素養(yǎng)說明：化學(xué)平衡在化工生產(chǎn)中有非常重要的應(yīng)用，尤其是控制合適的反應(yīng)條件使平衡向著理想的方向移動，是近幾年高頻考點，充分體現(xiàn)了學(xué)以致用的原則。1.總體原則(1)化工生產(chǎn)適宜條件選擇的一般原則條件原則從化學(xué)反應(yīng)速率分析既不能過快，又不能太慢從化學(xué)平衡移動分析既要注意外界條件對速率和平衡影響的一致性，又要注意二者影響的矛盾性從原料的利用率分析增加易得廉價原料，提高難得高價原料的利用率，從而降低生產(chǎn)成本從實際生產(chǎn)能力分析如設(shè)備承受高溫、高壓能力等從催化劑的使用活性分析注意催化劑的活性對溫度的限制(2)平衡類問題需考慮的幾個方面①原料的來源、除雜，尤其考慮雜質(zhì)對平衡的影響。②原料的循環(huán)利用。③產(chǎn)物的污染處理。④產(chǎn)物的酸堿性對反應(yīng)的影響。⑤氣體產(chǎn)物的壓強對平衡造成的影響。⑥改變外界條件對多平衡體系的影響。2.典型實例——工業(yè)合成氨(1)反應(yīng)原理N2(g)＋3H2(g)2NH3(g)　ΔH＝－92.4 kJ·mol－1(2)反應(yīng)特點：①反應(yīng)為可逆反應(yīng)；②正反應(yīng)為放熱反應(yīng)；③反應(yīng)物、生成物均為氣體，且正反應(yīng)為氣體物質(zhì)的量減小的反應(yīng)。(3)反應(yīng)條件的選擇反應(yīng)條件對化學(xué)反應(yīng)速率的影響對平衡混合物中氨含量的影響合成氨條件的選擇增大壓強增大反應(yīng)速率平衡正向移動，提高平衡混合物中氨的含量壓強增大，有利于氨的合成，但需要動力大，對材料、設(shè)備的要求高。故采用10～30 MPa的高壓升高溫度增大反應(yīng)速率平衡逆向移動，降低平衡混合物中氨的含量溫度要適宜，既要保證反應(yīng)有較快的速率，又要使反應(yīng)物的轉(zhuǎn)化率不能太低。故采用400～500 ℃左右的溫度，并且在該溫度下催化劑的活性最大使用催化劑增大反應(yīng)速率沒有影響工業(yè)上一般選用鐵觸媒作催化劑(4)原料氣的充分利用合成氨反應(yīng)的轉(zhuǎn)化率較低，從原料充分利用的角度分析，工業(yè)生產(chǎn)中可采用循環(huán)操作的方法可提高原料的利用率。[題型專練]1.某工業(yè)生產(chǎn)中發(fā)生反應(yīng)：2A(g)＋B(g)2M(g)　ΔH＜0。下列有關(guān)該工業(yè)生產(chǎn)的說法中正確的是(　　)A.這是一個放熱的熵減反應(yīng)，在低溫條件下該反應(yīng)一定可自發(fā)進行B.若物質(zhì)B價廉易得，工業(yè)上一般采用加入過量的B，以提高A的轉(zhuǎn)化率C.工業(yè)上一般采用較高溫度合成M，因溫度越高，反應(yīng)物的轉(zhuǎn)化率越高D.工業(yè)生產(chǎn)中常采用催化劑，因為使用催化劑可提高反應(yīng)物的轉(zhuǎn)化率解析　這是一個放熱的熵減反應(yīng)，只有當(dāng)ΔH－TΔS＜0時，該反應(yīng)才能自發(fā)進行，A錯誤；加入過量的B，可以提高A的轉(zhuǎn)化率，B正確；升高溫度，平衡逆向移動，反應(yīng)物的轉(zhuǎn)化率降低，C錯誤；使用催化劑只能改變反應(yīng)速率，不能使平衡發(fā)生移動，不能提高反應(yīng)物的轉(zhuǎn)化率，D錯誤。答案　B2.(天津高考)合成氨是人類科學(xué)技術(shù)上的一項重大突破，其反應(yīng)原理為：  N2 (g)＋3H2 (g)2NH3 (g)ΔH＝－92.4 kJ·mol－1一種工業(yè)合成氨的簡易流程圖如下：(1)天然氣中的H2S雜質(zhì)常用氨水吸收，產(chǎn)物為NH4HS。一定條件下向NH4HS溶液中通入空氣，得到單質(zhì)硫并使吸收液再生，寫出再生反應(yīng)的化學(xué)方程式： _____________________________________________________________________。 (2)步驟Ⅱ中制氫氣原理如下：①CH4(g)＋H2O(g)CO(g)＋3H2(g)ΔH＝＋206.4 kJ·mol－1②CO(g)＋H2O(g)CO2(g)＋H2(g)ΔH＝－41.2 kJ· mol－1對于反應(yīng)①，一定可以提高平衡體系中H2百分含量，又能加快反應(yīng)速率的措施是________。a.升高溫度  B.增大水蒸氣濃度    c.加入催化劑  D.降低壓強利用反應(yīng)②，將CO進一步轉(zhuǎn)化，可提高H2產(chǎn)量。若1 mol CO和H2的混合氣體(CO的體積分數(shù)為20%)與H2O反應(yīng)，得到1.18 mol CO、CO2和H2的混合氣體，則CO轉(zhuǎn)化率為________。  (3)圖1表示500 ℃、60.0 MPa條件下，原料氣投料比與平衡時NH3體積分數(shù)的關(guān)系。根據(jù)圖中a點數(shù)據(jù)計算N2的平衡體積分數(shù)：________。 (4)依據(jù)溫度對合成氨反應(yīng)的影響，在圖2坐標系中，畫出一定條件下的密閉容器內(nèi)，從通入原料氣開始，隨溫度不斷升高，NH3物質(zhì)的量變化的曲線示意圖。(5)上述流程圖中，使合成氨放出的能量得到充分利用的主要步驟是(填序號)________。簡述本流程中提高合成氨原料總轉(zhuǎn)化率的方法：___________________________________________________________________________________________________________________________________________。解析　(1)依據(jù)題意，NH4HS被空氣中氧氣氧化，將－2價S元素氧化成S，同時生成一水合氨，其反應(yīng)方程式為2NH4HS＋O22NH3·H2O＋2S↓。(2)結(jié)合反應(yīng)特點，正反應(yīng)方向是氣體物質(zhì)的量增大的吸熱反應(yīng)，若要加快反應(yīng)速率又增加H2的百分含量，可升高溫度，a項正確；增加水蒸氣濃度，能加快反應(yīng)速率，使平衡正向移動，但H2增加的量沒有水蒸氣增加的量多，H2的百分含量減少，b項錯誤；加入催化劑平衡不移動，H2的百分含量不變，c項錯誤；降低壓強反應(yīng)速率減慢，d項錯誤。根據(jù)“三段式”法有：　　　　　CO(g)＋H2O(g)CO2(g)＋H2(g)開始(mol)   0.2                  0     0.8轉(zhuǎn)化(mol)     x                  x     x一定時間(mol)  0.2－x    x  0.8＋x則0.2－x＋x＋0.8＋x＝1.18，解得x＝0.18，故CO轉(zhuǎn)化率為×100%＝90%。(3)根據(jù)“三段式”法有　　　　　N2?。?/span>3H22NH3開始(mol)  1        3          0轉(zhuǎn)化(mol)  x        3x        2x平衡(mol)  1－x  3－3x  2x×100%＝42%，解之，x＝，所以N2的平衡體積分數(shù)×100%＝14.5%。(4)由于N2(g)＋3H2(g)2NH3(g)　ΔH<0，反應(yīng)開始時，溫度大于零，隨著反應(yīng)進行，達到平衡前NH3的物質(zhì)的量增加，達到平衡后，溫度升高，平衡逆向移動，NH3的物質(zhì)的量將減少，圖示見答案。(5)根據(jù)流程圖可知，使合成氨放出的能量得到充分利用的主要步驟是Ⅳ(熱交換)，用合成氨放出熱量對N2和H2進行預(yù)熱。合成氨的正反應(yīng)是氣體物質(zhì)的量減少的放熱反應(yīng)，為提高合成氨原料總轉(zhuǎn)化率，又不降低反應(yīng)速率，可采取對原料加壓、分離液氨，使化學(xué)平衡正向移動，同時對未反應(yīng)的N2、H2循環(huán)使用，提高原料轉(zhuǎn)化率。答案　(1)2NH4HS＋O22NH3·H2O＋2S↓(2)a　90%(3)14.5%(4)(5)Ⅳ　對原料氣加壓，分離液氨，未反應(yīng)的N2、H2循環(huán)使用 

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