突破06 选择反应最佳条件-备战2021年高考化学《化学反应原理》逐空突破系列

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化学平衡图像说理题(二)

——选择反应最佳条件

【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，又要注意二者影响的矛盾性

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

【真题感悟】

1、[2018·天津卷·节选] CO2与CH4经催化重整，制得合成气：

CH4(g)+ CO2(g) 2CO (g)+ 2H2(g) ΔH= +120 kJ·mol-1 ，按一定体积比加入 CH4和CO2，在恒压下发生反应，

温度对 CO 和H2产率的影响如图所示。此反应优选温度为 900℃的原因是_____________________________

_____________________________________________________________________________________________

2、[2017·天津卷·节选] 已知：生物脱 H2S的原理：H2S＋Fe2(SO4)3===S↓＋2FeSO4＋H2SO4

4FeSO4＋O2＋2H2SO4=====2Fe2(SO4)3＋2H2O

由图 1和图 2判断使用硫杆菌的最佳条件为_____________________。若反应温度过高，反应速率下降，其原

因是___________________________________________________________________________

3、[2016·全国卷Ⅱ·节选] 以丙烯、氨、氧气为原料，在催化剂存在下生成丙烯腈 (C3H3N)和副产物丙烯醛

(C3H4O)的热化学方程式如下：① C3H6(g)＋NH3(g)＋O2(g)===C3H3N(g)＋3H2O(g)　ΔH＝－515 kJ·mol－1

C②3H6(g)＋O2(g)===C3H4O(g)＋H2O(g)　ΔH＝－353 kJ·mol－1

丙烯腈和丙烯醛的产率与 n(氨)/n(丙烯)的关系如图所示。由图可知，最佳 n(氨)/n(丙烯)约为__________，理

由是______________________________________________

4、[2015·浙江卷·节选]乙苯催化脱氢制苯乙烯反应：＋H2(g)　

ΔH＝＋124 kJ·mol－1，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)变化如图，控制反应

温度为 600 ℃的理由_____________________________________________________________________________

______

_________________________________________________________________________________

【经典训练】

1、工业上用AlSiFe合金在一定条件下还原白云石[主要成分为CaMg(CO3)2]可制取金属镁。实际生产中镁的还原

率在不同条件下的变化曲线如图3、4所示。

图3　不同氟盐添加量与还原率的关系图4　不同还原温度下氟盐对还原过程的影响

①实际生产中通过添加氟盐来提高镁的还原率，选择最佳的氟盐及添加量是　　　　　

②温度一般控制在1 140 ℃，原因是

2、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_____________________________________________________________________________

3、下图是在一定时间内，使用不同催化剂 Mn 和Cr 在不同温度下对应的脱氮率，由图可知工业使用的最佳催

化剂为________、相应温度为________；使用 Mn 作催化剂时，脱氮率 b～a段呈现如图变化的可能原因是__

___

_______________________________________________________________________________________________

4、大气中 CO2含量的增加会加剧温室效应，为减少其排放，需将工业生产中产生的 CO2分离出来进行储存和利

用。以 TiO2/Cu2Al2O4为催化剂，可以将 CO2和CH4直接转化为乙酸，请写出该反应的化学方程式：________

____。在不同温度下催化剂的催化效率与乙酸的生成速率的关系如图所示。在温度为____________时，催化

剂的活性最好，效率最高。请解释图中 250～400℃时乙酸生成速率变化的原因：250～300℃时____________

________

________________________；300～400℃时________________________________________________________

5、为更有效处理工业废气中排放的氮氧化物(NOx)、SO2等，减少大气污染。科学家不断对相关反应进行研究尝

试。

(1)脱硝反应机理如图，Cu＋的作用是____________，C2H4参与的反应方程式 ______________

(2)选择性催化还原技术(SCR)是目前较为成熟的烟气脱硝技术，其反应原理主要为：

4NH3(g)＋4NO(g)＋O2(g) 4N2(g)＋6H2O(g)；ΔH＝ -1627 kJ•mol-1

①该方法应控制反应温度在 315～400℃之间，反应温度不宜过高的原因是_____________________________

_____________________________________________________________________

②氨氮比 n(NH3)/n(NO) 会直接影响该方法的脱硝率。如图为 350 ℃时，只改变氨气的投放量，NO 的百分含

量与氨氮比的关系图。当 n(NH3)/n(NO)>1.0 时，烟气中 NO 含量反而增大，主要原因是______________

__________________________________________________________________________________________

(3)烟气脱硫、脱硝一体化技术是大气污染防治研究的热点。ClO2及NaClO2均是性能优良的脱硫脱硝试剂。某

研究小组用ClO2进行单独脱除 SO2实验时，测得SO2的脱除率随溶液 pH 变化如图所示。当3<pH<7 时，随

pH 的增大，SO2脱除率逐渐降低，其原因是______________________________________________________；

在pH 约7.8 之后，随pH 的增大，SO2脱除率又开始升高，其原因是________。

6、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 ℃、1.3×104 kPa 左右，选择

此压强的理由是________________________________________________________________________________

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