资源简介

第四节　化学反应的调控
学习目标 重点难点
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。 重 点 合成氨反应中化学反应速率和化学平衡的综合调控
难 点 形成多角度调控反应的思路
新知探究(一)——合成氨反应条件的原理分析
1.反应原理:N2(g)+3H2(g)2NH3(g)。
2.反应特点
3.原理分析
从增大合成氨的反应速率、提高平衡混合物中氨的含量角度分析(填写表格)
条件 提高反应速率 提高平衡转化率
压强 　　　　压强 　　　　压强
温度 升高温度 　　　　温度
催化剂 使用 无影响
浓度 　　　反应物浓度 增大反应物浓度
[题点多维训练]
1.下列有关合成氨工业的说法正确的是 (　　)
A.N2的量越多,H2的转化率越大,因此,充入的N2越多越有利于NH3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,在任何温度下都可自发进行
D.工业合成氨的反应是熵减小的放热反应,在常温时可自发进行
2.在合成氨反应中使用催化剂和施加高压,下列叙述正确的是 (　　)
A.都能提高反应速率,都对化学平衡无影响
B.都对化学平衡有影响,但都不影响达到平衡状态所用的时间
C.都能缩短达到平衡状态所用的时间,只有施加高压对化学平衡有影响
D.使用催化剂能缩短反应达到平衡状态所用的时间,而施加高压无此效果
3.在合成氨时,要使氨的产率增大,又要使化学反应速率增大,可以采取的措施有 (　　)
①增大体积使压强减小　②减小体积使压强增大　③升高温度　④降低温度　⑤恒温恒容,再充入N2和H2　⑥恒温恒压,再充入N2和H2　⑦及时分离产生的NH3　⑧使用催化剂
A.②④⑤⑦ B.②③④⑤⑦⑧
C.②⑤ D.②③⑤⑧
新知探究(二)——工业合成氨的适宜条件
1.合成氨工业中生产条件的选择
压强 理论和实验数据的分析均表明,合成氨时压强增大可以同时提高反应速率和转化率。但是,压强越大,对材料的强度和设备的要求也越高,增加生产投资并可能降低综合经济效益。一般采用的压强为10 MPa~30 MPa
温度 温度升高有利于提高反应速率,温度降低有利于提高反应转化率。因此,需要选择一个适宜的温度,一般采用的温度为400~500 ℃
催化剂 加入催化剂可以加快反应速率,对化学平衡无影响,一般选择铁触媒作为合成氨工业的催化剂。该催化剂在500 ℃左右时活性最大,这也是温度选择的原因之一。另外,为了防止杂质使催化剂“中毒”,原料气必须经过净化
浓度 为提高平衡转化率,工业上采取迅速冷却的方法,使气态氨变成液态氨并及时分离,分离后的原料气循环使用,并及时补充氢气和氮气,使反应物保持一定的浓度
2.合成氨生产流程示意图
3.化学反应的调控
影响化学反应进行的因素有两个方面:参加反应的物质本身因素(组成、结构、性质等)和外部条件(温度、压强、浓度、催化剂等)。化学反应的调控,就是通过改变外界条件使一个可能发生的反应按照某一方向进行。在实际生产中,要综合考虑化学反应速率和化学平衡的因素,寻找一个适宜的生产条件。
应用化学　
工业上以黄铁矿(FeS2)为原料生产硫酸的工艺流程如图:A为沸腾炉,反应为4FeS2+11O22Fe2O3+8SO2;B为接触室,反应为2SO2(g)+O2(g) 2SO3(g)　ΔH=-196.6 kJ·mol-1;C为吸收塔,反应为SO3+H2O H2SO4。接触室中利用催化氧化反应将SO2转化为SO3是工业制硫酸中最关键的步骤。
下表是不同压强、温度时SO2的转化率情况。
温度 不同压强下SO2的转化率/%
1×105 Pa 5×105 Pa 1×106 Pa 5×106 Pa 1×107 Pa
450 ℃ 97.5 98.9 99.2 99.6 99.7
550 ℃ 85.6 92.9 94.9 97.7 98.3
1.从理论上分析,为了使反应物的转化率尽可能大,在温度和压强方面如何选择
2.在实际工业生产中通常选择的温度是450 ℃,理由是什么
3.在实际工业生产中通常选择的压强是多少 理由是什么
4.在合成SO3的过程中,解释不需要分离出SO3的原因。
5.生产中通入过量空气的目的是什么
[题点多维训练]
题点(一)　合成氨条件的选择
1.(2025·重庆期中检测)工业合成氨的反应为N2(g)+3H2(g) 2NH3(g)　ΔH=-92 kJ·mol-1　ΔS=-198.2 J·mol-1·K-1,下列有关化学反应调控说法错误的是 (　　)
A.合成氨气,理论上选用低温、高压的条件进行控制,有利于提高合成氨的产率
B.该反应在常温下可以自发进行
C.将生成的NH3进行液化,有助于提高反应速率
D.结合生产实际,可以适当提高原料气体中N2的含量
2.下列所示是哈伯法制氨的流程图,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
题点(二)　化学反应的调控
3.下列关于化学反应的调控措施说法不正确的是 (　　)
A.硫酸工业中,为提高SO2的转化率,通入过量的空气
B.工业上增加炼铁高炉的高度可以有效降低尾气中CO的含量
C.合成氨工业中,从生产实际条件考虑,不盲目增大反应压强
D.合成氨工业中,为提高氮气和氢气的利用率,采用循环操作
4.(2025·南宁高二检测)在300 ℃、70 MPa下由二氧化碳和氢气合成乙醇的反应如下:2CO2(g)+6H2(g) CH3CH2OH(g)+3H2O(g),下列叙述错误的是 (　　)
A.使用催化剂可大大提高生产效率
B.反应需在300 ℃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
|归纳拓展|化工生产适宜条件选择的分析角度
分析角度 原则要求
从化学反应 速率分析 既不能过快,又不能太慢
从化学平衡 移动分析 既要注意外界条件对速率和平衡影响的一致性,又要注意二者影响的矛盾性
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,从而降低生产成本
从实际生产 能力分析 如设备承受高温、高压的能力等
从催化剂的 使用活性分析 注意催化剂的活性对温度的限制
第四节　化学反应的调控
新知探究(一)
2.减小　3.增大　增大　降低　增大
[题点多维训练]
1.选D　A项,在合成氨工业中应选择一个合适的投料比[n(N2)∶n(H2)],并不是充入的N2越多越有利于NH3的合成;B项,恒容条件下,充入稀有气体对平衡无影响;C、D项,ΔH-TΔS<0时反应自发进行,而合成氨反应的ΔH<0、ΔS<0,故在常温条件下该反应能自发进行。
2.选C　对于反应N2(g)+3H2(g) 2NH3(g),使用催化剂能提高反应速率,缩短达到平衡状态所用的时间,不能使化学平衡发生移动;施加高压既能提高反应速率,缩短达到平衡状态所用的时间,也能使化学平衡向生成NH3的方向移动。
3.选C　根据题目要求,既要满足增大速率,又要满足使化学平衡向右移动。从反应速率角度分析,①④⑦三种条件下化学反应速率降低;⑥条件下化学反应速率不变;②③⑤⑧条件下化学反应速率增高。从平衡移动角度分析:①③条件下化学平衡向左移动;②④⑤⑦条件下化学平衡向右移动;⑥⑧条件下化学平衡不移动。
新知探究(二)
[应用化学]
1.提示:低温高压。
2.提示:该反应是放热反应,升高温度,反应物转化率降低,在450 ℃时反应物转化率较高。
3.提示:1×105 Pa。常压下SO2的转化率已经很高,若采用较大的压强,SO2的转化率提高很少,但对设备及动力的要求更高。
4.提示:SO2的转化率比较高,达到平衡后的混合气体中SO2的余量很少,故不需要分离出SO3。
5.提示:增大O2浓度,提高SO2的转化率。
[题点多维训练]
1.选C　反应正向气体分子数减小,增大压强,有利于平衡正向移动,合成氨的产率提高,正向放热,降低温度,有利于平衡正向移动,合成氨的产率提高,故A正确;反应正向气体分子数减小,ΔS<0,ΔH<0,低温时反应自发,故B正确;将生成的NH3进行液化,平衡正向移动,反应物浓度减小,反应速率减小,故C错误;适当提高原料气体中N2的含量,有利于平衡正向移动,可以提高氢气转化率,故D正确。
2.选B　②④⑤操作均有利于化学平衡向合成氨的方向移动,提高转化率。
3.选B　反应2SO2+O2 2SO3,通入过量的空气,反应正向进行,SO2的转化率提高,A项正确;高炉炼铁过程中发生反应:Fe2O3(s)+3CO(g) 2Fe(s)+3CO2(g),达到平衡后,增加高炉的高度不能降低炼铁尾气中CO的含量,B项错误;工业合成氨,从生产实际条件考虑,不盲目增大反应压强,若压强过大,不仅会增大能源消耗,还会增大动力消耗,对设备的要求也高,C项正确;工业合成氨是可逆反应,原料不能完全转化为产物,采用氮气和氢气循环操作的主要目的是提高氮气和氢气的利用率,D项正确。
4.选B　使用催化剂可加快反应速率,能大大提高生产效率,故A正确;如煤的燃烧放热,但需要加热,反应加热与反应放热还是吸热没有直接的关系,故B错误;充入大量CO2气体平衡会正向移动,所以可提高H2的转化率,故C正确;从平衡混合气体中分离出CH3CH2OH和H2O会使平衡正向移动,所以可提高CO2和H2的利用率,故D正确。
5 / 5(共46张PPT)
第四节　化学反应的调控
学习目标 重点难点
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。 重点 合成氨反应中化学反应速率和化学平衡的综合调控
难点 形成多角度调控反应的思路
新知探究(一) 合成氨反应条件的
原理分析
新知探究(二) 工业合成氨的适宜
条件
课时跟踪检测
目录
新知探究(一) 合成氨反应条件的
原理分析
1.反应原理:N2(g)+3H2(g) 2NH3(g)。
2.反应特点
减小
3.原理分析
从增大合成氨的反应速率、提高平衡混合物中氨的含量角度分析(填写表格)
条件 提高反应速率 提高平衡转化率
压强 压强 压强
温度 升高温度 温度
催化剂 使用 无影响
浓度 反应物浓度 增大反应物浓度
增大
增大
降低
增大
[题点多维训练]
√
1.下列有关合成氨工业的说法正确的是 (　　)
A.N2的量越多，H2的转化率越大，因此，充入的N2越多越有利于NH3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，在任何温度下都可自发进行
D.工业合成氨的反应是熵减小的放热反应，在常温时可自发进行
解析:A项，在合成氨工业中应选择一个合适的投料比[n(N2)∶n(H2)]，并不是充入的N2越多越有利于NH3的合成；B项，恒容条件下，充入稀有气体对平衡无影响；C、D项，ΔH-TΔS<0时反应自发进行，而合成氨反应的ΔH<0、ΔS<0，故在常温条件下该反应能自发进行。
√
2.在合成氨反应中使用催化剂和施加高压，下列叙述正确的是 (　　)
A.都能提高反应速率，都对化学平衡无影响
B.都对化学平衡有影响，但都不影响达到平衡状态所用的时间
C.都能缩短达到平衡状态所用的时间，只有施加高压对化学平衡有影响
D.使用催化剂能缩短反应达到平衡状态所用的时间，而施加高压无此效果
解析:对于反应N2(g)+3H2(g) 2NH3(g)，使用催化剂能提高反应速率，缩短达到平衡状态所用的时间，不能使化学平衡发生移动；施加高压既能提高反应速率，缩短达到平衡状态所用的时间，也能使化学平衡向生成NH3的方向移动。
3.在合成氨时，要使氨的产率增大，又要使化学反应速率增大，可以采取的措施有 (　　)
①增大体积使压强减小 ②减小体积使压强增大
③升高温度　④降低温度 ⑤恒温恒容，再充入N2和H2
⑥恒温恒压，再充入N2和H2 ⑦及时分离产生的NH3　⑧使用催化剂
A.②④⑤⑦ B.②③④⑤⑦⑧
C.②⑤ D.②③⑤⑧
解析:根据题目要求，既要满足增大速率，又要满足使化学平衡向右移动。从反应速率角度分析，①④⑦三种条件下化学反应速率降低；⑥条件下化学反应速率不变；②③⑤⑧条件下化学反应速率增高。从平衡移动角度分析:①③条件下化学平衡向左移动；②④⑤⑦条件下化学平衡向右移动；⑥⑧条件下化学平衡不移动。
√
新知探究(二) 工业合成氨的
适宜条件
1.合成氨工业中生产条件的选择
压强 理论和实验数据的分析均表明，合成氨时压强增大可以同时提高反应速率和转化率。但是，压强越大，对材料的强度和设备的要求也越高，增加生产投资并可能降低综合经济效益。一般采用的压强为10 MPa~30 MPa
温度 温度升高有利于提高反应速率，温度降低有利于提高反应转化率。因此，需要选择一个适宜的温度，一般采用的温度为400~500 ℃
催化剂 加入催化剂可以加快反应速率，对化学平衡无影响，一般选择铁触媒作为合成氨工业的催化剂。该催化剂在500 ℃左右时活性最大，这也是温度选择的原因之一。另外，为了防止杂质使催化剂“中毒”，原料气必须经过净化
浓度 为提高平衡转化率，工业上采取迅速冷却的方法，使气态氨变成液态氨并及时分离，分离后的原料气循环使用，并及时补充氢气和氮气，使反应物保持一定的浓度
2.合成氨生产流程示意图
3.化学反应的调控
影响化学反应进行的因素有两个方面:参加反应的物质本身因素(组成、结构、性质等)和外部条件(温度、压强、浓度、催化剂等)。化学反应的调控，就是通过改变外界条件使一个可能发生的反应按照某一方向进行。在实际生产中，要综合考虑化学反应速率和化学平衡的因素，寻找一个适宜的生产条件。
应用化学
工业上以黄铁矿(FeS2)为原料生产硫酸的工艺流程如图:
A为沸腾炉，反应为4FeS2+11O2 2Fe2O3+8SO2；B为接触室，反应为2SO2(g)+O2(g) 2SO3(g)　ΔH=-196.6 kJ·mol-1；C为吸收塔，反应为SO3+H2O H2SO4。接触室中利用催化氧化反应将SO2转化为SO3是工业制硫酸中最关键的步骤。
下表是不同压强、温度时SO2的转化率情况。
1.从理论上分析，为了使反应物的转化率尽可能大，在温度和压强方面如何选择
温度 不同压强下SO2的转化率/%
1×105 Pa 5×105 Pa 1×106 Pa 5×106 Pa 1×107 Pa
450 ℃ 97.5 98.9 99.2 99.6 99.7
550 ℃ 85.6 92.9 94.9 97.7 98.3
提示:低温高压。
2.在实际工业生产中通常选择的温度是450 ℃，理由是什么
提示:该反应是放热反应，升高温度，反应物转化率降低，在450 ℃时反应物转化率较高。
3.在实际工业生产中通常选择的压强是多少 理由是什么
提示:1×105 Pa。常压下SO2的转化率已经很高，若采用较大的压强，SO2的转化率提高很少，但对设备及动力的要求更高。
4.在合成SO3的过程中，解释不需要分离出SO3的原因。
提示:SO2的转化率比较高，达到平衡后的混合气体中SO2的余量很少，故不需要分离出SO3。
5.生产中通入过量空气的目的是什么
提示:增大O2浓度，提高SO2的转化率。
[题点多维训练]
√
题点(一)　合成氨条件的选择
1.(2025·重庆期中检测)工业合成氨的反应为N2(g)+3H2(g) 2NH3(g)　ΔH=-92 kJ·mol-1　ΔS=-198.2 J·mol-1·K-1，下列有关化学反应调控说法错误的是(　　)
A.合成氨气，理论上选用低温、高压的条件进行控制，有利于提高合成氨的产率
B.该反应在常温下可以自发进行
C.将生成的NH3进行液化，有助于提高反应速率
D.结合生产实际，可以适当提高原料气体中N2的含量
解析:反应正向气体分子数减小，增大压强，有利于平衡正向移动，合成氨的产率提高，正向放热，降低温度，有利于平衡正向移动，合成氨的产率提高，故A正确；反应正向气体分子数减小，ΔS<0，ΔH<0，低温时反应自发，故B正确；将生成的NH3进行液化，平衡正向移动，反应物浓度减小，反应速率减小，故C错误；适当提高原料气体中N2的含量，有利于平衡正向移动，可以提高氢气转化率，故D正确。
√
2.下列所示是哈伯法制氨的流程图，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
解析:②④⑤操作均有利于化学平衡向合成氨的方向移动，提高转化率。
题点(二)　化学反应的调控
3.下列关于化学反应的调控措施说法不正确的是(　　)
A.硫酸工业中，为提高SO2的转化率，通入过量的空气
B.工业上增加炼铁高炉的高度可以有效降低尾气中CO的含量
C.合成氨工业中，从生产实际条件考虑，不盲目增大反应压强
D.合成氨工业中，为提高氮气和氢气的利用率，采用循环操作
√
解析:反应2SO2+O2 2SO3，通入过量的空气，反应正向进行，SO2的转化率提高，A项正确；高炉炼铁过程中发生反应:Fe2O3(s)+3CO(g) 2Fe(s)+
3CO2(g)，达到平衡后，增加高炉的高度不能降低炼铁尾气中CO的含量，B项错误；工业合成氨，从生产实际条件考虑，不盲目增大反应压强，若压强过大，不仅会增大能源消耗，还会增大动力消耗，对设备的要求也高，C项正确；工业合成氨是可逆反应，原料不能完全转化为产物，采用氮气和氢气循环操作的主要目的是提高氮气和氢气的利用率，D项正确。
√
4.(2025·南宁高二检测)在300 ℃、70 MPa下由二氧化碳和氢气合成乙醇的反应如下:2CO2(g)+6H2(g) CH3CH2OH(g)+3H2O(g)，下列叙述错误的是 (　　)
A.使用催化剂可大大提高生产效率
B.反应需在300 ℃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:使用催化剂可加快反应速率，能大大提高生产效率，故A正确；如煤的燃烧放热，但需要加热，反应加热与反应放热还是吸热没有直接的关系，故B错误；充入大量CO2气体平衡会正向移动，所以可提高H2的转化率，故C正确；从平衡混合气体中分离出CH3CH2OH和H2O会使平衡正向移动，所以可提高CO2和H2的利用率，故D正确。
|归纳拓展|化工生产适宜条件选择的分析角度
分析角度 原则要求
从化学反应速率分析 既不能过快，又不能太慢
从化学平衡移动分析 既要注意外界条件对速率和平衡影响的一致性，又要注意二者影响的矛盾性
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，从而降低生产成本
从实际生产能力分析 如设备承受高温、高压的能力等
从催化剂的使用活性分析 注意催化剂的活性对温度的限制
课时跟踪检测
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
13
√
12
一、选择题
1.根据合成氨反应的特点分析，当前最有前途的研究发展方向是(　　)
A.研制耐高压的合成塔
B.采用超大规模的工业生产
C.研制耐低温复合催化剂
D.探索不用H2和N2合成氨的新途径
解析:现在合成氨工业主要选择高温、高压、铁催化剂，条件较为苛刻，研制耐低温复合催化剂是最有前途的研究方向。
15
14
√
1
2
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
3
2.贮氢技术是氢气作燃料的一大难题。有报道称镧(La)—镍(Ni)合金材料LaNi4有较大贮氢容量，其原理为LaNi4(s)+3H2(g) LaNi4H6(s)　ΔH=-31.8 kJ·mol-1。下列条件有利于该合金贮氢的是 (　　)
A.高温、低压 B.低温、高压
C.高温、高压 D.低温、低压
解析:LaNi4(s)+3H2(g) LaNi4H6(s)反应放热，故降低温度利于平衡正向移动；该反应为气体体积减小的可逆反应，故增大压强平衡正向移动。
15
14
√
1
2
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
3
3.(2025·肇庆市高二期中)合成氨问题，关乎世界化工发展和粮食安全问题。下列对合成氨工业的叙述中，不正确的是 (　　)
A.高压条件比常压条件更有利于合成氨的反应
B.合成氨时采用循环操作，可以提高原料利用率
C.工业生产采用500 ℃而不采用常温，是为了提高合成氨的转化率
D.铁触媒的使用有利于提高合成氨的生产效率
解析:合成氨的反应为气体分子数减小的反应，增大压强有利于反应正向进行，A正确；合成氨的反应为可逆反应，原料不能完全反应，采用循环操作，可以提高原料利用率，B正确；合成氨的反应为放热反应，升温会使平衡逆向移动，工业生产采用500 ℃而不采用常温，是为了提高反应速率，C错误；铁触媒为催化剂，可以大大提高反应速率，有利于提高合成氨的生产效率，D正确。
15
14
√
1
2
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
3
4.水煤气的主要成分为CO和H2，工业上常利用CH4和H2O在催化剂和一定条件下来制备水煤气，原理为CH4(g)+H2O(g) CO(g)+3H2(g)　ΔH>0。下列条件中最适宜工业生产水煤气的是 (　　)
A.温度为25 ℃，压强为50 kPa B.温度为25 ℃，压强为101 kPa
C.温度为500 ℃，压强为1 000 kPa D.温度为800 ℃，压强为250 kPa
解析:对于反应CH4(g)+H2O(g) CO(g)+3H2(g)　ΔH>0，反应物气体的物质的量小于生成物气体的物质的量之和，则增大压强，平衡逆向移动，正反应为吸热反应，升高温度，平衡正向移动，则工业生产水煤气，可在高温下进行，排除A、B；C、D相比较，D压强较小，有利于平衡正向移动。
15
14
√
1
2
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
3
5.某工厂的一种无害化处理反应为6NO+4NH3 5N2+6H2O。下列关于该反应的说法正确的是 (　　)
A.增大反应物浓度能减慢反应速率
B.降低温度能加快反应速率
C.使用催化剂能加快反应速率
D.NO与NH3能100%转化为产物
解析:增大反应物浓度，反应速率增大，A错误；降低温度，反应速率减小，B错误；使用催化剂能降低反应的活化能，加快反应速率，C正确；可逆反应不能100%转化为产物，所以NO与NH3不能100%转化为产物，D错误。
15
14
√
1
2
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
3
6.合成氨所需要的H2可由煤和水反应制得:
(1)H2O(g)+C(s) CO(g)+H2(g)　ΔH>0
(2)CO(g)+H2O(g) CO2(g)+H2(g)　ΔH<0
工业生产中，欲提高CO的转化率，所采用的下列措施正确的最佳组合是(　　)
①降低温度　②增大压强　③使用催化剂 ④增大CO浓度　⑤增大H2O(g)的浓度
A.①⑤ B.②③ C.②④⑤ D.③⑤
解析:反应(2)为体积不变的放热反应，降温和增大水蒸气的浓度均可使平衡右移，提高CO的转化率。
15
14
√
1
2
4
5
6
7
8
9
10
12
11
13
3
7.(2025·柳州高二月考)用于净化汽车尾气的反应:
2NO(g)+2CO(g) 2CO2(g)+N2(g)，已知常温下该反应速率极慢，570 K时平衡常数为1×1059。下列说法正确的是 (　　)
A.该反应在常温下进行不需要催化剂
B.提高尾气净化效率的最佳途径是研制高效催化剂
C.装有尾气净化装置的汽车排出的气体中不再含有NO或CO
D.570 K时该反应正向进行的程度很大，故使用催化剂并无实际意义
15
14
1
2
4
5
6
7
8
9
10
12
11
13
3
解析:常温下该反应速率极慢，故需要催化剂加快反应速率，A错误；研制高效催化剂可提高反应速率，解决该反应极慢的问题，有利于提高尾气净化的效率，B正确；净化汽车尾气的反应为可逆反应，可逆反应不可能完全进行，则尾气中的一氧化氮和一氧化碳不能完全转化，排出的气体中一定含有一氧化氮和一氧化碳，C错误；使用催化剂不影响平衡的移动，但能够加快反应速率，则使用催化剂具有很大的实际意义，D错误。
15
14
√
1
2
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
3
8.(2025·吉林高二期中)在硫酸工业中，通过下列反应使SO2氧化为SO3:
2SO2(g)+O2(g) 2SO3(g)　ΔH=-196.6 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。下列有关判断错误的是 (　　)
A.从理论上分析，为了使SO2尽可能多地转化为SO3，应选择的条件是450 ℃、10 MPa
B.在实际生产中，通入过量的空气，原因是增大O2浓度，SO2和O2的转化率均会提高
C.在实际生产中，选定的温度为400~500 ℃，原因是温度较低会使反应速率减小，达平衡时间变长，温度较高，SO2的转化率会降低，该温度下催化剂活性最佳
D.在实际生产中，采用的压强为常压，原因是常压下SO2的转化率已经很高，压强过大对设备要求过高
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
15
14
1
2
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
3
解析:450 ℃、10 MPa时，二氧化硫的转化率较高，则为了使二氧化硫尽可能多转化为三氧化硫，应选择的条件是450 ℃、10 MPa，故A正确；通入过量的空气，增大O2浓度，平衡正移，SO2的转化率增大，O2的转化率会减小，故B错误；该反应为放热反应，温度较低会使反应速率减小，则温度较高，SO2的转化率会降低，在温度为400~500 ℃时，催化剂活性最佳，故在实际生产中，选定的温度为
400~500 ℃，故C正确；常压下二氧化硫的平衡转化率已经很高，虽然高压有利于提高原料的利用率，但高压对设备和动力的要求提高，成本增加，从经济效益考虑，常压对生产更有利，故D正确。
15
14
√
1
2
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
3
9.目前空间站处理CO2废气涉及的反应为CO2+4H2 CH4+2H2O，下列关于该反应的说法错误的是(　　)
A.钌催化剂能加快该反应的速率
B.升高温度能加快该反应的速率
C.达到平衡时，CO2能100%转化为CH4
D.达到平衡时，反应速率:v(正)=v(逆)>0
解析:催化剂通过降低反应活化能加快该反应的速率，所以钌催化剂能加快该反应的速率，故A正确；升高温度能加快该反应的速率，故B正确；该反应是可逆反应，达到平衡时，CO2不能100%转化为CH4，故C错误；化学平衡是动态平衡，当反应达到化学平衡时，v(正)=v(逆)>0，故D正确。
15
14
1
2
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
3
√
10.(2025·济宁高二期末)合成氨工业中，原料气(N2、H2及少量CO、NH3的混合气)在进入合成塔前需经过铜氨液处理以除去其中的CO，其反应为[Cu(NH3)2]++CO+NH3 [Cu(NH3)3CO]+　ΔH<0，所得溶液经过处理可使铜氨液再生，重复利用。以下说法正确的是 (　　)
A.高温、低压条件有利于铜氨液再生
B.除CO的反应在任何温度下都能自发进行
C.合成塔使用热交换控制体系控制温度在400~500 ℃左右，主要目的是使合成氨反应平衡正向移动
D.合成氨过程中的加压、加催化剂都有利于提高原料的平衡转化率
15
14
1
2
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
3
解析:铜氨液再生，化学平衡向逆反应方向移动；由于该反应的正反应是气体体积减小的放热反应，升高温度或减小压强均可使平衡逆向移动，故A正确。反应的ΔH<0，反应后气体分子数减少，ΔS<0，根据体系的自由能ΔG=ΔH-TΔS，只有在低温时，反应才能自发进行，故B错误。该反应的正反应是放热反应，要使平衡正向移动，应该采用低温条件；合成塔使用热交换控制体系控制温度在400~500 ℃左右，主要目的是使催化剂铁触媒的活性达到最佳状态，故C错误。使用催化剂只能改变反应途径，降低反应的活化能，但是不能使平衡移动，故使用催化剂无法提高原料的平衡转化率，故D错误。
15
14
1
2
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
3
11.纳米钴(Co)常用于CO加氢反应的催化剂:CO(g)+3H2(g) CH4(g)+H2O(g)　ΔH<0。下列有关说法正确的是 (　　)
A.纳米技术的应用，优化了催化剂的性能，提高了反应的转化率
B.缩小容器体积，平衡向正反应方向移动，CO的浓度增大
C.温度越低，越有利于CO催化加氢
D.从平衡体系中分离出H2O(g)能加快正、逆反应速率
解析:应用纳米技术能够提高催化剂的催化性能，但不能改变化学平衡，A错误；缩小容器体积，平衡正向移动，但由勒夏特列原理可知CO的浓度增大，B正确；催化剂的活性受温度影响，降温可能导致催化剂活性下降，不利于CO的催化加氢，C错误；降低生成物浓度，达到新的平衡，浓度下降，正、逆反应速率比原平衡慢，D错误。
√
15
14
12
1
2
4
5
6
7
8
9
10
11
13
3
√
12.(2025·天津期中检测)吉林大学科研人员合作研究得出基于机械化学(“暴力”干扰使铁活化)在较温和的条件下由氮气合成氨的新方案(如图所示)，利用这种方案所得氨的体积分数平衡时可高达82.5%。已知合成氨反应N2(g)+3H2(g) 2NH3(g)　ΔH=-92.4 kJ·mol-1。下列说法正确的是 (　　)
A.该方案所得氨的含量高，主要是因为使用了铁做催化剂
B.采用该方案生产氨气，活化能和ΔH均减小
C.该方案提高了氨的平衡体积分数，与反应温度较低有关
D.为了提高氢气的平衡转化率和反应速率，应尽量采取较高温度
解析:使用催化剂，平衡不移动，氨气的含量不变，故A错误；使用催化剂，可以降低反应所需的活化能，但是反应焓变不变，故B错误；反应放热，温度低，有利于平衡正向移动，氨的平衡体积分数提高，故C正确；温度升高，反应速率加快，平衡逆向移动，氢气平衡转化率减小，故D错误。
15
14
1
2
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
3
13.某研究小组为探究催化剂对尾气中CO、NO转化的影响，将含NO和CO的尾气在不同温度下，以一定的流速通过两种不同的催化剂进行反应:
2NO(g)+2CO(g) N2(g)+2CO2(g)　ΔH<0，测量相同时间内逸出
气体中NO的含量，从而确定尾气脱氮率(脱氮率即NO的转化率)，
结果如图所示。下列说法正确的是 (　　)
①两种催化剂均能降低反应的活化能，但ΔH均不变 ②相同条件下，改变压强对脱氮率没有影响 ③曲线Ⅱ中的催化剂的最适宜温度为450 ℃左右 ④a点的脱氮率是对应温度下的平衡脱氮率 ⑤若低于200 ℃，图中曲线Ⅰ脱氮率随温度升高变化不大的主要原因是催化剂的活性不高
A.①②③ B.①③④ C.②③④ D.①③⑤
√
15
14
1
2
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
3
解析:①催化剂可降低反应的活化能，但不改变反应的ΔH，正确；②该反应为气体分子数减小的反应，改变压强平衡发生移动，则改变压强对脱氮率有影响，错误；③由图可知，曲线Ⅱ中450 ℃左右脱氮率最大，则曲线Ⅱ中的催化剂的最适宜温度为450 ℃左右，正确；④因为该反应是放热反应，降低温度，平衡正向移动，则a点对应温度下的平衡脱氮率应大于450 ℃下的脱氮率，错误；⑤催化剂的活性受温度的影响，则低于200 ℃时，图中曲线Ⅰ脱氮率随温度升高变化不大的主要原因是催化剂的活性不高，正确。
15
14
1
2
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
3
14.在一定条件下，利用CO2合成CH3OH的反应为CO2(g)+3H2(g) CH3OH(g)+H2O(g)　ΔH1，研究发现，反应过程中会发生副反应为CO2(g)+H2(g) CO(g)+H2O(g)　ΔH2，温度对CH3OH、CO的产率影响如图所示。下列说法中不正确的是 (　　)
A.ΔH1<0，ΔH2>0
B.增大压强有利于加快合成反应的速率
C.选用合适的催化剂可以减弱副反应的发生
D.生产过程中，温度越高越有利于提高CH3OH的产率
14
√
15
1
2
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
3
解析:根据图示，升高温度CH3OH的产率降低，反应CO2(g)+3H2(g) CH3OH (g)+H2O(g) 向逆反应方向移动，ΔH1<0，升高温度CO的产率增大，反应CO2(g)+H2(g) CO(g)+H2O(g)向正反应方向移动，ΔH2>0，A正确；反应有气体参与，增大压强有利于加快合成反应的速率，B正确；催化剂有一定的选择性，选用合适的催化剂可以减弱副反应的发生，C正确；由题图可见，温度越高，CH3OH的产率越低，D错误。
14
15
1
2
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
3
14
二、非选择题
15.(12分)合成氨工艺是人工固氮最重要的途径。下图是合成氨的简要流程和反应方程式:N2(g)+3H2(g) 2NH3(g)　ΔH<0
(1)图中X的主要成分是　　　　　，这样操作的目的是_________________
　 。
15
解析:N2(g)+3H2(g) 2NH3(g)反应可逆，氮气、氢气不能完全转化为氨气，冷凝器中氨气液化，分离出液氨后剩余氮气和氢气，X的主要成分是N2、H2，N2、H2循环利用，有利于提高原料的利用率。
N2、H2
循环利用N2、H2，
提高原料的利用率
1
2
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
3
14
二、非选择题
15.(12分)合成氨工艺是人工固氮最重要的途径。下图是合成氨的简要流程和反应方程式:N2(g)+3H2(g) 2NH3(g)　ΔH<0
(2)有利于提高合成氨平衡产率的条件为 　。
A.低温　B.高温　C.低压　D.高压　E.催化剂
15
解析:正反应放热，降低温度，平衡正向移动；正反应气体系数和减小，增大压强，平衡正向移动，催化剂对平衡无影响，有利于提高合成氨平衡产率的条件为低温、高压，选A、D。
AD
1
2
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
3
14
二、非选择题
15.(12分)合成氨工艺是人工固氮最重要的途径。下图是合成氨的简要流程和反应方程式:N2(g)+3H2(g) 2NH3(g)　ΔH<0
(3)T ℃时，若在容积为2 L的密闭恒容容器中充入0.8 mol N2(g)和1.6 mol H2(g)，5 min后达到平衡，测得N2的浓度为0.2 mol·L-1。
①计算此段时间的反应速率v(NH3)=　　　　　　　　　　，H2的转化率为　　　。
②已知300 ℃时K=0.86，则上述反应温度T　　300(填“>”“<”或“=”)。
15
0.08 mol·L-1·min-1　
75%
<
1
2
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
3
14
解析:T ℃时，若在容积为2 L的密闭恒容容器中充入0.8 mol N2(g)和1.6 mol H2(g)，5 min后达到平衡，测得N2的浓度为0.2 mol·L-1，则此段时间内消耗
0.4 mol氮气，根据反应方程式可知，反应消耗1.2 mol H2，生成0.8 mol氨气；①反应速率v(NH3)==0.08 mol·L-1·min-1，H2的转化率为×100%=75%。
②已知300 ℃时K=0.86， 反应中K==100，正反应放热，温度越高平衡常数越小，反应温度T<300。
15课时跟踪检测(十四)　化学反应的调控
一、选择题
1.根据合成氨反应的特点分析,当前最有前途的研究发展方向是 (　　)
A.研制耐高压的合成塔
B.采用超大规模的工业生产
C.研制耐低温复合催化剂
D.探索不用H2和N2合成氨的新途径
2.贮氢技术是氢气作燃料的一大难题。有报道称镧(La)—镍(Ni)合金材料LaNi4有较大贮氢容量,其原理为LaNi4(s)+3H2(g)LaNi4H6(s)　ΔH=-31.8 kJ·mol-1。下列条件有利于该合金贮氢的是 (　　)
A.高温、低压 B.低温、高压
C.高温、高压 D.低温、低压
3.(2025·肇庆市高二期中)合成氨问题,关乎世界化工发展和粮食安全问题。下列对合成氨工业的叙述中,不正确的是 (　　)
A.高压条件比常压条件更有利于合成氨的反应
B.合成氨时采用循环操作,可以提高原料利用率
C.工业生产采用500 ℃而不采用常温,是为了提高合成氨的转化率
D.铁触媒的使用有利于提高合成氨的生产效率
4.水煤气的主要成分为CO和H2,工业上常利用CH4和H2O在催化剂和一定条件下来制备水煤气,原理为CH4(g)+H2O(g)CO(g)+3H2(g)　ΔH>0。下列条件中最适宜工业生产水煤气的是 (　　)
A.温度为25 ℃,压强为50 kPa
B.温度为25 ℃,压强为101 kPa
C.温度为500 ℃,压强为1 000 kPa
D.温度为800 ℃,压强为250 kPa
5.某工厂的一种无害化处理反应为6NO+4NH35N2+6H2O。下列关于该反应的说法正确的是 (　　)
A.增大反应物浓度能减慢反应速率
B.降低温度能加快反应速率
C.使用催化剂能加快反应速率
D.NO与NH3能100%转化为产物
6.合成氨所需要的H2可由煤和水反应制得:
(1)H2O(g)+C(s)CO(g)+H2(g)　ΔH>0
(2)CO(g)+H2O(g)CO2(g)+H2(g)　ΔH<0
工业生产中,欲提高CO的转化率,所采用的下列措施正确的最佳组合是 (　　)
①降低温度　②增大压强　③使用催化剂
④增大CO浓度　⑤增大H2O(g)的浓度
A.①⑤ B.②③ C.②④⑤ D.③⑤
7.(2025·柳州高二月考)用于净化汽车尾气的反应:2NO(g)+2CO(g)2CO2(g)+N2(g),已知常温下该反应速率极慢,570 K时平衡常数为1×1059。下列说法正确的是 (　　)
A.该反应在常温下进行不需要催化剂
B.提高尾气净化效率的最佳途径是研制高效催化剂
C.装有尾气净化装置的汽车排出的气体中不再含有NO或CO
D.570 K时该反应正向进行的程度很大,故使用催化剂并无实际意义
8.(2025·吉林高二期中)在硫酸工业中,通过下列反应使SO2氧化为SO3:2SO2(g)+O2(g)2SO3(g)　ΔH=-196.6 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。下列有关判断错误的是 (　　)
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.从理论上分析,为了使SO2尽可能多地转化为SO3,应选择的条件是450 ℃、10 MPa
B.在实际生产中,通入过量的空气,原因是增大O2浓度,SO2和O2的转化率均会提高
C.在实际生产中,选定的温度为400~500 ℃,原因是温度较低会使反应速率减小,达平衡时间变长,温度较高,SO2的转化率会降低,该温度下催化剂活性最佳
D.在实际生产中,采用的压强为常压,原因是常压下SO2的转化率已经很高,压强过大对设备要求过高
9.目前空间站处理CO2废气涉及的反应为CO2+4H2CH4+2H2O,下列关于该反应的说法错误的是 (　　)
A.钌催化剂能加快该反应的速率
B.升高温度能加快该反应的速率
C.达到平衡时,CO2能100%转化为CH4
D.达到平衡时,反应速率:v(正)=v(逆)>0
10.(2025·济宁高二期末)合成氨工业中,原料气(N2、H2及少量CO、NH3的混合气)在进入合成塔前需经过铜氨液处理以除去其中的CO,其反应为[Cu(NH3)2]++CO+NH3[Cu(NH3)3CO]+　ΔH<0,所得溶液经过处理可使铜氨液再生,重复利用。以下说法正确的是 (　　)
A.高温、低压条件有利于铜氨液再生
B.除CO的反应在任何温度下都能自发进行
C.合成塔使用热交换控制体系控制温度在400~500 ℃左右,主要目的是使合成氨反应平衡正向移动
D.合成氨过程中的加压、加催化剂都有利于提高原料的平衡转化率
11.纳米钴(Co)常用于CO加氢反应的催化剂:CO(g)+3H2(g)CH4(g)+H2O(g)　ΔH<0。下列有关说法正确的是 (　　)
A.纳米技术的应用,优化了催化剂的性能,提高了反应的转化率
B.缩小容器体积,平衡向正反应方向移动,CO的浓度增大
C.温度越低,越有利于CO催化加氢
D.从平衡体系中分离出H2O(g)能加快正、逆反应速率
12.(2025·天津期中检测)吉林大学科研人员合作研究得出基于机械化学(“暴力”干扰使铁活化)在较温和的条件下由氮气合成氨的新方案(如图所示),利用这种方案所得氨的体积分数平衡时可高达82.5%。已知合成氨反应N2(g)+3H2(g)2NH3(g)　ΔH=-92.4 kJ·mol-1。下列说法正确的是 (　　)
A.该方案所得氨的含量高,主要是因为使用了铁做催化剂
B.采用该方案生产氨气,活化能和ΔH均减小
C.该方案提高了氨的平衡体积分数,与反应温度较低有关
D.为了提高氢气的平衡转化率和反应速率,应尽量采取较高温度
13.某研究小组为探究催化剂对尾气中CO、NO转化的影响,将含NO和CO的尾气在不同温度下,以一定的流速通过两种不同的催化剂进行反应:2NO(g)+2CO(g)N2(g)+2CO2(g)　ΔH<0,测量相同时间内逸出气体中NO的含量,从而确定尾气脱氮率(脱氮率即NO的转化率),结果如图所示。下列说法正确的是 (　　)
①两种催化剂均能降低反应的活化能,但ΔH均不变
②相同条件下,改变压强对脱氮率没有影响
③曲线Ⅱ中的催化剂的最适宜温度为450 ℃左右
④a点的脱氮率是对应温度下的平衡脱氮率
⑤若低于200 ℃,图中曲线Ⅰ脱氮率随温度升高变化不大的主要原因是催化剂的活性不高
A.①②③ B.①③④ C.②③④ D.①③⑤
14.在一定条件下,利用CO2合成CH3OH的反应为CO2(g)+3H2(g)CH3OH(g)+H2O(g)　ΔH1,研究发现,反应过程中会发生副反应为CO2(g)+H2(g)CO(g)+H2O(g)　ΔH2,温度对CH3OH、CO的产率影响如图所示。下列说法中不正确的是
(　　)
A.ΔH1<0,ΔH2>0
B.增大压强有利于加快合成反应的速率
C.选用合适的催化剂可以减弱副反应的发生
D.生产过程中,温度越高越有利于提高CH3OH的产率
二、非选择题
15.(12分)合成氨工艺是人工固氮最重要的途径。下图是合成氨的简要流程和反应方程式:
N2(g)+3H2(g)2NH3(g)　ΔH<0
(1)图中X的主要成分是　　　　　　,这样操作的目的是 　。
(2)有利于提高合成氨平衡产率的条件为 　。
A.低温　B.高温　C.低压　D.高压　E.催化剂
(3)T ℃时,若在容积为2 L的密闭恒容容器中充入0.8 mol N2(g)和1.6 mol H2(g),5 min后达到平衡,测得N2的浓度为0.2 mol·L-1。
①计算此段时间的反应速率v(NH3)=　　　　　　　　　　,H2的转化率为　　　　　。
②已知300 ℃时K=0.86,则上述反应温度T　　　　300(填“>”“<”或“=”)。
课时跟踪检测(十四)
1.选C　现在合成氨工业主要选择高温、高压、铁催化剂,条件较为苛刻,研制耐低温复合催化剂是最有前途的研究方向。
2.选B　LaNi4(s)+3H2(g) LaNi4H6(s)反应放热,故降低温度利于平衡正向移动;该反应为气体体积减小的可逆反应,故增大压强平衡正向移动。
3.选C　合成氨的反应为气体分子数减小的反应,增大压强有利于反应正向进行,A正确;合成氨的反应为可逆反应,原料不能完全反应,采用循环操作,可以提高原料利用率,B正确;合成氨的反应为放热反应,升温会使平衡逆向移动,工业生产采用500 ℃而不采用常温,是为了提高反应速率,C错误;铁触媒为催化剂,可以大大提高反应速率,有利于提高合成氨的生产效率,D正确。
4.选D　对于反应CH4(g)+H2O(g) CO(g)+3H2(g)　ΔH>0,反应物气体的物质的量小于生成物气体的物质的量之和,则增大压强,平衡逆向移动,正反应为吸热反应,升高温度,平衡正向移动,则工业生产水煤气,可在高温下进行,排除A、B;C、D相比较,D压强较小,有利于平衡正向移动。
5.选C　增大反应物浓度,反应速率增大,A错误;降低温度,反应速率减小,B错误;使用催化剂能降低反应的活化能,加快反应速率,C正确;可逆反应不能100%转化为产物,所以NO与NH3不能100%转化为产物,D错误。
6.选A　反应(2)为体积不变的放热反应,降温和增大水蒸气的浓度均可使平衡右移,提高CO的转化率。
7.选B　常温下该反应速率极慢,故需要催化剂加快反应速率,A错误;研制高效催化剂可提高反应速率,解决该反应极慢的问题,有利于提高尾气净化的效率,B正确;净化汽车尾气的反应为可逆反应,可逆反应不可能完全进行,则尾气中的一氧化氮和一氧化碳不能完全转化,排出的气体中一定含有一氧化氮和一氧化碳,C错误;使用催化剂不影响平衡的移动,但能够加快反应速率,则使用催化剂具有很大的实际意义,D错误。
8.选B　450 ℃、10 MPa时,二氧化硫的转化率较高,则为了使二氧化硫尽可能多转化为三氧化硫,应选择的条件是450 ℃、10 MPa,故A正确;通入过量的空气,增大O2浓度,平衡正移,SO2的转化率增大,O2的转化率会减小,故B错误;该反应为放热反应,温度较低会使反应速率减小,则温度较高,SO2的转化率会降低,在温度为400~500 ℃时,催化剂活性最佳,故在实际生产中,选定的温度为400~500 ℃,故C正确;常压下二氧化硫的平衡转化率已经很高,虽然高压有利于提高原料的利用率,但高压对设备和动力的要求提高,成本增加,从经济效益考虑,常压对生产更有利,故D正确。
9.选C　催化剂通过降低反应活化能加快该反应的速率,所以钌催化剂能加快该反应的速率,故A正确;升高温度能加快该反应的速率,故B正确;该反应是可逆反应,达到平衡时,CO2不能100%转化为CH4,故C错误;化学平衡是动态平衡,当反应达到化学平衡时,v(正)=v(逆)>0,故D正确。
10.选A　铜氨液再生,化学平衡向逆反应方向移动;由于该反应的正反应是气体体积减小的放热反应,升高温度或减小压强均可使平衡逆向移动,故A正确。反应的ΔH<0,反应后气体分子数减少,ΔS<0,根据体系的自由能ΔG=ΔH-TΔS,只有在低温时,反应才能自发进行,故B错误。该反应的正反应是放热反应,要使平衡正向移动,应该采用低温条件;合成塔使用热交换控制体系控制温度在400~500 ℃左右,主要目的是使催化剂铁触媒的活性达到最佳状态,故C错误。使用催化剂只能改变反应途径,降低反应的活化能,但是不能使平衡移动,故使用催化剂无法提高原料的平衡转化率,故D错误。
11.选B　应用纳米技术能够提高催化剂的催化性能,但不能改变化学平衡,A错误;缩小容器体积,平衡正向移动,但由勒夏特列原理可知CO的浓度增大,B正确;催化剂的活性受温度影响,降温可能导致催化剂活性下降,不利于CO的催化加氢,C错误;降低生成物浓度,达到新的平衡,浓度下降,正、逆反应速率比原平衡慢,D错误。
12.选C　使用催化剂,平衡不移动,氨气的含量不变,故A错误;使用催化剂,可以降低反应所需的活化能,但是反应焓变不变,故B错误;反应放热,温度低,有利于平衡正向移动,氨的平衡体积分数提高,故C正确;温度升高,反应速率加快,平衡逆向移动,氢气平衡转化率减小,故D错误。
13.选D　①催化剂可降低反应的活化能,但不改变反应的ΔH,正确;②该反应为气体分子数减小的反应,改变压强平衡发生移动,则改变压强对脱氮率有影响,错误;③由图可知,曲线Ⅱ中450 ℃左右脱氮率最大,则曲线Ⅱ中的催化剂的最适宜温度为450 ℃左右,正确;④因为该反应是放热反应,降低温度,平衡正向移动,则a点对应温度下的平衡脱氮率应大于450 ℃下的脱氮率,错误;⑤催化剂的活性受温度的影响,则低于200 ℃时,图中曲线Ⅰ脱氮率随温度升高变化不大的主要原因是催化剂的活性不高,正确。
14.选D　根据图示,升高温度CH3OH的产率降低,反应CO2(g)+3H2(g) CH3OH (g)+H2O(g) 向逆反应方向移动,ΔH1<0,升高温度CO的产率增大,反应CO2(g)+H2(g) CO(g)+H2O(g)向正反应方向移动,ΔH2>0,A正确;反应有气体参与,增大压强有利于加快合成反应的速率,B正确;催化剂有一定的选择性,选用合适的催化剂可以减弱副反应的发生,C正确;由题图可见,温度越高,CH3OH的产率越低,D错误。
15.解析:(1)N2(g)+3H2(g) 2NH3(g)反应可逆,氮气、氢气不能完全转化为氨气,冷凝器中氨气液化,分离出液氨后剩余氮气和氢气,X的主要成分是N2、H2,N2、H2循环利用,有利于提高原料的利用率。(2)正反应放热,降低温度,平衡正向移动;正反应气体系数和减小,增大压强,平衡正向移动,催化剂对平衡无影响,有利于提高合成氨平衡产率的条件为低温、高压,选A、D。(3)T ℃时,若在容积为2 L的密闭恒容容器中充入0.8 mol N2(g)和1.6 mol H2(g),5 min后达到平衡,测得N2的浓度为0.2 mol·L-1,则此段时间内消耗0.4 mol氮气,根据反应方程式可知,反应消耗1.2 mol H2,生成0.8 mol氨气;①反应速率v(NH3)==0.08 mol·L-1·min-1,H2的转化率为×100%=75%。②已知300 ℃时K=0.86, 反应中K==100,正反应放热,温度越高平衡常数越小,反应温度T<300。
答案:(1)N2、H2　循环利用N2、H2,提高原料的利用率
(2)AD　(3)①0.08 mol·L-1·min-1　75%　②<
5 / 5

展开更多......

收起↑