【学霸笔记：同步精讲】第二章 第四节 化学反应的调控(基础课) 课件--2026版高中化学人教版选必修1

(共48张PPT)
复习任务群一
现代文阅读Ⅰ
把握共性之“新”　打通应考之“脉”
第二章　化学反应速率与化学平衡
第四节　化学反应的调控(基础课)
素养目标 1．通过工业合成氨适宜条件的选择与优化，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．在合成氨适宜条件的讨论中，形成多角度分析化学反应和化工生产条件的思路，体会化学反应原理的应用价值。
旧知回顾 1．增大化学反应速率的外界条件有______________、________、________、__________等。
2．增大化学反应限度的外界条件有______________、______________、________、________等。
增大反应物浓度
升高温度
增大压强
使用催化剂
增大反应物浓度
减小生成物浓度
改变压强
改变温度
知识点一　合成氨条件的理论选择
1．合成氨反应的特点
合成氨反应：N2(g)＋3H2(g) 2NH3(g)。已知298 K时：ΔH＝－92.4 kJ·mol-1，ΔS＝－198.2 J·mol-1·K-1。
(1)自发性：常温(298 K)下，ΔH－TΔS__0，能自发进行。
(2)可逆性：反应为_____反应。
(3)熵变：ΔS__0，正反应是气体体积_____的反应。
(4)焓变：ΔH__0，是_____反应。
<
可逆
<
减小
<
放热
2．提高合成氨反应速率和平衡转化率的条件比较
条件 提高反应速率 提高平衡转化率
压强 ____ ____
温度 ____ ____
催化剂 ____ ______
浓度 ____反应物浓度 ____反应物浓度，____生成物浓度
高压
高压
高温
低温
使用
无影响
增大
增大
减小
3．数据分析
根据教材表2-2在不同温度和压强下(初始时N2和H2的体积比为1∶3)，平衡混合物中氨的含量实验数据分析，提高反应速率的条件是____温度、____压强；提高平衡混合物中氨的含量的条件是____温度、____压强。二者在____这一措施上是不一致的。实验数据的分析与理论分析的结论是一致的。
升高
增大
降低
增大
温度
1．判断正误(正确的打“√”，错误的打“×”)。
(1)充入的N2越多越有利于NH3的合成。 (　　)
(2)在合成氨的实际生产中，温度越低，压强越大越好。 (　　)
(3)在合成氨中，加入催化剂能提高原料的转化率。 (　　)
(4)增大反应物的浓度，减小生成物的浓度，可以提高氨的产率。 (　　)
(5)合成氨中在提高速率和原料的转化率上对温度的要求是一致的。 (　　)
×
×
×
√
×
√
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
C　[合成氨反应中，使用催化剂只影响反应速率不影响化学平衡；施加高压既影响反应速率又影响化学平衡，C正确。]
知识点二　工业合成氨的适宜条件与化学反应的调控
1．合成氨条件的探究
(1)压强：目前，我国的合成氨厂一般采用的压强为10 MPa～30 MPa，不采用更高压强的理由是_______________________________________
_______________________。
压强越大，对材料的强度和设备的制造要求
越高，需要的动力也越大
(2)温度：升高温度能提高化学反应速率，但工业合成氨温度不能太高的理由是
①____________________________________________。
②____________________________________________________。
(3)催化剂：以__为主体的多成分催化剂，又称铁触媒。原料气必须经过净化，防止______________。
合成氨反应为放热反应，升高温度，转化率降低
400~500 ℃催化剂活性最大，升高温度，催化剂活性减弱
铁
催化剂“中毒”
(4)浓度
①采取的措施：采取________的方法，使气态氨变成液氨后及时从平衡混合物中分离出去；将NH3分离后的原料气________，并及时___________，使反应物保持一定的浓度。
②采取该措施的理由：分离出NH3以促使平衡向____________移动，此外，原料气的循环使用并及时补充原料气，既提高了原料的______，又提高了反应____，有利于合成氨反应。
迅速冷却
循环利用
补充N2和H2
合成氨的方向
利用率
速率
2．工业合成氨的适宜条件
外部条件 工业合成氨的适宜条件
压强 根据反应器使用的钢材质量及综合指标来选择压强：_______________
温度 适宜温度：________ ℃
催化剂 使用______作催化剂
浓度 使氨____并及时分离，循环利用原料气
10 MPa~30 MPa
400~500
铁触媒
液化
3．合成氨的生产流程
4．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)考虑因素
①考虑设备条件、安全操作、经济成本等。
②分析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。
③考虑是否符合环境保护及社会效益等方面的规定和要求。
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
分析角度 原则要求
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
1．下列关于工业合成氨的叙述错误的是(　　)
A．在动力、设备、材料允许的条件下尽可能在高压下进行
B．温度越高越有利于工业合成氨
C．在工业合成氨中，N2、H2的循环利用可提高其利用率，降低成本
D．将混合气体中的氨液化有利于合成氨反应
√
B　[合成氨的正反应为放热反应，升高温度，平衡逆向移动，不利于氨的生成，B错误。]
2．硫酸是一种重要的化工产品，目前主要采用“接触法”进行生产。下列有关反应2SO2＋O2 2SO3的说法不正确的是(　　)
A．实际生产中，SO2、O2循环使用可提高原料利用率
B．实际生产中，为了提高反应速率，压强越高越好
C．实际生产中，通入过量空气的目的是提高SO2的转化率
D．实际生产中，选定400～500 ℃作为操作温度的主要原因是此温度下催化剂的活性最高
√
B　[二氧化硫和氧气发生的反应为可逆反应，SO2和O2不能反应完全，因此SO2和O2循环利用可提高原料利用率，A正确；压强过大，设备可能无法承受太大的压强，适当增大压强可提高反应速率和转化率，B错误；通入过量空气，O2浓度增大，平衡正向移动，SO2的转化率提高，C正确；实际生产中，温度为400～500 ℃时，催化剂的活性最高，D正确。]
3．煤的液化可获得乙醇：2CO(g)＋4H2(g) C2H5OH(l)＋H2O(l)　ΔH＝－1 709.2 kJ·mol-1。下列说法正确的是(　　)
A．反应物的总能量小于生成物的总能量
B．升高温度可增大活化分子的数目及有效碰撞频率
C．使用合适的催化剂、增大压强均有利于提高原料的平衡转化率
D．温度越高越有利于乙醇的生成
√
B　[A．该反应的ΔH<0，反应物的总能量大于生成物的总能量，错误；C．催化剂不影响平衡转化率，错误；D．温度越高，逆反应程度越大，不利于乙醇的生成。]
随堂评估 知能落实
√
1．1913年德国化学家哈伯发明了以低成本制造大量氨的方法，从而大大满足了当时日益增长的人口对粮食的需求。哈伯法的流程图如下，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
√
2．合成氨的反应为N2(g)＋3H2(g) 2NH3(g)　ΔH＝－92.4 kJ·mol-1。下列说法正确的是(　　)
A．合成氨反应在任何温度下都能自发进行
B．1 mol N2与过量H2充分反应放热92.4 kJ
C．合成氨实际生产中选择高压和低温
D．将氨液化分离，可促进平衡正向移动及循环利用氮气和氢气
D　[合成氨为放热、熵减的反应，根据ΔG＝ΔH－TΔS<0反应能自发进行可知，该反应在低温下能自发进行，A错误；该反应为可逆反应，不能完全进行，因此1 mol N2与过量H2充分反应放热小于92.4 kJ，B错误；为了增大反应速率，实际生产中选择高压(10 MPa～30 MPa)和高温(400～500 ℃)，C错误；氨易液化，液化分离后生成物浓度减小，平衡正向移动，没有液化的氢气和氮气可以继续进入反应器循环利用，D正确。]
√
3．工业生产苯乙烯是利用乙苯的脱氢反应：
针对上述反应，在其他条件不变时，下列说法正确的是(　　)
A．加入适当催化剂，可以提高苯乙烯的产量
B．仅从平衡移动的角度分析，工业生产苯乙烯选择恒压条件优于恒容条件
C．加入乙苯至反应达到化学平衡的过程中，混合气体的平均相对分子质量不断增大
D．在保持容积一定的条件下，充入较多的乙苯，可以提高乙苯的转化率
B　[催化剂只改变反应速率，不影响平衡移动，加入催化剂，不能提高苯乙烯的产量，故A错误；反应后气体的物质的量增大，在恒容条件下，容器中气体的压强不断增大，不利于平衡正向移动，因此仅从平衡移动的角度分析，工业生产苯乙烯选择恒压条件优于恒容条件，故B正确；加入乙苯至反应达到平衡的过程中，气体的总质量不变，但物质的量逐渐增大，则混合气体的平均相对分子质量不断减小，故C错误；在保持容积一定的条件下，充入较多的乙苯，相当于在原来的基础上增大压强，则平衡逆向移动，乙苯的转化率减小，故D错误。]
4．在硫酸工业中，通过下列反应使SO2转化为SO3：2SO2(g)＋O2(g) 2SO3(g)　ΔH<0。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：
温度/℃ 不同压强下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
(1)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______________；
(2)在实际生产中，选定450 ℃，其原因是_____________________________________________________________________________________________________；
低温、高压
该反应是放热反应，升高
温度，平衡逆向移动，SO2的转化率降低；此温度下反应速率较大，且催化剂的活性较高
(3)在实际生产中，采用的压强为常压，其原因是___________________________________________________________________________
________________________________________________________；
(4)在实际生产中，通入过量的空气，其原因是_________________________________。
SO2的转化率已经很高，若采用较大的压强，不仅SO2的转化率提高很少，且需要更大动力，对设备的要求更高，增加生产成本
高SO2的转化率
增大O2的浓度，提
0.1 MPa(常压)下
数智分层作业(十二)　化学反应的调控
(分值：30分)
题号
1
3
5
2
4
6
8
7
9
(选择题只有一个选项符合题目要求，每小题2分)
1．化工生产中，调控反应条件时不需要考虑的角度是(　　)
A．目标产物的贮存方法
B．增大目标反应的速率
C．提高目标反应的限度
D．减少副反应和环境污染
√
A　[目标产物的贮存与反应条件无关，调控反应条件时不需要考虑，A符合题意；增大目标反应的速率，可以提高生产效率，需要考虑，B不符合题意；提高目标反应的限度，可以提高反应物的转化率或产物的比例，需要考虑，C不符合题意；生产条件中减少副反应和环境污染需要考虑，以达到绿色高效生产的目的，D不符合题意。]
题号
1
3
5
2
4
6
8
7
9
√
题号
1
3
5
2
4
6
8
7
9
2．下列有关说法正确的是(　　)
A．为降低高炉尾气中CO的含量，可采用增加高炉高度的方法
B．合成氨的生产中，压强越大，氨的产率越高，因此在选择条件时，压强越大越好
C．合成氨的生产中，温度越低，氨的产率越高，因此在选择条件时，温度越低越好
D．在给定的条件下，达到平衡时可逆反应完成程度最大
D　[增加高炉高度对反应限度无影响，不能降低高炉尾气中CO的含量，故A错误；压强越大，对工业生产设备的要求越高，需结合实际生产情况选择合适压强，故B错误；温度越低，反应速率越小，需选择合适温度，故C错误；在给定条件下，达到平衡状态时可逆反应达到最大限度，转化率最高，完成程度最大，故D正确。]
题号
1
3
5
2
4
6
8
7
9
题号
1
3
5
2
4
6
8
7
9
3．化学反应的调控对于工业生产具有积极意义，下列关于调控措施的说法错误的是(　　)
A．硫酸工业中，在高温、高压及催化剂作用下，可提高生产效益
B．硫酸工业中，为提高SO2的转化率，可通入稍过量的空气
C．工业合成氨，选择400～500 ℃的反应温度，这是综合考虑反应速率、反应限度及催化剂活性的结果
D．工业合成氨，迅速冷却、液化氨是为了使化学平衡向生成氨的方向移动
√
题号
1
3
5
2
4
6
8
7
9
A　[高温、高压及催化剂是合成氨的条件，硫酸工业不需要高压，A错误；为提高SO2的转化率，不是通入的空气越多越好，通入空气越多，导致体系温度下降，需要更多的能量，为提高SO2的转化率，可通入稍过量的空气，B正确；升高温度可加快反应速率，合成氨反应为放热反应，升高温度平衡逆向移动，且催化剂的活性与温度有关，则反应温度选择400～500 ℃是从该反应催化剂的催化活性、反应速率、反应限度等角度综合考虑的结果，C正确；工业合成氨，迅速冷却、液化氨是为了使化学平衡向生成氨的方向移动，D正确。]
√
题号
1
3
5
2
4
6
8
7
9
4．在一定条件下，工业上可采用下列反应合成甲酸：CO2(g)＋H2(g)===HCOOH(g)　ΔH＝－31.4 kJ·mol-1，下列有关说法正确的是(　　)
A．升高温度，正反应速率减小，逆反应速率增大
B．恒温条件下，增大压强，化学平衡常数增大
C．恒温恒压下，使用合适的催化剂，平衡产率会提高
D．该反应在低温下可能自发进行
题号
1
3
5
2
4
6
8
7
9
D　[升高温度，正、逆反应速率均增大，A错误；化学平衡常数只和温度有关，恒温条件下，增大压强，化学平衡常数不变，B错误；催化剂不会改变平衡状态，不会改变平衡产率，C错误；反应若自发进行，则对应的ΔG＝ΔH－TΔS<0，题中反应的ΔS<0，又因为ΔH<0，则低温下该反应可能自发进行，D正确。]
√
题号
1
3
5
2
4
6
8
7
9
5．在300 ℃、70 MPa条件下由二氧化碳和氢气合成乙醇已成为现实，反应为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．充入过量CO2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
B　[反应条件是否需加热与反应的放热、吸热无关，B错误。]
题号
1
3
5
2
4
6
8
7
9
(选择题有一个或两个选项符合题目要求，每小题4分)
6．一定条件下，用Fe2O3、NiO或Cr2O3作为催化剂对燃煤烟气进行回收，使SO2转化为S。催化剂不同，其他条件(浓度、温度、压强)相同的情况下，相同时间内SO2的转化率随反应温度的变化如图所示，下列说法不正确的是(　　)
题号
1
3
5
2
4
6
8
7
9
A．不考虑催化剂价格因素，选择Fe2O3作为催化剂可以节约能源
B．其他条件相同的情况下，选择Cr2O3作为催化剂，SO2的转化率最小
C．a点后SO2的转化率减小的原因可能是温度升高，催化剂活性降低
D．选择Fe2O3作为催化剂，最适宜的温度范围为340～380 ℃
√
题号
1
3
5
2
4
6
8
7
9
B　[根据题图可知，在Fe2O3作为催化剂的条件下，SO2的转化率最大，可以节约能源，A正确；其他条件相同的情况下，在260～320 ℃时，选择NiO作为催化剂，SO2的转化率最小，B错误；催化剂的催化能力需要维持在一定的温度下，温度太高，催化剂活性可能会降低，C正确；温度在340～380 ℃范围内，Fe2O3的催化能力较强，SO2的转化率也较大，反应速率较大，若温度继续升高，则转化率变化不明显，但能源消耗变大，D正确。]
√
√
题号
1
3
5
2
4
6
8
7
9
7．在一定条件下探究二甲醚的制备反应为2CO(g)＋4H2(g) CH3OCH3(g)＋H2O(g)　ΔH，测定结果如图所示。下列判断错误的是(　　)
A．该反应的ΔH>0
B．该反应伴随着副反应的发生
C．工业选择的较适宜温度为280～290 ℃
D．加入催化剂可以提高CH3OCH3的产率
题号
1
3
5
2
4
6
8
7
9
AD　[由题图可知，随着温度升高，CO的转化率降低，所以升高温度，平衡逆向移动，该反应是放热反应，ΔH<0，A项错误；由题图可知，CO的转化率降低的同时CH3OCH3的产率在不同温度下差别较大，说明该反应伴随着副反应的发生，B项正确；在280～290 ℃范围内，CH3OCH3的产率较高，故工业选择的较适宜温度为280～290 ℃，C项正确；加入催化剂可增大反应速率，但不能提高CH3OCH3的产率，D项错误。]
√
题号
1
3
5
2
4
6
8
7
9
8．某科研小组对碳酸锰与空气反应制备二氧化锰的条件进行了研究，绘制了三幅关于反应物的转化率和条件关系的图像(如图所示)。下列对于反应条件的选择不正确的是(　　)
A．温度350 ℃左右(或325～375 ℃)
B．水分含量为30%左右(或水分含量为20%～40%)
C．湿空气中焙烧
D．干空气中焙烧
题号
1
3
5
2
4
6
8
7
9
D　[根据温度与转化率图示可知，温度处于350 ℃左右(或325～375 ℃)，转化率最高，故A正确；根据水分含量与转化率图示可知，水分含量为30%左右(或水分含量为20%～40%)，转化率最高，故B正确；根据焙烧与转化率图示可知，在湿空气中焙烧时间短且转化率高，故C正确，D错误。]
题号
1
3
5
2
4
6
8
7
9
9．(8分)近年来我国大力加强温室气体CO2催化氢化合成甲醇技术的工业化量产研究，实现可持续发展。回答下列问题：
(1)已知：CO2(g)＋H2(g) H2O(g)＋CO(g)　ΔH1＝＋41.1 kJ·mol-1
CO(g)＋2H2(g) CH3OH(g)　ΔH2＝
写出CO2催化氢化合成甲醇的热化学方程式：__________________________________________________________。(3分)
3H2(g)＋CO2(g) CH3OH(g)＋H2O(g)　ΔH＝－48.9 kJ·mol-1　
题号
1
3
5
2
4
6
8
7
9
(2)为提高CH3OH(g)的产率，理论上应采用的条件是______(填字母)。(2分)
a．高温高压　b．低温低压 c．高温低压　d．低温高压
(3)250 ℃时，在恒容密闭容器中由CO2(g)催化氢化合成CH3OH(g)，如图为不同投料比时某反应物X的平衡转化率的变化曲线。
反应物X是_____(填“CO2”或“H2”)。(3分)
d　
CO2
题号
1
3
5
2
4
6
8
7
9
[解析]　(1)根据盖斯定律，将题述两个热化学方程式相加可得：3H2(g)＋CO2(g) CH3OH(g)＋H2O(g)　ΔH＝。(2)根据热化学方程式可知，生成CH3OH(g)的反应是放热反应，也是气体体积减小的反应，故要想提高CH3OH(g)的产率，需要低温高压。(3)题图中的横坐标为，假设n(CO2)为定值，则CO2的平衡转化率随n(H2)的增大而增大，故反应物X为CO2。
谢 谢！