《2017-2018学年高中化学第二章化学反应的方向限度与速率第四节化学反应条件的优化--工业合成氨作业鲁科版选修》由会员分享，可在线阅读，更多相关《2017-2018学年高中化学第二章化学反应的方向限度与速率第四节化学反应条件的优化--工业合成氨作业鲁科版选修（9页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、第四节 化学反应条件的优化工业合成氨1下列有关合成氨工业的说法中正确的是()A铁做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增大压强能缩短到达平衡状态所用的时间D合成氨采用的压强是21075107 Pa，因为该压强下铁触媒的活性最高解析：选C催化剂可以改变反应速率，但不能使平衡移动，只能缩短反应达到平衡所需的时间，A项错误；升高温度可以加快反应速率，但合成氨反应是放热反应，因此升高温度不利于化学平衡向合成氨的方向移动，B项错误；增大压强加快反应速率，C项正确；催化剂的活性取决于温度的高低，而非取决于压强的大小，D项错
2、误。2合成氨反应使用催化剂的理由是()A使逆反应不发生B使平衡向正反应方向移动C加快正、逆反应速率，缩短达到平衡的时间D提高原料的转化率解析：选C使用催化剂，加快反应速率，缩短达到平衡时间，但平衡不移动。3合成氨时，既要使H2的转化率增大，又要使反应速率增大，可采取的方法是()A补充H2B升高温度C增大压强 D使用催化剂解析：选C合成氨反应是放热、气态物质系数减小的反应，补充H2、升高温度、增大压强、使用催化剂都能使反应速率增大，但补充H2会使H2的转化率减小；升高温度使平衡左移，H2的转化率减小；使用催化剂，平衡不移动，H2的转化率不变；只有增大压强会使平衡右移，H2的转化率增大。4如图所示
3、是合成氨的简要流程示意图，图中沿x路线到压缩机的物质是()AN2和H2 B催化剂CN2 DH2解析：选A在合成塔中氨的产率较低，有大量未反应的N2和H2，为提高原料的利用率，将未反应的原料气循环利用。5下列措施不能使合成氨反应的速率增大的是()A升高温度 B降低温度C使用催化剂 D及时分离出NH3解析：选B在特定条件下，合成氨反应的速率与参与反应的物质的浓度的关系式为vkc(N2)c1.5(H2)c1(NH3)，可知及时分离出NH3能提高合成氨反应的速率；升高温度、使用催化剂能提高合成氨反应的速率。6.合成氨反应达到平衡时，NH3的体积分数与温度、压强的关系如图所示。根据此图分析合成氨工业最有
4、前途的研究方向是()A提高分离技术B研制耐高压的合成塔C研制低温催化剂D探索不用N2和H2合成氨的新途径解析：选C由题图可知，NH3的体积分数随着温度的升高而显著下降，故要提高NH3的体积分数，必须降低温度，但目前所用催化剂铁触媒的活性最高时的温度为700 K，故最有前途的研究方向为研制低温催化剂。7一定条件下，将10.0 mol H2和1.0 mol N2充入恒容密闭容器中，发生反应N2(g)3H2(g)2NH3(g)，并达到平衡状态，则H2的转化率可能是()A15% B30%C35% D75%解析：选A对可逆反应而言，任何一种物质都不能完全转化。利用“极限法”，假设N2完全转化，则消耗的H
5、2的物质的量为n(H2)3n(N2)3.0 mol，但事实上，N2是不可能完全转化的，因而消耗的H2的物质的量一定小于3.0 mol，故H2的转化率(H2)100%30%。8下列关于N23H22NH3反应速率与时间的关系图中，纵坐标为反应速率v，横坐标为时间t，当反应达到平衡后，条件发生改变与速率变化的关系中不符合实际的是()解析：选A合成氨反应的化学方程式的特点是：体积缩小、放热反应，所以加压和降温有利于化学平衡向着生成氨气的方向移动。达到化学平衡后，若升高温度，化学平衡左移，实际上此时是逆反应速率大于正反应速率，所以A图像错误；如果给体系加压，体系中所有物质的浓度都增大，所以正、逆反应速率
6、都增大，但正反应速率增大的幅度大于逆反应速率增大的幅度，所以B图像正确；使用催化剂不会使化学平衡发生移动，只能改变化学反应速率，所以C图像也是正确的；补充N2和H2，则平衡体系中反应物的浓度增加，所以正反应速率增大，分离出NH3，产物的浓度降低，所以逆反应速率减小，所以D图像正确。9在密闭容器内，使1 mol N2与3 mol H2混合发生下列反应：3H2N22NH3H0(1)合成氨时选择500 高温的目的是_。(2)当反应达到平衡时，N2和H2的浓度比是_。(3)当达到平衡时，充入氩气，并保持体积不变，平衡将_移动。(4)当达到平衡时，充入氩气，并保持压强不变，平衡将_移动，反应速率将_。(
7、5)当达到平衡时，充入N2并保持压强不变，平衡将_移动。(6)当达到平衡时，保持体积不变，升高温度时，混合气体的平均相对分子质量_，密度_。解析：合成氨时选择500 高温可以加快反应速率，而且工业上用的催化剂在该温度时活性最大；因为初始和转化的N2和H2的浓度比都是13，所以当反应达到平衡时，N2和H2的浓度比是13；平衡时保持体积不变，充入氩气平衡不移动；保持压强不变充入氩气，容器体积变大，反应速率将变小，平衡逆向移动；充入N2并保持压强不变，平衡将正向移动；保持体积不变，升高温度时，平衡逆向移动，混合气体的质量不变，总物质的量变大，平均相对分子质量变小，密度不变。答案：(1)加快反应速率，
8、工业上用的催化剂在该温度时活性最大(2)13(3)不(4)逆向变小(5)正向(6)减小不变10下表的实验数据是在不同温度和压强下，平衡混合物中NH3含量的变化情况。达到平衡时平衡混合物中NH3的含量(体积分数)c(投料V(N2)V(H2)13NH3的含量/%压强/MPa温度/0.11020306010020015.381.586.489.995.498.83002.252.064.271.084.292.64000.425.138.247.065.279.85000.110.619.126.442.257.56000.054.59.113.823.131.4(1)比较200 和300 时的数据
9、，可判断升高温度，平衡向_(填“正反应”或“逆反应”)方向移动，正反应方向为_(填“吸热”或“放热”)反应。(2)根据平衡移动原理，合成氨适宜的条件是_。A高温高压 B高温低压C低温高压 D低温低压(3)计算500 ，30 MPa时N2的转化率_。(4)实际工业生产氨时，考虑浓度对化学平衡的影响，及500 对反应速率的影响，还采取了一些措施请分别写出其中的一个措施：_。解析：(1)表中数据表明：恒压时，升高温度，w(NH3)减小，说明平衡逆向移动，则正反应为放热反应。(2)由反应N2(g)3H2(g)2NH3(g)H0，合成氨适宜条件是低温、高压，此时平衡右移，反应物转化率大。(3)假设N2的
10、用量为1 mol，H2的用量为3 mol，N2的消耗量为x mol，则：N2(g)3H2(g)2NH3(g)初始量(mol) 1 3 0转化量(mol) x 3x 2x平衡量(mol) 1x 33x 2x得：100%26.4%x0.4177(N2)100%41.77%。(4)增大反应物浓度或降低产物浓度有利于平衡右移；低温时虽然有利于化学反应正向进行，但速率较小，为提高化学反应速率，500 时加入合适的催化剂(铁)，既提高化学反应速率，又使铁的催化性能最好。答案：(1)逆反应放热(2)C(3)41.77%(4)加过量N2或及时从平衡体系中移走NH3，选择合适的催化剂(如铁)1可逆反应N2(g)
11、3H2(g)2NH3(g)H0，达到平衡后，为了使氢气的转化率增大，下列选项中采用的三种方法正确的是()A升高温度、降低压强、增加氮气B降低温度、增大压强、加入催化剂C升高温度、增大压强、增加氮气D降低温度、增大压强、分离出部分氨气解析：选D要使氢气的转化率增大，需使平衡向正反应方向移动，根据合成氨反应的特点，由于正反应为放热反应，需降低温度；正反应为气体总体积减小的反应，需增大压强；另外还可通过及时分离出部分氨气，减小生成物浓度的方法，促使平衡右移，故选D。2下列说法能够用平衡移动原理来解释的是()A加入催化剂可以提高单位时间氨的产量B高压有利于氨的合成反应C500 高温比室温更利于合成氨的
12、反应D恒温恒容下，在合成氨平衡体系中充入He，使压强增大，则平衡正向移动，NH3增多解析：选BA项，加入催化剂只能加快反应速率，缩短到达平衡的时间，提高“单位时间”的产量，不能使化学平衡发生移动；B项，合成氨是一个气体体积减小的反应，所以增大压强，使平衡正向移动，有利于合成氨，符合平衡移动原理；C项，因为合成氨是一个放热反应，所以从化学平衡移动角度分析，应采用较低温度，500 高温较室温不利于平衡向合成氨方向移动，采用500 既考虑到温度对速率的影响，更主要的是500 左右催化剂活性最大；D项，恒温恒容下充入He，He不与N2、H2、NH3反应，虽总压强增大了，实际上平衡体系各成分浓度不变，平
13、衡不移动，NH3的产量不变。3某条件下合成氨反应达平衡时氨的体积分数为25%，若反应前后条件保持不变，则反应后缩小的气体体积与原反应物的体积之比是()A.B.C. D.解析：选A设起始时H2为a mol、N2为b mol，平衡时NH3为x mol，则3H2 N2 2NH3起始(mol): a b 0平衡(mol)：a b x依题意可得：100%25%化简得：解得：，即反应后缩小的气体的物质的量与原反应物的总物质的量之比为。根据相同条件下，体积之比等于物质的量之比，反应后缩小的气体体积与原反应物的体积之比为。4工业合成氨的正反应是放热反应，下列关于N2(g)3H2(g)2NH3(g)反应的图像中，错误的是()解析：选C合成氨的正反应是放热反应，升高温度正、逆反应速率都增大，但逆反应速率增大的程度大，A正确；在T1时(NH3)最大，达到平衡，再升高温度，平衡逆向移动，(NH3)减小，B正确，C错误；增大压强，平衡正向移动，(NH3)增大，D正确。5合成氨反应的正反应是气态物质系数减小的放热反应。合成氨工业的生产流程如图所示。下列关于合成氨工业的说法中不正确的是()A将混合气体进行循环利用符合绿色化学思想B合成氨反应需在低温下
