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教学目标 1.结合生产实例，讨论化学反应条件的选择和优化，形成从限度、速率、能耗的多角度综合调控化学反应的基本思路，发展“绿色化学”的观念和辩证思维的能力 2.能运用温度、浓度、压强和催化剂对化学反应速率的影响规律解释生产、生活、实验室中的实际问题
重点和难点 重点：化学反应条件的优化的选择 难点：实际生成生活中化学反应条件的优化
知识点1 合成氨
1、合成氨反应的限度
(1)反应原理
N2(g)＋3H2(g)2NH3(g) ΔH＝－92.2 kJ·mol－1，ΔS＝－198.2 J·K－1·mol－1。
(2)反应特点
①自发性：常温(298 K)下，ΔH－TΔS<0，能自发进行。
②可逆性：反应为可逆反应。
③熵变：ΔS<0，正反应是气体体积缩小的反应。
④焓变：ΔH<0，是放热反应。
(3)影响因素
①外界条件：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投料比：温度、压强一定时，N2、H2的体积比为1∶3时平衡混合物中氨的含量最高。
2、合成氨反应的速率
(1)提高合成氨反应速率的方法
(2)浓度与合成氨反应速率之间的关系
在特定条件下，合成氨反应的速率与参与反应的物质的浓度的关系式为v＝kc(N2)·c1.5(H2)·c－1(NH3)，由速率方程可知：增大N2或H2的浓度，减小NH3的浓度，都有利于提高合成氨反应的速率。
【易错提醒】
温度升高k值增加，会加快反应速率；同时加入合适的催化剂能降低合成氨反应的活化能，使合成氨反应的速率提高。
3、合成氨生产的适宜条件
(1)合成氨反应适宜条件分析
工业生产中，必须从反应速率和反应限度两个角度选择合成氨的适宜条件，既要考虑尽量增大反应物
的转化率，充分利用原料，又要选择较快的反应速率，提高单位时间内的产量，同时还要考虑设备的要求和技术条件。
(2)合成氨的适宜条件
序号 影响因素 选择条件
1 温度 反应温度控制在700K左右
2 物质的量 N2、H2投料比1∶2.8
3 压强 1×107～1×108 Pa
4 催化剂 选择铁做催化剂
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
(3)合成氨的生产流程的三阶段
(4) 选择化工生产适宜条件的分析角度
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
在其他条件不变的情况下，能使合成氨反应进行程度增大的方法是（ ）
A．升高温度　 B．减小压强
C．使用催化剂 D．及时分离出氨气
【答案】D
【解析】合成氨的反应是放热反应，且反应前后气体体积减小。升高温度，会使平衡向吸热的逆反应方向移动，使合成氨反应进行程度减小，A项不符合题意；减小压强，平衡会向气体体积增大的逆反应方向移动，使合成氨反应进行程度减小，B项不符合题意；使用催化剂，平衡不移动，合成氨反应进行程度不发生变化，C项不符合题意；及时分离出氨气，减小反应产物浓度，平衡正向移动，能使合成氨反应进行程度增大，D项符合题意。
工业上用氮气和氢气合成氨：N2＋3H22NH3(反应放热)，从反应速率和化学平衡两方面看，合成氨的适宜条件一般为压强：10～30 MPa，温度：500 ℃左右，催化剂：铁触媒。下列有关合成氨工业的叙述不正确的是（ ）
A．使用铁触媒，可使氮气和氢气混合气体之间的反应在较低温度下取得较高的反应速率
B．工业上选择上述条件下合成氨，可以使氮气全部转化为氨
C．上述化学平衡的移动受到温度、反应物的浓度、压强等因素的影响
D．温度升高，不利于提高氮气的转化率
【答案】B
【解析】合成氨的反应是可逆反应，反应物的平衡转化率不可能达到100%，B项错误。
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中，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400～500 ℃，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
【答案】B
【解析】合成氨的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，再将未反应的N2、H2循环利用，可使氨的产率较高，A项错误、B项正确；合成氨工业选择400～500 ℃的温度，主要从反应速率和催化剂活性两方面考虑，合成氨的反应是放热反应，低温才有利于平衡向正反应方向移动，C项错误；不论从反应速率还是化学平衡考虑，高压更有利于合成氨，但压强太大，对设备、动力的要求更高，因此选择10～30 MPa，D项错误。
下列有关合成氨工业的说法中正确的是（ ）
A．铁作催化剂可加快反应速率，且有利于化学平衡向合成氨的方向移动
B．升高温度可以加快反应速率，且有利于化学平衡向合成氨的方向移动
C．增大压强能缩短到达平衡状态所用的时间
D．合成氨采用的压强是1×107～3×107 Pa，因为该压强下铁触媒的活性最高
【答案】C
【解析】催化剂可以改变反应速率，但不能使平衡移动，只能缩短反应达到平衡所需的时间，A项错误；升高温度可以加快反应速率，但合成氨反应是放热反应，因此升高温度不利于化学平衡向合成氨的方向移动，B项错误；增大压强反应速率加快，C项正确；催化剂的活性取决于温度的高低，而非压强的大小，D项错误。
对于合成氨反应，达到平衡后，以下分析正确的是（ ）
A．升高温度，对正反应的反应速率影响更大
B．增大压强，对正反应的反应速率影响更大
C．减小反应物浓度，对逆反应的反应速率影响更大
D．加入催化剂，对逆反应的反应速率影响更大
【答案】B
【解析】A项，合成氨反应的正反应是放热反应，升高温度，正、逆反应的反应速率都增大，但是温度对吸热反应的速率影响更大，所以对该反应来说，升高温度对逆反应的反应速率影响更大，错误；B项，合成氨的正反应是气体体积减小的反应，增大压强，对正反应的反应速率影响更大，正确；C项，减小反应物浓度，正反应速率瞬间减小，由于生成物的浓度没有变化，所以逆反应速率瞬间不变，然后逐渐减小，故减小反应物浓度，对正反应的反应速率影响更大，错误；D项，加入催化剂，对正、逆反应的反应速率影响相同，错误。
对于合成氨反应N2(g)＋3H2(g)2NH3(g)　ΔH<0，下列研究结果和示意图相符的是（ ）
选项 A B C D
研究结果 压强对反应的影响 温度对反应的影响 平衡体系增加N2对反应的影响 催化剂对反应的影响
图示
【答案】C
【解析】A项，由于p1条件先达到平衡，故p1>p2，由p1→p2，减小压强，化学平衡左移，NH3的体积分数应降低，错误；B项，由于此反应ΔH<0，故升温平衡左移，N2的转化率降低，错误；C项，增大N2的量，会使正反应速率瞬间增大，使化学平衡右移，正确；D项，使用催化剂，能加快反应速率，缩短到达平衡的时间，错误。
命题点2 化学反应的调控
1、影响化学反应进行的因素
首先是参加反应的物质组成、结构和性质等本身因素，其次是温度、压强、浓度、催化剂等反应条件。
2、化学反应的调控
（1）含义：通过改变反应条件使一个可能发生的反应按照某一方向进行；
（2）考虑实际因素：结合设备条件、安全操作、经济成本等情况，综合考虑影响化学反应速率和化学平衡的因素，寻找适宜的生产条件；此外，还要根据环境保护及社会效益等方面的规定和要求做出分析，权衡利弊，才能实施生产。
3、工业生产条件的调控原则
(1)既要注意外界条件对反应影响的一致性，又要注意外界条件对反应影响的矛盾性。
(2)既要注意温度、催化剂对反应速率影响的一致性，又要注意催化剂的活性对温度的限制。
(3)既要注意理论上的需要，又要注意实际操作上的可能性。
下列生活和生产中的做法或事实，与调控反应速率无关的是（ ）
A．牛奶放在冰箱中冷藏
B．使用加酶洗衣粉洗涤衣物
C．汽车的橡胶轮胎中要添加抑制剂
D．工业合成氨时，及时将氨液化分离
【答案】D
【解析】A.牛奶放在冰箱中冷藏，降低了温度，反应速率降低；B.使用加酶洗衣粉洗涤衣物，相当于使用了催化剂，增大了反应速率；C.汽车的橡胶轮胎中要添加抑制剂是为了防止橡胶老化，延长使用寿命，降低了反应速率；D.工业合成氨时，及时将氨液化分离，降低生成物浓度，使平衡正向移动，与调控反应速率无关。
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．使用合适的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
【答案】B
【解析】B项，加热可以增大化学反应速率，放热反应也可能在加热条件下进行，故不正确。
苯乙烯与溴苯在一定条件下发生Heck反应：
溴苯用量/(mmol) 100 100 100 100 100 100 100
催化剂用量/(mmol) 2 2 2 2 2 2 2
反应温度/℃ 100 100 100 100 120 140 160
反应时间/h 10 12 14 16 14 14 14
产率/% 81.2 84.4 86.6 86.2 93.5 96.6 89.0
根据上表数据，下列说法正确的是（ ）
A．最佳反应温度为100 ℃ B．最佳反应时间为16 h
C．温度过高时催化剂活性可能降低 D．反应产物的分子式为C14H14
【答案】C
【解析】根据表格数据可知，当反应温度为140 ℃，反应时间为14 h时，生成物的产率最大，因此最佳反应温度为140 ℃，最佳反应时间为14 h，A、B错误；根据表格数据可知，温度超过140 ℃时，生成物的产率降低，可能是温度过高导致催化剂的活性降低，C正确；反应产物的分子式为C14H12，D错误。
某工业生产中发生反应：2A(g)＋B(g)M(g)　ΔH<0。下列有关该工业生产的说法正确的是（ ）
A．工业上合成M时，一定采用高压条件，因为高压有利于M的生成
B．若物质B廉价易得，工业上一般采用加入过量的B以提高A和B的转化率
C．工业上一般采用较高温度合成M，因温度越高，反应物的转化率越高
D．工业生产中常采用催化剂，因为生产中使用催化剂可提高M的日产量
【答案】D
【解析】加入过量B只能提高A的转化率，B的转化率降低；温度升高，平衡逆向移动，反应物的转化率降低；使用催化剂可降低反应的活化能，提高反应速率。
工业合成氨的反应为N2(g)＋3H2(g)2NH3(g)　ΔH<0，该反应应采取的适宜条件是（ ）
A．低温、高压、催化剂
B．适宜的温度、高压、催化剂
C．低温、常压、催化剂
D．适宜的温度和压强、催化剂
【答案】D
【解析】降温，平衡右移，但反应速率太慢，从反应速率和催化剂的活性考虑，温度选在700 K左右；增大压强，平衡右移，但压强太大，对设备要求很高，所以也要选择适宜的压强；催化剂能增大反应速率，要选择催化剂，故D项符合题意。
1．（23-24高二上·天津河西·期中）合成氨工业中采用了物质循环操作，主要的目的是
A．降低氨的沸点 B．增大化学反应速率
C．提高N2和H2的利用率 D．提高平衡混合物中氨的含量
【答案】C
【详解】由于合成氨的反应方程式是：N2+3H2 2NH3，该反应是可逆反应，反应物只能部分转化成氨气，所以通过采用循环操作，大大提高了原料氮气、氢气的利用率，所以正确的是C。
答案选C。
2．（24-25高二上·江苏镇江·阶段检测）合成氨对人类生存和发展有着重要意义，1909年哈伯在实验室中首次利用氮气与氢气反应合成氨，实现了人工固氮，其合成原理为： 。下列说法不符合工业合成氨生产实际的是
A．增大压强，可增加单位体积内的活化分子数目，则速率增大
B．实际生产温度主要由催化剂决定
C．在实际生产中温度越高，化学反应速率一定越快
D．液化分离有利于合成氨
【答案】C
【详解】A．增大压强，可增加单位体积内的活化分子数目，从而使反应速率增大，A正确；
B．实际生产温度主要由催化剂的最佳活性温度决定，B正确；
C．在实际生产中温度过高，催化剂失活，化学反应速率会减慢，因此不是温度越高反应速率越快，C错误；
D．液化分离，减小生成物浓度，化学平衡正向移动，有利于合成氨，D正确；
故选C。
3．（23-24高二上·山东德州·期中）在恒容容器中，发生反应：，达到平衡状态．下列叙述正确的是
A．增加碳粉的量，可加快化学反应速率
B．是指时的浓度改变量为
C．该反应的平衡常数表达式为
D．充入一定量的He后，该反应的速率不变，平衡不移动
【答案】D
【详解】A．碳是固体，增加固体的量对反应速率无影响，A错误；
B．反应速率是平均反应速率，不是瞬时的反应速率，是指内的浓度改变量为，B错误；
C．平衡常数不用固体的浓度表达，该反应的平衡常数表达式为，C错误；
D．恒容容器内，充入一定量的He后，反应体系的各物质浓度不变，该反应的速率不变，平衡不移动，D正确；
答案选D。
4．（25-26高二上·山东烟台·期中）下列事实能用平衡移动原理解释的是
A．用饱和食盐水除去中的
B．与的平衡体系，压缩体积后颜色加深
C．增大压强可加快转化为的速率
D．500℃比室温更有利于合成氨的反应
【答案】A
【详解】A．氯气与水的反应是可逆反应(Cl2+H2O H++Cl +HClO)，饱和食盐水中存在大量氯离子，可使其平衡逆向移动，导致Cl2难溶于饱和食盐水，但HCl易溶于饱和食盐水，则用饱和食盐水除去中的HCl涉及平衡移动，能用平衡移动原理解释，A符合题意；
B．与的平衡体系中存在平衡：2NO2 N2O4，压缩体积后颜色加深是因为体积减小，二氧化氮浓度增大导致的，不能用平衡移动原解释(压缩体积相当于增大压强，2NO2 N2O4的平衡向生成N2O4方向移动)，B不符合题意；
C．增大压强可加快转化为的速率，是因为增大压强，单位体积内活化分子数增多，有效碰撞次数增大，属于反应速率的影响因素，与化学平衡移动无关，不能用平衡移动原理解释，C不符合题意；
D．合成氨的反应是放热反应，根据平衡移动原理，降低温度有利于平衡向正反应方向移动，500 ℃比室温高，不利于平衡正向移动。实际选择500 ℃是因为该温度下催化剂活性高，能加快反应速率，与化学平衡移动无关，不能用平衡移动原理解释，D不符合题意；
故选A。
5．（24-25高二上·山东德州·期中）下列叙述不能用平衡移动原理解释的是
A．红棕色的加压后颜色先变深后变浅
B．对新制氯水进行光照，氯水颜色变浅
C．用生石灰和浓氨水快速制取少量
D．工业合成氨选择较高温度
【答案】D
【详解】A．红棕色的NO2中存在平衡2NO2 N2O4，加压后颜色先变深后变浅，由于体积减小，NO2浓度变大，颜色先加深，后来由于加压，平衡向生成四氧化二氮的方向移动，颜色又变浅，能用化学平衡移动原理解释，A正确；
B．新制氯水中存在平衡：Cl2+H2O H++Cl-+HClO，光照新制的氯水时，次氯酸分解，平衡正向移动，氯气浓度变小，能用化学平衡移动原理解释，B正确；
C．在浓氨水中存在平衡：，生石灰溶于水电离出OH-且放热，c(OH-)增大、温度升高，平衡向生成氨气方向移动，可用浓氨水和生石灰固体快速制取氨气，能用化学平衡移动原理解释，C正确；
D．合成氨为放热反应，高温平衡逆向移动，采用400 ℃~ 500 ℃的高温条件是因为在这个条件下，催化剂的活性高，不能用平衡移动原理解释，D错误；
故选D。
6．（24-25高一下·浙江宁波·期中）下列关于工业合成氨的说法正确的是
A．工业合成氨采用10～30MPa，是因为该条件下催化剂的活性最好
B．选择不同的催化剂会改变此反应△H的数值
C．合成氨工业中采用低温以提高平衡转化率
D．合成氨工业中液化分离出氨，提高产率
【答案】D
【详解】A．合成氨工业采用，使反应速率快，且有利于提高平衡混合物中氨的含量，不是因为该条件下催化剂的活性最好，故A错误；
B．催化剂能改变化学反应速率，不能改变反应△H的数值，故B错误；
C．合成氨若采用低温可提高平衡转化率，但温度降低会使化学反应速率减小，达到平衡所用时间变长，在实际生产中采用的温度为400~500℃，故C错误；
D．由于氨易液化，可以分离出氨，使平衡正移，提高产率，故D正确；
故选D。
7．（2019·山东济南·一模）下图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，又可以增大反应速率
C．步骤③④⑤均有利于提高原料的平衡转化率
D．液态除可生产化肥外，还可作制冷剂
【答案】C
【分析】为了防止催化剂中毒，氮气、氢气干燥净化后加压，在催化剂加热到500°C反应后将氨气液化及时分离出液态氨，将氮气、氢气循环再利用，提高原料的利用率。
【详解】A．工业合成氨中，原料气中的杂质（如CO、硫的化合物等）会导致催化剂中毒，步骤①“净化”可除去杂质，防止催化剂失去活性，A正确；
B．合成氨反应为（正反应气体体积减小），加压会增大反应物浓度使反应速率加快，同时平衡向正反应方向移动，提高原料转化率，B正确；
C．步骤③为催化反应（500℃，催化剂），催化剂不影响平衡转化率；500℃高温因合成氨正反应放热，会使平衡逆向移动，降低平衡转化率；步骤④液化分离使平衡正向移动，步骤⑤循环未反应气体提高利用率，但步骤③不利于提高平衡转化率，C错误；
D．液态可用于生产氮肥（如NH4HCO3等），且液氨汽化吸热，可作制冷剂，D正确；
故选C。
8．（24-25高二上·山东泰安·期中）已知下图为工业合成氨的流程图。下列说法正确的是
A．此反应自发进行的温度应低于
B．步骤②中“加压”不能提高原料的转化率，但可以加快反应速率
C．步骤④中反应温度越高，催化剂活性越大，反应速率越快
D．步骤④⑤均有利于提高原料的平衡转化率
【答案】A
【分析】氮气和氢气的混合气体经过干燥、净化后进入压缩机加压至10MPa~30MPa，再进入热交换机，在铁触媒、400-500℃条件下反应生成氨气，生成的NH3和未反应的氮气和氢气都进入热交换机，液化分离得到液态NH3，氮气和氢气进入热交换机重复利用，据此解答。
【详解】A．根据ΔH-TΔS<0反应可自发进行，即-92.2×103+T×198.2<0，则T<465.1K，所以此反应自发进行的温度应低于465.1K，A正确；
B．该反应为气体体积减小的反应，加压使其平衡正向移动，能提高原料的转化率，也可以加快反应速率，B错误；
C．并不是温度越高，催化剂活性越大，铁触媒在500℃左右时活性最大，若温度过高，催化剂可能失活，反应速率减小，C错误；
D．步骤④中催化剂不影响化学平衡移动，且该反应为放热反应，理论上降低温度，才能使其平衡正向移动，而采用高温主要是加快反应的速率，则步骤④中的两个条件对提高原料的平衡转化率没有帮助；步骤⑤将NH3液化分离，使生成物NH3(g)浓度减小，平衡正向移动，有利于提高原料的平衡转化率，D错误；
故选A。
9．（第二章第4节）合成氨反应通常控制在20～50 MPa的压强和500 ℃左右的温度，且进入合成塔的氮气和氢气的体积比为1∶2.8，经科学测定，在相应条件下氮气和氢气反应所得氨的平衡浓度(体积分数)如表所示：
压强 20 MPa 60 MPa
500 ℃ 19.1 42.2
而实际从合成塔出来的混合气体中含有氨约为15%，这表明
A．表中所测数据有明显误差
B．生产条件控制不当
C．氨的分解速率大于预测值
D．合成塔中的反应并未达到平衡
【答案】D
【详解】A．表中数据为通过科学实验所得，不可能有明显误差，A故错误；
B．合成氨连续操作，不可能对生产条件控制不当，B错误；
C．平衡浓度问题与速率的大小没有直接关系，C错误；
D．合成氨工业考虑单位时间的产量问题，并未让合成氨反应达到平衡，题目中实际氨浓度（15%）低于表格中20MPa、500℃对应的平衡浓度（19.1%），说明反应未达到平衡。合成氨工业为提高效率，通常不会让反应完全达到平衡（需更长时间），而是通过控制反应物停留时间，使混合物及时排出以维持连续生产，因此，实际浓度低于平衡值的原因是反应未达平衡，而非数据错误或条件控制问题，D正确；
故答案选D。
10．（24-25高二上·北京东城·期末）利用工业废气中的二氧化碳合成甲醇。
(1)合成原理：

①该反应的平衡常数表达式：___________。
②为提高的平衡转化率，可采取的措施有___________(写两条)。
(2)在一定温度下，将1mol和3mol充入容积为1L的恒容密闭容器中合成甲醇，下列叙述能说明上述反应达到化学平衡状态的是___________(写序号)。
a．甲醇的质量不再增加
b．
c．混合气体密度不变
d．若使用为反应物，反应物和产物均含有
(3)相同时间内，4.00MPa，条件下，温度对反应结果的影响如图所示：
已知：ⅰ．为转化率，为选择性，为产率。
ⅱ．；
①由图像可知，合成甲醇过程中存在副反应。依据是：___________。
②根据信息，在其他条件一定情况下，制备甲醇宜选用的反应条件：___________。
【答案】(1) 适当增大压强、降温
(2)a
(3) 高于240℃，CO2转化率升高，但甲醇产率或选择性降低 240℃
【详解】（1）①在一定温度下，可逆反应达到平衡时各生成物浓度的化学计量数次幂的乘积与各反应物浓度的化学计量数次幂的乘积的比值叫做化学平衡常数，K=；
②该反应的正反应为放热反应，且为气体体积减小的反应，因此降温和增大压强都可以使平衡正向移动，H2的平衡转化率增大，另外增大CO2：H2的投料比也能增大H2的平衡转化率；
（2）a．CH3OH的质量不再增加说明各组分浓度不再改变，可以判断达到平衡状态，a符合题意；
b．投料时n(CO2)：n(H2)=1：3，反应时CO2与H2按照系数比1：3消耗，因此剩余的n(CO2)：n(H2)=1：3，为定值，因此当n(CO2)：n(H2)=1：3不能判断达到平衡状态，b不符合题意；
c．混合气体的密度ρ=，体系中都是气体，根据质量守恒定律m不变，体积为1L不变，因此ρ为定值，不能判断达到平衡状态，c不符合题意；
d．该反应为可逆反应，因此使用C18O2时反应物和产物中都有18O，不能判断达到平衡状态，d不符合题意；
故选a；
（3）①由图像可知，高于240℃，CO2转化率升高，但甲醇产率或选择性降低，因此合成甲醇过程中存在副反应；
②由图像可知，240℃时甲醇的选择性、甲醇的产率都较高，CO2转化率也较高，因此制备甲醇宜选用的反应条件为240℃。
11．（专题06化学反应的方向及调控【考点清单】（讲 练）-2023-2024学年高二化学期中考点大串讲（人教版2019选择性必修1））工业合成氨是人类科学技术的一项重大突破，目前已有三位科学家因其获得诺贝尔奖。工业合成氨生产示意图如图所示。
(1)下列有关合成氨工业的说法正确的是___________
A．工业合成氨的反应是熵减小的放热反应，在低温或常温时可自发进行
B．合成氨反应中，反应物的总键能小于产物的总键能
C．合成氨厂一般采用的压强为，因为该压强下铁触媒的活性最高
D．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
(2)循环利用的Y是氮气和氢气，目的是___________。
(3)在合成氨工业中，要使氨的产率增大，同时又能提高反应速率，可采取的措施有___________(填编号)。
①使用催化剂 ②恒温恒容，增大原料气N2和H2充入量 ③及时分离产生的NH3
④升高温度 ⑤恒温恒容，充入惰性气体Ar使压强增大
(4)氮的固定和氮的循环是几百年来科学家一直研究的课题。下表列举了不同温度下大气固氮和工业固氮的部分K值。
反应 大气固氮 N2(g)＋O2(g) 2NO(g) 工业固氮 N2(g)＋3H2(g) 2NH3(g)
温度/℃ 27 2000 25 400 450
K 0.1 0.507 0.152
分析数据可知：
①在400℃下模拟工业固氮，某时刻c(N2)= c(H2)= c(NH3)=1mol·L-1，此时v正___________v逆(填“>”“<”或“=”)。
②人类不适合大规模模拟大气固氮的原因是___________。
【答案】(1)AB
(2)提高氮气和氢气转化率
(3)②
(4) < 大气固氮为吸热反应，温度高达2000℃时，K值仍然很小，正向进行的程度很小，转化率很低，不适合大规模生产
【详解】（1）A项，根据ΔG=ΔH-TΔS<0时反应自发进行，该反应ΔH<0，ΔS<0，则在低温或常温时自发进行，故A正确；B项，合成氨为放热反应，说明反应物断键吸收能量小于产物成键放出能量，故B正确；C项，合成氨厂一般采用的压强为10MPa ~30MPa，因为高压利于氨的合成，且能提高反应速率，与催化剂活性无关，故C错误；D项，N2的量越多，H2的转化率越大，当氢气转化至一定程度，多余的氮气对反应无促进作用，故D错误；故选AB；
（2）合成氨的反应为可逆反应，氮气和氢气不能完全转化，循环使用可提高氮气和氢气转化率；
（3）①使用催化剂，只能提高反应速率，不能提高产率； ②恒温恒容，增大原料气N2和H2充入量，反应物浓度增大，提高反应速率，压强增大，提高产率；③及时分离产生的NH3，可提高反应物转化率，但不能提升反应速率；④该反应为放热反应，升高温度，可提高反应速率，但平衡逆向移动，不能提高产率；⑤恒温恒容，充入惰性气体Ar使压强增大，反应物浓度不变，速率不变；所以要使氨的产率增大，同时又能提高反应速率，可采取的措施②；
（4）①在400℃下模拟工业固氮，某时刻c(N2)= c(H2)= c(NH3)=1mol·L-1，此时浓度商，说明平衡逆向移动，所以v正12．（2025·山东·二模）氮的氧化物是造成大气污染的主要物质，用活性炭还原法可以消除氮氧化物的污染。回答下列问题：
(1)已知：①
②
③
则反应的_______。
(2)用NH3催化还原NO，也可以消除氮氧化物的污染。反应的热化学方程式为。若正反应的活化能为，则逆反应的活化能为_______(用含a的代数式表示)。
(3)在用NH3脱氮的过程中存在主反应和副反应。
主反应：
副反应：
在一定温度下向恒容密闭容器中充入2molNH3和3molNO，发生上述反应；若初始压强为20MPa，反应达到平衡时，压强仍为20MPa且N2的分压为4MPa。
①该温度下主反应的平衡常数Kp=_______MPa(保留3位有效数字)。
②若反应10min时达到上述平衡状态，则用N2O表示的速率v(N2O)=_______。
③测得平衡状态下混合气中N2与N2O含量与温度的关系如图所示。
_______0(填“﹥”“<”或“=”，下同)，_______0。
④在NH3脱氮过程中，为了有利于无害气体的生成，应选择的条件是_______。
【答案】(1)
(2)
(3) 45.6 0.2 < > 较低压强、较低温度
【详解】（1）根据盖斯定律可知，可由： 得，则；
故答案为：
（2）反应的焓变正反应活化能逆反应活化能，故逆反应的活化能=正反应活化能；
故答案为：
（3）①反应前后压强不变，则反应后气体的总物质的量仍为，因，则，根据主反应的体积差可知，气体物质的量增加，说明副反应气体的物质的量减少，根据体积差可知，副反应中消耗，平衡时容器中、、、，各物质的分压、、，主反应的平衡常数。
②反应后，则。
③的含量随温度的升高而降低，说明正反应放热，故；的含量随温度升高而增大，说明正反应吸热，故。
④主反应是放热的、体积增大的反应，为了有利于该反应进行，应选择较低的压强和较低的温度，而不能选用高温和高压条件。
故答案为：45.6；0.2；<；>；较低压强、较低温度
13．（2026·湖南岳阳·二模）目前我国研发出一种利用乙醇制氢且同时实现乙酸生产的新途径，主要反应为：
Ⅰ.
Ⅱ.
回答下列问题：
(1)已知：25℃、100kPa下，由各种元素指定单质生成1mol某纯物质的热效应叫做该物质的标准摩尔生成热。部分物质如下表。
物质
0
则___________。
(2)向某恒温恒容的密闭容器中加入等物质的量的乙醇和水蒸气，发生反应Ⅰ和Ⅱ，下列叙述能说明反应Ⅰ已达到平衡状态的有___________。
A．和的物质的量之比不再变化 B．气体平均摩尔质量不再变化
C． D．混合气体的密度不再变化
(3)下列关于反应Ⅰ的随温度T(K)的变化趋势正确的是___________(填序号)。
(4)恒压条件下，向密闭容器中投料后产氢速率和产物的选择性随温度变化关系如图所示。
注：副产物指、CO、混合气体
[已知：乙酸选择性=×100％]
①由图1可知，反应Ⅰ最适宜的温度为___________。
②由图中信息可知，乙酸的选择性随温度升高呈先增大后减小的抛物线趋势，请解释后减小的原因：___________。
③在温度为270℃，压强为100kPa下，若该密闭容器中只发生反应Ⅰ、Ⅱ，已知乙醇和水的起始投料分别为1mol和8.2mol。平衡时乙醇的转化率为80％，，则反应Ⅰ的压强平衡常数___________kPa(计算出结果；用平衡分压代替平衡浓度计算，分压=总压×物质的量分数)。
(5)某团队提出一种新型高效的光电分解水制氢的方法——磁场辅助光电分解水(如图所示)，在光照、磁场中，光电极产生“电子”和“空穴(，具有强氧化性)，它们分别驱动电极反应。
①电极X为___________极(填“阴”或“阳”)。
②在酸性介质中生成M的电极反应式为___________。
【答案】(1)+44
(2)AB
(3)c
(4) 温度升高，副反应的速率增大，更多乙醇转化为副产物，所以乙酸选择性降低
(5) 阴极
【详解】（1）反应焓变ΔH=生成物总标准生成热 反应物总标准生成热。对反应Ⅰ：代入数据：。
（2）A：反应Ⅰ生成和，反应Ⅱ生成和， 与的物质的量之比不变时，说明各产物物质的量不变，反应Ⅰ达到平衡，A正确；
B：总气体质量不变，两个反应均为气体分子数增多的反应，总物质的量随反应进行变化，平均摩尔质量 ，不变时说明不变，反应达到平衡，B正确；
C：平衡时应满足，C错误；
D：恒温恒容，总气体质量和体积都不变，密度始终不变，不能说明平衡，D错误；
故选AB；
（3）反应Ⅰ，反应后气体分子数增多，，则中，斜率为，时，且随着温度升高的值减小，对应曲线c。
（4）①时乙酸选择性最高，副产物最少，是最适宜温度。
②温度升高后，生成副产物的副反应速率加快，更多乙醇转化为副产物，因此乙酸选择性下降。
③转化的乙醇总物质的量为，由，得，。各物质平衡量： ，，，。 分压：，，，。。
（5）①电子移向电极X，X得到电子发生还原反应，为阴极。
②是水被空穴（，强氧化剂）氧化生成的氧气，酸性条件下电极反应如上为。
14．（23-24高二上·山东菏泽·期中）反应ⅰ.C40H19(g)C40H18(g)+ H·(g)及反应ⅱ.C40H11(g)C40H10(g)+H·(g)的lnK (K为平衡常数)随温度倒数的关系如图所示。已知本实验条件下，lnK=+c(R为理想气体常数，c为截距)。下列说法正确的是
A．图中两条线几乎平行的原因是：在两个反应的反应过程中，断裂和形成的化学键相同
B．反应i是个放热反应
C．增大压强能提高反应物的平衡转化率
D．加入催化剂可以改变图中的截距c，提高反应速率
【答案】A
【分析】根据lnK=-，图像中曲线的斜率等于，因此反应i和反应ii的均大于0，均为吸热反应，且两条线几乎平行，斜率几乎相等，反应热也几乎相等。
【详解】A．由分析可知，图中两条线几乎平行说明反应热几乎相等，是因为两个反应在反应过程中，断裂和形成的化学键相同，A正确；
B．由分析可知，反应i是吸热反应，B错误；
C．反应i和反应ii均为气体分子数增大的反应，增大压强平衡朝气体分子数减小的方向移动，反应物的转化率减小，C错误；
D．加入催化剂，反应速率加快，当温度无穷大时，lnK=c，K只与温度有关，与催化剂无关，加入催化剂不能改变c，D错误；
故选A。
15．（25-26高二上·山东菏泽·期中）工业合成氨反应机理的研究与催化剂的改进一直是科研热点。回答下列问题：
(1)传统的工业合成氨采用Fe作催化剂。
能量转换关系 （i）氮气吸附 （ii）氮气解离 （iii）氢气吸附解离 （iv）表面反应 （v）脱附 反应机理
①根据图中数据计算反应的________。
②结合题干表述以及上述机理，速率控制步骤为________（填标号）。某探究小组做实验时保持温度不变，采取了某种操作导致反应速率降低，反应进行程度增大，经过原因探测发现，Fe催化剂上吸附位点容易被占满，且氢气比例较大，则该操作是________。上述操作也是合成氨反应经常出现的一种“中毒”现象。
(2)我国科学家为了解决合成氨反应速率与平衡产率的矛盾，提出了解决方案：双温-双控-双催化剂。使用双催化剂，通过光辐射产生温差（如体系温度为时，Fe的温度为，而的温度为），原理如图所示：
反应过程中，在________（填“热Fe”或“冷Ti”，下同）催化剂表面分解，反应速率快；在________催化剂表面生成，平衡产率高。
(3)科学家一直致力于研究常温、常压下“人工固氮”的新方法。曾有实验报道：在低温、常压、光照条件下，在催化剂（掺有少量的）表面与水发生反应： 。进一步研究生成量与温度的关系，部分实验数据见下表（光照、压强、反应时间3h）
303 313 323 353
生成量 4.8 5.9 6.0 2.0
当温度高于323K时，的生成量反而降低，可能原因是________（回答一条即可）。
【答案】(1) ii 增大氢气分压（或者增大氢气浓度）
(2) 热Fe 冷Ti
(3)催化剂活性减小（温度升高液态水脱离催化剂表面，降低氮气在催化剂表面与水接触的几率、发生副反应等）
【详解】（1）由能量转换图示可知，反应热等于反应物的总能量减去生成物的总能量反应物的相对能量设为0，可以计算出生成物相对能量为-45 kJ/mol（=+473 kJ/mol+654 kJ/mol-339 kJ/mol-397 kJ/mol-436 kJ/mol=-45 kJ/mol），所以 =-45×2 kJ/mol= -90 kJ/mol；
吸附和脱附过程中能量变化较小，表面反应形成新的化学键是放出能量的过程，速率控制步骤是反应机理中最慢的一步，在合成氨反应机理中，氮氮三键键能大，氮气的解离过程相对困难，解离所需能量最多（可通过图中数据估算：0.5 molN2→1 molN时吸收能量473 kJ，则1 molN2→2 molN时吸收能量946 kJ，1.5 molH2→3 molH时吸收能量654 kJ，则1 molH2→2 molH时吸收能量436 kJ），因此ii（N2*+* 2N*）是速率控制步骤；
氢气比例较大，催化剂上吸附位点被占据，由于氮气在催化剂上的吸附和解离是速率控制步骤，所以可以通过增大氢气的分压（或增加氢气的浓度），使参与反应的氢气增加，反应速率降低；同时，根据勒夏特列原理，增大氢气浓度，平衡会向生成氨气的方向移动，反应程度增大；
（2）由题图可知，在“热Fe”I上发生键的断裂，在“冷Ti”Ⅱ上发生键的断裂；而形成键（即生成氨气）是放热过程，断裂键是吸热过程，“热Fe”的温度高于体系温度，相当于升高温度，可提供更高的能量，反应速度更快；而 “冷Ti”的温度低于体系温度，相当于降低温度有利于放热过程的发生，有利于提高氨的平衡产率；
因此答案为热Fe和冷Ti；
（3）该反应的，为吸热反应。根据勒夏特列原理，升高温度通常会使吸热反应的平衡向正反应方向移动，从而增加产物的生成量。从表中数据看，在303K至323K范围内，随着温度升高，生成量逐渐增加，符合吸热反应的特征，但当温度升高到353K时，生成量却显著降低，这可能是因为温度过高对催化剂的活性产生了负面影响。催化剂需要在适宜的温度范围内才能发挥最佳催化效果，温度超过其活性温度时，催化剂的活性会下降甚至失活，导致反应速率减慢，尽管平衡可能仍向正反应方向移动，但由于反应时间固定(3h)，在催化剂活性降低的情况下，单位时间内生成的量减少，最终使得353K时的生成量低于323 K时的生成量,因此答案为催化剂活性减小（温度升高液态水脱离催化剂表面，降低氮气在催化剂表面与水接触的几率、发生副反应等）。
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第1页，共2页教学目标 1.结合生产实例，讨论化学反应条件的选择和优化，形成从限度、速率、能耗的多角度综合调控化学反应的基本思路，发展“绿色化学”的观念和辩证思维的能力 2.能运用温度、浓度、压强和催化剂对化学反应速率的影响规律解释生产、生活、实验室中的实际问题
重点和难点 重点：化学反应条件的优化的选择 难点：实际生成生活中化学反应条件的优化
知识点1 合成氨
1、合成氨反应的限度
(1)反应原理
N2(g)＋3H2(g)2NH3(g) ΔH＝－92.2 kJ·mol－1，ΔS＝－198.2 J·K－1·mol－1。
(2)反应特点
①自发性：常温(298 K)下，ΔH－TΔS<0，能自发进行。
②可逆性：反应为可逆反应。
③熵变：ΔS<0，正反应是气体体积缩小的反应。
④焓变：ΔH<0，是放热反应。
(3)影响因素
①外界条件：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投料比：温度、压强一定时，N2、H2的体积比为1∶3时平衡混合物中氨的含量最高。
2、合成氨反应的速率
(1)提高合成氨反应速率的方法
(2)浓度与合成氨反应速率之间的关系
在特定条件下，合成氨反应的速率与参与反应的物质的浓度的关系式为v＝kc(N2)·c1.5(H2)·c－1(NH3)，由速率方程可知：增大N2或H2的浓度，减小NH3的浓度，都有利于提高合成氨反应的速率。
【易错提醒】
温度升高k值增加，会加快反应速率；同时加入合适的催化剂能降低合成氨反应的活化能，使合成氨反应的速率提高。
3、合成氨生产的适宜条件
(1)合成氨反应适宜条件分析
工业生产中，必须从反应速率和反应限度两个角度选择合成氨的适宜条件，既要考虑尽量增大反应物
的转化率，充分利用原料，又要选择较快的反应速率，提高单位时间内的产量，同时还要考虑设备的要求和技术条件。
(2)合成氨的适宜条件
序号 影响因素 选择条件
1 温度 反应温度控制在700K左右
2 物质的量 N2、H2投料比1∶2.8
3 压强 1×107～1×108 Pa
4 催化剂 选择铁做催化剂
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
(3)合成氨的生产流程的三阶段
(4) 选择化工生产适宜条件的分析角度
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
在其他条件不变的情况下，能使合成氨反应进行程度增大的方法是（ ）
A．升高温度　 B．减小压强
C．使用催化剂 D．及时分离出氨气
工业上用氮气和氢气合成氨：N2＋3H22NH3(反应放热)，从反应速率和化学平衡两方面看，合成氨的适宜条件一般为压强：10～30 MPa，温度：500 ℃左右，催化剂：铁触媒。下列有关合成氨工业的叙述不正确的是（ ）
A．使用铁触媒，可使氮气和氢气混合气体之间的反应在较低温度下取得较高的反应速率
B．工业上选择上述条件下合成氨，可以使氮气全部转化为氨
C．上述化学平衡的移动受到温度、反应物的浓度、压强等因素的影响
D．温度升高，不利于提高氮气的转化率
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中，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400～500 ℃，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
下列有关合成氨工业的说法中正确的是（ ）
A．铁作催化剂可加快反应速率，且有利于化学平衡向合成氨的方向移动
B．升高温度可以加快反应速率，且有利于化学平衡向合成氨的方向移动
C．增大压强能缩短到达平衡状态所用的时间
D．合成氨采用的压强是1×107～3×107 Pa，因为该压强下铁触媒的活性最高
对于合成氨反应，达到平衡后，以下分析正确的是（ ）
A．升高温度，对正反应的反应速率影响更大
B．增大压强，对正反应的反应速率影响更大
C．减小反应物浓度，对逆反应的反应速率影响更大
D．加入催化剂，对逆反应的反应速率影响更大
对于合成氨反应N2(g)＋3H2(g)2NH3(g)　ΔH<0，下列研究结果和示意图相符的是（ ）
选项 A B C D
研究结果 压强对反应的影响 温度对反应的影响 平衡体系增加N2对反应的影响 催化剂对反应的影响
图示
命题点2 化学反应的调控
1、影响化学反应进行的因素
首先是参加反应的物质组成、结构和性质等本身因素，其次是温度、压强、浓度、催化剂等反应条件。
2、化学反应的调控
（1）含义：通过改变反应条件使一个可能发生的反应按照某一方向进行；
（2）考虑实际因素：结合设备条件、安全操作、经济成本等情况，综合考虑影响化学反应速率和化学平衡的因素，寻找适宜的生产条件；此外，还要根据环境保护及社会效益等方面的规定和要求做出分析，权衡利弊，才能实施生产。
3、工业生产条件的调控原则
(1)既要注意外界条件对反应影响的一致性，又要注意外界条件对反应影响的矛盾性。
(2)既要注意温度、催化剂对反应速率影响的一致性，又要注意催化剂的活性对温度的限制。
(3)既要注意理论上的需要，又要注意实际操作上的可能性。
下列生活和生产中的做法或事实，与调控反应速率无关的是（ ）
A．牛奶放在冰箱中冷藏 B．使用加酶洗衣粉洗涤衣物
C．汽车的橡胶轮胎中要添加抑制剂 D．工业合成氨时，及时将氨液化分离
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．使用合适的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
苯乙烯与溴苯在一定条件下发生Heck反应：
溴苯用量/(mmol) 100 100 100 100 100 100 100
催化剂用量/(mmol) 2 2 2 2 2 2 2
反应温度/℃ 100 100 100 100 120 140 160
反应时间/h 10 12 14 16 14 14 14
产率/% 81.2 84.4 86.6 86.2 93.5 96.6 89.0
根据上表数据，下列说法正确的是（ ）
A．最佳反应温度为100 ℃ B．最佳反应时间为16 h
C．温度过高时催化剂活性可能降低 D．反应产物的分子式为C14H14
某工业生产中发生反应：2A(g)＋B(g)M(g)　ΔH<0。下列有关该工业生产的说法正确的是（ ）
A．工业上合成M时，一定采用高压条件，因为高压有利于M的生成
B．若物质B廉价易得，工业上一般采用加入过量的B以提高A和B的转化率
C．工业上一般采用较高温度合成M，因温度越高，反应物的转化率越高
D．工业生产中常采用催化剂，因为生产中使用催化剂可提高M的日产量
工业合成氨的反应为N2(g)＋3H2(g)2NH3(g)　ΔH<0，该反应应采取的适宜条件是（ ）
A．低温、高压、催化剂
B．适宜的温度、高压、催化剂
C．低温、常压、催化剂
D．适宜的温度和压强、催化剂
1．（23-24高二上·天津河西·期中）合成氨工业中采用了物质循环操作，主要的目的是（ ）
A．降低氨的沸点 B．增大化学反应速率
C．提高N2和H2的利用率 D．提高平衡混合物中氨的含量
2．（24-25高二上·江苏镇江·阶段检测）合成氨对人类生存和发展有着重要意义，1909年哈伯在实验室中首次利用氮气与氢气反应合成氨，实现了人工固氮，其合成原理为： 。下列说法不符合工业合成氨生产实际的是（ ）
A．增大压强，可增加单位体积内的活化分子数目，则速率增大
B．实际生产温度主要由催化剂决定
C．在实际生产中温度越高，化学反应速率一定越快
D．液化分离有利于合成氨
3．（23-24高二上·山东德州·期中）在恒容容器中，发生反应：，达到平衡状态．下列叙述正确的是（ ）
A．增加碳粉的量，可加快化学反应速率
B．是指时的浓度改变量为
C．该反应的平衡常数表达式为
D．充入一定量的He后，该反应的速率不变，平衡不移动
4．（25-26高二上·山东烟台·期中）下列事实能用平衡移动原理解释的是（ ）
A．用饱和食盐水除去中的
B．与的平衡体系，压缩体积后颜色加深
C．增大压强可加快转化为的速率
D．500℃比室温更有利于合成氨的反应
5．（24-25高二上·山东德州·期中）下列叙述不能用平衡移动原理解释的是（ ）
A．红棕色的加压后颜色先变深后变浅
B．对新制氯水进行光照，氯水颜色变浅
C．用生石灰和浓氨水快速制取少量
D．工业合成氨选择较高温度
6．（24-25高一下·浙江宁波·期中）下列关于工业合成氨的说法正确的是（ ）
A．工业合成氨采用10～30MPa，是因为该条件下催化剂的活性最好
B．选择不同的催化剂会改变此反应△H的数值
C．合成氨工业中采用低温以提高平衡转化率
D．合成氨工业中液化分离出氨，提高产率
7．（2019·山东济南·一模）下图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，又可以增大反应速率
C．步骤③④⑤均有利于提高原料的平衡转化率
D．液态除可生产化肥外，还可作制冷剂
8．（24-25高二上·山东泰安·期中）已知下图为工业合成氨的流程图。下列说法正确的是（ ）
A．此反应自发进行的温度应低于
B．步骤②中“加压”不能提高原料的转化率，但可以加快反应速率
C．步骤④中反应温度越高，催化剂活性越大，反应速率越快
D．步骤④⑤均有利于提高原料的平衡转化率
9．（第二章第4节）合成氨反应通常控制在20～50 MPa的压强和500 ℃左右的温度，且进入合成塔的氮气和氢气的体积比为1∶2.8，经科学测定，在相应条件下氮气和氢气反应所得氨的平衡浓度(体积分数)如表所示：
压强 20 MPa 60 MPa
500 ℃ 19.1 42.2
而实际从合成塔出来的混合气体中含有氨约为15%，这表明（ ）
A．表中所测数据有明显误差 B．生产条件控制不当
C．氨的分解速率大于预测值 D．合成塔中的反应并未达到平衡
10．（24-25高二上·北京东城·期末）利用工业废气中的二氧化碳合成甲醇。
(1)合成原理：

①该反应的平衡常数表达式：___________。
②为提高的平衡转化率，可采取的措施有______________________________________(写两条)。
(2)在一定温度下，将1mol和3mol充入容积为1L的恒容密闭容器中合成甲醇，下列叙述能说明上述反应达到化学平衡状态的是___________(写序号)。
a．甲醇的质量不再增加
b．
c．混合气体密度不变
d．若使用为反应物，反应物和产物均含有
(3)相同时间内，4.00MPa，条件下，温度对反应结果的影响如图所示：
已知：ⅰ．为转化率，为选择性，为产率。
ⅱ．；
①由图像可知，合成甲醇过程中存在副反应。依据是：_____________________________________________________。
②根据信息，在其他条件一定情况下，制备甲醇宜选用的反应条件：___________。
11．（专题06化学反应的方向及调控【考点清单】（讲 练）-2023-2024学年高二化学期中考点大串讲（人教版2019选择性必修1））工业合成氨是人类科学技术的一项重大突破，目前已有三位科学家因其获得诺贝尔奖。工业合成氨生产示意图如图所示。
(1)下列有关合成氨工业的说法正确的是___________
A．工业合成氨的反应是熵减小的放热反应，在低温或常温时可自发进行
B．合成氨反应中，反应物的总键能小于产物的总键能
C．合成氨厂一般采用的压强为，因为该压强下铁触媒的活性最高
D．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
(2)循环利用的Y是氮气和氢气，目的是___________________________________。
(3)在合成氨工业中，要使氨的产率增大，同时又能提高反应速率，可采取的措施有___________(填编号)。
①使用催化剂 ②恒温恒容，增大原料气N2和H2充入量 ③及时分离产生的NH3
④升高温度 ⑤恒温恒容，充入惰性气体Ar使压强增大
(4)氮的固定和氮的循环是几百年来科学家一直研究的课题。下表列举了不同温度下大气固氮和工业固氮的部分K值。
反应 大气固氮 N2(g)＋O2(g) 2NO(g) 工业固氮 N2(g)＋3H2(g) 2NH3(g)
温度/℃ 27 2000 25 400 450
K 0.1 0.507 0.152
分析数据可知：
①在400℃下模拟工业固氮，某时刻c(N2)= c(H2)= c(NH3)=1mol·L-1，此时v正___________v逆(填“>”“<”或“=”)。
②人类不适合大规模模拟大气固氮的原因是__________________________________________________________________________________________________。
12．（2025·山东·二模）氮的氧化物是造成大气污染的主要物质，用活性炭还原法可以消除氮氧化物的污染。回答下列问题：
(1)已知：①
②
③
则反应的__________。
(2)用NH3催化还原NO，也可以消除氮氧化物的污染。反应的热化学方程式为。若正反应的活化能为，则逆反应的活化能为________________(用含a的代数式表示)。
(3)在用NH3脱氮的过程中存在主反应和副反应。
主反应：
副反应：
在一定温度下向恒容密闭容器中充入2molNH3和3molNO，发生上述反应；若初始压强为20MPa，反应达到平衡时，压强仍为20MPa且N2的分压为4MPa。
①该温度下主反应的平衡常数Kp=__________MPa(保留3位有效数字)。
②若反应10min时达到上述平衡状态，则用N2O表示的速率v(N2O)=__________。
③测得平衡状态下混合气中N2与N2O含量与温度的关系如图所示。
_______0(填“﹥”“<”或“=”，下同)，_______0。
④在NH3脱氮过程中，为了有利于无害气体的生成，应选择的条件是_____________________________________。
13．（2026·湖南岳阳·二模）目前我国研发出一种利用乙醇制氢且同时实现乙酸生产的新途径，主要反应为：
Ⅰ.
Ⅱ.
回答下列问题：
(1)已知：25℃、100kPa下，由各种元素指定单质生成1mol某纯物质的热效应叫做该物质的标准摩尔生成热。部分物质如下表。
物质
0
则___________。
(2)向某恒温恒容的密闭容器中加入等物质的量的乙醇和水蒸气，发生反应Ⅰ和Ⅱ，下列叙述能说明反应Ⅰ已达到平衡状态的有___________。
A．和的物质的量之比不再变化 B．气体平均摩尔质量不再变化
C． D．混合气体的密度不再变化
(3)下列关于反应Ⅰ的随温度T(K)的变化趋势正确的是___________(填序号)。
(4)恒压条件下，向密闭容器中投料后产氢速率和产物的选择性随温度变化关系如图所示。
注：副产物指、CO、混合气体
[已知：乙酸选择性=×100％]
①由图1可知，反应Ⅰ最适宜的温度为___________。
②由图中信息可知，乙酸的选择性随温度升高呈先增大后减小的抛物线趋势，请解释后减小的原因：__________________________________________________________________________________________________。
③在温度为270℃，压强为100kPa下，若该密闭容器中只发生反应Ⅰ、Ⅱ，已知乙醇和水的起始投料分别为1mol和8.2mol。平衡时乙醇的转化率为80％，，则反应Ⅰ的压强平衡常数___________kPa(计算出结果；用平衡分压代替平衡浓度计算，分压=总压×物质的量分数)。
(5)某团队提出一种新型高效的光电分解水制氢的方法——磁场辅助光电分解水(如图所示)，在光照、磁场中，光电极产生“电子”和“空穴(，具有强氧化性)，它们分别驱动电极反应。
①电极X为___________极(填“阴”或“阳”)。
②在酸性介质中生成M的电极反应式为_____________________________________________________。
14．（23-24高二上·山东菏泽·期中）反应ⅰ.C40H19(g)C40H18(g)+ H·(g)及反应ⅱ.C40H11(g)C40H10(g)+H·(g)的lnK (K为平衡常数)随温度倒数的关系如图所示。已知本实验条件下，lnK=+c(R为理想气体常数，c为截距)。下列说法正确的是（ ）
A．图中两条线几乎平行的原因是：在两个反应的反应过程中，断裂和形成的化学键相同
B．反应i是个放热反应
C．增大压强能提高反应物的平衡转化率
D．加入催化剂可以改变图中的截距c，提高反应速率
15．（25-26高二上·山东菏泽·期中）工业合成氨反应机理的研究与催化剂的改进一直是科研热点。回答下列问题：
(1)传统的工业合成氨采用Fe作催化剂。
能量转换关系 （i）氮气吸附 （ii）氮气解离 （iii）氢气吸附解离 （iv）表面反应 （v）脱附 反应机理
①根据图中数据计算反应的___________。
②结合题干表述以及上述机理，速率控制步骤为___________（填标号）。某探究小组做实验时保持温度不变，采取了某种操作导致反应速率降低，反应进行程度增大，经过原因探测发现，Fe催化剂上吸附位点容易被占满，且氢气比例较大，则该操作是______________________________。上述操作也是合成氨反应经常出现的一种“中毒”现象。
(2)我国科学家为了解决合成氨反应速率与平衡产率的矛盾，提出了解决方案：双温-双控-双催化剂。使用双催化剂，通过光辐射产生温差（如体系温度为时，Fe的温度为，而的温度为），原理如图所示：
反应过程中，在________（填“热Fe”或“冷Ti”，下同）催化剂表面分解，反应速率快；在________催化剂表面生成，平衡产率高。
(3)科学家一直致力于研究常温、常压下“人工固氮”的新方法。曾有实验报道：在低温、常压、光照条件下，在催化剂（掺有少量的）表面与水发生反应： 。进一步研究生成量与温度的关系，部分实验数据见下表（光照、压强、反应时间3h）
303 313 323 353
生成量 4.8 5.9 6.0 2.0
当温度高于323K时，的生成量反而降低，可能原因是________（回答一条即可）。
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