1、INNOVATIVE DESIGN 第四节 化学反应的调控 【课程标准要求】【课程标准要求】 1.认识化学反应速率和化学平衡的综合调控在生产、生活和科学研究领域中的认识化学反应速率和化学平衡的综合调控在生产、生活和科学研究领域中的 重要作用。重要作用。 2.知道催化剂可以改变反应历程，对调控反应速率具有重要意义。知道催化剂可以改变反应历程，对调控反应速率具有重要意义。 3.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，能讨论化学反应条件的选择和优化。活、实验室中的实际问题，能讨论化学
2、反应条件的选择和优化。 4.以工业合成氨为例，能从限度、速率等角度对化学反应和化工生产条件进行以工业合成氨为例，能从限度、速率等角度对化学反应和化工生产条件进行 综合分析综合分析。 新知自主预习 课堂互动探究 课时训练 目 录 CONTENT S / / / 课堂小结即时达标 / 目录 1 新知自主预习 新知自主预习 目录 创新设计 一、合成氨反应的原理分析一、合成氨反应的原理分析 1.合成氨反应的特合成氨反应的特点点 可逆 减小 新知自主预习 目录 创新设计 根据合成氨反应的特点，以增大合成氨的反应速率，提高平衡混合物中氨的含 量为目的分析： (1)增大合成氨反应速率可采取的措施有_、_、增
3、大反应物 浓度及_等。 (2)提高平衡混合物中氨的含量可采取的措施有_、_、增大 反应物浓度等。 2.合成氨原理分合成氨原理分析析 升高温度增大压强 使用催化剂 降低温度增大压强 新知自主预习 目录 创新设计 (1)工业合成氨的反应是放热反应，任何温度下都能自发进行() (2)1 mol N2与足量的H2在一定条件下合成氨，充分反应后能得到2 mol氨气 () (3)合成氨的反应，只有在催化剂的条件下才能增加转化率() (4)工业合成氨时，充入的N2越多，越有利于NH3的合成() 【微自测】【微自测】 1.判断下列说法的正误(正确的打“”，错误的打“”) 新知自主预习 目录 创新设计 (1)理
4、论分析和对实验数据的分析表明，合成氨时压强越大越好，压强越大，对 材料的强度和设备要求_，需要的动力_，将会大大增加生产投 资，降低综合经济效益。 (2)目前，我国的合成氨厂一般采用的压强为_。 二、合成氨工业生产中反应条件的控制二、合成氨工业生产中反应条件的控制 1.压压强强 越高越大 1030 MPa 新知自主预习 目录 创新设计 (1)根据平衡移动原理，合成氨应该采用_ (填“低温”或“高温”)以 提高平衡转化率。温度降低，化学反应速率_，达到平衡所需时间 _，经济效益下降。 (2)在合成氨实际生产中，一般采用的温度为_。 2.温温度度 低温 减小 变长 400500 新知自主预习 目录
5、 创新设计 (1)通常采用加入催化剂的方法，改变反应_，降低反应的_， 使反应物在较低温度时能较快地进行反应。 (2)合成氨工业中普遍使用_作催化剂，在500 左右时活性最大。为 防止催化剂中毒，原料气必须经过_。 3.催化催化剂剂 历程 活化能 铁触媒 净化 新知自主预习 目录 创新设计 (1)采取迅速_的方法，使气态氨变成液态氨后及时从平衡混合物中分 离出去，以促使平衡向_的方向移动。 (2)将分离NH3后的原料气_，并及时补充N2和H2，使反应物保持一 定的浓度，以利于合成氨反应。 4.浓浓度度 冷却 生成氨 循环利用 新知自主预习 目录 创新设计 减压加压升温降温及时从平衡混合物中分离
6、出NH3充 入N2或H2加催化剂减小N2或H2的物质的量 A. B. C.D. 解解析析增大压强、降低温度、及时从平衡混合物中分离出增大压强、降低温度、及时从平衡混合物中分离出NH3、充入、充入N2或或H2均均 能提高氨的产率；增大压强、升高温度、充入能提高氨的产率；增大压强、升高温度、充入N2或或H2、加催化剂均能增大反、加催化剂均能增大反 应速率，故应速率，故符合题意，即符合题意，即C项正确项正确。 【微自测】【微自测】 2.合成氨时既要提高氨的产率，又要增大反应速率，可采取的办法是() C 新知自主预习 目录 创新设计 (1)内因：参加反应的物质组成、_和_等本身因素。 (2)外因：有温
7、度、压强、_、_等反应条件。 三、化学反应的调控三、化学反应的调控 1.影响化学反应进行的因影响化学反应进行的因素素 结构性质 浓度催化剂 新知自主预习 目录 创新设计 (1)化学反应的调控，就是通过改变_使一个可能发生的反应按照某一 个方向进行。 (2)在实际生产中常常要结合设备条件、安全操作、_等情况，综合考 虑影响化学反应速率和_的因素，寻找一个适宜的生产条件。 (3)要根据_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。 2.化学反应的调化学反应的调控控 反应条件 经济成本 化学平衡 环境保护 新知自主预习 目录 创新设计 新知自主预习 目录 创新设计 答案答案(1)
8、防止催化剂中毒(2)低温、高压(3)高温、低压 目录 课堂互动探究 2 二、合成氨的工艺流程及化工生产中反应条件的优化 一、工业合成氨适宜条件的分析 课堂互动探究创新设计 目录 一、工业合成氨适宜条件的分析一、工业合成氨适宜条件的分析 下表中的数据是在不同温度、压强下，合成氨反应达到平衡时，反应混合物 中氨含量的变化情况： 【活活动探动探究究】 课堂互动探究创新设计 目录 温度/ 氨的含量/% 0.1 MPa 10 MPa 20 MPa 30 MPa 60 MPa 100 MPa 20015.381.586.489.995.498.8 3002.2052.064.271.084.292.6 4
9、000.4025.138.247.065.279.8 5000.1010.619.126.442.257.5 6000.054.509.1013.823.131.4 课堂互动探究创新设计 目录 (1)压强对工业合成氨的影响如下图所示： 400 下平衡时氨的体积分数随压强的变化示意图下平衡时氨的体积分数随压强的变化示意图 压强对合成氨的反应速率和原料的转化率有何影响？ 提示：提示：增大压强能增大合成氨的反应速率，使合成氨的平衡正向移动，能提 高原料的转化率和平衡混合物中氨的体积分数。 课堂互动探究创新设计 目录 合成氨工业中压强是否越大越好？为什么？ 提示：提示：不是；因为温度一定时，增大混合气
10、体的压强对合成氨的速率和平衡 都有利，但压强增大需要的动力越大，对材料的强度和设备制造要求提高， 增加了生产投资、降低了综合经济效益。 依据上述材料中的数据判断，合成氨工业采用的压强是多少？ 提示：提示：1030 MPa。 课堂互动探究创新设计 目录 (2)温度对工业合成氨的影响如下图所示： 10 MPa下平衡时氨的体积分数随温度的变化示意图下平衡时氨的体积分数随温度的变化示意图 温度对合成氨的反应速率和原料的转化率有何影响？ 提示：提示：升高温度能加快合成氨的反应速率，但升高温度能使合成氨的平衡逆 向移动，降低了反应物的转化率和平衡混合气体中的氨的体积分数。 课堂互动探究创新设计 目录 降低
11、温度有利于平衡向生成氨的方向移动，那么生产中是否温度越低越好？ 目前工业合成氨采用的温度是多少？ 提示：提示：不是；低温尽管对合成氨的产率有利但温度越低反应速率越较慢，达 平衡所需时间变长，经济效益降低；目前工业合成氨采用的温度为400 500 。 课堂互动探究创新设计 目录 (3)催化剂对工业合成氨的影响。 工业合成氨时加入催化剂为什么能加快化学反应速率？ 提提示：示：加入催化剂，能降低反应的活化能，提高了活化分子的百分比，有 效碰撞次数增多，反应速率加快。 催化剂对合成氨的化学平衡有何影响？ 工业合成氨选用400500 高温的原因除加快反应速率之外的原因是什么？ 提提示：示：催化剂对合成氨
12、的化学平衡无影响；铁触媒在400500 范围内的 催化活性最大。 课堂互动探究创新设计 目录 1.合成氨工业中生产条件的控制合成氨工业中生产条件的控制 【核心归纳核心归纳】 课堂互动探究创新设计 目录 2.化工生产适宜条件选择的一般原化工生产适宜条件选择的一般原则则 条件原则 从化学反应速率分析既不能太快，又不能太慢 从化学平衡移动分析尽可能使化学平衡向生成所需产物的方向移动 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 课堂互动探究创新设计 目录 1.工
13、业上合成氨一般采用700 K左右的温度，其原因是() 适当提高合成氨的速率提高H2的转化率提高氨的产率催化剂 在700 K时活性最大 A.B. C.D. 解解析析在在700 K时，可适当提高合成氨的反应速率，且在该温度下，铁触媒时，可适当提高合成氨的反应速率，且在该温度下，铁触媒 的活性最大。的活性最大。 【实践应用实践应用】 D 课堂互动探究创新设计 目录 2.在合成氨反应中使用催化剂和施加高压，下列叙述中正确的是() 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
14、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 C 课堂互动探究创新设计 目录 二、合成氨的工艺流程及化工生产中反应条件的优化二、合成氨的工艺流程及化工生产中反应条件的优化 1.合成氨生产的工艺流程合成氨生产的工艺流程 (1)生产流程 【核心归纳核心归纳】 课堂互动探究创新设计 目录 (2)流程分析 原料气干燥、净化：除去原料气中的水蒸气及其他气体杂质，防止与催化 剂接触时，导致催化剂“中毒”而降低或丧失催化活性。 压缩机加压：增大压强。 热交换：合成氨反应为放热反应，反应体系温度逐渐升高，为原料气反应 提供热量，故热交换可充分利用能源，提高经济效益。 课堂互动探究创新设计 目录
15、冷却：生成物NH3的液化需较低温度，采取迅速冷却的方法，可使气态氨 变成液氨后及时从平衡混合物中分离出来，以促使平衡向生成NH3的方向 移动。 循环使用原料气：因合成氨反应为可逆反应，平衡混合物中含有原料气， 将NH3分离后的原料气循环利用，并及时补充N2和H2，使反应物保持一定的 浓度，以利于合成氨反应，提高经济效益。 课堂互动探究创新设计 目录 2.化工生产中化学反应条件的优化工生产中化学反应条件的优化化 (1)化学反应条件选择的基本原则 化学反应速率和化学平衡的调控在生活、生产中起着重要作用，在实际生产 中应当运用对立统一规律，综合化学反应速率和化学平衡规律，既考虑反应 进行的快慢，又考
16、虑反应的限度，在这个过程中还要坚持以下三个原则： 既要注意外界条件对化学反应速率和化学平衡影响的一致性，又要注意对 二者影响的矛盾性。 课堂互动探究创新设计 目录 既要注意温度、催化剂对化学反应速率影响的一致性，又要注意催化剂的 活性对温度的要求。 既要注意理论上的需要，又要考虑实际生产(如设备条件、安全操作、经 济成本等)的可能性。 课堂互动探究创新设计 目录 (2)化学反应条件优化的基本思路 从可逆性、反应前后气体体积的变化、焓变、反应的方向四个角度分析反 应的特点。 根据反应特点具体分析外界条件对化学反应速率和化学平衡的影响；从化 学反应速率和化学平衡的角度综合分析，再充分考虑实际情况，
17、选择适宜的 外界条件。 课堂互动探究创新设计 目录 1.下图为工业合成氨的流程图，下列有关说法不正确的是() A.步骤中“净化”可以防止催化剂“中毒” B.步骤中“加压”既可以提高原料的转化率，又可以增大反应速率 C.步骤均有利于提高原料的平衡转化率 D.液态NH3除可生产化肥外，还可作制冷剂 【实践应用实践应用】 C 课堂互动探究创新设计 目录 解析解析步骤步骤中中“净化净化”可以除去原料气中的杂质气体，防止杂质气体降低可以除去原料气中的杂质气体，防止杂质气体降低 催化剂的催化效果，催化剂的催化效果，A项正确；合成氨反应是气体分子数减小的反应，则步项正确；合成氨反应是气体分子数减小的反应，则
18、步 骤骤中中“加压加压”可使平衡正向移动，即可提高原料转化率，增大压强，可以可使平衡正向移动，即可提高原料转化率，增大压强，可以 使反应物浓度增大，则可增大反应速率，使反应物浓度增大，则可增大反应速率，B项正确；步骤项正确；步骤为为“催化反应催化反应”， 催化剂只能改变反应速率，不能使平衡移动，故不能改变平衡转化率，催化剂只能改变反应速率，不能使平衡移动，故不能改变平衡转化率，C项项 错误；氨是制备氮肥的原料，液氨汽化时吸收热量，可以作为制冷剂，错误；氨是制备氮肥的原料，液氨汽化时吸收热量，可以作为制冷剂，D项项 正确正确。 课堂互动探究创新设计 目录 B 课堂互动探究创新设计 目录 解析解析
19、使用催化剂可加快反应速率，从而提高生产效率，使用催化剂可加快反应速率，从而提高生产效率，A项正确；加热可项正确；加热可 以加快化学反应速率，放热反应也可能在加热条件下进行，以加快化学反应速率，放热反应也可能在加热条件下进行，B项错误；充入项错误；充入 大量大量CO2气体可使平衡正向移动，提高气体可使平衡正向移动，提高H2的转化率，的转化率，C项正确；从平衡混合项正确；从平衡混合 气体中分离出气体中分离出CH3CH2OH和和H2O可促使平衡正向移动，从而提高可促使平衡正向移动，从而提高CO2和和H2的的 利用率，利用率，D项正确项正确。 目录 课堂小结即时达标 3 课堂互动探究创新设计 目录 核
20、心体系建构 课堂小结即时达标创新设计 020304目录01 1.下列叙述符合工业合成氨生产实际的是()D A.V2O5做催化剂 B.NH3循环利用 C.将N2和H2从体系中分离出去 D.反应温度由催化剂决定 解解析析A.工业合成氨生产中一般选择铁触媒做催化剂，故工业合成氨生产中一般选择铁触媒做催化剂，故A错误；错误；B.生产过程生产过程 中将氨气从混合气体中分离出去后得到的中将氨气从混合气体中分离出去后得到的N2和和H2可以循环利用，故可以循环利用，故B错误；错误；C. 从体系中分离出去的是从体系中分离出去的是NH3、不是、不是N2、H2，故，故C错误；错误；D.催化剂在一定温度下催化剂在一定
21、温度下 活性最大，催化效率最高，反应温度由催化剂决定，故活性最大，催化效率最高，反应温度由催化剂决定，故D正确正确。 课堂小结即时达标创新设计 020304目录01 B 课堂小结即时达标创新设计 020304目录01 解析解析A.铁触媒是该反应的催化剂，使用铁触媒，可使氮气和氢气混合气体铁触媒是该反应的催化剂，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，之间的反应在较低温度下取得较高的反应速率，A正确；正确；B.合成氨的反应是合成氨的反应是 可逆反应，反应物的平衡转化率不可能达到可逆反应，反应物的平衡转化率不可能达到100%，B错误；错误；C.改变温度、反改变
22、温度、反 应物浓度、压强均可使合成氨正逆反应速率不同倍增大、减小，故上述化学应物浓度、压强均可使合成氨正逆反应速率不同倍增大、减小，故上述化学 平衡的移动受到温度、反应物的浓度、压强等因素的影响，平衡的移动受到温度、反应物的浓度、压强等因素的影响，C正确；正确；D.合成合成 氨反应是放热反应，升高温度，平衡逆向移动，故温度升高，不利于提高氮氨反应是放热反应，升高温度，平衡逆向移动，故温度升高，不利于提高氮 气的转化率，气的转化率，D正确正确。 课堂小结即时达标创新设计 020304目录01 A.B. C.D. C 3.如图为工业合成氨的流程图。图中为提高原料转化率采取的措施是() 课堂小结即时
23、达标创新设计 020304目录01 课堂小结即时达标创新设计 020304目录01 4.下表所列实验数据是在不同温度和压强下达到平衡状态时，混合物中NH3的 含量(体积分数)的变化情况投料比V(N2)V(H2)13。 NH3的含量/% 压强/Mpa 温度/ 0.110203060100 20015.381.586.489.995.498.8 3002.252.064.271.084.292.6 4000.425.138.247.065.279.8 5000.110.619.126.442.257.5 6000.054.59.113.823.131.4 课堂小结即时达标创新设计 020304目录
24、01 (1)比较200 和300 时的数据，可判断出升高温度，平衡向_(填“正 反应”或“逆反应”)方向移动，合成氨的正反应为_(填“吸热”或 “放热”)反应。 (2)根据平衡移动原理，合成氨的适宜条件是_(填序号)。 A.高温、高压B.高温、低压 C.低温、高压D.低温、低压 (3)500 、30 MPa时，N2的转化率为_ 。 (4)工业中实际生产氨时，考虑到浓度对化学平衡及反应速率的影响，常采取的 措施有： _。 课堂小结即时达标创新设计 020304目录01 答案答案(1)逆反应放热 (2)C(3)41.77% (4)加入过量N2(或H2)(或及时从平衡体系中移走NH3) 课堂小结即时
25、达标创新设计 020304目录01 目录 课时训练 4 070102030405060809目录12 1314 1011 课时训练创新设计 15 一、选择题一、选择题(每小题只有一个选项符合题意每小题只有一个选项符合题意) 1.下列有关以H2和N2为原料气的工业合成氨反应的说法不正确的是()B A.属于放热反应B.S0 C.属于可逆反应D.在恒容容器中反应，压强逐渐减小 070102030405060809目录12 1314 1011 课时训练创新设计 15 2.工业生产氨气的适宜条件中不包括()A A.用浓硫酸吸收产物 B.用铁触媒作催化剂 C.温度为400500 D.压强为1030 MPa
26、 解解析析工业生产中，要求反应速率快，转化率高，从反应速率方面考虑应选工业生产中，要求反应速率快，转化率高，从反应速率方面考虑应选 择高效催化剂、升高温度，从转化率方面考虑应选择较高的压强，所以择高效催化剂、升高温度，从转化率方面考虑应选择较高的压强，所以B、C、 D都是工业生产氨气的适宜条件都是工业生产氨气的适宜条件。 070102030405060809目录12 1314 1011 课时训练创新设计 15 3.对于合成氨反应，达到平衡后，以下分析正确的是()B 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
27、 D.加入催化剂，对逆反应的反应速率影响更大 解析解析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，对速率都增大，但是温度对吸热反应的速率影响更大，所以对该反应来说，对 逆反应的反应速率影响更大，错误；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项，合成氨的正反应是气体体积减小的的 070102030405060809目录12 1314 1011 课时训练创新设计 15 反应，增大压强，对正反应的反应速率影响更大，正确；反应，增大压
28、强，对正反应的反应速率影响更大，正确；C项，减小反应物项，减小反应物 浓度，使正反应的速率瞬间减小，由于生成物的浓度没有变化，所以逆反应浓度，使正反应的速率瞬间减小，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；响更大，错误；D项，加入催化剂，对正、逆反应的反应速率的影响相同，项，加入催化剂，对正、逆反应的反应速率的影响相同， 错误错误。 070102030405060809目录12 1314 1011 课时训练创新设计 15 4.下列有关合成氨工业的叙述
29、，可用勒夏特列原理来解释的是()B A.使用铁触媒，使N2和H2混合气体有利于合成氨 B.高压比常压更有利于合成氨的反应 C.500 左右比室温更有利于合成氨的反应 D.合成氨时采用循环操作，可提高原料的利用率 解析解析催化剂不影响化学平衡，催化剂不影响化学平衡，A项错误；合成氨反应是放热反应，在低温下项错误；合成氨反应是放热反应，在低温下 转化率高，合成氨工业采用转化率高，合成氨工业采用500 左右的温度是综合考虑了反应速率、转化率左右的温度是综合考虑了反应速率、转化率 及催化剂的活性，及催化剂的活性，C项错误；采用循环操作提高原料利用率不能用勒夏特列原项错误；采用循环操作提高原料利用率不能
30、用勒夏特列原 理解释，理解释，D项错误项错误。 070102030405060809目录12 1314 1011 课时训练创新设计 15 C 070102030405060809目录12 1314 1011 课时训练创新设计 15 解析解析A项，由于项，由于p1条件先达到平衡，故条件先达到平衡，故p1p2，由，由p1p2，减小压强，化学，减小压强，化学 平衡左移，平衡左移，NH3的体积分数应降低，错误；的体积分数应降低，错误；B项，由于此反应项，由于此反应H0，故升，故升 温平衡左移，温平衡左移，N2的转化率降低，错误；的转化率降低，错误；C项，增大项，增大N2的量，会使正反应速率的量，会使正
31、反应速率 瞬间增大，使化学平衡右移，正确；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，项，使用催化剂，能加快反应速率， 缩短到达平衡的时间，错误缩短到达平衡的时间，错误。 070102030405060809目录12 1314 1011 课时训练创新设计 15 6.德国化学家哈伯在合成氨方面的研究促进了人类的发 展。合成氨的工业流程如图，下列说法错误的 是()B A.增大压强既可以加快反应速率，又可以提高原料转 化率 B.升高温度既可以加快反应速率，又可以提高平衡转 化率 C.冷却过程中采用热交换有助于节约能源 D.原料循环使用可提高其利用率 07010203040506
32、0809目录12 1314 1011 课时训练创新设计 15 解析解析增大压强可以加快合成氨的反应速率，平衡正向移动，可以提高原料增大压强可以加快合成氨的反应速率，平衡正向移动，可以提高原料 转化率，转化率，A正确；合成氨反应为放热反应，升高温度平衡逆向移动，降低平正确；合成氨反应为放热反应，升高温度平衡逆向移动，降低平 衡转化率，衡转化率，B错误；冷却过程中采用热交换有助于节约能源，错误；冷却过程中采用热交换有助于节约能源，C正确；原料正确；原料 循环使用，可提高其利用率，循环使用，可提高其利用率，D正确正确。 070102030405060809目录12 1314 1011 课时训练创新设
33、计 15 7.下列有关合成氨工业的说法中正确的是()C 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11073107 Pa，因为该压强下铁触媒的活性最高 解析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，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
34、平衡向合成氨的方向移动，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；增大压项错误；增大压 强反应速率加快，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，而非取决于压项正确；催化剂的活性取决于温度的高低，而非取决于压 强的大小，强的大小，D项错误项错误。 070102030405060809目录12 1314 1011 课时训练创新设计 15 C A.将1 mol氮气、3 mol氢气，置于1 L密闭容器中发生反应，放出的热量为 92.4 kJ B.平衡状态由A变为B时，平衡常数K(A)K(B) C.上述反应在达到平衡后，增大压强，H2的转化率增大 D.升高温度，平衡常
35、数K增大 070102030405060809目录12 1314 1011 课时训练创新设计 15 解析解析该反应为可逆反应，加入的该反应为可逆反应，加入的1 mol N2和和3 mol H2不可能完全反应生成不可能完全反应生成 NH3，所以反应放出的热量小于，所以反应放出的热量小于92.4 kJ，A项错误；从状态项错误；从状态A到状态到状态B，改变，改变 的是压强，温度未发生变化，所以平衡常数不变，的是压强，温度未发生变化，所以平衡常数不变，B项错误；该反应是反应项错误；该反应是反应 前后气体分子数减小的反应，增大压强平衡向正反应方向移动，前后气体分子数减小的反应，增大压强平衡向正反应方向移
36、动，H2的转化率的转化率 增大，增大，C项正确；升高温度，平衡逆向移动，项正确；升高温度，平衡逆向移动，K减小，减小，D项错误。项错误。 070102030405060809目录12 1314 1011 课时训练创新设计 15 9.相同温度下，有体积相同的甲、乙两个容器，甲容器中充入1 g N2和1 g H2， 乙容器中充入2 g N2和2 g H2，分别进行合成氨反应。下列叙述中错误的是( )D A.化学反应速率：乙甲 B.平衡后N2的浓度：乙甲 C.H2的平衡转化率：乙甲 D.平衡混合气体中H2的体积分数：乙甲 070102030405060809目录12 1314 1011 课时训练创新
37、设计 15 070102030405060809目录12 1314 1011 课时训练创新设计 15 10.在一定条件下，对于在密闭容器中进行的合成氨的反应，下列说法不正确的 是() C A.当氮气和氢气投料比(物质的量之比)为13时，达到平衡时氨的体积分数 最大 B.增加铁触媒的接触面积，能提高合成氨工厂的年产量 C.达到平衡时，氢气和氨气的浓度比一定为32 D.分别用氮气和氢气来表示合成氨反应的反应速率时，数值大小不相同 070102030405060809目录12 1314 1011 课时训练创新设计 15 解析解析当氮气和氢气投料比为当氮气和氢气投料比为13时，时，v(N2)v(H2)
38、13，两种原料的转，两种原料的转 化率相同，故达到平衡时氨的体积分数最大，化率相同，故达到平衡时氨的体积分数最大，A正确；增加铁触媒的接触面正确；增加铁触媒的接触面 积，加快反应速率，可以提高合成氨工厂的年产量，积，加快反应速率，可以提高合成氨工厂的年产量，B正确正确；平衡时，平衡时，H2和和 NH3的浓度比不一定为的浓度比不一定为32，C错误；同一反应中，反应速率之比等于对应错误；同一反应中，反应速率之比等于对应 物质的化学计量数之比，因氮气和氢气的化学计量数不同，则反应速率的数物质的化学计量数之比，因氮气和氢气的化学计量数不同，则反应速率的数 值不同，值不同，D正确正确。 07010203
39、0405060809目录12 1314 1011 课时训练创新设计 15 11.1905年德国化学家哈伯发明了合成氨的方法，他因此获得了1918年度诺贝尔 化学奖。哈伯法合成氨需要2050 MPa的高压和500 的高温下，用铁作催 化剂，且氨的产率为10%15%。2005年美国俄勒冈大学的化学家使用了一 种名为transFe(DMeOPrPE)2Cl2的铁化合物催化剂，在常温常压下合成出氨， 反应可表示为N23H22NH3，下列有关说法正确的是()D A.不同的催化剂对化学反应速率的影响均相同 B.哈伯法合成氨是吸热反应，新法合成氨是放热反应 C.新法合成能在常温下进行是因为不需要断裂化学键
40、D.新法合成与哈伯法相比不需要在高温条件下，可节约大量能源，极具发展 远景 070102030405060809目录12 1314 1011 课时训练创新设计 15 解析解析A.不同的催化剂催化机理不同，效果也不同，但在其他条件相同时，不同的催化剂催化机理不同，效果也不同，但在其他条件相同时， 转化率相同，转化率相同，A错误；错误；B.新法合成与哈伯法合成都是反应物总能量大于生成新法合成与哈伯法合成都是反应物总能量大于生成 物总能量，因此两个反应都是放热反应，只是新法降低了反应所需的能量，物总能量，因此两个反应都是放热反应，只是新法降低了反应所需的能量， 减少反应过程中的能源消耗，减少反应过程
41、中的能源消耗，B错误；错误；C.新法实际上是降低了反应所需的能新法实际上是降低了反应所需的能 量，旧化学键断裂、新化学键也要同时生成，反应的本质与使用哪种催化剂量，旧化学键断裂、新化学键也要同时生成，反应的本质与使用哪种催化剂 无关，无关，C错误；错误；D.高温条件需要大量能源，用高温条件需要大量能源，用transFe(DMeOPrPE)2Cl2作催作催 化剂，在常温常压下合成出氨，减少能源消耗，所以新法合成与哈伯法相比化剂，在常温常压下合成出氨，减少能源消耗，所以新法合成与哈伯法相比 不需要在高温条件，可节约大量能源，极具发展远景，不需要在高温条件，可节约大量能源，极具发展远景，D正确正确。
42、 070102030405060809目录12 1314 1011 课时训练创新设计 15 12.(拔高题拔高题)科研工作者结合实验与计算机模拟来研究钌催化剂表面不同位点上 合成氨反应历程，如图所示，其中实线表示位点A上合成氨的反应历程，虚 线表示位点B上合成氨的反应历程，吸附在催化剂表面的物种用*标注。下列 说法错误的是() C A.由图可以判断合成氨反应H0 B.图中过程在高温下更容易发生 C.整个反应历程中活化能最大的步骤是2N*3H22N*6H* D.钌催化剂为固体催化剂，其表面积大小会影响催化效果 070102030405060809目录12 1314 1011 课时训练创新设计 1
43、5 解析解析A.据图可知，始态据图可知，始态*N23H2的相对能量为的相对能量为0 eV，生成物，生成物*2NH3的的 相对能量约为相对能量约为1.8 eV，反应物的能量高于生成物，所以放热反应，故，反应物的能量高于生成物，所以放热反应，故A正正 确；确；B.由图可知，图中过程由图可知，图中过程是是H2转化成转化成H原子的过程，需要吸收能量，所原子的过程，需要吸收能量，所 以以在在高高温下温下更更易易发生，故发生，故B正确正确；C.由图像可知，整个反应历程中由图像可知，整个反应历程中2N* 3H22N*6H*活化能几乎为零，为最小，故活化能几乎为零，为最小，故C错误；错误；D.表面积越大接触表
44、面积越大接触 面积越大，催化效果越好，故面积越大，催化效果越好，故D正确正确。 070102030405060809目录12 1314 1011 课时训练创新设计 15 二二、非选择题非选择题(本题包括本题包括3小题小题) 070102030405060809目录12 1314 1011 课时训练创新设计 15 (1)有利于提高合成氨平衡产率的条件有_。 A.低温B.高温 C.低压D.高压 E.催化剂 (2)实际生产中，常用铁触媒作催化剂，控制温度为773 K左右，压强为 3.0107 Pa左右，原料气中N2和H2物质的量之比为12.8。分析说明原料气 中N2过量的两个理由_；_。 07010
45、2030405060809目录12 1314 1011 课时训练创新设计 15 (3)关于合成氨工艺的下列理解，正确的是_。 A.合成氨反应在不同温度下的H和S都小于零 B.当温度、压强一定时，在原料气(N2和H2的比例不变)中添加少量惰性(不参 加反应)气体，有利于提高平衡转化率 C.NH3易液化，不断将液氨移去，有利于反应正向进行 D.分离空气可得N2，通过天然气和水蒸气转化可得H2，原料气须经过净化处 理，以防止催化剂中毒和发生安全事故 070102030405060809目录12 1314 1011 课时训练创新设计 15 答案答案(1)AD (2)原料气中N2相对易得，适度过量有利于
46、提高H2的转化率N2的吸附分解是 决定反应速率的步骤，适度过量有利于提高整体反应速率 (3)ACD 070102030405060809目录12 1314 1011 课时训练创新设计 15 070102030405060809目录12 1314 1011 课时训练创新设计 15 14.工业上生产硫酸时，利用催化氧化反应将SO2转化为SO3是一个关键步骤。 不同压强和温度下，反应达到平衡时，SO2的转化率如表所示(原料气各成分 的体积分数为SO2：7%O2：11%N2：82%)。 转化率/% 压强/MPa 温度/ 0.10.5110 40099.299.699.799.9 50093.596.9
47、97.899.3 60073.785.889.596.4 070102030405060809目录12 1314 1011 课时训练创新设计 15 (1)SO2的氧化反应是_(填“吸热”或“放热”)反应。 (2)根据表中信息，你认为工业上将SO 2 转化为SO 3 的适宜条件是 _。 (3)选择适宜的催化剂，是否可以提高SO2的转化率？_(填“是”或 “否”)。 (4)若保持温度和容积不变，平衡后通入氧气，再达平衡时则SO2的浓度 _(填“增大”或“减小”)。 (5)若保持温度和压强不变，平衡后通入He，SO3的含量_(填“增大” 或“减小”)。 070102030405060809目录12
48、1314 1011 课时训练创新设计 15 答案答案(1)放热(2)1 MPa、400500 (3)否(4)减小(5)减小 解析解析(1)由表中数据可知，压强一定时，升高温度，由表中数据可知，压强一定时，升高温度，SO2的平衡转化率降低，的平衡转化率降低， 说明升高温度，平衡逆向移动，因此二氧化硫的氧化反应是放热反应；说明升高温度，平衡逆向移动，因此二氧化硫的氧化反应是放热反应； (2)400500 时，时，SO2的转化率都比较高，适当升高温度虽然会牺牲一些的转化率都比较高，适当升高温度虽然会牺牲一些 SO2的转化率，但是可以显著增大反应速率；压强越大，的转化率，但是可以显著增大反应速率；压强
49、越大，SO2的转化率越高，的转化率越高， 但是但是10 MPa对生产设备的要求较高，生产成本也会增大，产生的额外收对生产设备的要求较高，生产成本也会增大，产生的额外收益益 070102030405060809目录12 1314 1011 课时训练创新设计 15 却不高，因此选却不高，因此选1 MPa即可；即可；(3)催化剂不能使平衡移动，因此不能提高催化剂不能使平衡移动，因此不能提高SO2 的转化率；的转化率；(4)通入氧气相当于提高反应物的浓度，平衡正向移动，通入氧气相当于提高反应物的浓度，平衡正向移动， 因此二氧化硫的浓度减小；因此二氧化硫的浓度减小；(5)保持压强不变充入氦气，容器的容积
50、增大，保持压强不变充入氦气，容器的容积增大， 各气体的浓度减小，平衡向气体分子数增大的方向移动，即逆向移动，因此各气体的浓度减小，平衡向气体分子数增大的方向移动，即逆向移动，因此 三氧化硫的含量减小。三氧化硫的含量减小。 070102030405060809目录12 1314 1011 课时训练创新设计 15 15.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： 在常温、常压、光照条件下，N2在催化剂(掺有少量Fe2O3的TiO2)表面与水发 生反应，生成的主要产物为NH3。进一步研究NH3生成量与温度的关系，部 分实验数据见下表(光照、N2压强1.0105 Pa、反应时
