高中化學(xué)同步講義（選擇性必修一）第09講 2.6化學(xué)反應(yīng)的調(diào)控（教師版）

第2課第6課時化學(xué)反應(yīng)的調(diào)控

01目標(biāo)任務(wù)

課程標(biāo)準(zhǔn)學(xué)習(xí)目標(biāo)

1．能從宏觀與微觀結(jié)合的視角，運用溫度、濃度、壓強和催

1．認(rèn)識化學(xué)反應(yīng)速率和化學(xué)平衡的綜合調(diào)控化劑對化學(xué)反應(yīng)速率的影響規(guī)律，分析評估化學(xué)反應(yīng)條件的

在生產(chǎn)、生活和科學(xué)研究中的重要作用。選擇和優(yōu)化。

2．知道催化劑可以改變反應(yīng)歷程，對調(diào)控化2．能從限度、速率、平衡等角度對化學(xué)反應(yīng)和化工生產(chǎn)條件

學(xué)反應(yīng)速率具有重要作用。進行綜合分析，解決生產(chǎn)、生活中的化學(xué)問題，形成節(jié)約成

本、循環(huán)利用、保護環(huán)境等觀念。

02預(yù)習(xí)導(dǎo)學(xué)

自主梳理

一、合成氨反應(yīng)的限度

1.反應(yīng)原理

已知在時，的，。

?1?1?1

2.反應(yīng)特29點8?KN2(g)+3?H2(g)?2?NH3(g)△H=?92.2?kJ?mol△S=?198.2?J?K?mol

①②③④⑤⑥

3.有利于合成氨的條件

a.外界條件：⑦溫度、⑧壓強，有利于化學(xué)平衡向生成氨的方向移動。

b.投料比：溫度、壓強一定時，、的體積比為⑨時平衡混合物中氨的含量最高。

二、合成氨反應(yīng)的速率N2H2

1.提高合成氨反應(yīng)速率的方法

1

①②③④

2.濃度與合成氨反應(yīng)速率之間的關(guān)系

在特定條件下，合成氨反應(yīng)的速率與參與反應(yīng)的物質(zhì)的濃度的關(guān)系式為，

1.5?1

由反應(yīng)速率與參與反應(yīng)的物質(zhì)濃度的關(guān)系式可知：⑤或?=的?濃?(N度2，)?⑥?(H2)??(NH3的)濃

度，都有利于提高合成氨反應(yīng)的速率。N2H2NH3

三、合成氨生產(chǎn)的適宜條件

1.合成氨反應(yīng)適宜條件分析

（1）選擇合成氨生產(chǎn)條件時，既不能片面地追求高①，也不應(yīng)只追求高②，

而應(yīng)該尋求③的反應(yīng)條件。

（2）考慮原料的④、未轉(zhuǎn)化的合成氣（氮氣和氫氣）的⑤、⑥的

綜合利用等。

2.合成氨的適宜條件

影響因素選擇條件

（1）溫度反應(yīng)溫度控制在⑦左右

（2）物質(zhì)的量、投料比⑧

（3）壓強N2H2（低壓、中壓和高壓）

78

（4）催化劑1選×擇1⑨0～1×10Pa作催化劑

（5）濃度使氣態(tài)變成液態(tài)并及時分離出去，同時補充、

NH3NH3N2H2

【答案】

一、2.①可逆②減?、郏饥埽饥荩饥弈?.a.⑦降低⑧增大b.⑨。

二、1.①升高②增大③增大④催化劑2.⑤增大⑥減小1:3

三、1.（1）①轉(zhuǎn)化率②反應(yīng)速率③以較高的反應(yīng)速率獲取適當(dāng)轉(zhuǎn)化率

（2）④價格⑤循環(huán)使用⑥反應(yīng)熱。2.（1）⑦⑧⑨鐵

預(yù)習(xí)檢測700?K1:2.8

1．已知反應(yīng)2NH3N2+3H2，在某溫度下的平衡常數(shù)為0.25，在此條件下，氨的合成反應(yīng)N2+3H22NH3的平

衡常數(shù)為??

A．4B．2C．1D．0.5

【答案】A

2

【解析】反應(yīng)2NH3N2+3H2，在某溫度下的平衡常數(shù)為0.25，在此條件下，其逆反應(yīng)的平衡常數(shù)

2

c(NH3)1?

K=3==4，故選A。

c(N2)c(H2)0.25

2．下列關(guān)于硫酸工業(yè)和合成氨工業(yè)說法錯誤的是

A．都采用了高壓B．都使用了催化劑

C．生產(chǎn)流程中都有造氣和凈化D．都使用了熱交換器

【答案】A

【解析】A．硫酸工業(yè)采用了催化劑加熱條件，合成氨工業(yè)采用高溫、高壓、催化劑作用下反應(yīng)，故A錯誤；

B．硫酸工業(yè)使用五氧化二釩作催化劑，合成氨工業(yè)使用鐵觸媒作催化劑，故B正確；

C．生產(chǎn)流程中都有造氣和凈化，防止雜質(zhì)使催化劑中毒，降低催化效果，故C正確；

D．兩個工業(yè)產(chǎn)生都是放熱反應(yīng)，兩者都使用了熱交換器，將放出的熱量對原料進行熱處理，可以降低成本，

故D正確。

綜上所述，答案為A。

3．在硫酸工業(yè)生產(chǎn)中，通過下列反應(yīng)使SO2氧化成SO3：2SO2(g)+O2(g)?????2SO3(g)ΔH=-196.6kJ/mol。

下表列出了在不同溫度和壓強下，反應(yīng)達到平衡時SO2的轉(zhuǎn)化率

平衡時的轉(zhuǎn)化率

溫度/℃

0.1MPa0.5MPa1MPa5MPa10MPa

45097.598.999.299.699.7

55085.692.994.997.798.3

從化學(xué)反應(yīng)速率、化學(xué)平衡及生產(chǎn)成本、產(chǎn)量等角度綜合分析，在實際生產(chǎn)中有關(guān)該反應(yīng)適宜條件選擇的

說法正確的是

A．SO2的轉(zhuǎn)化率與溫度成反比，故采用盡可能低的溫度

B．該反應(yīng)在450℃左右、1MPa(常壓)下進行較為合適

C．SO2的轉(zhuǎn)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(zhuǎn)化率，應(yīng)使用合適的催化劑

【答案】B

【解析】A．由表格數(shù)據(jù)可知，SO2的轉(zhuǎn)化率與溫度成反比，降低溫度平衡向正反應(yīng)方向移動，但反應(yīng)速率

減小，不利于提高SO2的產(chǎn)量，故A錯誤；

B．在1MPa、450℃時SO3的平衡轉(zhuǎn)化率（97.5%）就已經(jīng)很高了，若繼續(xù)增大壓強，平衡雖正向移動，但

效果并不明顯，比其高壓設(shè)備的高額造價，得不償失，故B正確；

C．由表格數(shù)據(jù)可知，SO2的轉(zhuǎn)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(shè)備的高額造價，得不償失，故C錯誤；

3

D．催化劑不能改變SO2的平衡轉(zhuǎn)化率，故D錯誤；

故選B。

4．下列關(guān)于化學(xué)反應(yīng)的調(diào)控措施說法不．正．確．的是

A．硫酸工業(yè)中，為使黃鐵礦充分燃燒，可將礦石粉碎

B．硝酸工業(yè)中，氨的氧化使用催化劑是為了增大反應(yīng)速率，提高生產(chǎn)效率

C．合成氨工業(yè)中，為提高氮氣和氫氣的利用率，采用循環(huán)操作

D．對于合成氨的反應(yīng)，如果調(diào)控好反應(yīng)條件，可使一種反應(yīng)物的轉(zhuǎn)化率達到100%

【答案】D

【解析】A．硫酸工業(yè)中，將礦石粉碎可以增大反應(yīng)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(yè)中，氨的氧化使用催化劑，可以降低反應(yīng)的活化能，增大反應(yīng)速率，提高生產(chǎn)效率，故B正確；

C．合成氨工業(yè)中，分離出液氨的混合氣體中含有的氮氣和氫氣采用循環(huán)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(yīng)為可逆反應(yīng)，可逆反應(yīng)不可能完全反應(yīng)，所以調(diào)控反應(yīng)條件不可能使反應(yīng)物的轉(zhuǎn)化率達到

100%，故D錯誤；

故選D。

5．關(guān)于工業(yè)合成NH3的說法中不正確的是

A．適當(dāng)加壓可提高氨的產(chǎn)率

B．加入催化劑可以加快反應(yīng)速率

C．選擇400-500℃是因該溫度下氨的平衡產(chǎn)率最高

D．將含N2和H2的原料氣循環(huán)使用可以提高原料的轉(zhuǎn)化率

【答案】C

【解析】合成氨的反應(yīng)為：N23H22NH3H0。

A．合成氨是氣體體積減小的反應(yīng)，適當(dāng)增加壓強平衡正向移動，可提高氨的產(chǎn)率，A正確；

B．加入催化劑可以加快反應(yīng)速率，B正確；

C．對于放熱反應(yīng)而言溫度越低氨的平衡產(chǎn)率更高，選擇400-500℃是綜合考慮該溫度下反應(yīng)速率和氨的產(chǎn)

率，C錯誤；

D．將含N2和H2的原料氣循環(huán)使用可以提高原料的轉(zhuǎn)化率，D正確；

故選C。

6．德國化學(xué)家哈伯發(fā)明了以低成本制造氨的方法，大大滿足了當(dāng)時日益增長的人口對糧食的需求。下列是

哈伯法的流程圖，其中為提高原料平衡轉(zhuǎn)化率而采取的措施是

4

A．①②③④B．②③④C．②④⑤D．②⑤

【答案】C

【解析】合成氨的反應(yīng)是氣體體積減小的、放熱的可逆反應(yīng)。凈化干燥的目的是提高產(chǎn)物純度，不能提高

轉(zhuǎn)化率，①不符合；催化劑只改變反應(yīng)速率，不影響平衡狀態(tài)，不能提高轉(zhuǎn)化率，③不符合；而②④⑤

操作均使合成氨反應(yīng)平衡向正反應(yīng)方向移動，均能提高反應(yīng)轉(zhuǎn)化率；故選C。

03探究提升

?環(huán)節(jié)一工業(yè)合成氨適宜條件的選擇

【情境材料】

自1784年發(fā)現(xiàn)氨以后，人們一直在研究如何利用化學(xué)方法由氮氣和氫氣合成氨，但直到1913年才實現(xiàn)了

合成氨的工業(yè)化生產(chǎn)，經(jīng)過研究人員的努力，幾十年后建造了日產(chǎn)氨1000噸的大型裝置。

【問題探究】

1．工業(yè)生產(chǎn)中增大壓強既可提高反應(yīng)速率，又可提高氨的產(chǎn)量，那么在合成氨工業(yè)中壓強是否越大越好？

為什么？

2．既然降低溫度有利于平衡向生成氨的方向移動，那么生產(chǎn)中是否溫度越低越好？為什么？

3．從工業(yè)合成氨的工藝流程圖中可知，工業(yè)合成氨時為什么要通過冷卻及時分離出液氨？

4．催化劑對化學(xué)平衡移動沒有影響，為什么在合成氨工業(yè)中要使用催化劑？

【答案】1．不是。因為溫度一定時，增大混合氣體的壓強對合成氨的速率和平衡都有利，但壓強越大需要

的動力越大，對材料的強度和設(shè)備的制造要求越高，一般采用的壓強為10MPa～30MPa。

2．不是。因為從平衡的角度考慮，低溫有利于合成氨，但是溫度過低反應(yīng)速率很慢，需要很長時間才能達

到平衡，所以實際生產(chǎn)中，采用的溫度為400～500℃(在此溫度時催化劑的活性最大)。

3．減少平衡混合氣體中氨的濃度，使合成氨的平衡正向移動，提高反應(yīng)物的轉(zhuǎn)化率。

4．催化劑可加快反應(yīng)速率，提高生產(chǎn)效率。

要點歸納

5

1．合成氨反應(yīng)的適宜條件

在實際生產(chǎn)中，既要考慮氨的產(chǎn)量，又要考慮生產(chǎn)效率和經(jīng)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H2的體積比1∶3，同時增大濃度，這是因為合成氨生產(chǎn)的原料氣要循環(huán)使用。

(2)溫度：合成氨是放熱反應(yīng)，降低溫度雖有利于平衡向正反應(yīng)方向移動，但溫度過低，反應(yīng)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(yīng)，壓強增大，有利于氨的合成，但對設(shè)備要求也就很高，所需動力

也越大，應(yīng)選擇適當(dāng)壓強，即10MPa～30MPa。

(4)催化劑：選用鐵觸媒，能加快反應(yīng)速率，縮短達到平衡所需時間。

2．工業(yè)生產(chǎn)中選擇適宜生產(chǎn)條件的原則

（1）從可逆性、反應(yīng)前后氣態(tài)物質(zhì)系數(shù)的變化、焓變?nèi)齻€角度分析化學(xué)反應(yīng)的特點。

（2）根據(jù)反應(yīng)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。

有利于加快速率的條有利于平衡正向移動的條件

外界條件綜合分析結(jié)果

件控制控制

增大反應(yīng)物的濃度、減小生成不斷地補充反應(yīng)物、及時地分離出生

濃度增大反應(yīng)物的濃度

物的濃度成物

催化劑加合適的催化劑無加合適的催化劑

兼顧速率和平衡，考慮催化劑的適宜

ΔH＜0低溫

溫度

溫度高溫

在設(shè)備條件允許的前提下，盡量采取

ΔH＞0高溫

高溫并考慮催化劑的活性

在設(shè)備條件允許的前提下，盡量采取

Δνg＜0高壓

壓強高壓(有氣體參加)高壓

Δνg＞0低壓兼顧速率和平衡，選取適宜的壓強

（1）合成氨反應(yīng)中，為了提高原料轉(zhuǎn)化率，常采用將未能轉(zhuǎn)化的N2、H2循環(huán)使用的措施。

（2）工業(yè)生產(chǎn)中，必須從反應(yīng)限度和反應(yīng)速率兩個角度選擇合成氨的適宜條件，既要考慮盡量增大反應(yīng)物

的轉(zhuǎn)化率，充分利用原料，又要選擇較快的反應(yīng)速率，提高單位時間內(nèi)的產(chǎn)量，同時還要考慮設(shè)備的要求

和技術(shù)條件。

典例精講

6

【例1】（2023春·江蘇徐州·高二統(tǒng)考期中）合成氨反應(yīng)為N2(g)3H2(g)2NH3(g)。圖1表示在一定溫

度下此反應(yīng)過程中的能量變化。圖2表示在2L的密閉容器中反應(yīng)時N2的物質(zhì)的量隨時間的變化曲線。圖3

表示在其他條件不變的情況下，改變起始物氫氣的物質(zhì)的量，平衡時NH3的質(zhì)量分?jǐn)?shù)wNH3的變化曲線。

下列說法正確的是

A．該反應(yīng)為自發(fā)反應(yīng)，由圖1可得加入適當(dāng)?shù)拇呋瘎珽和H都減小

11

B．圖2中010min內(nèi)該反應(yīng)的平均速率vH20.045molLmin，從11min起其他條件不變，壓縮

容器的體積為1L，則nN2的變化曲線為d

C．圖3中，a、b、c三點所處的平衡狀態(tài)中，反應(yīng)物N2的轉(zhuǎn)化率最高的是b點

2

cNH3

D．該反應(yīng)平衡常數(shù)表達式為K3，圖3中T1和T2表示溫度，對應(yīng)溫度下的平衡常數(shù)為

cH2cN2

、

K1K2，則：T1>T2,K1>K2

【答案】B

【解析】A．加入催化劑活化能E降低，但不影響焓變，H不變，由圖1可知，合成氨是焓減熵減過程，

G＜0反應(yīng)自發(fā)進行，根據(jù)G＝H?TS可知，該反應(yīng)在△低溫下自發(fā)進行，故A錯誤；

△B．由圖2可知，0～10min內(nèi)△氮氣△的物△質(zhì)的量變化量為0.6mol?0.3mol＝0.3mol，

0.3mol

，速率之比等于化學(xué)計量數(shù)之比，故v(H2)＝3v(N2)＝3×0.015mol/(L?min)

v(N)＝2L＝0.015mol/(Lmin)

210min

＝0.045mol/(L?min)，11min壓縮體積，壓強增大，平衡向正反應(yīng)移動，平衡時氮氣的物質(zhì)的量小于原平衡，

故n(N2)的變化曲線為d，故B正確；

C．圖3表示平衡時氨氣含量與氫氣起始物質(zhì)的量關(guān)系，曲線上各點都處于平衡狀態(tài)，故a、b、c都處于平

衡狀態(tài)，達平衡后，增大氫氣用量，氮氣的轉(zhuǎn)化率增大，故a、b、c三點中，c的氮氣的轉(zhuǎn)化率最高，故C

錯誤；

D．由圖3可知，氫氣的起始物質(zhì)的量相同時，溫度T1平衡后，氨氣的含量更高，該反應(yīng)為放熱反應(yīng)，降低

溫度平衡向正反應(yīng)移動，故溫度T1＜T2，溫度越高化學(xué)平衡越低，故K1＞K2，故D錯誤；

故答案選B。

【例2】（2022秋·廣東廣州）為探究外界條件對反應(yīng)：aAgbBgdZgH的影響，以投料比

7

nA:nB=a:b開始反應(yīng)，通過實驗得到不同條件下反應(yīng)達到平衡時Z的物質(zhì)的量分?jǐn)?shù)與壓強及溫度的關(guān)系，

實驗結(jié)果如圖所示。下列判斷正確的是

A．H0

B．a(chǎn)+b<d

C．升高溫度，v正、v逆都增大，平衡常數(shù)減小

D．恒溫恒容時，增大投料比，A的轉(zhuǎn)化率增大

【答案】C

【解析】A．由圖可知，壓強相等時，溫度升高，Z的物質(zhì)的量分?jǐn)?shù)減小，所以平衡逆向移動，所以反應(yīng)放

熱，A錯誤；

B．由圖可知，溫度相同時，壓強增大，Z的物質(zhì)的量分?jǐn)?shù)增大，所以平衡正向移動，說明abd，B錯誤；

C．由A可在知，反應(yīng)放熱，升高溫度，平衡逆向移動，所以平衡常數(shù)K減小，C正確；

nA

D．增大，相當(dāng)于增加A，則A本身的轉(zhuǎn)化率降低，D錯誤；

nB

故選C。

【例3】（2023春·廣東·高二惠州一中校聯(lián)考階段練習(xí)）甲醇脫氫法制HCOOCH3工藝過程涉及如下反應(yīng)：

-1

反應(yīng)Ⅰ：2CH3OH(g)HCOOCH3(g)＋2H2(g)ΔH1=＋135.4kJ·mol

-1

反應(yīng)Ⅱ：CH3OH(g)CO(g)＋2H2(g)ΔH2=＋106.0kJ·mol

向容積為10L的恒容密閉容器中通入1molCH3OH(g)發(fā)生上述反應(yīng)，反應(yīng)相同時間，測得CH3OH的轉(zhuǎn)化率

2nHCOOCH3

和HCOOCH3的選擇性隨溫度變化如圖所示。(已知：HCOOCH3的選擇性=100%)

nCH3OH反應(yīng)

下列說法錯．誤．的是

8

-1

A．HCOOCH3(g)2CO(g)＋2H2(g)ΔH=+76.6kJ·mol

B．實線代表的是CH3OH的轉(zhuǎn)化率

C．553K時，H2的體積分?jǐn)?shù)為0.25

D．高于553K時，虛線趨勢下降可能是因為HCOOCH3分解

【答案】C

【解析】A．根據(jù)蓋斯定律，反應(yīng)Ⅱ的2倍減去反應(yīng)Ⅰ得到

1

HCOOCH3g2COg2H2gH76.6kJmol，A正確；

B．反應(yīng)Ⅰ、反應(yīng)Ⅱ都是吸熱反應(yīng)，升高溫度，平衡正向移動，CH3OH轉(zhuǎn)化率增大，因此實線代表的是CH3OH

的轉(zhuǎn)化率，B正確；

C．553K時，實線為CH3OH的轉(zhuǎn)化率20.0%，虛線為HCOOCH3的選擇性（50.0%），則

2CH3OHgHCOOCH3g＋2H2g

起始/mol100

變化/mol0.10.050.1

平衡/mol1-120.0%0.050.1+0.2

CH3OHgCOg＋2H2g

起始/mol100

變化/mol0.10.10.2

平衡/mol1-120.0%0.10.1+0.2

0.3mol

故553K時，H2的體積分?jǐn)?shù)為100%24%，C錯誤；

0.3mol+0.8mol+0.1mol+0.05mol

D．根據(jù)圖中分析虛線為HCOOCH3的選擇性，實線為CH3OH的轉(zhuǎn)化率，高于553K時，虛線趨勢下降可能

是因為HCOOCH3分解，D正確；

故選C。

04課堂總結(jié)

9

05強化訓(xùn)練探究

提升

一、單選題

1．（2022秋·廣東梅州·高二校聯(lián)考期中）硫酸是一種重要的化工產(chǎn)品，目前主要采用“接觸法”進行生產(chǎn)。有

關(guān)反應(yīng)催化劑的說法中不正確的是

2SO2O2加熱2SO3

A．實際生產(chǎn)中，SO2、O2再循環(huán)使用提高原料利用率

B．實際生產(chǎn)中，為了提高反應(yīng)速率，壓強越高越好

C．在生產(chǎn)中，通入過量空氣的目的是提高SO2的轉(zhuǎn)化率

D．實際生產(chǎn)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】B

【解析】A．二氧化硫和氧氣的反應(yīng)為可逆反應(yīng)，SO2和O2不能反應(yīng)完，因此SO2和O2需再循環(huán)利用以提高

原料利用率，A正確；

B．壓強過大，設(shè)備可能無法承受太大的壓強，適當(dāng)增大壓強可提高反應(yīng)速率和轉(zhuǎn)化率，B錯誤；

C．通入過量的空氣，則反應(yīng)平衡正向移動，SO2的轉(zhuǎn)化率提高，C正確；

D．實際生產(chǎn)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。

2．（2023秋·云南麗江·高二統(tǒng)考期末）下列關(guān)于工業(yè)合成氨的敘述中錯誤的是

A．在動力、設(shè)備、材料允許的條件下盡可能在高壓下進行

B．溫度越高越有利于工業(yè)合成氨

C．在工業(yè)合成氨中N2、H2的循環(huán)利用可提高其利用率，降低成本

D．將混合氣體中的氨液化有利于合成氨反應(yīng)

【答案】B

【解析】A．合成氨的正反應(yīng)為氣體體積縮小的反應(yīng)，壓強越大，反應(yīng)物的轉(zhuǎn)化率越高，則在動力、設(shè)備、

材料允許的條件下盡可能在高壓下進行，故A正確；

B．合成氨的正反應(yīng)為放熱反應(yīng)，升高溫度后不利于氨氣的生成，故B錯誤；

C．合成氨中N2和H2的循環(huán)使用，可以提高原料氣的利用率，降低成本，故C正確；

10

D．合成氨的反應(yīng)中，將混合氣體中的氨氣液化，減小了生成物濃度，平衡向著正向移動，可以用平衡移動

原理解釋，故D正確；

故答案選B。

3．（2023春·江蘇常州·高二統(tǒng)考期中）以CO2、H2為原料合成CH3OH涉及的反應(yīng)如下：

1

反應(yīng)Ⅰ：CO2(g)3H2(g)CH3OH(g)H2O(g)ΔHl=49kJmol

1

反應(yīng)Ⅱ：CO2(g)H2(g)CO(g)H2O(g)ΔH2=41kJmol

反應(yīng)Ⅲ：CO(g)2H2(g)CH3OH(g)ΔH3

在5MPa下，按照nCO2:nH2=1:3投料，平衡時，CO和CH3OH在含碳產(chǎn)物中物質(zhì)的量分?jǐn)?shù)及CO2的轉(zhuǎn)

化率隨溫度的變化如圖。下列說法正確的是

A．反應(yīng)Ⅲ中反應(yīng)物的總鍵能大于生成物的總鍵能

B．曲線m代表CO在含碳產(chǎn)物中物質(zhì)的量分?jǐn)?shù)

C．該條件下溫度越低，越有利于工業(yè)生產(chǎn)CH3OH

D．圖示270℃時，平衡體系中H2的體積分?jǐn)?shù)約為66.6%

【答案】D

-1-1-1

【解析】A．根據(jù)蓋斯定律I-Ⅱ可得反應(yīng)ⅢCO(g)+2H2(g)CH3OH(g)ΔH3=-49kJ·mol-41kJ·mol=-90kJ·mol；ΔH=

反應(yīng)物的總鍵能-生成物的總鍵能，故反應(yīng)Ⅲ中反應(yīng)物?的總鍵能小于生成物的總鍵能，A錯誤；

B．反應(yīng)Ⅱ的正反應(yīng)是吸熱反應(yīng)，生成物中有CO，溫度升高，反應(yīng)Ⅱ的平衡正向移動，CO的物質(zhì)的量分?jǐn)?shù)

增大；反應(yīng)Ⅲ的正反應(yīng)是放熱反應(yīng)，反應(yīng)物中有CO，溫度升高，反應(yīng)Ⅲ的平衡逆向移動，CO的物質(zhì)的量分

數(shù)也會增大，也就是說，溫度升高，CO的產(chǎn)量變大，則CO在含碳產(chǎn)物的物質(zhì)的量分?jǐn)?shù)增大，故符合這個

規(guī)律的是曲線n，B錯誤；

C．由圖可知，溫度在150℃時有利于反應(yīng)Ⅰ進行，CH3OH的含量高，有利于提高CH3OH的產(chǎn)率，但并不是

溫度越低越好，因為溫度太低反應(yīng)速率太慢，C錯誤；

D．根據(jù)題意設(shè)起始量n(CO2)=1mol，n(H2)=3mol，平衡時甲醇和CO的物質(zhì)的量相等，設(shè)CH3OH物質(zhì)的量為

xmol，則CO的物質(zhì)的量也為xmol，270℃時CO2的轉(zhuǎn)化率為25%，則平衡時CO2的物質(zhì)的量為0.75mol，

根據(jù)碳守恒：0.75+2x=1，解得x=0.125，根據(jù)氧守恒，水的物質(zhì)的量為：

2mol-0.75mol×2-0.125mol-0.125mol=0.25mol，根據(jù)氫守恒，氫氣的物質(zhì)的量為

11

320.12540.252

mol=2.5mol，則反應(yīng)后總的物質(zhì)的量

2

2.5

0.75mol+0.125mol+0.125mol+2.5mol+0.25mol=3.75mol，則平衡體系中H2的體積分?jǐn)?shù)為100%=66.7%，

3.75

D正確；

答案選D。

4．（2023秋·河南·高二校聯(lián)考期末）下列說法錯誤的是

A．合成氨反應(yīng)采取循環(huán)操作主要是為了提高化學(xué)反應(yīng)速率

＞

B．SsO2gSO2gΔH1、SgO2gSO2gΔH2，則ΔH1ΔH2

C．反應(yīng)2N2O5g4NO2gO2gΔH＞0，能自發(fā)進行的原因是S＞0

D．一定溫度下，對2BaO2s2BaOsO2g平衡體系縮小體積，再次達到平衡時cO2不變

【答案】A

【解析】A．合成氨工業(yè)采用循環(huán)操作，主要是為了提高氮氣和氫氣的利用率，提高經(jīng)濟效益，A項錯誤；

＞

B．因為SsSgΔH＞0，根據(jù)蓋斯定律可得ΔH1ΔHΔH2，所以ΔH1ΔH2ΔH0，即ΔH1ΔH2，

B項正確；

C．反應(yīng)能自發(fā)進行，說明ΔGΔHTΔS＜0，因為ΔH＞0，則ΔS＞0，C項正確；

D．溫度不變，KcO2不變，縮小體積，平衡逆向移動，由于K不變，則再次達到平衡時cO2不變，D

項正確；

故選A。

5．（2023春·云南·高二校聯(lián)考階段練習(xí)）工業(yè)上可通過甲醇羰基化法制取甲酸甲酯(HCOOCH3)：

CH3OHgCOgHCOOCH3g，在容積固定的密閉容器中，投入等物質(zhì)的量CH3OH和CO，測得

相同時間內(nèi)CO的轉(zhuǎn)化率隨溫度變化如圖實線所示(圖中虛線表示相同條件下CO的平衡轉(zhuǎn)化率隨溫度的變

化)。下列說法不合理的是

12

A．適當(dāng)增大壓強可增大甲醇的平衡轉(zhuǎn)化率

B．c點反應(yīng)速率v正v逆

C．反應(yīng)速率vbve，平衡常數(shù)K75℃K90℃

D．生產(chǎn)時反應(yīng)溫度控制在80~85℃為宜

【答案】C

【解析】A．因為反應(yīng)物氣體分子數(shù)大于生成物氣體分子數(shù)，所以適當(dāng)增大壓強可使平衡正向移動，從而增

大甲醇的平衡轉(zhuǎn)化率，A合理；

B．c點時，CO的轉(zhuǎn)化率小于該溫度下的平衡轉(zhuǎn)化率，則平衡正向移動，反應(yīng)速率v正

v逆

，B合理；

C．因為e點時溫度高于b點時溫度，所以e點反應(yīng)速率比b點快，即反應(yīng)速率vbve，但正反應(yīng)為放熱反

＞

應(yīng)，溫度越高，平衡常數(shù)越小，所以平衡常數(shù)K75℃K90℃，Ｃ不合理；

D．80~85℃時，CO的轉(zhuǎn)化率已經(jīng)達到95.5%以上，且反應(yīng)速率較快，所以生產(chǎn)時反應(yīng)溫度宜控制在80~85℃，

D合理；

故選C。

6．（2023秋·廣東廣州·高二統(tǒng)考期末）1913年德國化學(xué)家哈伯發(fā)明了以低成本制造大量氨的方法，從而大

太滿足了當(dāng)時日益增長的人口對糧食的需求。下圖是合成氨生產(chǎn)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(zhuǎn)化率又加快了反應(yīng)速率

C．“冷卻”提高了原料的平衡轉(zhuǎn)化率和利用率

D．“鐵觸媒”在生產(chǎn)過程中需使用外加熱源持續(xù)加熱

【答案】D

【解析】A．合成氨反應(yīng)的原料中含有能使催化劑中毒的雜質(zhì)，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(yīng)是氣體體積減小的反應(yīng)，增大壓強，化學(xué)反應(yīng)速率加快，平衡向正反應(yīng)方向移動，原料的轉(zhuǎn)

化率增大，所以“壓縮機加壓”既提高了原料的轉(zhuǎn)化率又加快了反應(yīng)速率，故B正確；

13

C．氨氣易液化，冷卻時氨氣轉(zhuǎn)化為液氨，生成物的濃度減小，平衡向正反應(yīng)方向移動，原料的轉(zhuǎn)化率增大，

所以“冷卻”提高了原料的平衡轉(zhuǎn)化率和利用率，故C正確；

D．合成氨反應(yīng)為放熱反應(yīng)，“鐵觸媒”在生產(chǎn)過程中可以通過反應(yīng)放出的熱量和熱交換達到反應(yīng)所需的溫度，

不需使用外加熱源持續(xù)加熱，故D錯誤；

故選D。

7．（2023秋·江蘇南通·高二統(tǒng)考期末）工業(yè)上通常采用鐵觸媒、在400~500℃和10MPa~30MPa的條件下合

1

成氨。合成氨的反應(yīng)為N2g3H2g2NH3gΔH92.4kJmol。下列說法正確的是

A．N2g3H2g?2NH3g的ΔS0

B．采用400500℃的高溫是有利于提高平衡轉(zhuǎn)化率

C．采用10MPa~30MPa的高壓能增大反應(yīng)的平衡常數(shù)

D．使用鐵觸媒可以降低反應(yīng)的活化能

【答案】D

【解析】A．N2g3H2g?2NH3g正反向氣體分子總數(shù)減小，ΔS＜0，A錯誤；

B．采用400500℃的高溫是有利于提高催化劑活性、提供反應(yīng)速率，正反應(yīng)是放熱反應(yīng)，升溫平衡左移、

平衡轉(zhuǎn)化率小，B錯誤；

C．采用10MPa~30MPa的高壓能增大反應(yīng)速率、能使平衡右移，但平衡常數(shù)只受溫度影響，故增壓不影響

平衡常數(shù)，C錯誤；

D．使用鐵觸媒可以降低反應(yīng)的活化能、加快反應(yīng)速率，D正確；

答案選D。

8．（2022秋·山西大同·高二統(tǒng)考期中）在硫酸工業(yè)中，通過下列反應(yīng)使SO2氧化為SO3：

2SO2gO2g2SO3gΔH196.6kJ/mol。下表列出了在不同溫度和壓強下，反應(yīng)達到平衡時SO2

的轉(zhuǎn)化率。下列說法錯誤的是

平衡時SO2的轉(zhuǎn)化率/%

溫度/℃

0.1MPa0.5MPa1MPa5MPa10MPa

45097.598.999.299.699.7

55085.692.994.997.798.3

A．從理論上分析，選擇溫度450-550℃，既利于平衡正向移動又利于提高反應(yīng)速率

B．從理論上分析，為了使SO2盡可能多地轉(zhuǎn)化為SO3，應(yīng)選擇的條件是450℃，10MPa

C．在實際生產(chǎn)中，為了降低成本采用常壓條件，因為常壓下SO2的轉(zhuǎn)化率已經(jīng)很高了

D．在實際生產(chǎn)中，通入過量的空氣，既利于平衡正向移動，又利于提高反應(yīng)速率

14

【答案】A

【解析】A．該反應(yīng)為放熱反應(yīng)，從理論上分析，溫度越低越有利于平衡正向移動，但溫度過低反應(yīng)速率太

小，且影響催化劑的催化活性，所以工業(yè)上選擇溫度450～550°C，主要原因是考慮催化劑的活性最佳，A

錯誤；

B．由表格數(shù)據(jù)可知450℃，10MPa，二氧化硫的轉(zhuǎn)化率達99.7％，從理論上分析，為了使SO2盡可能多地

轉(zhuǎn)化為SO3，應(yīng)選擇的條件是450℃，10MPa，B正確；

C．反應(yīng)為氣體體積縮小的反應(yīng)，增大壓強平衡正向移動，所以從理論上分析，選擇高壓，但常壓下SO2的

轉(zhuǎn)化率已經(jīng)很高了，繼續(xù)增大壓強，雖然二氧化硫的平衡轉(zhuǎn)化率會提高，但不明顯，且會增加設(shè)備成本，

增大投資和能量消耗，在實際生產(chǎn)中，為了降低成本采用常壓條件，C正確；

D．空氣的成本較低，在實際生產(chǎn)中，通入過量的空氣，反應(yīng)物濃度增大，反應(yīng)速率加快，平衡正向移動，

從而可提高成本較高的二氧化硫的轉(zhuǎn)化率，D正確；

故答案選A。

9．（2023春·江蘇連云港·高二統(tǒng)考期末）NO氧化成NO2的熱化學(xué)方程式為

1

2NOgO2g2NO2gΔH116.4kJmol。對于反應(yīng)2NO2g2NOgO2g，下列說法正確

的是

A．該反應(yīng)的ΔH0,ΔS0

B．使用高效催化劑能提升NO2的平衡轉(zhuǎn)化率

2

cNOcO2

C．反應(yīng)的平衡常數(shù)可表示為K2

cNO2

nNO2

D．其他條件相同，減小,NO2的平衡轉(zhuǎn)化率上升

nNO

【答案】C

1

【解析】A．由于2NOgO2g2NO2gΔH116.4kJmol，所以2NO2g2NOgO2g的

△H>0，該反應(yīng)是氣體增加的反應(yīng)，所以△S>0，故A錯誤；

B．使用催化劑只能加快反應(yīng)速率，不能提高平衡轉(zhuǎn)化率，故B錯誤；

2

cNOcO2

C．反應(yīng)的平衡常數(shù)可表示為K2正確。故C正確；

cNO2

nNO2

D．其他條件相同，減小，NO的平衡轉(zhuǎn)化率下降，NO的平衡轉(zhuǎn)化率上升，故D錯誤；

nNO2

答案選C。

10．（2022秋·江西南昌·高二南昌縣蓮塘第一中學(xué)?？茧A段練習(xí)）已知A(g)+B(g)C(g)+D(g)反應(yīng)的平衡常數(shù)

和溫度的關(guān)系如下：

溫度/℃70090083010001200

15

平衡常數(shù)1.71.11.00.60.4

830℃時，向一個2L的密閉容器中充入0.2mol的A和0.8mol的B，反應(yīng)4s時測得C的物質(zhì)的量n(C)=0.04mol，

下列說法正確的是

A．4s時c(B)為0.76mol?L－1

B．830℃達平衡時，A的轉(zhuǎn)化率為80%

C．反應(yīng)達平衡后，升高溫度，平衡正向移動

D．降低溫度，反應(yīng)C(g)+D(g)A(g)+B(g)的平衡常數(shù)增大

【答案】B

【解析】A．反應(yīng)4s時測得C的物質(zhì)的量n(C)=0.04mol，則參加反應(yīng)的B的物質(zhì)的量為0.04mol，

0.8mol0.04mol－

c(B)==0.38mol?L1，A不正確；

2L

B．830℃達平衡時，設(shè)參加反應(yīng)A的物質(zhì)的量為x，則可建立如下三段式：

A(g)B(g)C(g)D(g)

起始量(mol)0.20.800

變化量(mol)xxxx

平衡量(mol)0.2-x0.8xxx

xx

0.16mol

則221.0，x=0.16mol，A的轉(zhuǎn)化率為100%=80%，B正確；

0.2x0.8x

0.2mol

22

C．由分析可知，正反應(yīng)為放熱反應(yīng)，則反應(yīng)達平衡后，升高溫度，平衡逆向移動，C不正確；

D．A(g)+B(g)C(g)+D(g)為放熱反應(yīng)，則反應(yīng)C(g)+D(g)A(g)+B(g)為吸熱反應(yīng)，降低溫度，平衡逆向移動，

平衡常數(shù)減小，D不正確；

故選B。

11．（2022秋·山東青島）在3個初始溫度均為T℃的密閉容器中發(fā)生反應(yīng)：2SO2(g)+O2(g)2SO3(g)H<0。

下列說法正確的是?△

起始物質(zhì)的量/mol

容器編號容器類型初始體積平衡時SO3物質(zhì)的量/mol

SO2O2SO3

Ⅰ恒溫恒容1.0L2101.6

Ⅱ絕熱恒容1.0L210a

Ⅲ恒溫恒壓2.0L004b

A．a(chǎn)>1.6

B．b>0.8

C．平衡時v正(SO2)：v(Ⅰ)<v(Ⅱ)

16

D．若起始時向容器Ⅰ中充入1.0molSO2(g)、0.20molO2(g)和4.0molSO3(g)，則反應(yīng)將向正反應(yīng)方向進行

【答案】C

【解析】A．Ⅱ與Ⅰ初始投入量相同，Ⅱ為絕熱恒容容器，該反應(yīng)為放熱反應(yīng)，故Ⅱ隨著反應(yīng)的進行容器溫

度升高，平衡時相當(dāng)于對Ⅰ容器升高溫度，向逆方向移動，則平衡時SO3的物質(zhì)的量比Ⅰ小，即a<1.6，故

A錯誤；

B．對于Ⅰ中反應(yīng)，開始時n（SO2）=2mol，n（O2）=1mol，平衡時n（SO3）=1.6mol，若容器Ⅲ反應(yīng)是在

恒溫恒容下進行，其等效開始狀態(tài)是n（SO2）=4mol，n（O2）=2mol，物質(zhì)的量是Ⅰ的一倍，容器的容積也

是Ⅰ的一倍，則二者為等效開始狀態(tài)，平衡時各種物質(zhì)的含量相同，則平衡時SO3的物質(zhì)的量是3.2mol，但

由于該反應(yīng)的正反應(yīng)是氣體體積減小的反應(yīng)，反應(yīng)Ⅲ是在恒溫恒壓下進行，反應(yīng)從逆反應(yīng)方向開始，反應(yīng)

發(fā)生使氣體的壓強增大，為維持壓強不變，相當(dāng)于在Ⅰ平衡的基礎(chǔ)上擴大容器的容積而導(dǎo)致減小壓強，減

小壓強化學(xué)平衡逆向移動，因此反應(yīng)Ⅲ中達到平衡時SO3的物質(zhì)的量比1.6mol要少，即b<1.6，故B錯誤；

C．Ⅱ為絕熱容器，隨著反應(yīng)的進行容器溫度升高，溫度升高反應(yīng)速率加快，則平衡時的正反應(yīng)速率：

v(Ⅰ)<v(Ⅱ)，故C正確；

D．反應(yīng)三段式為

2SO2(g)+O2(g)2SO3(g)

起始mol/L210

轉(zhuǎn)化mol/L1.60.81.6

平衡mol/L0.40.21.6

2

1.6

平衡常數(shù)K=2=80，容器Ⅰ中充入1.0molSO2(g)、0.2molO2(g)和4.0molSO3(g)的濃度商

0.40.2

2

4.0

Qc=2=80=K，達到平衡狀態(tài)，反應(yīng)不移動，故D錯誤；

1.00.2

故選C。

12．（2023春·江蘇泰州·高二姜堰中學(xué)?？计谥校┍榻?jīng)催化脫氫制丙烯的反應(yīng)為C3H8(g)=C3H6(g)+H2(g)。600℃，

將固定濃度的C3H8通入有催化劑的恒容反應(yīng)器，逐漸提高CO2濃度，經(jīng)相同時間，測得出口處C3H6、CO和

H2濃度隨初始CO2濃度的變化關(guān)系如圖所示。下列說法不正確的是

17

c(CH)c(H)

A．丙烷脫氫制丙烯反應(yīng)的化學(xué)平衡常數(shù)K=362

c(C3H8)

B．c(H2)和c(C3H6)變化差異的原因：CO2+H2CO+H2O

C．其他條件不變，投料比c(C3H8)/c(CO2)越大，C3H8轉(zhuǎn)化率越小

D．若體系只有C3H6、H2、CO和H2O生成，則出口處物質(zhì)濃度c之間一定存在關(guān)系：

2c(C3H6)=2c(H2)+c(CO)+2c(H2O)

【答案】D

c(CH)c(H)

【解析】A．根據(jù)化學(xué)平衡常數(shù)的定義式，丙烷脫氫制丙烯反應(yīng)的化學(xué)平衡常數(shù)K=362，A正確；

c(C3H8)

B．丙烷催化脫氫生成的氫氣會與CO2反應(yīng)生成CO和H2O，因此丙烯的濃度變化基本不受二氧化碳濃度的

影響，而H2的濃度隨著二氧化碳濃度的增大而趨于一個定值，B正確；

C．其他條件不變，投料比c(C3H8)/c(CO2)越大，說明丙烷的相對濃度越大，丙烷濃度增大使其轉(zhuǎn)化率減小，

C正確；

D．根據(jù)丙烷催化脫氫制丙烯的反應(yīng)可知，生成的丙烯和氫氣的物質(zhì)的量相同，而CO2+H2CO+H2O，則有

c(C3H6)=c(H2)+c(CO)+c(H2O)，D錯誤；

故答案選D。

二、填空題

13．（2022秋·陜西寶雞·高二?？计谥校㊣.CO2可用來生產(chǎn)燃料甲醇。CO2(g)+3H2(g)CH3OH(g)+H2O(g)ΔH2=-

-1

49kJ·mol。在體積為1L的恒容密閉容器中，充入1molCO2和2molH2，一定條件下?發(fā)生上述反應(yīng)，測得

CH3OH(g)的濃度隨時間的變化如表所示：

時間/min0351015

濃度/mol/L00.30.450.50.5

(1)H2的平衡轉(zhuǎn)化率=。該條件下上述反應(yīng)的平衡常數(shù)K=。

nCH3OH

(2)下列措施中能使平衡體系中增大且不減慢化學(xué)反應(yīng)速率的是_______。

nCO2

A．升高溫度B．充入He(g)，使體系壓強增大

C．再充入1molH2D．將H2O(g)從體系中分離出去

(3)當(dāng)反應(yīng)達到平衡時，H2的物質(zhì)的量濃度為c1，然后向容器中再加入一定量H2，待反應(yīng)再一次達到平衡后，

H2的物質(zhì)的量濃度為c2，則c1c2(填“>”、“＜”或“=”)。

(4)要提高CO2的轉(zhuǎn)化率，可以采取的措施是(填序號)。

A．加入催化劑B．增大CO2的濃度C．通入惰性氣體D．通入H2E.分離出甲醇

(5)T℃時，向恒容密閉容器中充入CO2和H2，發(fā)生反應(yīng)CO2(g)+3H2(g)=CH3OH(g)+H2O(g)△H。在使用不同催

化劑時，相同時間內(nèi)測得CO2的轉(zhuǎn)化率隨溫度的變化如下圖所示。

18

則催化效果最佳的是催化劑(填“I”、“II”或“III”)。如果a點已經(jīng)達到平衡狀態(tài)，則b點的v正v

逆(填“>”、“<”或“=”)，c點轉(zhuǎn)化率比a點低的原因是。

【答案】(1)75%4

(2)C

(3)＜

(4)DE

(5)Ⅰ＞該反應(yīng)放熱，溫度升高，平衡逆向移動

【解析】（1）根據(jù)表中數(shù)據(jù)，甲醇平衡時的濃度為0.5mol/L，依據(jù)反應(yīng)方程式可知，達到平衡時，消耗氫氣

1.5mol/L1L

的濃度為0.5mol/L×3=1.5mol/L，氫氣平衡時的轉(zhuǎn)化率為×100%=75%，達到平衡時

2mol

c(CH3OH)=c(H2O)=0.5mol/L，c(CO2)=(1mol/L－0.5mol/L)=0.5mol/L，c(H2)=(2mol/L－1.5mol/L)=0.5mol/L，平衡

c(CH3OH)c(H2O)0.50.5

常數(shù)K=33=4；故答案為75%；4；

c(CO2)c(H2)0.50.5

（2）A．該反應(yīng)為放熱反應(yīng)，升高溫度，平衡向逆反應(yīng)方向進行，甲醇的物質(zhì)的量減小，二氧化碳物質(zhì)的

量增大，即升高溫度，該比值減小，故