2.4 化学反应条件的优化——工业合成氨(课件PPT)-【学霸笔记·同步精讲】2026-2027学年高中化学选择性必修第一册（鲁科版）

该高中化学课件聚焦工业合成氨反应条件的优化，从反应原理（焓变、熵变）入手，系统分析反应限度与速率的影响因素，通过前序反应速率和化学平衡知识搭建学习支架，引导学生从理论过渡到工业生产条件的综合选择。 其亮点在于理论与实践结合，通过探究活动（如298K自发反应分析）、归纳总结（限度与速率措施）及硫酸工业案例培养科学思维（归纳论证）和化学观念（反应规律），随堂演练和课时作业结合模拟题，助力学生提升实际问题解决能力，为教师提供系统教学资源。

第4节　化学反应条件的优化——工业合成氨 第2章　化学反应的方向、限度与速率 1 学习目标 1.认识化学反应速率和化学平衡的综合调控在生产、生活和科学研究中 的重要作用。 2.知道催化剂可以改变反应历程，对调控化学反应速率具有重要意义。 3.能举例说明反应调控在生产生活和科学研究中的重要作用。 4.针对典型案例，能从限度等角度对化学反应和化工生产条件进行综合 分析。 目 录 CONTENTS 知识点　合成氨生产的适宜条件的选择 能力培养　工业生产中适宜生产条件的选择 （归纳与论证） 随堂演练 课时作业 3 知识点 合成氨生产的适宜条件的选择 目 录 1. 合成氨反应的限度 （1）反应原理 已知在298 K时，N2（g）＋3H2（g） 2NH3（g）的ΔH＝－92.2 kJ·mol －1，ΔS＝－198.2 J·K－1·mol－1。 （2）反应特点 c c c c c c 化学·选择性必修1（LK） 目 录 （3）有利于合成氨的条件 ①外界条件： 温度、 压强，有利于化学平衡向生成氨的 方向移动。 ②投料比：温度、压强一定时，N2、H2的体积比为 ⁠时平衡混合物 中氨的含量最高。 降低　 增大　 1∶3　 化学·选择性必修1（LK） 目 录 2. 合成氨反应的速率 （1）提高合成氨反应速率的方法 c c c c （2）浓度与合成氨反应速率之间的关系 由v＝kc（N2）·c1.5（H2）·c－1（NH3）可知： N2或H2的浓 度， NH3的浓度，都有利于提高合成氨反应的速率。 增大　 减小　 化学·选择性必修1（LK） 目 录 3. 合成氨生产的适宜条件 （1）合成氨反应适宜条件分析 ①选择合成氨生产条件时，既不能片面地追求高 ，也不应 只追求高反应速率，而应该寻求比较高的反应速率获取适当转化率的 反应条件。 ②考虑原料的 、未转化的合成气（氮气和氢气）的 ⁠ 、 的综合利用等。 转化率　 价格　 循环使 用　 反应热　 化学·选择性必修1（LK） 目 录 （2）合成氨的适宜条件 影响因素 选择条件 ①温度 反应温度控制在 ⁠左右 ②物质的量 N2、H2投料比 ⁠ ③压强 1×107～1×108 Pa（低压、中压和高压） ④催化剂 选择 ⁠做催化剂 ⑤浓度 使气态NH3变成液态NH3并及时分离出去，同时补充N2、H2 700 K　 1∶2.8　 铁　 化学·选择性必修1（LK） 目 录 4. 合成氨的生产流程的三阶段 c 化学·选择性必修1（LK） 目 录 　合成氨是化学科学对人类社会发展与进步作出巨大贡献的典例之一。已 知合成氨反应：N2（g）＋3H2（g） 2NH3（g）　298 K时，ΔH＝－ 92.2 kJ·mol－1　ΔS＝－198.2 J·mol－1·K－1。浓度与速率有如下关 系：v＝kc（N2）·c1.5（H2）·c－1（NH3）。 化学·选择性必修1（LK） 目 录 【交流讨论】 1. 根据已知条件分析，在298 K时该反应能否正向自发进行？ 提示：298 K时，ΔH－TΔS＝－92.2 kJ·mol－1－298 K×（－198.2×10 －3 kJ·mol－1·K－1）≈－33.14 kJ·mol－1＜0，该反应正向能自发进行。 2. 根据外界条件对化学平衡的影响规律，你认为采取哪些措施有利于氨的 生成？ 提示：降低温度、增大压强有利于化学平衡向生成氨的方向移动。 化学·选择性必修1（LK） 目 录 3. 通过控制哪些条件可以提高合成氨反应的速率？ 提示：升高温度、增大压强、加入催化剂都可以提高反应速率。在特定条 件下，根据关系式v＝kc（N2）·c1.5（H2）·c－1（NH3）可知，增大N2 或H2的浓度，减小NH3的浓度，都有利于提高合成氨的速率。 化学·选择性必修1（LK） 目 录 归纳总结 1. 根据合成氨反应的特点，从化学反应限度看，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。 2. 根据合成氨反应的特点，从化学反应速率角度看，有利于氨生成的措施 增大反应物浓度、减小反应产物浓度、使用合适的催化剂、升高温度，都 可增大合成氨反应的反应速率。 化学·选择性必修1（LK） 目 录 　　 1. （2026·湖北十堰高二月考）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图如下。下列说法错误的是（　　） 化学·选择性必修1（LK） 目 录 A. 控制原料气 ＝2.7～2.9，是因为N2相对易得，适当过量可提高 H2转化率 B. 合成氨一般选择400～500 ℃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 √ 化学·选择性必修1（LK） 目 录 解析：　空气中氮气充足，相对易得，控制原料气比 ＝ 2.7～2.9，使氮气过量，增加氢气的转化率，A正确；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；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；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。 化学·选择性必修1（LK） 目 录 2. 下列有关合成氨工业的说法中，正确的是（　　） A. 从合成塔出来的混合气体，其中NH3只占15％，所以合成氨厂的产率都 很低 B. 由于氨易液化，N2、H2在实际生产中可循环使用，所以总体来说合成 氨的产率很高 C. 合成氨工业的反应温度控制在700 K左右，目的是使化学平衡向正反应 方向移动 D. 合成氨厂采用的压强越大，产率越高，无需考虑设备、条件 √ 化学·选择性必修1（LK） 目 录 解析：　合成氨反应在适宜的生产条件下达到平衡时，原料的转化率并 不高，但将生成的NH3分离出来后，再将未反应的N2、H2循环利用，经过 这样的处理后，可使合成氨的产率提高，据此可知，A项错误，B项正确； 合成氨工业选择700 K左右的反应温度，是综合了多方面的因素确定的， 合成氨反应的正反应是放热反应，低温才有利于平衡向正反应方向移动， C项错误；无论是从反应速率还是从化学平衡方面考虑，高压更有利于合 成氨，但压强越大，对设备、动力的要求越高，D项错误。 化学·选择性必修1（LK） 目 录 能力培养　工业生产中适宜生产条件的选择（归纳与论证） 目 录 20 　在硫酸工业中，通过下列反应将SO2氧化成SO3：2SO2（g）＋O2（g） 2SO3（g）　ΔH＝－198 kJ·mol－1。 已知催化剂是V2O5，在400～500 ℃时催化效果最好。下表为不同温度和压 强下SO2的转化率： 化学·选择性必修1（LK） 目 录 　　　　温度 转化率　　　 压强　　　 　　　 450 ℃ 550 ℃ 1×105 Pa 97.5％ 85.6％ 1×106 Pa 99.2％ 94.9％ 5×106 Pa 99.6％ 97.7％ 1×107 Pa 99.7％ 98.3％ 化学·选择性必修1（LK） 目 录 （1）根据化学理论和以上数据综合分析，为了使二氧化硫尽快地转化为 三氧化硫，从化学反应速率的角度考虑，应该选择什么样的条件？ 提示：高温、高压、催化剂。 （2）根据化学理论和以上数据综合分析，为了使二氧化硫尽量多地转化 为三氧化硫，从化学反应限度的角度考虑，应该选择什么样的条件？ 提示：低温、高压。 （3）根据上述分析，实际工业生产中该反应应选择的条件是什么？ 提示：常压、450 ℃、催化剂。 化学·选择性必修1（LK） 目 录 规律方法 工业生产中选择适宜生产条件的原则 1. 从两个角度分析可逆反应的特点：反应前后气态物质化学计量数的大小 关系、焓变。 2. 从速率和平衡的角度进行综合分析，再充分考虑实际情况，选出适宜的 外界条件。 化学·选择性必修1（LK） 目 录 外界 条件 有利于加快速率的条件控制 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、减小反应产物的浓度 不断地补充反应物，及时地分离出反应产物 催化剂 加合适的催化剂 — 加合适的催化剂 化学·选择性必修1（LK） 目 录 外界 条件 有利于加快 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 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） Δvg＜0 高压 在设备条件允许的前提下，尽量采 取高压 Δvg＞0 低压 兼顾速率和平衡，选择适宜的压强 化学·选择性必修1（LK） 目 录 【迁移应用】 1. （2026·河南南阳高二期中）工业水煤气“液化反应”是在催化剂作用 下，由CO2和H2可制得（CH3OCH3）其主要反应如下： 主反应：2CO2（g）＋6H2（g） CH3OCH3（g）＋3H2O（g）　ΔH1＜0 副反应：CO2（g）＋H2（g） CO（g）＋H2O（g）　ΔH2＞0 下列说法错误的是（　　） A. 升高温度，副反应平衡正向移动 B. 选择合适的催化剂可以降低反应的活化能 C. 选择高压条件一定能够提高经济效益 D. 选择合适的温度能够提高单位时间内产品的产量 √ 化学·选择性必修1（LK） 目 录 解析：　副反应的ΔH2＞0，为吸热反应，升高温度平衡正向移动，A正 确；催化剂通过降低活化能加快反应速率，B正确；主反应气体体积减 小，高压利于主反应正向移动，但是高压会增加生产成本，经济效益未必 提高，C错误；选择合适的温度可以加快反应速率，可提高单位时间内产 品的产量，D正确。 化学·选择性必修1（LK） 目 录 2. 合成氨工业中，原料气（N2、H2及少量CO、NH3的混合气）在进入合 成塔前常用醋酸二氨合铜（Ⅰ）溶液来吸收原料气中的CO，其反应是[Cu （NH3）2]Ac＋CO＋NH3 [Cu（NH3）3]Ac·CO　ΔH＜0。（注：Ac－ 表示CH3COO－） （1）必须除去原料气中CO的原因为 ⁠。 （2）醋酸二氨合铜（Ⅰ）溶液吸收CO的生产适宜条件应是 ⁠ ⁠。 防止合成塔中的催化剂中毒　 低温、高 压　 化学·选择性必修1（LK） 目 录 （3）吸收CO后的醋酸二氨合铜溶液经过适当处理又可再生，恢复其吸收 CO的能力以供循环使用。醋酸二氨合铜溶液再生的生产适宜条件应是 ⁠ ⁠。 解析：分析吸收CO反应的特点：正反应是气体体积减小的放热反应，用化 学平衡原理及有关合成氨适宜条件的选择知识即可作答。 高 温、低压　 化学·选择性必修1（LK） 目 录 随堂演练 目 录 31 1. 哈伯发明了以低成本制造大量氨的方法，如图所示是哈伯法合成氨的流 程图，其中为提高原料转化率而采取的措施是（　　） A. ①②③ B. ②④⑤ C. ①③⑤ D. ②③④ √ 化学·选择性必修1（LK） 目 录 解析：　氮气和氢气在高温、高压和催化剂条件下反应生成氨气，正反 应是气体体积减小的放热反应。净化气体是为了防止杂质气体对催化剂产 生影响，不能提高原料的转化率，①不符合题意；加压，平衡正向移动， 可以提高原料的利用率，②符合题意；使用催化剂，可以加快反应速率， 但平衡不移动，不能提高原料转化率，③不符合题意；分离出氨气，平衡 正向移动，提高了原料的转化率，④符合题意；氮气和氢气再循环，可提 高原料的转化率，⑤符合题意。 化学·选择性必修1（LK） 目 录 2. （教材改编题）在硫酸工业中，2SO2（g）＋O2（g） 2SO3（g）　 ΔH。下表为在不同温度和压强条件下，该反应达到平衡时SO2的转化率数 据。下列相关叙述正确的是（　　） 温度/℃ 平衡时SO2的转化率/％ 0.1 MPa 1 MPa 10 MPa 450 97.5 99.2 99.7 550 85.6 94.9 98.3 化学·选择性必修1（LK） 目 录 A. 实际生产中应采用50 MPa高压 B. 通入过量O2可增大该反应的平衡常数 C. 回收并循环使用尾气中的SO2可提高其转化率 D. 低温、高压条件下有利于提高SO2的反应速率 解析：　由表可知，1 MPa时二氧化硫的转化率已接近100％，实际生产 中采用50 MPa高压会导致生产设备成本过高、能源消耗过大，所以实际生 产中不需要采用50 MPa高压，A错误；平衡常数仅与温度有关，通入过量 O2不影响K值，B错误；回收并循环使用尾气中的二氧化硫，可以提高原 料的利用率，增大二氧化硫的转化率，C正确；低温会降低反应速率，高 压虽能提高速率但低温的负面影响更显著，D错误。 √ 化学·选择性必修1（LK） 目 录 3. 科学家结合实验与计算机模拟结果，研究了合成氨的反应历程，如图所 示。其中吸附在催化剂表面的物质用*表示，TS表示过渡态。下列说法正 确的是（　　） 化学·选择性必修1（LK） 目 录 A. 图示历程包含了9个基元反应 B. ＋3H2 ＋6H*反应的ΔH＜0，说明H—H断裂放出热量 C. 实际工业生产中，合成氨一般采用的温度为400～500 ℃，是为了提高 氨气产率 D. 原料气n（N2）∶n（H2）＝1∶3，平衡时，氨气的体积分数为20％， 则氮气的转化率约为33.3％ √ 化学·选择性必修1（LK） 目 录 解析：　该历程经历了TS0→TS6的7个基元反应，A项错误；化学键的断 裂需要吸收热量，B项错误；合成氨反应为放热反应，高温平衡向左移 动，氨气的产率降低，但实际工业生产中，合成氨一般采用的温度为 400～500 ℃，是为了使催化剂的活性最大，提高反应速率，提高单位时间 内氨气的产量，C项错误；原料气n（N2）∶n（H2）＝1∶3，平衡时，氨 气的体积分数为20％，设n（N2）＝1 mol，则n（H2）＝3 mol，消耗的n （N2）＝x mol，列三段式： 化学·选择性必修1（LK） 目 录 　　　　　　N2（g）＋3H2（g） 2NH3（g） 起始量/mol 1 3 0 转化量/mol x 3x 2x 平衡量/mol 1－x 3－3x 2x 因 ×100％＝20％，解得x＝ ，则氮气的转化率约 为 ×100％≈33.3％，D项正确。 化学·选择性必修1（LK） 目 录 4. 合成氨反应达到平衡时，NH3的体积分数与温度、压强的关系如图所 示。根据此图分析合成氨工业最有前途的研究方向是（　　） A. 提高分离技术 B. 研制耐高压的合成塔 C. 研制低温催化剂 D. 探索不用N2和H2合成氨的新途径 解析：　由题图可知，NH3的体积分数随着温度的升高而显著下降，故要 提高NH3的体积分数，必须降低温度，但目前所用催化剂铁的活性最高时 的温度为 700 K，故最有前途的研究方向为研制低温催化剂。 √ 化学·选择性必修1（LK） 目 录 课时作业 目 录 41 1. 在密闭容器内，N2、H2起始的物质的量分别为10 mol、30 mol，达到平 衡时N2的转化率为25％。若从NH3开始，在相同条件下欲使平衡时各成分 的百分含量与前者相同，则应加入NH3的物质的量及NH3的转化率为 （　　） A. 15 mol和25％ B. 20 mol和50％ C. 20 mol和75％ D. 40 mol和50％ 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 √ 化学·选择性必修1（LK） 目 录 解析：　以N2、H2为起始时，N2为10 mol，H2为30 mol，要以NH3开始反 应，并且平衡时百分含量与前者相同，则应加入的NH3的量必须是20 mol。设以NH3开始反应时，氨转化的物质的量为x，那么有20 mol－x＝ 2×10 mol×25％，x＝15 mol，氨的转化率： ×100％＝75％。 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 化学·选择性必修1（LK） 目 录 2. 一定温度下，在恒压容器a和恒容容器b中，分别充入等量的体积比为 1∶3的N2和H2。开始时两容器的容积相同，则达到平衡时两容器中N2的转 化率（　　） A. a中大 B. b中大 C. a、b中一样大 D. 无法判断 解析：　由题给信息可知，容器a中的反应与容器b中的反应相比，相当 于增大压强，则平衡正向移动，因此平衡时容器a中N2的转化率大于容器b 中N2的转化率。 √ 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 化学·选择性必修1（LK） 目 录 3. （2026·安徽蚌埠高二期中）在一定条件下，工业上可采用下列反应合 成甲酸：CO2（g）＋H2（g） HCOOH（g）　ΔH＝－31.4 kJ·mol－1， 下列有关说法正确的是（　　） A. 升高温度，正反应速率减小，逆反应速率增大 B. 恒温条件下，增大压强，化学平衡常数增大 C. 恒温恒压下，使用合适的催化剂，平衡转化率会提高 D. 增大浓度，发生有效碰撞的活化分子数增多，反应速率增大 √ 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 化学·选择性必修1（LK） 目 录 解析：　升高温度，正反应速率增大，A不正确；对于一个确定的化学反 应，化学平衡常数只受温度影响，恒温条件下，增大压强，化学平衡常数 不变，B不正确；恒温恒压下，催化剂不能使平衡发生移动，平衡转化率 不变，C不正确；增大浓度，单位体积内的活化分子数增多，有效碰撞的 次数增多，化学反应速率增大，D正确。 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 化学·选择性必修1（LK） 目 录 4. 合成氨所需的氢气可用煤和水作为原料经多步反应制得，其中的一步反 应为 CO（g）＋H2O（g） CO2（g）＋H2（g）　ΔH＜0反应达到平衡 后，为提高CO的转化率，下列措施中正确的是（　　） A. 增加压强 B. 降低温度 C. 增大CO的浓度 D. 更换催化剂 解析：　A项，该反应为反应前后气体分子数相等的反应，压强对CO的 转化率无影响； B项，该反应为放热反应，降低温度有利于化学平衡向右 移动，提高CO的转化率；C项，增大CO的浓度会降低CO的转化率；D 项，更换催化剂不能使化学平衡发生移动。 √ 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 化学·选择性必修1（LK） 目 录 5. （2026·北京西城高二期中）工业上在熔融条件下制取钾，反应为KCl ＋Na NaCl＋K↑，相关物质的熔、沸点如下表。 物质 Na K NaCl KCl 熔点/℃ 97.8 63.7 801 ⁠ 沸点/℃ 883 774 ＞1 400 ＞1 400 下列说法正确的是（　　） A. 该反应宜在加压条件下进行 B. 推测反应温度不应高于883 ℃ C. 推测KCl的熔点与NaCl熔点相差极大 D. 该反应能发生是由于金属性：K＞Na √ 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 化学·选择性必修1（LK） 目 录 解析：　该反应是气体分子数增大的反应，增大压强，平衡会向逆反应 方向移动，不利于钾的生成，所以该反应不宜在加压条件下进行，A错 误；由表格数据可知，钠的沸点是883 ℃，若反应温度高于883 ℃，钠会 变为气态，不利于反应进行，故反应温度不应高于883 ℃，B正确；由方程 式可知，该反应能够发生是因为钾的沸点低于钠的沸点，制取钾时，控制 反应温度，使生成的钾蒸气不断逸出，有利于平衡向生成钾的方向进行而 制得钾，由方程式可以推测钾的沸点低于钠的沸点，但不能确定氯化钾和 氯化钠的熔点是否相差极大，C错误，D错误。 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 化学·选择性必修1（LK） 目 录 6. （2026·河南郑州高二月考）一定条件下，合成氨反应：N2（g）＋3H2 （g） 2NH3（g）。图1为该反应的能量变化图；图2表示在2 L的恒容密 闭容器中反应时N2的物质的量随时间的变化曲线；图3表示在其他条件不 变的情况下，改变起始物H2的物质的量对该反应平衡的影响。下列说法正 确的是（　　） 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 化学·选择性必修1（LK） 目 录 A. 工业合成氨采用400～500 ℃是为了加快反应速率和提高反应物的转化 率 B. 由图1可知，活化分子变成2 mol生成物分子放出的能量为92 kJ C. 由图2信息，从11 min起其他条件不变，增加N2的量，则n（N2）的变 化曲线为c D. 图3中温度：T1＜T2，e、f、g三点所处的平衡状态中，反应物N2的转化 率最高的是g点 √ 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 化学·选择性必修1（LK） 目 录 解析：　工业合成氨为放热反应，升高温度使平衡逆向移动，降低反 应物转化率，400～500 ℃主要是为提高催化剂活性，加快反应速率， A错误；图1中反应热ΔH＝508 kJ·mol－1－600 kJ·mol－1＝－92 kJ·mol－1，即生成2 mol NH3放出92 kJ能量，此为反应物总能量与生 成物总能量差，而非活化分子变成生成物的能量，B错误；图2中11 min前N2平衡量为0.3 mol，增加N2瞬间其物质的量瞬间增大，平衡被 破坏，平衡正向移动使N2物质的量略减，新平衡中N2物质的量最终大 于原平衡的物质的量，则n（N2）的变化曲线为b， C错误；合成氨放 热，温度升高平衡逆向移动，NH3体积分数降低，故T1＜T2；T1温度下 N2转化率随H2量增加而增大，e、f、g三点所处的平衡状态中g点对应 H2的量最多，N2的转化率最高，D正确。 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 化学·选择性必修1（LK） 目 录 7. （2026·海南澄迈高二期中）合成氨反应N2（g）＋3H2（g） 2NH3 （g）　ΔH＜0，下列图示与对应叙述相符合的是（　　） A. N2（g）＋3H2（g） 2NH3（g）　 ΔH＝＋92 kJ·mol－1 B. 达到平衡时N2、H2的转化率 随 比值的变化 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 化学·选择性必修1（LK） 目 录 C. 正、逆反应速率随温度的变化 D. 该反应平衡常数随温度的变化 √ 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 化学·选择性必修1（LK） 目 录 解析：　合成氨反应的焓变ΔH＝（2 254－2 346）kJ·mol－1＝－92 kJ·mol－1＜0，则题图与对应叙述不符，A错误； 的比值增大 相当于增大氢气的浓度，平衡向正反应方向移动，氮气的转化率增 大，但氢气的转化率减小，则题图与对应叙述不符，B错误；合成氨反 应为放热反应，升高温度，平衡向逆反应方向移动，逆反应速率大于 正反应速率，则题图与对应叙述不符，C错误；合成氨反应为放热反 应，升高温度，平衡向逆反应方向移动，反应的平衡常数减小，则题 图与对应叙述相符，D正确。 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 化学·选择性必修1（LK） 目 录 8. （2025·湖南长沙高二检测）在一定条件和催化剂作用下，二氧化碳加 氢可以合成二甲醚（CH3OCH3），发生反应Ⅰ：2CO2（g）＋6H2（g） CH3OCH3（g）＋3H2O（g）　ΔH1＜0，在同一条件下还可能发生副反应 Ⅱ：CO2（g）＋H2（g） CO（g）＋H2O（g）　ΔH2＞0。下列说法正 确的是（　　） A. 实际生产中温度常常控制在500 ℃左右，这是因为在高温下生成二甲醚 的选择性较高 B. 增大压强有助于生成更多二甲醚，故生产中使用的压强越大越好 C. 在任何温度下反应Ⅰ都能自发进行 D. 及时将二甲醚从体系中分离出来有助于提高二甲醚的平衡产率 √ 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 化学·选择性必修1（LK） 目 录 解析：　反应Ⅰ是放热反应，反应Ⅱ是吸热反应，温度升高，反应Ⅰ平衡逆 向移动，反应Ⅱ平衡正向移动，故高温下发生反应Ⅰ生成二甲醚的选择性较 低，实际生产中温度常常控制在500 ℃左右可能是考虑催化剂活性，A错 误；反应Ⅰ是气体分子数减小的反应，故增大压强有助于生成更多产物，但 生产中还需考虑设备成本等问题，故压强并非越大越好，B错误；反应Ⅰ是 放热、熵减的反应，即ΔH＜0，ΔS＜0，则吉布斯自由能ΔG＝ΔH－ TΔS在高温下可能大于零，此时反应不能自发进行，C错误；及时将二甲 醚从体系中分离减小了反应Ⅰ的生成物浓度，使反应Ⅰ平衡正向移动，提高 了二甲醚的平衡产率，D正确。 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 化学·选择性必修1（LK） 目 录 9. （2026·广东揭阳高二期中）截至2025年，全球绿色合成氨需求将达到 10万吨，技术创新与产业链延伸氨气产业链正在向高端化、绿色化、智能 化方向发展。 （1）向10 L的恒容密闭容器中通入2 mol N2和6 mol H2，在催化剂存在下 发生反应，经过10 min时测得N2的转化率与温度（T）的关系如图所示。 下列说法正确的是 （填字母）。 BC　 A. b点处对应H2转化率最大且速率最快 B. 与b点对应的反应，前10 min内v（H2）＝ 0.03 mol·L－1·min－1 C. a点处对应体系中：v正＞v逆 D. 当容器中气体密度保持不变时，表明该反应达到平衡状态 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 化学·选择性必修1（LK） 目 录 解析： 图中b点处对应氮气的转化率最大，则对应H2的转化率也最 大，但温度越高时反应越快，b点之后温度更高，速率更快，A错误；b点 时氮气的转化率为50％，说明前10 min内氮气转化了1 mol，则氢气转化了 3 mol，前10 min内v（H2）＝ ＝0.03 mol·L－1·min－1，B正 确；合成氨的反应是放热反应，若反应达到了平衡状态，氮气的转化率将 随温度升高而降低，所以a点反应还未达到平衡，体系中的v正＞v逆，C正 确；容器内气体的总质量固定，容器的体积也是固定的，容器中气体密度 一直保持不变，密度不变不能表明该反应达到平衡状态，D错误。 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 化学·选择性必修1（LK） 目 录 （2）图示为N2和H2在固体催化剂表面合成氨反应路径的势能图（部分数 据略），其中“*”表示被催化剂吸附。 由如图可知：氨气的脱附是 （填“吸热”或“放热”）过程，每 生产1 mol NH3放出的热量为 kJ。 吸热　 46　 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 化学·选择性必修1（LK） 目 录 解析： 从图中可知，从N （吸附态的氨气）到NH3（气态氨气），能量升高，所以氨气的脱附是吸热过程，以图中 mol N2、 mol H2的起始能量和为基准，每生产1 mol NH3放出的热量为50 kJ－（21－17）kJ＝46 kJ。 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 化学·选择性必修1（LK） 目 录 （3）改进氨的合成：我国科学家研发出一种新型双温催化剂Fe-TiO2－ xHy，该催化剂催化合成氨反应（反应体系温度为495 ℃）的原理如图 所示。 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 化学·选择性必修1（LK） 目 录 该催化剂能较好地解决传统合成氨工艺中存在的反应速率和平衡产率的矛 盾，原因是 ⁠ ⁠ ⁠。 解析： 根据图中信息，“热Fe”高于体系温度，有利于氮氮共价键 的断裂，加快反应速率；“冷Ti”低于体系温度，有利于平衡向正反应方 向移动，提高氨气的平衡产率，所以该催化剂能较好地解决传统合成氨工 艺中存在的反应速率和平衡产率的矛盾。 “热Fe”高于体系温度，有利于氮氮共价键的断裂，加快反 应速率；“冷Ti”低于体系温度，有利于平衡向正反应方向移动，提高氨 气的平衡产率 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 化学·选择性必修1（LK） 目 录 10. （2026·山东济南高二期中）丙烯是制备聚丙烯的单体，在催化剂作 用下，可由丙烷直接脱氢或氧化脱氢制得。 反应Ⅰ（直接脱氢）： C3H8（g） C3H6（g）＋H2（g）　ΔH1 反应Ⅱ（氧化脱氢）： 2C3H8（g）＋O2（g） 2C3H6（g）＋2H2O（g）　ΔH2＝－236 kJ· mol－1 已知：2H2（g）＋O2（g） 2H2O（g）　ΔH3＝－484 kJ·mol－1 （1）ΔH1＝ kJ· mol－1。 ＋124　 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 化学·选择性必修1（LK） 目 录 解析：设已知反应为反应Ⅲ，根据盖斯定律，反应Ⅰ＝ （反应Ⅱ－反 应Ⅲ）可得ΔH1＝＋124 kJ·mol－1。 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 化学·选择性必修1（LK） 目 录 （2）向某容器中仅通入C3H8（g），发生反应Ⅰ，达到平衡后，下列措施能 提高C3H6（g）的平衡产率的有 （填字母）。 A. 恒压下，充入惰性气体 B. 加入高效催化剂 C. 恒容下，充入C3H8 D. 适当升高温度 AD　 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 化学·选择性必修1（LK） 目 录 （3）向某恒压密闭容器中通入C3H8（g）和N2（g）的混合气体（N2不参与反应），发生反应Ⅰ，反应起始时气体的总压强为100 kPa。在温度为T1 ℃时，C3H8（g）的平衡转化率与通入的混合气体中C3H8（g）的物质的量分数的关系如图所示。 C3H8的平衡转化率随起始通入C3H8的物质的量分数增大而减小，其原因 是 ⁠ ⁠。 丙烷物质的量分数增大，相当于对平衡体系加压，平衡向逆反应方向 移动 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 化学·选择性必修1（LK） 目 录 （4）在一定温度下，利用催化剂将NH3分解为N2和H2。 反应：2NH3（g） N2（g）＋3H2（g）　ΔH＝＋90.8 kJ·mol－1。 已知该反应的ΔS＝198.9 J· mol－1·K－1，在下列哪些温度下反应能自发 进行？ （填字母）。 A. 25 ℃ B. 125 ℃ C. 225 ℃ D. 325 ℃ CD 解析： 若反应自发进行，则需ΔH－TΔS＜0，T＞ ＝ ≈456.5 K，即温度应高于（456.5－273）℃＝183.5 ℃。 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 化学·选择性必修1（LK） 目 录 $