人教版 (2019)选择性必修1第四节 化学反应的调控备课ppt课件

第八讲《化学反应的调控》

题型一：工业合成氨的适宜条件

1．下列有关合成氨工业的说法中正确的是（     ）

A．铁触媒作催化剂可加快反应速率，且有利于化学平衡向合成氨的方向移动

B．升高温度可以加快反应速率，且有利于化学平衡向合成氨的方向移动

C．增大压强能缩短达到平衡状态所用的时间

D．合成氨采用的压强是10~30MPa，因为该压强下铁触媒的活性最高

2．将和充入某密闭容器中，控制适当条件使其充分反应生成。下列关于合成氨反应的说法正确的是（     ）

A．该反应是吸热反应 B．温度越高，压强越大，氨的平衡产率越高

C．达到限度时正逆反应速率相等 D．该容器中最终得到

3．合成氨工业中采用循环操作，主要是为了（     ）

A．增大化学反应速率 B．提高平衡混合物中氨的含量

C．降低氨的沸点 D．提高氮气和氢气的利用率

4．下列关于工业生产过程的叙述正确的是（     ）

A．联合制碱法中循环使用CO2和NH3，以提高原料利用率

B．硫酸工业中，SO2氧化为SO3时采用常压，因为高压会降低SO2转化率

C．合成氨生产中将NH3液化分离，可加快正反应速率，提高N2、H2的转化率

D．SO2在接触室被氧化成SO3，SO3在吸收塔内被吸收制成浓硫酸

题型二：工业生产中反应条件的调控

5．有平衡体系：CO(g)+2H2(g)CH3OH(g)(正反应为放热反应)，为了增加甲醇的产量，提高生产效益，应采取的正确措施是（     ）

A．高温、高压 B．适宜的温度、高压、催化剂

C．低温、低压 D．高温、高压、催化剂

6．已知工业上常用石灰乳吸收尾气中的NO和NO2，涉及的反应为：NO+NO2+Ca(OH)2=Ca(NO2)2+H2O、4NO2+2Ca(OH)2=Ca(NO3)2+Ca(NO2)2+2H2O。下列措施一定能提高尾气中NO和NO2去除率的是（     ）

A．加快通入尾气的速率 B．用石灰水替代石灰乳

C．适当补充O2 D．升高温度

7．工业合成氨的流程图如下图所示：

下列有关工业合成氨生产条件的分析正确的是（     ）

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

8．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Pt-ZSM-5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：

(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Pt-ZSM-5，反应压力3MPa)

下面说法错误的是（     ）

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，则苯的平衡转化率大于5.92%

D．获取上述实验数据需保证各次实验中Pt-ZSM-5催化剂的比表面积一致

9．不同条件下，用氧化溶液过程中所测的实验数据如图所示。下列分析或推测合理的是。下列分析或推测不合理的是（     ）

A．内，的氧化率随时间延长而逐渐增大

B．由曲线②和③可知，越大，的氧化速率越快

C．由曲线①和③可知，温度越高，的氧化速率越快

D．时，内的平均消耗速率大于

10．将一定比例混合均匀的O2、NH3和NOx气体， 匀速通入装有催化剂M的反应器中反应，模拟NOx的去除。在不同温度下，相同时间内，测得NOx的去除率如图所示，下列说法不合理的是（     ）

A．混合气体通过催化剂，所有气体与催化剂接触时间基本相同

B．低于50 ℃时，NOx去除率较低可能是因为反应速率较慢

C．50-100℃ 时，NOx去除率迅速上升，主要是温度升高导致反应速率加快引起的

D．380℃ 以上， 可能发生副反应，导致NOx的去除率降低

11．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：

C3H6(g)＋NH3(g)＋3/2O2(g)=CH2CHCN(g)＋3H2O(g)

C3H6(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)/n(丙烯)的比值变化的曲线如图所示。下列有关说法正确的是（     ）

A．图中曲线a表示丙烯腈的平衡产率随n(氨气)/n(丙烯)比值的变化

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达到100%

D．由图可知，原料氨气、丙烯和空气的理论最佳进料体积比为2∶2∶3

12．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=-92.4 kJ·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

则下列说法正确的是（     ）

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1

B．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92.4kJ

D．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

13．在硫酸工业中，通过下列反应使SO2氧化为SO3：2SO2(g)+O2(g)2SO3(g) △H=-196.6kJ/mol。下表列出了在不同温度和压强下，反应达到平衡时SO2的转化率。下列说法错误的是（     ）

A．从理论上分析，为了使二氧化硫尽可能多转化为三氧化硫，应选择的条件是450℃，10MPa

B．在实际生产中，选定的温度为400~500℃原因是考虑催化剂的活性最佳

C．在实际生产中，为了增大SO2的转化率可以无限量通入空气

D．在实际生产中，采用的压强为常压原因是常压时转化率已经很高，增大压强对设备及成本要求太高

14．紫外光照射时，在不同催化剂作用下，可将和转化为和，产量随光照时间的变化如图1所示。以为催化剂，可以将和直接转化成乙酸，催化剂的催化效率、乙酸的生成速率与温度的关系如图2所示。下列有关说法正确的是（     ）

A．由图1可知，0～15h内，的平均生成速率从大到小的顺序：Ⅲ>Ⅱ>Ⅰ

B．由图1可知，25～35h内，的平均生成速率从大到小的顺序：Ⅱ>Ⅲ>Ⅰ

C．由图2可知，250℃时催化剂的催化活性最高

D．由图2可知，乙酸的生成速率主要取决于温度的影响范围是100～250℃

15．（双选）工业上可通过甲醇羰基化法制取甲酸甲酯：CH3OH(g)+ CO(g)HCOOCH3(g)，在容积固定的密闭容器中，投入等物质的量CH3OH和CO，测得相同时间内CO的转化率随温度变化如图所示。下列说法不正确的是（     ）

A．增大压强甲醇转化率减小                        B．b点反应速率υ正=υ逆

C．平衡常数K(75℃)＞K(85℃)，反应速率υb＜υd         D．生产时反应温度控制在80~85℃为宜

16．丙烷氧化脱氢制备丙烯的主要反应为。在催化剂作用下，氧化脱氢除生成外，还生成CO、等物质。实验测得的转化率和的产率随温度变化关系如下图所示。

已知：。下列说法正确的是（     ）

A．的转化率和的产率随温度变化曲线分别是b、a

B．温度升高催化剂的活性增大，的转化率增大

C．时的选择性为66%

D．选择相对较低的温度能够提高的选择性

17．已知合成氨反应3H2(g)+N2(g)2NH3(g)ΔH<0.某科研小组研究：在其他条件不变的情况下，改变起始时氢气的物质的量对合成NH3反应的影响。实验结果如图所示：(图中T表示温度，n表示起始时H2物质的量)

(1)图像中T2和T1的关系是：T2___________T1(填“>”“<”“=”或“无法确定”)。

(2)在a、b、c三点所处的平衡状态中，反应物N2转化率最小的是___________(填字母)。

(3)若容器容积为2L，b点对应的n=0.15mol，测得平衡时H2、N2的转化率均为60%，则平衡时N2的物质的量浓度为___________mol·L-1，此条件下(T2)，反应的平衡常数K=___________。

18．汽车尾气是城市主要空气污染物，利用反应2NO(g)+2CO(g) N2+2CO2(g)可实现汽车尾气的无害化处理。向甲、乙两个体积都为2.0L的恒容密闭容器中分别充入2molCO和2molNO，分别在T1、T2温度下，经过一段时间后达到平衡。反应过程中n(CO2)随时间(t)变化情况见下表：

(1)T1___________T2(填“>”、“<”或“=”下同)，该反应ΔH___________0.

(2)甲容器中NO平衡转化率为___________，T1温度下该反应的平衡常数为___________。

(3)该反应达到平衡后，为提高NO的转化率，可采取的措施有___________(填字母序号)。

a、增大NO浓度b、压缩容器体积c、移去部分N2 d、改用高效催化剂

19．在硫酸工业中，通过下列反应使SO2转化为SO3：2SO2(g)+O2(g) 2SO3(g)  ΔH=-196.6kJ·mol-1，下表列出了不同温度和压强下，反应达到平衡时SO2的转化率

(1)在生产中常用过量的空气是为了___________

(2)在实际生产中，操作温度选定400—500℃，是因为___________

(3)硫酸工业选定压强通常采用常压，做出这种选择的依据是___________

20．(1)乙基叔丁基醚(以ETBE表示)是一种性能优良的高辛烷值汽油调和剂。用乙醇与异丁烯(以IB表示)在催化剂HZSM﹣5催化下合成ETBE，反应的化学方程式为：。回答下列问题：反应物被催化剂HZSM﹣5吸附的顺序与反应历程的关系如图所示，

该反应的ΔH＝_____kJ•mol﹣1。反应历程的最优途径是______(填C1、C2或C3)。

(2)一定条件下，用Fe2O3、NiO或Cr2O3作催化剂对燃煤烟气回收。反应为

。

                  图3

①其他条件相同、催化剂不同，SO2的转化率随反应温度的变化如图1，Fe2O3和NiO作催化剂均能使SO2的转化率达到最高，不考虑催化剂价格因素，选择Fe2O3的主要优点是：______。

②某科研小组用Fe2O3作催化剂。在380℃时，分别研究了n(CO):n(SO2)为1:1、3:1时SO2转化率的变化情况(图2)。则图2中表示n(CO):n(SO2)＝3:1的变化曲线为______。

(3)已知NO2存在如下平衡：，在一定条件下NO2与N2O4的消耗速率与各自的分压(分压＝总压×物质的量分数)有如下关系：，，相应的速率与其分压关系如图3所示。一定温度下，k1、k2与平衡常数Kp(压力平衡常数，用平衡分压代替平衡浓度计算)间的关系是k1＝____；在图标出点中，指出能表示反应达到平衡状态的点是______，理由是_______。

21．汽车尾气是雾霾形成的原因之一、研究氮氧化物的处理方法可有效减少雾霾的形成，可采用氧化还原法脱硝： 4NO(g)＋4NH3(g)＋O2(g) 4N2(g)＋6H2O(g)　ΔH<0  根据下图判断提高脱硝效率的最佳条件是___________；氨氮比一定时，在400 ℃时，脱硝效率最大，其可能的原因是___________。

22．和氮氧化物都是空气污染物，科学处理及综合利用是环境科学研究的热点。

(1)某科研小组研究不同条件下溶液常压下吸收烟气的吸收率。

①溶液pH：随着含烟气的不断通入，和硫的吸收率如图1所示：

i：当，硫的总吸收率不断减小，因为浓度较高与反应，生成S，同时产生大量的___________，导致硫的总吸收率减小。

ii：当，硫的总吸收率增大，生成的主要产物为和。和一定条件下反应，生成硫磺和最终回收，反应的化学方程式为___________。

iii：当时，___________导致和硫的总吸收率降低。

②温度：如图2所示，该项目选择常温，一是为了节能，另一个原因是___________。

③其他条件：___________。(任举一例)

(2)联合脱硫脱硝技术，是一种工业工艺技术，采用“35%的氯酸同时脱硫脱氮技术”，处理烟气(含、NO)可获得、HCl、副产品，通过实验发现，当氯酸的浓度小于35%时，和NO的脱除率几乎不变，但生成的量远小于理论值，可能的原因是___________。

23．(1)用O2将HCl转化为Cl2，可提高效益、减少污染。新型RuO2催化剂对上述HCl转化为Cl2的总反应具有更好的催化活性。

①实验测得在一定压强下，总反应的HCl平衡转化率随温度变化的αHCl~T曲线如图，则总反应的ΔH__0(填“>”、“=”或“<”)；A、B两点的反应速率中较大的是__。

②下列措施有利于提高αHCl的有____(填字母)。

A．增大n(HCl)                  B．增大n(O2)                C．使用更好的催化剂          D．移去H2O

(2)乙苯催化脱氢制苯乙烯反应：+H2(g)，工业上，通常在乙苯蒸气中掺混水蒸气(原料气中乙苯和水蒸气的物质的量之比为1∶9)，控制反应温度600 ℃，并保持体系总压为常压的条件下进行反应。在不同反应温度下，乙苯的平衡转化率和某催化剂作用下苯乙烯的选择性(指除了H2以外的产物中苯乙烯的物质的量分数)示意图如图。

①掺入水蒸气能提高乙苯的平衡转化率，解释说明该事实：_________。

②控制反应温度为600 ℃的理由是_______。