2025备考高中化学新教材 选择性 　化学反应的调控.docx

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第四节化学反应的调控

[核心素养发展目标]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。

一、理论分析合成氨反应的条件

1．合成氨反应的特点

合成氨反应：N2(g)＋3H2(g)2NH3(g)。已知298K时：ΔH＝－92.4kJ·mol－1，ΔS＝－198.2J·mol－1·K－1。

(1)自发性：常温(298K)下，ΔH－TΔS0，能自发进行。

(2)可逆性：反应为可逆反应。

(3)熵变：ΔS0，正反应是气体体积减小的反应。

(4)焓变：ΔH0，正反应是放热反应。

2．原理分析

根据合成氨反应的特点，利用我们学过的影响反应速率的因素和勒夏特列原理分析应如何选择反应条件，以增大合成氨的反应速率、提高平衡混合物中氨的含量，请填写下表。

条件

提高反应速率

提高平衡转化率

压强

增大压强

增大压强

温度

升高温度

降低温度

催化剂

使用

无影响

浓度

增大反应物浓度

增大反应物浓度，降低生成物浓度

3.数据分析

根据课本表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升高温度、增大压强；提高平衡混合物中氨的含量的条件是降低温度、增大压强。二者在温度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。

(1)工业合成氨的反应是ΔH0、ΔS0的反应，在任何温度下都可自发进行()

(2)在合成氨中，加入催化剂能提高原料的转化率()

(3)催化剂在合成氨中质量没有改变，因此催化剂没有参与反应()

(4)增大反应物的浓度，减少生成物的浓度，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()

答案(1)×(2)×(3)×(4)√(5)×

1．(2023·沈阳高二期中)合成氨工业的主要反应为N2(g)＋3H2(g)2NH3(g)ΔH0,在密闭容器中进行。下列说法正确的是()

A．其他条件不变，及时分离出NH3，会降低NH3的产率

B．使用催化剂可使N2的转化率达到100%

C．其他条件不变，增大压强不仅能提高反应物的转化率，还能缩短到达平衡的时间

D．其他条件不变，温度越高，氨气的产率越高

答案C

解析及时分离出NH3，平衡正向移动，利于生成NH3，使NH3的产率增大，A错误；催化剂不能改变平衡转化率，且反应为可逆反应，N2的转化率一定小于100%，B错误；增大压强，反应速率加快，到达平衡的时间缩短，平衡正向移动，可提高反应物的转化率，C正确；合成氨反应的正反应为放热反应，升高温度，平衡逆向移动，氨气的产率降低，D错误。

2．(2024·北京工业大学附属中学高二质检)研究不同催化剂对2NH3eq\o(,\s\up7(催化剂),\s\do5())N2＋3H2反应速率的影响。恒温、恒容时，c(NH3)(×10－3mol·L－1)随时间(min)的变化如下。

t

c(NH3)

0

20

40

60

80

催化剂Ⅰ

2.40

2.00

1.60

1.20

0.80

催化剂Ⅱ

2.40

1.60

0.80

0.40

0.40

下列说法不正确的是()

A．使用催化剂Ⅰ,0～20min平均反应速率v(N2)＝1.00×10－5mol·L－1·min－1

B．使用催化剂Ⅱ，达平衡后容器内的压强是初始时的eq\f(11,6)倍

C．相同条件下，使用催化剂Ⅰ和催化剂Ⅱ的反应热相同

D．相同条件下，使用催化剂Ⅱ可使该反应的化学平衡常数更大

答案D

解析使用催化剂Ⅰ,0～20min氨气浓度变化值为4×10－4mol·L－1，v(NH3)＝eq\f(4×10－4,20)mol·L－1·

min－1＝2×10－5mol·L－1·min－1，eq\f(v?NH3?,v?N2?)＝2，故v(N2)＝1.00×10－5mol·L－1·min－1，故A正确；

2NH3(g)eq\o(,\s\up7(催化剂),\s\do5())N2(g)＋3H2(g)

起始浓度/(mol·L－1)2.400

变化浓度/(mol·L－1)213

平衡浓度/(mol·L－1)0.413

恒温、恒容容器内压强之比等于物质的量之比，因此eq\f(p平衡,p起始)＝eq\f(0.4V＋1V＋3V,2.4V)＝eq\f(11,6)(V为容器容积)，故B正确；催化剂只改变反应速率和活化能，不改变反应的反应热，故C正确；平衡常数只受温度影响，恒温条件下，平衡常数不变，故D错误。

二、实际工业合成氨的适宜条件

1．工业生产中，必须从反应速率和反应限度两个角度选择合成氨的适宜条件。

(1)尽量增大反应物的转化率，充分利用原料。

(2)选择较快的化学反应速率