小中高 精品 教案 试卷
某研究性小组在实验室以Ag—ZSM—5为催化剂，测得NO转化为N2的转化率随温度变化情况如图所示。若不使用CO，温度超过775 K，发现NO的分解率降低，其可能的原因为____________________________________，
在n(NO)/n(CO)＝1的条件下，为更好的除去NOx，应控制的最佳温度在________K左右。
(3)车辆排放的氮氧化物、煤燃烧产生的二氧化硫是导致雾霾天气的“罪魁祸首”。活性炭可处理大气污染物NO。在5 L密闭容器中加入NO和活性炭(假设无杂质)，一定条件下生成气体E和F。当温度分别在T1 ℃和T2 ℃时，测得各物质平衡时物质的量(n/mol)如下表：
物质 活性炭 温度(℃) 初始 3.000 2.960 2.975 0.10 0.020 0.050 0 0.040 0.025 0 0.040 0.025 NO E F T1 T2 ①写出NO与活性炭反应的化学方程式：___________________________。 ②若T1＜T2，则该反应的ΔH________0(填“＞”“＜”或“＝”)。
③上述反应T1 ℃时达到化学平衡后再通入0.1 mol NO气体，则达到新化学平衡时NO的转化率为________。
解析 (1)A项，由于体系中各组分都为气体，且体积不变，故密度恒定，不能说明反应达到平衡状态；B项，该反应为等体积反应，在恒温下，压强不变，不能说明反应达到平衡状态；C项，平衡时各物质的浓度之比与化学计量数之比无必然联系，故错误；D项，组分浓度不变可判断为平衡状态。(3)①根据表中的数据变化量之比及原子守恒可确定方程式中的生成物及各物质的化学计量数；②由T1变至T2，温度升高，NO的物质的量增大，平衡逆向移动，故该反应为放热反应，则该反应的ΔH＜0；③由于该反应为等体积反应，且反应物只有NO为气态，因此通入NO后，可建立等效平衡，NO的转化率不变，可用表中数据直接求得。
制作不易 推荐下载
26
小中高 精品 教案 试卷
答案 (1)D
(2)NO分解反应是放热反应，升高温度不利于反应进行(只写升高温度不利于反应进行也可，其他合理说法也可) 870(数值接近即可) (3)①C＋2NO
CO2＋N2 ②＜ ③80%
热点说明：化学平衡在化工生产中有非常重要的应用，尤其是控制合适的反应条件使平衡向着理想的方向移动，近几年来涉及面非常广，如2017·全国Ⅱ卷T27、2016·全国Ⅱ卷T27、2016·四川卷T11、2016·海南卷T16、2016·天津卷T10、2015·全国卷ⅡT27、2015·浙江卷T28、2015·北京卷T26、2014·天津卷T10、2014·全国卷ⅠT28等均对化学反应速率、化学平衡理论进行了考查。 1．总体原则
(1)化工生产适宜条件选择的一般原则
条件 从化学反应速率分析 从化学平衡移动分析 又要注意二者影响的矛盾性 增加易得廉价原料，提高难得高价原料的利用率，从原料的利用率分析 从而降低生产成本 从实际生产能力分析 从催化剂的使用活性分析 (2)平衡类问题需考虑的几个方面
①原料的来源、除杂，尤其考虑杂质对平衡的影响。 ②原料的循环利用。 ③产物的污染处理。
④产物的酸碱性对反应的影响。 ⑤气体产物的压强对平衡造成的影响。 ⑥改变外界条件对多平衡体系的影响。 2．典型实例——工业合成氨 (1)反应原理
制作不易 推荐下载
27
原则 既不能过快，又不能太慢 既要注意外界条件对速率和平衡影响的一致性，如设备承受高温、高压能力等 注意催化剂的活性对温度的限制 小中高 精品 教案 试卷
N2(g)＋3H2(g)2NH3(g) ΔH＝－92.4 kJ·mol
－1
(2)反应特点：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
对化学反 反应 应速率的 条件 影响 平衡正向移动，提增大 压强 增大反应 高平衡混合物中氨速率 的含量 平衡逆向移动，降升高 温度 增大反应 低平衡混合物中氨速率 的含量 并且在该温度下催化剂的活性最大 使用 催化剂 增大反 没有影响 应速率 (4)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可提高原料的利用率。
[模型解题]
物质制备适宜条件的选择
1．某工业生产中发生反应：2A(g)＋B(g)正确的是( )
A．这是一个放热的熵减反应，在低温条件下该反应一定可自发进行 B．若物质B价廉易得，工业上一般采用加入过量的B，以提高A的转化率 C．工业上一般采用较高温度合成M，因温度越高，反应物的转化率越高 D．工业生产中常采用催化剂，因为使用催化剂可提高反应物的转化率
解析 这是一个放热的熵减反应，只有当ΔH－TΔS＜0时，该反应才能自发进行，A错误；加入过量的B，可以提高A的转化率，B正确；升高温度，平衡逆向移动，反应物的转化率降
2M(g) ΔH＜0。下列有关该工业生产的说法中
工业上一般选用铁触媒作催化剂 低。故采用400～500 ℃左右的温度，速率，又要使反应物的转化率不能太采用10～30 MPa的高压 温度要适宜，既要保证反应有较快的动力大，对材料、设备的要求高。故压强增大，有利于氨的合成，但需要氨含量的影响 对平衡混合物中 合成氨条件的选择 制作不易 推荐下载 28
小中高 精品 教案 试卷
低，C错误；使用催化剂只能改变反应速率，不能使平衡发生移动，不能提高反应物的转化率，D错误。 答案 B
2．工业上利用焦炭与水蒸气生产H2的反应原理为：C(s)＋H2O(g)
CO(g)＋H2(g) ΔH>0；
CO(g)＋H2O(g)CO2(g)＋H2(g) ΔH<0；第二步生产的原料CO来源于第一步的产物。
为提高原料的利用率及H2的日产量，下列措施中不可取的是( ) ①第一步产生的混合气直接作为第二步的反应物 ②第二步生产应采用适当的温度和催化剂 ③第一、二步生产中均充入足量水蒸气 ④第二步应在低温下进行 ⑤第二步生产采用高压 ⑥第二步生产中增大CO的浓度 A．①③⑤ C．②③⑤
B．②④⑥ D．①④⑤⑥
解析 第一步产生的H2使第二步的平衡逆移，故应先进行分离；第二步反应为放热反应，温度过低，反应速率太小而影响产量，温度过高则对平衡不利，且要考虑催化剂的活性，故应选择适当的温度和催化剂，故②正确④错；增大廉价易得的水蒸气浓度可提高转化率，③正确；压强对第二步反应无影响，不必采取高压，⑤错；增大CO浓度并未提高主要原材料C的利用率，⑥错。 答案 D
平衡原理对工农业生产的理论指导
3．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________T2(填“>”、“<”或“＝”)。上述反应体系中循环使用的物质是________。
制作不易 推荐下载 29
小中高 精品 教案 试卷
(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________0(填“＞”或“＜”)。实际生产条件控制在
250 ℃、1.3×10 kPa
4
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，故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。 答案 (1)< I2
(2)< 在1.3×104 kPa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，得不偿失
制作不易 推荐下载 30