2 第4节 化学反应的调控-【重难点手册】2026-2027学年高中化学选择性必修第一册（人教版）

用重难点手册高中化学选择性必修1化学反应原理RJ。 第四节 化学反应的调控 重点和难点 课标要求 1.通过工业合成氨适宜条件的选择，认识化学反应速率 重点：合成氨反应中化学反应速率和化 和化学平衡的综合调控在生产、生活和科学研究领域中的重 学平衡的综合调控。 要作用。 难点：结合化工生产实际，形成多角度 2.在合成氨适宜条件的讨论中，归纳总结多角度分析化 调控化学反应的思路。 学反应和化工生产条件的方法。 IIIII1 必备知识梳理 IIIIIIIIHIHIII1 基础梳理 知识点(1 合成氨反应 1.合成氨反应 (1)原理 N2(g)+3H2(g)=2NH3(g)△H=-92.4kJ·mol-1 (2)特点 敲黑板⊙ ①合成氨反应是放热反应（△H<0)。 合成氨反应在298K时的 ②合成氨反应是熵减小的反应（△S<0),即反应过程中气体 平衡常数K=4.1×10,只能说 分子总数减小的反应。 明该反应在此条件下向正反应 方向进行得较完全，不能说明反 ③合成氨反应是可逆反应。◆敲黑板。 应速率的快慢。 2.增大合成氨反应速率和提高平衡转化率的条件比较 增大反应速率 提高平衡转化率 综合结果 压强 高压 高压 高压◆记方法@ 记方法@ 兼顾反应速率和平衡转化 增大合成氨的反应速率和 温度 高温 低温 率，且考虑催化剂活性 提高平衡混合物中氨的含量，在 催化剂 使用 使用 压强方面采取的措施是一致的， 增大反应物(N2) 在温度方面采取的措施是不一 增大反应物(N2)浓度，且不 浓度 增大反应物浓度 浓度，降低生成物 致的。 浓度 断将生成物及时分离出来 例①下列有关工业合成氨的说法，正确的是( )。 AN2的量越多，H2的转化率越大，因此，充入的N2越多越 有利于NH的合成 B.恒容条件下，充入稀有气体有利于NH3的合成 C.工业合成氨的反应是熵增加的放热反应，在任何温度下都 82 第二章化学反应速率与化学平衡通 可自发进行 诊考策 D.工业合成氨的反应是熵减小的放热反应，在低温时可自发 为提高价格较贵的H2的 进行 转化率，工业生产中常适当提高 解析N2的量越多，H2的转化率越大，但若加入过多的N2,则未反应 N2与H2的投料比，当N2与 的N2会带走较多的热量，反而不利于NH3的合成，A错误；恒容条件下，充 H2的初始投料比为12.8时 入稀有气体对平衡无影响，B错误；△H一T△S<0时反应自发进行，而合成氨 更能促进合成氨反应的进行。 反应的△H<0、△S<0,故在低温条件下该反应能自发进行，C错误，D正确。 答案D◆诊考策。 知识点②工业合成氨适宜条件的选择 1.合成氨反应条件的选择依据 工业生产中，必须从反应限度和反应速率两个角度来选择合 敲黑板⊙ 成氨的适宜条件，既要考虑尽量提高反应物的转化率，充分利用原 工业合成氨中压强和温度的 料，又要使反应速率较快，提高单位时间内的产量，同时还要考虑 选择方法 设备和技术条件。 (1)压强的选择 2.工业合成氨的适宜条件◆敲黑板。 ①合成氨反应是气态物质 化学计量数之和减小的反应，增 外界条件 工业合成氨的适宜条件 大压强既可以增大反应速率，又 压强 根据反应器使用的钢材质量及综合指标来选择压强 能使平衡正向移动，所以理论上 (10~30MPa) 考虑对速率、平衡的影响版成本问题 压强越大越好。 温度 通过多次实验，综合得出结论 ②压强越大，对设备的要求 适宜温度为400500℃ 考对速率、平衡和催化剂活性的影 越高，压缩H2和N2所需要的 催化剂 使用铁触媒作催化剂 动力越大，因此选择的压强应符 通过多次实验，综合得出结论 合实际条件。 N2和H2的物质的量之比为1：2.8的投料比，氨及 综合以上两，点，根据反应器 浓度 c(N2)增大，可以增大H2的转化率，但2的转化率降低 可使用的钢材质量及综合指标 时从平衡混合物中分离出去 来选择压强。 例2工业合成氨反应为N2(g)十3H2(g)一2NH3(g) (2)温度的选择 △H=一92.4k·mol1,一般采用500℃左右的温度，其原因是 ①因为正反应放热，所以降 低温度有利于平衡正向移动。 ( )。 ②温度越低，反应速率越 ①提高H2的转化率②适当提高氨的合成速率 ③提高氨 小，达到平衡所需要的时间越 的产率④催化剂在500℃左右时活性最大 长，因此温度也不宜太低。 A.① B.②④ C.②③④ D.①② ③催化剂的催化活性在适 解析工业合成氨反应为N2(g)+3H2(g)一2NH3（g) △H= 宜温度下才最大。 一92.4kJ·mol1,正反应为放热反应，温度越低，原料转化率越高，但是低 综合以上因素，实际生产中 温下反应速率较小，为提高氨的合成速率，温度不能太低，且催化剂在500℃左 一般采用的温度为400~500℃ (主要考虑催化剂的活性)。 右时活性最大，综合考虑转化率和反应速率，一般采用500℃左右的温度。 答案B 83 重难点手册高中化学选择性必修1化学反应原理RJ 易错点1合成氨反应条件分析中的常见误区 5纠错练1 插 (1)忽视合成氨反应的放热特，点，误认为温度越高，平衡混合物中氨 对于工业合成氨反应N(g)十 的含量越高。 3H2(g)=2NH3(g) △H< (2)忽视高压对生产设备的要求，误认为合成氨工业中采用的压强越 0,下列判断正确的是( )。 高越好。 A.3体积H2和足量N2反 (3)不熟悉催化剂的催化原理是改变反应历程，降低反应的活化能， 应，必定生成2体积NH 误认为催化剂可以提高原料的转化率，可以使反应的焓变发生变化。 B.使用合适的催化剂，可 (4)忽视工业生产中循环利用某些原料的意义。 以提高原料的利用率 C.为了提高合成氨反应的反 知识点3 合成氨的生产流程 应速率，应尽可能提高反应温度 D.及时使氨液化分离的主 1.生产流程 要目的是提高N2和H2的利用率 N+H,干燥N+H压缩机加压N+H 热交换 N,+H 净化 10~30MPa wWwM 该友应中催化剂是V2O。 N,+H, NH,+N,+H 铁触媒 冷却 400~500℃ 液态NH NH,+N,+H, 2.流程分析 敲黑板⊙ (1)原料气干燥、净化：除去原料气中的水蒸气及其他气体杂 催化剂“中毒” 质，防止与催化剂接触时，导致催化剂“中毒”而降低或丧失催化 因吸附或沉积“毒物”而使 活性。◆敲黑板。 催化剂活性降低或丧失的过程， (2)压缩机加压：增大压强。 称为催化剂“中毒”。催化剂“中 毒”后，往往会失去活性，严重影 (3)热交换：合成氨反应为放热反应，反应体系温度逐渐升高， 响生产的正常进行。对于合成 为原料气反应提供热量，故热交换可充分利用能源，提高经济 氨反应中的铁触媒催化剂，O2、 效益。奔测配的转代装该囊太李是伞贺时鞋积今风方饭% CO、CO2和水蒸气等都能使其 (4)冷却：生成物NH3的液化需较低温度，采取迅速冷却的方 “中毒”，工业上为了防止催化剂 “中毒”，常把反应物加以千燥和 法，可使气态氨变成液氨后及时从平衡混合物中分离出来，以促使 净化，以除去“毒物”。 平衡向生成NH3的方向移动。 (5)循环使用原料气：因合成氨反应为可逆反应，平衡混合物 诊考策甸 中含有原料气，将NH3分离后的原料气循环利用，并及时补充N2 合成氨反应中，反应物的转 和H2,使反应物保持一定的浓度，有利于合成氨反应的进行，提高 化率并不高，如果让N2和H2 经济效益。·诊考策。 的混合气体只一次通过合成塔 例③工业合成氨的流程如图所示，下列说法错误的是( 发生反应是很不经济的，应将 N27 ①净化 N2、H, ②加压 ③催化反应 ④液化 NH分离后的原料气循环使 干燥 -NH H.- (2×10'Pa) (500℃、催化剂) 分离 用，并及时补充N2和H2,使反 ⑤N,和H 应物保持一定的浓度。 再循环 84 ,第二章化学反应速率与化学平衡通 A.步骤①中“净化”可以防止催化剂中毒 B.步骤②③均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⑤有利于提高原料的利用率 D.步骤④得到的产品液氨除可用来生产化肥外，还可用作制 冷剂 解析工业合成氨中普遍使用铁触媒作催化剂，为防止催化剂“中毒”， 必须将原料进行“净化”处理，A正确。加压可加快合成氨的反应速率，又能 使平衡右移，提高原料的平衡转化率；催化剂能提高化学反应速率，但不能 提高原料的平衡转化率，B错误。将NH3分离后的原料气循环使用，有利 于提高原料的利用率，C正确。产品液氨可用酸吸收生产铵态氨肥，液氨汽 化时会吸收大量的热，可用作制冷剂，D正确。 答案B 重难拓展 重难点①工业生产中化学反应条件的优化 敲黑板⊙ 1.分析化学反应的特点：从可逆性、反应前后气体体积的变 化学反应条件选择的三原则 化、焓变三个角度分析。 (1)既要注意外界条件对化 学反应速率和化学平衡影响的 2.根据反应特点具体分析外界条件对反应速率和平衡的 一致性，又要注意对二者影响的 影响。 矛盾性。 3.从反应速率和平衡的角度进行综合分析，再充分考虑实际 (2)既要注意温度、催化剂 情况，选择适宜的外界条件。◆敲黑板。 对化学反应速率影响的一致性， 外界 有利于加快 有利于 又要注意催化剂的活性对温度 综合分析结果 条件 反应速率 平衡正向移动 的要求。 增大反应物增大反应物浓度， (3)既要注意理论上的需 不断补充反应物，及时分离出 浓度 浓度 减小生成物浓度 生成物 求，又要考虑化工生产中的动 力、材料和设备条件。 在设备等条件允许的前提下， △V气<0 高压 高压（有气体 尽量采取高压 压强 参加的反应) 兼顾速率和平衡，选取适宜的 △V气>0 低压 压强 记方法@ 兼顾速率和平衡，考虑催化剂 化工生产中反应条件的控制 △H<0 低温 的适宜温度 (1)控制的目的 促进有利的化学反应，抑制 温度 高温 在设备等条件允许的前提下， 有害的化学反应。 △H>0 高温 尽量采取高温并考虑催化剂的 适宜温度 (2)控制的措施与效果 ①加快或减慢反应速率（改 选取合适的催 催化剂 考虑催化剂活性与温度的关系 变温度、浓度、压强，使用催化 化剂 无影响 剂等)。 ◆记方法包 85 重难点手册高中化学选择性必修1化学反应原理RJ 例①(2026·江苏南通名校联盟联考)焦炉煤气（主要成分： ②提高或降低反应物的转 CH4、CO2、H2、CO)在炭催化下，使CH4与CO2重整生成H2和 化率（控制温度、浓度、压强等）。 ③减少甚至消除有害物质 CO。其主要反应为 的生成。 反应I:CH4(g)十CO2(g)-2CO(g)十2H2(g) ④控制副反应的发生。 △H1=+247.1kJ·mol-1 (3)化工生产中控制反应条 反应Ⅱ：H2(g)十CO2(g)-CO(g)十H2O(g) 件的原则 △H2=+41.2kJ·mol-1 在化工生产中，为了提高反 应进行的程度而调控反应条件 反应Ⅲ：C(s)+CO2(g)一2CO(g) 时，需要考虑控制反应条件的成 △H3=+172kJ·mol-1 本、安全操作、环境保护和实际 反应V:C(s)+H2O(g)-CO(g)+H2(g) 可能性等。 △H4=+131.29kJ·mol-1 在1×105Pa下，将焦炉煤气以一定流速通过装有炭催化剂 的反应管，CH4、CO、H2的相对体积和CO2的转化率随温度变化 的曲线如图所示。 已知：相对体积V(CH)= 产品气V(CH) 原料气V(CH4) ,相对体积V(CO 或H2)= 产品气V(CO或H2)一原料气V(CO或H2) 拓考点0 原料气V(CH4) 化工生产的总体要求 250 ·-CH的相对体积 多：生产的产品尽量要多， 解200 。-H,的相对体积 或平衡尽量正向移动。 。-CO,的转化率 150 ★CO的相对体积 ★一★ 快：反应速率要快。 好：反应原理要合理正确， 50 也就是制备途径要好。 04 省：原料利用率要高，省料 -50 700800900100011001200 省时省能源。 T/C 下列说法不正确的是( )。 A.温度低于900℃，反应I基本不发生 B.850~900℃时，主要发生反应V C.增大焦炉煤气流速一定能提高CO的相对体积 D.工业生产上需要研发低温下CH转化率高的催化剂拓考点@ 解析从图中可以看出，温度低于900℃时，CH4的相对体积基本上是 100%,所以反应I基本不发生，A正确；850~900℃时，H2、C0的相对体 积都增大，且增大的幅度相近，而CH4的相对体积略有减小，可能是使CO2 的转化率增大的原因，则反应I进行的幅度很小，反应Ⅱ、Ⅲ基本不发生，主 要发生反应Ⅳ，B正确；4个反应均为生成CO的反应，且都为吸热反应，所 以若想提高CO的相对体积，应选择升高温度，与增大焦炉煤气的流速无 86 第二章化学反应速率与化学平衡 关，C错误；图中信息显示，温度低于900℃，CH4的相对体积基本上是 100%,则反应I基本不发生，故工业生产上需要研发低温下CH4转化率高 的催化剂，D正确。 答案C mImmnnn 关键能力提升 1IMINEAAITINMIMNIMMMIIIIBMNMMIEIIAMITINIBANTIIGIIMINBEITIMMBINIIMAEIMNII 题型（① 化工生产适宜生产条件的选 的特点；②将外界条件对化学反应速率、化学平衡的 择与优化 影响与实际情况有机结合起来。从提高反应速率方 例①[深挖教材·教材P51T3]在硫酸工 面考虑，合成SO3需要使用催化剂、升高温度、增大压 业中，通过下列反应使SO2氧化为SO3:2SO2(g) 强、增大反应物浓度；从提高平衡混合物中SO3的含 +O2(g)=2S03(g)△H=-196.6k·mol1。 量方面考虑，合成SO3需要降低温度、增大压强、增大 反应物浓度；从题表数据和设备材料的要求及催化剂 下表列出了在不同温度和压强下，反应达到平 的活性等方面综合考虑，选择适宜的反应条件。 衡时SO2的转化率。 答案(1)450℃、10MPa。 温度/ 平衡时S02的转化率/% (2)温度较低，会使反应速率减小，达到平衡所需 ℃ 0.1 MPa 0.5 MPa 1 MPa 5 MPa 10 MPa 时间变长；温度较高，SO2的转化率会降低 450 97.5 98.9 99.2 99.6 99.7 (3)在常压下S02的转化率就已经很高了(97.5%)， 550 85.6 92.9 94.9 97.7 98.3 若增大压强，平衡正向移动，但效果并不明显，且压强 (1)从理论上分析，为了使S02尽可能多 越大，对材料的强度和设备的制造要求越高，降低综 地转化为SO3,应选择的条件是 合经济效益。 (4)增大反应物O2的浓度，提高SO2的转化率。 (5)防止污染环境，同时提高SO2的转化率。 (2)在实际生产中，选定的温度为400~ 500℃，原因是 名师支招 (3)在实际生产中，采用的压强为常压，原 化工生产中反应条件的选择 因是 (1)选择温度应考虑三个因素：反应速率、产率 (反应物的转化率)、催化剂的活性。 (4)在实际生产中，通入过量的空气，原因 (2)选择压强应考虑三个因素：反应速率、产率 是 (反应物的转化率)、对动力和生产设备的要求。 (5)尾气中的S02必须回收，原因是 (3)浓度：常采用增大廉价反应物的浓度、分离 生成物、循环利用反应物等措施。 深挖教材 (4)催化剂：选用合适的催化剂，以增大反应速 本教材习题既是对合成氨适宜生产条件选择 率，提高生产效率。 的类比迁移，也是对化工生产适宜条件选择的应 用，考查学生对课本知识的融会贯通，同时提取试 跟踪练①(2025·广东东莞四校联考)化 题的有效信息，内化为解题依据和方法，落实了证 学反应的调控对于工业生产具有积极意义，下 据推理和模型认知核心素养的培养，具有很好的拓 列关于调控措施的说法，错误的是()。 展空间。 A.硫酸工业中，在高温高压、催化剂的作 解析解答本题时应注意以下两，点：①抓住反应用下，可提高生产效益 87 重难点手册高中化学选择性必修1化学反应原理R」 B.硫酸工业中，为提高SO2的转化率，可：400500℃的反应温度 通入稍过量的空气 D.工业合成氨，迅速冷却、液化氨气是为 C.工业合成氨，考虑催化剂的活性，选择：了使化学平衡向生成氨气的方向移动 AENMNIBENIAI1INEINM0NAE1MN1B11111111001111111101111111111111011111111111011 核心素养聚焦 BIIMIIEAATINIIMIIMIIMIBMNMMIEIIAMITIIIBANTIIGIIMINEITMMBINIINMAEIMNIMI 考向（①工业合成氨 40工 -(0.35) 例①(2024·海南等级考)氨是一种理想 ed/(HN 30 的储氢载体，具有储氢密度高、储运技术成熟 20 等优点。 王(10,12) 已知298K、100kPa时，反应①：N2(g)十 1 0 5 10 3H2(g)=2NH3(g)△H1=-92kJ·mol1; t/min p(NH3)=总压×NH3物质的量分数。 考查内容 核心素养 难度 回答下列问题： 宏观辨识与微观探析、证据 工业合成氨 中等 (1)题述条件下，反应②：2NH3(g)一 推理与模型认知 N2(g)+3H2(g)△H2= kJ·mol-1。 解析(1)由题千可知，反应②为反应①的逆反 (2)设反应为一步完成，且△H与温度 应，故△H2=-△H1=十92k·mol1。(2)△H= 无关。已知673K下，反应①的活化能为 正反应的活化能一逆反应的活化能，故NH3(g)分解 反应的活化能为335kJ·mol-1+92kJ·mol-1 335k·mol1,则NH3(g)分解反应的活化能 427kJ·mol1。(3)影响反应速率的因素主要有浓 为 kJ·mol-1。 度、温度、压强、催化剂，影响平衡转化率即影响平衡 (3)既能影响反应②的平衡转化率又能影 移动的因素主要有温度、压强等，故既能影响反应② 响其反应速率的因素有 的平衡转化率，又能影响其反应速率的因素为温度、压 强。(4)由图像可知，其函数关系可表示为p(NH3)= (4)温度T下恒容密闭容器中进行氨催化 kt+b,代入点(0,35)和(5,23.5)可求得k=-2.3, 分解反应，p(NH3)-t关系曲线如图所示，其函 b=35,即p(NH3)=kt十b=35-2.3t;由图可知，氨 数关系p(NH3)= (写表达式)，增大 的转化速率与初始氨的分压无关，故增大氨的初始分 氨的初始分压，氨的转化速率 。假设 压，氨的转化速率不变；使用比表面积更大的催化剂， NH3的吸附量增大，反应速率加快，即单位时间内H2 吸附到催化剂表面后NH3都变成活化分子， 的产量增大。 其他条件不变。改用比表面积更大的催化剂， 答案(1)+92。(2)427。(3)压强；温度。 则单位时间内H2的产量将 (4)35-2.3t;不变；增大。 88重难点手册高中化学选择性必修1化学反应原理 (0.1-x)·(0.1-=2.25,解得x=0.06,则平 x·x 衡时二氧化碳的浓度为0.04mol·L1,B正确；由 题给数据及化学方程式可知，②中反应达到平衡 时，各组分的浓度不可能相同，C错误；①中平衡时 氢气的浓度为0.04mol·L1,则H2的转化率为 60%,D错误。] [跟踪练2]1.2。[体系达平衡时，CaCO3的物质 的量为0.2mol,CaO的物质的量为0.8mol,CH 的物质的量为0.4mol,C0的物质的量为1.3mol, 根据碳元素守恒可算出CO2的物质的量为0.1mol, 根据氧元素守恒可算出H2O(g)的物质的量为0.1mol, 根据氢元素守恒可算出H2的物质的量为1.1mol, 由于反应Ⅲ各物质的化学计量数均为1，反应前后 气体分子数不变，因此可用各组分平衡时的物质的 量代替平衡分压计算平衡常数（当反应前后气体分 子数不变时，用平衡浓度表示的平衡常数K。等于 用平衡分压表示的平衡常数K。,等于用平衡时的物 、质的量分数表示的平衡常数K),K。三：X0 ≈1.2。] 第三课时影响化学平衡的因素 【必备知识梳理】 [纠错练1]D[在温度不变的情况下，均增加反应 物的物质的量，容器容积不变，相当于增大压强，对 于反应302(g)→203(g),平衡正向移动，所以a1 增大；对于反应N2O,(g)一2NO2(g),平衡逆向 移动，所以α2减小。平衡时反应物和生成物的浓 度都比原平衡的大，故c1、c2均增大。] 【关键能力提升】 [跟踪练1]C[平衡常数只与温度有关，温度不变， 平衡常数不变，A错误；催化剂只能改变反应速率， 对反应限度没有影响，B错误：恒容条件下，充入一 定量的H2O(g),反应物的浓度增大，平衡正向移 动，C正确；恒容条件下，充入某一反应物，则该物 质的平衡转化率降低，D错误。] 218 RJe 第三节化学反应的方向 【必备知识梳理】 [纠错练1]C [纠错练2](1)×。(2)×。(3)×。(4)√。 (5)√. 【关键能力提升】 [跟踪练1]B[H2还原SiCL4制单质硅为吸热反 应，△H>0,该反应为气态物质的物质的量增大的 反应，△S>0,A错误；B、C两项中反应均为熵减反 应，且在一定温度下均能自发进行，故根据△H一 T△S<0可知，这两个反应均属于放热反应，B正 确，C错误；D项中反应为熵减的放热反应，故△H< 0,△S<0,D错误。 第四节 化学反应的调控 【必备知识梳理】 [纠错练1]D 【关键能力提升】 [跟踪练1]A[高温高压、催化剂是合成氨的条 件，硫酸工业不需要高压，A错误；为提高SO2的转 化率，不是通入的空气越多越好，通入空气过多，会 导致体系温度下降，需要更多的能量，为提高SO2 的转化率，可通入稍过量的空气，B正确；升高温度 可加快反应速率，合成氨反应为放热反应，升高温 度平衡逆向移动，且催化剂的活性与温度有关，则 反应温度选择400~500℃是该反应催化剂的催化 活性、反应速率、反应限度等角度综合考虑的结果， C正确；工业合成氨，迅速冷却、液化氨气，是为了 使化学平衡向生成氨气的方向移动，D正确。] 第三章水溶液中的离子反应与平衡 第一节电离平衡 【必备知识梳理】 [纠错练1]DF。 [纠错练2](1)×。(2)×。(3)×。(4)×。 (5)×。 【关键能力提升】 [跟踪练1]D[用一定浓度的HCN溶液做导电实