第四节 化学反应的调控
第11课时 化工生产适宜的条件
学习目标 知识网络
1. 能运用浓度、压强、温度对化学平衡的影响规律，推测平衡移动方向及浓度、转化率等相关物理量的变化，能讨论化学反应条件的选择和优化。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。3. 针对典型案例，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。
判断正误(正确的画“√”，错误的画“×”)。
(1) 高压比常压条件更有利于合成氨的反应( )
(2) 使用铁作催化剂，可提高合成氨反应的速率和平衡转化率( )
(3) 对于合成氨的反应，高温更有利于提高H2的平衡转化率( )
(4) 合成氨时采用循环操作，可提高原料的利用率( )
(5) 将氨液化及时分离出去，反应速率和氢气的转化率均提高( )
(6) 合成氨工业采用高压，不仅能提高转化率，还能缩短达到平衡的时间( )
合成氨反应条件的选择
合成氨反应为N2(g)＋3H2(g) 2NH3(g) ΔH＜0。
高温、高压、使用合适的催化剂，有利于提高化学反应速率。
低温、高压，有利于提高平衡转化率。
合成氨反应的适宜条件
1. 温度：400～500 ℃
500 ℃左右催化剂的活性最高。
2. 压强：10～30 MPa
压强越大，反应速率越快，反应物的转化率越高，但对材料和设备的要求越高，增大生产成本。
3. 催化剂：铁触媒
为防止催化剂“中毒”，原料气必须经过净化。
4. 投料比：n(N2)∶n(H2)＝1∶2.8
适当增大廉价原料(N2)的量，可以提高昂贵原料(H2)的转化率。
合成氨工业的简要流程及相关解释
原料气的制取 N2：将空气液化、蒸发分离出N2H2：用水和燃料(煤、焦炭、石油、天然气等)在高温下制取
净化、干燥 净化、除杂，防止催化剂“中毒”，再用压缩机压缩至高压
氨的合成 在适宜的条件下，在合成塔中进行
氨的分离 经冷凝使氨液化，将氨分离出来
N2和H2循环 为提高原料的利用率，将没有完全反应的N2和H2循环送入合成塔，使其被充分利用
工业生产选择适宜条件的一般原则
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，提高难得昂贵原料的利用率，从而降低生产成本
从实际生产能力分析 设备承受高温、高压、耐酸能力等
特别提醒 ①注意催化剂的活性对温度的限制；②注意杂质可能使催化剂“中毒”
类型1 反应条件与反应速率
化工生产中反应速率影响工厂的效益。下列操作不能提高工业合成氨速率的是( )
A. 适当升温
B. 适当加压
C. 选择合适催化剂
D. 加快通过催化剂的气流速度
类型2 反应条件与化学平衡
(2025·佛山期末)我国科学家设计出多孔石墨炔负载CoOx量子点(颗粒直径在2～20 nm)光催化剂，使得合成氨取得了理想的产率。已知反应：N2(g)＋3H2(g)2NH3(g) ΔH<0，下列说法错误的是( )
A. 使用催化剂可显著提高生产效率
B. 升温能提高氨气的平衡产率
C. 使用催化剂，活化分子百分含量增多
D. 该催化剂表面积大，催化效果好
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。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。下列说法错误的是( )
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，选定的温度为400～500 ℃原因是考虑催化剂的活性最佳
C. 在实际生产中，为了增大SO2的转化率可以无限量通入空气
D. 在实际生产中采用的压强为常压，原因是常压时转化率已经很高，增大压强对设备及成本要求太高
1. (2025·广东广雅中学)下列叙述不能用勒夏特列原理解释的是( )
A. 实验室用排饱和食盐水法收集氯气
B. 合成氨工业通常采用高压，以提高原料的利用率
C. 氢气、碘蒸汽、碘化氢气体组成的平衡混合气体加压后颜色加深
D. 工业合成氨的过程中及时液化分离出氨气，以促进化学平衡向生成氨的方向移动
2. 下列有关化学工业的说法正确的是( )
A. 合成氨工业中增大N2浓度，活化分子百分数增大，有效碰撞频率增大，反应速率加快
B. 氨易液化，及时从平衡混合物中分离出去，可提高氨的产率
C. 我国合成氨厂采用的压强是20～50 MPa，该压强下催化剂的活性最大
D. 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
3. 一定温度下，某容积为1 L的恒容密闭容器中通入2 mol SO2和1 mol O2，发生反应：2SO2(g)＋O2(g) 2SO3(g) ΔH＝－Q kJ/mol(Q＞0)。下列有关说法正确的是( )
A. 该反应在高温下才能自发进行
B. 充入少量He使体系压强增大，v正、v逆均不变
C. 若该反应的活化能为a kJ/mol，则其逆反应的活化能为(Q－a)kJ/mol
D. 当SO2和O2转化率相等时，该反应达到化学平衡状态
4. (2024·广东实验中学)工业上，常用氨气脱硝。一定温度下，向2 L恒容密闭容器中充入6 mol NO和4 mol NH3，发生反应：4NH3(g)＋6NO(g) 5N2(g)＋6H2O(g)。测得各物质的物质的量与时间关系如图所示。下列叙述错误的是( )
A. 乙代表N2
B. 逆反应速率：cC. 0～8 min内，丁的平均反应速率为0.35 mol/(L·min)
D. b点正反应速率与逆反应速率之差等于0
配套新练案
第四节 化学反应的调控
第11课时 化工生产适宜的条件
1. (2024·肇庆第一中学)化学与社会、科学、技术、环境密切相关。下列说法错误的是( )
A. 医用硝酸铵速冷冰袋是利用硝酸铵溶于水吸热的性质
B. 工业合成氨采用500 ℃而不采用常温，是为了提高合成氨的转化率
C. 合理利用太阳能、风能和氢能等能源有利于实现“低碳经济”
D. 铁触媒的使用有利于提高合成氨的生产效率
2. 下列现象能用勒夏特列原理解释的是( )
A. 由H2(g)、I2(g)、HI(g)组成的平衡体系加压后颜色变深
B. 向新制氯水中加入适量碳酸钙固体可以增强漂白能力
C. 合成氨一般选择400～500 ℃进行
D. 工业合成氯化氢时使用过量氢气
3. 化学与科学、技术、社会和环境密切相关。下列说法错误的是( )
A. 工业生产中使用催化剂不能改变化学反应的焓变
B. 已知：N2(g)＋3H2(g) 2NH3(g) ΔH<0，工业上采用高温提高H2的转化率
C. 工业上用SO2合成SO3，增加氧气的量可提高SO2的利用率
D. 工业上CaCO3(s)===CaO(s)＋CO2(g) ΔH>0，高温下能自发进行
4. (2024·江门期末)硫酸工业中涉及反应：2SO2(g)＋O2(g) 2SO3(g) ΔH＝－196.6 kJ/mol。下表为不同温度和压强下SO2的平衡转化率，下列说法正确的是( )
温度/℃ SO2的平衡转化率/%
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. 工业上通入过量空气的主要目的是加快反应速率
B. 回收尾气中的SO2仅为了防止空气污染
C. 采用常压生产是因为平衡时SO2的转化率已足够高，增大压强会增加设备成本
D. 选择400～500 ℃的较高温度既提高反应速率也提高平衡转化率
5. 硫酸在国民经济中占有极其重要的地位，工业接触法制硫酸的简单流程图如图所示。回答下列问题。
(1) 生产时先将黄铁矿粉碎再投入沸腾炉，目的是 。
(2) 一定温度下，在容积固定的密闭容器中发生反应：2SO2(g)＋O2(g) 2SO3(g)。下列选项能充分说明此反应已达到平衡状态的是________(填字母)。
A. 密闭容器中SO2、SO3的物质的量之比为1∶1
B. 密闭容器中压强不随时间变化而变化
C. v正(O2)??2v逆(SO3)
D. 密闭容器中混合气体的平均相对分子质量不随时间变化而变化
(3) 在实际生产过程中，控制进入接触室的气体中O2的体积分数是SO2体积分数的1.5倍，其目的是________________________________。
(4) 实验测得反应2SO2(g)＋O2(g) 2SO3(g)中SO2平衡转化率与温度、压强有关，请根据下表信息，结合工业生产实际，选择最合适的生产条件是______________(注：1 MPa约等于10个大气压)。
温度/℃ 压强/MPa
0.1 0.5 1 10
400 99.2% 99.6% 99.7% 99.9%
500 93.5% 96.9% 97.8% 99.3%
600 73.7% 85.8% 89.5% 96.4%
6. 甲醇是重要的有机化工原料，利用 CO2和 H2在催化剂作用下合成甲醇的主要反应为CO2(g)＋3H2(g) CH3OH(g)＋H2O(g) ΔH＝－58 kJ/mol。
(1) 上述反应中的活化能：Ea(正)________(填“>”或“＜”)Ea(逆)，该反应应选择________(填“高温”或“低温”)高效催化剂。
(2) 若T1 ℃时将 6 mol CO2和 8 mol H2充入 2 L 密闭容器中发生上述反应，初始压强为p0 kPa，测得H2的物质的量随时间变化如图1中状态Ⅰ。图中数据A(1,6)代表在 1 min 时H2的物质的量是6 mol。
图1
①T1 ℃时，该反应的平衡常数 Kp＝________[对于气相反应，用某组分B的平衡压强p(B)代替物质的量浓度c(B)也可表示平衡常数，记作Kp，如p(B)＝p·x(B) ，p为平衡总压强，x(B)为平衡体系中B的物质的量分数]。
②其他条件不变，仅改变某一条件后，测得H2的物质的量随时间变化如图1状态Ⅱ、状态Ⅲ所示，则状态Ⅲ改变的条件可能是________________________________________________。
③反应达到平衡后，保持其他条件不变，在t1 min时迅速将容器容积压缩至1 L，请在图2中画出t1 min后v正(H2)的变化趋势图。
图2
(3) 目前二氧化碳加氢合成甲醇常选用铜基催化剂(CuO/ZnO/Al2O3)，在相同氢碳比下，某研究小组对催化剂组分的不同配比(假设为 Cat1、Cat2、Cat3)进行了对比研究，结果如图3所示。
图3
①催化效率最佳的催化剂是________，工业生产中最佳温度是________K。
②温度高于T4 K 时，以Cat2为催化剂，CO2转化率下降的原因可能是___________________________ _______________________________________________________________________________________。
第11课时 化工生产适宜的条件
基础辨析
(1) √ (2) × (3) × (4) √ (5) × (6) √
分类举题
例1 D 【解析】合适温度范围内适当升温可以加快反应速率，A正确；适当加压可以加快反应速率，B正确；选择合适催化剂可以加快反应速率，C正确；加快通过催化剂的气流速度，使气体接触催化剂的时间变短，不能提高反应速率，D错误。
例2 B 【解析】使用催化剂可以加快反应速率，从而可以提高生产效率，A正确；升高温度，合成氨反应逆向移动，不能提高氨气的平衡产率，B错误；使用催化剂，可以降低反应的活化能，活化分子百分含量增多，C正确；该催化剂表面积大，则反应时接触面积大，反应速率快，催化效果好，D正确。
例3 C 【解析】由表中数据可知，最大的SO2的平衡转化率为99.7%，即理论上应选择的条件是450 ℃、10 MPa，A正确；催化剂能加快反应速率，但其活性受温度影响，硫酸工业用V2O5作催化剂，V2O5在400～500 ℃时的活性强，催化效果好，B正确；氧气适当过量，可使平衡正向移动，可提高SO2的平衡转化率，但无限量通入空气会带走部分热量，使反应温度降低，反应速率减慢，产量减小，C错误；增大压强，SO2的平衡转化率增大，但变化数值不大，并且压强越大，对设备的要求越高，所以工业生产通常不采取加压措施，常压下SO2的转化率已相当高，不需要高压，D正确。
质量评价
1. C 【解析】氯气溶于水发生反应：H2O＋Cl2Cl－＋H＋＋HClO，饱和食盐水中有大量氯离子，可抑制该反应正向移动，减少氯气的溶解，可以用勒夏特列原理解释，A不符合题意；合成氨的反应为气体分子数减小的反应，增大压强可以使平衡正向移动，提高原料的利用率，可以用勒夏特列原理解释，B不符合题意；体系中存在反应：I2(g)＋H2(g) 2HI(g)，该反应前后气体分子数相等，加压并不能使平衡发生移动，颜色加深是因为碘蒸气的浓度增大，不能用勒夏特列原理解释，C符合题意；工业合成氨中，将氨气液化分离，平衡正向移动，有利于氨气的合成，所以可以勒夏特列原理解释，D不符合题意。
2. B 【解析】增大N2浓度，单位体积内的活化分子数目增多，但活化分子百分数不变，A错误；氨易液化，及时从平衡混合物中分离出去，可使平衡正向移动，氨的产率提高，B正确；采用高压，有利于合成氨反应的平衡正向移动，催化剂活性与压强大小无关，C错误；升高温度可以加快反应速率，但不利于化学平衡向合成氨的方向移动，D错误。
3. B 【解析】ΔH＜0、ΔS＜0，由ΔG＝ΔH－TΔS＜0知，该反应在低温下才能自发进行，A错误；保持容积不变，充入少量He，反应混合气体各组分的浓度不变，反应速率不变，B正确；正反应的活化能与逆反应的活化能的差值为反应热，故其逆反应的活化能为(Q＋a)kJ/mol，C错误；不管是否处于平衡状态，二者的转化率始终相等，D错误。
4. C 【解析】甲、乙是生成物，根据化学计量数可知，甲为H2O，乙为N2，A正确；反应达到平衡之前，逆反应速率由小到大，即c配套新练案
第四节 化学反应的调控
第11课时 化工生产适宜的条件
1. B 【解析】合成氨反应为放热反应，升高温度，平衡逆向移动，反应物的转化率减小，故工业生产采用500 ℃而不采用常温，与提高合成氨的转化率无关，B错误。
2. B 【解析】由H2(g)、I2(g)、HI(g)组成的平衡体系加压平衡不移动，后颜色变深不能用勒夏特列原理解释，A错误；新制氯水中存在平衡：Cl2＋H2OHClO＋H＋＋Cl－，加入适量碳酸钙固体消耗氢离子，平衡正向移动，次氯酸浓度增大，漂白能力增强，能用勒夏特列原理解释，B正确；合成氨为放热反应，升温平衡逆向移动，但合成氨一般选择400～500 ℃进行是为了加快反应速率，提高生产效率，不能用勒夏特列原理解释，C错误；H2与Cl2的反应不是可逆反应，不能用勒夏特列原理解释，D错误。
3. B 【解析】合成氨反应为放热反应，升高温度，平衡逆向移动，氢气的转化率降低，B错误。
4. C 【解析】工业上通入过量空气的主要目的是为了增大二氧化硫的转化率，A错误；回收尾气中的SO2除了防止空气污染还可以提高原料的利用率，B错误；由表格可知常压时，SO2的平衡转化率已足够高，增大压强会增加设备成本，C正确；选择400～500 ℃的较高温度可提高反应速率但不能提高该反应的平衡转化率，D错误。
5. (1) 增大黄铁矿与氧气的接触面积，加快反应速率，使燃烧更充分，提高原料利用率 (2) BD (3) 提高SO2的转化率，从而提高经济效益 (4) 0.1 MPa、400 ℃
【解析】(2) 反应物或生成物的物质的量不再变化，反应达到平衡状态，SO2、SO3的物质的量之比为1∶1不一定是平衡状态，A错误；该反应是气体分子数减少的反应，一定温度下，在容积固定的密闭容器中，压强之比等于物质的量之比，压强不随时间变化而变化说明物质的量不再变化，反应达到平衡状态，B正确；正逆反应速率相等反应达到平衡状态，速率之比等于化学计量系数之比，当2v正(O2)??v逆(SO3)时，反应达到平衡状态，C错误；混合气体的平均摩尔质量＝，气体总质量不变，总物质的量变小，混合气体的平均相对分子质量不随时间变化而变化说明反应达到平衡状态，D正确。(3) 增大O2浓度提高SO2的转化率，从而提高经济效益。(4) 从表格信息可知，400 ℃时0.1 MPa下SO2的转化率已经达到99.2%，再增大压强，转化率提高不大，且成本较高。
6. (1) ＜ 低温 (2) ① ②升高温度
③
(3) ①Cat1 T3 ②催化剂失活
【解析】(1) 结合题给信息知，ΔH＝Ea(正)－Ea(逆)<0，故活化能：Ea(正) CO2(g)＋3H2(g) CH3OH(g)＋H2O(g)
起始/mol 6 8 0 0
转化/mol 2 6 2 2
平衡/mol 4 2 2 2
平衡时，混合气体总物质的量＝(4＋2＋2＋2) mol＝10 mol，初始时，混合气体总物质的量＝(6＋8) mol＝14 mol，相同条件下，气体压强之比等于物质的量之比，则＝＝＝，p平＝，平衡常数Kp＝＝＝。②由图1可知，状态Ⅰ在8 min时达到平衡，状态Ⅲ在5 min时达到平衡，说明反应速率加快，则状态Ⅲ改变的条件可能是升高温度、加催化剂、增大压强，平衡时，氢气的物质的量比状态Ⅰ大，说明平衡逆向移动，该反应放热反应，升高温度，平衡逆向移动，催化剂不影响平衡，正反应是气体分子数减小的反应，增大压强，平衡正向移动，综上所述，状态Ⅲ改变的条件可能是升高温度。③反应达到平衡后，保持其他条件不变，在t1 min时迅速将容器容积压缩至1 L，则在t1 min时正、逆反应速率变大，但反应物浓度小于起始浓度，故比起始速率小，增大压强，平衡正向移动，故移动过程中，正反应速率又有所减小，新平衡时速率比旧平衡时大。(3) ①由图3可知，催化效率最佳的催化剂是Cat1；T3和T4时，CO2转化率相差不大，故工业生产中最佳温度是T3。②温度高于T4 K时，以Cat2为催化剂，CO2转化率下降明显，主要原因可能是催化剂失活。(共41张PPT)
第二章
化学反应速率与化学平衡
第四节 化学反应的调控
第11课时 化工生产适宜的条件
目 标 导 航
学习目标 知识网络
1. 能运用浓度、压强、温度对化学平衡的影响规律，推测平衡移动方向及浓度、转化率等相关物理量的变化，能讨论化学反应条件的选择和优化。 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。 3. 针对典型案例，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。
判断正误(正确的画“√”，错误的画“×”)。
(1) 高压比常压条件更有利于合成氨的反应( )
(2) 使用铁作催化剂，可提高合成氨反应的速率和平衡转化率( )
(3) 对于合成氨的反应，高温更有利于提高H2的平衡转化率( )
(4) 合成氨时采用循环操作，可提高原料的利用率( )
(5) 将氨液化及时分离出去，反应速率和氢气的转化率均提高( )
(6) 合成氨工业采用高压，不仅能提高转化率，还能缩短达到平衡的时间( )
基 础 辨 析
√
×
×
√
×
√
核心笔记
高温、高压、使用合适的催化剂，有利于提高化学反应速率。
低温、高压，有利于提高平衡转化率。
合成氨反应条件的选择
1
1. 温度：400～500 ℃
500 ℃左右催化剂的活性最高。
2. 压强：10～30 MPa
压强越大，反应速率越快，反应物的转化率越高，但对材料和设备的要求越高，增大生产成本。
3. 催化剂：铁触媒
为防止催化剂“中毒”，原料气必须经过净化。
4. 投料比：n(N2)∶n(H2)＝1∶2.8
适当增大廉价原料(N2)的量，可以提高昂贵原料(H2)的转化率。
合成氨反应的适宜条件
2
合成氨工业的简要流程及相关解释
3
原料气的制取 N2：将空气液化、蒸发分离出N2
H2：用水和燃料(煤、焦炭、石油、天然气等)在高温下制取
净化、干燥 净化、除杂，防止催化剂“中毒”，再用压缩机压缩至高压
氨的合成 在适宜的条件下，在合成塔中进行
氨的分离 经冷凝使氨液化，将氨分离出来
N2和H2循环 为提高原料的利用率，将没有完全反应的N2和H2循环送入合成塔，使其被充分利用
工业生产选择适宜条件的一般原则
4
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，提高难得昂贵原料的利用率，从而降低生产成本
从实际生产能力分析 设备承受高温、高压、耐酸能力等
特别提醒 ①注意催化剂的活性对温度的限制；
②注意杂质可能使催化剂“中毒”
分类举题
类型1 反应条件与反应速率
化工生产中反应速率影响工厂的效益。下列操作不能提高工业合成氨速率的是( )
A. 适当升温
B. 适当加压
C. 选择合适催化剂
D. 加快通过催化剂的气流速度
1
【解析】 合适温度范围内适当升温可以加快反应速率，A正确；适当加压可以加快反应速率，B正确；选择合适催化剂可以加快反应速率，C正确；加快通过催化剂的气流速度，使气体接触催化剂的时间变短，不能提高反应速率，D错误。
D
类型2 反应条件与化学平衡
A. 使用催化剂可显著提高生产效率
B. 升温能提高氨气的平衡产率
C. 使用催化剂，活化分子百分含量增多
D. 该催化剂表面积大，催化效果好
2
【解析】 使用催化剂可以加快反应速率，从而可以提高生产效率，A正确；升高温度，合成氨反应逆向移动，不能提高氨气的平衡产率，B错误；使用催化剂，可以降低反应的活化能，活化分子百分含量增多，C正确；该催化剂表面积大，则反应时接触面积大，反应速率快，催化效果好，D正确。
B
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，选定的温度为400～500 ℃原因是考虑催化剂的活性最佳
C. 在实际生产中，为了增大SO2的转化率可以无限量通入空气
D. 在实际生产中采用的压强为常压，原因是常压时转化率已经很高，增大压强对设备及成本要求太高
3
C
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
【解析】 由表中数据可知，最大的SO2的平衡转化率为99.7%，即理论上应选择的条件是450 ℃、10 MPa，A正确；催化剂能加快反应速率，但其活性受温度影响，硫酸工业用V2O5作催化剂，V2O5在400～500 ℃时的活性强，催化效果好，B正确；氧气适当过量，可使平衡正向移动，可提高SO2的平衡转化率，但无限量通入空气会带走部分热量，使反应温度降低，反应速率减慢，产量减小，C错误；增大压强，SO2的平衡转化率增大，但变化数值不大，并且压强越大，对设备的要求越高，所以工业生产通常不采取加压措施，常压下SO2的转化率已相当高，不需要高压，D正确。
质量评价
1. (2025·广东广雅中学)下列叙述不能用勒夏特列原理解释的是( )
A. 实验室用排饱和食盐水法收集氯气
B. 合成氨工业通常采用高压，以提高原料的利用率
C. 氢气、碘蒸汽、碘化氢气体组成的平衡混合气体加压后颜色加深
D. 工业合成氨的过程中及时液化分离出氨气，以促进化学平衡向生成氨的方向移动
C
2. 下列有关化学工业的说法正确的是( )
A. 合成氨工业中增大N2浓度，活化分子百分数增大，有效碰撞频率增大，反应速率加快
B. 氨易液化，及时从平衡混合物中分离出去，可提高氨的产率
C. 我国合成氨厂采用的压强是20～50 MPa，该压强下催化剂的活性最大
D. 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
【解析】 增大N2浓度，单位体积内的活化分子数目增多，但活化分子百分数不变，A错误；氨易液化，及时从平衡混合物中分离出去，可使平衡正向移动，氨的产率提高，B正确；采用高压，有利于合成氨反应的平衡正向移动，催化剂活性与压强大小无关，C错误；升高温度可以加快反应速率，但不利于化学平衡向合成氨的方向移动，D错误。
B
A. 该反应在高温下才能自发进行
B. 充入少量He使体系压强增大，v正、v逆均不变
C. 若该反应的活化能为a kJ/mol，则其逆反应的活化能为(Q－a)kJ/mol
D. 当SO2和O2转化率相等时，该反应达到化学平衡状态
【解析】 ΔH＜0、ΔS＜0，由ΔG＝ΔH－TΔS＜0知，该反应在低温下才能自发进行，A错误；保持容积不变，充入少量He，反应混合气体各组分的浓度不变，反应速率不变，B正确；正反应的活化能与逆反应的活化能的差值为反应热，故其逆反应的活化能为(Q＋a)kJ/mol，C错误；不管是否处于平衡状态，二者的转化率始终相等，D错误。
B
A. 乙代表N2
B. 逆反应速率：cC. 0～8 min内，丁的平均反应速率为
0.35 mol/ (L·min)
D. b点正反应速率与逆反应速率之差等于0
C
配套新练案
1. (2024·肇庆第一中学)化学与社会、科学、技术、环境密切相关。下列说法错误的是( )
A. 医用硝酸铵速冷冰袋是利用硝酸铵溶于水吸热的性质
B. 工业合成氨采用500 ℃而不采用常温，是为了提高合成氨的转化率
C. 合理利用太阳能、风能和氢能等能源有利于实现“低碳经济”
D. 铁触媒的使用有利于提高合成氨的生产效率
【解析】 合成氨反应为放热反应,升高温度,平衡逆向移动,反应物的转化率减小，故工业生产采用500 ℃而不采用常温，与提高合成氨的转化率无关，B错误。
B
2. 下列现象能用勒夏特列原理解释的是( )
A. 由H2(g)、I2(g)、HI(g)组成的平衡体系加压后颜色变深
B. 向新制氯水中加入适量碳酸钙固体可以增强漂白能力
C. 合成氨一般选择400～500 ℃进行
D. 工业合成氯化氢时使用过量氢气
B
3. 化学与科学、技术、社会和环境密切相关。下列说法错误的是( )
A. 工业生产中使用催化剂不能改变化学反应的焓变
C. 工业上用SO2合成SO3，增加氧气的量可提高SO2的利用率
D. 工业上CaCO3(s)===CaO(s)＋CO2(g) ΔH>0，高温下能自发进行
【解析】 合成氨反应为放热反应，升高温度，平衡逆向移动，氢气的转化率降低，B错误。
B
A. 工业上通入过量空气的主要目的是加快反应速率
B. 回收尾气中的SO2仅为了防止空气污染
C. 采用常压生产是因为平衡时SO2的转化率已足够高,增大压强会增加设备成本
D. 选择400～500 ℃的较高温度既提高反应速率也提高平衡转化率
C
温度/℃ SO2的平衡转化率/% 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
【解析】 工业上通入过量空气的主要目的是为了增大二氧化硫的转化率，A错误；回收尾气中的SO2除了防止空气污染还可以提高原料的利用率，B错误；由表格可知常压时，SO2的平衡转化率已足够高，增大压强会增加设备成本，C正确；选择400～500 ℃的较高温度可提高反应速率但不能提高该反应的平衡转化率，D错误。
5. 硫酸在国民经济中占有极其重要的地位，工业接触法制硫酸的简单流程图如图所示。回答下列问题。
(1) 生产时先将黄铁矿粉碎再投入沸腾炉，目的是_________________________ ______________________________________________________。
增大黄铁矿与氧气的接触面积，加快反应速率，使燃烧更充分，提高原料利用率
BD
(3) 在实际生产过程中，控制进入接触室的气体中O2的体积分数是SO2体积分数的1.5倍，其目的是________________________________________。
温度/℃ 压强/MPa 0.1 0.5 1 10
400 99.2% 99.6% 99.7% 99.9%
500 93.5% 96.9% 97.8% 99.3%
600 73.7% 85.8% 89.5% 96.4%
提高SO2的转化率，从而提高经济效益
0.1 MPa、400 ℃
(1) 上述反应中的活化能：Ea(正)___(填“>”或“＜”)Ea(逆)，该反应应选择______(填“高温”或“低温”)高效催化剂。
＜
低温
(2) 若T1 ℃时将 6 mol CO2和 8 mol H2充入 2 L 密闭容器中发生上述反应，初始压强为p0 kPa，测得H2的物质的量随时间变化如图1中状态Ⅰ。图中数据A(1，6)代表在 1 min 时H2的物质的量是6 mol。
图1
①T1 ℃时，该反应的平衡常数Kp＝______[对于气相反应，用某组分B的平衡压强p(B)代替物质的量浓度c(B)也可表示平衡常数，记作Kp，如p(B)＝p·x(B) ，p为平衡总压强，x(B)为平衡体系中B的物质的量分数]。
②其他条件不变，仅改变某一条件后，测得H2的物质的量随时间变化如图1状态Ⅱ、状态Ⅲ所示，则状态Ⅲ改变的条件可能是____________。
升高温度
③反应达到平衡后，保持其他条件不变，在t1 min时迅速将容器容积压缩至1 L，请在图2中画出t1 min后v正(H2)的变化趋势图。
图2
答案
图3
①催化效率最佳的催化剂是____________，工业生产中最佳温度是______K。
②温度高于T4 K 时，以Cat2为催化剂，CO2转化率下降的原因可能是_______ ________。
Cat1
T3
催化剂
失活
【解析】 (1) 结合题给信息知，ΔH＝Ea(正)－Ea(逆)<0，故活化能：Ea(正)动，该反应放热反应，升高温度，平衡逆向移动，催化剂不影响平衡，正反应是气体分子数减小的反应，增大压强，平衡正向移动，综上所述，状态Ⅲ改变的条件可能是升高温度。③反应达到平衡后，保持其他条件不变，在t1 min时迅速将容器容积压缩至1 L，则在t1 min时正、逆反应速率变大，但反应物浓度小于起始浓度，故比起始速率小，增大压强，平衡正向移动，故移动过程中，正反应速率又有所减小，新平衡时速率比旧平衡时大。(3) ①由图3可知，催化效率最佳的催化剂是Cat1；T3和T4时，CO2转化率相差不大，故工业生产中最佳温度是T3。②温度高于T4 K时，以Cat2为催化剂，CO2转化率下降明显，主要原因可能是催化剂失活。
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