高考化學(xué)一輪復(fù)習(xí) 第7章 化學(xué)反應(yīng)的方向、限度與速率 第24講 化學(xué)反應(yīng)速率 合成氨工業(yè)學(xué)案-人教版高三全冊(cè)化學(xué)學(xué)案

第24講化學(xué)反應(yīng)速率合成氨工業(yè)目標(biāo)要求1.知道化學(xué)反應(yīng)速率的表示方法，通過(guò)實(shí)驗(yàn)探究了解溫度、濃度、壓強(qiáng)和催化劑對(duì)化學(xué)反應(yīng)速率的影響。2.知道化學(xué)反應(yīng)是有歷程的，認(rèn)識(shí)基元反應(yīng)活化能對(duì)化學(xué)反應(yīng)速率的影響；知道催化劑可以改變反應(yīng)歷程，對(duì)調(diào)控化學(xué)反應(yīng)速率具有重要意義。3.認(rèn)識(shí)化學(xué)反應(yīng)速率和化學(xué)平衡的綜合調(diào)控在生產(chǎn)、生活和科學(xué)研究中的重要作用。1．含義化學(xué)反應(yīng)速率是用來(lái)衡量化學(xué)反應(yīng)快慢的物理量。2．常用表示方法及計(jì)算3．化學(xué)反應(yīng)速率與化學(xué)計(jì)量數(shù)的關(guān)系同一反應(yīng)在同一時(shí)間內(nèi)，用不同物質(zhì)來(lái)表示的反應(yīng)速率可能不同，但反應(yīng)速率的數(shù)值之比等于這些物質(zhì)在化學(xué)方程式中的化學(xué)計(jì)量數(shù)之比。如在反應(yīng)aA(g)＋bB(g)cC(g)＋dD(g)中，存在v(A)∶v(B)∶v(C)∶v(D)＝a∶b∶c∶d。4．化學(xué)反應(yīng)中各物質(zhì)濃度的計(jì)算模式——“三段式”(1)寫(xiě)出有關(guān)反應(yīng)的化學(xué)方程式。(2)找出各物質(zhì)的起始量、轉(zhuǎn)化量、某時(shí)刻量。(3)根據(jù)已知條件列方程式計(jì)算。例如：反應(yīng)mA(g)＋nB(g)pC(g)起始濃度/mol·L－1abc轉(zhuǎn)化濃度/mol·L－1xeq\f(nx,m)eq\f(px,m)某時(shí)刻濃度/mol·L－1a－xb－eq\f(nx,m)c＋eq\f(px,m)(1)對(duì)于任何化學(xué)反應(yīng)來(lái)說(shuō)，反應(yīng)速率越大，反應(yīng)現(xiàn)象越明顯(×)(2)對(duì)于任何化學(xué)反應(yīng)來(lái)說(shuō)，都必須用單位時(shí)間內(nèi)反應(yīng)物或生成物濃度的變化量來(lái)表示化學(xué)反應(yīng)速率(×)解析對(duì)于一些化學(xué)反應(yīng)也可以用單位時(shí)間內(nèi)某物質(zhì)的質(zhì)量、物質(zhì)的量、體積、壓強(qiáng)的變化量來(lái)表示化學(xué)反應(yīng)速率。(3)單位時(shí)間內(nèi)反應(yīng)物濃度的變化量表示正反應(yīng)速率，生成物濃度的變化量表示逆反應(yīng)速率(×)(4)化學(xué)反應(yīng)速率為0.8mol·L－1·s－1是指1s時(shí)某物質(zhì)的濃度為0.8mol·L－1(×)(5)同一化學(xué)反應(yīng)，相同條件下用不同物質(zhì)表示的反應(yīng)速率，其數(shù)值可能不同，但表示的意義相同(√)(6)同一化學(xué)反應(yīng)，相同條件下用不同物質(zhì)表示的反應(yīng)速率，數(shù)值越大，表示化學(xué)反應(yīng)速率越快(×)題組一化學(xué)反應(yīng)速率的計(jì)算與比較1．(2020·開(kāi)封質(zhì)檢)對(duì)于可逆反應(yīng)A(g)＋3B(s)2C(g)＋2D(g)，在不同條件下的化學(xué)反應(yīng)速率如下，其中表示的反應(yīng)速率最快的是()A．v(A)＝0.5mol·L－1·min－1B．v(B)＝1.2mol·L－1·s－1C．v(D)＝0.4mol·L－1·min－1D．v(C)＝0.1mol·L－1·s－1答案D解析本題可以采用歸一法進(jìn)行求解，通過(guò)方程式的化學(xué)計(jì)量數(shù)將不同物質(zhì)表示的反應(yīng)速率換算成同一物質(zhì)表示的反應(yīng)速率進(jìn)行比較，B物質(zhì)是固體，不能表示反應(yīng)速率；C項(xiàng)中對(duì)應(yīng)的v(A)＝0.2mol·L－1·min－1；D項(xiàng)中對(duì)應(yīng)的v(A)＝3mol·L－1·min－1。2．(2018·西安模擬)將6molCO2和8molH2充入一容積為2L的密閉容器中(溫度保持不變)發(fā)生反應(yīng)CO2(g)＋3H2(g)CH3OH(g)＋H2O(g)ΔH＜0。測(cè)得H2的物質(zhì)的量隨時(shí)間變化如圖所示(圖中字母后的數(shù)字表示對(duì)應(yīng)的坐標(biāo))。該反應(yīng)在8～10min內(nèi)CO2的平均反應(yīng)速率是()A．0.5mol·L－1·min－1B．0.1mol·L－1·min－1C．0mol·L－1·min－1D．0.125mol·L－1·min－1答案C解析由圖可知，在8～10min內(nèi)，H2的物質(zhì)的量都是2mol，因此v(H2)＝eq\f(2mol－2mol,2L×2min)＝0mol·L－1·min－1，根據(jù)化學(xué)反應(yīng)速率之比等于化學(xué)計(jì)量數(shù)之比，v(CO2)＝eq\f(1,3)v(H2)＝0mol·L－1·min－1，故C項(xiàng)正確。3．硝基苯甲酸乙酯在OH－存在下發(fā)生水解反應(yīng)：O2NC6H4COOC2H5＋OH－O2NC6H4COO－＋C2H5OH兩種反應(yīng)物的初始濃度均為0.050mol·L－1,15℃時(shí)測(cè)得O2NC6H4COOC2H5的轉(zhuǎn)化率α隨時(shí)間變化的數(shù)據(jù)如表所示，回答下列問(wèn)題：t/s0120180240330530600700800α/%033.041.848.858.069.070.471.071.0(1)列式計(jì)算該反應(yīng)在120～180s與180～240s區(qū)間的平均反應(yīng)速率_______________、__________________。(2)比較兩者大小可得出的結(jié)論是______________________________________________。答案(1)v＝eq\f(0.050mol·L－1×41.8%－33.0%,180－120s)≈7.3×10－5mol·L－1·s－1v＝eq\f(0.050mol·L－1×48.8%－41.8%,240－180s)≈5.8×10－5mol·L－1·s－1(2)隨反應(yīng)的進(jìn)行，反應(yīng)物濃度降低，反應(yīng)速率減慢解析(1)注意“列式計(jì)算”的要求是既要列出規(guī)范的計(jì)算式，又要計(jì)算出結(jié)果。(2)是要求考生進(jìn)行比較分析，120～180s時(shí)間段速率大是因?yàn)榉磻?yīng)物濃度大，180～240s時(shí)間段速率小是因?yàn)榉磻?yīng)物濃度小，即隨著反應(yīng)進(jìn)行，反應(yīng)物濃度降低，反應(yīng)速率減慢。1．化學(xué)反應(yīng)速率計(jì)算的一般方法(1)定義式法：找出各物質(zhì)的起始量、某時(shí)刻量，求出轉(zhuǎn)化量，利用定義式v＝eq\f(Δc,Δt)＝eq\f(Δn,V·Δt)來(lái)計(jì)算。(2)用已知物質(zhì)的反應(yīng)速率，計(jì)算其他物質(zhì)表示的反應(yīng)速率——關(guān)系式法。化學(xué)反應(yīng)速率之比＝物質(zhì)的量濃度變化之比＝物質(zhì)的量變化之比＝化學(xué)計(jì)量數(shù)之比。2．比較反應(yīng)速率大小的常用方法(1)換算成同一物質(zhì)、同一單位表示，再比較數(shù)值的大小。(2)比較化學(xué)反應(yīng)速率與化學(xué)計(jì)量數(shù)的比值，即對(duì)于一般反應(yīng)aA＋bB=cC＋dD，比較eq\f(vA,a)與eq\f(vB,b)，若eq\f(vA,a)＞eq\f(vB,b)，則A表示的反應(yīng)速率比B的大。題組二用其他物理量改變表示的化學(xué)反應(yīng)速率4．合金貯氫材料具有優(yōu)異的吸氫性能，在配合氫能的開(kāi)發(fā)中起到重要作用。溫度為T(mén)1時(shí)，2g某合金4min內(nèi)吸收氫氣240mL，吸氫速率v＝________mL·g－1·min－1。答案30解析吸氫速率v＝eq\f(240mL,2g×4min)＝30mL·g－1·min－1。5．在新型RuO2催化劑作用下，使HCl轉(zhuǎn)化為Cl2的反應(yīng)2HCl(g)＋eq\f(1,2)O2(g)H2O(g)＋Cl2(g)具有更好的催化活性。一定條件下測(cè)得反應(yīng)過(guò)程中n(Cl2)的數(shù)據(jù)如下：t/min02.04.06.08.0n(Cl2)/10－3mol01.83.75.47.2計(jì)算2.0～6.0min內(nèi)以HCl的物質(zhì)的量變化表示的反應(yīng)速率(以mol·min－1為單位，寫(xiě)出計(jì)算過(guò)程)。答案解法一2.0～6.0min時(shí)間內(nèi)，Δn(Cl2)＝5.4×10－3mol－1.8×10－3mol＝3.6×10－3mol，v(Cl2)＝eq\f(3.6×10－3mol,4min)＝9.0×10－4mol·min－1所以v(HCl)＝2v(Cl2)＝2×9.0×10－4mol·min－1＝1.8×10－3mol·min－1。解法二HCl轉(zhuǎn)化的物質(zhì)的量為n，則2HCl(g)＋eq\f(1,2)O2(g)H2O(g)＋Cl2(g)21n(5.4－1.8)×10－3mol解得n＝7.2×10－3mol，所以v(HCl)＝eq\f(7.2×10－3mol,6.0－2.0min)＝1.8×10－3mol·min－1。6．工業(yè)制硫酸的過(guò)程中，SO2(g)轉(zhuǎn)化為SO3(g)是關(guān)鍵的一步，550℃時(shí)，在1L的恒溫容器中，反應(yīng)過(guò)程中部分?jǐn)?shù)據(jù)見(jiàn)下表：反應(yīng)時(shí)間/minSO2(g)/molO2(g)/molSO3(g)/mol042051.5102151若在起始時(shí)總壓為p0kPa，反應(yīng)速率若用單位時(shí)間內(nèi)分壓的變化表示，而氣態(tài)物質(zhì)分壓＝總壓×氣態(tài)物質(zhì)的物質(zhì)的量分?jǐn)?shù)，則10min內(nèi)SO2(g)的反應(yīng)速率v(SO2)＝_______kPa·min－1。答案eq\f(p0,30)解析列出“三段式”2SO2(g)＋O2(g)2SO3(g)初始/mol420轉(zhuǎn)化/mol21210min/mol212氣體總壓之比等于氣體物質(zhì)的量之比，所以10min時(shí)體系總壓p10min滿足eq\f(p0kPa,p10min)＝eq\f(6mol,5mol)，即p10min＝eq\f(5,6)p0kPa，p初始(SO2)＝eq\f(2,3)p0kPa，p10min(SO2)＝eq\f(5,6)p0×eq\f(2,5)＝eq\f(1,3)p0kPa，故v(SO2)＝(eq\f(2,3)p0kPa－eq\f(1,3)p0kPa)÷10min＝eq\f(1,30)p0kPa·min－1。1．內(nèi)因反應(yīng)物本身的性質(zhì)是主要因素。如相同條件下Mg、Al與稀鹽酸反應(yīng)的速率大小關(guān)系為Mg＞Al。2．外因3．用圖像表示濃度、溫度、壓強(qiáng)對(duì)化學(xué)反應(yīng)速率的影響圖像圖像分析(1)其他反應(yīng)條件一定，化學(xué)反應(yīng)速率隨反應(yīng)物濃度的增大而增大(2)其他反應(yīng)條件一定，化學(xué)反應(yīng)速率隨溫度的升高而增大(3)有氣體參加的反應(yīng)，化學(xué)反應(yīng)速率隨著壓強(qiáng)的增大而增大(4)有氣體參加的反應(yīng)，化學(xué)反應(yīng)速率隨著容器體積的增大而減小(5)分別在較低溫度和較高溫度下反應(yīng)，化學(xué)反應(yīng)速率隨著壓強(qiáng)的增大及溫度的升高而增大4.理論解釋——有效碰撞理論(1)活化分子、活化能、有效碰撞①活化分子：能夠發(fā)生有效碰撞的分子。②活化能：如圖圖中：E1為正反應(yīng)的活化能，使用催化劑時(shí)的活化能為E3，反應(yīng)熱為E1－E2。(注：E2為逆反應(yīng)的活化能)③有效碰撞：活化分子之間能夠引發(fā)化學(xué)反應(yīng)的碰撞。(2)活化分子、有效碰撞與反應(yīng)速率的關(guān)系[解疑釋惑]稀有氣體對(duì)反應(yīng)速率的影響A(g)＋B(g)C(g)，恒溫恒容，充入氦氣，對(duì)反應(yīng)速率有何影響？恒溫恒壓，充入氦氣，對(duì)反應(yīng)速率又有何影響？理解應(yīng)用一定溫度下，反應(yīng)N2(g)＋O2(g)2NO(g)在密閉容器中進(jìn)行，回答下列措施對(duì)化學(xué)反應(yīng)速率的影響(填“增大”“減小”或“不變”)。(1)縮小體積使壓強(qiáng)增大：__________，原因是__________________________________。(2)恒容充入N2：__________。(3)恒容充入He：__________，原因是_________________________________________。(4)恒壓充入He：__________。答案(1)增大單位體積內(nèi)，活化分子數(shù)目增加，有效碰撞的次數(shù)增多，因而反應(yīng)速率增大(2)增大(3)不變單位體積內(nèi)活化分子數(shù)不變，因而反應(yīng)速率不變(4)減小(1)催化劑都不參加化學(xué)反應(yīng)(×)(2)升高溫度時(shí)，不論正反應(yīng)是吸熱還是放熱，正、逆反應(yīng)的速率都增大(√)(3)一定量的鋅與過(guò)量的稀硫酸反應(yīng)制取氫氣，滴入少量硫酸銅能夠提高反應(yīng)速率(√)(4)已知反應(yīng)A2(g)＋2B2(g)2AB2(g)的ΔH>0，升高溫度可縮短達(dá)到平衡的時(shí)間(√)(5)碳酸鈣與鹽酸反應(yīng)的過(guò)程中，再增加CaCO3固體，可以加快反應(yīng)速率(×)(6)增大反應(yīng)體系的壓強(qiáng)，反應(yīng)速率一定增大(×)(7)增大反應(yīng)物的濃度，能夠增大活化分子的百分?jǐn)?shù)，所以反應(yīng)速率增大(×)(8)加熱使反應(yīng)速率增大的原因之一是活化分子百分?jǐn)?shù)增大(√)(9)100mL2mol·L－1鹽酸與鋅片反應(yīng)，加入適量的氯化鈉溶液，反應(yīng)速率不變(×)題組一影響化學(xué)反應(yīng)速率的因素(不定項(xiàng)選擇題)1．10mL濃度為1mol·L－1的鹽酸與過(guò)量的鋅粉反應(yīng)，若加入適量的下列溶液，能減慢反應(yīng)速率但又不影響氫氣生成量的是()A．K2SO4溶液 B．CH3COONa溶液C．CuSO4溶液 D．Na2CO3溶液答案AB解析K2SO4溶液對(duì)鹽酸起稀釋作用，使反應(yīng)速率降低，但不影響H＋的總物質(zhì)的量，故不影響生成H2的物質(zhì)的量，A正確；CH3COONa溶液中的CH3COO－結(jié)合鹽酸中的H＋生成弱酸CH3COOH，降低了H＋濃度，隨著反應(yīng)的進(jìn)行，CH3COOH又逐漸電離出H＋，不影響H＋的總物質(zhì)的量，故不影響生成H2的物質(zhì)的量，B正確；CuSO4會(huì)與Zn發(fā)生置換反應(yīng)，銅附著在Zn表面，形成原電池，加快產(chǎn)生氫氣的速率，C錯(cuò)誤；Na2CO3與HCl發(fā)生反應(yīng)2H＋＋COeq\o\al(2－,3)=H2O＋CO2↑，減小了H＋的總物質(zhì)的量，雖然能夠降低反應(yīng)速率，但同時(shí)也減少了氫氣的總量，D錯(cuò)誤。2．某溫度下，在容積一定的密閉容器中進(jìn)行如下反應(yīng)：2X(g)＋Y(g)Z(g)＋W(s)ΔH>0。下列敘述正確的是()A．向容器中充入氬氣，反應(yīng)速率不變B．加入少量W，逆反應(yīng)速率增大C．升高溫度，正反應(yīng)速率增大，逆反應(yīng)速率減小D．將容器的容積壓縮，可增大單位體積內(nèi)活化分子的百分?jǐn)?shù)，有效碰撞次數(shù)增大答案A解析向恒容容器中充入氬氣，各反應(yīng)組分的濃度不變，反應(yīng)速率不變，A項(xiàng)正確；W為固態(tài)，加入少量W，反應(yīng)速率不變，B項(xiàng)錯(cuò)誤；升高溫度，正、逆反應(yīng)速率均增大，C項(xiàng)錯(cuò)誤；將容器的容積壓縮，可增大單位體積內(nèi)活化分子數(shù)和有效碰撞次數(shù)，但活化分子百分?jǐn)?shù)不變，D項(xiàng)錯(cuò)誤。3．下列表格中的各種情況，可以用對(duì)應(yīng)選項(xiàng)中的圖像表示的是()選項(xiàng)反應(yīng)甲乙A外形、大小相近的金屬和水反應(yīng)NaKB4mL0.01mol·L－1KMnO4溶液分別和不同濃度的2mLH2C2O4(草酸)溶液反應(yīng)0.1mol·L－1的H2C2O4溶液0.2mol·L－1的H2C2O4溶液C5mL0.1mol·L－1Na2S2O3溶液和5mL0.1mol·L－1H2SO4溶液反應(yīng)熱水冷水D5mL4%的過(guò)氧化氫溶液分解放出O2無(wú)MnO2粉末加MnO2粉末答案C解析由于K比Na活潑，故大小相同的金屬K和Na與水反應(yīng)，K的反應(yīng)速率更快，又由于Na、K與H2O反應(yīng)均為放熱反應(yīng)，隨著反應(yīng)的進(jìn)行，放出大量的熱，反應(yīng)速率逐漸加快，A項(xiàng)不正確；由于起始時(shí)乙中H2C2O4的濃度大，故其反應(yīng)速率乙中比甲中快，B項(xiàng)不正確；由于甲反應(yīng)是在熱水中進(jìn)行的，溫度高，故甲的反應(yīng)速率大于乙，隨著反應(yīng)的進(jìn)行，反應(yīng)物濃度逐漸減小，故甲、乙中反應(yīng)速率逐漸減小，C項(xiàng)正確；MnO2在H2O2的分解過(guò)程中起催化作用，故乙的反應(yīng)速率大于甲，D項(xiàng)不正確。題組二催化劑、活化能與轉(zhuǎn)化效率4．(2020·銀川調(diào)研)已知分解1molH2O2放出熱量98kJ，在含少量I－的溶液中，H2O2分解的機(jī)理為H2O2＋I(xiàn)－→H2O＋I(xiàn)O－慢H2O2＋I(xiàn)O－→H2O＋O2＋I(xiàn)－快下列有關(guān)該反應(yīng)的說(shuō)法正確的是()A．反應(yīng)速率與I－濃度有關(guān)B．IO－也是該反應(yīng)的催化劑C．反應(yīng)活化能等于98kJ·mol－1D．v(H2O2)＝v(H2O)＝v(O2)答案A解析A項(xiàng)，將題給兩個(gè)反應(yīng)合并可得總反應(yīng)為2H2O2=2H2O＋O2↑，該反應(yīng)中I－作催化劑，其濃度的大小將影響該反應(yīng)的反應(yīng)速率；B項(xiàng)，該反應(yīng)中IO－是中間產(chǎn)物，不是該反應(yīng)的催化劑；C項(xiàng)，反應(yīng)的活化能表示一個(gè)化學(xué)反應(yīng)發(fā)生所需要的最小能量，分解1molH2O2放出98kJ熱量，不能據(jù)此判斷該反應(yīng)的活化能；D項(xiàng)，由反應(yīng)速率與對(duì)應(yīng)物質(zhì)的化學(xué)計(jì)量數(shù)的關(guān)系可知v(H2O2)＝v(H2O)＝2v(O2)。5．(2019·山東臨沂一模)已知反應(yīng)2NO(g)＋2H2(g)N2(g)＋2H2O(g)ΔH＝－752kJ·mol－1的反應(yīng)機(jī)理如下：①2NO(g)N2O2(g)(快)②N2O2(g)＋H2(g)N2O(g)＋H2O(g)(慢)③N2O(g)＋H2(g)N2(g)＋H2O(g)(快)下列有關(guān)說(shuō)法錯(cuò)誤的是()A．①的逆反應(yīng)速率大于②的正反應(yīng)速率B．②中N2O2與H2的碰撞僅部分有效C．N2O2和N2O是該反應(yīng)的催化劑D．總反應(yīng)中逆反應(yīng)的活化能比正反應(yīng)的活化能大答案C解析①為快反應(yīng)，說(shuō)明反應(yīng)物的活化能和生成物的活化能都較小，反應(yīng)更容易發(fā)生；②為慢反應(yīng)，說(shuō)明反應(yīng)物的活化能和生成物的活化能都較大，②中反應(yīng)物的活化能大于①中生成物的活化能，因此①的逆反應(yīng)速率大于②的正反應(yīng)速率，A項(xiàng)正確；②反應(yīng)為慢反應(yīng)，反應(yīng)慢說(shuō)明反應(yīng)的活化能大，物質(zhì)微粒發(fā)生碰撞時(shí)，許多碰撞都不能發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，因此碰撞僅部分有效，B項(xiàng)正確；反應(yīng)過(guò)程中N2O2和N2O是中間產(chǎn)物，不是催化劑，C項(xiàng)錯(cuò)誤；總反應(yīng)為放熱反應(yīng)，則總反應(yīng)中逆反應(yīng)的活化能比正反應(yīng)的活化能大，D項(xiàng)正確。6．[2018·江蘇，20(4)]將一定比例的O2、NH3和NOx的混合氣體，勻速通入裝有催化劑M的反應(yīng)器中反應(yīng)(裝置見(jiàn)圖1)。反應(yīng)相同時(shí)間NOx的去除率隨反應(yīng)溫度的變化曲線如圖2所示，在50～250℃范圍內(nèi)隨著溫度的升高，NOx的去除率先迅速上升后上升緩慢的主要原因是__________________________；當(dāng)反應(yīng)溫度高于380℃時(shí)，NOx的去除率迅速下降的原因可能是________________________。答案迅速上升段是催化劑活性隨溫度升高增大，與溫度升高共同使NOx去除反應(yīng)速率迅速增大；上升緩慢段主要是溫度升高引起的NOx去除反應(yīng)速率增大催化劑活性下降；NH3與O2反應(yīng)生成了NO解析溫度升高，反應(yīng)速率增大，同時(shí)催化劑的活性增大也會(huì)提高反應(yīng)速率。一段時(shí)間后催化劑活性增大幅度變小，主要是溫度升高使反應(yīng)速率增大。當(dāng)溫度超過(guò)一定值時(shí)，催化劑的活性下降，同時(shí)氨氣與氧氣反應(yīng)生成NO而使反應(yīng)速率減小。絕大多數(shù)催化劑都有活性溫度范圍，溫度太低時(shí)，催化劑的活性很小，反應(yīng)速率很慢，隨溫度升高，反應(yīng)速率逐漸增大，物質(zhì)轉(zhuǎn)化效率增大，溫度過(guò)高又會(huì)破壞催化劑的活性。1．反應(yīng)特點(diǎn)N2(g)＋3H2(g)2NH3(g)ΔH<0ΔS<02．反應(yīng)條件選擇的理論分析(1)反應(yīng)限度角度：低溫、高壓，有利于提高轉(zhuǎn)化率。(2)反應(yīng)速率角度：高溫、高壓、使用催化劑，有利于提高化學(xué)反應(yīng)速率。3．適宜條件(1)溫度：700K左右，此時(shí)催化劑活性最大。(2)壓強(qiáng)：低壓(1×107Pa)，中壓(2×107～3×107Pa)和高壓(8.5×107～1×108Pa)三種類型。(3)催化劑：鐵觸媒。(4)N2與H2的物質(zhì)的量之比(投料比)：1∶2.8。4．合成氨工業(yè)的簡(jiǎn)要流程可用方框圖表示為(1)原料氣的制取N2：將空氣液化、蒸發(fā)分離出N2或者將空氣中的O2與碳作用生成CO2，除去CO2后得N2。H2：用水和燃料(煤、焦炭、石油、天然氣等)在高溫下制取。用煤和水制H2的主要反應(yīng)為C＋H2O(g)eq\o(=,\s\up7(高溫))CO＋H2，CO＋H2O(g)eq\o(=,\s\up7(催化劑))CO2＋H2。(2)制得的N2、H2需凈化、除雜質(zhì)，再用壓縮機(jī)壓縮至高壓。(3)氨的合成：在適宜的條件下，在合成塔中進(jìn)行。(4)氨的分離：經(jīng)冷凝使氨液化，將氨分離出來(lái)，為提高原料的利用率，將沒(méi)有完全反應(yīng)的N2和H2循環(huán)送入合成塔，使其被充分利用。(1)使用鐵做催化劑，可提高合成氨反應(yīng)的速率和平衡轉(zhuǎn)化率(×)(2)高壓比常壓條件更有利于合成氨的反應(yīng)(√)(3)500℃左右比室溫更有利于合成氨的反應(yīng)，提高H2的平衡轉(zhuǎn)化率(×)(4)合成氨時(shí)采用循環(huán)操作，可提高原料的利用率(√)(5)合成氨采用2×107～5×107Pa，因?yàn)樵搲簭?qiáng)下鐵觸媒的活性最高(×)(6)合成氨工業(yè)采用高壓，不僅能提高轉(zhuǎn)化率，還能縮短到達(dá)平衡的時(shí)間(√)1.合成氨反應(yīng)達(dá)到平衡時(shí)，NH3的體積分?jǐn)?shù)與溫度、壓強(qiáng)的關(guān)系如圖所示。根據(jù)此圖分析合成氨工業(yè)最有前途的研究方向是()A．提高分離技術(shù)B．研制耐高壓的合成塔C．研制低溫催化劑D．探索不用N2和H2合成氨的新途徑答案C解析由題圖可知，NH3的體積分?jǐn)?shù)隨著溫度的升高而顯著下降，故要提高NH3的體積分?jǐn)?shù)，必須降低溫度，但目前所用催化劑鐵觸媒的活性最高時(shí)的溫度為700K，故最有前途的研究方向?yàn)檠兄频蜏卮呋瘎?．(2020·南京診斷)合成氨反應(yīng)的正反應(yīng)是氣體體積減小的放熱反應(yīng)。合成氨工業(yè)的生產(chǎn)流程如下：關(guān)于合成氨工業(yè)的說(shuō)法中不正確的是()A．混合氣體進(jìn)行循環(huán)利用遵循綠色化學(xué)思想B．合成氨反應(yīng)須在低溫下進(jìn)行C．對(duì)原料氣進(jìn)行壓縮是為了增大原料氣的轉(zhuǎn)化率D．使用催化劑可以提高反應(yīng)的速率，但是不能使平衡向正反應(yīng)方向移動(dòng)答案B解析低溫雖然有利于平衡正向移動(dòng)，但低溫會(huì)導(dǎo)致反應(yīng)速率降低，不利于提高生產(chǎn)效率，答案選B。3.工業(yè)合成氨N2(g)＋3H2(g)2NH3(g)反應(yīng)過(guò)程中的能量變化如圖所示，據(jù)圖回答下列問(wèn)題：(1)該反應(yīng)通常用活性鐵做催化劑，加活性鐵會(huì)使圖中B點(diǎn)______(填“升高”或“降低”)，理由是____________________________________________________________________。(2)450℃時(shí)該反應(yīng)的平衡常數(shù)________(填“<”“>”或“＝”)500℃時(shí)的平衡常數(shù)。(3)一定條件下的密閉容器中，該反應(yīng)達(dá)到平衡，要提高H2的轉(zhuǎn)化率，可以采取的合理措施有______(填字母)。a．高溫高壓 b．加入催化劑c．增加N2的濃度 d．增加H2的濃度e．分離出NH3答案(1)降低催化劑能降低反應(yīng)的活化能(2)>(3)ce解析(1)催化劑能降低反應(yīng)的活化能。(2)該反應(yīng)正向?yàn)榉艧岱磻?yīng)，低溫有利于平衡正向移動(dòng)，450℃時(shí)反應(yīng)正向進(jìn)行的程度大，即450℃對(duì)應(yīng)的平衡常數(shù)大。(3)高溫使化學(xué)平衡逆向移動(dòng)，H2的轉(zhuǎn)化率降低，a不合理；催化劑對(duì)平衡無(wú)影響，b不合理；增加N2的濃度可以提高H2的轉(zhuǎn)化率，c合理；增加H2的濃度會(huì)降低H2的轉(zhuǎn)化率，d不合理；分離出NH3，有利于平衡右移，可以提高H2的轉(zhuǎn)化率，e合理。4．乙醇是重要的有機(jī)化工原料，可由乙烯氣相直接水合法或間接水合法生產(chǎn)?；卮鹣铝袉?wèn)題：(1)間接水合法是指先將乙烯與濃硫酸反應(yīng)生成硫酸氫乙酯(C2H5OSO3H)，再水解生成乙醇。寫(xiě)出相應(yīng)反應(yīng)的化學(xué)方程式：___________________________________________________。(2)已知：甲醇脫水反應(yīng)2CH3OH(g)=CH3OCH3(g)＋H2O(g)ΔH1＝－23.9kJ·mol－1甲醇制烯烴反應(yīng)2CH3OH(g)=C2H4(g)＋2H2O(g)ΔH2＝－29.1kJ·mol－1乙醇異構(gòu)化反應(yīng)C2H5OH(g)=CH3OCH3(g)ΔH3＝50.7kJ·mol－1則乙烯氣相直接水合反應(yīng)C2H4(g)＋H2O(g)=C2H5OH(g)的ΔH＝________kJ·mol－1。與間接水合法相比，氣相直接水合法的優(yōu)點(diǎn)是___________________________________________。答案(1)C2H4＋H2SO4(濃)=C2H5OSO3H、C2H5OSO3H＋H2O=C2H5OH＋H2SO4(2)－45.5污染小、腐蝕性小等解析(1)由題給信息可寫(xiě)出：C2H4＋H2SO4(濃)=C2H5OSO3H、C2H5OSO3H＋H2O=C2H5OH＋H2SO4。(2)將已知的三個(gè)熱化學(xué)方程式依次編號(hào)為①、②、③，根據(jù)蓋斯定律，用①－②－③即得所求的熱化學(xué)方程式，由此可得到ΔH＝－45.5kJ·mol－1。氣相直接水合法生產(chǎn)乙醇時(shí)沒(méi)有使用強(qiáng)腐蝕性、強(qiáng)酸性的濃硫酸，故與間接水合法相比，具有污染小、腐蝕性小等優(yōu)點(diǎn)。1．下列敘述不正確的是()A．用稀硫酸和鋅粒制取H2時(shí)，加幾滴CuSO4溶液以加快反應(yīng)速率(2018·全國(guó)卷Ⅲ，10A)B．向2支盛有5mL不同濃度NaHSO3溶液的試管中同時(shí)加入2mL5%H2O2溶液，觀察實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象，不能達(dá)到探究濃度對(duì)反應(yīng)速率的影響的目的(2018·全國(guó)卷Ⅱ，13D改編)C．在酶催化淀粉水解反應(yīng)中，溫度越高淀粉水解速率越快(2018·江蘇，10D)D．下圖是室溫下H2O2催化分解放出氧氣的反應(yīng)中c(H2O2)隨反應(yīng)時(shí)間變化的曲線，說(shuō)明隨著反應(yīng)的進(jìn)行H2O2分解速率逐漸減小(2018·江蘇，13B)答案C解析可形成鋅銅原電池，加快反應(yīng)速率，A正確；反應(yīng)的離子方程式為HSOeq\o\al(－,3)＋H2O2=SOeq\o\al(2－,4)＋H＋＋H2O，反應(yīng)過(guò)程中沒(méi)有明顯的實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象，因此無(wú)法探究濃度對(duì)反應(yīng)速率的影響，B正確；溫度過(guò)高可能使酶(一種蛋白質(zhì))變性，失去生理活性，C錯(cuò)誤；根據(jù)圖像，隨著時(shí)間的推移，