第二章 第四节 化学反应的调控（讲义及解析）-2024-2025学年高二化学选择性必修1（人教版2019）.pdf

第四节化学反应的调控

课前思考

钢铁生产是十七世纪从英国开始的第一次产业革命的两大产业

之一。高炉炼铁的主要反应是：

高温

FeO+3CO2Fe+3CO

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其中CO的反应是

C+O2点燃CO2①

CO+C高温2CO②

2

炼制1吨生铁所需焦炭的实际用量，远高于按照化学方程式计算所需的量，且从高炉炉顶出来的

气体中含有没有利用的CO气体。开始，炼铁工程师们认为是因为CO与铁矿石接触不充分，于是设法

增加高炉的高度。然而，令人吃惊的是，高炉增高后，高炉尾气中的比例竟然没有改变。这成了炼铁技

术中的科学悬念。有关人士一直在探究其中的原因，直到十九世纪下半叶，法国科学家勒夏特列经过深

入的研究，才将这一迷底解开。原来，产生上述现象的原因是反应②是一个可逆反应，并且至上而下发

生在高炉中有焦炭的地方。后来的研究说明，在高炉中FeO和CO反应也不能全部转化为Fe和CO。

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那么，有什么方法可以对化学反应进行调控，让其尽可能多地转化为目标产物呢？

一、合成氨反应的原理分析

1．合成氨反应的特点

合成氨反应：N(g)＋3H(g)2NH(g)。已知298K时：ΔH＝－92.4kJ·mol－1ΔS＝－198.2J·mol－1·K－

223

1

(1)可逆性：反应为可逆反应(2)体积变化(熵变)：ΔS＜0，正反应是气体体积缩小的反应

(3)焓变：ΔH＜0，是放热反应(4)自发性：常温(298K)下，ΔH－TΔS＜0，能自发进行

2．原理分析：根据合成氨反应的特点，利用我们学过的影响反应速率的因素和勒夏特列原理分析应如何

选择反应条件，以增大合成氨的反应速率、提高平衡混合物中氨的含量

条件提高反应速率提高平衡转化率综合结果

压强

温度

催化

浓度

【对点训练1】

1．对于合成氨反应，达到平衡后，以下分析正确的是()

A．升高温度，对正反应的反应速率影响更大

B．增大压强，对正反应的反应速率影响更大

C．减小反应物浓度，对逆反应的反应速率影响更大

D．加入催化剂，对逆反应的反应速率影响更大

2．在合成氨时，要使氨的产率增大，又要使化学反应速率增大，可以采取的措施有()

①增大体积使压强减小②减小体积使压强增大③升高温度④降低温

度

⑤恒温恒容，再充入N和H⑥恒温恒压，再充入N和H⑦及时分离产生的NH

22223

⑧使用催化剂

A．②④⑤⑦B．②③④⑤⑦⑧C．②⑤D．②③⑤⑧

3()

．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

A．使用铁触媒，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．700K左右比室温更有利于合成氨的反应

D．合成氨时采用循环操作，可提高原料的利用率

二、合成氨反应的数据分析

下表的实验数据是在不同温度、压强下，平衡混合物中氨的含量的变化情况(初始时氮气和氢气的体积比

是1：3)。

氨的含量/%

温度/℃

0.1MPa10MPa20MPa3