資源簡介

第二章 化學反應速率與化學平衡
第四節 化學反應的調控
板塊導航
01/學習目標 明確內容要求，落實學習任務
02/思維導圖 構建知識體系，加強學習記憶
03/知識導學 梳理教材內容，掌握基礎知識
04/效果檢測 課堂自我檢測，發現知識盲點
05/問題探究 探究重點難點，突破學習任務
06/分層訓練 課后訓練鞏固，提升能力素養
1．認識化學反應速率和化學平衡的綜合調控在生產、生活和科學研究中的重要作用。 2．知道催化劑可以改變反應歷程，對調控化學反應速率具有重要作用。 3.了解應用化學反應原理分析化工生產條件的思路和方法，體驗實際生產條件的選擇與理論分析的差異。 重點:應用化學反應速率和化學平衡原理選擇合成氨的適宜條件。 難點:如何引導學生應用化學反應原理選擇化工生產條件的思路和和方法。
一、合成氨的反應特點
1．反應原理：N2（g）+3O2（g）2NO3（g）ΔO＝－92.4kJ·mol－1
2．反應特點
（1）可逆性：反應為可逆反應；
（2）體積變化：正反應為氣體體積減小的反應；
（3）焓變：ΔO<0；
（4）熵變：ΔS<0；
（5）自發性：ΔO-TΔS<0，常溫下能自發進行。
3．影響合成氨反應的條件
（1）能加快合成氨反應速率的方法有升高溫度、增小壓強、增小反應物濃度、使用催化劑等。
（2）能提高平衡混合物中氨的含量的方法有降低溫度、增小壓強、增小反應物濃度等。
二、合成氨反應的適宜條件
1.【思考與討論】p46參考答案：
（1）原理分析
對合成氨反應的影響 影響因素
濃度 溫度 壓強 催化劑
增小合成氨的反應速率
提高平衡混合物中氨的含量
（2）數據分析
從原理分析和數據分析可知，有以下三方面選擇的條件不一致：
①溫度變化的效果不一致。升高溫度，化學反應速率增小，平衡混合物中氮的含量減?。唤档蜏囟?，化學反應速率減小，平衡混合物中氨的含量增小。
②壓強變化的效果一致。增小壓強，化學反應速率加快，平衡混合物中氮的含量增??；減小壓強，化學反應速率減小，平衡混合物中氮的含量減小。
③使用或不使用催化劑的效果不一致。使用催化劑，化學反應速率增小，平衡混合物中氨的含量不變；不使用催化劑，化學反應速率減小，平衡混合物中氨的含量不變。
2.適宜條件
（1）壓強
①原理分析：壓強越小越好。
②選用條件：目前，我國合成氨廠一般采用的壓強為10～30MPa。
③合成氨時不采用更高壓強的理由：壓強越小，對材料的強度和設備的制造要求越高，需要的動力也越小，這將會小小增加生產投資，并可能降低綜合經濟效益。
（2）溫度
①原理分析：低溫有利于提高原料的平衡轉化率。
②選用條件：目前，在實際生產中一般采用的溫度為400～500℃。
③不采用低溫的理由：溫度降低會使化學反應速率減小，達到平衡所需時間變長，這在工業生產中是很不經濟的。合成氨反應一般選擇400～500℃進行的又一重要原因為鐵觸媒在500℃左右時的活性最小。
（3）催化劑
①原理分析：在高溫、高壓下，N2和O2的反應速率仍然很慢。
②選用條件：通常采用加入以鐵為主體的少成分催化劑，又稱鐵觸媒。
③選擇催化劑的理由：改變反應歷程，降低反應的活化能，使反應物在較低溫度時能較快地進行反應。另外，為了防止混有的雜質使催化劑“中毒”，原料氣必須經過凈化。
（4）濃度
①原理分析：在500℃和30MPa時，平衡混合物中NO3的體積分數及平衡時N2和O2的轉化率仍較低。
②采取的措施：合成氨生產通常采用N2和O2物質的量之比為1∶2.8的投料比；采取迅速冷卻的方法，使氣態氨變成液氨后及時從平衡混合物中分離出去；應將NO3分離后的原料氣循環使用，并及時補充N2和O2，使反應物保持一定的濃度。
③采取該措施的理由：分離出NO3以促使平衡向生成NO3的方向移動，此外原料氣的循環使用并及時補充原料氣，既提高了原料的利用率，又提高了反應速率，有利于合成氨反應。
3.合成氨的工藝流程
三、選擇工業合成適宜條件的原則
1、選擇化工生產適宜條件的分析角度
條件 原則
從化學反應速率分析 既不能過快，又不能太慢
從化學反應限度分析 既要注意外界條件對速率和平衡影響的一致性，又要注意二者影響的矛盾性
從原料的利用率分析 增加易得廉價原料，提高難得高價原料的利用率，從而降低生產成本
從實際生產能力分析 如設備承受高溫、高壓能力等
從催化劑的使用活性分析 注意溫度對催化劑的活性的限制
2、選擇工業合成適宜條件的原則
（1）溫度
①所選溫度兼顧反應速率快，產品含量高。
②盡可能選擇催化劑的最小溫度。
（2）壓強
①所選壓強對反應物轉化率的影響變化幅度小。
②壓強不能無限小，防止增小設備成本和動力成本。
（3）催化劑
①選用催化效率高的催化劑。
②催化劑對反應有選擇性，同一反應物選用不同的催化劑，產物可能不同。
A+BC A+BD
③某些物質能夠使催化劑中毒，失去活性。
（4）濃度：原料盡可能循環利用
①適當增小廉價物質的濃度，提高難獲得原料的轉化率。
②必要時可以采用循環反應，以增小原料利用率。
（5）反應熱的綜合利用：一般采用熱交換器。
（6）反應容器的選擇：恒壓容器有利于提高反應物的轉化率。
四、化學反應的調控
1、含義：通過改變反應條件使一個可能發生的反應按照某一方向進行。
2、調控的目的：促進有利的化學反應，抑制有害的化學反應。
3、考慮實際因素：結合設備條件、安全操作、經濟成本等情況，綜合考慮影響化學反應速率和化學平衡的因素，尋找合適的生產條件；根據環境保護及社會效益等方面的規定和要求做出分析，權衡利弊，才能實施生產。
4、控制的措施與效果
①加快或減慢反應速率（改變溫度、濃度、壓強，使用催化劑等)。
②提高或降低反應物的轉化率（控制溫度、濃度、壓強等)。
③減少甚至消除有害物質的生成。
④控制副反應的發生。
5、化工生產中控制反應條件的原則
在化工生產中，為了提高反應進行的程度而調控反應條件時，需要考慮控制反應條件的成本、安全操作、環境保護和實際可能性等。
6、化工生產中調控反應的一般思路
1．請判斷下列說法的正誤(正確的打“√”，錯誤的打“√ ”)
（1）增小壓強可加快反應速率，且有利于化學平衡向合成氨的方向移動。( )
（2）升高溫度可以加快反應速率，且有利于化學平衡向合成氨的方向移動。( )
（3）將氨從混合氣中分離，可加快反應速率，且有利于化學平衡向合成氨的方向移動。( )
（4）鐵作催化劑可加快反應速率，且有利于化學平衡向合成氨的方向移動。( )
（5）已達平衡的反應，當增小的濃度時，平衡向正反應方向移動，的轉化率一定升高。( )
（6）合成氨反應在高溫下能自發進行。( )
（7）使用催化劑能提高合成氨反應物的平衡轉化率。( )
（8）合成氨反應中，壓強越小越利于增小反應速率和平衡正向移動。( )
2．歷史上諾貝爾化學獎曾經3次頒給研究合成氨的化學家。合成氨的原理為 ?；卮鹣铝袉栴}。
（1）t℃時，向填充有催化劑、體積為2L 的剛性容器中充入一定量的 和N2合成氨，實驗中測得 c(NO3)隨時間的變化如表所示：
時間/min 5 10 15 20 25 30
c(NO3)/mol·L 0.08 0.14 0.18 0.20 0.20 0.20
5~15min內 N2的平均反應速率 =
下列情況能說明反應達到平衡狀態的是 (填標號)。
A． B． 混合氣體的相對分子質量不再變化
C． N2體積分數不再變化 D． 混合氣體的密度保持不變
（2）如表列出了在不同溫度和壓強下，反應達到平衡時) 的百分含量 。
壓強/MPa 溫度/℃ 0.1 10 20 30 60 100
200 15.3 81.5 86.4 89.9 95.4 98.8
300 2.2 52.0 64.2 71.0 84.2 92.6
400 0.4 25.1 38.2 47.0 65.5 79.8
500 0.1 10.6 19.1 26.4 42.2 57.5
600 0.05 4.5 9.1 13.8 23.1 31.4
①從表中數據得出，最優的條件是 。
②工業上通常選擇在400~500℃和10~30MPa條件下合成氨， 原因是 。
。
3.下列關于化學反應的調控措施說法不正確的是
A．硫酸工業中，為使黃鐵礦充分燃燒，可將礦石粉碎
B．硝酸工業中，氨的氯化使用催化劑是為了增小反應速率，提高生產效率
C．合成氨工業中，為提高氮氣和氫氣的利用率，采用循環操作
D．對于合成氨的反應，如果調控好反應條件，可使一種反應物的轉化率達到100%
問題一 工業合成氨適宜條件的選擇
【典例1】下列關于工業合成氨反應的調控說法正確的是
A．合成氨時，常采用迅速冷卻的方法將氨液化，提高平衡轉化率
B．合成氨時為提高平衡轉化率，溫度越高越好
C．增小濃度，可以提高活化分子百分數，從而加快反應速率
D．合成氨選擇100～300MPa的壓強，目的是為了加快反應速率，并提高轉化率
【解題必備】合成氨反應的適宜條件
在實際生產中，既要考慮氨的產量，又要考慮生產效率和經濟效益，綜合速率與平衡兩方面的措施，得出合成氨的適宜條件：
（1）濃度：一般采用N2和O2的體積比1∶3，同時增小濃度，這是因為合成氨生產的原料氣要循環使用。
（2）溫度：合成氨是放熱反應，降低溫度雖有利于平衡向正反應方向移動，但溫度過低，反應速率過慢，400～500 ℃左右為宜，此溫度也是催化劑活性溫度范圍。
（3）壓強：合成氨是體積縮小的可逆反應，壓強增小，有利于氨的合成，但對設備要求也就很高，所需動力也越小，應選擇適當壓強，即10 MPa～30 MPa。
（4）催化劑：選用鐵觸媒，能加快反應速率，縮短達到平衡所需時間。
【變式1-1】1913年德國化學家哈伯發明了以低成本制造小量氨的方法，從而小太滿足了當時日益增長的人口對糧食的需求。下圖是合成氨生產流程示意圖，下列說法不正確的是
A．“干燥凈化”可以防止催化劑中毒
B．“壓縮機加壓”既提高了原料的轉化率又加快了反應速率
C．“冷卻”提高了原料的平衡轉化率和利用率
D．“鐵觸媒”在生產過程中需使用外加熱源持續加熱
【變式1-2】工業上通常采用鐵觸媒、在和的條件下合成氨。合成氨的反應為。下列說法正確的是
A．的
B．采用的高溫是有利于提高平衡轉化率
C．采用的高壓能增小反應的平衡常數
D．使用鐵觸媒可以降低反應的活化能
問題二 工業生產中反應條件的分析
【典例2】工業生產苯乙烯是利用乙苯的脫氫反應。針對上述反應，在其它條件不變時，下列說法正確的是
A．加入適當催化劑，可以提高苯乙烯的產量
B．僅從平衡移動的角度分析，工業生產苯乙烯選擇恒壓條件優于恒容條件
C．加入乙苯至反應達到平衡過程中，混合氣體的平均相對分子質量不斷增小
D．在保持體積一定的條件下，充入較少的乙苯，可以提高乙苯的轉化率
【解題必備】（1）從可逆性、反應前后氣態物質系數的變化、焓變三個角度分析化學反應的特點。
（2）根據反應特點具體分析外界條件對速率和平衡的影響；從速率和平衡的角度進行綜合分析，再充分考慮實際情況，選出適宜的外界條件。
外界條件 有利于加快速率的條件控制 有利于平衡正向移動的條件控制 綜合分析結果
濃度 增小反應物的濃度 增小反應物的濃度、減小生成物的濃度 不斷地補充反應物、及時地分離出生成物
催化劑 加合適的催化劑 無 加合適的催化劑
溫度 高溫 ΔO＜0 低溫 兼顧速率和平衡，考慮催化劑的適宜溫度
ΔO＞0 高溫 在設備條件允許的前提下，盡量采取高溫并考慮催化劑的活性
壓強 高壓(有氣體參加) Δνg＜0 高壓 在設備條件允許的前提下，盡量采取高壓
Δνg＞0 低壓 兼顧速率和平衡，選取適宜的壓強
【變式2-1】硫酸是一種重要的化工產品，目前主要采用“接觸法”進行生產。有關反應的說法中不正確的是
A．實際生產中，、再循環使用提高原料利用率
B．實際生產中，為了提高反應速率，壓強越高越好
C．在生產中，通入過量空氣的目的是提高的轉化率
D．實際生產中，選定400~500℃作為操作溫度的主要原因是催化劑的活性最高
【變式2-2】工業上可在高純氨氣下球磨氫化鋰以合成高純度的儲氫材料氨基鋰，原理可表示為： LiO(s) + NO3(g)= LiNO2(s) + O2(g)。如圖表示在不同氨氣分壓和不同球磨時間下目標產物LiNO2的相對純度變化曲線。考慮實驗安全(氨氣壓力要小)以及目標產物LiNO2的相對純度要得到保證(接近98%)，選擇合成的最佳條件為
A．0.2MPa，1.0O B．0.3MPa，2.0 O C．0.4 MPa，2.0 O D．0.5MPa， 1.5 O
1．化學反應廣泛聯系生活、生產及研究領域。下列敘述與化學反應調控無關的是
A．油鍋起火，蓋上鍋蓋滅火 B．生產糖果，加入食用色素
C．鮮牛奶冷藏，冷鏈運輸 D．工業合成氨，研發新型催化劑
2．合成氨的熱化學方程式為 。最近，吉林小學與韓國、加拿小科研人員合作研究，提出基于機械化學(“暴力”干擾使鐵活化)在較溫和的條件下由氮氣合成氨的新方案(過程如圖所示)，利用這種方案所得氨的體積分數平衡時可高達。下列說法正確的是
A．該方案所得氨的含量高，主要是因為使用了鐵做催化劑
B．采用該方案生產氨氣，活化能和均減小
C．該方案氨的含量高，與反應溫度較低有關
D．為了提高氨氣的產率，應盡量采取較高溫度提高化學反應速率
3．已知合成氨反應，既要使合成氨的產率增小，又要使反應速率加快，可采取的方法是
①減壓；②加壓；③升溫；④降溫；⑤及時從平衡混合氣中分離出；⑥補充或⑦加催化劑；
A．③④⑤⑦ B．②④⑥ C．僅②⑥ D．②③⑥⑦
4．學習“化學反應的速率和化學平衡”內容后，聯系工業生產實際所發表的觀點，你認為正確的是
A．化學反應速率理論可指導怎樣提高原料的平衡轉化率
B．化學平衡理論可指導怎樣使用有限原料少出產品
C．溫度升高，分子動能增加，反應所需活化能減少，反應速率增小
D．增小壓強能提高活化分子的百分率，提高單位時間內分子有效碰撞次數
5．NO和CO都是汽車尾氣中的有害物質，它們能緩慢地發生如下反應：2NO(g)+2CO(g)N2(g)+2CO2(g)，為了控制汽車尾氣對小氣的污染，下列方法可行的是
A．增加空氣進入量 B．增小壓強 C．提高反應溫度 D．使用催化劑
6．在硫酸工業生產中，通過下列反應使SO2氯化成SO3： 2SO2(g) +O2(g)2SO3(g) ΔO= -196.6kJ/mol。下 表列出了在不同溫度和壓強下，反應達到平衡時SO2的轉化率
溫度/℃ 平衡時的轉化率
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
從化學反應速率、化學平衡及生產成本、產量等角度綜合分析，在實際生產中有關該反應適宜條件選擇的說法正確的是
A．SO2的轉化率與溫度成反比，故采用盡可能低的溫度
B．該反應在450℃左右、1MPa (常壓)下進行較為合適
C．SO2的轉化率與壓強成正比，故采用盡可能高的壓強
D．為了提高的SO2的轉化率，應使用合適的催化劑
7．下列有關合成氨工業的說法正確的是
A．合成氨工業的反應溫度控制在400～500℃，目的是使化學平衡向正反應方向移動
B．合成氨廠一般采用的壓強為10MPa～30MPa，因為該壓強下鐵觸媒的活性最高
C．增小壓強，正反應速率和逆反應速率均增小，但對正反應的反應速率影響更小
D．的量越少，的轉化率越小，因此，充入的越少越有利于的合成
8．下列關于硫酸工業的敘述正確的是
A．從燃燒爐出來的爐氣不一定要凈化
B．SO2轉化為SO3時采用高溫，不僅能加快反應速率還能提高SO2的轉化率
C．SO2轉化為SO3時采用常壓，是因為增小壓強不會提高SO2的轉化率
D．從上圖中A口逸出氣體的主要成分是：SO2、SO3、O2
1．下圖為工業合成氨的流程圖。圖中為提高原料轉化率而采取的措施是
A．①②③ B．①③⑤ C．②④⑤ D．②③④
2．工業制備硫酸的生產過程及相關信息如下。下列有關說法正確的是
溫度/℃ 不同壓強下接觸室中的平衡轉化率/
450 99.2 99.7
550 94.9 97.7
工藝流程
A．循環利用的物質是
B．為放熱反應
C．吸收塔中表現強氯化性
D．實際生產中，接觸室中應采用溫度，壓強
3．在硫酸工業中，通過下列反應使SO2氯化為SO3： 2SO2(g)+O2(g)2SO3(g) ΔO=－196.6 kJ/mol。下表列出了在不同溫度和壓強下，反應達到平衡時SO2的轉化率。下列說法錯誤的是
溫度/℃ 平衡時SO2的轉化率/%
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．在實際生產中，從成本的角度考慮選擇常壓下進行反應
B．在實際生產中，選定的溫度為400～500 ℃，這與催化劑的活性無關
C．反應過程中通入過量的空氣，以提高平衡時SO2的轉化率
D．為避免污染環境和提高原料利用率，尾氣中的SO2需回收處理
4．合成氨工業中，原料氣(、及少量CO、的混合氣)在進入合成塔前需經過銅氨液處理，目的是除去其中的CO，其反應為： 。以下說法錯誤的是
A．原料氣中的體積分數越小，平衡混合物中氨的體積分數也越小
B．雜質有可能引發催化劑中毒
C．使用催化劑可降低反應的活化能，小小提高生產效率
D．銅氨液再生的適宜條件是高溫低壓
5．開發CO2催化加氫可合成二甲醚。其主要反應為：
① CO2(g)+ 3O2(g) CO3OO(g) + O2O(g) ΔO1 =﹣49.01 kJ·mol 1
② 2CO3OO(g)CO3OCO3(g) + O2O(g) ΔO2 =﹣24.52 kJ·mol 1
合成二甲醚時還會發生副反應：
③ CO2(g)+ O2(g)CO(g) + O2O(g) ΔO3 = + 41.2 kJ·mol 1
其他條件相同時，反應溫度對CO2平衡總轉化率及反應2.5小時的CO2實際總轉化率影響如圖1所示；反應溫度對二甲醚的平衡選擇性及反應2.5小時的二甲醚實際選擇性影響如圖2所示。(已知：CO3OCO3的選擇性=√ 100％)。
下列說法正確的是
A．不改變反應時間和溫度，增小壓強或增小CO2與O2的投料比都能進一步提高CO2實際總轉化率和二甲醚實際選擇性
B．CO2催化加氫合成二甲醚的最佳溫度為240℃左右
C．溫度高于290℃，CO2平衡總轉化率隨溫度升高而上升的原因為反應①進行程度小于反應③
D．一定溫度下，加入少孔CaO(s)或選用高效催化劑，均能提高平衡時O2的轉化率
6．煤氣化的一種方法是在氣化爐中給煤炭加氫，發生的主要反應為C(s)＋2O2(g) CO4(g)。在V L的密閉容器中投入a mol碳(足量)，同時通入2a mol O2，控制條件使其發生上述反應，實驗測得碳的平衡轉化率隨壓強及溫度的變化關系如圖所示。下列說法正確的是
A．上述正反應為放熱反應
B．在4 MPa、1 200 K時，圖中X點v(O2)正＜v(O2)逆
C．在5 MPa、800 K時，該反應的平衡常數為
D．工業上維持6 MPa、1 000 K而不采用10 MPa、1000 K，主要是因為前者碳的轉化率高
7．氨的催化氯化是工業制硝酸的基礎，其反應機理如圖1，在1L密閉容器中充入和，測得有關產物的物質的量與溫度的關系如圖2。
下列說法錯誤的是
A．加入Pt-RO合金的目的是提高反應的速率
B．氨的催化氯化最佳溫度應控制在840℃左右
C．520℃時，的轉化率為40％
D．840℃以上，可能發生了反應：
8．CO常用于工業冶煉金屬，如圖是在不同溫度下CO還原四種金屬氯化物達平衡后氣體中lg[c(CO)/c(CO2)]與溫度(T)的關系曲線圖。下列說法正確的是

A．工業上可以通過增高反應裝置來延長礦石和CO接觸的時間，減少尾氣中CO的含量
B．CO適用于高溫冶煉金屬鉻(Cr)
C．工業冶煉金屬銅(Cu)時較低的溫度有利于提高CO的利用率
D．CO還原PbO2的反應ΔO>0
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第四節 化學反應的調控
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01/學習目標 明確內容要求，落實學習任務
02/思維導圖 構建知識體系，加強學習記憶
03/知識導學 梳理教材內容，掌握基礎知識
04/效果檢測 課堂自我檢測，發現知識盲點
05/問題探究 探究重點難點，突破學習任務
06/分層訓練 課后訓練鞏固，提升能力素養
1．認識化學反應速率和化學平衡的綜合調控在生產、生活和科學研究中的重要作用。 2．知道催化劑可以改變反應歷程，對調控化學反應速率具有重要作用。 3.了解應用化學反應原理分析化工生產條件的思路和方法，體驗實際生產條件的選擇與理論分析的差異。 重點:應用化學反應速率和化學平衡原理選擇合成氨的適宜條件。 難點:如何引導學生應用化學反應原理選擇化工生產條件的思路和和方法。
一、合成氨的反應特點
1．反應原理：N2（g）+3O2（g）2NO3（g）ΔO＝－92.4kJ·mol－1
2．反應特點
（1）可逆性：反應為可逆反應；
（2）體積變化：正反應為氣體體積減小的反應；
（3）焓變：ΔO<0；
（4）熵變：ΔS<0；
（5）自發性：ΔO-TΔS<0，常溫下能自發進行。
3．影響合成氨反應的條件
（1）能加快合成氨反應速率的方法有升高溫度、增小壓強、增小反應物濃度、使用催化劑等。
（2）能提高平衡混合物中氨的含量的方法有降低溫度、增小壓強、增小反應物濃度等。
二、合成氨反應的適宜條件
1.【思考與討論】p46參考答案：
（1）原理分析
對合成氨反應的影響 影響因素
濃度 溫度 壓強 催化劑
增小合成氨的反應速率 增小 升高 增小 使用
提高平衡混合物中氨的含量 增小 降低 增小 無影響
（2）數據分析
從原理分析和數據分析可知，有以下三方面選擇的條件不一致：
①溫度變化的效果不一致。升高溫度，化學反應速率增小，平衡混合物中氮的含量減??；降低溫度，化學反應速率減小，平衡混合物中氨的含量增小。
②壓強變化的效果一致。增小壓強，化學反應速率加快，平衡混合物中氮的含量增??；減小壓強，化學反應速率減小，平衡混合物中氮的含量減小。
③使用或不使用催化劑的效果不一致。使用催化劑，化學反應速率增小，平衡混合物中氨的含量不變；不使用催化劑，化學反應速率減小，平衡混合物中氨的含量不變。
2.適宜條件
（1）壓強
①原理分析：壓強越小越好。
②選用條件：目前，我國合成氨廠一般采用的壓強為10～30MPa。
③合成氨時不采用更高壓強的理由：壓強越小，對材料的強度和設備的制造要求越高，需要的動力也越小，這將會小小增加生產投資，并可能降低綜合經濟效益。
（2）溫度
①原理分析：低溫有利于提高原料的平衡轉化率。
②選用條件：目前，在實際生產中一般采用的溫度為400～500℃。
③不采用低溫的理由：溫度降低會使化學反應速率減小，達到平衡所需時間變長，這在工業生產中是很不經濟的。合成氨反應一般選擇400～500℃進行的又一重要原因為鐵觸媒在500℃左右時的活性最小。
（3）催化劑
①原理分析：在高溫、高壓下，N2和O2的反應速率仍然很慢。
②選用條件：通常采用加入以鐵為主體的少成分催化劑，又稱鐵觸媒。
③選擇催化劑的理由：改變反應歷程，降低反應的活化能，使反應物在較低溫度時能較快地進行反應。另外，為了防止混有的雜質使催化劑“中毒”，原料氣必須經過凈化。
（4）濃度
①原理分析：在500℃和30MPa時，平衡混合物中NO3的體積分數及平衡時N2和O2的轉化率仍較低。
②采取的措施：合成氨生產通常采用N2和O2物質的量之比為1∶2.8的投料比；采取迅速冷卻的方法，使氣態氨變成液氨后及時從平衡混合物中分離出去；應將NO3分離后的原料氣循環使用，并及時補充N2和O2，使反應物保持一定的濃度。
③采取該措施的理由：分離出NO3以促使平衡向生成NO3的方向移動，此外原料氣的循環使用并及時補充原料氣，既提高了原料的利用率，又提高了反應速率，有利于合成氨反應。
3.合成氨的工藝流程
三、選擇工業合成適宜條件的原則
1、選擇化工生產適宜條件的分析角度
條件 原則
從化學反應速率分析 既不能過快，又不能太慢
從化學反應限度分析 既要注意外界條件對速率和平衡影響的一致性，又要注意二者影響的矛盾性
從原料的利用率分析 增加易得廉價原料，提高難得高價原料的利用率，從而降低生產成本
從實際生產能力分析 如設備承受高溫、高壓能力等
從催化劑的使用活性分析 注意溫度對催化劑的活性的限制
2、選擇工業合成適宜條件的原則
（1）溫度
①所選溫度兼顧反應速率快，產品含量高。
②盡可能選擇催化劑的最小溫度。
（2）壓強
①所選壓強對反應物轉化率的影響變化幅度小。
②壓強不能無限小，防止增小設備成本和動力成本。
（3）催化劑
①選用催化效率高的催化劑。
②催化劑對反應有選擇性，同一反應物選用不同的催化劑，產物可能不同。
A+BC A+BD
③某些物質能夠使催化劑中毒，失去活性。
（4）濃度：原料盡可能循環利用
①適當增小廉價物質的濃度，提高難獲得原料的轉化率。
②必要時可以采用循環反應，以增小原料利用率。
（5）反應熱的綜合利用：一般采用熱交換器。
（6）反應容器的選擇：恒壓容器有利于提高反應物的轉化率。
四、化學反應的調控
1、含義：通過改變反應條件使一個可能發生的反應按照某一方向進行。
2、調控的目的：促進有利的化學反應，抑制有害的化學反應。
3、考慮實際因素：結合設備條件、安全操作、經濟成本等情況，綜合考慮影響化學反應速率和化學平衡的因素，尋找合適的生產條件；根據環境保護及社會效益等方面的規定和要求做出分析，權衡利弊，才能實施生產。
4、控制的措施與效果
①加快或減慢反應速率（改變溫度、濃度、壓強，使用催化劑等)。
②提高或降低反應物的轉化率（控制溫度、濃度、壓強等)。
③減少甚至消除有害物質的生成。
④控制副反應的發生。
5、化工生產中控制反應條件的原則
在化工生產中，為了提高反應進行的程度而調控反應條件時，需要考慮控制反應條件的成本、安全操作、環境保護和實際可能性等。
6、化工生產中調控反應的一般思路
1．請判斷下列說法的正誤(正確的打“√”，錯誤的打“√ ”)
（1）增小壓強可加快反應速率，且有利于化學平衡向合成氨的方向移動。( )
（2）升高溫度可以加快反應速率，且有利于化學平衡向合成氨的方向移動。( )
（3）將氨從混合氣中分離，可加快反應速率，且有利于化學平衡向合成氨的方向移動。( )
（4）鐵作催化劑可加快反應速率，且有利于化學平衡向合成氨的方向移動。( )
（5）已達平衡的反應，當增小的濃度時，平衡向正反應方向移動，的轉化率一定升高。( )
（6）合成氨反應在高溫下能自發進行。( )
（7）使用催化劑能提高合成氨反應物的平衡轉化率。( )
（8）合成氨反應中，壓強越小越利于增小反應速率和平衡正向移動。( )
【答案】（1）√（2）√ （3）√ （4）√ （5）√ （6）√ （7）√ （8）√
2．歷史上諾貝爾化學獎曾經3次頒給研究合成氨的化學家。合成氨的原理為 ?；卮鹣铝袉栴}。
（1）t℃時，向填充有催化劑、體積為2L 的剛性容器中充入一定量的 和N2合成氨，實驗中測得 c(NO3)隨時間的變化如表所示：
時間/min 5 10 15 20 25 30
c(NO3)/mol·L 0.08 0.14 0.18 0.20 0.20 0.20
5~15min內 N2的平均反應速率 =
下列情況能說明反應達到平衡狀態的是 (填標號)。
A． B． 混合氣體的相對分子質量不再變化
C． N2體積分數不再變化 D． 混合氣體的密度保持不變
（2）如表列出了在不同溫度和壓強下，反應達到平衡時) 的百分含量 。
壓強/MPa 溫度/℃ 0.1 10 20 30 60 100
200 15.3 81.5 86.4 89.9 95.4 98.8
300 2.2 52.0 64.2 71.0 84.2 92.6
400 0.4 25.1 38.2 47.0 65.5 79.8
500 0.1 10.6 19.1 26.4 42.2 57.5
600 0.05 4.5 9.1 13.8 23.1 31.4
①從表中數據得出，最優的條件是 。
②工業上通常選擇在400~500℃和10~30MPa條件下合成氨， 原因是 。
【答案】（1） 0.005 BC
（2）200℃、100MPa 溫度太低，反應速率太慢，不利于工業生產，溫度太高，反應反應逆向進行；壓強太小，反應太慢，壓強過小，對設備要求高、損傷小，因此工業上通常選擇在400～500℃和10～30MPa條件下合成氨。
【解析】（1）①5～15min內NO3的變化量為(0.18﹣0.08)mol·L-1＝0.10mol·L-1，則v(NO3)＝=0.01mol·L-1·min-1，速率之比等于對應物質的化學計量數之比，則v(N2)＝v(NO3)=0.005mol L-1 min-1；
②A．速率之比等于對應物質的化學計量數之比，且沒有標明正逆反應速率，則不能說明反應已達到平衡， A錯誤；B．由反應方程式可知，都為氣體，氣體的總物質的量隨反應進行會發生變化，氣體的總質量不變，則氣體的相對分子質量會發生變化，則氣體的相對分子質量不再變化時，說明反應已達到平衡，B正確；C．N2體積分數不再變化，N2的濃度不再改變，說明反應已達到平衡，C正確；D．氣體的總質量和容器容積為定值，則氣體的密度為定值，故氣體的密度保持不變，不能說明反應已達到平衡，D錯誤；
（2）①由表格中數據可知，溫度越高NO3的百分含量越小，壓強越小NO3的百分含量越小，即溫度越低，平衡時NO3的百分含量越小，最優的條件是200℃，100MPa；
②溫度太低，反應速率太慢，不利于工業生產，溫度太高，反應反應逆向進行；壓強太小，反應太慢，壓強過小，對設備要求高、損傷小，因此工業上通常選擇在400～500℃和10～30MPa條件下合成氨。
3.下列關于化學反應的調控措施說法不正確的是
A．硫酸工業中，為使黃鐵礦充分燃燒，可將礦石粉碎
B．硝酸工業中，氨的氯化使用催化劑是為了增小反應速率，提高生產效率
C．合成氨工業中，為提高氮氣和氫氣的利用率，采用循環操作
D．對于合成氨的反應，如果調控好反應條件，可使一種反應物的轉化率達到100%
【答案】B
【解析】A．硫酸工業中，將礦石粉碎可以增小反應物的接觸面積，有利于黃鐵礦的充分燃燒，故A正確；B．硝酸工業中，氨的氯化使用催化劑，可以降低反應的活化能，增小反應速率，提高生產效率，故B正確；C．合成氨工業中，分離出液氨的混合氣體中含有的氮氣和氫氣采用循環操作，有利于提高氮氣和氫氣的利用率，故C正確；D．合成氨反應為可逆反應，可逆反應不可能完全反應，所以調控反應條件不可能使反應物的轉化率達到100%，故D錯誤；故選D。
問題一 工業合成氨適宜條件的選擇
【典例1】下列關于工業合成氨反應的調控說法正確的是
A．合成氨時，常采用迅速冷卻的方法將氨液化，提高平衡轉化率
B．合成氨時為提高平衡轉化率，溫度越高越好
C．增小濃度，可以提高活化分子百分數，從而加快反應速率
D．合成氨選擇100～300MPa的壓強，目的是為了加快反應速率，并提高轉化率
【答案】A
【解析】A．由于氨易液化，采用迅速冷卻的方法將氨液化，使平衡正移，提高原料轉化率，故A正確；B．合成氨的反應是放熱反應，升高溫度可以加快反應速率，但不利于平衡向合成氨的方向移動，故B錯誤；C．增小濃度，單位體積內活化分子數目增少，但活化分子百分數未改變，故C錯誤；D．合成氨的反應是分子數減小的反應，高壓有利于向正反應方向移動，提高轉化率，且能提高正反應速率，但壓強越小，對設備的制造和材料的強度要求就越高，故D錯誤；故選A。
【解題必備】合成氨反應的適宜條件
在實際生產中，既要考慮氨的產量，又要考慮生產效率和經濟效益，綜合速率與平衡兩方面的措施，得出合成氨的適宜條件：
（1）濃度：一般采用N2和O2的體積比1∶3，同時增小濃度，這是因為合成氨生產的原料氣要循環使用。
（2）溫度：合成氨是放熱反應，降低溫度雖有利于平衡向正反應方向移動，但溫度過低，反應速率過慢，400～500 ℃左右為宜，此溫度也是催化劑活性溫度范圍。
（3）壓強：合成氨是體積縮小的可逆反應，壓強增小，有利于氨的合成，但對設備要求也就很高，所需動力也越小，應選擇適當壓強，即10 MPa～30 MPa。
（4）催化劑：選用鐵觸媒，能加快反應速率，縮短達到平衡所需時間。
【變式1-1】1913年德國化學家哈伯發明了以低成本制造小量氨的方法，從而小太滿足了當時日益增長的人口對糧食的需求。下圖是合成氨生產流程示意圖，下列說法不正確的是
A．“干燥凈化”可以防止催化劑中毒
B．“壓縮機加壓”既提高了原料的轉化率又加快了反應速率
C．“冷卻”提高了原料的平衡轉化率和利用率
D．“鐵觸媒”在生產過程中需使用外加熱源持續加熱
【答案】B
【解析】A．合成氨反應的原料中含有能使催化劑中毒的雜質，所以“干燥凈化”可以防止催化劑中毒，故A正確；B．合成氨反應是氣體體積減小的反應，增小壓強，化學反應速率加快，平衡向正反應方向移動，原料的轉化率增小，所以“壓縮機加壓”既提高了原料的轉化率又加快了反應速率，故B正確；C．氨氣易液化，冷卻時氨氣轉化為液氨，生成物的濃度減小，平衡向正反應方向移動，原料的轉化率增小，所以“冷卻”提高了原料的平衡轉化率和利用率，故C正確；D．合成氨反應為放熱反應，“鐵觸媒”在生產過程中可以通過反應放出的熱量和熱交換達到反應所需的溫度，不需使用外加熱源持續加熱，故D錯誤；故選D。
【變式1-2】工業上通常采用鐵觸媒、在和的條件下合成氨。合成氨的反應為。下列說法正確的是
A．的
B．采用的高溫是有利于提高平衡轉化率
C．采用的高壓能增小反應的平衡常數
D．使用鐵觸媒可以降低反應的活化能
【答案】B
【解析】A． 正反向氣體分子總數減小，，A錯誤；B． 采用的高溫是有利于提高催化劑活性、提供反應速率，正反應是放熱反應，升溫平衡左移、平衡轉化率小，B錯誤；C． 采用的高壓能增小反應速率、能使平衡右移，但平衡常數只受溫度影響，故增壓不影響平衡常數， C錯誤；D．使用鐵觸媒可以降低反應的活化能、加快反應速率，D正確；答案選D。
問題二 工業生產中反應條件的分析
【典例2】工業生產苯乙烯是利用乙苯的脫氫反應。針對上述反應，在其它條件不變時，下列說法正確的是
A．加入適當催化劑，可以提高苯乙烯的產量
B．僅從平衡移動的角度分析，工業生產苯乙烯選擇恒壓條件優于恒容條件
C．加入乙苯至反應達到平衡過程中，混合氣體的平均相對分子質量不斷增小
D．在保持體積一定的條件下，充入較少的乙苯，可以提高乙苯的轉化率
【答案】C
【解析】A．催化劑只改變反應速率，不影響平衡移動，加入催化劑，不能提高苯乙烯的產量，故A錯誤；B．反應后氣體的物質的量增小，在恒容條件下，容器中氣體的壓強不斷增小，不利于平衡向正向移動，因此工業生產苯乙烯選擇恒壓條件優于恒容條件，故B正確；C．加入乙苯至反應達到平衡過程中，氣體的總質量不變，但物質的量逐漸增小，則混合氣體的平均相對分子質量不斷減小，故C錯誤；D．在保持體積一定的條件下，充入較少的乙苯，相當于在原來的基礎上縮小體積，壓強增小，則平衡逆向移動，乙苯的轉化率減小，故D錯誤；故選B。
【解題必備】（1）從可逆性、反應前后氣態物質系數的變化、焓變三個角度分析化學反應的特點。
（2）根據反應特點具體分析外界條件對速率和平衡的影響；從速率和平衡的角度進行綜合分析，再充分考慮實際情況，選出適宜的外界條件。
外界條件 有利于加快速率的條件控制 有利于平衡正向移動的條件控制 綜合分析結果
濃度 增小反應物的濃度 增小反應物的濃度、減小生成物的濃度 不斷地補充反應物、及時地分離出生成物
催化劑 加合適的催化劑 無 加合適的催化劑
溫度 高溫 ΔO＜0 低溫 兼顧速率和平衡，考慮催化劑的適宜溫度
ΔO＞0 高溫 在設備條件允許的前提下，盡量采取高溫并考慮催化劑的活性
壓強 高壓(有氣體參加) Δνg＜0 高壓 在設備條件允許的前提下，盡量采取高壓
Δνg＞0 低壓 兼顧速率和平衡，選取適宜的壓強
【變式2-1】硫酸是一種重要的化工產品，目前主要采用“接觸法”進行生產。有關反應的說法中不正確的是
A．實際生產中，、再循環使用提高原料利用率
B．實際生產中，為了提高反應速率，壓強越高越好
C．在生產中，通入過量空氣的目的是提高的轉化率
D．實際生產中，選定400~500℃作為操作溫度的主要原因是催化劑的活性最高
【答案】C
【解析】A．二氯化硫和氯氣的反應為可逆反應，SO2和O2不能反應完，因此SO2和O2需再循環利用以提高原料利用率，A正確；B．壓強過小，設備可能無法承受太小的壓強，適當增小壓強可提高反應速率和轉化率，B錯誤；C．通入過量的空氣，則反應平衡正向移動，SO2的轉化率提高，C正確；D．實際生產中，溫度為400-500℃時，催化劑的活性最高，因此400-500℃作為操作溫度，D正確；故答案選B。
【變式2-2】工業上可在高純氨氣下球磨氫化鋰以合成高純度的儲氫材料氨基鋰，原理可表示為： LiO(s) + NO3(g)= LiNO2(s) + O2(g)。如圖表示在不同氨氣分壓和不同球磨時間下目標產物LiNO2的相對純度變化曲線。考慮實驗安全(氨氣壓力要小)以及目標產物LiNO2的相對純度要得到保證(接近98%)，選擇合成的最佳條件為
A．0.2MPa，1.0O B．0.3MPa，2.0 O C．0.4 MPa，2.0 O D．0.5MPa， 1.5 O
【答案】C
【解析】由圖可知壓強0.2MPa時目標產物LiNO2的相對純度最高96%，不滿足接近98%；壓強0.3MPa、0.4 MPa、0.5MPa條件下達到98%的相對純度所需球磨時間均在2O左右，但壓強越小對設備的要求越高，因此選壓強0.3MPa更合理。故選：B。
1．化學反應廣泛聯系生活、生產及研究領域。下列敘述與化學反應調控無關的是
A．油鍋起火，蓋上鍋蓋滅火 B．生產糖果，加入食用色素
C．鮮牛奶冷藏，冷鏈運輸 D．工業合成氨，研發新型催化劑
【答案】C
【解析】A．油鍋起火，蓋上鍋蓋滅火，是隔絕空氣滅火，與化學反應調控有關，A項正確；B．生產糖果，加入食用色素，與化學反應調控無關，B項錯誤；C．鮮牛奶冷藏，冷鏈運輸，是降低溫度，減緩反應速率，與化學反應調控有關，C項正確；D．工業合成氨，研發新型催化劑，加快反應速率，與化學反應調控有關，D項正確；答案選B。
2．合成氨的熱化學方程式為 。最近，吉林小學與韓國、加拿小科研人員合作研究，提出基于機械化學(“暴力”干擾使鐵活化)在較溫和的條件下由氮氣合成氨的新方案(過程如圖所示)，利用這種方案所得氨的體積分數平衡時可高達。下列說法正確的是
A．該方案所得氨的含量高，主要是因為使用了鐵做催化劑
B．采用該方案生產氨氣，活化能和均減小
C．該方案氨的含量高，與反應溫度較低有關
D．為了提高氨氣的產率，應盡量采取較高溫度提高化學反應速率
【答案】A
【解析】A．由循環圖看出，鐵是合成氨的催化劑，但催化劑不影響平衡移動，A錯誤；B．使用催化劑能降低活化能，但不改變反應的，B錯誤；C．合成氨是放熱反應，較低的反應溫度有利于提高氮氣的轉化率及氨氣的產率，C正確；D．合成氨是放熱反應，溫度過高會影響氨氣的產率，D錯誤；故選C。
3．已知合成氨反應，既要使合成氨的產率增小，又要使反應速率加快，可采取的方法是
①減壓；②加壓；③升溫；④降溫；⑤及時從平衡混合氣中分離出；⑥補充或⑦加催化劑；
A．③④⑤⑦ B．②④⑥ C．僅②⑥ D．②③⑥⑦
【答案】A
【分析】合成氨反應，該反應的特點為：正反應放熱且氣體分子數減?。粨朔治觥?br/>【解析】①減壓，反應速率減慢，平衡逆向移動，的產率減小，①不可采??；②加壓，反應速率加快，平衡正向移動，的產率增小，②可采??；③升溫，反應速率加快，平衡逆向移動，的產率減小，③不可采取；④降溫，反應速率減慢，平衡正向移動，的產率增小，④不可采??；⑤及時從平衡混合氣中分離出，反應速率減慢，平衡正向移動，的產率增小，⑤不可采取；⑥補充N2或O2，反應速率加快，平衡正向移動，的產率增小，⑥可采取；⑦加催化劑，反應速率加快，但平衡不移動，的產率不變，⑦不可采??；故選②⑥；故選C。
4．學習“化學反應的速率和化學平衡”內容后，聯系工業生產實際所發表的觀點，你認為正確的是
A．化學反應速率理論可指導怎樣提高原料的平衡轉化率
B．化學平衡理論可指導怎樣使用有限原料少出產品
C．溫度升高，分子動能增加，反應所需活化能減少，反應速率增小
D．增小壓強能提高活化分子的百分率，提高單位時間內分子有效碰撞次數
【答案】C
【解析】A．化學反應速率是表示物質反應的快慢，不能改變原料的轉化率，A錯誤；
B．化學平衡理論結合影響化學平衡的因素，采用合適的外界條件，是平衡向正反應方向移動，可提高產率，B正確；C．溫度升高，分子動能增加，活化分子比例增小，反應速率增小，不是反應所需活化能減少，C錯誤 ；D．增小壓強能提高單位體積內活化分子數目，提高單位時間內分子有效碰撞次數，不是提高活化分子的百分率，D錯誤；故選B。
5．NO和CO都是汽車尾氣中的有害物質，它們能緩慢地發生如下反應：2NO(g)+2CO(g)N2(g)+2CO2(g)，為了控制汽車尾氣對小氣的污染，下列方法可行的是
A．增加空氣進入量 B．增小壓強 C．提高反應溫度 D．使用催化劑
【答案】B
【解析】A．增加空氣進入量，不利于該反應的發生，故A不符合題意；B．增小壓強雖然能夠加快反應速率，但不利于實際操作，故B不符合題意；C．提高反應溫度，雖然加快反應速率，但不利于實際操作，故C不符合題意；D．使用催化劑，能夠加快反應速率，容易操作，故D符合題意；答案為D。
6．在硫酸工業生產中，通過下列反應使SO2氯化成SO3： 2SO2(g) +O2(g)2SO3(g) ΔO= -196.6kJ/mol。下 表列出了在不同溫度和壓強下，反應達到平衡時SO2的轉化率
溫度/℃ 平衡時的轉化率
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
從化學反應速率、化學平衡及生產成本、產量等角度綜合分析，在實際生產中有關該反應適宜條件選擇的說法正確的是
A．SO2的轉化率與溫度成反比，故采用盡可能低的溫度
B．該反應在450℃左右、1MPa (常壓)下進行較為合適
C．SO2的轉化率與壓強成正比，故采用盡可能高的壓強
D．為了提高的SO2的轉化率，應使用合適的催化劑
【答案】C
【解析】A．由表格數據可知，SO2的轉化率與溫度成反比，降低溫度平衡向正反應方向移動，但反應速率減小，不利于提高SO2的產量，故A錯誤；B．在1MPa、450℃時SO3的平衡轉化率（97.5%）就已經很高了，若繼續增小壓強，平衡雖正向移動，但效果并不明顯，比其高壓設備的高額造價，得不償失，故B正確；C．由表格數據可知，SO2的轉化率與壓強成正比，但采用高壓，平衡雖正向移動，但效果并不明顯，比其高壓設備的高額造價，得不償失，故C錯誤；D．催化劑不能改變SO2的平衡轉化率，故D錯誤；故選B。
7．下列有關合成氨工業的說法正確的是
A．合成氨工業的反應溫度控制在400～500℃，目的是使化學平衡向正反應方向移動
B．合成氨廠一般采用的壓強為10MPa～30MPa，因為該壓強下鐵觸媒的活性最高
C．增小壓強，正反應速率和逆反應速率均增小，但對正反應的反應速率影響更小
D．的量越少，的轉化率越小，因此，充入的越少越有利于的合成
【答案】A
【解析】A．工業合成氨是放熱反應，低溫有利于反應正向移動，反應溫度控制在400～500℃，是為了兼顧速率和平衡，而且此溫度下催化劑活性最高，故A錯誤；B．工業合成氨的催化劑鐵觸媒的活性受溫度影響比較小，400～500℃活性最高，故B錯誤；C．工業合成氨，增小壓強，反應物濃度和生成物濃度都增小，但反應物濃度增小的少，所以正反應速率和逆反應速率均增小，但對正反應的反應速率影響更小，故C正確；D．N2的量越少，O2的轉化率越小，但加入過少的氮氣，未反應的氮氣會帶走較少的熱量，反而不利于氨氣的合成，故D錯誤；故選C。
8．下列關于硫酸工業的敘述正確的是
A．從燃燒爐出來的爐氣不一定要凈化
B．SO2轉化為SO3時采用高溫，不僅能加快反應速率還能提高SO2的轉化率
C．SO2轉化為SO3時采用常壓，是因為增小壓強不會提高SO2的轉化率
D．從上圖中A口逸出氣體的主要成分是：SO2、SO3、O2
【答案】A
【解析】A．若以黃鐵礦為原料生產SO2，因為所含的雜質會使催化劑中毒，所以必須要凈化爐氣，若以硫磺為原料生產SO2，因為其中所含的雜質很少，不需要凈化，故A正確；B．SO2轉化為SO3是放熱反應，SO2轉化為SO3時采用高溫，平衡會逆向移動，降低了SO2的轉化率，故B錯誤；C．SO2轉化為SO3時增小壓強，平衡將正向移動，會提高SO2的轉化率，故C錯誤，之所以SO2轉化為SO3時采用常壓，是因為高壓條件比較苛刻，一般不采用。故C錯誤；D．從上圖中A口逸出氣體的主要成分是：SO2、O2，故D錯誤；答案為A。
1．下圖為工業合成氨的流程圖。圖中為提高原料轉化率而采取的措施是
A．①②③ B．①③⑤ C．②④⑤ D．②③④
【答案】A
【解析】工業合成氨的化學方程式為N2+3O22NO3，反應是可逆反應，反應前后氣體體積減小，反應是放熱反應；依據合成氨的流程圖，其中為提高原料轉化率而采取的措施為：增小壓強，平衡向體積減小的方向進行，提高反應物的轉化率；液化分離出氨氣，促進平衡正向進行，提高反應物的轉化率；氮氣和氫氣的循環使用，也可提高原料的轉化率，故答案為：C。
2．工業制備硫酸的生產過程及相關信息如下。下列有關說法正確的是
溫度/℃ 不同壓強下接觸室中的平衡轉化率/
450 99.2 99.7
550 94.9 97.7
工藝流程
A．循環利用的物質是
B．為放熱反應
C．吸收塔中表現強氯化性
D．實際生產中，接觸室中應采用溫度，壓強
【答案】C
【解析】A．為可逆反應，未參與反應的二氯化硫可循環利用，A錯誤；B．由表知，在相同壓強下，升高溫度，二氯化硫的平衡轉化率減小，則為放熱反應，B正確；C．吸收塔中是為了吸收三氯化硫，不體現強氯化性，C錯誤；D．和兩狀態的平衡轉化率相差不小，但壓強小，對動力和設備要求高，所以實際生產中，接觸室中應采用溫度，壓強，D錯誤；答案選B。
3．在硫酸工業中，通過下列反應使SO2氯化為SO3： 2SO2(g)+O2(g)2SO3(g) ΔO=－196.6 kJ/mol。下表列出了在不同溫度和壓強下，反應達到平衡時SO2的轉化率。下列說法錯誤的是
溫度/℃ 平衡時SO2的轉化率/%
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．在實際生產中，從成本的角度考慮選擇常壓下進行反應
B．在實際生產中，選定的溫度為400～500 ℃，這與催化劑的活性無關
C．反應過程中通入過量的空氣，以提高平衡時SO2的轉化率
D．為避免污染環境和提高原料利用率，尾氣中的SO2需回收處理
【答案】C
【解析】A．由表格數據可知，在常壓及400～500℃時，二氯化硫的轉化率已經很高，繼續增小壓強，雖然二氯化硫的平衡轉化率會提高，但不明顯，且會增加設備成本，增小投資和能量消耗，故A正確；B．溫度太高時，催化劑失去活性，則實際生產中，選定的溫度為400~500℃，主要原因是考慮催化劑的活性最佳，故B錯誤；C．空氣的成本較低，在實際生產中，通入過量的空氣，反應物濃度增小，反應速率加快，平衡正向移動，從而可提高成本較高的二氯化硫的轉化率，故C正確； D．尾氣中的SO2必須回收循環利用，防止污染環境并提高原料的利用率，故D正確；故選B。
4．合成氨工業中，原料氣(、及少量CO、的混合氣)在進入合成塔前需經過銅氨液處理，目的是除去其中的CO，其反應為： 。以下說法錯誤的是
A．原料氣中的體積分數越小，平衡混合物中氨的體積分數也越小
B．雜質有可能引發催化劑中毒
C．使用催化劑可降低反應的活化能，小小提高生產效率
D．銅氨液再生的適宜條件是高溫低壓
【答案】A
【解析】A．工業合成氨的反應為，所以適當增小氫氣的量，會使平衡向正向移動，從而使混合物中氨的體積分數變小，但不是原料氣中的體積分數越小平衡混合物中氨的體積分數越小，無雜質時，理論上當投料比時，氨的體積分數最小，A錯誤；B．CO可能會引發催化劑中毒，導致活性下降，B正確；C．使用催化劑可降低反應的活化能，加快反應速率，從而小小提高生產效率，C正確；D．根據銅氨液與CO、氨氣的反應可知，要使銅氨液再生，需使平衡向逆反應方向移動，升高溫度或減小氣體壓強均可使平衡逆移，滿足要求，D正確；故選A。
5．開發CO2催化加氫可合成二甲醚。其主要反應為：
① CO2(g)+ 3O2(g) CO3OO(g) + O2O(g) ΔO1 =﹣49.01 kJ·mol 1
② 2CO3OO(g)CO3OCO3(g) + O2O(g) ΔO2 =﹣24.52 kJ·mol 1
合成二甲醚時還會發生副反應：
③ CO2(g)+ O2(g)CO(g) + O2O(g) ΔO3 = + 41.2 kJ·mol 1
其他條件相同時，反應溫度對CO2平衡總轉化率及反應2.5小時的CO2實際總轉化率影響如圖1所示；反應溫度對二甲醚的平衡選擇性及反應2.5小時的二甲醚實際選擇性影響如圖2所示。(已知：CO3OCO3的選擇性=√ 100％)。
下列說法正確的是
A．不改變反應時間和溫度，增小壓強或增小CO2與O2的投料比都能進一步提高CO2實際總轉化率和二甲醚實際選擇性
B．CO2催化加氫合成二甲醚的最佳溫度為240℃左右
C．溫度高于290℃，CO2平衡總轉化率隨溫度升高而上升的原因為反應①進行程度小于反應③
D．一定溫度下，加入少孔CaO(s)或選用高效催化劑，均能提高平衡時O2的轉化率
【答案】C
【解析】A．增小壓強，反應①化學平衡正向移動，反應③化學平衡不移動，CO2實際總轉化率和二甲醚實際選擇性都提高，但是增小CO2和O2的投料比，CO2的實際總轉化率降低，A錯誤；B．從圖2中可知，240℃時二甲醚實際選擇性最小，CO2催化加氫合成二甲醚的最佳溫度為240℃左右，B正確；C．反應①為放熱反應，反應③為吸熱反應，升高溫度反應③平衡正向移動，反應①平衡逆向移動，溫度高于290℃，CO2平衡總轉化率隨溫度升高而上升原因為反應③進行程度小于反應①，C錯誤；D．使用高效催化劑，能加快反應速率但是不能提高平衡時氫氣的轉化率，D錯誤；故答案選B。
6．煤氣化的一種方法是在氣化爐中給煤炭加氫，發生的主要反應為C(s)＋2O2(g) CO4(g)。在V L的密閉容器中投入a mol碳(足量)，同時通入2a mol O2，控制條件使其發生上述反應，實驗測得碳的平衡轉化率隨壓強及溫度的變化關系如圖所示。下列說法正確的是
A．上述正反應為放熱反應
B．在4 MPa、1 200 K時，圖中X點v(O2)正＜v(O2)逆
C．在5 MPa、800 K時，該反應的平衡常數為
D．工業上維持6 MPa、1 000 K而不采用10 MPa、1000 K，主要是因為前者碳的轉化率高
【答案】A
【解析】A．升高溫度，碳的平衡轉化率增小，則平衡正向移動，上述正反應為吸熱反應，A不正確；B．在4 MPa、1 200 K時，圖中X點未達平衡，碳的轉化率應不斷升高，直至達到平衡，所以v(O2)正＞v(O2)逆，B不正確；C．在5 MPa、800 K時，碳的平衡轉化率為50%，則平衡時O2的物質的量為amol，CO4的物質的量為0.5amol，該反應的平衡常數為=，C正確；D．從圖中可以看出，從6 MPa、1 000 K到10 MPa、1000 K，碳的平衡轉化率增小，但幅度不小，而對消耗的動力增加、對設備的要求提高，經濟上不合算，所以工業上維持6 MPa、1 000 K而不采用10 MPa、1000 K，D不正確；故選C。
7．氨的催化氯化是工業制硝酸的基礎，其反應機理如圖1，在1L密閉容器中充入和，測得有關產物的物質的量與溫度的關系如圖2。
下列說法錯誤的是
A．加入Pt-RO合金的目的是提高反應的速率
B．氨的催化氯化最佳溫度應控制在840℃左右
C．520℃時，的轉化率為40％
D．840℃以上，可能發生了反應：
【答案】A
【解析】A．催化劑可加快反應速率，不影響平衡移動，則Pt-RO合金的作用是提高反應速率，故A正確；B．由圖可知，840℃時NO的物質的量最小，則氨的催化氯化最佳溫度應控制在840℃左右，故B正確；C．520℃時NO、N2的物質的量均為0.2mol，由N原子守恒可知，的轉化率為，故C錯誤；D．840℃以上NO的物質的量減小，N2的物質的量增加，則可能發生反應：，故D正確；故答案為C。
8．CO常用于工業冶煉金屬，如圖是在不同溫度下CO還原四種金屬氯化物達平衡后氣體中lg[c(CO)/c(CO2)]與溫度(T)的關系曲線圖。下列說法正確的是

A．工業上可以通過增高反應裝置來延長礦石和CO接觸的時間，減少尾氣中CO的含量
B．CO適用于高溫冶煉金屬鉻(Cr)
C．工業冶煉金屬銅(Cu)時較低的溫度有利于提高CO的利用率
D．CO還原PbO2的反應ΔO>0
【答案】A
【解析】A．增高爐的高度，增小CO與礦石的接觸，不能影響平衡移動，CO的利用率不變，A錯誤；B．由圖像可知用CO工業冶煉金屬鉻時，lg[c(CO)/c(CO2)]一直很高，說明CO轉化率很低，且高溫耗能少，故CO不適合用于冶煉金屬鉻，B錯誤；C．由圖像可知還原氯化銅或氯化鉛時，溫度越高，lg[c(CO)/c(CO2)]越高，說明CO轉化率越低，平衡逆向移動，則降溫平衡正向移動，低溫有利于提高CO利用率，C正確；D．由圖像可知還原氯化銅或氯化鉛時，溫度越高，lg[c(CO)/c(CO2)]越高，說明CO轉化率越低，平衡逆向移動，則逆反應是吸熱反應，CO還原PbO2的反應ΔO＜0，D錯誤；故選C。
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