6小专题突破9化学反应的调控Word文档格式.docx
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①反应为可逆反应；
②正反应为放热反应；
③反应物、生成物均为气体，且正反应为气体物质的量减小的反应。
（3）反应条件的选择
反应条件
对化学反应
-
速率的影响
对平衡混合物中氨含量的影响
合成氨条件的选择
增大压强
增大反应速率
平衡正向移动，平衡混合物中氨的含量提高
压强增大，有利于氨的合成，但需要动力大，对材料、设备的要求高。
故采用10～30MPa的高压
升高温度
—
平衡逆向移动，平衡混合物中氨的含量降低
温度要适宜，既要保证反应有较快的速率，又要使反应物的转化率不能太低。
故采用400～500℃左右的温度，并且在该温度下催化剂的活性最大
使用催化剂
没有影响
工业上一般选用铁触媒做催化剂
（4）综上，工业上通常采用铁触媒、在400～500℃和10～30MPa的条件下合成氨。
（
（5）原料气的充分利用
合成氨反应的转化率较低，从原料充分利用的角度分析，工业生产中可采用循环操作的方法提高原料的利用率。
[专题精练]
1．（2020·
长春质检）二甲醚（DME）被誉为“21世纪的清洁燃料”，由合成气制备二甲醚的主要原理如下：
①CO（g）＋2H2（g）CH3OH（g） ΔH1＝－kJ·
②2CH3OH（g）CH3OCH3（g）＋H2O（g） ΔH2＝－kJ·
③CO（g）＋H2O（g）CO2（g）＋H2（g） ΔH3＝－kJ·
回答下列问题：
"
（1）反应3H2（g）＋3CO（g）CH3OCH3（g）＋CO2（g）的ΔH＝____________kJ·
mol－1。
下列措施中，能提高CH3OCH3产率的有__________（填字母）。
A．使用过量的CO
B．升高温度
C．增大压强
（2）反应③能提高CH3OCH3的产率，原因是__________________________________。
（3）将合成气以
＝2通入1L的反应容器中，一定条件下发生反应：
4H2（g）＋2CO（g）CH3OCH3（g）＋H2O（g） ΔH，则CO的平衡转化率随温度、压强变化关系如图所示，下列说法正确的是____________（填字母）。
A．ΔH<
{
B．p1<
p2<
p3
C．若在p3和316℃时，起始时
＝3，则达到平衡时，CO转化率小于50%
答案：
（1）－ AC
（2）反应③消耗了反应②的H2O（g），有利于反应②正向进行，同时生成了H2
（3）A
2．化学反应原理在科研和生产中有广泛应用。
（1）利用“化学蒸气转移法”制备TaS2晶体，发生如下反应：
TaS2（s）＋2I2（g）TaI4（g）＋S2（g） ΔH>
0（Ⅰ）
@
如图所示，反应（Ⅰ）在石英真空管中进行，先在温度为T2的一端放入未提纯的TaS2粉末和少量I2（g），一段时间后，在温度为T1的一端得到了纯净TaS2晶体，则温度T1________（填“>
”“<
”或“＝”）T2。
上述反应体系中循环使用的物质是____________。
（2）CO可用于合成甲醇，反应方程式为CO（g）＋2H2（g）CH3OH（g）。
CO在不同温度下的平衡转化率与压强的关系如图所示。
该反应ΔH________（填“>
”或“<
”）0。
实际生产条件控制在250℃、×
104kPa左右，选择此压强的理由是___________________________。
解析：
（1）由题意可知，未提纯的TaS2粉末变成纯净TaS2晶体，要经过两步转化：
①TaS2＋2I2===TaI4＋S2，②TaI4＋S2===TaS2＋2I2，即反应（Ⅰ）先在温度T2端正向进行，后在温度T1端逆向进行，反应（Ⅰ）的ΔH大于0，因此温度T1小于T2，该过程中循环使用的物质是I2。
（2）从图像来看，随着温度的升高，CO的转化率变小，则ΔH<
0，综合温度、压强对CO转化率的影响来看，在题给压强下，CO的转化率已经很大，不必再增大压强。
（1）<
I2
（2）<
在×
104kPa下，CO的转化率已较高，再增大压强CO转化率提高不大，同时生产成本增加
3．煤炭是重要的化工原料，但属于不可再生能源，高效、清洁地利用煤炭资源至关重要。
请回答下列问题：
（1）煤的气化
原理是C（s）＋2H2（g）CH4（g） ΔH。
在1L密闭容器中投入1mol碳，并充入2molH2，测得相关数据如图所示。
①有关图1、图2的说法正确的有____________（填字母）。
a．p1<
6MPa
b．T1<
1000K
：
c．ΔH<
d．工业生产中，当温度为T2时，压强越高，经济效益越好
②图2中A点对应的平衡常数Kp＝____________（用平衡分压代替平衡浓度计算，分压＝总压×
物质的量分数）。
（2）煤生产水煤气和半水煤气
①工业上用煤生产作为合成氨原料气的水煤气，要求气体中（CO＋H2）与N2的体积之比为～，发生的反应有C（s）＋H2O（g）CO（g）＋H2（g），C（s）＋
O2（g）CO（g）。
从能量角度考虑，通入空气的目的是________________________________________________。
②煤炭化工中有反应为CO（g）＋H2O（g）H2（g）＋CO2（g）。
在400℃时，反应物的物质的量均为1mol，在绝热恒容条件下开始反应，下列不能说明反应达到平衡状态的有____________（填字母）。
a．体系的压强不再发生变化
b．混合气体的密度不变
c．混合气体的平均相对分子质量不变
d．各组分的物质的量浓度不再改变
e．体系的温度不再发生变化
f．v正（CO）＝v逆（H2O）
③如图是反应CO（g）＋H2O（g）H2（g）＋CO2（g） ΔH<
0中CO和CO2的浓度随时间发生变化的曲线，则t2时刻改变的条件可能是____________（写出一种即可）。
若t4时刻通过改变容积的方法将压强增大为原来的2倍，在图中t4～t5区间内画出CO、CO2浓度变化曲线，并标明物质名称（假设各物质状态均保持不变）。
（1）①该反应为反应前后气体分子数减小的反应，增大压强，平衡正向移动，碳的转化率增大，故p1<
6MPa，a项正确；
根据图1可知，升高温度，碳的转化率减小，平衡逆向移动，则ΔH<
0，图2中T1时碳的转化率大于1000K时的转化率，则T1<
1000K，b、c项正确；
压强增大，碳的转化率增大，但增大的幅度较小，并且增大压强对设备有一定的要求，故不是压强越高，经济效益越好，d项错误。
②A点对应的碳的平衡转化率为50%，则生成molCH4，剩余mol碳和1molH2，由于碳为固体，则p（H2）＝
×
MPa＝3MPa，p（CH4）＝
MPa＝MPa，故Kp＝
＝
。
（1）①abc ②
（2）①前者是吸热反应，通入空气后发生的反应是放热反应，可维持体系的热量平衡 ②bc ③降低温度（或增大水蒸气的量、减少氢气的量）
1.化学反应方向的判定
（1）自发反应
在一定条件下无需外界帮助就能自发进行的反应称为自发反应。
（2）熵和熵变的含义
①熵的含义
熵是衡量一个体系混乱度的物理量。
用符号S表示。
同一条件下，不同物质有不同的熵值，同一物质在不同状态下熵值也不同，一般规律是S（g）>
S（l）>
S（s）。
②熵变的含义
熵变是反应前后体系熵的变化，用ΔS表示，化学反应的ΔS越大，越有利于反应自发进行。
（3）判断化学反应方向的判据
ΔG＝ΔH－TΔS
ΔG<
0时，反应能自发进行；
ΔG＝0时，反应达到平衡状态；
ΔG>
0时，反应不能自发进行。
!
2.化工生产适宜条件选择的一般原则
（2）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。
3.平衡类问题需综合考虑的几个方面
1.氢气是一种理想的绿色能源。
利用生物质发酵得到的乙醇制取氢气，具有良好的应用前景。
乙醇水蒸气重整制氢的部分反应过程如下图所示：
·
已知：
反应Ⅰ和反应Ⅱ的平衡常数随温度变化曲线如图所示。
（1）①试说明反应Ⅰ能否发生自发反应_________________________________________。
②反应Ⅰ、Ⅱ达平衡后，若在恒温恒压条件下，向体系中充入N2，CO的体积分数会______（填“上升”“不变”或“下降”）。
（2）反应Ⅱ，在进气比[n（CO）∶n（H2O）]不同时，测得相应的CO的平衡转化率见下图1：
（各点对应的反应温度可能相同，也可能不同）
①图1中D、E两点对应的反应温度分别为TD和TE。
判断：
TD___TE（填“<
”“＝”或“>
”）。
②经分析计算，A、E和G三点对应的反应温度相同，理由是_____________________。
③在图2中，画出D点所对应温度下CO平衡转化率随进气比[n（CO）∶n（H2O）]的曲线。
答案
（1）①反应Ⅰ：
CH3CH2OH（g）＋H2O（g）===2CO（g）＋4H2（g），ΔS>
0，根据化学平衡常数与温度的关系可知ΔH>
0，高温下可自发 ②上升
（2）①<
②经计算，A、E、G三点平衡常数相同，故反应温度相同 ③趋势正确，且必须穿过F、G之间
解析
（1）②在恒温恒压条件下，向体系中充入N2相当于增大了容器的体积，有利于反应Ⅰ正向移动，反应Ⅱ平衡不移动，CO的体积分数会增大。
（2）①CO（g）＋H2O（g）CO2（g）＋H2（g） ΔH<
0，反应为放热反应，升温平衡逆向移动，CO转化率减小，图1中D、E两点对应的反应温度分别为TD和TE，D点CO转化率大于E点CO转化率，说明TD<
TE。
②E点时：
CO（g）＋H2O（g）CO2（g）＋H2（g）
起始量 1 1 0 0
变化量
平衡量
E点平衡常数K＝1
A点时：
CO（g）＋H2O（g）CO2（g）＋H2（g）
起始量 1 2 0 0
变化量
平衡量
^
A点平衡常数K≈1
G点时：
起始量 3 2 0 0
变化量
平衡量
G点平衡常数K＝
＝1
经计算，A、E、G三点平衡常数相同，故反应温度相同。
2.（2019·
徐州市高三阶段检测）氨是生产氮肥、尿素等物质的重要原料。
氨碳比[n（NH3）/n（CO2）]对合成尿素[2NH3（g）＋CO2（g）CO（NH2）2（g）＋H2O（g）]有影响，恒温恒容时，将总物质的量3mol的NH3和CO2以不同的氨碳比进行反应，结果如图所示。
a、b线分别表示CO2或NH3的转化率变化，c线表示平衡体系中尿素的体积分数变化。
[n（NH3）/n（CO2）]＝_______时，尿素产量最大；
经计算，图中y＝_______（精确到。
答案 2
解析 由图可知，横坐标为
＝2时，尿素的体积分数最大，且A点对应氨气的转化率为80%，
2NH3（g）＋CO2（g）===CO（NH2）2（g）＋H2O（g）
起始物质的量/mol2
1
0
<
转化物质的量/mol
平衡物质的量/mol
平衡时CO（NH2）2的体积分数y＝
≈。
3.（2019·
扬州高三质检）工业上MgO浆液是高活性的脱硫剂，常用来脱除烟气中的SO2。
主要包含的反应有：
①Mg（OH）2＋SO2===MgSO3＋H2O
②MgSO3＋SO2＋H2O===Mg（HSO3）2
③Mg（HSO3）2＋Mg（OH）2===2MgSO3＋2H2O
④2MgSO3＋O2===2MgSO4
脱硫时，MgO的脱硫效率、pH与时间的关系如图所示。
25℃时，H2SO3的K1＝×
10－2，K2＝×
10－7，Ksp（MgSO3）＝×
10－3，Ksp（CaSO3）＝×
10－7。
（1）脱硫过程中使浆液pH减小最显著的反应是________（填反应序号）。
（2）约9000s之后，脱硫效率开始急速降低，其原因是___________________________。
（3）其他条件相同时，镁基和钙基脱硫效率与液、气摩尔质量比的关系如图所示。
镁基脱硫效率总比钙基大，除生成的MgSO4具有良好的水溶性外，还因为___________________。
答案
（1）①②
（2）浆液中Mg（OH）2已耗尽
（3）MgSO3溶解度比CaSO3大，MgSO3比CaSO3更易被氧化
4.（2019·
宿迁高三阶段性测试）氮的化合物合成、应用及氮的固定一直是科学研究的热点。
（1）反应2NH3（g）＋CO2（g）===CO（NH2）2（s）＋H2O（g） ΔH＝－kJ·
mol－1，在合成塔中进行。
下图1中Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ三条曲线为合成塔中按不同氨碳比[n（NH3）/n（CO2）]和水碳比[n（H2O）/n（CO2）]投料时二氧化碳转化率的情况。
①曲线Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ水碳比的数值分别为
生产中应选用水碳比的数值为________（填字母）。
②生产中氨碳比宜控制在左右，而不是的原因可能是_____________________。
（2）尿素可用于湿法烟气脱氮工艺，其反应原理为
NO＋NO2＋H2O===2HNO2
2HNO2＋CO（NH2）2===2N2↑＋CO2↑＋3H2O
①当烟气中NO、NO2按上述反应中化学计量数之比时脱氮效果最佳。
若烟气中n（NO）∶n（NO2）＝5∶1时，可通入一定量的空气，同温同压下，n（空气）∶n（NO）＝_____（空气中氧气的体积含量大约为20%）。
②图2是尿素含量对脱氮效率的影响，从经济因素上考虑，一般选择尿素浓度约为____%。
答案
（1）①A ②氨碳比在时，NH3的量增大较多，而CO2的转化率增加不大，提高了生产成本
（2）①1∶1 ②5（±
解析
（1）①水碳比的数值在～范围内转化率提高更快，所以选A；
②由图像分析可以看出，氨碳比在时，NH3的量增大较多，而CO2的转化率增加不大，提高了生产成本，不符合经济效益。
（2）①烟气中n（NO）∶n（NO2）＝5∶1，假设NO为5mol，那么NO2为1mol，根据NO＋NO2＋H2O===2HNO2这个反应，两者物质的量相同时脱氮效果最佳，这时需要O2，根据2NO＋O2===2NO2，可知应该有2molNO参加反应生成2molNO2，这个过程需要O21mol，而空气中氧气的体积含量大约为20%，要提供O21mol需要空气物质的量为5mol，所以n（空气）∶n（NO）＝1∶1；
②由图像可以看出当尿素浓度在5左右时转化率已经比较高了，浓度再增大时转化率提高不明显，所以答案填5（±
都算正确。
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