?第13講 化學(xué)反應(yīng)條件的優(yōu)化——工業(yè)合成氨
目標(biāo)導(dǎo)航

課程標(biāo)準(zhǔn)
課標(biāo)解讀
1．知道如何應(yīng)用化學(xué)反應(yīng)速率和化學(xué)平衡原理，選擇合成氨的適宜條件。
2．初步學(xué)會(huì)應(yīng)用化學(xué)原理選擇化工生產(chǎn)條件的思想和方法。
3．認(rèn)識(shí)化學(xué)反應(yīng)速率和化學(xué)平衡的調(diào)控在工業(yè)生產(chǎn)中的重要應(yīng)用。
1．認(rèn)識(shí)反應(yīng)條件對(duì)合成氨化學(xué)反應(yīng)速率和化學(xué)平衡的影響，能夠運(yùn)用化學(xué)反應(yīng)原理分析影響合成氨的因素，初步學(xué)會(huì)運(yùn)用變量控制的方法研究化學(xué)反應(yīng)。
2．具有理論聯(lián)系實(shí)際的觀念，能依據(jù)實(shí)際條件并運(yùn)用多學(xué)的化學(xué)知識(shí)和方法解決合成氨中的化學(xué)問題。能運(yùn)用所學(xué)知識(shí)分析和探討合成氨對(duì)人類健康、社會(huì)可持續(xù)發(fā)展可能帶來的雙重影響。能主動(dòng)關(guān)心與保護(hù)環(huán)境、資源開發(fā)等有關(guān)的社會(huì)熱點(diǎn)問題，形成與環(huán)境和諧共處，合理利用自然資源的觀念。
知識(shí)精講

知識(shí)點(diǎn)01 合成氨反應(yīng)的限度
1．反應(yīng)原理（298 K）
N2（g）+3H2（g）2NH3（g）ΔH＝－92.2kJ·mol－1，ΔS＝－198.2J·K－1·mol－1。
2．反應(yīng)特點(diǎn)

3．影響因素
（1）反應(yīng)條件：降低溫度、增大壓強(qiáng)，有利于化學(xué)平衡向合成氨的方向移動(dòng)。
（2）投料比：溫度、壓強(qiáng)一定時(shí)，N2、H2的體積比為1∶3時(shí)平衡混合物中氨的百分含量最高。
【即學(xué)即練1】（雙選）下列有關(guān)工業(yè)合成氨的敘述中正確的是（ ）。
A．溫度升高，不利于提高合成氨的反應(yīng)速率
B．工業(yè)上選擇合適的條件，可以使氮?dú)馊哭D(zhuǎn)化為氨
C．合成氨反應(yīng)平衡的移動(dòng)受溫度、濃度、壓強(qiáng)等因素的影響
D．使用鐵觸媒，可以使氮?dú)夂蜌錃饣纤俾拭黠@增大
【解析】選CD。溫度升高，化學(xué)反應(yīng)速率增大，A錯(cuò)誤。從提高反應(yīng)速率的角度來說，合成氨是溫度越高越好，但溫度越高氮的轉(zhuǎn)化率越低，綜合反應(yīng)速率、化學(xué)平衡和催化劑的活性三方面考慮，因此選擇溫度為700K左右。任何可逆反應(yīng)都是有限度的，無論選擇怎樣的條件，氮?dú)庖膊粫?huì)完全轉(zhuǎn)化為氨，B錯(cuò)誤。降低溫度有利于平衡向生成氨的方向移動(dòng)；增大反應(yīng)物的濃度，減小生成物的濃度，有利于平衡向生成氨的方向移動(dòng)，工業(yè)生產(chǎn)就是不斷地向合成塔中送入氮?dú)夂蜌錃?，并將生成的氨分離出去；壓強(qiáng)越大越有利于平衡向生成氨的方向移動(dòng)，但增大壓強(qiáng)要受到設(shè)備的制約，C正確。使用催化劑可以顯著提高化學(xué)反應(yīng)速率，D正確。
知識(shí)點(diǎn)02 合成氨反應(yīng)的速率
1．增大合成氨反應(yīng)速率的方法

2．濃度與合成氨反應(yīng)速率之間的關(guān)系
（1）速率方程：v＝kc（N2）·c1.5（H2）·c－1（NH3）
（2）提高合成氨反應(yīng)的速率：增大N2或H2的濃度，減小NH3的濃度。
【即學(xué)即練2】在合成氨反應(yīng)中，下列情況不能使反應(yīng)速率加快的是（ ）。
A．加入氮?dú)? B．減小壓強(qiáng)，擴(kuò)大容器體積
C．加入催化劑 D．適當(dāng)升高溫度
【解析】選B。增大反應(yīng)物氮?dú)獾臐舛?，活化分子的?shù)目增多，正、逆反應(yīng)速率加快，故A不能選；減小壓強(qiáng)，擴(kuò)大容器體積，會(huì)導(dǎo)致化學(xué)反應(yīng)速率減慢，故B為本題的答案；催化劑能夠同時(shí)增大反應(yīng)的正反反應(yīng)速率，故C不能選；升高溫度，活化分子的百分?jǐn)?shù)增大，使正、逆化學(xué)反應(yīng)速率加快，故D不能選。
知識(shí)點(diǎn)03 合成氨反應(yīng)的適宜條件
1．合成氨反應(yīng)適宜條件分析
（1）兩個(gè)角度：從反應(yīng)速率和反應(yīng)限度兩個(gè)角度選擇合成氨的適宜條件
①盡量增大反應(yīng)物的轉(zhuǎn)化率，充分利用原料
②選擇較快的反應(yīng)速率，提高單位時(shí)間內(nèi)的產(chǎn)量
（2）其他方面：考慮設(shè)備的要求和技術(shù)條件
2．合成氨的適宜條件
序號(hào)
影響因素
選擇條件
1
溫度
反應(yīng)溫度控制在700K左右
2
物質(zhì)的量
N2、H2投料比1∶2.8
3
壓強(qiáng)
1×107～1×108Pa
4
催化劑
選擇鐵作催化劑
【即學(xué)即練3】（2021·泰安高二檢測(cè)）在合成氨工業(yè)中，為增加NH3的日產(chǎn)量，實(shí)施下列目的的變化過程中與平衡移動(dòng)無關(guān)的是（ ）。
A．不斷將氨分離出來
B．使用催化劑
C．采用700K左右的高溫而不是900K的高溫
D．采用2×107～5×107Pa的壓強(qiáng)
【解析】選B。把氨分離出來是減小生成物濃度，有利于平衡右移；合成氨反應(yīng)是放熱反應(yīng)，相對(duì)較低溫度（700K）利于反應(yīng)向右進(jìn)行，同時(shí)該反應(yīng)是氣體物質(zhì)的量減小的反應(yīng)，盡可能采取高壓利于正反應(yīng)的進(jìn)行，A、C、D都符合平衡移動(dòng)原理，而使用催化劑是為了增大反應(yīng)速率，與平衡無關(guān)。
能力拓展

考法01 工業(yè)反應(yīng)條件的選擇
【典例1】一定條件下，用Fe2O3、NiO或Cr2O3作催化劑對(duì)燃煤煙氣進(jìn)行回收，使SO2轉(zhuǎn)化生成S。催化劑不同，其他條件相同（濃度、溫度、壓強(qiáng)）情況下，相同時(shí)間內(nèi)SO2的轉(zhuǎn)化率隨反應(yīng)溫度的變化如下圖，下列說法不正確的是（ ）。

A．不考慮催化劑價(jià)格因素。選擇Fe2O3作催化劑可以節(jié)約能源
B．選擇Fe2O3作催化劑，最適宜溫度為340℃左右
C．a(chǎn)點(diǎn)后SO2的轉(zhuǎn)化率減小的原因可能是溫度升高催化劑活性降低了
D．其他條件相同的情況下。選擇Cr2O3作催化劑，SO2的平衡轉(zhuǎn)化率最小
【解析】選D。根據(jù)圖象可知，當(dāng)溫度在340℃時(shí)，在Fe2O3作催化劑條件下，反應(yīng)先達(dá)到平衡，SO2的平衡轉(zhuǎn)化率最大，A正確；340～380℃溫度范圍內(nèi)，催化劑的催化能力最大，二氧化硫的轉(zhuǎn)化率也是最大，反應(yīng)速率最快，B正確；催化劑催化能力需要維持在一定的溫度下，溫度太高，催化劑活性可能會(huì)降低，C正確；相同其他條件下。選擇Cr2O3作催化劑，在溫度為380℃時(shí)，SO2的平衡轉(zhuǎn)化率不是最小的，NiO作催化劑時(shí)，相同溫度下，SO2的轉(zhuǎn)化率是最小的，D錯(cuò)誤。
【知識(shí)拓展】工業(yè)合成氨適宜條件的選擇
1．工業(yè)生產(chǎn)中選擇適宜生產(chǎn)條件的思路
（1）分析化學(xué)反應(yīng)的特點(diǎn)：從可逆性、反應(yīng)前后氣體系數(shù)的變化、焓變?nèi)齻€(gè)角度分析。
（2）根據(jù)反應(yīng)特點(diǎn)具體分析反應(yīng)條件對(duì)速率和平衡的影響。
（3）從速率和平衡的角度進(jìn)行綜合分析，再充分考慮實(shí)際情況，選出適宜的反應(yīng)條件。
反應(yīng)條件
有利于加快速率的條件控制
有利于平衡正向移動(dòng)的條件控制
綜合分析結(jié)果
濃度
增大反應(yīng)物的濃度
增大反應(yīng)物的濃度、減小生成物的濃度
不斷地補(bǔ)充反應(yīng)物、及時(shí)地分離出生成物
催化劑
加合適的催化劑
不需要
加合適的催化劑
溫度
高溫
ΔH＜0
低溫
兼顧速率和平衡，考慮催化劑的適宜溫度
ΔH＞0
高溫
在設(shè)備條件允許的前提下，盡量采取高溫并考慮催化劑的活性
壓強(qiáng)
高壓
（有氣體參加）
ΔV（g）＜0
高壓
在設(shè)備條件允許的前提下，盡量采取高壓
ΔV（g）＞0
低壓
兼顧速率和平衡，選取適宜的壓強(qiáng)
2．工業(yè)合成氨生產(chǎn)條件的選擇
（1）合成氨生產(chǎn)的要求。
①反應(yīng)要有較快的反應(yīng)速率。
②要最大限度地提高平衡混合物中NH3的含量。
（2）合成氨生產(chǎn)條件的選擇依據(jù)。
①化學(xué)反應(yīng)速率和化學(xué)平衡原理的有關(guān)知識(shí)。
②合成氨生產(chǎn)中的動(dòng)力、材料、設(shè)備、生產(chǎn)成本等因素。
（3）選擇合成氨生產(chǎn)條件的理論分析。
外界因素
理論分析
壓強(qiáng)
壓強(qiáng)越大越有利于合成氨，但在實(shí)際生產(chǎn)中，應(yīng)根據(jù)反應(yīng)設(shè)備可使用的鋼材質(zhì)量及綜合指標(biāo)來選擇壓強(qiáng)，大致分為低壓、中壓和高壓三種類型，一般采用高壓
溫度
溫度越高，反應(yīng)速率越大，但不利于氨的合成，在實(shí)際生產(chǎn)中一般控制反應(yīng)溫度在700 K左右（且在此溫度時(shí)催化劑的活性最大）
催化劑
使用催化劑可以大幅度提高反應(yīng)速率，合成氨生產(chǎn)一般選擇鐵作催化劑
濃度
合成氨生產(chǎn)通常采用N2和H2物質(zhì)的量之比為1∶2.8的投料比，并且及時(shí)將氨氣從反應(yīng)混合物中分離出去
其他
為提高平衡轉(zhuǎn)化率，工業(yè)合成采用的原料循環(huán)利用
考法02 轉(zhuǎn)化率和百分含量的變化
【典例2】反應(yīng)：①PCl5（g）PCl3（g）+Cl2（g）；②2HI（g）H2（g）+I2（g）；③2NO2（g）N2O4（g）。在一定條件下，達(dá)到化學(xué)平衡時(shí)，反應(yīng)物的轉(zhuǎn)化率均是a％。若保持各自的溫度不變、體積不變，分別再加入一定量的各自的反應(yīng)物，則轉(zhuǎn)化率（ ）。
A．均不變 B．①增大，②不變，③減小
C．均增大 D．①減小，②不變，③增大
【解析】選D。若保持各自的溫度、體積不變，分別加入一定量的各自的反應(yīng)物，可以等效為將原來的容器縮小體積，實(shí)際上增大的反應(yīng)體系的壓強(qiáng)，①反應(yīng)是一個(gè)反應(yīng)前后氣體體積增大的可逆反應(yīng)，增大壓強(qiáng)，平衡向逆反應(yīng)方向移動(dòng)，所以轉(zhuǎn)化率減??；②反應(yīng)是一個(gè)反應(yīng)前后氣體體積不變的可逆反應(yīng)，增大壓強(qiáng)，平衡不移動(dòng)，所以轉(zhuǎn)化率不變；③反應(yīng)是一個(gè)反應(yīng)前后氣體體積減小的可逆反應(yīng)，增大壓強(qiáng)，平衡向正反應(yīng)方向移動(dòng)，所以轉(zhuǎn)化率增大。
【知識(shí)拓展】特殊情況下轉(zhuǎn)化率和百分含量的變化
1．恒溫下濃度變化對(duì)轉(zhuǎn)化率和百分含量的影響
（1）恒容：同倍數(shù)增大反應(yīng)物或產(chǎn)物濃度，相當(dāng)于增大壓強(qiáng)
mA（g）+nB（g）pC（g）+qD（g）
①m+n＞p+q，反應(yīng)物轉(zhuǎn)化率變大，百分含量降低；生成物的產(chǎn)率變大，百分含量升高。
②m+n＝p+q，反應(yīng)物轉(zhuǎn)化率不變，百分含量不變；生成物的產(chǎn)率不變，百分含量不變。
③m+n＜p+q，反應(yīng)物轉(zhuǎn)化率變小，百分含量升高；生成物的產(chǎn)率變小，百分含量降低。
（2）恒壓：同倍數(shù)增大反應(yīng)物或產(chǎn)物濃度，平衡不移動(dòng)
（3）反應(yīng)物多種，加誰誰的轉(zhuǎn)化率變小，其余的變大
2．投料比對(duì)轉(zhuǎn)化率和百分含量的影響
（1）反應(yīng)物轉(zhuǎn)化率相等的條件：投料比＝化學(xué)計(jì)量數(shù)比
（2）生成物含量最大的條件：投料比＝化學(xué)計(jì)量數(shù)比

3．容器類型對(duì)轉(zhuǎn)化率和百分含量的影響

（1）起始量完全相同，非等體反應(yīng)
①反應(yīng)物的轉(zhuǎn)化率：恒壓容器＞恒容容器＞絕熱容器
②產(chǎn)物的百分含量：恒壓容器＞恒容容器＞絕熱容器
（2）起始量完全相同，等體反應(yīng)
①反應(yīng)物的轉(zhuǎn)化率：恒壓容器＝恒容容器＞絕熱容器
②產(chǎn)物的百分含量：恒壓容器＝恒容容器＞絕熱容器
考法03 等效平衡分析
【典例3】（2021?上海松江區(qū)高二上學(xué)期期末檢測(cè)）相同溫度下，在體積相等的三個(gè)恒容密閉容器中發(fā)生可逆反應(yīng)：2SO2（g）+O2（g）2SO3（g）△H＝－196.4kJ/mol。實(shí)驗(yàn)測(cè)得起始、平衡時(shí)的有關(guān)數(shù)據(jù)如下表：
容器
編號(hào)
起始時(shí)各物質(zhì)物質(zhì)的量/mol
達(dá)平衡時(shí)體
系能量的變化
SO2
O2
SO3
①
2
1
0
放出熱量：akJ
②
1
0.5
1
放出熱量：bkJ
③
4
2
0
放出熱量：ckJ
下列敘述正確的是（ ）。
A．放出熱量關(guān)系：a＝b
B．三個(gè)容器內(nèi)反應(yīng)的平衡常數(shù)：③＞②＞①
C．平衡時(shí)SO3氣體的體積分?jǐn)?shù)：③＞①
D．SO2的轉(zhuǎn)化率：②＞①＞③
【解析】選C。②與①相比，二者為完全等效平衡，平衡時(shí)對(duì)應(yīng)各組分的物質(zhì)的量相等，②中生成的SO3的物質(zhì)的量較小，故②中放出的熱量較少，即a＞b，故A錯(cuò)誤；從平衡常數(shù)是只與溫度有關(guān)的物理量，與物質(zhì)的濃度無關(guān)，溫度相等平衡常數(shù)相等，故B錯(cuò)誤；③以①相比，③到達(dá)的平衡相當(dāng)于在①的平衡基礎(chǔ)上壓強(qiáng)增大1倍，平衡向右移動(dòng)，平衡時(shí)SO3氣體的體積分?jǐn)?shù)增大，故C正確；③以①相比，③到達(dá)的平衡相當(dāng)于在①的平衡基礎(chǔ)上壓強(qiáng)增大1倍，平衡向右移動(dòng)，SO2的轉(zhuǎn)化率增大，故SO2的轉(zhuǎn)化率：③＞①，故D錯(cuò)誤。
【知識(shí)拓展】等效平衡
1．含義

2．解題方法：極端假設(shè)法
（1）按照系數(shù)將新加入的原料的量全部換算成起始時(shí)反應(yīng)物或生成物的量
（2）將換算量與原配比量相比較（相等或成比例）
3．全等平衡
（1）平衡條件：起始量相等
（2）平衡特征
①直接判據(jù)：某組分的質(zhì)量、物質(zhì)的量不變
②間接判據(jù)：恒溫恒容下，物質(zhì)的量濃度不變
③絕對(duì)判據(jù)：恒溫恒容下，非等體反應(yīng)均為全等平衡
4．相似平衡
（1）平衡條件：起始量成比例
（2）平衡特征：某組分的百分含量保持不變
①恒溫恒容：等體反應(yīng)
②恒溫恒壓：任意特征氣體反應(yīng)
（3）平衡時(shí)某組分的量
①等體反應(yīng)：A（g）+B（g）2C（g）
ψ（C）＝＝
②非等體反應(yīng)：2A（g）+B（g）2C（g）
n（A）∶n（B）∶n（C）＝nA起∶nB起∶nC平
4．按化學(xué)計(jì)量數(shù)比混合的等效平衡的特殊性
（1）正反應(yīng)和逆反應(yīng)的轉(zhuǎn)化率的關(guān)系：正+逆＝1
（2）正反應(yīng)和逆反應(yīng)熱量的關(guān)系
①Q(mào)正+Q逆＝k×|△H |（k＝＝系數(shù)的倍數(shù)）
②正反應(yīng)的轉(zhuǎn)化率：正＝＝
③逆反應(yīng)的轉(zhuǎn)化率：逆＝＝
（3）由于起始加入的量及物質(zhì)不同，反應(yīng)的程度也不同，所以轉(zhuǎn)化率和熱量不一定相等。
分層提分

題組A 基礎(chǔ)過關(guān)練
1．（2021·順義區(qū)高二檢測(cè)）1913年德國(guó)化學(xué)家哈伯發(fā)明了以低成本制造大量氨的方法，從而大大滿足了當(dāng)時(shí)日益增長(zhǎng)的人口對(duì)糧食的需求。下列是哈伯法的流程圖，其中為提高原料轉(zhuǎn)化率而采取的措施是（ ）。

A．①②③ B．②④⑤
C．①③⑤ D．②③④
【解析】選B。合成氨反應(yīng)為N2（g）+3H2（g）2NH3（g）ΔH＜0，加壓、降溫、減小NH3的濃度均有利于平衡向正反應(yīng)方向移動(dòng)，②④正確；將原料氣循環(huán)利用也可提高原料的轉(zhuǎn)化率，⑤正確。
2．（2021·惠州高二檢測(cè)）在合成氨反應(yīng)中使用催化劑和施加高壓，下列敘述中正確的是（ ）。
A．都能提高反應(yīng)速率，都對(duì)化學(xué)平衡無影響
B．都對(duì)化學(xué)平衡有影響，但都不影響達(dá)到平衡狀態(tài)所用的時(shí)間
C．都能縮短達(dá)到平衡狀態(tài)所用的時(shí)間，只有施加高壓對(duì)化學(xué)平衡有影響
D．使用催化劑能縮短反應(yīng)達(dá)到平衡狀態(tài)所用的時(shí)間，而施加高壓無此效果
【解析】選C。對(duì)于反應(yīng)N2（g）+3H2（g）2NH3（g），使用催化劑只能提高反應(yīng)速率，縮短達(dá)到平衡狀態(tài)所用的時(shí)間，不能使化學(xué)平衡發(fā)生移動(dòng)。施加高壓既能提高反應(yīng)速率，使反應(yīng)達(dá)到平衡狀態(tài)所用的時(shí)間縮短，也能使化學(xué)平衡向生成NH3的方向移動(dòng)。
3．可逆反應(yīng)3H2（g）+N2（g）2NH3（g）ΔH＜0，達(dá)到平衡后，為了使H2的轉(zhuǎn)化率增大，下列選項(xiàng)中采用的三種方法都正確的是（ ）。
A．升高溫度，減小壓強(qiáng)，增加氮?dú)?br /> B．降低溫度，增大壓強(qiáng)，加入催化劑
C．升高溫度，增大壓強(qiáng)，增加氮?dú)?br /> D．降低溫度，增大壓強(qiáng)，分離出部分氨
【解析】選D。本題要求增大合成氨反應(yīng)中氫氣的轉(zhuǎn)化率，即在不增加氫氣的情況下改變條件，使平衡正向移動(dòng)。因合成氨是放熱反應(yīng)，升高溫度平衡逆向移動(dòng)，降低溫度平衡正向移動(dòng)，故A、C項(xiàng)錯(cuò)誤；加入催化劑可加快反應(yīng)速率，但對(duì)平衡移動(dòng)無影響，B項(xiàng)錯(cuò)誤；因合成氨的正反應(yīng)是氣體體積減小的反應(yīng)，所以增大壓強(qiáng)會(huì)使平衡向正反應(yīng)方向移動(dòng)，增加反應(yīng)物濃度或減小生成物濃度會(huì)使平衡向正反應(yīng)方向移動(dòng)，D項(xiàng)正確。
4．（2021·江蘇南京高二上學(xué)期期末檢測(cè)）氯化硫酰（SO2Cl2）主要用作氯化劑。它是一種無色液體，熔點(diǎn)－54.1℃，沸點(diǎn)69.1℃，遇水生成硫酸和氯化氫。氯化硫?？捎酶稍锏亩趸蚝吐葰庠诨钚蕴看呋瘎┐嬖谙路磻?yīng)制取：SO2（g）+Cl2（g）SO2Cl2（l）△H＝－97.3kJ/mol。為了提高上述反應(yīng)中Cl2的平衡轉(zhuǎn)化率，下列措施合理的是（ ）。
A．?dāng)U大容器體積 B．使用催化劑
C．增加SO2濃度 D．升高溫度
【解析】選C。提高Cl2的平衡轉(zhuǎn)化率，應(yīng)該使平衡正向移動(dòng)，增大反應(yīng)物的濃度、增大反應(yīng)體系的壓強(qiáng)（縮小容器的體積）、降低溫度，都可以達(dá)到該目的。
5．（天津市部分區(qū)2021~2022學(xué)年度第一學(xué)期高二期中練習(xí)）有平衡體系：CO（g）+2H2（g）CH3OH（g）ΔH＜0，為了增加甲醇的產(chǎn)量，應(yīng)采取的正確措施是（ ）。
A．高溫、高壓 B．適宜溫度、高壓、催化劑
C．低溫、低壓 D．高溫、高壓、催化劑
【解析】選B。由CO（g）+2H2（g）CH3OH（g）ΔH＜0知，該反應(yīng)為放熱的體積縮小的可逆反應(yīng)，高溫將會(huì)使平衡逆向移動(dòng)，不利于提高甲醇的產(chǎn)量，但溫度太低，反應(yīng)速率太慢，也不利用提高單位時(shí)間內(nèi)的產(chǎn)量，所以溫度應(yīng)適當(dāng)；高壓能使平衡正向移動(dòng)，從而提高甲醇的產(chǎn)量；催化劑不能改變生成物的產(chǎn)量，但可提高平衡前單位時(shí)間內(nèi)生成物的產(chǎn)量。高溫對(duì)提高甲醇的產(chǎn)量不利，高壓有利于提高甲醇的產(chǎn)量，A不合題意；適宜溫度、高壓、催化劑，都對(duì)提高甲醇的產(chǎn)量有利，B符合題意；低溫、低壓，都對(duì)提高甲醇的產(chǎn)量不利，C不合題意；高溫對(duì)提高甲醇的產(chǎn)率不利，高壓、催化劑對(duì)提高甲醇的產(chǎn)率有利，D不合題意。
6．（2020年7月·浙江學(xué)考真題）一定條件下：2NO2N2O4；△H＜0。在測(cè)定NO2的相對(duì)分子質(zhì)量時(shí)，下列條件中，測(cè)定結(jié)果誤差最小的是（ ）。
A．溫度0℃、壓強(qiáng)50kPa
B．溫度130℃、壓強(qiáng)300kPa
C．溫度25℃、壓強(qiáng)100kPa
D．溫度130℃、壓強(qiáng)50kPa
【解析】選D。測(cè)定二氧化氮的相對(duì)分子質(zhì)量，要使測(cè)定結(jié)果誤差最小，應(yīng)該使混合氣體中NO2的含量越多越好，為了實(shí)現(xiàn)該目的，應(yīng)該改變條件使平衡盡可以地逆向移動(dòng)。該反應(yīng)是一個(gè)反應(yīng)前后氣體分子數(shù)減小的放熱反應(yīng)，可以通過減小壓強(qiáng)、升高溫度使平衡逆向移動(dòng)，則選項(xiàng)中，溫度高的為130℃，壓強(qiáng)低的為50kPa，結(jié)合二者選D。
7．工業(yè)合成氨的反應(yīng)為N2（g）+3H2（g）2NH3（g）ΔH＝－92.2kJ·mol－1，其部分工藝流程如圖所示。

反應(yīng)體系中各組分的部分性質(zhì)如表所示。
氣體
N2
H2
NH3
熔點(diǎn)/℃
－210.01
－252.77
－77.74
沸點(diǎn)/℃
－195.79
－259.23
－33.42
回答下列問題：
（1）該反應(yīng)的化學(xué)平衡常數(shù)表達(dá)式K＝__________。隨著溫度升高，K值____________（填“增大”“減小”或“不變”）。
（2）合成氨反應(yīng)的平衡常數(shù)很小，所以在工業(yè)上將氣體循環(huán)利用，即反應(yīng)后通過把混合氣體的溫度降低到________，將________分離出來；繼續(xù)循環(huán)利用的氣體是________。
【解析】（1）由合成氨反應(yīng)的化學(xué)方程式可寫出平衡常數(shù)表達(dá)式K＝，此反應(yīng)的ΔH＜0，說明該反應(yīng)為放熱反應(yīng)，升高溫度，平衡逆向移動(dòng)，c平（NH3）減小，c平（N2）和c平（H2）增大，故K值減小。（2）根據(jù)氣體熔沸點(diǎn)的大小可知，氨易液化，將溫度降低到氨氣的沸點(diǎn)（－33.42℃）變?yōu)橐簯B(tài)后，將氨氣從體系中分離出去可使平衡正向移動(dòng)，剩余的N2和H2可循環(huán)利用，提高產(chǎn)率。
【答案】（1）K＝；減小（2）－33.42℃；氨；N2和H2
8．（2021·上海寶山區(qū)高二上學(xué)期期中）乙醇是重要的化工產(chǎn)品和液體燃料，可以利用下列反應(yīng)制取乙醇：
2CO2（g）+6H2（g）CH3CH2OH（g）+3H2O（g）①298K時(shí)，K1＝2.95×1011
2CO（g）+4H2（g）CH3CH2OH（g）+H2O（g）②298K時(shí)，K2＝1.71×1022
（1）寫出反應(yīng)①的平衡常數(shù)表達(dá)式K＝_______________________。
（2）條件相同時(shí)，反應(yīng)①與反應(yīng)②相比，轉(zhuǎn)化程度更大的是_______。以CO2為原料合成乙醇的優(yōu)點(diǎn)是_________________________________________________。（寫出一點(diǎn)即可）
（3）在一定壓強(qiáng)下，測(cè)得反應(yīng)①的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)如下表：

根據(jù)表中數(shù)據(jù)分析：
①溫度升高，K值_________（填“增大”、“減小”或“不變”）。
②提高氫碳比（），對(duì)生成乙醇__________（填“不利”或“有利”）。
【解析】（1）反應(yīng)：2CO2（g）+6H2（g）CH3CH2OH（g）+3H2O（g）的平衡常數(shù)表達(dá)式為：K＝。（2）因反應(yīng)②的K大，則正向進(jìn)行的程度大，即反應(yīng)物的轉(zhuǎn)化程度高；以CO2為原料合成乙醇，減少二氧化碳造成的溫室效應(yīng)，廢棄物利用，有利于環(huán)保；（2）①由表格數(shù)據(jù)可以看出，溫度越高，CO2轉(zhuǎn)化率越低，則升高溫度平衡逆向移動(dòng)，則K值越??；②由表中的數(shù)據(jù)可知，相同溫度時(shí)，提高氫碳比（），則CO2的轉(zhuǎn)化率增大，化即學(xué)平衡正向移動(dòng)，對(duì)生成乙醇有利。
【答案】（1）
（2）反應(yīng)②；廢棄物利用，有利于環(huán)保（合理即可）
（3）①減小②有利
題組B 能力提升練
1．（江蘇省揚(yáng)州2021~2022學(xué)年高二上學(xué)期期末）合成氨反應(yīng)為N2（g）+3H2（g）2NH3（g）ΔH＝－92.4kJ/mol，下列有關(guān)合成氨反應(yīng)的說法正確的是（ ）。
A．反應(yīng)的ΔS＞0
B．反應(yīng)的ΔH＝E（N－N）+3E（H－H）－6E（N－H）（E表示鍵能）
C．反應(yīng)中每消耗1molH2轉(zhuǎn)移電子的數(shù)目約等于2×6.02×1023
D．反應(yīng)在高溫、高壓和催化劑條件下進(jìn)行可提高H2的平衡轉(zhuǎn)化率
【解析】選C。該反應(yīng)是氣體物質(zhì)的量減少的反應(yīng)，是熵減的反應(yīng)，即ΔS＜0，故A錯(cuò)誤；利用ΔH＝反應(yīng)物的鍵能總和－生成物鍵能總和，ΔH＝E（N≡N）+3E（H－H）－6E（N－H），故B錯(cuò)誤；根據(jù)反應(yīng)方程式，氫元素的化合價(jià)由0價(jià)升高為+1價(jià)，即每消耗1mol氫氣轉(zhuǎn)移電子物質(zhì)的量為1mol×2＝2mol，故C正確；該反應(yīng)為放熱反應(yīng)，根據(jù)勒夏特列原理，升高溫度，平衡向逆反應(yīng)方向進(jìn)行，氫氣的平衡轉(zhuǎn)化率降低，使用催化劑，對(duì)化學(xué)平衡的移動(dòng)無影響，故D錯(cuò)誤。
2．（江蘇省百校大聯(lián)考2022屆高二上學(xué)期期末檢測(cè)）工業(yè)上可通過反應(yīng)4HCl（g）+O2（g）2Cl2（g）+2H2O（g）ΔH＝－114.4kJ·mol－1。將HCl轉(zhuǎn)化為Cl2，下列有關(guān)說法正確的是（ ）。
A．使用催化劑能縮短該反應(yīng)達(dá)到平衡的時(shí)間
B．升高溫度和增大壓強(qiáng)均能提高反應(yīng)中HCl的平衡轉(zhuǎn)化率
C．反應(yīng)的平衡常數(shù)可表示為K＝
D．其他條件相同，增大，HCl的轉(zhuǎn)化率上升
【解析】選A。使用合適的催化劑能縮短該反應(yīng)到達(dá)平衡的時(shí)間；正反應(yīng)為放熱反應(yīng)，升高溫度，HCl的平衡轉(zhuǎn)化率減小；平衡常數(shù)表達(dá)式中缺少反應(yīng)物和生成物的冪；增大，HCl的轉(zhuǎn)化率下降。
3．（2021·九江高二檢測(cè)）合成氨反應(yīng)通?？刂圃?0～50MPa的壓強(qiáng)和500℃左右的溫度，且進(jìn)入合成塔的氮?dú)夂蜌錃獾捏w積比為1∶3，經(jīng)科學(xué)測(cè)定，在相應(yīng)條件下氮?dú)夂蜌錃夥磻?yīng)所得氨的平衡濃度（體積分?jǐn)?shù)）如表所示：

20MPa
60MPa
500℃
19.1
42.2
而實(shí)際從合成塔出來的混合氣體中含有氨約為15%，這表明（ ）。
A．表中所測(cè)數(shù)據(jù)有明顯誤差
B．生產(chǎn)條件控制不當(dāng)
C．氨的分解速率大于預(yù)測(cè)值
D．合成塔中的反應(yīng)并未達(dá)到平衡
【解析】選D。表中數(shù)據(jù)為通過科學(xué)實(shí)驗(yàn)所得，不可能有明顯誤差；合成氨連續(xù)操作，不可能對(duì)生產(chǎn)條件控制不當(dāng)；平衡濃度與速率的大小沒有直接關(guān)系，因此答案選D。這說明合成氨工業(yè)考慮單位時(shí)間的產(chǎn)量問題，并未讓合成氨反應(yīng)達(dá)到平衡，因?yàn)樽尫磻?yīng)達(dá)到平衡需要一定的時(shí)間，時(shí)間太長(zhǎng)得不償失。
4．（雙選）乙烯氣相直接水合反應(yīng)制備乙醇：C2H4（g）+H2O（g）C2H5OH（g）。乙烯的平衡轉(zhuǎn)化率隨溫度、壓強(qiáng)的變化關(guān)系如圖［起始時(shí)，n（H2O）＝n（C2H4）＝1mol，容器體積為1L］。下列分析不正確的是（ ）。

A．乙烯氣相直接水合反應(yīng)的ΔH＞0
B．圖中壓強(qiáng)的大小關(guān)系為p1＞p2＞p3
C．圖中a點(diǎn)對(duì)應(yīng)的平衡常數(shù)的數(shù)值K＝
D．達(dá)到平衡狀態(tài)a、b所需要的時(shí)間：a＞b
【解析】選AB。壓強(qiáng)不變時(shí)，升高溫度乙烯轉(zhuǎn)化率降低，平衡逆向移動(dòng)，正反應(yīng)為放熱反應(yīng)，則ΔH＜0，故A不正確；相同溫度下，增大壓強(qiáng)平衡正向移動(dòng)，乙烯轉(zhuǎn)化率增大，根據(jù)圖知，壓強(qiáng)：p1＜p2＜p3，故B不正確；a點(diǎn)乙烯轉(zhuǎn)化率為20%，則消耗的n（C2H4）＝1mol×20%＝0.2mol，根據(jù)“三段式”：

C2H4（g）
+
H2O（g）

C2H5OH（g）
起始mol/L
1

1

0
變化mol/L
0.2

0.2

0.2
平衡mol/L
0.8

0.8

0.2
化學(xué)平衡常數(shù)K＝＝＝L/mol，故C正確；溫度越高、壓強(qiáng)越大，化學(xué)反應(yīng)速率越快，反應(yīng)達(dá)到平衡時(shí)間越短，溫度、壓強(qiáng)：a＜b，則反應(yīng)速率：a＜b，所以達(dá)到平衡狀態(tài)a、b所需要的時(shí)間：a＞b，故D正確。
5．在一定條件下，利用CO2合成CH3OH的反應(yīng)為CO2（g）+3H2（g）CH3OH（g）+H2O（g）△H1，研究發(fā)現(xiàn)，反應(yīng)過程中會(huì)發(fā)生副反應(yīng)為CO2（g）+H2（g）CO（g）+H2O（g）△H2，溫度對(duì)CH3OH、CO的產(chǎn)率影響如圖所示。下列說法中不正確的是（ ）。

A．△H1＜0，△H2＞0
B．增大壓強(qiáng)有利于加快合成反應(yīng)的速率
C．選用合適的催化劑可以減弱副反應(yīng)的發(fā)生
D．生產(chǎn)過程中，溫度越高越有利于提高CH3OH的產(chǎn)率
【解析】選D。根據(jù)圖示升高溫度CH3OH的產(chǎn)率降低，反應(yīng)CO2（g）+3H2（g）CH3OH（g）+H2O（g）向逆反應(yīng)方向移動(dòng)，ΔH1＜0，升高溫度CO的產(chǎn)率增大，反應(yīng)CO2（g）+H2（g）CO（g）+H2O（g）向正反應(yīng)方向移動(dòng)，ΔH2＞0，選項(xiàng)A正確；反應(yīng)有氣體參與，增大壓強(qiáng)有利于加快合成反應(yīng)的速率，選項(xiàng)B正確；催化劑有一定的選擇性，選用合適的催化劑可以減弱副反應(yīng)的發(fā)生，選項(xiàng)C正確；由圖像可見，溫度越高CH3OH的產(chǎn)率越低，選項(xiàng)D錯(cuò)誤。
6．有兩個(gè)極易導(dǎo)熱的密閉容器a和b（如圖所示），a容器體積恒定，b容器壓強(qiáng)恒定。在同溫同壓和等體積條件下，向a和b兩容器中通入等物質(zhì)的量的NO2，發(fā)生反應(yīng)：2NO2N2O4 △H＜0，則以下說法正確的是（ ）。

A．反應(yīng)起始時(shí)兩容器的反應(yīng)速率va和vb的關(guān)系：va＜vb
B．反應(yīng)過程中兩容器內(nèi)的反應(yīng)速率va和vb的關(guān)系：va＜vb
C．反應(yīng)達(dá)到平衡時(shí)，兩容器內(nèi)壓強(qiáng)相同
D．反應(yīng)達(dá)到平衡時(shí)，兩容器的NO2的轉(zhuǎn)化率相同
【解析】選B。起始時(shí)溫度、濃度和壓強(qiáng)都是相同的，所以反應(yīng)速率相同，A不正確。反應(yīng)是體積減小的可逆反應(yīng)，因此在反應(yīng)過程中b中的壓強(qiáng)始終大于a中的壓強(qiáng)，因此反應(yīng)速率快，B正確，C不正確。由于壓強(qiáng)大有利于平衡向正反應(yīng)方向移動(dòng)，所以b中的轉(zhuǎn)化率大于a中的轉(zhuǎn)化率，D不正確。
7．以黃鐵礦（FeS2）為原料，采用接觸法生產(chǎn)硫酸的流程可簡(jiǎn)示如下：

請(qǐng)回答下列問題：
（1）在爐氣制造中，生成SO2的化學(xué)方程式為______________________________；
（2）爐氣精制的作用是將含SO2的爐氣_______________、_______________及干燥，如果爐氣不經(jīng)過精制，對(duì)SO2催化氧化的影響是礦塵，砷、硒等化合物使_______，水蒸氣對(duì)設(shè)備和生產(chǎn)有不良影響。

（3）精制爐氣（含SO2體積分?jǐn)?shù)為7％、O2為11％、N2為82％）中SO2平衡轉(zhuǎn)化率與溫度及壓強(qiáng)關(guān)系如下圖所示。在實(shí)際生產(chǎn)中，SO2催化氧化反應(yīng)的條件選擇常壓、450℃左右（對(duì)應(yīng)圖中A點(diǎn)），而沒有選擇SO2轉(zhuǎn)化率更高的B或C點(diǎn)對(duì)應(yīng)的反應(yīng)條件，其原因分別是__________________________________________________________、__________________________________________________________________；
（4）在SO2催化氧化設(shè)備中設(shè)置熱交換器的目的是_______________、上層反應(yīng)氣經(jīng)熱交換器溫度降到400℃～500℃進(jìn)入下層使反應(yīng)更加完全，從而充分利用能源。
【解析】（1）黃鐵礦的主要成分是FeS2，在高溫條件下與氧氣反應(yīng)生成Fe2O3和SO2；（2）在催化氧化時(shí)必須進(jìn)行除塵、洗滌、干燥，以達(dá)到除去砷、硒等化合物的效果，這些物質(zhì)會(huì)使催化劑中毒，并且水蒸氣在高溫下與鐵反應(yīng)，對(duì)設(shè)備和生產(chǎn)有不良影響。（3）在反應(yīng)2SO2+O22SO3中，SO2轉(zhuǎn)化率較高，工業(yè)上一般不采用更高的壓強(qiáng)，因?yàn)閴簭?qiáng)越大對(duì)設(shè)備的投資越大，消耗的動(dòng)能越大．SO2的轉(zhuǎn)化率在1個(gè)大氣壓下的轉(zhuǎn)化率已達(dá)到97%左右，在提高壓強(qiáng)，SO2的轉(zhuǎn)化率提高的余地很小，本反應(yīng)為放熱反應(yīng)，工業(yè)生產(chǎn)中不采取較低的溫度，因?yàn)闇囟仍降?，SO2的轉(zhuǎn)化率雖然更高，但催化劑的催化作用會(huì)受影響，450℃時(shí)，催化劑的催化效率。（4）在SO2催化氧化設(shè)備中設(shè)置熱交換器，把不同溫度之間的氣體進(jìn)行熱交換，可預(yù)熱反應(yīng)氣體，冷卻生成氣體，可起到充分利用能源的目的。
【答案】（1）4FeS2+11O22Fe2O3+8SO2
（2）除塵；水洗；催化劑中毒
（3）不選B點(diǎn)，因?yàn)閴簭?qiáng)越大對(duì)設(shè)備的投資大，消耗的動(dòng)能大，SO2原料的轉(zhuǎn)化率在1個(gè)大氣壓下已經(jīng)達(dá)到97%左右，再提高壓強(qiáng)，SO2的轉(zhuǎn)化率提高的余地很小，所以采用1個(gè)大氣壓。不選擇C點(diǎn)，因?yàn)闇囟鹊停琒O2轉(zhuǎn)化率雖然更高，但催化劑的催化作用受影響，450℃時(shí)，催化劑的催化效率最高。故選擇A點(diǎn)，不選C點(diǎn)。
（4）利用反應(yīng)放出的熱量預(yù)熱原料氣
8．某溫度下，在1L的密閉容器中加入1molN2、3molH2，使反應(yīng)N2+3H22NH3達(dá)到平衡，測(cè)得平衡混合氣體中N2、H2、NH3分別為0.6mol、1.8mol、0.8mol，維持溫度和容器體積不變，令x、y、z代表初始加入的N2、H2、NH3的物質(zhì)的量（mol）。如果x、y、z取不同的數(shù)值，它們必須滿足一定的相互關(guān)系，才能保證達(dá)到平衡時(shí)，反應(yīng)混合物中三種氣體的物質(zhì)的量仍跟上述平衡時(shí)完全相同。請(qǐng)?zhí)顚懴铝锌瞻祝?br /> （1）若x＝0，y＝0，則z＝_________。
（2）若x＝0.75，則y＝_________，z＝_________。
（3）x、y、z應(yīng)滿足的一般條件是（用含x、y、z的關(guān)系式表示）_________。
【解析】（1）加入2molNH3，完全分解即為1molN2、3molH2，所以與原平衡等效。（2）欲與原平衡等效，將NH3完全分解后容器中應(yīng)為1molN2、3molH2，現(xiàn)N2為0.75mol，則還須0.25mol，根據(jù)方程式可用0.5molNH3提供，0.5molNH3分解還產(chǎn)生0.75molH2，則H2起始時(shí)應(yīng)加3mol－0.75mol＝2.25mol。（3）將zmolNH3完全分解后，可得mol N2、molH2，與起始時(shí)加入的量之和必須是1molN2、3molH2才與已知平衡等效。即，
【答案】（1）2mol （2）y＝2.25mol、z＝0.5mol
（3），
題組C 培優(yōu)拔尖練
1．（2022年1月浙江選考化學(xué)仿真模擬試卷A）苯乙烯與溴苯在一定條件下發(fā)生Heck反應(yīng)：++HBr，某實(shí)驗(yàn)小組在原料及催化劑鈀用量等均相同的條件下進(jìn)行多組實(shí)驗(yàn)，測(cè)得如下數(shù)據(jù)；
反應(yīng)溫度/℃
100
100
100
100
120
140
160
反應(yīng)時(shí)間/h
10
12
14
16
14
14
14
產(chǎn)率/%
81.2
84.4
86.6
86.2
93.5
96.6
96.0
下列說法正確的是（ ）。
A．該反應(yīng)為吸熱反應(yīng)
B．由表中數(shù)據(jù)可知最佳反應(yīng)條件為120℃、14h
C．在100℃時(shí)、反應(yīng)時(shí)間10~14h內(nèi)，產(chǎn)率增加的原因是反應(yīng)速率增大
D．從140℃升到160℃，反應(yīng)相同時(shí)間產(chǎn)率下降的原因可能是平衡向逆反應(yīng)方向移動(dòng)
【解析】選D。A項(xiàng)，由表中數(shù)據(jù)可知，溫度為100℃時(shí)，隨時(shí)間的推移產(chǎn)率增大，說明在該溫度下14小時(shí)還未達(dá)到平衡，反應(yīng)還在正向進(jìn)行，此產(chǎn)率并非是平衡時(shí)的產(chǎn)率，由140℃升到160℃，反應(yīng)相同時(shí)間產(chǎn)率下降的原因可能是平衡向逆反應(yīng)方向移動(dòng)，故該反應(yīng)為放熱反應(yīng)，A錯(cuò)誤；B項(xiàng)，由表中數(shù)據(jù)可知，反應(yīng)條件為140℃、14h時(shí)產(chǎn)率最高，故為最佳反應(yīng)條件，B錯(cuò)誤；C項(xiàng)，溫度不變，隨著反應(yīng)的進(jìn)行反應(yīng)物濃度減小，反應(yīng)速率減慢，而在100℃時(shí)、反應(yīng)時(shí)間10－14h內(nèi)，產(chǎn)率增加的原因是在該溫度下14小時(shí)還未達(dá)到平衡，反應(yīng)還在正向進(jìn)行，生成的產(chǎn)物越來越多，產(chǎn)率增大，C錯(cuò)誤；D項(xiàng)，由A項(xiàng)分析可知，從140℃升到160℃，反應(yīng)相同時(shí)間產(chǎn)率下降的原因可能是平衡向逆反應(yīng)方向移動(dòng)，也可能是催化劑高溫下失去活性，D正確。
2．（2021·徽州高二檢測(cè)）工業(yè)合成氨的正反應(yīng)是放熱反應(yīng)，下列關(guān)于N2（g）+3H2（g）2NH3（g）反應(yīng)的圖象中，錯(cuò)誤的是（ ）。

【解析】選C。合成氨的正反應(yīng)是放熱反應(yīng)，升高溫度正、逆反應(yīng)速率都增大，但逆反應(yīng)速率增大的程度大，A正確；在T1時(shí)φ（NH3）最大，達(dá)到平衡，再升高溫度，平衡逆向移動(dòng)，φ（NH3）減小，B正確，C錯(cuò)誤；增大壓強(qiáng)，平衡正向移動(dòng)，φ（NH3）增大，D正確。
3．反應(yīng)Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ均會(huì)在工業(yè)生產(chǎn)硝酸過程中發(fā)生，其中反應(yīng)Ⅰ、Ⅱ發(fā)生在氧化爐中，反應(yīng)Ⅲ發(fā)生在氧化塔中，不同溫度下各反應(yīng)的化學(xué)平衡常數(shù)如下表所示。下列說法正確的是（ ）。
溫度（K）
化學(xué)平衡常數(shù)
反應(yīng)Ⅰ：4NH3+5O2→4NO+6H2O
反應(yīng)Ⅱ：4NH3+3O2→2N2+6H2O
反應(yīng)Ⅲ：2NO+O2→2NO2
500
1.1×1026
7.1×1034
1.3×102
700
2.1×1019
2.6×1025
1.0
A．使用選擇性催化反應(yīng)Ⅰ的催化劑可增大氧化爐中NO的含量
B．通過改變氧化爐的溫度可促進(jìn)反應(yīng)Ⅰ而抑制反應(yīng)Ⅱ
C．通過改變氧化爐的壓強(qiáng)可促進(jìn)反應(yīng)Ⅰ而抑制反應(yīng)Ⅱ
D．氧化爐出氣在進(jìn)入氧化塔前應(yīng)進(jìn)一步提高溫度
【解析】選A。使用選擇性催化反應(yīng)Ⅰ的催化劑可促進(jìn)反應(yīng)Ⅰ而抑制反應(yīng)Ⅱ，增大氧化爐中NO的含量，故A正確；升高溫度，反應(yīng)Ⅰ和反應(yīng)ⅡK值均減小，則正反應(yīng)均為放熱反應(yīng)，無法通過改變氧化爐的溫度可促進(jìn)反應(yīng)Ⅰ而抑制反應(yīng)Ⅱ，故B錯(cuò)誤；反應(yīng)Ⅰ和反應(yīng)Ⅱ正反應(yīng)均為增大壓強(qiáng)的反應(yīng)，無法通過改變氧化爐的壓強(qiáng)可促進(jìn)反應(yīng)Ⅰ而抑制反應(yīng)Ⅱ，故C錯(cuò)誤；氧化爐出氣在進(jìn)入氧化塔前應(yīng)降低溫度，提高氨氣的轉(zhuǎn)化率，故D錯(cuò)誤。
4．（2021·黑龍江大慶高二上學(xué)期期末檢測(cè)）汽車尾氣凈化器中發(fā)生的反應(yīng)為2NO（g）+2CO（g）N2（g）+2CO2（g）。一定溫度下，在三個(gè)體積均為1.0L的恒容密閉容器中發(fā)生上述反應(yīng)，測(cè)得有關(guān)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)如表：
容器
溫度（℃）
起始物質(zhì)的量（mol）
平衡物質(zhì)的量（mol）
NO
CO
N2
CO2
N2
CO2
I
400
0.2
0.2
0
0

0.12
II
400
0.4
0.4
0
0


III
300
0
0
0.1
0.2
0.075

下列說法正確是（ ）。
A．該反應(yīng)的△S＜0、△H＞0
B．容器I中達(dá)到平衡所需時(shí)間2s，則v（N2）＝0.06mol/（L·s）
C．若起始時(shí)向I中充入NO、CO、N2、CO2各0.1mol，開始時(shí)v（正）＞v（逆）
D．達(dá)到平衡時(shí)，體系中c（CO）關(guān)系：c（CO，容器Ⅱ）＞2c（CO，容器Ⅰ）
【解析】選C。反應(yīng)前的氣體系數(shù)之和大于反應(yīng)后氣體系數(shù)之和，此反應(yīng)屬于熵減，即△S＜0，反應(yīng)I中產(chǎn)生的N2的物質(zhì)的量為mol＝0.06mol，對(duì)比反應(yīng)I和反應(yīng)III，降低溫度，N2的物質(zhì)的量升高，說明降低溫度，平衡向正反應(yīng)方向移動(dòng)，即△H＜0，故A錯(cuò)誤；容器I達(dá)到平衡N2的物質(zhì)的量為mol＝0.06mol，根據(jù)化學(xué)反應(yīng)速率的數(shù)學(xué)表達(dá)式，v（N2）＝＝0.03mol/（L·s），故B錯(cuò)誤；根據(jù)表格容器I數(shù)據(jù)列“三段式”：

2NO
+
2CO

N2
+
2CO2
起始mol
0.2

0.2

0

0
變化mol
0.12

0.12

0.06

0.12
平衡mol
0.08

0.08

0.06

0.12
根據(jù)化學(xué)平衡常數(shù)的表達(dá)式，K＝＝＝21，若起始時(shí)向I中充入NO、CO、N2、CO2各0.1mol，此時(shí)的濃度商Qc＝＝＝10＜21，說明反應(yīng)向正反應(yīng)方向進(jìn)行，v正＞v逆，故C正確；反應(yīng)II相當(dāng)于在I的基礎(chǔ)上再通入0.2molNO和0.2molCO，此時(shí)假如平衡不移動(dòng)，c（CO，容器II）＝2c（CO，容器I），增大反應(yīng)物的濃度，平衡向正反應(yīng)方向移動(dòng)，因此有c（CO，容器II）＜2c（CO，容器I），故D錯(cuò)誤。
5．把2mol SO2和2mol SO3氣體，混和于固定容積的密閉容器中，在一定條件下發(fā)生反應(yīng)：2SO2+O22SO3，平衡時(shí)SO3為nmol。在相同溫度下，分別按下列配比在相同體積的密閉容器中放入下列起始物質(zhì)，達(dá)平衡時(shí)SO3的物質(zhì)的量大于n mol的是（ ）。
A．2mol SO2+1mol O2 B．4mol SO2+1mol O2
C．2mol SO2+1mol O2+2mol SO3 D．3mol SO2+1mol SO3
【解析】選C。本題可以利用“恒溫恒容”下等效平衡的知識(shí)，通過比較幾種狀態(tài)量的的關(guān)系來分析，判斷。先將開始時(shí)的2mol SO3氣體換算成2mol SO2和1mol O2，所以相當(dāng)于一開始有4mol SO2和1mol O2，再將選項(xiàng)中的SO3氣體換算成SO2和O2的量。
方程式
2SO2+O22SO3
結(jié)論
物質(zhì)
SO2
O2
平衡時(shí)SO3
選項(xiàng)
起始
4mol
2mol
nmol
平衡
A
4mol－2mol
1mol
小于nmol
不符合
B
4mol
1mol
nmol
不符合
C
4mol
1mol+1mol
大于nmol
符合
D
4mol
1mol－0.5mol
小于nmol
不符合
6．（2021·保定高二上學(xué)期期末檢測(cè)）為妥善處理氯甲烷生產(chǎn)企業(yè)的副產(chǎn)物CCl4，以減少其對(duì)臭氧層的破壞?；瘜W(xué)家研究在催化條件下，通過下列反應(yīng)：CCl4+H2CHCl3+HCl使CCl4轉(zhuǎn)化為重要的化工原料氯仿（CHCl3）。此反應(yīng)伴隨有副反應(yīng)，會(huì)生成CH2Cl2、CH3Cl和CH4等。已知CCl4的沸點(diǎn)為77℃，CHCl3的沸點(diǎn)為61.2℃。
（1）在密閉容器中，該反應(yīng)達(dá)到平衡后，測(cè)得如下數(shù)據(jù)（假設(shè)不考慮副反應(yīng)）。
實(shí)驗(yàn)序號(hào)
溫度℃
初始CCl4濃度
（mol·L－1）
初始H2濃度
（mol·L－1）
CCl4的平
衡轉(zhuǎn)化率
1
110
0.8
1.2
A
2
110
1
1
50%
3
100
1
1
B
①此反應(yīng)的化學(xué)平衡常數(shù)表達(dá)式為______________，在110℃時(shí)平衡常數(shù)為_______。
②實(shí)驗(yàn)l中，CCl4的轉(zhuǎn)化率A_______50％（填“大于”、“小于”或“等于”）。
③實(shí)驗(yàn)2中，10 h后達(dá)到平衡，H2的平均反應(yīng)速率為______________。
④實(shí)驗(yàn)3中，B的值______________（選填序號(hào)）。
A．等于50％ B．大于50％
C．小于50％ D．從本題資料，無法判斷
（2）120℃，在相同條件的密閉容器中，分別進(jìn)行H2的初始濃度為2mol·L一1和4mol·L－1的實(shí)驗(yàn)，測(cè)得反應(yīng)消耗CCl4的百分率（x％）和生成物中CHCl3，的百分含量（y％）隨時(shí)間（t）的變化關(guān)系如下圖（圖中實(shí)線是消耗CCl4的百分率變化曲線，虛線是產(chǎn)物中CHCl3的百分含量變化曲線）。

在圖中的四條線中，表示H2起始濃度為2mol·L一1實(shí)驗(yàn)的消耗CCl4的百分率變化曲線是_______（選填序號(hào)）。根據(jù)上圖曲線，氫氣的起始濃度為_______mol·L一1時(shí)，有利于提高CCl4的平衡轉(zhuǎn)化率和產(chǎn)物中CHCl3的百分含量。你判斷的依據(jù)是________________________。
【解析】（1）因CCl4的沸點(diǎn)為77℃，CHCl3的沸點(diǎn)為61.2℃，所以在110℃或100℃時(shí)反應(yīng)中各物質(zhì)的狀態(tài)均為氣態(tài)，其平衡常數(shù)K＝。110℃由實(shí)驗(yàn)2可知反應(yīng)中各物質(zhì)的平衡濃度均為0.5mol·L－1，代入表達(dá)式計(jì)算得常數(shù)為1。實(shí)驗(yàn)1和實(shí)驗(yàn)2的反應(yīng)溫度相同，所以其平衡常數(shù)相同，利用這一相等，可以求出實(shí)驗(yàn)1中CCl4的平衡轉(zhuǎn)化率，然后與50％比較，對(duì)于實(shí)驗(yàn)3，因溫度不同，又不知該反應(yīng)的熱效應(yīng)，所以無法判斷轉(zhuǎn)化率的大小。（2）由圖像可知，氫氣濃度越大反應(yīng)越快，消耗CCl4的百分率變化就越快，相反就比較慢，所以H2起始濃度為2mol·L一1時(shí)，消耗CCl4的百分率變化曲線是③，CCl4的平衡轉(zhuǎn)化率和產(chǎn)物中CHCl3的百分含量均得到提高的是①和②，此時(shí)氫氣的濃度為4 mol·L－1。
【答案】（1）K＝，1 ②大于 ③0.05mol·L－1·h－1 ④D
（2）③；4；圖中可見，4mol·L－1的①②曲線比2mol·L－1③④曲線CCl4轉(zhuǎn)化率和產(chǎn)物中CHCl3的百分率的數(shù)值均高





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