成氨的反应是放热反应，在氨的实际合成生产时温度常控制在左右，原因是 A．高温有利于提高反应的转化率 B．高温可增大反应的限度 C．时反应催化剂活性最强，反应速率更快 D．高温才可以自发向右进行 8.【工农业生产】（25-26高二上·安徽蚌埠·期末）工业合成氨不仅解决了粮食问题，还为工业、国防和能源领域提供了关键支撑。合成氨的流程图如下，已知  ，下列说法正确的是 A．合成塔中充入的越多，的转化率越大 B．步骤②中“加压”不仅可以提高原料的转化率，还加快反应速率，所以生产中压强越大越好 C．实验室模拟合成氨气，保持温度、压强不变通入惰性气体，平衡会发生移动，氨气的产率降低 D．步骤④⑤⑥均有利于提高原料的平衡转化率 9.【工农业生产】（25-26高二上·河南·期末）合成氨工业的生产条件一般为700K、、铁做催化剂，原料气体中，下列分析错误的是 A．不采用常温是基于反应速率的考虑 B．不使用更高压强是基于对生产条件、设备要求考虑 C．使用催化剂是基于反应速率、平衡转化率考虑 D．而不是1：3，是为了提高氮气在催化剂活性中心的占有份额 10.【工农业生产】（25-26高二上·湖北襄阳·期中）下图是合成氨生产流程示意图。 其中原料气(、及少量、的混合气)在进入合成塔前需经过铜氨液处理以除去其中的，其反应为  ，所得溶液经过处理可使铜氨液再生，重复利用。以下说法正确的是 A．除去原料气中的的反应在任何温度下都能自发进行 B．合成塔控制催化反应的温度在左右，主要目的是使合成氨反应平衡正向移动 C．高温、低压条件有利于铜氨液再生 D．合成氨工业中采用循环操作，主要是为了加快反应速率 题型03 合成氨反应图像分析 11.【控制变量法】（25-26高二下·广东惠州·期末）NH3是重要的工业原料。在一定压强下，H2和N2()以一定流速通过NH3合成塔。测得出口NH3含量随反应温度和催化剂粒径的变化如图所示。下列说法不正确的是 A．实验Ⅰ的催化剂粒径最大 B．实验Ⅱ，时N2的消耗速率大于N2的生成速率 C．增加混合气体中N2的比例，可提高H2的平衡转化率 D．后，NH3的含量减少均是温度升高平衡逆向移动所导致 12.【控制变量法】（25-26高二下·广西南宁·期中）我国目前氨的生产能力位居世界首位。合成氨反应为：。在不同压强下，按Ⅰ、Ⅱ两种不同物质的量分数进气组进行投料，I为，Ⅱ为反应达平衡时氨的物质的量分数与温度的关系如下图所示。 下列说法正确的是 A．温度升高，合成氨的平衡常数K增大 B．图b对应的是进气组I C．图a中，当时，氮气的转化率 D．适当的使用催化剂，可以提高合成氨的平衡转化率 13.【模型建构】（25-26高二上·吉林延边·期末）工业合成氨是人类科技的一次重大突破，其反应为  ，其流程示意图如下图Ⅰ，下列说法错误的是 已知：阿伦尼乌斯方程为(Ea为活化能，k为速率常数，R和C为常数) A．工业上通常在400℃-500℃下，进行合成氨反应，因为在常温下，反应物中活化分子数较低，发生有效碰撞次数较少，反应速率较慢 B．流程中干燥净化的目的是除去反应物中的杂质气体，防止催化剂中毒 C．假设现有合成氨催化剂铁触媒时的图像如图Ⅱ中x1线所示，若使用一种新型催化剂合成氨反应条件降为350℃、1MPa，则使用该催化剂下图像为x2线 D．流程中装置A的作用是加压，B处的物质主要是液氨 14.【模型建构】（25-26高二上·广东·期末）工业合成氨的反应为  。如图表示反应速率(v)与时间(t)的关系。下列说法正确的是 A．时刻改变的条件是扩大容器体积 B．时刻后的平衡转化率减小 C．合成氨工业中采用循环操作，主要是为了提高平衡时混合物中氨的含量 D．某温度下恒容密闭容器中充入和进行反应(起始浓度分别为和)，达平衡时的转化率为50%，则该温度下此反应平衡常数 15.【科技前沿】（25-26高二下·河北·开学考试）北京航空航天大学教授团队与中科院高能物理研究所合作合成了Y、Sc(Y1／NC，Sc1／NC)单原子催化剂，用于常温常压下的催化氢气与氮气合成氨的反应的反应。反应历程与相对能量模拟计算结果如图所示(*表示稀土单原子催化剂)。下列说法错误的是 A．相同条件下，两种催化反应的焓变相同 B．实际生产中将催化剂的尺寸处理成纳米级颗粒不能提高氨气的平衡转化率 C．使用Sc1／NC单原子催化剂的反应历程中，最大能垒的反应过程可表示为*N2+H→*NNH D．升高温度一定可以提高氨气单位时间内的产率 题型04 工业生产中适宜生产条件的选择 16.【工农业生产】（25-26高二上·江西景德镇·期中）现代工业制硫酸的核心反应是二氧化硫的催化氧化：  为了优化生产效率，下列对反应条件的分析与调控中，不合理的是 A．使用作催化剂，旨在显著降低反应的活化能，从而提高反应速率，缩短达到平衡所需的时间 B．选择在400-500℃的温度下进行反应，主要目的是大幅提高的平衡转化率 C．采用常压而非高压操作，是因为在此温度下反应速率已足够快，且加压对提高转化率的收益与设备成本相比不经济 D．原料气进入接触室前需要经净化和干燥处理，以防止催化剂中毒，保证其活性和使用寿命 17.【工农业生产】（25-26高二上·四川·期中）有关工业合成氨反应：N2(g)+3H2(g)2NH3(g)  ΔH<0，下列说法错误的是 A．在工业合成氨中N2、H2循环利用的目的是提高N2和H2的利用率 B．甲烷POM法制氢气：  ΔH<0，实际生产中若选用常温常压条件可以增大生产效益 C．当N2和H2投料比(物质的量之比)为1：3时，达到平衡时氨的体积分数最大 D．合成塔利用热交换控制体系温度为400~500℃，该温度下催化剂铁触媒活性最大 18.【控制变量法】（25-26高二上·江苏南京·期中）乙烯的产量是衡量一个国家石油化工发展水平的重要标志。一定条件下和合成乙烯的反应为。向恒容密闭容器中充入和，测得不同温度下的平衡转化率及催化剂的催化效率如图所示。 下列说法不正确的是 A．N点的平衡常数比M点的小 B．时，平衡体系中乙烯的体积分数为 C．时，当的转化率位于点时，保持其他条件不变，延长反应时间有可能使转化率达到 D．在实际生产过程中，应控制反应温度在左右 19.【工农业生产】（25-26高二上·安徽安庆·期末）用催化还原，是柴油机车辆尾气净化的主要方法。反应原理为  。下列说法正确的是 A．仅从平衡角度考虑，高压条件有利于柴油机车尾气的净化 B．使用合适的催化剂可以提高活化分子百分率，增大反应速率 C．上述反应只有在高温下才能正向自发进行 D．为减小柴油机车辆尾气对空气的污染，通入越多越好 20.【控制变量法】（25-26高二上·河南·期中）温度改变对催化剂活性有影响，评价催化剂的活性参数——空时收率和CO的选择性可表示如下： 空时收率 CO的选择性 某学习小组以反应：  为研究对象，在不同温度下，对四组其他条件都相同的反应物进行研究，经过相同时间小时，测得空时收率、CO的选择性数据如下表所示。 组别 反应温度(℃) 空时收率 CO的选择性(%) ① 130 0.70 72.5 ② 140 0.75 71.0 ③ 150 0.71 55.6 ④ 160 0.66 63.3 下列说法正确的是 A．温度升高，空时收率先增大后减小，说明 B．温度升高，催化剂活性逐渐减弱，对CO的选择性逐渐降低 C．时，CO的选择性最高，说明CO生成的转化率最高 D．综合考虑空时收率和CO的选择性，工业生成时，选择效果最好 限时：45分钟 满分：60分 一、选择题（每题2分，共12题，共24分） 1．（25-26高二上·云南曲靖·期中）已知：。下列关于工业合成氨条件的说法正确的是 A．使用催化剂可提高的产率 B．升高温度可提高的产率 C．增大压强可提高的产率 D．循环使用和可提高的产率 2.（25-26高一下·四川广安·期末）下图为工业合成氨联合氨氧化法制硝酸的工艺流程示意图，下列说法错误的是 A．氨分离器会分离出含和的混合气体，循环利用可提高原料利用率 B．氨气分子之间能形成氢键，沸点较高，因此易液化 C．氧化炉中发生反应：其中氨气作还原剂 D．一氧化氮和二氧化氮理论上在吸收塔中不可能完全转化为硝酸 3.（2026·云南·高考真题）合成氨工艺沿革，诠释科学精神传承。几种固氮方式如图，下列说法正确的是 A．NO是红棕色、有刺激性气味的气体 B．NH4HCO3易溶于水，其电离方程式为 C．合成氨工业中采用循环操作主要是为了提高N2和H2的利用率 D．新型催化剂能降低N2生成的反应热 4.（25-26高三下·河北·开学考试）中国是世界上最大的合成氨生产国之一，合成氨反应流程如图所示。下列说法错误的是 A．净化的目的是除去原料气中的杂质气体，防止催化剂中毒 B．理论上合成塔中增加充入的的量，可提高的转化率 C．及时分离出液氨，可提高原料的利用率 D．实际生产中，常采用低温、高压的条件提高氨产率 5.（25-26高二上·浙江嘉兴·期末）在硫酸工业中，通过下列反应使氧化为。下表列出不同温度和压强下，反应达到平衡时的转化率，则下列说法正确的是 温度/℃ 平衡时的转化率/% 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．该反应 B．实际生产中，通入过量空气，主要是提高的转化率 C．实际生产中，采用常压合成，主要是高压转化率提升不明显，设备成本增加 D．实际生产中，选定温度为400~500℃，主要是高温加快化学反应速率 6.（25-26高二下·辽宁·期中）如图，恒温容器中，发生工业合成氨正向或逆向反应，(单侧投料)，有关说法正确的是 A．体系起始与平衡压强比为 B．时， C．时，正反应速率大于逆反应速率 D．曲线表示的物质的量随时间的变化曲线 7.（25-26高二上·福建三明·期末）用氨催化氧化法生产硝酸工业所需的NO时，常伴有N2生成。起始压强一定，相同时间内氨催化氧化生成N2和NO的产率与温度的关系如图。下列说法错误的是 A．400℃时，主要反应为 B．570℃时，NO和N2的生成速率相等 C．840℃后，部分NO可能分解成了N2 D．要制备纯度较高的NO，温度应控制在800℃左右 8.（25-26高二上·四川成都·期末）实验室模拟工业固氮，在压强为p MPa的恒压容器中充入和，反应混合物中的物质的量分数随温度的变化曲线如图所示，其中一条是经过一定时间反应后的曲线，另一条是平衡时的曲线。下列说法错误的是 A．曲线是平衡时的曲线 B．图中a点时，转化率<转化率 C．图中b点时， D．从图可知，反应的 9.（25-26高二上·湖北十堰·阶段检测）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。下列说法错误的是 A．控制原料气，是因为相对易得，适当过量可提高转化率 B．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 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．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 10.（25-26高二下·江苏·期中）二氧化碳加氢合成二甲醚反应包括三个相互关联的反应过程： 反应I：CO2(g)＋3H2(g)CH3OH(g)＋H2O(g)  ΔH=-49.01 kJ·mol-1 反应Ⅱ：CO2(g)＋H2(g)CO (g)＋H2O(g)  ΔH=＋41.17 kJ·mol-1 反应Ⅲ：2CH3OH(g)CH3OCH3 (g)＋H2O(g)  ΔH=-24.52 kJ·mol-1 压强为30MPa、=4时，不同温度下CO2的平衡转化率、CO的选择性和CH3OCH3的选择性(选择性是指生成某物质消耗的CO2占CO2消耗总量的百分比)如下图所示： 下列说法正确的是 A．上图三条曲线中，代表CO2转化率的是曲线A B．在30MPa、300℃条件下，若=3，CO2的平衡转化率将增大 C．由图中数据可知，工业上生产CH3OCH3的适宜温度为350℃ D．根据图中数据，在30MPa、300℃达平衡时，CH3OCH3和CH3OH的体积分数相等 11.（24-25高二上·辽宁·期中）工业合成甲醇的原理为  H<0，其工艺流程如图所示。下列叙述正确的是 A．“干燥净化”的目的是防止催化剂失活 B．合成甲醇时压强越大越好 C．“冷却装置”能提高原料平衡转化率和反应速率 D．采用“高温”有利于提高甲醇的平衡产率 12.（24-25高二上·安徽滁州·阶段检测）硫酸工业中，通过下列反应使转化为，下列关于该过程实际生产中条件选择的说法错误的是 A．选择温度为是综合考虑了速率和平衡 B．选择压强为常压主要是出于控制成本角度考虑 C．通入过量空气可以提高的转化率 D．回收利用尾气中的，可以防止环境污染，同时提高其转化率 二、非选择题（共3题，共36分） 13.（16分）（24-25高二下·山西·开学考试）在4 L恒容密闭容器中投入2 mol N2和5 mol H2发生合成氨反应：N2(g) + 3H2(g)2NH3(g)  ΔH<0。 (1)若在某条件下合成氨反应2 min后达到平衡，H2变为0.8 mol·L−1，则这2 min内的化学反应速率为(NH3)=___________，N2的转化率为___________，若此时向容器中加入1molN2，1molNH3，则平衡___________(填“正向”、“逆向”或“不”)移动；若此时升高温度K值___________(填“增大”、“减小”或“不变”)。 (2)如图为合成氨反应速率(ν)与时间(t)关系的示意图， 由图判断，在t2时刻曲线发生变化的原因可能是___________。 (3)若恒容通入He气使容器内压强增大，则合成氨的化学反应速率___________(填“增大”、“减小”或“不变”)。 (4)下列措施中能加快反应速率并提高氢气的转化率的是___________(填字母)。 A．其他条件不变时，压缩容器体积 B．其他条件不变时，升高反应体系温度 C．使用合适的催化剂 D．保持容器体积不变，充入一定量的氮气 (5)实际生产中往往需要将温度控制在一个合适的范围，分析温度不宜过高也不宜过低的原因是___________。 14.（8分）（24-25高二上·浙江台州·期中）和生成的反应为  ，其中，的分解反应活化能高，反应速率慢，决定了合成氨的整体反应速率，请回答下列问题： (1)该反应自发的条件是：___________。 (2)有利于提高合成氨平衡产率的条件有：___________。 A．低温    B．高温   C．低压     D．高压   E．催化剂 (3)实际生产中，常用铁触媒作催化剂，控制温度为773K左右，压强为，原料气中和的物质的量之比为1：2.8，分析说明原料气中过量的两个理由：___________。 (4)关于合成氨工艺的说法，正确的是___________。 A．工业上获取一般是采用分离液态空气法 B．工业上获取一般是采用电解水的方式 C．原料气先通过净化是为了防止催化剂中毒 D．该反应温度控制在400-500℃之间，主要是考虑平衡时反应物的转化率 E．热交换的目的是充分利用热量减少能耗，并且有利于下一步氨气的分离 15.（12分）（25-26高二上·江苏扬州·期末）燃料高效燃烧、排放控制、碳循环是燃烧低碳技术的研究核心。 (1)的化学链燃烧。相同条件下，以一定流速向装有CuO和的反应器内间歇通入空气、，交替发生步骤Ⅰ、步骤Ⅱ的反应，其原理如图1所示： ①步骤Ⅱ发生的化学反应方程式为_______。 ②与与空气直接混合燃烧相比，化学链燃烧技术的优点有_______(写出两点即可)。 (2)的捕集。固体有机胺()能实现的低温捕集和释放，反应原理为  。多孔作为的载体，氨基(-)是对的活性吸附点，捕集装置如图2所示。 ①选用多孔作为载体的原因是_______。 ②当吸附剂中含量大于60%时，的吸附量会减小，其原因是_______。 ③通过调节温度和压强，有机胺释放出会再生，有利于再生的条件是_______。 (3)的再生。可催化加氢合成。催化加氢反应中，在Ni表面解离为H原子，在表面转化为的可能机理如图3所示。 ①步骤Ⅲ中，元素Ce化合价发生的变化为_______(填“升高”“降低”或“不变”)。 ②在答题卡上补全虚线方框内的有关结构式_______。 1 / 2 学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司 $ 第二章 化学反应速率与化学平衡 第四节 化学反应的调控 目 录 攻题型 定点突破，夯实要点 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 练综合 融会贯通，拓展提升 题型01 合成氨反应原理的分析 1.【模型建构】（25-26高二上·青海西宁·期末）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．增大压强有利于加快反应速率，所以压强越大越好 C．升高温度有利于向合成氨反应方向进行 D．将氨气液化分离后，可提高氨气的产率 【答案】D 【解析】A. 催化剂（如铁催化剂）仅加快反应速率，但不影响化学平衡，故不能提高平衡转化率，A错误；B. 增大压强虽能加快反应速率并促进平衡正向移动，但过高压强对设备要求苛刻且增加成本，实际生产中需综合考虑，并非越大越好，B错误；C. 合成氨为放热反应（ ），升高温度会使平衡逆向移动，不利于氨的合成，C错误；D. 将氨气液化分离后，生成物浓度降低，平衡正向移动，可提高氨气产率，D正确；故选D。 2.【工农业生产】（25-26高二下·广东·阶段检测）下列关于工业合成氨反应的调控说法正确的是 A．合成氨时，常采用迅速冷却的方法将氨液化，提高平衡转化率 B．合成氨时为提高平衡转化率，温度越高越好 C．增大浓度，可以提高活化分子百分数，从而加快反应速率 D．合成氨选择压强越高越好，可以加快反应速率，并提高转化率 【答案】A 【解析】A．合成氨反应为可逆反应，将氨液化分离会减小生成物浓度，使平衡正向移动，提高原料平衡转化率，A正确；B．合成氨反应为放热反应，温度越高平衡逆向移动，平衡转化率越低，且过高温度会降低催化剂活性，B错误；C．增大浓度，仅会增加单位体积内活化分子数目，活化分子百分数不变，C错误；D．压强过高会大幅提升设备成本和技术要求，并非压强越高越好，D错误；故选A。 3.【工农业生产】（25-26高二下·浙江·期中）工业上利用氢气与氮气在高温、高压、催化剂作用下制取氨气：，下列有关说法中不正确的是 A．在工业生产中，该反应采用的压强通常为，是考虑到压强越大，对动力和生产设备的要求也越高 B．在上述条件下，不可能完全转化为 C．合成氨的生产在温度较低时，氨的产率较高 D．达到平衡时，和的浓度之比为1：3：2 【答案】D 【解析】A．合成氨反应正向气体分子数减少，增大压强可提升反应速率和氨的产率，但压强过高会大幅提高动力需求和生产设备的制造成本，因此工业选择10MPa~30MPa的压强，A正确；B．该反应为可逆反应，反应存在限度，反应物不可能完全转化为生成物，因此不可能完全转化为，B正确；C．合成氨反应为放热反应，降低温度平衡会向正向移动，因此温度较低时氨的产率较高，C正确；D．平衡时各物质的浓度与起始投料比例、反应物的转化率均有关，并不一定等于化学计量数之比1:3:2，D错误；故选D。 4.【工农业生产】（25-26高二上·广东湛江·期末）关于工业合成氨反应，下列说法正确的是 A．任意条件下反应均可以正向自发进行 B．仅从平衡移动角度考虑，合成氨时应选择低温高压条件 C．原料气可直接通入合成塔中进行反应 D．、的投料比采用1：2.8(物质的量比)而不是1：3，是为了提高的转化率 【答案】B 【解析】A．反应自发进行需满足ΔG<0，该反应ΔH<0但ΔS<0（气体分子数减少），高温时ΔG可能大于0，故不是任意条件下自发，A错误；B．该反应为放热反应（ΔH<0）且气体分子数减小（4→2），根据勒夏特列原理，低温有利于平衡向放热方向（正向）移动，高压有利于平衡向气体体积减小方向（正向）移动，故仅从平衡移动角度，低温高压条件有利于合成氨，B正确；C．工业合成氨中，原料气需净化去除杂质（如O2、H2O等），以防催化剂中毒，不能直接通入合成塔，C错误；D．投料比1:2.8（n(N2):n(H2)）中H2量（2.8）少于化学计量比1:3，导致N2过量，这有利于提高H2的转化率，但会降低N2的转化率（因N2未完全反应），而选项中表示“为了提高N2转化率”，与事实不符，D错误；故选B。 5.【工农业生产】（25-26高二上·福建莆田·期末）工业合成氨：  。已知：铁触媒作催化剂时，反应的速率方程为；反应历程中氮气在催化剂表面的吸附为总反应中最慢的步骤。下列有关说法错误的是 A．降低温度、增大压强均有利于合成氨反应正向进行 B．同等程度改变、浓度，后者对反应速率影响更大 C．及时分离出，能提高反应物转化率但会降低反应速率 D．投料时，相较于1∶3更有利于反应的进行 【答案】C 【解析】A．该合成氨反应（放热），且正反应为气体分子数减少的反应。降低温度平衡向放热方向（正向）移动，增大压强平衡向气体分子数减少的方向（正向）移动，均有利于合成氨正向进行，A正确；B．速率方程为 ，可知，浓度的反应级数为，浓度的反应级数为，同等程度改变浓度时，反应级数越高对速率影响越大，因此对反应速率影响更大，B正确；C．分离出后平衡正向移动，确实可以提高反应物转化率；但从速率方程可得：，减小后，反应速率会增大（且减少不会占据催化剂活性位点，也会加快反应），C错误；D．在总反应物浓度恒定的前提下，根据速率方程，投料比为1:2.8时，，投料比为1:3时，，故1:2.8的投料比初始速率更快，又能提高成本更高的的转化率，更有利于反应进行，D正确；故选C。 题型02 工业合成氨适宜的条件 6.【工农业生产】（25-26高二上·浙江湖州·期末）下图为工业合成氨的流程图，下列说法不正确的是 A．对原料气进行干燥净化处理的目的是防止催化剂中毒 B．热交换过程提高了能量的利用率 C．工业上采用高温高压的条件生产氨气，符合勒夏特列原理 D．合成氨工业中采用循环操作主要是为了提高氮气和氢气的利用率 【答案】C 【分析】氮气和氢气经过干燥净化，通过压缩机加压到10~30MPa，通过热交换进入反应室，在催化剂作用下合成氨气，产生的气体经过冷却分离出液态氨气，剩余的氮气和氢气循环使用。 【解析】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．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，提高了能量的利用率，B正确；C．升高温度会降低平衡转化率，不完全符合勒夏特列原理，C错误；D．循环操作能将未反应的氢气和氮气重新送入反应器，提高原料利用率，D正确；故选C。 7.【工农业生产】（25-26高二上·北京·阶段检测）工业上用氢气和氮气合成氨的反应是放热反应，在氨的实际合成生产时温度常控制在左右，原因是 A．高温有利于提高反应的转化率 B．高温可增大反应的限度 C．时反应催化剂活性最强，反应速率更快 D．高温才可以自发向右进行 【答案】C 【解析】A．合成氨反应为放热反应，升高温度平衡逆向移动，反应物转化率降低，A错误；B．反应限度对应平衡转化率，升高温度平衡逆向移动，反应限度减小，B错误；C．500℃时合成氨反应的催化剂活性最强，可显著加快反应速率，提高生产效率，C正确；D．合成氨反应、，根据，低温更有利于反应自发向右进行，D错误；故选C。 8.【工农业生产】（25-26高二上·安徽蚌埠·期末）工业合成氨不仅解决了粮食问题，还为工业、国防和能源领域提供了关键支撑。合成氨的流程图如下，已知  ，下列说法正确的是 A．合成塔中充入的越多，的转化率越大 B．步骤②中“加压”不仅可以提高原料的转化率，还加快反应速率，所以生产中压强越大越好 C．实验室模拟合成氨气，保持温度、压强不变通入惰性气体，平衡会发生移动，氨气的产率降低 D．步骤④⑤⑥均有利于提高原料的平衡转化率 【答案】C 【分析】合成氨是放热、气体分子数减少的反应。步骤①干燥净化：除去杂质，防止催化剂中毒；步骤②加压：增大压强，平衡正向移动，提高氨的产率；步骤③热交换：利用反应放热预热原料气，节约能源；步骤④铁触媒（400-500℃）：催化剂加快反应速率，此温度是催化剂活性最佳温度（虽温度升高平衡逆向，但速率优先）；步骤⑤液化分离：分离出液态，使平衡正向移动，提高原料利用率；步骤⑥循环：未反应的循环利用，提高原料转化率。 【解析】A．增大的浓度，平衡正向移动，的转化率提高，但自身的转化率会降低，A错误；B．加压使平衡正向移动，提高原料转化率，同时加快反应速率，但压强越大，对设备的要求越高、能耗越大，生产成本显著上升，因此工业上选择10MPa~30MPa的适宜压强，并非压强越大越好，B错误；C．恒温恒压下通入惰性气体，容器体积会增大，相当于体系减压，平衡向气体分子数增多的方向（逆反应方向）移动，的产率降低，C正确；D．步骤④中使用催化剂不影响平衡转化率；步骤⑤中液化分离出，降低生成物浓度，平衡正向移动，提高原料转化率；步骤⑥中未反应的、循环利用，可提高原料总利用率，D错误；故选C。 9.【工农业生产】（25-26高二上·河南·期末）合成氨工业的生产条件一般为700K、、铁做催化剂，原料气体中，下列分析错误的是 A．不采用常温是基于反应速率的考虑 B．不使用更高压强是基于对生产条件、设备要求考虑 C．使用催化剂是基于反应速率、平衡转化率考虑 D．而不是1：3，是为了提高氮气在催化剂活性中心的占有份额 【答案】C 【解析】A．不采用常温是因为合成氨反应在常温下速率极慢，提高温度可显著加快反应速率，尽管升高温度不利于平衡正向移动(放热反应)，但速率因素是主要考虑，A正确；B．更高压强虽有利于平衡正向移动(气体分子数减少)，但过高压强对设备材料、密封性和成本要求极高，工业上选择适中压强是基于实际生产条件和经济效益的权衡，B正确；C．催化剂仅能加快反应速率，缩短达到平衡的时间，但不能改变平衡常数和平衡转化率(因催化剂同等降低正逆反应活化能)。选项中“基于平衡转化率考虑”的说法错误，C错误；D．实际比例 而非化学计量比 1：3，是因为氮气在催化剂表面的解离吸附是速率控制步骤，适当提高氮气相对份额(氢气略少)可增加其在催化剂活性中心的吸附概率，从而优化反应速率，D正确；故答案为C。 10.【工农业生产】（25-26高二上·湖北襄阳·期中）下图是合成氨生产流程示意图。 其中原料气(、及少量、的混合气)在进入合成塔前需经过铜氨液处理以除去其中的，其反应为  ，所得溶液经过处理可使铜氨液再生，重复利用。以下说法正确的是 A．除去原料气中的的反应在任何温度下都能自发进行 B．合成塔控制催化反应的温度在左右，主要目的是使合成氨反应平衡正向移动 C．高温、低压条件有利于铜氨液再生 D．合成氨工业中采用循环操作，主要是为了加快反应速率 【答案】C 【解析】A．根据题目中除去CO的反应可知，该反应，，因此该反应在低温下自发进行，A错误；B．工业合成氨催化反应温度控制在左右，是因为在此温度下催化剂的活性最大，B错误；C．铜氨液再生需要将平衡逆向移动，根据反应特点，应采取高温使平衡逆向移动，反应前气体分子数大于反应后应采取减压操作，C正确；D．采取循环操作是为了让反应物充分利用，保持工业生产的经济性，D错误；故选C。 题型03 合成氨反应图像分析 11.【控制变量法】（25-26高二下·广东惠州·期末）NH3是重要的工业原料。在一定压强下，H2和N2()以一定流速通过NH3合成塔。测得出口NH3含量随反应温度和催化剂粒径的变化如图所示。下列说法不正确的是 A．实验Ⅰ的催化剂粒径最大 B．实验Ⅱ，时N2的消耗速率大于N2的生成速率 C．增加混合气体中N2的比例，可提高H2的平衡转化率 D．后，NH3的含量减少均是温度升高平衡逆向移动所导致 【答案】D 【解析】A．催化剂粒径越大，催化效率越低，相同温度、相同流速下反应进行程度越小，出口含量越低，实验Ⅰ的含量最低，故催化剂粒径最大，A正确；B．实验Ⅱ在450∘C时，含量仍处于上升阶段，说明反应未达平衡，正向进行，因此的消耗速率（正反应速率）大于的生成速率（逆反应速率），B正确； C．增加混合气体中的比例，平衡正向移动，可提高的平衡转化率，C正确；D．500∘C后含量减少，除温度升高使放热反应平衡逆向移动外，还可能存在温度过高导致催化剂活性降低、反应速率下降，相同接触时间内反应量减少的原因，并非均由平衡逆向移动导致，D错误；故选D。 12.【控制变量法】（25-26高二下·广西南宁·期中）我国目前氨的生产能力位居世界首位。合成氨反应为：。在不同压强下，按Ⅰ、Ⅱ两种不同物质的量分数进气组进行投料，I为，Ⅱ为反应达平衡时氨的物质的量分数与温度的关系如下图所示。 下列说法正确的是 A．温度升高，合成氨的平衡常数K增大 B．图b对应的是进气组I C．图a中，当时，氮气的转化率 D．适当的使用催化剂，可以提高合成氨的平衡转化率 【答案】C 【解析】A．由图可知，温度升高，氨气体积分数减小，平衡逆向移动，该反应为放热反应，温度升高，K减小，A错误；B．对比图a和图b中的信息可知，在相同温度和相同压强下，图b中平衡时氨的物质的量分数小，在恒压下充入惰性气体Ar，反应混合物中各组分的浓度减小，各组分的分压也减小，化学平衡要朝气体分子数增大的方向移动，因此，充入惰性气体Ar不利于合成氨，进料组成Ⅱ中含有惰性气体Ar的图是图b，B错误；C．图a中，进料组成为、两者物质的量之比为3：1，假设进料中氢气和氮气的物质的量分别为3 mol和1 mol，达到平衡时氮气的变化量为x mol，则有：，n平(N2)=  mol，n平(H2)= mol，  n平(NH3)=2x mol，当、时，，解之得，则氮气的转化率，C正确；D．催化剂只能提高反应的速率，不能提高平衡转化率，D错误；故选C。 13.【模型建构】（25-26高二上·吉林延边·期末）工业合成氨是人类科技的一次重大突破，其反应为  ，其流程示意图如下图Ⅰ，下列说法错误的是 已知：阿伦尼乌斯方程为(Ea为活化能，k为速率常数，R和C为常数) A．工业上通常在400℃-500℃下，进行合成氨反应，因为在常温下，反应物中活化分子数较低，发生有效碰撞次数较少，反应速率较慢 B．流程中干燥净化的目的是除去反应物中的杂质气体，防止催化剂中毒 C．假设现有合成氨催化剂铁触媒时的图像如图Ⅱ中x1线所示，若使用一种新型催化剂合成氨反应条件降为350℃、1MPa，则使用该催化剂下图像为x2线 D．流程中装置A的作用是加压，B处的物质主要是液氨 【答案】C 【解析】A．由题干信息可知，合成氨的反应是一个放热反应，升高温度平衡逆向移动即不利于合成氨，则工业上通常在400℃-500℃下，进行合成氨反应是为了提高反应速率，即因为在常温下，反应物中活化分子数较低，发生有效碰撞次数较少，反应速率较慢，A正确；B．该反应需要使用催化剂，原料气中混有杂质气体将破坏催化剂结构而失去活性，即流程中干燥净化的目的是除去反应物中的杂质气体，防止催化剂中毒，B正确；C．由阿伦尼乌斯方程为(Ea为活化能，k为速率常数，R和C为常数)可知，Rlnk与关系的直线的斜率为-Ea，即斜率绝对值越大，Ea越大，由题干图示信息可知，x2斜率的绝对值比x1的大，即Ea2更大，假设现有合成氨催化剂铁触媒时的图像如图Ⅱ线所示，若使用一种新型催化剂合成氨反应条件降为350℃、1MPa，即新型催化剂的活化能更小，故使用该催化剂下图像不可能为线，C错误；D．由题干信息可知，合成氨的反应是一个气体体积减小的方向，增大压强平衡正向移动，有利于合成氨，流程中装置A的作用是加压，且氨气易液化，及时分离出NH3也能使平衡正向移动，故B处的物质主要是液氨，D正确；故答案为：C。 14.【模型建构】（25-26高二上·广东·期末）工业合成氨的反应为  。如图表示反应速率(v)与时间(t)的关系。下列说法正确的是 A．时刻改变的条件是扩大容器体积 B．时刻后的平衡转化率减小 C．合成氨工业中采用循环操作，主要是为了提高平衡时混合物中氨的含量 D．某温度下恒容密闭容器中充入和进行反应(起始浓度分别为和)，达平衡时的转化率为50%，则该温度下此反应平衡常数 【答案】D 【分析】反应是气体分子数减少的放热反应，结合v-t图，改变条件后，正逆反应速率都大于原平衡速率，且​，说明平衡不移动，改变的条件应为加入催化剂（催化剂同等程度改变正逆反应速率，不影响平衡），据此解答。 【解析】A．扩大容器体积会使所有气体浓度降低，正逆反应速率都小于原平衡速率，与图中​后速率高于原平衡不符，A错误；B．改变条件后，平衡不移动，因此​的平衡转化率不变，B错误；C．合成氨采用循环操作，是将未反应的​、​分离后重新投入反应，目的是提高原料利用率，提高总产率，循环操作不改变平衡状态，不能提高平衡时混合物中氨的含量（平衡含量由温度、压强等条件决定），C错误；D．和的起始浓度分别为和，平衡时的转化率为50%，根据反应方程式，平衡时、和的浓度为、和，则平衡常数 ，D正确；故答案为D。 15.【科技前沿】（25-26高二下·河北·开学考试）北京航空航天大学教授团队与中科院高能物理研究所合作合成了Y、Sc(Y1／NC，Sc1／NC)单原子催化剂，用于常温常压下的催化氢气与氮气合成氨的反应的反应。反应历程与相对能量模拟计算结果如图所示(*表示稀土单原子催化剂)。下列说法错误的是 A．相同条件下，两种催化反应的焓变相同 B．实际生产中将催化剂的尺寸处理成纳米级颗粒不能提高氨气的平衡转化率 C．使用Sc1／NC单原子催化剂的反应历程中，最大能垒的反应过程可表示为*N2+H→*NNH D．升高温度一定可以提高氨气单位时间内的产率 【答案】D 【解析】A．根据盖斯定律，焓变只与反应物的总能量和生成物的总能量的相对大小，与反应途径无关，催化剂只改变反应历程，不改变反应的焓变，相同条件下，两种催化反应的焓变相同，故A正确；B．催化剂只能改变反应速率，不能影响化学平衡移动，故实际生产中将催化剂的尺寸处理成纳米级颗粒不能提高氨气的平衡转化率，故B正确；C．从图中可以看出，使用单原子催化剂的反应历程中，最大能垒的反应过程可表示为，故C正确；D．从图中可知，合成氨的反应为放热反应，升高温度平衡逆向移动，且温度越高，催化剂吸附更困难，故升高温度不一定可以提高氨气单位时间内的产率，故D错误；故本题正确答案为D。 题型04 工业生产中适宜生产条件的选择 16.【工农业生产】（25-26高二上·江西景德镇·期中）现代工业制硫酸的核心反应是二氧化硫的催化氧化：  为了优化生产效率，下列对反应条件的分析与调控中，不合理的是 A．使用作催化剂，旨在显著降低反应的活化能，从而提高反应速率，缩短达到平衡所需的时间 B．选择在400-500℃的温度下进行反应，主要目的是大幅提高的平衡转化率 C．采用常压而非高压操作，是因为在此温度下反应速率已足够快，且加压对提高转化率的收益与设备成本相比不经济 D．原料气进入接触室前需要经净化和干燥处理，以防止催化剂中毒，保证其活性和使用寿命 【答案】B 【解析】A．催化剂的作用是降低反应的活化能，从而加快反应速率，缩短达到平衡的时间，A正确；B．该反应是放热反应，升高温度会使平衡逆向移动，的平衡转化率会降低；选择400-500 ℃的温度，主要是因为此温度下催化剂的活性最高，并非为了提高的平衡转化率，B错误；C．该反应是气体分子数减小的反应，加压会使平衡正向移动，提高转化率，但常压下反应速率已能满足生产需求，且加压需要更高成本的设备，收益不如成本支出，因此采用常压操作，C正确；D．原料气中的杂质会使催化剂中毒，失去活性，因此原料气进入接触室前需经净化和干燥处理，D正确；故选B。 17.【工农业生产】（25-26高二上·四川·期中）有关工业合成氨反应：N2(g)+3H2(g)2NH3(g)  ΔH<0，下列说法错误的是 A．在工业合成氨中N2、H2循环利用的目的是提高N2和H2的利用率 B．甲烷POM法制氢气：  ΔH<0，实际生产中若选用常温常压条件可以增大生产效益 C．当N2和H2投料比(物质的量之比)为1：3时，达到平衡时氨的体积分数最大 D．合成塔利用热交换控制体系温度为400~500℃，该温度下催化剂铁触媒活性最大 【答案】B 【解析】A．在工业合成氨中，未反应的N2和H2循环利用是为了提高原料利用率，减少浪费，A正确；B．甲烷POM法制氢气为放热反应，低温虽有利于平衡，但常温下催化剂活性可能不足，反应速率过低，实际生产中需适当温度以保证效率，选用常温常压并不能有效提高生产效益，B错误；C．按化学计量比1:3投料N2和H2时，平衡时NH3的体积分数最大，C正确；D．合成塔温度控制在400~500℃是因为铁触媒在此温度范围内活性最高，尽管高温不利于放热反应的平衡，但需兼顾催化剂活性和反应速率，D正确；故答案选B。 18.【控制变量法】（25-26高二上·江苏南京·期中）乙烯的产量是衡量一个国家石油化工发展水平的重要标志。一定条件下和合成乙烯的反应为。向恒容密闭容器中充入和，测得不同温度下的平衡转化率及催化剂的催化效率如图所示。 下列说法不正确的是 A．N点的平衡常数比M点的小 B．时，平衡体系中乙烯的体积分数为 C．时，当的转化率位于点时，保持其他条件不变，延长反应时间有可能使转化率达到 D．在实际生产过程中，应控制反应温度在左右 【答案】B 【解析】A．由图可知，温度升高，CO2的平衡转化率降低，所以正反应放热，平衡常数随温度升高而降低，所以N点平衡常数更小，A正确；B．250℃时CO2的平衡转化率为50%，此时反应体系中CO2物质的量为0.5 mol，H2为1.5 mol，生成1 mol水与0.25 mol乙烯，乙烯体积分数为，B错误；C．M1点未达平衡，保持其他条件不变，延长反应时间有可能将反应达到平衡，转化率达到50%，C正确；D．250℃左右催化剂活性最高，且二氧化碳的平衡转化率较高，适合工业生产，D正确；故选B。 19.【工农业生产】（25-26高二上·安徽安庆·期末）用催化还原，是柴油机车辆尾气净化的主要方法。反应原理为  。下列说法正确的是 A．仅从平衡角度考虑，高压条件有利于柴油机车尾气的净化 B．使用合适的催化剂可以提高活化分子百分率，增大反应速率 C．上述反应只有在高温下才能正向自发进行 D．为减小柴油机车辆尾气对空气的污染，通入越多越好 【答案】B 【解析】A．该反应气体分子数增加（反应物，生成物），根据勒夏特列原理，高压使平衡向气体分子数减少的方向（逆向）移动，不利于尾气净化，A错误；B．催化剂通过降低活化能，提高活化分子百分率，从而增大反应速率，B正确；C．反应（放热）且（气体分子数增加），，故在任何温度下均自发进行，C错误；D．过量通入可能导致未反应的的排放，造成二次污染，，D错误；故答案选B。 20.【控制变量法】（25-26高二上·河南·期中）温度改变对催化剂活性有影响，评价催化剂的活性参数——空时收率和CO的选择性可表示如下： 空时收率 CO的选择性 某学习小组以反应：  为研究对象，在不同温度下，对四组其他条件都相同的反应物进行研究，经过相同时间小时，测得空时收率、CO的选择性数据如下表所示。 组别 反应温度(℃) 空时收率 CO的选择性(%) ① 130 0.70 72.5 ② 140 0.75 71.0 ③ 150 0.71 55.6 ④ 160 0.66 63.3 下列说法正确的是 A．温度升高，空时收率先增大后减小，说明 B．温度升高，催化剂活性逐渐减弱，对CO的选择性逐渐降低 C．时，CO的选择性最高，说明CO生成的转化率最高 D．综合考虑空时收率和CO的选择性，工业生成时，选择效果最好 【答案】D 【解析】A．根据表格数据，温度升高，空时收率先增大后减少，空时收率与的质量、反应时间、催化剂的体积三个因素有关，温度越高，建立平衡需要的反应时间越少，不能判断的质量的变化，也就无法判断反应的焓变，A错误；B．根据数据，温度升高，CO的选择性先逐渐降低，后又升高，说明反应温度在时副反应较多，随着温度升高，催化剂活性可能逐渐增强，对CO的选择性又逐渐升高，B错误；C．时，CO的选择性最高，只能说明此时的副反应较少，不能说明CO生成的转化率是否最高，C错误；D．在时空时收率达到最高，CO的选择性也较高，副反应较少，因此工业生成时，选择效果最好，D正确；故选D。 限时：45分钟 满分：60分 一、选择题（每题2分，共12题，共24分） 1．（25-26高二上·云南曲靖·期中）已知：。下列关于工业合成氨条件的说法正确的是 A．使用催化剂可提高的产率 B．升高温度可提高的产率 C．增大压强可提高的产率 D．循环使用和可提高的产率 【答案】C 【解析】A．催化剂仅能同等程度改变正、逆反应速率，不影响化学平衡移动，无法提高的产率，A错误；B．该反应，为放热反应，升高温度平衡向吸热的逆反应方向移动，的产率降低，B错误；C．该反应正反应为气体总物质的量减小的反应，增大压强平衡向气体分子数减少的正反应方向移动，可提高的产率，C正确；D．循环使用和可提高原料利用率，但不能提高的产率，D错误；故答案选C。 2.（25-26高一下·四川广安·期末）下图为工业合成氨联合氨氧化法制硝酸的工艺流程示意图，下列说法错误的是 A．氨分离器会分离出含和的混合气体，循环利用可提高原料利用率 B．氨气分子之间能形成氢键，沸点较高，因此易液化 C．氧化炉中发生反应：其中氨气作还原剂 D．一氧化氮和二氧化氮理论上在吸收塔中不可能完全转化为硝酸 【答案】D 【分析】、进入合成塔发生合成氨反应生成，混合气送入氨分离器，将生成的氨气分离出来，未反应的、可以循环返回合成塔继续反应；分离得到的氨气通入氧化炉，在催化剂、加热条件下与氧气发生氨的催化氧化生成；进入吸收塔，先和反应转化为，再与水共同反应生成硝酸，未完全反应的氮氧化物尾气送入尾气处理装置进行无害化处理； 【解析】A．合成氨反应为可逆反应，氨分离器分离出氨后，剩余未反应的和可循环进入合成塔继续反应，能提高原料利用率，A正确；B．分子间可形成氢键，分子间作用力强于普通范德华力，沸点较高，因此易液化，B正确；C．氧化炉中发生氨的催化氧化反应，反应中的元素从-3价升高为中的+2价，失电子作还原剂，C正确；D．当有适量存在时，、可发生反应、，理论上可以完全转化为硝酸，D错误；故选D。 3.（2026·云南·高考真题）合成氨工艺沿革，诠释科学精神传承。几种固氮方式如图，下列说法正确的是 A．NO是红棕色、有刺激性气味的气体 B．NH4HCO3易溶于水，其电离方程式为 C．合成氨工业中采用循环操作主要是为了提高N2和H2的利用率 D．新型催化剂能降低N2生成的反应热 【答案】C 【解析】A．NO是无色、有刺激性气味的气体，NO2为红棕色气体，A项错误；B．NH4HCO3为属于盐类，为强电解质，在水中完全电离为和，为弱酸酸式根，不能进一步拆分，因此其电离方程式为，B项错误；C．合成氨反应为可逆反应，反应物的平衡转化率较低，循环操作可将未反应的N2和H2回收再利用，从而提高原料利用率，C项正确；D．催化剂通过降低反应的活化能加快反应速率，但反应热由反应物和生成物的总能量差决定，与催化剂无关，因此新型催化剂不能改变N2生成N[Si(CH3)3]3的反应热，D项错误；故答案为C。 4.（25-26高三下·河北·开学考试）中国是世界上最大的合成氨生产国之一，合成氨反应流程如图所示。下列说法错误的是 A．净化的目的是除去原料气中的杂质气体，防止催化剂中毒 B．理论上合成塔中增加充入的的量，可提高的转化率 C．及时分离出液氨，可提高原料的利用率 D．实际生产中，常采用低温、高压的条件提高氨产率 【答案】D 【解析】A．原料气中含有CO等杂质气体，在净化过程中除去杂质气体可防止催化剂中毒，A正确；B．合成塔中增加的投加量相当于增大浓度，使平衡向正反应方向移动，提高转化率，B正确；C．及时分离出液氨相当于降低反应器内浓度，使平衡向正反应方向移动，提高原料的转化率和利用率，C正确；D．为提高合成氨的综合效益，实际生产中，通常采用适宜高温和适宜高压的条件，保证产率的同时提高反应速率，而非低温、高压条件，D错误；故答案选D。 5.（25-26高二上·浙江嘉兴·期末）在硫酸工业中，通过下列反应使氧化为。下表列出不同温度和压强下，反应达到平衡时的转化率，则下列说法正确的是 温度/℃ 平衡时的转化率/% 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．该反应 B．实际生产中，通入过量空气，主要是提高的转化率 C．实际生产中，采用常压合成，主要是高压转化率提升不明显，设备成本增加 D．实际生产中，选定温度为400~500℃，主要是高温加快化学反应速率 【答案】C 【解析】A．由表格数据可知，压强一定时，升高温度，二氧化硫的转化率减小，说明平衡向逆反应方向移动，说明该反应是放热反应，反应的焓变小于０，A错误；B．实际生产中，通入过量空气，可以增大氧气的浓度，平衡向正反应方向移动，二氧化硫的转化率增大，但氧气的转化率减小，B错误；C．由表格数据可知，温度一定时，压强从0.1MPa增至10MPa时，二氧化硫的转化率增大幅度很小，且高压设备成本高，所以实际生产中，采用常压合成，C正确；D．该反应为放热反应，升高温度，平衡向逆反应方向移动，三氧化硫的产率低，所以实际生产中，选定温度为400~500℃，主要是考虑催化剂的活性最佳，D错误；故选C。 6.（25-26高二下·辽宁·期中）如图，恒温容器中，发生工业合成氨正向或逆向反应，(单侧投料)，有关说法正确的是 A．体系起始与平衡压强比为 B．时， C．时，正反应速率大于逆反应速率 D．曲线表示的物质的量随时间的变化曲线 【答案】A 【分析】由图可知，反应开始到平衡，，，，符合和系数比，即曲线A表示的物质的量随时间的变化曲线，曲线B表示的物质的量随时间的变化曲线，该反应为单侧投料。 【解析】A．恒温恒容下，压强之比等于总物质的量之比。起始总物质的量为（只有），反应开始到平衡，，列三段式：，可知平衡时气体总物质的量，因此起始压强:平衡压强，A正确；B．达到平衡，的平均反应速率，B错误；C．3 min时反应未达到平衡，仍向分解（合成氨的逆反应）方向进行，因此逆反应速率大于正反应速率，C错误；D．由分析可知，曲线A表示的物质的量随时间的变化曲线，D错误；故选A。 7.（25-26高二上·福建三明·期末）用氨催化氧化法生产硝酸工业所需的NO时，常伴有N2生成。起始压强一定，相同时间内氨催化氧化生成N2和NO的产率与温度的关系如图。下列说法错误的是 A．400℃时，主要反应为 B．570℃时，NO和N2的生成速率相等 C．840℃后，部分NO可能分解成了N2 D．要制备纯度较高的NO，温度应控制在800℃左右 【答案】B 【解析】A．由图可知，时，生成的产率较高，所以主要反应为，故A正确；B．时，和的产率相等。产率通常指基于某一反应物（此处为）的转化率，若二者产率相等，意味着消耗的用于生成和的的物质的量相等。根据反应和，相同物质的量的分别反应，生成的与的物质的量之比为。由于反应时间相同，故和的生成速率之比为，二者不相等，故B错误；C．由图可知，后，的产率降低，的产率升高，所以部分可能分解成了，故C正确；D．由图可知，左右时，的产率很高，的产率很低，所以要制备纯度较高的，温度应控制在左右，故D正确；故选B。 8.（25-26高二上·四川成都·期末）实验室模拟工业固氮，在压强为p MPa的恒压容器中充入和，反应混合物中的物质的量分数随温度的变化曲线如图所示，其中一条是经过一定时间反应后的曲线，另一条是平衡时的曲线。下列说法错误的是 A．曲线是平衡时的曲线 B．图中a点时，转化率<转化率 C．图中b点时， D．从图可知，反应的 【答案】B 【分析】合成氨反应为，温度升高平衡逆向移动，平衡时的物质的量分数随温度升高而减小，因此曲线I为平衡时的曲线，曲线II为反应一定时间后的曲线。 【解析】A．平衡时温度升高，合成氨反应逆向移动，的物质的量分数减小，与曲线I的变化趋势一致，因此曲线I是平衡时的曲线，A正确；B．初始投料，与反应的反应物计量数之比相等，因此任意时刻和的转化率均相等，B错误；C．475℃时平衡状态的物质的量分数为50%，b点的物质的量分数为25%，小于平衡值，反应正向进行，因此，C正确；D．温度升高平衡时的物质的量分数减小，说明平衡逆向移动，正反应为放热反应，，D正确；故选B。 9.（25-26高二上·湖北十堰·阶段检测）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。下列说法错误的是 A．控制原料气，是因为相对易得，适当过量可提高转化率 B．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 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．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 【答案】B 【解析】A．空气中氮气充足，相对易得，控制原料气比，使氮气过量，增加氢气的转化率，A正确；B．合成氨一般选择400~500℃进行，主要是让铁触媒的活性最大，反应速率增大，是考虑综合效率；该反应是放热反应，温度升高，该反应的平衡转化率降低，B错误；C．热交换将反应后高温混合气体的热量传递给反应前的原料气（N2和H2），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正确；D．原料气中含有杂质（H2S等），能够使铁触媒中毒，从而降低催化剂活性以及使用寿命，同时可能引发安全事故，因此原料气须经过净化处理，D正确；故答案选B。 10.（25-26高二下·江苏·期中）二氧化碳加氢合成二甲醚反应包括三个相互关联的反应过程： 反应I：CO2(g)＋3H2(g)CH3OH(g)＋H2O(g)  ΔH=-49.01 kJ·mol-1 反应Ⅱ：CO2(g)＋H2(g)CO (g)＋H2O(g)  ΔH=＋41.17 kJ·mol-1 反应Ⅲ：2CH3OH(g)CH3OCH3 (g)＋H2O(g)  ΔH=-24.52 kJ·mol-1 压强为30MPa、=4时，不同温度下CO2的平衡转化率、CO的选择性和CH3OCH3的选择性(选择性是指生成某物质消耗的CO2占CO2消耗总量的百分比)如下图所示： 下列说法正确的是 A．上图三条曲线中，代表CO2转化率的是曲线A B．在30MPa、300℃条件下，若=3，CO2的平衡转化率将增大 C．由图中数据可知，工业上生产CH3OCH3的适宜温度为350℃ D．根据图中数据，在30MPa、300℃达平衡时，CH3OCH3和CH3OH的体积分数相等 【答案】D 【分析】根据盖斯定律：反应I×2+反应Ⅲ得：，升高温度，该平衡向逆反应方向移动，二甲醚的选择性减小，反应Ⅱ为吸热反应，升高温度，平衡向正反应方向移动，一氧化碳的选择性增大，则曲线A表示一氧化碳的选择性、曲线B表示二氧化碳的平衡转化率、曲线C表示二甲醚的选择性。 【解析】A．根据分析可知，曲线A表示一氧化碳的选择性，代表CO2转化率的是曲线B，A错误；B．若减小，浓度减小，平衡逆向移动，平衡转化率减小，B错误；C．350℃时，二甲醚选择性较低，不是工业生产的适宜温度，C错误；D．在30MPa、300℃达平衡时，，假设起始：，，此时二氧化碳平衡转化率为30％，一氧化碳选择性为70％，二甲醚选择性为20％，生成一氧化碳物质的量：，生成二甲醚物质的量：，则：，，，最终CH3OH物质的量为：，与二甲醚的物质的量相同，则二者体积分数相等，D正确；答案选D。 11.（24-25高二上·辽宁·期中）工业合成甲醇的原理为  H<0，其工艺流程如图所示。下列叙述正确的是 A．“干燥净化”的目的是防止催化剂失活 B．合成甲醇时压强越大越好 C．“冷却装置”能提高原料平衡转化率和反应速率 D．采用“高温”有利于提高甲醇的平衡产率 【答案】A 【解析】A．步骤①中“净化”是除去杂质以防止铁触媒中毒失活，确保工业生产过程中的效率和产品质量，故A正确；B．是气体体积减小的反应，增大压强可以使平衡正向移动，增大反应物的转化率，但压强过大会增加对设备材料和制造的要求，提高投资费用，在实际生产中，压强的选择并不是越大越好，而是需要综合考虑多个因素，故B错误；C．是放热反应，“冷却装置”能提高原料平衡转化率，但不能提高反应速率，故C错误；D．是放热反应，采用“高温”不利于提高甲醇的平衡产率，故D错误；故选A。 12.（24-25高二上·安徽滁州·阶段检测）硫酸工业中，通过下列反应使转化为，下列关于该过程实际生产中条件选择的说法错误的是 A．选择温度为是综合考虑了速率和平衡 B．选择压强为常压主要是出于控制成本角度考虑 C．通入过量空气可以提高的转化率 D．回收利用尾气中的，可以防止环境污染，同时提高其转化率 【答案】C 【解析】A．该反应为放热反应，升高温度，平衡向逆反应方向移动，氨气的产率增大，但温度过低反应速率太小，且影响催化剂的催化活性，450～550℃是催化剂的活性温度，所以工业上选择温度为450～550℃是综合考虑了速率和平衡，故A正确；B．常压向二氧化硫的转化率已经很高，增大压强，二氧化硫的平衡转化率虽然会提高，但变化不明显，且会增加设备成本，增大投资和能量消耗，所以选择压强为常压主要是出于控制成本角度考虑，故B正确；C．通入过量的空气，反应物氧气的浓度增大，平衡向正反应方向移动，二氧化硫的转化率增大，但氧气的转化率减小，故C错误；D．二氧化硫有毒，直接排放会污染环境，所以回收利用尾气中的二氧化硫，可以防止环境污染，同时提高其转化率，故D正确；故选C。 二、非选择题（共3题，共36分） 13.（16分）（24-25高二下·山西·开学考试）在4 L恒容密闭容器中投入2 mol N2和5 mol H2发生合成氨反应：N2(g) + 3H2(g)2NH3(g)  ΔH<0。 (1)若在某条件下合成氨反应2 min后达到平衡，H2变为0.8 mol·L−1，则这2 min内的化学反应速率为(NH3)=___________，N2的转化率为___________，若此时向容器中加入1molN2，1molNH3，则平衡___________(填“正向”、“逆向”或“不”)移动；若此时升高温度K值___________(填“增大”、“减小”或“不变”)。 (2)如图为合成氨反应速率(ν)与时间(t)关系的示意图， 由图判断，在t2时刻曲线发生变化的原因可能是___________。 (3)若恒容通入He气使容器内压强增大，则合成氨的化学反应速率___________(填“增大”、“减小”或“不变”)。 (4)下列措施中能加快反应速率并提高氢气的转化率的是___________(填字母)。 A．其他条件不变时，压缩容器体积 B．其他条件不变时，升高反应体系温度 C．使用合适的催化剂 D．保持容器体积不变，充入一定量的氮气 (5)实际生产中往往需要将温度控制在一个合适的范围，分析温度不宜过高也不宜过低的原因是___________。 【答案】（每空2分）(1)0.15mol·L-1·min-1 30% 逆向 减小 (2)升温 (3)不变 (4)AD (5)升高温度平衡逆向移动，不利于提高N2的转化率，但温度过低，反应速率缓慢 【解析】（1）若在某条件下合成氨反应2 min后达到平衡，H2变为0.8 mol·L−1； 则2 min内的化学反应速率为(NH3)= 0.15mol·L-1·min-1，N2的转化率为；K= ，若此时向容器中加入1molN2，1molNH3，，则平衡逆向移动；正反应放热，升高温度平衡逆向移动，升高温度K值减小。 （2）由图判断，在t2时刻正逆反应均突然增大，平衡逆向移动，曲线发生变化的原因可能是升高温度。 （3）若恒容通入He气使容器内压强增大，反应物浓度不变，则合成氨的化学反应速率不变。 （4）A．正反应气体物质的量减少，其他条件不变时，压缩容器体积，反应速率加快，平衡正向移动，氢气的转化率增大，故选A；B．正反应放热，其他条件不变时，升高反应体系温度，平衡逆向移动，氢气的转化率减小，故不选B；C．使用合适的催化剂，平衡不移动，氢气的转化率不变，故不选C；D．保持容器体积不变，充入一定量的氮气，氮气浓度增大，反应速率加快，平衡正向移动，氢气的转化率增大，故选D；选AD。 （5）升高温度平衡逆向移动，不利于提高N2的转化率，但温度过低，反应速率缓慢，所以实际生产中往往需要将温度控制在一个合适的范围。 14.（8分）（24-25高二上·浙江台州·期中）和生成的反应为  ，其中，的分解反应活化能高，反应速率慢，决定了合成氨的整体反应速率，请回答下列问题： (1)该反应自发的条件是：___________。 (2)有利于提高合成氨平衡产率的条件有：___________。 A．低温    B．高温   C．低压     D．高压   E．催化剂 (3)实际生产中，常用铁触媒作催化剂，控制温度为773K左右，压强为，原料气中和的物质的量之比为1：2.8，分析说明原料气中过量的两个理由：___________。 (4)关于合成氨工艺的说法，正确的是___________。 A．工业上获取一般是采用分离液态空气法 B．工业上获取一般是采用电解水的方式 C．原料气先通过净化是为了防止催化剂中毒 D．该反应温度控制在400-500℃之间，主要是考虑平衡时反应物的转化率 E．热交换的目的是充分利用热量减少能耗，并且有利于下一步氨气的分离 【答案】(1)低温自发（2分） (2)AD（2分） (3)N2断键是决速步，适量提高N2的浓度可以提高整体的化学反应速率、适量提高的浓度可以提高的转化率（2分） (4)ACE（2分） 【解析】（1）当时反应能自发，由题目可知该反应的、，要使反应自发，需要条件为：低温。 故答案为：低温自发。 （2）对反应 ， 要提高合成氨平衡产率，需要平衡向右移动，则下列措施可行的有：A．低温：该反应放热，降低温度平衡向右移动，有利于提高合成氨平衡产率，A符合题意；B．高温：该反应放热，升高温度平衡向左移动，不利于提高合成氨平衡产率，B不符合题意；C．低压：该反应为气体体积减小的反应，降低压强平衡向左移动，不利于提高合成氨平衡产率，C不符合题意；D．高压：该反应为气体体积减小的反应，增大压强平衡向右移动，有利于提高合成氨平衡产率，D符合题意；E．催化剂：催化剂不影响平衡的移动，所以无法改变合成氨平衡产率，E不符合题意；故答案为：AD。 （3）在合成氨工业中，的制备要比的制备容易，成本更低，适量提高有利于提高的转化率，节约成本；同时的稳定性也比强，断开键比难，适量提高有利于提高的断键比率，提升合成氨的速率。故答案为：断键是决速步，适量提高的浓度可以提高整体的化学反应速率 、适量提高的浓度可以提高的转化率。 （4）关于合成氨工艺的下列说法中，正确的有： A．工业上获取一般是采用分离液态空气法：合成氨工业中的一般是采用分离液态空气来获得的，A正确； B．工业上获取一般是采用电解水的方式：合成氨工业中的一般是采用从水煤气中分离或由甲烷与水蒸气反应制取分离，B错误；C．原料气先通过净化是为了防止催化剂中毒：‌合成氨原料气中常常含有CO、CO2等杂质，这些杂质会导致催化剂中毒，从而降低其活性甚至使其失去作用，所以要先通过净化除去杂质气体，C正确；D．该反应温度控制在400-500℃之间，主要是考虑平衡时反应物的转化率：合成氨为放热反应，高温平衡向左移动，不利于氨气的产率，但实际生产中却采用了400-500℃，考虑是应该是高温下的反应速率，这样有利于提高单位时间内氨气的产量，D错误；E．热交换的目的是充分利用热量减少能耗，并且有利于下一步氨气的分离：合成氨为放热反应，而反应温度又为400-500℃，将混合气体进行热交换可以充分利用反应放出的热量对反应气体进行预热来减少能耗，E正确；故答案为：ACE。 15.（12分）（25-26高二上·江苏扬州·期末）燃料高效燃烧、排放控制、碳循环是燃烧低碳技术的研究核心。 (1)的化学链燃烧。相同条件下，以一定流速向装有CuO和的反应器内间歇通入空气、，交替发生步骤Ⅰ、步骤Ⅱ的反应，其原理如图1所示： ①步骤Ⅱ发生的化学反应方程式为_______。 ②与与空气直接混合燃烧相比，化学链燃烧技术的优点有_______(写出两点即可)。 (2)的捕集。固体有机胺()能实现的低温捕集和释放，反应原理为  。多孔作为的载体，氨基(-)是对的活性吸附点，捕集装置如图2所示。 ①选用多孔作为载体的原因是_______。 ②当吸附剂中含量大于60%时，的吸附量会减小，其原因是_______。 ③通过调节温度和压强，有机胺释放出会再生，有利于再生的条件是_______。 (3)的再生。可催化加氢合成。催化加氢反应中，在Ni表面解离为H原子，在表面转化为的可能机理如图3所示。 ①步骤Ⅲ中，元素Ce化合价发生的变化为_______(填“升高”“降低”或“不变”)。 ②在答题卡上补全虚线方框内的有关结构式_______。 【答案】(1)（2分） 得到高纯度、实现无接触安全燃烧（1分） (2)性质稳定、增大吸附剂表面积（2分） 有机胺过多堵塞多孔管道，造成接触面积减少（2分） 低压、高温（1分） (3)降低 （1分） （1分）   【解析】（1）①由图可知，步骤Ⅱ发生的反应为CH4转化为CO2和H2O，根据氧化还原原理可知该转化需要氧化剂的参与，故反应为CH4还原CuO，生成Cu2O、CO2和H2O，配平得到步骤Ⅱ的化学反应方程式； ②与直接燃烧相比，化学链燃烧中CH4与CuO反应，不与空气直接接触，避免了空气中N2的混入，得到高纯度的CO2，并实现CH4无接触安全燃烧； （2）①化学性质稳定，不与与发生反应，可作为惰性载体稳定存在；且多孔材料比表面积大，能增加固体有机胺()与的接触面积，从而提高的吸附率； ②氨基(-)是对的活性吸附点，含量大于60%时可能堵塞多孔管道，或分子间相互作用增强导致氨基被包裹，造成接触面积减少，导致吸附量下降； ③  ，正反应气体分子数减小、反应放热，为促进有机胺释放出会再生即平衡逆向移动，有利于再生的条件是低压、高温； （3）①步骤Ⅲ中CeO2转化为，CeO2失去一个氧原子，故Ce化合价降低； ②步骤Ⅱ过程中碳原子本来连接一个H和两个O，而后断裂其中一个C-O，再与2个H原子形成共价键，根据碳四价原则和原子守恒，图2虚线方框内为甲基，其结构式为 。 1 / 2 学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司 $ 第二章 化学反应速率与化学平衡 第四节 化学反应的调控 题型01 合成氨反应原理的分析 1.D 2.A 3.D 4.B 5.C 题型02 工业合成氨适宜的条件 6.C 7.C 8.C 9.C 10.C 题型03 合成氨反应图像分析 11.D 12.C 13.C 14.D 15.D 题型04 工业生产中适宜生产条件的选择 16.B 17.B 18.B 19.B 20.D 限时：45分钟 满分：60分 一、选择题（每题2分，共12题，共24分） 1．C 2.D 3.C 4.D 5.C 6.A 7.B 8.B 9.B 10.D 11.A 12.C 二、非选择题（共3题，共36分） 13.（16分）（每空2分）(1)0.15mol·L-1·min-1 30% 逆向 减小 (2)升温 (3)不变 (4)AD (5)升高温度平衡逆向移动，不利于提高N2的转化率，但温度过低，反应速率缓慢 14.（8分）(1)低温自发（2分） (2)AD（2分） (3)N2断键是决速步，适量提高N2的浓度可以提高整体的化学反应速率、适量提高的浓度可以提高的转化率（2分） (4)ACE（2分） 15.（12分）(1)（2分） 得到高纯度、实现无接触安全燃烧（1分） (2)性质稳定、增大吸附剂表面积（2分） 有机胺过多堵塞多孔管道，造成接触面积减少（2分） 低压、高温（1分） (3)降低 （1分） （1分）   1 / 2 学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司 $