新高考化学一轮复习 第6章第2节 化学反应的限度 工业合成氨教学案 鲁科版

第2节化学反应的限度工业合成氨

课标解读要点网络

1.了解化学反应的可逆性及化学平衡的建

立。

一研究对象：可逆反应

2.掌握化学平衡的特征。

一建立：与反应途径无关

3.理解外界条件(浓度、温度、压强、催化晶-应用-标志：①呢R逆；②组成不变

剂等)对化学平衡的影响，能用相关理论解(①v正x逆:iE向移动

—移动\

1孰正。逆:逆向移动

释其一般规律。

-外因影响规律:勒・夏特列原理

4.了解化学平衡的调控在生活、生产和科

学研究领域中的重要作用。

A/J犯必备知识•关键能力落实知识培养能力

BIBEIZHISHIGUANJIANNENGLI

可逆反应与化学平衡状态

【必备知识•落实】

1.可逆反应

顺条件下,既能向正反应方向进行,同时乂能

定义一

向逆反应方向进行的反应。

①三同：a.相同条件下；b.正、逆反应同时进

行;c.反应物与生成物同时存在。

特点-②一小：任一组分的转化率都少立(填“等

于"或“小于”)100%。

③表示：化学反应方程式中用连接。

［示例］2molSO2和2molO2在一定条件下的密闭容器中发生2sOz(g)+

02(g)2sO3(g),平衡时的。2物质的量范围为1mol<〃(02)〈2mol。

2.化学平衡状态

(1)概念

一定条件下可逆反应进行到一定程度时，反应物和生成物的浓度不再随时间的延长而发

生变化，正反应速率与逆反应速率相等,这种状态称为化学平衡状态。

(2)建立

在一定条件下，把某一可逆反应的反应物加入固定容积的密闭容器中。反应过程如下:

|反应~I反应物浓度最大，”正)最大,生成物浓度为

I开加时I0,“逆)为0

反应物浓度逐渐减小一「（正）逐渐减小;

|反应|

|进行时|生成物浓度逐渐增大一一逆）逐渐增大,

『（正）X逆）

［HTlr（正）三八逆），反应混合物中各组分的

|平衡时|

浓度保持不变

V

以上过程可用如图表示：-，.幽;若开始加入生成物，从逆反应建立平

座）化学平衡

0I

v»（逆）

衡,则图为片湾黑。由此’化学平衡状态的建立可以从正反应建立’也可以从

0"正I

逆反应方向建立，也可以从正、逆两反应方向同时建立，即平衡建立与反应途径无关。

（3）特征

—化学平衡是一种叫平衡

-----V（iE）=y（ig）

&）一反应物和生成物的诞保持不变，各组分的含

量保持恒定

（g）一条件改变，平衡状态可能因生改变，重新建立

新平衡

3.判断化学平衡状态的两种方法

（1）动态标志：/正=/逆W0

①同种物质：同一物质的生成速率等于消耗速率。

②不同物质：必须标明是“异向”的反应速率关系。如aA+/=±cC+d）,＞品=称时,

反应达到平衡状态。

（2）静态标志：各种“量”不变

①各物质的质量、物质的量或浓度不变。

②各物质的百分含量（物质的量分数、质量分数等）不变。

③温度、压强（化学反应方程式两边气体体积不相等）或颜色（某组分有颜色）不变。

［基础判断］

（1）工业上合成氨的反应、SO2的催化氧化反应、CL溶于水的反应、二次电池的反应均

为可逆反应。（）

（2）在化学平衡的建立过程中，“一定大于『逆。（）

（3）对于26）+311式8）=±2附13（8）反应，当rm（n）=v逆（NIL）时反应达到平衡状态。

（）

（4）在相同温度下，相同容器（恒容）发生2s02（或+029）=±2503（。反应，当分别向容

器中充入2molSO2、1molO2与2molSO3平衡时，c(SO?)相同。()

(5)在恒温恒容条件下，对于C(s)+HQ(g);；C0(g)+H2(g^D2N02(g)NtNzOKg)两

反应，当密度不变时，两反应均达平衡状态。()

(6)一个可逆反应达到的平衡状态就是这个反应在该条件下所能达到的限度。

()

1答案］⑴X(2)X(3)X(4)V(5)X(6)V

［知识应用］

1.通过图像判断反应是否达到平衡是高考命题新方向：

判断：一定温度下，反应N20"(g)=i2N02(g)的焰变为△儿现将1molN2O,充入一恒

压密闭容器中，下列示意图正确且能说明反应达到平衡状态的是。

［答案］①④

2.在密闭容器中进行反应：X2(g)+Y2(g)=:2Z(g),已知X2、Yz、Z的起始浓度分别

为0.1mol,L\0.3mol,L\0.2mol,L在一定条件下,当反应达到平衡时，Xz>

%、Z的浓度范围分别为、、.

1_1

［答案］0<c(X2)<0.2mol•L^0.2mol•L'<c(Y2)<0.4mol•L0<c(Z)<0.4

mol,L1

【关键能力•培养】

命题点1极值转化法分析可逆反应各时刻的量

1.在一个密闭容器中发生反应2S02(g)+02(g)-^2S03(g),反应过程中某一时刻测得

SO?、O2、SO3的浓度分别为0.2mol•0.2mol•L-\0.2mol•L-1,当反应达到平衡时，

可能出现的数据是()

A.c(S()3)=0.4mol,

B.c(S02)=c(S03)=0.15mol•「

-1

C.c(S02)=0.25mol•L

-1

D.c(S02)+c(S03)=0.5mol-L

C［当c(S0：,)=0.4mol•时，c(SOj=O,不合理,A错误;c(SOj、c(S()3)不可能

均为0.15mol•只能一种物质增大,另一种物质减小,B错误;c(S0j+c(S03)应等于

0.4mol,LD错误。］

2.(双选)一定条件下，对于可逆反应X(g)+3Y(g)『±2Z(g),若X、Y、Z的起始浓度

分别为a、Q、◎(均不为零)，达到平衡时，X、Y、Z的浓度分别为0.1mol•0.3mol•L

一、0.08mol-L-1,则下列判断正确的是（）

A.Ci:C2=l：3

B.平衡时，Y和Z的生成速率之比为2：3

C.X、Y的转化率不相等

D.c,的取值范围为0<d<0.14mol•L-1

AD［平衡浓度之比为1：3,转化浓度之比亦为1：3,故ci：Q=1：3,A正确，C不

正确；平衡时Y的生成表示的是逆反应速率，Z的生成表示的是正反应速率，且出（生成）：

-1

。（生成）=3：2,B不正确；由可逆反应的特点可知0<C1<0.14mol-L,D正确。］

思维模型・

极值转化法确定范围的思维模板

正向进行完全=反应物最小值，生成物最大值

逆向进行完全=反应物最大值，生成物最小值〉=范围

说明：可逆反应的平衡物理量一定在最大值和最小值之间，但起始物理量可以为最大值

或最小值。

命题点2化学平衡状态的判定标志

3.（2019•长春模拟）在一定温度下，向2L固定容积的密闭容器中通入1molC02>3mol

也，发生反应为2弓）+3%5）=。130116）+1卜0（由2K0。能说明该反应已达到平衡状

态的是（）

A.混合气体的平均相对分子质量不变

B.体系中哗且保持不变

C.混合气体的密度不随时间变化

D.单位时间内有“molH-H键断裂，同时有〃mol0—H键生成

A［A项，不是变量，当下不变，可以说明反应已达平衡；B项，喘，是不变量

不能说明反应是否达平衡：C项，。是不变量，不能说明反应是否达平衡；D项，二者均表

示丫正，不能说明反应是否达平衡。］

4.苯乙烯是现代石油化工产品中最重要的单体之一。在工业上，苯乙烯可由乙苯和C0,

催化脱氢制得：

CH2cH3CH=CH2

人（g）+COz（g）=（g）+CO（g）+H2O（g）A。。。

Ou

在温度为刀时，此反应的平衡常数仁0.5。在2L密闭容器中加入乙苯（g）与C02,反

应到某时刻测得混合物中各组分的物质的量均为L0mol,请回答下列问题：

（1）该时刻的化学反应________（填”已达到”或“未达到"）平衡状态。

(2)下列能说明乙苯与CO?在该条件下反应已达到平衡状态的是(填字母)。

a.riE(C02)—rjs(CO2)

b.混合气体的密度不变

c.CO?的体积分数保持不变

［解析］(1)各组分的浓度均为墨1=0.5mol•r',L黑乂黑.5mol•「

ZLU.0XU.0

=0.5=K,则该时刻反应达到平衡状态。(2)a项，对同一物质来说，正、逆反应速率相

等，说明反应已达到平衡状态；b项，在恒容容器中，混合气体的总质量在反应过程中始终

没有变化，即密度始终没有变化，与是否达到平衡状态无关；c项，随着反应进行，CO?的

体积分数逐渐减小，当CO2的体积分数保持不变时，即达到平衡状态。

［答案］(1)已达到(2)ac

5.在一定温度下的定容容器中，当下列物理量不再发生变化时：①混合气体的压强，

②混合气体的密度，③混合气体的总物质的量，④混合气体的平均相对分子质量，⑤混合气

体的颜色，⑥各反应物或生成物的浓度之比等于系数之比，⑦某种气体的百分含量

(1)能说明l2(g)+H2(g)=s2HI(g)达到平衡状态的是________o

(2)能说明2N02(g)=tN2O,(g)达到平衡状态的是»

(3)一定能说明人($)+2139)=(；(或+1)(或达到平衡状态的是o

(4)能说明NH2COONH，,(s)=±2NH3(g)+C02(g)达到平衡状态的是。

(5)能说明5co(g)+L05(s)一一5CO2(g)+L(s)达到平衡状态的是。

［答案］(1)⑤⑦(2)①③④⑤⑦(3)②④⑦

⑷①②③(5)②④⑦

思维模型•

化学平衡状态判定思路

第一步：审题干

①一审“反应条件”：恒温恒容或恒温恒压

②二审“反应特点”：等气体反应或非等气体反应或是否有固、液体参与等

第二步：审标志

①一审“正逆相等”：反应速率必须一个是正反应的速率，一个是逆反应的速率，且经

过换算后同一种物质的减少速率和生成速率相等。

②二审“变量不变”：如果一个量是随反应进行而改变的，当其不变时为平衡状态；一

个随反应的进行而保持不变的量，不能作为是否达到平衡状态的判断依据。

命题点3平衡建立过程中的「正、〃逆的变化与比较

6.(2019•荷泽一模)在一个体积固定的真空密闭容器中充入等［氨气的体积分数

物质的量的CO?和NH”在恒定温度下使其发生反应2NM(g)+LA

时间

CO2(g)=tCO(NH2)2(s)+H2O(g)并达到平衡，混合气体中氨气的体积分数随时间的变化如图

所示：

(DA点的rjE(CO2)(填或“="―点ra(C02)o

(2)A点的，s(C02)(填或“=")B点的K逆(HQ),原因是

(3)B点…(COJ与叱(NH。的定量关系式为。

(4)A点吐(COD与B点v正(COJ的大小关系为。

［答案］(1)>

(2)>由图像知，A点未达平衡，B点已达平衡，A点r正(COz)>B点yi£(C02)=B点r逆

(C02)=B点「逆仇。)，故A点"@2)>B点rffl(H20)

⑶r正(C0-2)=，博(阳)(4)A点/逆(C02)<B点r正(COJ

思维模型・

平衡建立过程中丫正、3的变化模板

以N2(g)+3H2(g)=t2HN3(g)为例

灌点.2化学平衡移动

【必备知识•落实】

1.对平衡移动概念的理解

一定条件下I条件一定|新条件下

平衡破坏

的化学平衡改变时间启的新平衡

(咋=«)(匕E#唳1)(/正=，逆)

各组分含量各组分含各组分含量又

保持一定量改变保持新的一定

即平衡移动就是由一个“平衡状态一不平衡状态f新平衡状态”的过程。一定条件下的

平衡体系，条件改变后，平衡可能发生移动。

2.化学平衡移动与化学反应速率的关系

(1)r,i：>ra，平衡向正反应方向移动;

(2)“=/逆，反应达到平衡状态，不发生平衡移动;

⑶/正〈「逆,平衡向逆反应方向移动。

即哪方向速率大平衡就向哪方向移动。

3.影响化学平衡的外界因素

(1)实验探究

①实验I：已知在K£QOT的溶液中存在平衡

+

Cr20r+H20=t2Cr0r+2H

(橙色)(黄色)

取两支试管各加入5mL0.1mol•L-'的MCnOi溶液。

a.向1号试管中加入几滴浓硫酸，橙色变深,说明平衡向逆反应方向移动。

b.向2号试管中加入几滴浓NaOH溶液，橙色变黄色，说明平衡向正反应方向移动。

②实验II：将充入NO?的球放入热水，颜色变化为红棕色变深,放入冰水中颜色变化为

红棕色变浅,说明2丽2(8)=^0,(8)△彩0。

(2)影响化学平衡的外界因素

增大反应物浓度或减小生成物浓度向正反应方向移动

浓度

减小反应物浓度或增大生成物浓度向逆反应方向移动

向气体分子总数减小的方向移

压强增大压强

反应前后气动

(对有

体体积改变向气体分子总数增大的方向移

气体减小压强

动

参加

反应前后气

的反应)改变压强平衡丕移动

体体积不变

升高温度向吸热反应方向移动

温度

降低温度向放热反应方向移动

［补短板］

(1)催化剂同等程度改变「正与「逆，平衡不移动。

(2)温度改变对任何可逆反应均有平衡移动，但压强改变只对有气体参与且反应前后气

体系数不相等的反应有平衡移动。

(3)气体反应中，改变固体或纯液体的量，对化学平衡无影响。

(3)通过建图像分析影响化学平衡移动的因素

某温度下，在密闭容器中S02、。2、S03三种气态物质建立化学平衡后，改变条件对反应

2S02(g)+02(g)=^2S0：i(g)A长0的正、逆反应速率的影响如图所示：

ABCD

①加催化剂对反应速率影响的图像是c(填字母，下同)，平衡丕移动。

②升高温度对反应速率影响的图像是A，平衡向逆反应方向移动。

③增大反应容器体积对反应速率影响的图像是p,平衡向逆反应方向移动。

④增大的浓度对反应速率影响的图像是B,平衡向正反应方向移动。

4.勒・夏特列原理

如果改变影响化学平衡的条件之一(如温度、压强，以及参加反应的化学物质的浓度)，

平衡将向着能够减弱这种改变的方向移动。如对N2(g)+3H2(g)=且NL(g)反应在一定温度

下达到平衡时［Nl=amol•「，压强为0,在恒温下，将容器容积缩小一半，达到平衡时,

［N2］/<2amol•Lp'<2p»

［基础判断］

(DKzCmOi溶液中存在：Cr20r+H20=t2Cr0r+2If,向溶液中加入KC1固体，平衡不

移动。()

(2)增加可逆反应反应物的量，平衡一定发生移动。()

(3)若平衡向正反应方向移动，平衡转化率一定增大。()

(4)对于反应N2(g)+3H2(g)=t2NH3(g),若断裂2molH—H键，同时形成1molN三

N键，则平衡正向移动。()

(5)对于反应2A(g)+B(g)3^=s2C(g),当「正(A)=3z(B)时,平衡正向移动。

()

(6)合成氨反应需使用催化剂,说明催化剂可以促进该平衡向生成氨的方向移动。()

(7)除去Ch中HC1可将气体通入饱和食盐水，体现了勒・夏特列原理。()

［答案］⑴V(2)X(3)X(4)X(5)V(6)X(7)V

［知识应用］

勒•夏特列原理乂称平衡移动原理，可以解决平衡移动问题，完成下列问题。

(1)对于N2(g)+3H2(g)；=2NH3(g)AKO,达平衡后，改变条件，请回答：

①升温，平衡向移动，新平衡的温度比原来的。

②缩小容器体积至原体积的看平衡向移动，新平衡的压强"与原平衡的压

强R的关系为一，新平衡时［弗］'与原平衡的［弗］的关系为

(2)下列说法或事实不能用勒・夏特列原理解释的是o

①SO2氧化为S03,往往需要使用催化剂2sO2(g)+Oz(g)=t2sOKg)

②500℃左右的温度比室温更有利于合成氨反应N2(g)+3H?(g)『^2NH3(g)△水0

③Hz、L、HI平衡混合气体加压后颜色加深Hz(g)+12(g)*2H1(g)

④SO2氧化为S03常采用常压不采用高压

/

[答案]⑴①逆反应高②正反应Po<p'<2A[N2]<[N2]<2[N2]⑵①②③④

【关键能力•培养】

命题点1化学平衡移动的判断

1.对于一定条件下的可逆反应

甲：A(g)+B(g)=sC(g)△水0

乙：A(s)+B(g)=tC(g)A/XO

丙：A(g)+B(g)=12C(g)kH>0

达到化学平衡后，改变条件，按要求回答下列问题：

⑴升温，平衡移动的方向分别为(填“向左”“向右”或“不移动”)：

甲_;乙；丙__一。

此时反应体系的温度均比原来(填“高”或“低”)。混合气体的平均相对分子

质量变化分别为(填“增大”“减小”或“不变”)

甲;乙;丙。

(2)加压，使体系体积缩小为原来的;

①平衡移动方向分别为(填“向左”“向右”或“不移动”)：

甲;乙;丙。

②设压缩之前压强分别为0单、p乙、p再,压缩后压强分别为甲、p'乙、

。‘曲则。卬与甲、P乙与p'乙、。内与。'内的关系分别为：

甲;乙;丙。

(3)恒温恒压充入然气，平衡移动方向分别为(填“向左”“向右”或“不移动”)：

甲;乙:丙。

[答案](1)向左向左向右高减小减小不变

⑵①向右不移动不移动②。甲〈。'甲〈20甲p'z,=2pz.//丙=2p丙

(3)[可左不移动不移动

2.一定温度下，将一定量的SO?与奥通入密闭容器中发生反应：2s02(g)+

02(g)=82so3(g)OGO,平衡时SO2、02、S()3的浓度分别为2mol•L~\1

mol•L_1.2mol•改变下列条件，平衡向正向移动的是()

A.升高温度

B.扩大容器体积

C.恒温恒容通入1molSO2、1mol0八1molSO3混合气体

D.恒温恒容通入1mol氨气

C[升温、减压平衡均向逆向移动，A、B错误；恒温恒容通“惰气”，平衡不移动，D

错误；恒温恒容通入1mol$。2、1molOz、1molSO：,相当于加压，使平衡正向移动，C正

确。］

题后归纳・

平衡移动判断的两种特殊情况分析

(1)“惰性气体”对化学平衡的影响。

①恒温、恒容条件

原平衡体系体系总压强增大一体系中各组分的浓度不变一平衡不移动。

②恒温、恒压条件

容器容积增大，

原平衡体系各反应气体的一

分压减小

体系中各组

分的浓度同反应前后体积不变反应》平衡不移动

倍数减小反应前后体积可变反应，平衡向气体体积

(等效于减压)增大的方向移动

(2)同等程度地改变平衡反应混合物中各物质的浓度时，应视为压强的影响。

命题点2平衡转化率的分析

3.在一个密闭容器中充入amolA和6molB,发生反应aA(g)+冼(g)一icC(g)+

㈤(g)A/0O,一段时间后达到平衡，测得各物质的浓度。

(1)若体积不变，仅增加［A］,A的转化率将(填“增大”“减小”或“不变”，

下同)，B的转化率将,达到新平衡时，［A］将，［;C］将o

(2)体积不变，再充入amolA和6moiB,则平衡移动，达到新平衡时，［A］将

，［C］将。

①若a+6=c+d,则A的转化率将；

②若a+力c+d,则A的转化率将；

③若告+从c+d,则A的转化率将。

(3)升高温度，平衡移动，达到新平衡时，［A］将一，［C］将，A

的转化率将。

［答案］(1)减小增大增大增大

(2)正向增大增大①不变②增大③减小

(3)正向减小增大增大

题后归纳.

平衡转化率变化的判断方法

(1)改变温度或压强，若平衡正向移动，转化率增大。

(2)两种或多种反应物的反应，增大某一反应物的浓度，其他反应物的转化率增大，而

自身的减小。

(3)对于分解的可逆反应&A(山=^华1)+&5),A分解建立平衡后，增大A的浓度,

平衡向正向移动。当a=8+c时，a(A)不变，0(A)不变；a>6+c时，a(A)增大，0(A)

减小；a<Z?+c时，a(A)减小，0(A)增大。

命题点3平衡移动结果的分析

4.(双选)在一密闭容器中，反应aA(g)+曲($)=8(的+疝(。达到平衡后，保持温

度不变，将容器缩小为原来的一半，当达到新的平衡时，A的浓度是原来的1.6倍，则下列

说法正确的是()

A.平衡向正反应方向移动B.a<c+d

C.物质A的转化率增大D.物质D的浓度减小

AC［容器缩小为原来的一半，若平衡不移动，则A的浓度应变为原来的2倍，说明平

衡正向移动，A的转化率增大。］

5.(2019-日照模拟)7℃时，在恒容密闭容器中充入一定量的H?和C0,在催化剂作用

下发生反应：C0(g)+2H2(g)=4HQH(g)△水0。反应达到平衡B寸，CHQH的体积分数与

湍〃(•Hz的)关系如图所示。下列说法正确的是()

°12n(HJ

n(CO)

A.反应达平衡时，升高体系温度，CO转化率升高

B.反应达平衡时，再充入一定量Ar,平衡右移，平衡常数不变

C.反应达平衡时，加入CO,平衡右移，CO的转化率升高

D."*=2.5时达到平衡状态，CHQH的体积分数可能是图中的厂点

77(CO)

D［在相同条件下，当配料比等于系数比时，产物的含量最高。当喘■二？需时的

OGHsOH)低于噜1=2时的<t>(CH30H),即C点,D正确。］

6.(2019・武汉质检)一定温度下，密闭容器中进行反应：2s02(g)+02(g)=^2SO,(g)

△小0。测得/正(SOJ随反应时间(f)的变化如图所示。下列有关说法正确的是()

t\t2h

A.友时改变的条件：只加入一定量的SO?

B.在。时平衡常数看大于友时平衡常数及

C.力时平衡混合气体的了大于6时平衡混合气体的了

D.力时平衡混合气体中S。,的体积分数等于窃时平衡混合气体中SQ：的体积分数

D［A项，若tz时改变的条件是只加入一定量的SOz,则£?时刻/正(SO?)瞬时增大，t3

时刻重新达到平衡时的速率将大于&时刻达到平衡时的速率，错误；B项，「正(幻=/正(掇,

说明温度相同，(不改变，错误；C项，平衡状态相同，下不变，错误。］

践后反思

化学平衡移动及其结果分析误区

(1)平衡移动的结果只是减弱了外界条件的变化，而不能消除外界条件的变化。

(2)不要把r正增大与平衡向正反应方向移动等同起来，只有/正》P逆时，才使平衡向正

反应方向移动。

(3)同等程度地改变反应混合物中各物质的浓度时，应视为压强的影响。

(4)对于缩小体积增大压强，不管是否移动，各成分的浓度均增大，但增大的倍数可能

不同也可能相同。

(5)不要把化学平衡向正反应方向移动与反应物转化率的提高等同，当反应物总量不变

时，化学平衡向正反应方向移动，反应物的转化率提高；当增大一种反应物的浓度，使化学

平衡向正反应方向移动时，会使另一种反应物的转化率提高，而本身的转化率降低。

B层级，学科素养•应用创新提升素养体险应用

।--------------XUEKESUYANGYINGYONGCHUANGXIN

素.兼19化学平衡的调控在化工生产中的应用

——科学精神与社会责任

【素养解读】

“学以致用”是学习化学知识的一个重要使命。对于化学平衡中条件控制在生产、生活

中应用广泛，近三年命题的频率为100%,预测2021年命题将会加强。此类试题充分体现了

科学精神和社会责任的化学核心素养。

［杨蟋观

1.化工生产适宜条件选择的一般原则

条件原则

从化学反应速率分析既不能过快，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，

从化学平衡移动分析

又要注意二者影响的矛盾性

①增加易得廉价原料，提高难得高价原料的利用

从原料的利用率分析率，从而降低生产成本

②循环操作

从实际生产能力分析如设备承受高温、高压能力等

从催化剂的使用活性分析注意催化剂的活性对温度的限制

2.工业合成氨的原理与条件选择

(1)反应原理

-1

N2(g)+3H2(g)___i2Nlh(g)21=-92.4kJ•mol

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。

(2)条件选择

①压强：10MPa〜30MPa的压强。压强越高，转化率越大，但对材料设备的要求越高,

成本越高。

②温度：400~500℃的温度。温度要适宜，既要考虑速率又要考虑反应程度，同时还

要考虑催化剂的活性温度。

③催化剂：使用催化剂可提高反应速率，同时不同的催化剂有不同的活性和选择性。

④循环操作：提高原料利用率。

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(2016•全国卷H,节选)丙烯月青(CH?=CHCN)是一种重要的化工原料，工业上可用“丙

烯氨氧化法”生产，主要副产物有丙烯醛(CH2=CHCH0)和乙晴(CH：CN)等。

回答下列问题：

(1)以丙烯、氨、氧气为原料，在催化剂存在下生成丙烯懵(GHN和副产物丙烯醛93乩0)

的热化学方程式如下：

3

-1

①C3H6(g)+NH.(g)+^O2(g)=GH3N(g)+3H20(g)A//=-515kJ•mol

②C3H6(g)+02(g)=C3HiO(g)+HzO(g)

A//=-353kJ-mol-1

有利于提高丙烯般平衡产率的反应条件是;提高丙烯月青反应选择性的关键因

素是。

(2)图(a)为丙烯睛产率与反应温度的关系曲线，最高产率对应的温度为460低于

460℃时，丙烯月青的产率________(填“是”或“不是”)对应温度下的平衡产率，判断理由

是___________________________________________________

；高于460℃时，丙烯晴产率

降低的可能原因是(双选，填标号)。

A.催化剂活性降低B.平衡常数变大

C.副反应增多

⑶丙烯月青和丙烯醛的产率与"(氨)/〃(丙烯)的关系如图⑹所示。由图可知，最佳

〃(氨)/〃(丙烯)约为，理由是—

。进料气氨、空气、丙烯的理论体积比约为

［思路点拨］

「放热反应且放热量较大-温度低有利

(1)反应①卜气体分子数增大一►压强低有利

的特点L催化剂具有加速和选择性的作用

-460℃时，产率最高

可能

(2)图(a)的特点低于46011c时，产率较低---•■反应慢,未平衡

可能

一高于460℃时，产率较低一;催化剂活性低,

正反应程度低

1必心上|-*n(氨)/“(丙烯)越大，丙烯暗产率越高

(3)(>1(氨)(丙烯)越大，丙烯醛产率越低

抬氨窝)=1.0-丙烯月青的产率最高，根据反应①〃(氨)："(02)=1：1.5,故〃(氨)：〃(空

气)=1：(1.5X5)=1：7.5«

［答案］(1)降低温度、降低压强催化剂

(2)不是该反应为放热反应，平衡产率应随温度升高而降低AC

(3)1该比例下丙烯月青产率最高，而副产物丙烯醛产率最低1：7.5：1

L重泰提升I

1.(2019•陕西名校联考)在一定条件下，利用COz合成enroll的反应为C02(g)+

3H2(g);±CHQH(g)+HQ(g)△〃，研究发现，反应过程中会发生副反应为COMg)+

H2(g)=iC0(g)+H20(g)温度对CHQH、CO的产率影响如图所示。下列说法中不正

确的是()

A.△"0,A">0

B.增大压强有利于加快合成反应的速率

C.生产过程中，温度越高越有利于提高CH30H的产率

D.选用合适的催化剂可以减弱副反应的发生

C［根据图像可以看出，温度越高，CO的产率越高，CH2H的产率越低。］

2.某工业生产中发生反应：2A(g)+B(g);i2M(g)2X0。下列有关该工业生产的

说法中正确的是()

A.这是一个放热的燃减反应，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

［答案］B

3.(2019•湘东六校联考)“丁烯裂解法”是一种重要的丙烯生产方法，但生产过程中

会有生成乙烯的副反应发生。

主反应：3cH84aH6；

副反应：(：品2&乩。

测得上述两反应的平衡体系中，各组分的质量分数M随温度(t)和压强(p)变化的趋势

分别如图1和图2所示。

(1)平衡体系中的丙烯和乙烯的质量比是工业生产丙烯时选择反应条件的重要指标之

一，从产物的纯度考虑，该数值越高越好，从图1和图2中表现的趋势来看，下列反应条件

最适宜的是(填字母序号)。

A.300℃0.1MPaB.700℃0.1MPa

C.300℃0.5MPaD.700℃0.5MPa

(2)有研究者结合图1数据并综合考虑各种因素，认为450℃的反应温度比3000c或

700℃更合适，从反应原理角度分析其理由可能是

(3)图2中，随压强增大平衡体系中丙烯的质量分数呈上升趋势，从平衡角度解释其原

因是0

［解析］(1)由题图1可知，300℃时，乙烯的质量分数最低，虽然丙烯的质量分数不

是最高，但丙烯与乙烯的质量比最大。由题图2可知，当压强为0.5MPa时，乙烯的质量

分数最低，丙烯的质量分数最高，则丙烯与乙烯的质量比最大。故最适宜的条件为300℃、

0.5MPa。

［答案］(1)C

(2)450C比300C的反应速率快，比700°C的副反应程度小：该温度下丁烯转化成丙

烯的转化率高；该温度下催化剂的选择性最高；该温度是催化剂的活性温度(合理即可)

(3)压强增大，生成乙烯的副反应平衡逆向移动，丁烯浓度增大，导致主反应的平衡正

向移动，从而使丙烯含量增大

素养20“假设一等效”思想突破平衡状态比较

一一证据推理与模型认知

【素养解读】

“平衡状态比较”在近几年的高考中时常出现，难度较大，不易分析。如果运用“假设

一等效”思想去领悟，就容易理解了。本部分也充分体现了“证据推理与模型认知”的化学

核心素养。

L修帔观

i.等效平衡

(1)等效平衡的概念

在相同条件下(恒温、恒容或恒温、恒压)，同一可逆反应体系，不管是从正反应方向开

始，还是从逆反应方向开始，在达到化学平衡状态时.，任何相同组分的百分含量(体积分数、

物质的量分数等)均相同，这样的化学平衡互称为等效平衡。

(2)等效平衡的分类及特点

等效类型①②③

条件恒温、恒容恒温、恒容恒温、恒压

反应的特点任何可反应前后气体分子任何可逆

逆反应数相等反应

换算为化换算为化

换算为化学方程式

学方程式学方程式

同一边物质，其

起始投料同一边物同一边物

“量”符合同一比

质，其质，其“量”

例

“量”相同符合同一比例

质量分

相同相同相同

平衡数（哪）

特点浓度（C）相同成比例相同（气体）

物质的量5）相同成比例成比例

2.“假设一等效”思想比较平衡状态

（1）构建恒温恒容等效平衡

新平衡状态可认为是两个原平衡状态简单的叠加并压缩而成，相当于增大压强。

也一叩叠加.同压缩.

（2）构建恒温恒压等效平衡（以气体物质的量增加的反应为例，见图示）

新平衡状态可以认为是两个原平衡状态简单的叠加，压强不变，平衡不移动。

（3）恒温恒容与恒温恒压条件平衡比较模式（起始量相同）

恒温恒容

p改变

两容器中的压强（力、）2）可能

%,不同，进而分析反应程度。

.恒温恒压.团一

，2

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把晶体放入一固定容积的密闭容器中气化并建立NO（g）,_i2N02（g）平衡后，保

持温度不变，再通入与起始时等量的NQ,气体，反应再次达平衡，则新平衡N。的转化率与

原平衡比（）

A.变大B.变小C.不变D.无法确定

［思路点拨］设计过程图示如下:

［答案］B

I母题变式

若将“固定容积”改为“固定压强”，则答案应选。

［答案］C

L素箫提升1

1.在相同温度下，分别将