第二章 第四节 化学反应的调控（课件PPT）-【满分思维·同步精炼】2026-2027学年高中化学选择性必修第一册同步测试配套课件（人教版）

第四节　化学反应的调控 教材知识——一遍过 高考趋向——全练通 　 工业合成氨反应的原理分析 1. （2026·浙江嘉兴高二质检）传统的Haber-Bosch法目前仍是合成氨的主要方 式，反应原理为N2（g）＋3H2（g） 2NH3（g）　ΔH＜0，反应条件为高温 高压、催化剂，下列有关合成氨反应的说法正确的是（　　） A. 加入适宜催化剂，增大了反应物分子中活化分子的百分数 B. 合成氨条件选择中，压强越大越好，有利于提高NH3产率 C. 将氨气及时液化分离，可加快反应速率 D. 升高温度，使正反应速率增大，逆反应速率减小 1 2 3 4 5 6 7 √ 解析：催化剂通过降低活化能，使更多分子成为活化分子，增加活化分子 百分数，A正确；增大压强虽有利于提高产率，但实际生产中需考虑设备承受 能力和成本，并非压强越大越好，B错误；分离氨气会减小生成物浓度，促使 平衡右移，但反应速率由反应物浓度决定，将NH3及时液化分离不会加快反应 速率，C错误；升温同时增大正、逆反应速率，但逆反应速率（吸热方向）增 幅更大，D错误。 1 2 3 4 5 6 7 2. 下列有关合成氨工业的说法正确的是（　　） A. N2、H2的投料比采用1∶2.8（物质的量之比）而不是1∶3，是为了提高N2 的转化率 B. 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 C. 压强采用10 MPa～30 MPa，是因为该条件下催化剂的活性最好 D. 不断将氨液化并移去液氨，目的之一是使平衡正向移动 工业合成氨反应适宜条件的选择 √ 1 2 3 4 5 6 7 解析：适当提高氮气的比例，即N2和H2物质的量之比为1∶2.8时更能提高 H2的转化率，A错误；氮气和氢气反应生成氨气的过程是放热的，反应温度控 制在700 K左右，目的是加快反应速率，并不是使化学平衡向正反应方向移动， B错误；氮气和氢气反应是气体体积减小的反应，增大压强，平衡正向移动， 合成氨工业采用10 MPa～30 MPa，是因为再增大压强，平衡转化率不会提高太 多，且增大压强对设备的要求更高，不能达到更好的经济效益，C错误；不断 将氨液化并移去液氨，目的是降低氨气的浓度，使平衡正向移动，D正确。 1 2 3 4 5 6 7 3. （链接教材P49图2-13）下图所示为工业合成氨的流程图。下列有关说法不 正确的是（　　） A. 步骤①中“净化”可以防止催化剂中毒 B. 步骤②中“加压”既可以提高原料的转化率，又可以加快反应速率 C. 步骤③、④、⑤均有利于提高原料的转化率 D. 产品液氨除可生产化肥外，还可用作制冷剂 √ 1 2 3 4 5 6 7 解析：A项，为防止催化剂中毒，反应前的氮气和氢气的混合气体需要除杂 净化；B项，工业合成氨的反应是气体体积减小的反应，增大压强可加快反应 速率，使平衡正向移动，能增大反应物的转化率；C项，步骤③中催化剂不改 变化学平衡，反应物转化率不变；D项，氨气易液化，液氨变为气体时吸收周 围热量，可用作制冷剂。 1 2 3 4 5 6 7 ｜题后反思｜ 合成氨反应中，反应物的转化率并不高，如果让N2和H2的混合气体只通过 一次合成塔发生反应是很不经济的，应将NH3分离后的原料气循环使用，并及 时补充N2和H2，使反应物保持一定的浓度。 1 2 3 4 5 6 7 4. 合成氨厂所需H2可由焦炭与水反应制得，其中有一步反应为CO（g）＋H2O（g） CO2（g）＋H2（g）　ΔH＜0。欲提高CO的转化率，可采用的方法是（　　） ①降低温度 ②增大压强 ③使用催化剂 ④增大CO的浓度 ⑤增大水蒸气的浓度 A. ①②③ B. ④⑤ C. ①⑤ D. ②⑤ 解析：增大压强，平衡不移动；增大CO的浓度，平衡向右移动，但CO的 转化率降低；使用催化剂，平衡不移动，CO的转化率不变；降低温度或增大水 蒸气的浓度，平衡均向右移动，CO的转化率增大。 化学反应的调控 √ 1 2 3 4 5 6 7 5. 据报道，在300 ℃、70 MPa下由二氧化碳和氢气合成乙醇已成为现实：2CO2（g）＋6H2（g） CH3CH2OH（g）＋3H2O（g）。下列叙述错误的是（　　） A. 使用Cu-Zn-Fe催化剂可大大提高生产效率 B. 反应需在300 ℃下进行，可推测该反应是吸热反应 C. 充入大量CO2气体可提高H2的转化率 D. 从平衡混合气体中分离出CH3CH2OH和H2O可提高CO2和H2的利用率 解析：B项，反应需在300 ℃下进行是为了加快反应速率，不能说明反应是 吸热反应还是放热反应，故不正确。 √ 1 2 3 4 5 6 7 6. 纳米钴常作为CO加氢反应的催化剂：CO（g）＋3H2（g） CH4（g）＋ H2O（g）　ΔH＜0。下列说法正确的是（　　） A. 纳米技术的应用，优化了催化剂的性能，提高了反应物的转化率 B. 缩小容器容积，平衡向正反应方向移动，CO的浓度增大 C. 从平衡体系中分离出H2O（g）能加快正反应速率 D. 工业生产中采用高温条件，其目的是提高CO的平衡转化率 √ 1 2 3 4 5 6 7 解析：催化剂可加快反应速率，但不能使平衡发生移动，A错误；该反应的 正反应是气体体积减小的反应，缩小容器的容积，即增大压强，平衡向正反应 方向移动，但CO的浓度增大，B正确；从平衡体系中分离出H2O（g），达到新 的平衡，此时正、逆反应速率比原平衡时慢，C错误；该反应的正反应为放热 反应，升高温度，平衡逆向移动，反应物的转化率会降低，工业生产中采用高 温条件，能提高化学反应速率，缩短达到平衡所需要的时间，D错误。 1 2 3 4 5 6 7 7. 在硫酸工业中，通过下列反应使SO2氧化成SO3：2SO2（g）＋O2（g） 2SO3（g）　ΔH＝－199.6 kJ·mol－1。下表列出了在不同温度和压强下，反应 达到平衡时SO2的转化率。下列说法错误的是（　　） 温度/℃ 平衡时SO2的转化率/％ 0.1 MPa 0.5 MPa 1 MPa 5 MPa 10 MPa 450 97.5 98.9 99.2 99.6 99.7 550 85.6 92.9 94.9 97.7 98.3 A. 理论上，高压、低温能使SO2尽可能多地转化为SO3 B. 实际生产中考虑到对设备的要求，通常采用常压条件即可 C. 该反应为放热反应，所以为了保证产率，工业生产中温度越低越好 D. 尾气中的SO2必须回收，以减少空气污染 √ 1 2 3 4 5 6 7 解析：理论上，高压、低温能使二氧化硫尽可能多地转化为三氧化硫，故A 项正确；反应为气体体积缩小的反应，增大压强平衡正向移动，所以从理论上 分析，应选择高压，但常压下SO2的平衡转化率已经很高了，继续增大压强， 二氧化硫的平衡转化率提高不明显，且会增加设备成本，增大投资和能量消 耗，在实际生产中，为了降低成本，通常采用常压条件，故B项正确；低温时 化学反应速率较慢，考虑生产效率问题，温度并不是越低越好，通常选用400～ 500 ℃，故C项错误；尾气中含有二氧化硫，为防止空气污染，二氧化硫需回收 处理，故D项正确。 1 2 3 4 5 6 7 创新命题设计　培育创新思维 1. （2026·浙江阶段练习）工业上将CH4和H2S混合气体在压强为0.15 MPa时通 入反应釜中制备H2，反应如图1所示分两步完成，反应相同时间后测得H2和CS2 的体积分数随温度变化如图2所示。 1 2 3 15 A. 该反应的决速步是第一步反应 B. 在0.15 MPa、980 ℃时，增大 的投料比，H2S的转化率提高 C. 其他条件不变时，通入适量氮气可以提高H2的产率 D. 在950～1 150 ℃范围内，其他条件不变时升高温度，S2的体积分数升高 下列说法正确的是（　　） √ 1 2 3 解析：由图1可知，CH4（g）＋2H2S（g） CS2（g）＋4H2（g）　ΔH＞ 0分两步完成：第一步反应为2H2S（g） 2H2（g）＋S2（g）　ΔH1＞0，第二 步反应为S2（g）＋CH4（g） CS2（g）＋2H2（g）　ΔH2＞0，第二步反应的 活化能大于第一步的，第二步较难发生。从图2可知，1 000 ℃之后第二步反应 才会发生，且温度越高，第二步反应速率增加越快。由分析可知，第二步反应 为该反应的决速步，A错误；1 000 ℃之后第二步反应才会发生，所以980 ℃时 提高 的投料比，H2S的转化率不会提高，B错误；其他条件不变时，适 量通入氮气相当于减压，两个平衡均正向移动，理论上可以提高H2的产率，C 正确；在950～1 150 ℃范围内，其他条件不变时升高温度，活化能大的反应速率受温度影响更大，所以第二步的反应速率随温度升高增大更快，S2的体积分数先升高后降低，D错误。 1 2 3 2. 1828年德国化学家维勒首次利用无机物氰酸铵合成出有机化合物尿素， 现在工业上可利用NH3和CO2制取尿素[CO（NH2）2]，有关反应的热化学 方程式如下： 反应Ⅰ：2NH3（l）＋CO2（g） H2NCOONH4（l）　ΔH＝a kJ·mol－1 反应Ⅱ：H2NCOONH4（l） H2O（l）＋CO（NH2）2（l）　ΔH＝b kJ·mol－1 下列有关说法正确的是（　　） 突出真实情境　倡导学以致用 1 2 3 A. 反应2NH3（l）＋CO2（g） H2O（l）＋CO（NH2）2（l）的ΔH＝（a－ b）kJ·mol－1 B. 反应Ⅰ在一定温度下能自发进行，则a＞0 C. 采用高压，既能加快反应的速率，又能提高原料的平衡转化率 D. 生产过程中及时将水分离出去，可以加快反应Ⅱ的正反应速率 √ 1 2 3 解析：由盖斯定律可知，反应Ⅰ＋反应Ⅱ得反应2NH3（l）＋CO2（g） H2O（l）＋CO（NH2）2（l），则ΔH＝（a＋b）kJ·mol－1，故A错误；反应Ⅰ 是一个熵减小的反应，ΔS＜0，由一定温度下能自发进行可知，ΔH－TΔS＜ 0，则a＜0，故B错误；NH3和CO2制取尿素[CO（NH2）2]的总反应为2NH3 （l）＋CO2（g） H2O（l）＋CO（NH2）2（l），该反应是一个气体体积减 小的反应，则采用高压，既能加快反应的速率，又能提高原料的平衡转化率， 故C正确；反应Ⅱ中水为液态，浓度为定值，生产过程中及时将水分离出去，对 反应速率无影响，故D错误。 1 2 3 3. （2026·湖南长沙高二月考）氨气是最基本的化工原料之一，用途广泛。科学 家一直致力于合成氨技术的研究和发展。 已知：N2（g）＋3H2（g） 2NH3（g）　ΔH＝－92 kJ·mol－1。 （1）合成氨需要选择合适的催化剂，分别以A、B、C三种催化剂进行实验， 所得结果如图所示（其他条件相同），则生产中适宜选择的催化剂是 ⁠ （填“A”“B”或“C”）。 A 解析：其他条件相同时，使用催化剂A时反应速率较大、所需温度较低，故生 产中适宜选择的催化剂是A。 1 2 3 （2） （填“高”或“低”）温有利于提高反应速率， （填“高” 或“低”）温有利于提高平衡转化率，综合考虑活性等因素，合成氨工业中常 采用 ℃的温度。 解析：高温有利于提高反应速率，该反应的正反应为放热反应，低温有利于提 高平衡转化率；合成氨工业中通常采用400～500 ℃的温度。 高 低 400～500 1 2 3 （3）工业尾气中的NH3可通过催化氧化为N2除去，已知NH3与O2作用分别生成 N2、NO、N2O的反应均为放热反应。将一定比例的NH3、O2和N2的混合气体以 一定流速经过装有催化剂的反应管，NH3的转化率、N2的选择性 与温度的关系如图所示。 1 2 3 其他条件不变，在200～300 ℃范围内升高温度，出口处氮氧化物的量 ⁠ （填“增大”或“减小”），作出该判断的依据是 ⁠ ⁠。 解析：由题图可知，其他条件不变时，在200～300 ℃范围内升高温度， NH3的转化率增大，N2的选择性下降，根据氮元素守恒可知，出口处氮氧 化物的量增大。 增大 在200～300 ℃范围内，温 度升高，NH3的转化率增大，但N2的选择性下降 1 2 3 $