第36讲化学反应的方向与调控-【衡中学案】2027年高考化学一轮总复习学案

微考点2 0.25+0.2 3.B1~4min(实线)内，氢气的物质的量改变量为3.7mol,二氧化碳的改 2 器Ⅲ中充入0.6molX和0.2molZ,Q ,Q=K,平衡 变量约为1,23ml.则(c02)约为3m0.205m·L·mi 0.75+0.6×(1.5\ 2 2 A错误；该条件下的实线对应平衡时氢气的物质的量为2mol,列“三段！ 不移动，Y的转化率不变，D正确 式”： !6.(1)升高温度；降低压强(2)94.1% C02(g)+3H2(g)==CH3OH(g)+H2O(g) [解析](2)压强之比等于气体的物质的量之比，依据三段式进行 开始量/mol6 8 0 0 求解： 变化量/mol2 6 2 2 A(g)==B(g)+C(g） 平衡量/mol4 2 2 2 始态：Po 0 0 平衡时的总压强为0m侧 ×35MPa=25MPa,K, 反应：Po·a(A)Po·a(A)Po·a(A)） 14 mol 终态：PoPo·a(A)Po·a(A)P0·a(A) (合5N(合 2x25 MIPa p=Po-P·a(A)+P0·a(A)+Pb·a(A)=Po+Po·a(A),求得a(A)= =0.02MPa2,B正确；该反应是放热 (仁-)x10%:25h时反应已平衡：a()=(?品-）x10% (x25Mx(合25Mp 、po 94.1%。 反应，要变成随线，达到平衡所需时间变短，说明反改速坐增大，达到平7.(1)18mL弓 (2)50%6mol/L 衡时氢气的物质的量变大，说明平衡逆向移动，则可能的条件是升高温！ 度，但不能是加人催化剂，如果加人催化剂，达到平衡时氢气的物质的量 [解析](1)根据题意，列三段式 不变，C错误：该反应的正反应是气体体积诚小的反应，气体的总质量不 M(g)+N(g)=P(g)+Q(g) 变，气体的物质的量减小，气体的摩尔质量增大，当气体的平均摩尔质量 起始/(mol/L)12.400 一定时，说明反应达到化学平衡状态：气体的总质量不变，容器的容积不 转化/(mol/L)0.60.6 0.60.6 变，密度始终不变，因此当密度一定时，不能说明反应达到化学平衡状 平衡/(mol/L)0.41.8 0.60.6 态，D错误。 0.6×0.61 N的平衡浓度为1.8mol/L,平衡常数K 4.(1)BaC2+2H20—Ba(0H)2+HC=CH↑ 0.4×1.82 (2)①106②105103 (2)根据题意，列三段式 (3)①Ba0②反应在达到平衡前是匀速进行的容器中只有反应Ⅱ： M(g)+N(g)==P(g)+Q(g) 起始/(mol/L) 4 Ba0(s)+3C(s)一一BaC2(s)+C0(g),反应条件为恒温1823K、恒压，且 00 转化/(mol/L) 22 2 2 该反应只有C0为气态，据K=可知，C0的压强为定值，所以化学 平衡/(mol/L) a-2 2 2 105Pa a(M)=2 mol/L 100%=50%,温度不变，平衡常数不变，K=2xa-2) 2×2 反应速率不变 4 mol/L [解析](I)Ba、Ca元素同主族，所以BaC2与水的反应和CaC2与水的 反应相似，发生反应的化学方程式为BaC2+2H20一Ba(0H)2+ 2,解得a=6,即反应物N的起始浓度为6moWL. HC=CH↑。(2)①反应I+反应IⅡ得BaC03(s)+4C(s)一BaC2(s) 第36讲化学反应的方向与调控 3C0(g),所以该反应的平衡常数K=K1·K三（0心 ,由图1可 知，1585K时K1=1025,K1=1015,款K=K1·K1=（10Pa Pco 考点一 必备知识·梳理夯实 1025x1015=10,得出p2=10x(105Pa)3=1016Pa3,则K,=(Pm)3=2.(1降低焓变 1016Pa3。②由图1可知，1320K时反应I的K,=10°=1，根据反应I (2)混乱混乱增大>增加熵增熵变 得出K1=Po) =1,所以p2o=(103Pa)2,即p0=103Pa;若将容 【微思考1】 105Pa/ ①②③ 器容积压缩到原来的了，由于温度不变、平衡常数不麦，固此重新建立 (3)焓变熵变能平衡不能>> 【微思考2】 平衡后pco不变，即pco=l03Pa。(3)①由图2可知，1400K时，BaC2 (1)②③(2)能 的产率为0，即没有BaC2,而实验表明BaCO3已全部消耗，所以此时反应【易错辨析】 体系中含Ba物种只有BaO。②图像显示，1823K时BaC2的产率随时(1)×吸热反应在高温下且△S>0时，能自发进行。 间由0开始呈直线增加到接近100%，说明该反应速率为一个定值，即速！(2)×反应能否自发进行与反应速率无关，如缓慢氧化的反应速率很小。 率保持不变；1400K时碳酸钡已全部消耗，此时反应体系的含钡物种只：(3)×反应能否自发进行不只与反应的吸、放热有关 有氧化钡，即只有反应Ⅱ：Ba0(s)+3C(s)==BaC2(s)+C0(g),反应条：(4)V(NH4)2C03自发分解，是因为生成C02和NH3,使熵值增大a 件为恒温1823K,恒压，且该反应只有C0为气态，据K=0可知，C0 (5)×用焓判据（△）和熵判据(AS)的判断比较片面，用吉布斯自由能判 105Pa 断依据比较准确。 的压强为定值，所以化学反应速率不变。 ;(6)V2N0(g)+02(g)—2N02(g)该反应气体减小，所以嫡减小，根据 微考点3 △G=△H-T△S<0自发，则△H<0,并且低温更有利于自发进行。 5.Db点温度高，且产物物质的量多，逆反应速率是b>a,A错误；根据图(7)V该反应是熵变增大的反应，AS>0:反应是吸热反应，焓变大于0， 中信息，由于b点相对于a点温度高，反应速率大，n(X)减小，说明相同： △H>0,高温条件下△H-T△S<0,可自发进行。 时间反应进行程度大，但反应不一定达到平衡，B错误；根据图中信息，c (8)V(9)V 点相对于b点，(X)增大，该反应是放热反应，说明©点反应一定达平(10)×焓变和嫡变都与反应的自发性有关，但是判断一个反应能否自发 衡，W为固体，加人适量W,平衡不移动，n(X)不变，C错误；c点时X为 进行需要复合判据。 0.25 考点突破·能力提升 2 0.75mol,则Y为1.5mol,Z为0.25mol,K ,此时再向容 微考点1 0.15 /1.5 :1.C从焓变的角度分析，化学反应由高能状态向低能状态转化，使体系能 2 :量降低，表现为放热反应较易进行。 627 2.C2Na+2H20一2NaOH+H2↑是放热的，故A错误；3Fe+202一：3.B步骤①中“净化”可除去杂质，防止催化剂中毒，A正确；合成氨的反 Fe3O4是放热的，故B错误；(NH4)2C03一NH4HCO3+NH3↑，反应属 应为反应前后气体分子数减小的反应，增大压强有利于平衡正向移动， 于分解反应，是吸热反应，产物气体系数和大于反应物的，是嫡增加的反 提高原料的转化率和氨的产率，加压也可以提高反应速率，B错误；400 应，故C正确；NaOH+HCI-NaCl-+H2O是放热的，故D错误。 500℃时催化剂的活性最大，催化效果最佳，因此步骤③中一般选择控制 微考点2 反应温度为400-500℃，C正确；步骤④、⑤有利于提高原料的利用率， 3.D由题图可知，反应①在高温下能自发进行，则反应的△S大于0，A正！ 能节约生产成本，D正确。 确；反应②在600℃时的△G<0,能自发进行，B正确；由题图可知，在 4.(1)升高温度、增大压强、增大反应物的浓度、使用催化剂等，都可以增大 定温度范围内，反应①②的△G均存在小于0的情况，故均能自发进行，C 合成氨的反应速率；降低温度、增大压强、减小生成物浓度等都可以提高 正确：由题图可知，反应②在低温下能自发进行，则其焓变小于0，D 氮气或氢气的转化率 错误 (2)合成氨反应是放热反应，温度过高会导致反应物的转化率太低；另外 4.D同一种物质的熵：气态>液态>固态，则1molS03在不同状态时的熵 500℃时催化剂的催化活性最高 值：S[S03(s)]<S[S03(1)]<S[S03(g)],A错误；2KCI03(s) (3)对于合成氨反应，增大压强可以同时增大反应速率和提高反应物的 2KCl(s)+302(g)△H=-77.6kJ·mol,△H<0,△S>0,则△G=△H 转化率，但是，压强越大，对设备的要求越高，将增加生产成本，降低综合 T△S<0,常温下该反应能自发进行，B错误；反应自发进行的判断依据是 经济效益。故一般采用的压强为10-30MPa △G=△H-T△S<0,放热反应也可能是非自发的，吸热反应也可能是自发 (4)使氨冷却成液氨并及时分离，分离后的原料气循环使用 的，如氢氧化钡晶体与氯化铵的反应，C错误；反应C(s)+C02(g)一 (5)NHN2、H2混合气体 2C0(g)的AS>0,△H>0,依据△G=△H-T△S<0反应能自发进行，则此反 (6)C 应在较高温度下能自发进行，是该反应△$的影响为主，D正确。 [解析](6)由题图可知，NH3的体积分数随着温度的升高而显著下 5.A反应302(g)—203(g),△H>0、△S<0,△G=△H-TAS>0,该反应不 降，故要提高NH?的体积分数，必须降低温度，但目前所用催化剂铁触煤 能自发进行，A符合题意；反应2C(s)+02(g)一2C0(g),AH<0、△S>0, 的活性最高时的温度为500℃左右，故最有前景的研究方向为研制低温 △G=△H-T△S<0,该反应能自发进行，B不符合题意；反应N2(g)+ 催化剂。 3H(g)2NH,(g),△H<0,AS<0,AG=△H-TAS<0时反应能自发进微考点2 行，即该反应在低温下能自发进行，C不符合题意；反应CCO,(s)一 5.B增大氢气的浓度，平衡正向移动，导致二氧化碳消耗量增大，所以二 Ca0(s)+C02(g),△0、△S>0,△G=△H-TAS<0时反应能自发进行，即 氧化碳转化率增大，故A正确：增大压强，平衡向气体体积诚小的方向移 该反应在高温下能自发进行，D不符合题意。 动，则有利于反应I向生成甲醇的方向进行，但是化学平衡常数只与温 6.D当△G<0时，反应可自发进行，由△G=△H-TAS可知，若AH>0,△S> 度有关，温度不变，化学平衡常数不变，故B错误；升高温度，化学反应速 0,则在低温下△G可能大于0，反应不一定可以自发进行，A错误；反应！ 率都增大，平衡向吸热反应方向移动，反应Ⅱ平衡正向移动，则反应Ⅱ的 的自发性只能判断反应的方向，不能预测反应的快慢，B错误：可逆反应 限度增大，故C正确；催化剂具有专一性、选择性和高效性，所以选用理 正向进行时，由△G=△H-TAS可知，若△H>0,△S>0,在高温条件下正反： 想的催化剂可以提高甲醉在最终产物中的比例，故D正确 应也具有自发性，C错误；题给反应的△S>0,若不能自发进行，则需满足 6.B由题图可知，低温时反应的主要产物为氮气，即主要发生反应Ⅱ，说 △H-T△S>0,即△H>0,D正确。 明P-R合金催化剂在低温时对反应Ⅱ的选择性更好，A正确；由题图可 知，520℃时，发生反应1生成0.2molN0,消耗0.2 mol NH3,发生反应 考点二 Ⅱ生成0.2molN2,消耗0.4 mol NH3,则NH3的有效转化率为 必备知识·梳理夯实 0.2 mol 1.(1)可逆放热减小增大高高增大减小低高 0.2m1+0.4moX100%≈3.3%，B错误；由题图可知，840℃时，反应相 4.【微思考】 同时间内，NO的物质的量最大，说明该温度下最有利于NO的生成，因 (1)氮气在催化剂上的吸附为合成氨催化历程中最慢的步骤，也是影 此工业上氨催化氧化生成N0时，最佳温度应控制在840℃左右，C正 响速率的关键步骤。实验表明，适当提高氮气的比例，使氮气和氢气 确；400℃后，(N2)随着温度的升高而下降，其原因可能是题给反应Ⅱ 的体积比为1：2.8时，更能加快合成氨反应的进行，同时提高H2的 为放热反应，高于400℃时平衡逆向移动，使N2的物质的量减少，D 转化率。 正确。 (2)合成氨时增大压强尽管可以同时提高反应速率和反应物的转化 7.C碳氯化反应的△H<0、△S>0,在任意温度下△G=△H-TAS<0,则该反 率。但是，压强越大，对材料的强度和设备的要求也越高，增加生产投 应在任意温度下均能自发进行，A错误；加压，反应速率增大，降温，反应 资将降低综合经济效益。 速率减小，B错误；根据题给热化学方程式分析，反应中每消耗1mol 【易错辨析】 0,转移4mol电子，即转移电子的数目约为4×6.02×1023，C正确：将 (1)×温度低，反应速率小，效率低。 0,(s)与C(s)粉碎并混合均匀后反应可提高反应速率，但不能提高 (2)×催化剂只能改变化学反应速率，不能影响平衡移动。 C12的平衡转化率，D错误。 8.(1)<L2 (3)×△H<0,△S<0,高温时△H-T△S>0,使反应不能自发进行。 (4)×加压可以加快反应速率，提高氨的产率，但实际生产中，压强也不 (2)<在1.3×104kPa下，C0的转化率已较高，再增大压强C0转化率 宜过高，需要考虑设备的承受能力和实际的转化率」 提高不大，同时生产成本增加 (5)V将氨气液化、分离，将未反应的氮气和氢气循环利用，都有利于提 第37讲 化学反应速率与化学平衡图像 高原料的利用率，能节约生产成本。 (6)V升高温度，化学平衡向吸热反应方向移动，转化率可能增大，也可 考点一 能减小。 (7)√对合成氨反应，升高温度，转化率减小，选择500℃左右主要是催必备知识·梳理夯实 化剂（铁触媒）在500℃左右的活性最大。 2.放热吸热增大减小 考点突破·能力提升 !4.反应放热，溶液温度逐渐升高，增大溶液中c(H)逐渐减小，v减小 微考点1 考点突破·能力提升 1.C该反应为嫡减小的反应，若该反应能自发进行，则△1<0，A项错误；微考点1 催化剂不能改变反应的△H,B项错误；其他条件不变，增大起始1.B升高温度，任何反应的反应速率均增大，故给该反应升温，（正）增 n(N2):n(H2)的比值，即相当于氢气量不变时，增加氮气的用量，平衡 大，（逆）增大，A错误；由图像可知，压强一定的条件下，2时刻改变条 正向移动，可提高H2的平衡转化率，C项正确；化学平衡常数只与温度 件以后，逆反应速率突然减小，达到新平衡时，与原反应速率相同，故改 有关，温度不变，平衡常数不变，D项错误。 变的条件是向密闭容器中加NO,B正确；由B项分析可知，2时刻改变 2.B低温虽然有利于平衡正向移动，但低温会导致反应速率降低，不利于 的条件是向密闭容器中加N0,正反应速率增大，逆反应速率诚小，则t 提高生产效率，B符合题意。 时刻的（逆）小于t2时刻的（正），C错误；由题干反应方程式可知，反 628第36讲 化学反应的方向与调控 1.了解熵、熵变的含义，会用复合判据判断反应进行的方向。 复习目标 2.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。 考点一 化学反应的方向 (3)复合判据 必备知识·梳理夯实 综合考虑 和 的复合判据，更适 1,自发过程与自发反应 合所有的反应，只根据一个方面判断化学反应进行的 (1)自发过程 方向是不全面的。 ①含义：在一定条件下，不用借助外力就可以自动 ①判断依据：△G=△H-T△S。 进行的过程 ②判断标准：△G<0时，反应 自发进行； 趋向：高能状态→低能状态 ②特点 △G=0时，反应处于 状态： 倾向：有序→无序（密闭体系中） △G>0时，反应 自发进行。 (2)自发反应 例：金属锡的冶炼常用焦炭 在给定的条件下，可以自发进行到显著程度的化作还原剂：S0,(s)+2C(s)一 生成物 学反应，称为自发反应。 Sn(s)+2C0(g),反应过程中能 2.化学反应方向的判据 量的变化如图所示。则该反应 反应物 反应过程 (1)焓判据 的△H (填“>”或“<”， 242 放热反应过程中体系能量 具有自发进 下同)0、△S 0。 行的倾向，因此可用 来判断反应进行的方向。 【微思考2】已知，△G=△H-T△S,△G的值只取 (2)熵判据 决于反应体系的始态和终态，忽略△H、△S随温度的变 ①熵 化。若△G<0,则该反应可以自发进行。 用来度量体系 程度的物理量。熵值越 (1)600℃时，下图反应能自发进行的是 大， 程度越大。符号为S。 (填序号)。 ②熵增原理 在与外界隔绝的体系中，自发过程将导致体系的 300 ,即嫡变（符号△S) 0 200 TiO.(S)+2CLg)-Tici(g+0g 100 ③熵判据 0士 体系有自发地向混乱度 (即 G -300 的方向转变的倾向，因此可用 来判断反应进 CG(s)+0,(9=C0,(g) -400 ② 行的方向 -500 2G6+0=2C0g③ 【微思考1】下列对熵的理解正确的是 500600 700800 90010001100 温度/℃ (填序号)。 ①等质量的同种物质气态时熵值最大，固态时熵 (2)500~1100℃下，反应Ti02(s)+C(s)+ 值最小 2Cl2(g)=TiCI(g)+CO2(g) (填“能”或 ②体系越有序，熵值越小；越混乱，熵值越大 “不能”)自发进行。 ③与外界隔离的体系，自发过程将导致体系的熵 【易错辨析】 增大 (1)放热过程均可以自发进行，吸热过程均不能自发 ④25℃、1.01×103Pa时，2N20(g)4N02(g) 进行。 () +0,(g)是熵减反应 (2)能自发进行的反应，反应速率一定很大。() (3)能自发进行的反应一定是放热反应，不能自发进： 归纳拓展： 行的反应一定是吸热反应。 焓判据和熵判据与反应进行方向的思维方法 (4)(NH),C0,在室温下就能自发地分解产生氨气是 放热过程中体系能量降低，△H<0具有 因为生成了易挥发的气体，使体系的熵增大。 自发进行的倾向，但有些吸热反应也可以 焓判据 自发进行，故焓变只是影响反应方向的一 (5)用焓判据或嫡判据判断同一反应进行的方向其结 种因素 果相同。 ①嫡的大小：同种物质，熵值大小的一般 (6)低温更有利于2N0(g)+02(g)—一2N02(g)的自 顺序为气态>液态>固态 发进行。 ②体系的混乱度增加（即熵增），△S>0, 熵判据 反应有自发进行的倾向，但有些熵减的过 (7)已知反应：(NH4)2C03(s)一NH,HC03(s)+ 程也能自发进行，故嫡变只是影响反应方 NH,(g)△H=+74.9kJ·mol',该反应中熵变、焓 向的一种因素 变皆大于0，在高温条件下可自发进行。( 微考点2化学反应进行的方向 (8)CaC0,高温Ca0+C0,↑是一个熵增的过程。 3.(2026·山东青岛质检)已知体系自由能变化4G= △H-T△S。两个反应的△G与温度的关系如图所示， (9)△H<0、△S>0时，反应能自发进行。 下列说法不正确的是 (10)因为焓变和嫡变都与反应的自发性有关，因此焓 变或嫡变均可以单独作为反应自发性的判据。 40 -40 反应② 243 考点突破·能力提升 -80 20040060080010001200 微考点1焓判据和熵判据 温度/℃ 已知：△H和△S随温度变化很小。 1.(2025·河北衡水检测)下列自发反应可用焓判据 A.反应①的△S大于0 来解释的是 B.反应②在600℃时能自发进行 A.2N,0,(g)=4N02(g)+02(g) C.在一定温度范围内，反应①②均能自发进行 △H=+56.7kJ·moll D.反应②的△H大于0 B.(NHa)2CO3(s)=NHHCO3(s)+NH3(g) 4.下列关于化学反应方向及其判据的说法，正确的是 △H=+74.9kJ·moll C.2H2(g)+02(g)—2H,0(1) A.1molS03在不同状态时的嫡值：S[S03(s)]> △H=-571.6kJ·mol S[S0,(1)]>S[S03(g)] B.2KCl03(s)=2KCl(s)+302(g) △H= D.CaCO3(s)=CaO(s)+CO2(g) -77.6kJ·mol,常温下该反应不能自发进行 △H=+178.2kJ·mol C.放热反应都可以自发进行，吸热反应都不能自发 2.可用焓变和熵变来判断化学反应进行的方向，下列 进行 都是能自发进行的化学反应，其中是吸热反应且反 D.反应C(s)+C02(g)一2C0(g)在较高温度下能 应后嫡增的是 自发进行，是该反应△S的影响为主 A.2Na+2H,O=2NaOH+H, 5.(2026·山西临汾二模)一定条件下，下列反应不能 B.3Fe+202—fe,04 自发进行的是 C.(NH)2CO3=NHHCO,+NH3 A.302(g)=203(g）△H>0 D.NaOH+HCI =NaCl+H2O B.2C(s)+0,(g)=2C0(g)△H<0 C.N2(g)+3H2(g)==2NH,(g)△H<0 归纳拓展： D.CaCO3(s)=CaO(s)+CO2(g)AH>0 焓变、熵变和温度对化学反应方向的影响 6.反应进行的方向是化学反应原理的三个重要组成部 △H △S △H-T△S 反应情况 分之一。下列说法正确的是 永远是负值 在任何温度下均自发 A.△H>0、△S>0的反应一定可以自发进行 进行 B.根据反应的自发性可以预测该反应发生的快慢 在任何温度下均非自 永远是正值 C.可逆反应正向进行时，正反应具有自发性，△H 发进行 定小于零 低温时非自发，高温时 低温为正，高温为负 自发 D.常温下，反应C(s)+C0,(g)高温2C0(g)不能自 低温时自发，高温时非 发进行，该反应的△H>0 低温为负，高温为正 自发 考点二 化学反应的调控 工业合成氨 备知识·梳理夯实 (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 1.工业合成氨反应的适宜条件 的压强（或浓度）等改变可逆反应的限度，从而提高转 (1)理论分析 化率。 ①反应原理：N2(g)+3H(g)=一2NH(g) 3.化工生产适宜条件选择的一般原则 △H -92.4kJ·mol。 条件 原则 ②反应特点：合成氨反应是 反应，正反应 从化学反应速 既不能过快，又不能太慢 是 反应，正反应是气体分子数 的 率分析 C44 反应。 从化学平衡移 既要注意外界条件对速率和平衡影响 ③从反应速率和反应限度两个角度选择反应 的一致性，又要注意对二者影响的矛 动分析 盾性 条件： 对合成氨反 影响因素 从原料的利用 增加易得廉价原料，提高难得高价原料 率分析 的利用率，从而降低生产成本 应的影响 浓度 温度 压强 催化剂 增大合成氨 反 从实际生产能 温 压 使用 如设备承受高温、高压能力等 的反应速率 应物浓度 力分析 反 提高平衡混 从催化剂的使 应物浓度、 用活性分析 注意催化剂的活性受温度的限制 合物中氨的 温 压 无影响 生 含量 4.合成氨工业的简要流程 成物浓度 N2、H2 原料 (洗涤器) (2)实际工业合成氨反应的适宜条件 气的 净化 压省一合成一分高一被 a.温度：400~500℃。 制取 (除尘器)（压缩机）（合成塔）（冷凝器） b.压强：10~30MPa。 (1)原料气的制取 c.投料比：n(N2):n(H2)=1:2.8。 N2:将空气液化、蒸发分离出N2或者将空气中的 d.以铁触媒为催化剂。 02与碳作用生成C02,除去C02后得N2。 e.采用循环操作提高原料利用率。 H2:用水和燃料（煤、焦炭、石油、天然气等）在高 2.控制反应条件的基本措施 温下制取。用煤和水制H2的主要反应为 (1)控制化学反应速率的措施 C+H,0(g)高温C0+H, 通过改变反应体系的温度、溶液的浓度、气体的压 C0+H,0(g)催化剂C0,+H,。 强（或浓度）、固体的表面积以及使用催化剂等途径调 (2)制得的N2、H2需净化、除杂质，再用压缩机压 控反应速率。 缩至高压。 (3)氨的合成：在适宜的条件下，在合成塔中进行。2.(2026·湖北荆门一模)合成氨反应的正反应是气 (4)氨的分离：经冷凝使氨液化，将氨分离出来， 体体积减小的放热反应，合成氨工业的生产流程如 为提高原料的利用率，将没有完全反应的N2和H,送 图所示。 入合成塔循环，使其被充分利用。 【微思考】(1)在一定温度和压强下，反应物氨 原料气 原料气 氨的 氨的 混合气 气和氢气的体积比为1：3时，平衡混合物中氨的含量 的制备 的压缩 合成 分 的压缩 最高，为何实际投料比为1：2.8？ 液氨 下列关于合成氨工业的说法中错误的是 A.混合气体进行循环利用遵循绿色化学思想 B.合成氨反应须在低温下进行 (2)合成氨时为何没有采用更高的压强来提高反 C.对原料气进行压缩是为了增大原料气的转化率 应速率和转化率？ D.使用催化剂可以提高反应的速率，但是不能使平 衡向正反应方向移动 3.工业合成氨的流程图如图所示。下列有关生产条件 的调控作用分析错误的是 ) 【易错辨析】 (1)在合成氨的实际生活中，温度越低，压强越大越好。 N心7D净化、②加压 ③催化④液化 NH, H,_ 干燥 (2×10'Pa 反应 分离 ⑤N,和H,再循环 (2)合成氨中，加入催化剂能提高原料转化率。 A.步骤①中“净化”可以防止催化剂中毒 (3)工业合成氨的反应是熵增加的放热反应，在任何 B.步骤②中“加压”可以加快反应速率，但压强过 温度下都可自发进行。 高，氨的产率会降低 245 (4)在合成氨工业中，加压可以加快反应速率，但压强 C.步骤③中一般选择控制反应温度为400~500℃， 过高，氨的产率会降低。 因为在该温度下催化剂的活性最大 (5)在工业合成氨中，将氨气液化、分离并对原料气循 D.步骤④、⑤有利于提高原料的利用率，能节约生 环使用，有利于提高原料的利用率，能节约生产成 产成本 本。 ）4.工业合成氨的示意图如图，根据流程回答相关的 (6)升高温度，化学反应速率一定增大，但转化率不 问题。 定增大。 原料气 (7)合成氨温度选择500℃左右，主要是从反应速率角 度考虑。 温度：500℃ 合 ↓ 若点突破·能力提升 成 催化剂铁触媒 塔 微考点1工业合成氨原理分析 压强：10-30MPa 1.哈伯法合成氨的反应原理为N2(g)+3H2(g) 高温压2NH,(g),新研制的催化剂可使该反应在 1 冷却设备和分离器 催化剂 常温、常压下进行，以氮气和氢气为反应物的燃料电 池是利用氮气的一种新方法。下列有关哈伯法合成 (1)工业合成氨的热化学方程式为N2(g)+3H,(g) 氨反应的说法正确的是 2NH,(g)△H=-92.4kJ·mol。试根据 A.若该反应能自发进行，则△H>0 反应的特点分析增大合成氨的反应速率、提高 B.选用高效催化剂，可降低该反应的△H 氮气或氢气的转化率的措施有 C.其他条件不变，增大起始n(N2):n(H2)的比值， 可提高H2的平衡转化率 D.提高体系的压强可增大反应的化学平衡常数 (2)合成氨时选择500℃而不采用更高的温度，主要6.氨催化氧化是硝酸工业的基础。工业上以氨和氧气 考虑的因素是 为原料，利用“氨催化氧化法”生产NO,在P-Rh合 金催化剂作用下，发生主反应I和副反应Ⅱ： I.4NH3(g)+502(g)=一4N0(g)+6H20(g) (3)合成氨时采用的压强为10MPa~30MPa,不采 Ⅱ.4NH,(g)+302(g)==2N2(g)+6H20(g) 现将1 mol NH3、2molO2充入1L恒容密闭容器中， 用更高压强的原因是 在上述催化剂作用下，反应相同时间内，生成物的物 质的量随温度的变化曲线如图所示。已知：有效转 化率=制备目标物质消耗原料的量×10%。 (4)在合成氨工业的实际生产中，为提高反应物的 原料总的转化量 转化率，通常还采取的措施有 n/mol NO (5)示意图中的X是 ,Y是 (6)合成氨反应达到平衡时，NH,的体积分数与温 400 520 840T/℃ 度、压强的关系如图所示。根据此图分析合成 下列说法错误的是 氨工业最有前景的研究方向是 (填字 A.该催化剂在低温时对反应Ⅱ的选择性更好 母) B.520℃时，NH,的有效转化率约为66.7% C.工业上氨催化氧化生成O时，最佳温度应控制 1.0×10Pa 1.0×10Pa 在840℃左右 1.0×10Pa D.高于400℃，n(N2)随温度升高而下降可能是反 246 HN 应Ⅱ的平衡逆向移动导致的 7.(2026·江苏泰州一模)利用碳氯化反应T02(s)+ 温度℃ 2Cl2 (g)+2C(s)=TiCl (g)+2CO (g)AH= A.提高分离技术 51kJ·mol',可将Ti02转化为TiCL4,再进一步还 B.研制耐高压的合成塔 原得到金属钛。下列说法正确的是 () C.研制低温催化剂 A.碳氯化反应在高温下不能自发进行 D.探索不用N2和H2合成氨的新途径 B.加压、降温均可增大生成TCL4的速率 微考点2化学反应的调控在工业生产中的应用 C.反应中每消耗1 mol Ti02,转移电子的数目约为 4×6.02×102 5.(2026·东莞模拟)C02催化加氢制取甲醇的研究， D.将TiO,(s)与C(s)粉碎并混合均匀后反应可提 对于环境、能源问题都具有重要的意义。反应如下： 高CL2的平衡转化率 反应I.CO2(g)+3H(g)一CH0H(g)+H0(g)8.化学反应原理在科研和生产中有广泛应用。 △H1=-58kJ·mol (1)利用“化学蒸气转移法”制备TaS2晶体，发生反 反应Ⅱ.C02(g)+H2(g)==C0(g)+H20(g) △H, 应：TaS2(s)+2L2(g）=Tal4(g）+S2(g)△H>0 =+42kJ·mol (I)。如图所示，反应(I）在石英真空管中进 行，先在温度为T2的一端放入未提纯的TaS2粉 下列说法不正确的是 ( 末和少量I,(g),一段时间后，在温度为T的一 A.增大氢气浓度能提高二氧化碳的转化率 端得到了纯净TaS2晶体，则温度T T? B.增大压强，有利于反应向生成甲醇的方向进行，反 (填“>”“<”或“=”)。上述反应体系中循环使 应I的平衡常数增大 用的物质是 0 C.升高温度，生成甲醇的速率增大，反应Ⅱ的限度同 温度T端 温度T,端 时增大 *用—I(g D.选用理想的催化剂可以提高甲醇在最终产物中 的比例 TaS,晶体 加热炉TaS,粉末 (2)C0可用于合成甲醇，反应方程式为C0(g)+ 2.化学反应的调控 2H2(g)一CH,OH(g)。C0在不同温度下的平 基本要求 衡转化率与压强的关系如图所示。该反应△H (1)符合设备条件、操作安全、经济成本低等； 0(填“>”或“<”)。实际生产条件控制 (2)原料利用率高； (3)反应快，产量高。 在250℃、1.3×104kPa左右，选择此压强的理由 是 3玉业生产中化学反应条件的优化 、,从经济效益和社会效益等方面考虑 (1)从化学反应速率分析 既不能过快，又不能过慢；反应过快可能会有安全 100= 隐患，而过慢又会影响效益。 80 250℃ (2)从化学平衡移动分析 60 300℃ 既要注意外界条件对速率和平衡影响的一致性， 350℃ 又要注意二者影响的矛盾性，并结合生产实际进行 20 考虑。 0.5 1.0T5 p/1O*kPa (3)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， 本讲要点速记： 从而降低生产成本。 1.焓变、嫡变和温度对化学反应进行方向的影响 (4)从实际生产能力分析 △S 如设备承受高温、高压能力等。 △H<0 △H>0△S>0 (5)从催化剂角度分析 所有温度下反应都能 自发进行 高温下反应能自发进行 注意催化剂的活性对温度的要求。 “一““一“一““““一““一“ (6)注意物质和能量的循环利用 △H 所有温度下反应都不 247 低温下反应能自发进行 能自发进行 △H<0 △S<0 温馨提示：复习至此，请完成练案[36 △H>0△S<0 第37讲 化学反应速率与化学平衡图像 1.了解化学反应速率、化学平衡图像的常见类型。 2.通过解答不同类型图像问题，初步建立解答化学反应速率、化学平衡相关图像问题的思维 复习目标 模型。 3.加深外界条件对化学反应速率及化学平衡影响的理解。 考点一 化学反应速率图像 必备知识·梳理夯实 t1时'（正）突然 1.“渐变”类v-t图像及分析 1时其他条件不 (正) 减小，'（逆）逐渐 '(逆) 减小；v'（逆)> 变，减小反应物的 图像 分析 结论 /(逆W正) '(正)，平衡向逆 浓度 0 反应方向移动 4时'（正）突然 、'(正) 增大，'（逆）逐渐 时其他条件不 t1时'（逆）突然 (正) (逆) 增大；'（正）> 变，增大反应物的 人'（逆） 增大，'（正）逐渐 4时其他条件不 (逆) (正) '(逆)，平衡向正 浓度 '(正) 增大；'（逆)> 变，增大生成物的 反应方向移动 (逆川 '(正)，平衡向逆 浓度 反应方向移动