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1、1考点十九 反应速率与限度理论在化工生产上的应用.课标要求认识化学反应速率和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。.考纲要求了解化学反应速率和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。.教材精讲1.合成氨的反应原理：N 2（g）+3H 2（g） 2NH 3（g）298K 时，H=92.2kJmol 1特点：合成氨是一个气体体积缩小的放热的可逆反应。2.合成氨适宜条件的选择（1）选择依据：从提高反应速率的角度分析，提高反应温度、使用催化剂、适当提高氮氢比；从平衡移动的角度分析，降低温度、提高压强和适时分离反应产物氨；从实际生产的角度分析，温度和压强要与生产实际相适应。
2、（2）选择原则：能加快反应速率；提高原料的利用率；提高单位时间内的产量；对设备条件要求不能太高。（3）合成氨的适宜条件：使用催化剂；适宜的压强：210 7510 7Pa；适宜的温度：500左右；及时分离出氨和及时补充氮气和氢气。（4）合成氨的简要流程：.典型例题例 1.合成氨工业中，原料气（N 2、H 2、少量 CO、NH 3）在进入合成塔之前，常用醋酸二氨合铜（）溶液来吸收 CO，其反应为：Cu(NH3)2Ac +CO+NH3 Cu(NH3)2AcCO，其H0（1）必须除去 CO 原因是 。（2）醋酸二氨合铜（）溶液吸收原料气中 CO 的适宜条件是 。（3）吸收 CO 后的醋酸铜氨液经适当处
3、理又可再生，恢复其吸收 CO 的能力而循环使用，其再生的条件是 。【解析】由于吸收 CO 的反应特点是正反应为气体体积缩小的放热反应，则：（1）除去 CO 是为了防止催化剂中毒。原料气的制备 净化 压缩 合成 分离 液氨氮气、氢气的循环使用2（2）吸收 CO 的适宜条件是选择高压、低温及浓氨水作溶液。（3）醋酸铜氨溶液再生的适宜条件是高温、低压。例 2.将对空气的相对密度为 0.293 的 N2和 H2的混合气体通过一固定容积的密闭容器中合成氨，反应一段时间后，从该容器中出来的气体在 747、1.0110 5Pa 的条件下测得其密度为 0.12g/L，此时达到平衡，求平衡时 N2的转化率。【解
4、析】起始时混合气的平均相对分子质量 M =0.29329=8.5又 设起始时 N2、H 2的物质的量分别为 1mol 和 3mol，平衡时生成氨气的物质的量为xmol。N2(g) + 3H2(g) 2NH3(g)起始量 1mol 3mol 0平衡量 (1x/2)mol (33/2x)mol xmoln(平)= (1x/2)mol + (33/2x)mol + xmol=（4x）mol由 PV=m/MRT 得：M=mRT/PV=0.12gL 10.082atm L/molk1020k1atm=10g/mol据质量守恒得：(1mol28g/mol +3mol2g/mol)( 4x）mol=10g/
5、mol解得：x=0.6N 2的转化率=（0.6mol/21mol）100%=30%答：N 2的转化率为 30%。.跟踪训练一 .选择题（下列各题均只有一个合理答案，请将合理答案的序号填在第 卷题首的答案栏内，填在其它地方无效）1.下面是合成氨的简要流程示意图：N2 28 6.5H2 2 19.58.5 =1/3（物质的量之比）xN2（1 体积）H2（3 体积）压缩机 热交换器有催化剂的合成塔冷凝器液氨3沿 x 路线回去的物质是A.N2和 H2 B.催化剂 C.N2 D.H22.合成氨所需的氢气可由水和煤反应制得，其中有一步反应为 CO +H2O CO2 +H2，其H0。欲提高 CO 的转化率可
6、采用的方法是降低温度 增大压强 使用催化剂 增大 CO 的浓度 增大水蒸气的浓度A. B. C. D.3.在某合成氨厂的合成氨反应中，测得合成塔入口处气体 N2、H 2、NH 3的体积比为 6:8:1，出口处 N2、H 2、NH 3的体积比为 9:27:8，则 N2的转化率为A.75% B.50% C.25% D.20%4.在固定容积的密闭容器中，氮气和氢气合成氨的反应达到了平衡，此时容器中含有0.1molN2、0.3molH 2、0.2molNH 3。若维持原来的条件，向该容器中再同时加入0.1molN2、0.3molH 2、0.2molNH 3，则A.正、逆反应速率同时增大，化学平衡不移动
7、B.正、逆反应速率同时增大，平衡混合气中 NH3的体积分数增大C.正、逆反应速率同时增大，化学平衡向逆反应方向移动D.正逆反应速率不变，化学平衡不移动5.将装有 1mol NH3的密闭容器加热，部分 NH3分解后达到平衡，此时混合气中 NH3的体积分数为 x%；若在同一容器中最初加入的是 2mol NH3，密封、加热到相同温度，反应达到平衡时，设此时混合气体中 NH3的体积分数为 y%。则 x 和 y 的正确关系是A.xy B.xy C.xy D.xy二 .选择题（下列各题可能有 1 2个合理答案）6.已知 1molA 和 nmolB 按下式反应：A（g）+nB（g） mC(g) 一段时间后，
8、测得 A 的转化率为 50%，同温同压下，反应前的气体密度是反应后的 3/4，则 n 和 m 的值可能为A.n=3 m=3 B.n=2 m=3 C.n=1 m=1 D.n=3 m=27.在一定条件下，向密闭容器中充入 30molCO 和 20mol 水蒸气，反应 CO（g）+H 2O（g） CO2（g）+H 2（g）达到平衡时，水蒸气和与氢气的体积分数相等，则下列叙述错误的是A.平衡后，CO 的体积分数为 40% B.平衡后，CO 的转化率为 25%C.平衡后，水蒸气的转化率为 50% D.平衡后，混合气体的平均相对分子质量为 248.在密闭容器内，N 2和 H2起始的物质的量分别为 10mo
9、l、30mol，达到平衡时 N2的转化率为 25%。若从 NH3开始，在相同条件下欲使平衡时各成分的百分含量相同，则应加入 NH3的物质的量及 NH3的转化率为4高温脱氢催化剂极高温A.15mol 和 25% B.20mol 和 50% C.20mol 和 75% D.40mol 和 80%9.今有 x(g)+y(g) 2z(g)，H（298K）0，若反应开始经 t1s 后达到平衡，又经 t2s 后，由于反应条件的改变使平衡破坏。到 t3s 时又达到平衡。如图所示，试分析从 t2s 到 t3s 曲线变化的原因是A.增大了 x 或 y 的浓度B.使用了催化剂C.增大了反应体系的压强D.升高了反应
10、体系的温度10.工业合成氨中，N 2(g)+3H2(g) 2NH3(g)，其H0，常采用 700k 左右的温度条件，其原因是A.加快反应速率 B.提高原料的转化率 C.使平衡向合成氨的方向移动 D.使催化剂的活性达到最佳状态11.在一定条件下，将 1molN2 和 3molH2 混合，发生反应 N2(g)+3H2(g) 2NH3(g)，平衡后测得混合气体的密度是相同条件下氢气密度的 5 倍，则 N2 的转化率为A.10% B.30% C.50% D.60%12. 在合成氨工业中，达到下列目的的变化过程中与平衡移动无关的是A.为增加氨气的日产量，不断将氨分离出来B.为增加氨气的日产量，使用催化剂
11、C.为增加氨气的日产量，而采用 1107Pa 110 8Pa 的压强D.为增加氨气的日产量，而采用 700K 左右的高温13. 工业上用来合成氨的原料之一是氢气，有一种来源是取自石油气，有人设计了以下反应途径，假设反应都能进行，其中最合理的是A.C3H8 C +H2 B. C3H8 C3H6+H2C. C3H8 +H2O CO +H2 D. C3H8 +O2CO 2+H2O； H 2O O2 +H2zx 或 yx 或 yz浓度0 t1 t2 t3 时间电解514. 在容积固定不变的 4L 密闭容器中，存在可逆反应：X（g）+2Y（g） 2Z（g） ，并达到化学平衡，在此过程中，以 Y 的浓度改
12、变表示的反应速率 正、 逆与时是 t的关系如图所示，则图中阴影部分表示：A.X 的浓度减少 B.Y 物质的量的减少 C.Z 的浓度的增加 D.X 物质的量的减少三、实验题15.某研究性学习小组为了探究合成氨的原理，设计了下列实验装置。下图中 A 是简易的氢气发生器，B 是圆底烧瓶，C 是装有干燥剂的 U 形管，a 是旋转活塞，D 是装有还原铁粉的反应管，E 是装有酚酞试液的烧杯。实验前先检查装置的气密性。实验开始时，先关闭活塞 a，并取下烧瓶 B；向 A 中加入一定量的适当浓度的盐酸，使之产生氢气。经必要的操作后，在导管出口处点燃氢气，然后如上图所示装上烧瓶 B，塞紧瓶塞，氢气在烧瓶中继续燃烧
13、，用酒精灯加热反应管 D 中的还原铁粉，待 B 中氢气的火焰熄灭后，打开活塞 a，气体通过反应管 D 进入烧杯 E 中。（1）实验前，如何检查装置的气密性？（2）点燃氢气前必须进行 操作，进行该操作的方法是 。（3）写出 A 中反应的离子方程式： ；B、D 中发生反应的化学方程式：B： ；D： 。（4）C 中干燥剂的名称是 ，该干燥剂的作用是 。盐酸aC干燥剂锌粒 ABD 还原铁粉E酚酞试液 逆 正O d t/sba Y/molL1s16（5）E 中的实验现象是 ，原因是（用电离方程式进行回答） 。（6）工业生产上合成氨一般选择的压强是 20MPa50MPa，其原因是 。16.已知氯水中有如下平衡：Cl 2+H2O HCl +HClO。常温下，在一个体积为 50mL 的针筒里吸入 40mLCl2后，再吸入 10mL 水。（1）写出针筒中可能观察到的现象： 。（2）若将此针筒长期放置，又可能看到何种变化 ，试用平衡的观点解释 。（3）若把针筒中的氯水分成、份。第份加少量固体 NaHSO3，第份加少量固体 NaHCO3，第份不加任何物质，保持原样。则三份氯水中 c(HClO)的大小是 。（4）若在针筒中的氯水加入氢氧化钠的酚酞试液，红色褪去。其原因可能有两种，分别是： ；
