2023届高考化学鲁科版一轮复习学案-第七章第4课时　化学反应的方向与化学反应的调控

第4课时化学反应的方向与化学反应的调控1.能用ΔH-TΔS说明化学反应的方向。2.通过实验探究,推测平衡移动方向及浓度、转化率等相关物理量的变化,能讨论化学反应条件的选择和优化。3.针对典型案例,能从限度、速率等角度对化学反应和化工生产条件进行综合分析。化学反应的方向1.自发过程(1)含义:在一定条件下,不借助外力就可以自动进行的过程。(2)特点①体系趋向于从高能状态转变为低能状态(体系给外部做功或者放出热量)。②在密闭条件下,体系有从有序自发转变为无序的倾向。2.判断化学反应进行方向的依据温度对反应方向的影响具体可表示为:[理解辨析]1.判一判(正确的打“√”,错误的打“×”)(1)知道了某过程有自发性之后,则可确定过程是否一定会发生。()(2)4Fe(OH)2(s)+2H2O(l)+O2(g)4Fe(OH)3(s)ΔH=-444.3kJ·mol-1,ΔS=-280.1J·mol-1·K-1在常温常压下能自发进行。()(3)在室温下碳酸钙的分解反应不能自发进行,但同样是这个吸热反应在较高温度(1200K)下则能自发进行。()(4)放热过程(ΔH<0)或熵增加(ΔS>0)的过程一定是自发的。()解析:(1)过程的自发性只能用于判断过程的方向,不能确定过程是否一定会发生和过程发生的概率。(4)当ΔG=ΔH-TΔS<0时反应自发,仅ΔH<0或ΔS>0无法确保ΔG<0,即不一定自发。答案:(1)×(2)√(3)√(4)×2.想一想(1)汽车燃油不完全燃烧时产生CO,有人设想按下列反应除去CO:2CO(g)2C(s)+O2(g)。已知该反应的ΔH>0,简述该设想能否实现的依据。提示:该反应是吸热、熵减的反应,任何温度下均不自发进行。(2)某化学反应A(s)D(g)+E(g)ΔH-TΔS=(-4500+11T)kJ·mol-1(其中ΔH为焓变,ΔS为熵变,T为热力学温度,单位为K),要防止反应发生,应如何控制温度?提示:要防止反应发生,ΔH-TΔS≥0,则-4500+11T≥0,解得T≥409。1.化学反应进行的方向是一个比较复杂的问题。下列有关说法正确的是(C)A.反应SO3(g)+H2O(l)H2SO4(l)的ΔS>0B.1molCO2在不同状态时的熵值:S[CO2(g)]<S[CO2(s)]C.反应2N2O5(g)4NO2(g)+O2(g)ΔH>0能否自发进行与温度有关D.ΔH<0或ΔS>0的反应一定能自发进行解析:反应SO3(g)+H2O(l)H2SO4(l)的气体分子数减少,该反应的ΔS<0,选项A错误;同一物质在固态时的熵值小于在气态时的熵值,选项B错误;反应2N2O5(g)4NO2(g)+O2(g)的气体分子数增加,ΔS>0,又因为ΔH>0,ΔH-TΔS<0时,反应能自发进行,因此该反应能否自发进行与温度有关,选项C正确;ΔH<0且ΔS>0的反应一定能自发进行,选项D错误。2.金属锡的冶炼常用焦炭作还原剂:SnO2(s)+2C(s)Sn(s)+2CO(g),反应过程中能量的变化如图所示,下列有关该反应的ΔH、ΔS的说法中正确的是(D)A.ΔH<0,ΔS<0 B.ΔH>0,ΔS<0C.ΔH<0,ΔS>0 D.ΔH>0,ΔS>0解析:SnO2(s)+2C(s)Sn(s)+2CO(g),该反应生成物有气体,混乱度大,所以是熵增加的反应,故ΔS>0;从图中可知,反应物能量低,生成物能量高,该反应是吸热反应,故ΔH>0。化学反应的调控案例——工业合成氨1.合成氨工业(1)反应条件选择理论分析①N2(g)+3H2(g)2NH3(g)ΔH=-92.2kJ·mol-1ΔS=-198.2J·mol-1·K-1计算298K时,ΔH-TΔS=-92.2kJ·mol-1-298K×(-0.1982kJ·mol-1·K-1)≈-33.1kJ·mol-1,常温时能自发进行。②反应限度角度:低温、高压,有利于提高转化率。③反应速率角度:高温、高压、使用催化剂,有利于提高化学反应速率。(2)工业合成氨的适宜条件①温度:700K左右,此时催化剂活性最大。②压强:低压(1×107Pa),中压(2×107～3×107Pa)和高压(8.5×107～1×108Pa)三种类型。③催化剂:铁触媒。④N2与H2的物质的量之比(投料比):1∶2.8。(3)合成氨工业的简要流程①原料气的制取N2:将空气液化、蒸发分离出N2或者将空气中的O2与碳作用生成CO2,除去CO2后得N2。H2:用水和燃料(煤、焦炭、石油、天然气等)在高温下制取。用煤和水制H2的主要反应为C+H2O(g)CO+H2,CO+H2O(g)CO2+H2。②制得的N2、H2需净化、除杂质,再用压缩机压缩至高压。③氨的合成:在适宜的条件下,在合成塔中进行。④氨的分离:经冷凝使氨液化,将氨分离出来,为提高原料的利用率,将没有完全反应的N2和H2循环送入合成塔,使其被充分利用。2.化学反应原理在物质制备中的调控作用(1)控制反应条件的目的①促进有利的化学反应,②抑制有害的化学反应。(2)控制反应条件的基本措施①控制化学反应速率的措施通过改变反应体系的温度、溶液的浓度、气体的压强(或浓度)、固体的表面积以及使用催化剂等途径调控反应速率。②提高转化率的措施通过改变可逆反应体系的温度、溶液的浓度、气体的压强(或浓度)等改变可逆反应的限度,从而提高转化率。[理解辨析]1.判一判(正确的打“√”,错误的打“×”)(1)在合成氨工业中,压强越高,反应速率越快,转化率越高,因此采取的压强越高越好。()(2)可向容器中加入一定量的水蒸气,使氨气溶解以提高反应的转化率和速率。()(3)500℃左右比室温更有利于合成氨的反应,可以提高H2的平衡转化率。()(4)合成氨时采用循环操作,可提高原料的利用率。()解析:(1)增大压强,物质的浓度增大,反应速率加快。由于该反应的正反应是气体体积减小的反应,增大压强,化学平衡正向移动,可以提高NH3的平衡产率,但压强越高,需要的动力就越大,对材料承受的压力要求也越高,因此不是压强越高越好,而是应该在一定压强下进行。(2)向容器中加入一定量的水蒸气,使氨气溶解,可以降低氨气的浓度,能够使化学平衡正向移动,能够提高反应的转化率,但不能提高合成氨的反应速率。(3)该反应为放热反应,升高温度,平衡逆向移动,不利于合成氨的反应。答案:(1)×(2)×(3)×(4)√2.想一想化学反应原理调控物质制备化工生产时需注意哪些问题?提示:(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。3.做一做(1)如图为工业合成氨的流程图。图中为提高原料转化率采取的措施是(填序号)。

(2)CO可用于合成甲醇,反应的化学方程式为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(填“>”或“<”)0。实际生产条件控制在250℃、1.3×104kPa左右,选择此压强的理由是

。

解析:(1)工业合成氨反应的化学方程式为N2+3H22NH3,反应是可逆反应,正反应气体体积减小,正反应是放热反应;依据合成氨的流程图,其中为提高原料转化率而采取的措施为增大压强、液化分离出氨气及氮气和氢气的循环使用。答案:(1)②④⑤(2)<在250℃、1.3×104kPa下,CO的转化率已较高,再增大压强,CO的转化率提高不大,同时生产成本增加化学反应条件的调控与应用1.(2021·福建龙岩模拟)利用下列反应可以将粗镍转化为纯度达99.9%的高纯镍。反应一:Ni(粗,s)+4CO(g)Ni(CO)4(g)ΔH<0反应二:Ni(CO)4(g)Ni(纯,s)+4CO(g)ΔH>0下列说法错误的是(C)A.对于反应一,适当增大压强,有利于Ni(CO)4的生成B.提纯过程中,CO气体可循环使用C.升高温度,反应一的反应速率减小,反应二的反应速率增大D.对于反应二,在180～200℃,温度越高,Ni(CO)4(g)的转化率越高解析:反应一的正反应是气体体积减小的反应,增大压强,平衡右移,有利于Ni(CO)4的生成,A正确;反应一以CO为原料,反应二产生CO,故CO可以循环使用,B正确;升高温度,反应一和反应二的反应速率都增大,C错误;反应二的正反应是吸热反应,在180～200℃,温度越高,反应进行的程度越大,Ni(CO)4(g)的转化率越高,D正确。2.(2021·广东广州联考)氨的催化氧化是工业制硝酸的基础,其反应机理如图1;在1L密闭容器中充入1molNH3和2molO2,测得有关产物的物质的量与温度的关系如图2。下列说法错误的是(C)A.加入Pt-Rh合金的目的是提高反应的速率B.氨的催化氧化最佳温度应控制在840℃左右C.520℃时,NH3的转化率为40%D.840℃以上,发生了反应:2NO(g)O2(g)+N2(g)ΔH>0解析:PtRh合金作催化剂可以降低活化能,加快反应速率,选项A正确;根据图示可知840℃氨的催化氧化生成NO最多,选项B正确;520℃时,生成0.2molNO和0.2molN2,根据氮原子守恒可知有0.6molNH3转化,即转化率为60%,选项C错误;840℃以上,N2的产率上升、NO的产率下降,说明发生了反应2NO(g)O2(g)+N2(g),升高温度,氮气的产率增加,说明该反应的正反应是吸热反应,ΔH>0,选项D正确。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从化学平衡移动分析既要注意外界条件对速率和平衡影响的一致性又要注意两者影响的矛盾性从原料的利用率分析增加易得廉价原料,提高难得高价原料的利用率,从而降低生产成本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工业合成氨分析3.工业合成氨的流程图如图所示:下列有关工业合成氨生产条件的分析正确的是(D)A.步骤①中“净化”的步骤没有必要B.步骤②采用的压强是2×107Pa,因为在该压强下催化剂的活性最大C.步骤③温度可高于500℃,因为温度升高,正反应速率增大,逆反应速率减小D.步骤④⑤有利于提高原料的利用率,能节约生产成本解析:为防止催化剂中毒,反应前的氮气和氢气混合气体需要除杂净化,故A错误;工业合成氨的反应是气体体积减小的反应,增大压强加快反应速率,平衡正向进行,能增大反应物转化率,步骤②采用的压强是2×107Pa,同时考虑对设备强度要求、生产成本,与催化剂的活性无关,故B错误;温度升高,正反应速率增大,逆反应速率也增大,步骤③温度用500℃是因为该温度下催化剂活性最大,故C错误;④液化氨气平衡正向进行,反应物转化率增大,⑤氮气和氢气循环使用有利于提高原料的转化率,故D正确。4.(2021·山东济南模拟)哈伯因发明用氮气和氢气合成氨的方法而获得诺贝尔奖,N2和H2生成NH3的反应为12N2(g)+32H2(g)NH3(g)ΔH(298K)=-46.2kJ·mol-1化学吸附:N2(g)2N*;H2(g)2H*。表面反应:N*+H*NH*;NH*+H*NH2*;NH2*+H*NH脱附:NH3*NH3其中,N2的吸附分解反应活化能高、反应速率慢,决定了合成氨的整体反应速率。请回答下列问题。(1)有利于提高合成氨平衡产率的条件有(填字母,下同)。

A.低温 B.高温 C.低压D.高压 E.催化剂(2)实际生产中,常用铁触媒作催化剂,控制温度为773K左右,压强为3.0×107Pa左右,原料气中N2和H2物质的量之比为1∶2.8。分析说明原料气中N2过量的两个理由、。

(3)下列关于合成氨工艺的理解,正确的是。

A.合成氨反应在不同温度下的ΔH和ΔS都小于零B.当温度、压强一定时,在原料气(N2和H2的比例不变)中添加少量惰性气体,有利于提高平衡转化率C.NH3易液化,不断将液氨移去,有利于反应正向进行D.分离空气可得N2,通过天然气和水蒸气转化可得H2,原料气须经过净化处理,以防止催化剂中毒和发生安全事故解析:(1)12N2(g)+32H2(g)NH3ΔH(298K)=-46.2kJ·mol-1是气体体积减小的放热反应,低温有利于平衡正向进行,提高氨气产率,A正确,B错误;低压平衡逆向进行,不利于提高氨气产率,C错误,D正确;催化剂只改变反应速率,不改变化学平衡,不能提高氨气产率,E错误。(2)原料中N2和H2物质的量之比为1∶2.8,原料气中N2过量是因为原料气中N2相对易得,适度过量有利于提高H2的转化率;N2在Fe催化剂上的吸附是决定反应速率的步骤,适度过量有利于提高整体反应速率。(3)12N2(g)+32H2(g)NH3(g)ΔH(298K)=-46.2kJ·mol-1是气体体积减小的放热反应,合成氨反应在不同温度下的ΔH和ΔS都小于零,A正确;当温度、压强一定时,在原料气(N2和H2的比例不变)中添加少量惰性气体,总压增大,分压不变,平衡不变,不能提高平衡转化率,B错误;产物NH3易液化,不断将液氨移去,利于反应正向进行,C正确;合成氨的反应在合成塔中发生,原料气中的N2是从空气中分离得来,先将空气液化,再蒸馏得N2,甲烷与水在高温、催化剂条件下生成CO和H2答案:(1)AD(2)原料气中N2相对易得,适度过量有利于提高H2的转化率N2的吸附分解是决定反应速率的步骤,适度过量有利于提高整体反应速率(3)ACD1.(2021·浙江6月选考,17)相同温度和压强下,关于物质熵的大小比较,合理的是(B)A.1molCH4(g)<1molH2(g)B.1molH2O(g)<2molH2O(g)C.1molH2O(s)>1molH2O(l)D.1molC(s,金刚石)>1molC(s,石墨)解析:CH4(g)和H2(g)物质的量相同,且均为气态,CH4(g)含有的原子总数多,CH4(g)的摩尔质量大,所以熵值1molCH4(g)>1molH2(g),A错误;相同状态的相同物质,物质的量越大,熵值越大,所以熵值1molH2O(g)<2molH2O(g),B正确;等物质的量的同物质,熵值关系为S(g)>S(l)>S(s),所以熵值1molH2O(s)<1molH2O(l),C错误;从金刚石和石墨的结构组成上来看,金刚石的微观结构更有序,熵值更低,所以熵值1molC(s,金刚石)<1molC(s,石墨),D错误。2.(2020·全国Ⅰ卷,28节选)硫酸是一种重要的基本化工产品,接触法制硫酸生产中的关键工序是SO2的催化氧化:SO2(g)+12O2(g)SO3(g)ΔH=-98kJ·mol-1。回答下列问题:(1)当SO2(g)、O2(g)和N2(g)起始的物质的量分数分别为7.5%、10.5%和82%时,在0.5MPa、2.5MPa和5.0MPa压强下,SO2平衡转化率α随温度的变化如图所示。反应在5.0MPa、550℃时的α=,判断的依据是。影响α的因素有。

(2)研究表明,SO2催化氧化的反应速率方程为:v=k(αα'-1)0.8(1-nα′)。式中:k为反应速率常数,随温度t升高而增大;α为SO2平衡转化率,α′为某时刻SO曲线上v最大值所对应温度称为该α′下反应的最适宜温度tm。t<tm时,v逐渐提高;t>tm后,v逐渐下降。原因是。

解析:(1)SO2(g)+12O2(g)SO3(g),该反应是一个气体分子数减少的放热反应,故增大压强可以使化学平衡向正反应方向移动。因此,在相同温度下,压强越大,SO2的平衡转化率越大,所以,该反应在550℃、压强为5.0MPa条件下,SO2的平衡转化率一定高于相同温度下、压强为2.5MPa的,因此,p1=5.0MPa,由图中数据可知,α=0.975。影响α的因素就是影响化学平衡移动的因素,主要有反应物(SO2和O2)的起始浓度、温度、压强等。(2)由于该反应是放热反应,温度升高后α降低。由题中信息可知,v=k(αα'-1答案:(1)0.975该反应为气体分子数减少的反应,增大压强,α提高。该反应在550℃、压强为5.0MPa>2.5MPa=p2,所以p1=5.0MPa反应物(SO2和O2)的起始浓度、温度、压强(2)升高温度,k增大使v逐渐提高,但α降低使v逐渐下降。当t<tm时,k增大对v的提高大于α引起的降低;当t>tm后,k增大对v的提高小于α引起的降低3.(2021·浙江1月选考,29节选)工业上,常采用“加碳氯化”的方法以高钛渣(主要成分为TiO2)为原料生产TiCl4,相应的化学方程式为:Ⅰ.TiO2(s)+2Cl2(g)TiCl4(g)+O2(g)ΔHI=181kJ·mol-1,KI=3.4×10-29Ⅱ.2C(s)+O2(g)2CO(g)ΔHⅡ=-221kJ·mol-1,KⅡ=1.2×1048结合数据说明氯化过程中加碳的理由:。

解析:已知Ⅰ.TiO2(s)+2Cl2(g)TiCl4(g)+O2(g)ΔHⅠ=181kJ·mol-1,KⅠ=3.4×10-29;Ⅱ.2C(s)+O2(g)2CO(g)ΔHⅡ=-221kJ·mol-1,KⅡ=1.2×1048。根据盖斯定律可知,Ⅰ+Ⅱ得TiO2(s)+2Cl2(g)+2C(s)TiCl4(g)+2CO(g),则K=KⅠKⅡ=4.1×1019,远大于KⅠ,反应Ⅱ的发生可以减小反应Ⅰ的平衡体系中氧气的浓度,从而使TiO2氯化为TiCl4得以实现;反应Ⅰ为吸热反应,而ΔH=ΔHⅠ+ΔHⅡ=-40kJ·mol-1,说明TiO2(s)+2Cl2(g)+2C(s)TiCl4(g)+2CO(g)为放热反应,则反应Ⅱ可为反应Ⅰ提供所需的能量。答案:反应Ⅰ+Ⅱ得TiO2(s)+2Cl2(g)+2C(s)TiCl4(g)+2CO(g),该反应的K=KⅠKⅡ=4.1×1019,远大于KⅠ,反应Ⅱ使TiO2氯化为TiCl4得以实现;ΔH=ΔHⅠ+ΔHⅡ=-40kJ·mol-1,反应Ⅱ可为反应Ⅰ提供所需的能量题号知识易中难化学反应进行的方向1,2工业合成氨34,5,6化学反应原理综合反应78,9一、选择题(每小题只有一个选项符合题意)1.以下判断正确的是(A)A.C(s)+CO2(g)2CO(g)ΔH>0,该反应常温下不能自发B.2Mg(s)+O2(g)2MgO(s)ΔH<0,该反应高温才能自发C.自发反应的熵一定增大,非自发反应的熵一定减小D.放热反应都可以自发进行,而吸热反应不能自发进行解析:在高温下,ΔG=ΔH-TΔS<0反应能进行,ΔH>0,该反应常温下不能自发,故A正确;ΔG=ΔH-TΔS<0反应能进行,由于ΔH<0,则该反应在常温就能自发进行,故B错误;化学反应的方向由焓变和熵变共同决定,自发进行的反应熵值不一定增大,非自发反应的熵不一定减小,故C错误;不能根据焓变判断反应的自发性,放热反应不一定都是自发进行的,吸热反应也可能是自发进行,如碳酸氢铵的分解,故D错误。2.运用相关化学知识进行判断,下列结论错误的是(C)A.某吸热反应能自发进行,因此该反应是熵增反应B.冰在室温下自动融化成水,这是熵增的过程C.放热反应在常温常压下都能自发进行D.高锰酸钾受热分解是一个熵增的过程解析:吸热反应可以自发进行,ΔH>0,若满足ΔH-TΔS<0,必须是熵增的反应,故A正确;同种物质熵值为液体>固体,冰在室温下自动融化成水,是熵增的过程,故B正确;放热反应与反应条件无关,如燃烧反应为放热反应,需要加热或点燃,常温不反应,故C错误;高锰酸钾分解生成气体,混乱度增加,熵值增大,故D正确。3.(2021·宁夏银川一中期末)下列有关合成氨工业的叙述,可用勒夏特列原理来解释的是(B)A.使用铁触媒作催化剂,使N2和H2混合气体有利于合成氨B.高压比常压条件更有利于合成氨的反应C.500℃左右比室温更有利于合成氨的反应D.合成氨时使用催化剂,可提高产率解析:使用铁触媒作催化剂,能加快合成氨反应速率,化学平衡不移动,故不选A;N2(g)+3H2(g)2NH3(g)正反应气体分子数减少,增大压强,平衡正向移动,高压比常压条件更有利于合成氨的反应,可用勒夏特列原理解释,故选B;N2(g)+3H2(g)2NH3(g)正反应放热,升高温度平衡逆向移动,故不选C;催化剂不能使平衡移动,合成氨时使用催化剂,不能提高产率,故不选D。4.(2022·山东滨州检测)目前人工固氮普遍采用的是氨的工业合成。化学家GethardErtl证实了氢气与氮气在固体催化剂表面合成氨的过程,如图所示。下列说法错误的是(D)A.②→③需要吸收能量B.为了提高氨的脱附速率,应适时地将氨从反应后的混合气体中分离出来C.该过程中包含旧化学键的断裂和新化学键的生成D.该催化剂可提高反应物的平衡转化率解析:②→③时断裂N2、H2中化学键N≡N和H—H变为单个原子N、H原子,因此需要吸收能量,A正确;从合成氨气的环境中将氨气分离出来,就是减小生成物浓度,减少了氨气在催化剂表面的吸附几率,因此可以提高氨的脱附速率,B正确;在该过程中包含反应物N2、H2中旧化学键的断裂和生成物NH3中新化学键的生成,C正确;催化剂能够降低反应物、生成物的活化能,因此可提高化学反应速率,但对正、逆反应速率的影响相同,对化学平衡移动无影响,因此不能改变反应物的平衡转化率,D错误。5.合成氨工艺是人工固氮最重要的途径,已知N2(g)+3H2(g)2NH3(g)ΔH=-92.4kJ·mol-1,实际工业生产中,合成氨的原料气N2可通过分离空气得到,H2可通过天然气和水蒸气转化制得,原料气中N2和H2物质的量之比为1∶2.8,常用工艺条件:铁触媒作催化剂,控制温度773K、压强3.0×107Pa。假设起始反应物N2和H2物质的量之比为1∶3,且总物质的量不变,在不同压强和温度下,反应达到平衡时,体系中NH3的物质的量分数如下表所示400℃450℃500℃600℃20MPa0.3870.2740.1890.08830MPa0.4780.3580.2600.129则下列说法正确的是(A)A.上述任何条件下,反应达到平衡时N2和H2的转化率之比均为1B.体系中NH3的物质的量分数越小,反应一定越先达到平衡C.反应达到平衡时,放出的热量均为92.4kJD.600℃、30MPa条件下加入更高效的催化剂,平衡时NH3的物质的量分数大于0.129解析:转化之比等于物质的化学计量数之比,充入时氮气和氢气的物质的量之比为1∶3,转化之比也为1∶3,故转化率相同,故A正确;反应是否达到平衡与氨气的物质的量分数大小无关,是否先达到平衡与温度、压强、浓度、催化剂有关,故B错误;反应中的ΔH=-92.4kJ·mol-1,表示有1molN2完全反应时放出的热量为92.4kJ,该反应为可逆反应,反应体系中始终存在反应物和生成物,若充入1molN2和3molH2,则达到平衡时转化的N2小于1mol,则放出的热量小于92.4kJ,故C错误;温度太高,催化剂活性低,且催化剂也不能改变平衡状态,故D错误。二、选择题(每小题有一个或两个选项符合题意)6.北京航空航天大学教授团队与中科院高能物理研究所合作,合成了Y、Sc(Y1/NC,Sc1/NC)单原子催化剂,用于常温常压下的电化学催化氢气还原氮气的反应。反应历程与相对能量模拟计算结果如图所示(表示稀土单原子催化剂)。下列说法正确的是(C)A.Y1/NC比Sc1/NC更有利于吸附氮气B.实际生产中将催化剂的尺寸处理成纳米级颗粒可提高氨气的平衡转化率C.使用Sc1/NC单原子催化剂的反应历程中,最大能垒的反应过程可表示为N2+HNNHD.升高温度一定可以提高氨气单位时间内的产率解析:从图中可以看出,使用Sc1/NC吸附氮气的活化能更低,更有利于吸附氮气,A错误;催化剂只能改变反应速率,不能影响化学平衡移动,故实际生产中将催化剂的尺寸处理成纳米级颗粒不能提高氨气的平衡转化率,B错误;从图中可以看出,使用Sc1/NC单原子催化剂的反应历程中,最大能垒的反应过程可表示为N2+HNNH,C正确;从图中可知,合成氨的反应为放热反应,升高温度平衡逆向移动,且温度越高,催化剂吸附N2越困难,故升高温度虽然可以加快反应速率,但不一定可以提高氨气单位时间内的产率,D错误。7.(2021·广东佛山模拟)苯与水煤气合成甲苯的烷基化反应可简化如下:+CO+2H2+H2O下表分析了PtZSM5催化剂应用于苯与水煤气合成甲苯的烷基化反应的相关实验数据:温度/℃苯平衡转化率/%甲苯和对二甲苯总选择性/%甲苯选择性/%对二甲苯选择性/%4002.1763.1457.535.614253.7984.9675.469.504505.9282.2073.788.424757.0883.9978.105.89(注:表中各次实验均控制苯、CO、H2进气量比例为1∶1∶2,使用催化剂PtZSM5,反应压力3MPa)下面说法错误的是(BC)A.表中数据分析了反应温度对苯与水煤气烷基化反应的影响B.反应温度升高,催化剂对目标产物选择性增大,副产物选择性降低C.450℃下若苯与氢气投料比为1∶4,则苯的平衡转化率小于5.92%D.获取上述实验数据需保证各次实验中PtZSM5催化剂的比表面积一致解析:由表中数据可知,表中为不同温度下,苯与水煤气烷基化反应的数据,分析了反应温度对苯与水煤气烷基化反应的影响,故A正确;由表中数据可知,反应温度升高,400～450℃时,催化剂对目标产物选择性增大,副产物选择性也增大,在475℃后,催化剂对目标产物选择性增大,副产物选择性降低,故B错误;450℃下若苯与氢气投料比为1∶4,氢气浓度增大,平衡正向移动,则苯的平衡转化率增大,故C错误;各次实验中PtZSM5催化剂的比表面积一致,对反应的催化效果相同,可比较温度的影响,故D正确。8.(2021·吉林松原月考)以丙烯、氨气和空气(空气中O2体积分数约为20%)为原料,在催化剂条件下生产丙烯腈(CH2CHCN)的过程中会同时生成副产物丙烯醛,发生的主要反应如下:CH2CHCH3(g)+NH3(g)+32O2(g)CH2CHCN(g)+3H2O(g)CH2CHCH3(g)+O2(g)CH2CHCHO(g)+H2O(g)在恒压、460℃时,保持丙烯和氨气的总进料量和空气的进料量均不变,丙烯腈和丙烯醛的平衡产率随进料气中n(氨气)A.图中曲线a表示丙烯腈的平衡产率随n(氨气)B.增大压强有利于提高反应速率和丙烯腈的平衡产率C.使用合适的催化剂可以使丙烯腈的平衡产率