【最新版】鲁科版化学选修四2.4 化学反应条件的优化——工业合成氨每课一练含答案

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1、最新版化学教学资料一、选择题(本题包括7小题,每小题3分,共21分)1双选题下列有关工业合成氨的叙述中正确的是 ()A温度升高,不利于提高合成氨的反应速率B工业上选择合适的条件,可以使氮气全部转化为氨C合成氨反应化学平衡的移动受到温度、反应物浓度、压强等因素的影响D使用铁触媒,可以使氮气和氢气化合的速率明显加快解析:A项,升温能加快合成氨反应速率;B项,合成氨反应为可逆反应,不可能将反应物全部转化为生成物。答案:CD2工业上合成氨一般采用700 K左右的温度,其原因是 ()适当提高氨的合成速率提高H2的转化率提高氨的产率催化剂在700 K时活性最大A只有BC D解析:从影响化学反应速率和催化剂

2、的活性两方面考虑。答案:D3当反应N2(g)3H2(g)2NH3(g)达到平衡后,若将容器体积扩大,则此时反应速率的变化情况是 ()解析:若扩大容器体积c(反应物)和c(生成物)均减小,则v正、v逆均减小,v逆减小的程度小,v正减小的程度大,故v逆v正,平衡逆向移动。答案:D4(2012临沂高二检测)对于反应N2(g)3H2(g) 2NH3(g),在一密闭容器中加入一定量的N2和H2,达到平衡时气体压强为p1,迅速缩小体积使气体压强为p2,一段时间后达到新的平衡,此时气体的压强为p3,则p1、p2、p3的大小关系 ()Ap2p1p3 Bp2p3p1Cp2p1p3 Dp2p1p3解析:根据勒夏特

3、列原理,改变某一外界条件,平衡只能向着减弱这种改变的方向移动。答案:B5双选题在一定条件下,当单独改变可逆反应N2(g)3H2(g) 2NH3(g)(放热反应)的下列条件后,有关的叙述中错误的是 ()A加入催化剂,v(正)、v(逆)都发生变化,且变化的倍数相等B增大压强,v(正)、v(逆)都增大,且v(正)增大的倍数大于v(逆)增大的倍数C降低温度,v(正)、v(逆)都减小,且v(正)减小的倍数大于v(逆)减小的倍数D加入氩气,v(正)、v(逆)都增大,且v(正)增大的倍数大于v(逆)增大的倍数解析:C项,降低温度时,v(正)减小的倍数小于v(逆)减小的倍数,平衡正向移动;D项,v(正)、v(

4、逆)均不变。答案:CD6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:A项,升温,v(逆)增大倍数大于v(正)增大倍数,平衡逆向移动,正确;B项,T1时反应达到平衡状态,再升温时平衡逆向移动,NH3%减小,正确;C项,温度越高NH3%应越低,错误;D项,压强越高越有利于合成氨,正确。答案:C7在相同温度下,有相同体积的甲、乙两容器,甲容器中充入1 g N2和1 g H2,乙容器中充入2 g N2和2 g H2。下列叙述中,错误的是 ()A化学反应速率:乙甲B平衡后N2的浓度:乙甲CH2的转化率:乙甲D平衡混合气中H2的体积分数:乙

5、甲解析:因为乙的原料投入量正好是甲的两倍,假设开始时乙的容器体积也是甲的两倍(如图所示),则此时甲与乙是等效平衡。再将乙容器体积压缩至与甲相等(如图中丙),在此过程中平衡:N23H22NH3要向正反应方向移动,即N2、H2的转化率增大,在体系中的体积分数减小。但此时,丙中N2、H2、NH3的浓度都比甲中大,但丙中N2、H2的浓度要小于甲中的两倍,而丙中NH3的浓度要大于甲中的两倍。H2的体积分数:乙甲。答案:D二、非选择题(本题包括4小题,共39分)8(8分)合成氨的反应原理为:N2(g)3H2(g) 2NH3(g)H92.2 kJmol1。(1)合成氨工业反应的适宜条件是:_K,采用_(“高

6、”或“低”)压,用_作催化剂,并按n(N2)n(H2)_投料。(2)298 K,1.01105 kPa,在恒压的密闭容器中充入10 mol氮气、30 mol氢气和20 mol氨气,开始的瞬间,反应向_(“正”或“逆”)方向进行,反应一段时间(t min)后体系放出184.4 kJ热量,容器的体积变为原来的_倍,t min时反应物(若正向进行则为氮气,若逆向进行则为氨气)的转化率为_。解析:(2)放热184.4 kJ,说明生成NH3:2 mol4 mol N2(g)3H2(g) 2NH3(g)开始(mol)103020转化(mol) 2 64t min(mol) (102)8 (306)24 (

7、204)24体积变为原来的:。N2的转化率:100%20%。答案:(1)700高铁12.8(2)正放出20%9(10分)已知2SO2(g)O2(g) 2SO3(g)H0的实验数据如下表:温度不同压强下SO2的转化率(%)1105Pa5105Pa1106Pa5106Pa1107Pa45097.598.999.299.699.755085.692.994.997.798.3(1)应选择的温度是_。(2)应采用的压强是_,理由是_。(3)在合成SO3的过程中,不需要分离出SO3的原因是_。解析:该反应与合成氨的反应相似:都是气体体积缩小的放热反应,温度升高有利于加快反应速率,但降低了反应物的转化率,

8、适宜条件的选择需要综合考虑。答案:(1)450(2)1105 Pa因为常压下SO2的转化率已经很高,若采用较大的压强,SO2的转化率提高很少,但需要动力更大,对设备的要求更高(3)因为SO2的转化率比较高,达到平衡后的混合气体中SO2的余量很少,故不需要分离SO310(10分)某刚性容器内有一活塞和弹簧,B内为真空,A内已充入3 mol H2和1 mol N2,发生可逆反应:3H2(g)N2(g) 2NH3(g)(正反应为放热反应),平衡时,活塞保持静止。此时,(1)往A内迅速再充入3 mol H2和1 mol N2,活塞将如何运动?_;当活塞再次保持静止时,H2的反应速率v与原平衡时H2的反

9、应速率v0的大小关系为v_v0(填“”或“”),同时H2的转化率比原平衡时_(填“增大”、“减小”或“不变”)。(2)如果对容器加热,使A内气体温度升高,活塞将向下移动,活塞下滑的原因是:_;_。解析:(1)迅速充入H2和N2时,容器A中的压强迅速增大,推动活塞向下滑动;由于压强增大平衡向正反应方向移动,使气体的总物质的量减小,A内气体压强逐渐减小,所以活塞又向上滑动最后静止;活塞再次保持静止时,反应重新达到平衡。因为容器B中的弹簧被压缩,因此新平衡体系的压强比原平衡体系相对较大,相当于原平衡体系被加压,原平衡向正反应方向移动,所以达到新平衡状态时H2的反应速率比原平衡时增大,即vv0;同时H

10、2的转化率比原平衡时增大。(2)加热使A内气体升温时,平衡向逆反应方向移动,气体的总物质的量增大;同时A内气体受热膨胀,气体压强增大,活塞向下滑动。答案:(1)先向下滑动后向上滑动,最后静止增大(2)升温后平衡向逆反应方向移动,气体物质的量增大气体受热膨胀11(11分)(2011山东高考,有改动)研究NO2、SO2、CO等大气污染气体的处理具有重要意义。(1)已知:2SO2(g)O2(g) 2SO3(g)H196.6 kJmol12NO(g)O2(g) 2NO2(g)H113.0 kJmol1则反应NO2(g)SO2(g) SO3(g)NO(g)的H_kJmol1。一定条件下,将NO2与SO2

11、以体积比12置于密闭容器中发生上述反应,下列能说明反应达到平衡状态的是_。a体系压强保持不变b混合气体颜色保持不变cSO3和NO的体积比保持不变d每消耗1 mol SO3的同时生成1 mol NO2测得上述反应平衡时NO2与SO2的体积比为16,则平衡常数K_。(2)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下图所示。该反应H_0(填“”或“”)。实际生产条件控制在250、1.3104 kPa左右,选择此压强的理由是_。解析:(1)根据盖斯定律,由第一个反应减去第二个反应,然后除以2,可得:NO2(g)SO2(g) SO

12、3(g)NO(g),则H(196.6 kJmol1113.0 kJmol1)41.8 kJmol1。该反应前后气体分子数不变,因此压强保持不变不能作为平衡的标志,a错;混合气体颜色不变,则NO2浓度保持不变,可以作为平衡的标志,b对;无论何种状态,SO3、NO的体积比始终为11,不能作为平衡的标志,c错,每消耗1 mol SO3的同时生成1 mol NO2,是同方向的反应,不能作为平衡的标志,d错。假设起始时NO2、SO2的物质的量分别为x、2x,则平衡时NO2、SO2、SO3、NO的物质的量分别为0.2x、1.2x、0.8x、0.8x,则K。(2)根据图示,当压强相同时,降低温度,CO的平衡转化率升高,说明降温平衡向正反应方向移动,因此正反应为放热反应,H0。

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