《【最新】高中化学鲁教版选修4学业分层测评:第2章 化学反应的方向、限度与速率13 Word版含解析》由会员分享,可在线阅读,更多相关《【最新】高中化学鲁教版选修4学业分层测评:第2章 化学反应的方向、限度与速率13 Word版含解析(10页珍藏版)》请在金锄头文库上搜索。
1、最新版化学教学资料学业分层测评(十三)化学反应条件的优化工业合成氨(建议用时:45分钟)学业达标1合成氨反应的正反应是气体体积减小的放热反应。合成氨工业的生产流程如下:关于合成氨工业的说法中不正确的是()A混合气进行循环利用遵循绿色化学思想B合成氨反应须在低温下进行C对原料气进行压缩是为了增大原料气的转化率D使用催化剂可以提高反应的速率,但是不能使平衡向正反应方向移动【解析】低温虽然有利于平衡正向移动,但低温会导致反应速率降低,不利于提高生产效率,答案选B。【答案】B2在合成氨工业中,为增加NH3的日产量,下列措施与平衡移动无关的是()A不断将氨分离出来B使用催化剂C采用700 K左右的高温而
2、不是900 K的高温D采用21075107Pa的压强【解析】把氨分离出来是减小生成物浓度,有利于平衡右移;合成氨反应是放热反应,相对较低温度(700 K)利于反应向右进行,同时该反应是气体物质的量减小的反应,尽可能采取高压利于正反应,A、C、D都符合平衡移动原理,而使用催化剂仅是为增大反应速率,与平衡无关。【答案】B3(2016聊城高二质检)合成氨所需的氢气可用煤和水作原料经多步反应制得,其中的一步反应为:CO(g)H2O(g) CO2(g)H2(g)H0反应达到平衡后,为提高CO的转化率,下列措施中正确的是 () 【导学号:05310091】A增加压强B降低温度C增大CO的浓度 D更换催化剂
3、【解析】选项A,该反应为反应前后气体分子数相等的反应,压强对CO的转化率无影响;选项B,该反应为放热反应,降低温度有利于化学平衡向右移动,提高CO的转化率;增大CO的浓度会降低CO的转化率;选项D,更换催化剂不能使化学平衡发生移动。【答案】B4有关合成氨工业的说法中,正确的是 ()A从合成塔出来的混合气体,其中NH3只占15%,所以生产氨的工厂的效率都很低B由于氨易液化,N2、H2在实际生产中是循环使用,所以总体来说氨的产率较高C合成氨工业的反应温度控制在700 K左右,目的是使化学平衡向正反应方向移动D合成氨厂采用的压强是2107 Pa5107 Pa,因为该压强下铁的活性最大【解析】合成氨的
4、反应在适宜的生产条件下达到平衡时,原料的转化率并不高,但生成的NH3分离出后,再将未反应的N2、H2循环利用,这样处理后,可使氨的产率较高,A错误,B正确;合成氨工业选择700 K左右的温度,主要从反应速率和催化剂活性两方面考虑,合成氨的反应是放热反应,低温才有利于平衡向正反应方向移动,C错误;不论从反应速率还是化学平衡考虑,高压更有利于合成氨,但压强太大,对设备、动力的要求更高,因此选择20 MPa50 MPa,D错误。 【答案】B5对于可逆反应N2(g)3H2(g)2NH3(g)(正反应为放热反应),下列说法中正确的是()A达到平衡后加入N2,当重新达到平衡时,NH3的浓度比原平衡的大,N
5、2的浓度比原平衡的小B达到平衡后,升高温度,既加快了正、逆反应速率,又提高了NH3的产率C达到平衡后,缩小容器体积,既有利于加快正、逆反应速率,又有利于提高氢气的转化率D加入催化剂可以缩短达到平衡的时间,是因为正反应速率增大了,而逆反应速率减小了【解析】达到平衡后,加入N2,平衡将向正反应方向移动,达到新平衡后,NH3的浓度会增大,而N2的浓度不会减小;达到平衡后,升高温度,正、逆反应速率都增大,但平衡向逆反应方向移动,不利于NH3的生成;达到平衡后,缩小容器体积即增大压强,正、逆反应速率都增大,平衡向正反应方向移动,有利于提高H2的转化率;加入催化剂,能同等程度地增大正、逆反应速率,缩短反应
6、达到平衡的时间。【答案】C6接触法制硫酸工艺中,其主要反应2SO2(g)O2(g)2SO3(g)H0,在450 并有催化剂存在条件下建立平衡,为使该反应的反应速率增大,且平衡向正反应方向移动的是() 【导学号:05310092】A及时分离出SO3气体B选择高效的催化剂C适当升高温度D增大O2的浓度【解析】增大O2的浓度可加速反应的进行,并使平衡向正反应方向移动。【答案】D7合成氨工业对国民经济和社会发展具有重要的意义。对于密闭容器中的反应:N2(g)3H2(g)2NH3(g)H0,673 K、30 MPa下,n(NH3)和n(H2)随时间变化的关系如图所示。下列叙述正确的是()A点a的正反应速
7、率比点b的小B点c处反应达到平衡C点d(t1时刻)和点e(t2时刻)处n(N2)不一样D其他条件不变,773 K下反应至t1时刻,n(H2)比图中d点的值大【解析】a点的反应物浓度大于b点,所以反应速率a更快;c点的时候各种物质的浓度仍在变化,并没有达到平衡;而d、e两点时达到平衡,浓度不再变化;升高温度,平衡逆向移动,氢气的浓度变大。【答案】D8将a L NH3通过灼热的装有铁触媒的硬质玻璃管后,气体体积变为b L(气体体积均在同温同压下测定)。该b L气体中NH3的体积分数是()A. B.C. D.【解析】铁触媒既可以催化氨的合成反应,也能够催化氨的分解反应:N23H22NH32NH3N2
8、3H2V2 13 2可见,分解的氨的体积:(ba)L,则剩余氨的体积:a L(ba)L(2ab)L,该b L气体中NH3的体积分数是。【答案】C9在密闭容器内,使1 mol N2 3 mol H2混合发生下列反应:3H2N22NH3H0。 【导学号:05310093】(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_。(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,
9、混合气体的平均相对分子质量_(选填“增大”“减小”或“不变”,后同),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,工业上用的催化剂在该温度时活性最大(2)13(3)不(4)
10、逆向变小(5)正向(6)减小不变10工业合成氨N2(g)3H2(g)2NH3(g)反应过程中的能量变化如图所示,据图回答下列问题:(1)该反应通常用活性铁作催化剂,加活性铁会使图中B点_(填“升高”或“降低”),理由是_ _。(2)该反应平衡常数表达式为:K_,当浓度商Q_K(填“”或“”)时,反应向右进行。(3)450 时该反应的平衡常数_500 时的平衡常数(填“”或“”)。(4)一定条件下的密闭容器中,该反应达到平衡,要提高H2的转化率,可以采取的合理措施有_(填字母代号)。a高温高压b加入催化剂c增加N2的浓度d增加H2的浓度e分离出NH3【解析】(1)催化剂能降低反应的活化能;(2)
11、反应向右进行,说明QK;(3)该反应正向为放热反应,低温有利于平衡正向移动,450 时反应正向进行的程度大,即450 对应的平衡常数K大;(4)高温使化学平衡逆向移动,H2转化率降低,a不合理;催化剂对平衡无影响,b不合理;增加N2的浓度可以提高H2的转化率,c可以;d降低H2的转化率;分离出NH3,有利于平衡右移,e可以。【答案】(1)降低催化剂能降低反应的活化能(2)(3)(4)ce11在2 L密闭容器中,合成氨反应N2(g)3H2(g)2NH3(g)达到平衡。请回答下列问题:(1)已知:450 时NH3的浓度大于550 时,则正反应是_热反应。(2)反应进程中:02 s内N2的物质的量由
12、2 mol变为1 mol,则v(H2)_。(3)能说明该反应已经达到平衡状态的是_。Ac(N2)c(H2)c(NH3)B容器内压强保持不变Cv(N2)3v(H2)D容器内的密度保持不变(4)可使该反应的反应速率增大,且平衡向正反应方向移动的措施是_。A及时分离出NH3气体B适当升高温度C增大压强D选择高效的催化剂【解析】(1)450 时NH3的浓度大于550 时,说明温度升高,平衡向逆反应方向移动,则正反应是放热反应。(2)v(H2)3v(N2)0.75 molL1s1。(3)A中浓度相等,但不一定达到平衡,只有浓度不再改变时,表示达到了平衡;该反应是反应前后气体体积不相等的反应,体积固定,故
13、压强不变,表示该反应已达平衡;C项中未指明是正反应速率还是逆反应速率,故不能表示该反应已达平衡;体积固定,质量不变,密度不变,故不能表示该反应已达平衡。(4)及时分离出NH3,减少生成物,反应速率将减小,A不合题意;适当升高温度,平衡向逆反应方向移动,B不合题意;增大压强,反应速率增大,平衡向正反应方向移动,C符合题意;催化剂只改变反应速率,不影响平衡移动,D不合题意。【答案】(1)放(2)0.75 molL1s1(3)B(4)C能力提升12一定温度下,在2 L的密闭容器中发生如下反应:A(s)2B(g)xC(g)H0,B、C的物质的量随时间变化的关系如甲图所示,达到平衡后在t1、t2、t3、t4时都只改变了一种条件,逆反应速率随时间变化的关系如乙图所示。 【导学号:05310094】 甲乙下列有关说法正确的是()Ax2,反应开始2 min内,v(B)0.1 molL1min1Bt1时降温,平衡逆向移动Ct2时增大c(C),平衡时B的物质的量分数增大Dt3时可能是减小压强,平衡不移动;t4时可能是使用催化剂,c(B)不变【解析】本题考查化学平衡图像的分析及平衡移动原理。从甲图分析,B、C在相同时间内浓度的变化量相等,则它们的系数是相等的,即x2,v(B)0.05 molL1min1,A项错。H0,正反应为放热反应,降温平衡正向移动,B项