高中化學(xué)2.4《化學(xué)反應(yīng)條件的優(yōu)化-工業(yè)合成氨》課堂鞏固訓(xùn)練2魯科版選修4

1、高中魯科版化學(xué)3.1 水溶液第 1 課時(shí)課堂鞏固訓(xùn)練2word版含答案選修 41合成氨工業(yè)上采用了循環(huán)操作，主要原因是()a加快反應(yīng)速率b提高 nh3 的平衡濃度3d提高22c降低 nh 的沸點(diǎn)n 和 h 的利用率解析：選 d。合成氨是可逆反應(yīng)，在中壓工藝條件下合成氨廠出口氣中的氨含量一般為13%2214%，循環(huán)使用可提高 n 和 h 的利用率。2工業(yè)上合成氨一般采用700 k 左右的溫度，其原因是 ()適當(dāng)提高氨的合成速率2提高氨的產(chǎn)率催化劑在 700 k 時(shí)活性提高 h 的轉(zhuǎn)化率最大a只有bcd解析：選 d。從影響化學(xué)反應(yīng)速率和催化劑的活性兩方面考慮。3有關(guān)合成氨工業(yè)的說法中，正確的是()

2、a從合成塔出來的混合氣體，其中3nh只占 15%，所以生產(chǎn)氨的工廠的效率都很低b由于氨易液化， n2、 h2 在 實(shí)際生產(chǎn)中是循環(huán)使用，所以總體來說氨的產(chǎn)率很高c合成氨 工 業(yè)的反應(yīng)溫度控制在500 ，目的是使化學(xué)平衡向正反應(yīng)方向移動(dòng)d合成氨廠采用的壓強(qiáng)是210 7510 7 pa ，因?yàn)樵搲簭?qiáng)下鐵觸煤的活性最大解析：選 b。合成氨的反應(yīng)在適宜的生產(chǎn)條件下達(dá)到平衡時(shí)，原料的轉(zhuǎn)化率并不高，但生成的322循環(huán)利用，這樣處理后，可使氨的產(chǎn)率較高，據(jù)此可知anh 分離出后，再將未反應(yīng)的n、 h項(xiàng)錯(cuò)誤， b 項(xiàng)正確；合成氨工業(yè)選擇500 左右的溫度，是綜合了多方面的因素而確定的。因合成氨的反應(yīng)是放熱反應(yīng)

3、，低溫才有利于平衡向正反應(yīng)方向移動(dòng)，故c 項(xiàng)錯(cuò)誤；不論從反應(yīng)速率還是化學(xué)平衡考慮，高壓更有利于合氨，但壓強(qiáng)太大，對設(shè)備、動(dòng)力的要求更高，基于此選擇了20 mpa 50 mpa 的高壓，催化劑活性最大時(shí)的溫度是500 ，故 d項(xiàng)錯(cuò)誤。4在223h0 的平衡體系中，3n (g) 3h (g)2nh(g)當(dāng)分離出 nh 時(shí)，下列說法正確的是 ()a平衡正向移動(dòng)b平衡逆向移動(dòng)c平衡體系中nh3的含量增大d n2 的平衡轉(zhuǎn)化率降低解析：選 a。降低產(chǎn)物濃度，平衡正向移動(dòng)，反應(yīng)物的轉(zhuǎn)化率提高。5對于可逆反應(yīng)n2(g) 3h2(g)2nh(g)( 正反應(yīng)為放熱反應(yīng)) ，下列說法中正確的是3()a達(dá)到平衡后加

4、入n ，當(dāng)重新達(dá)到平衡時(shí)，nh 的濃度比原平衡的大，n2 的濃度比原平衡的小23nh的產(chǎn)率b達(dá)到平衡后，升高溫度，既加快了正、逆反應(yīng)速率，又提高了3c達(dá)到平衡后，縮小容器體積，既有利于加快正、逆反應(yīng)速率，又有利于提高氫氣的轉(zhuǎn)化率d加入催化劑可以縮短達(dá)到平衡的時(shí)間，是因?yàn)檎磻?yīng)速率增大，逆反應(yīng)速率減小解析：選 c。達(dá)到平衡后，加 入 n2，平衡將正向移動(dòng)，達(dá)到新平衡后， nh3 的濃度會(huì)增大，而 n2 的濃度比原平衡的大；達(dá)到平衡后，升高溫度，正、逆反應(yīng)速率都增大，但平衡逆向移動(dòng)，不利于 nh3 的生成；達(dá)到平衡后，縮小容器體積即增大壓強(qiáng)，正、逆反應(yīng)速率都增大，平衡正向移動(dòng)，有利于提高 h2 的

5、轉(zhuǎn)化率；加入催化劑，能同等程 度地增大正、逆反應(yīng)速率，縮短反應(yīng)達(dá)到平衡的時(shí)間。6在合成氨時(shí)，既要使氨的產(chǎn)率增大，又要使化學(xué)反應(yīng)速率增大，可以采取的措施有()增大體積使壓強(qiáng)減小減小體積使壓強(qiáng)增大升高溫度降低溫度恒溫恒容，再充入等量的 n2 和 h2 恒溫恒壓， 再充入等量的 n2 和 h2 及時(shí)分離產(chǎn)生的 nh3 使用合適的催化劑- 1 -ab c d 解析：選 c。減小壓強(qiáng)，產(chǎn)率降低，速率變慢，所以正確；升溫平衡左移，降溫速率變慢，所以錯(cuò)；相當(dāng)于加壓，正確，錯(cuò)；反應(yīng)速率變慢；對平衡無影響。7(2010 高考上海理科綜合能力測試 )1913 年德國化學(xué)家哈伯發(fā)明了以低成本制造大量氨的方法，從而大

6、大滿足了當(dāng)時(shí)日益增長的人口對糧食的需求。下列是哈伯法的流程圖，其中為提高原料轉(zhuǎn)化率而采取的措施是()abcd解析：選b。合成氨反應(yīng)為n2(g) 3h2(g)2nh3(g)h0，加壓、降溫、減小nh3 的濃度均有利于平衡向正反應(yīng)方向移動(dòng)，、正確；將原料氣循環(huán)利用也可提高原料的轉(zhuǎn)化率，正確。8 (2012 濟(jì)南高二調(diào)研) 工業(yè)合成氨的正反應(yīng)是放熱反應(yīng)，下列關(guān)于n2(g) 3h2(g)2nh3(g) 反應(yīng)的圖像中，錯(cuò)誤的是()解析：選c。合成氨的正反應(yīng)是放熱反應(yīng)，升溫，正、逆反應(yīng)速率都增大，但逆反應(yīng)增大的程度大， a 正確；在1 時(shí) nh3%最大，達(dá)到平衡，再升高溫度，平衡逆向移動(dòng)，nh3%減小，

7、b 正確；tnh%增大， d正確。低溫下達(dá)到平衡，nh 的含量大， c 錯(cuò)誤；增大壓強(qiáng)，平衡向右移動(dòng)，339在一定條件下，合成氨反應(yīng)達(dá)到平衡后，混合氣體中nh3的體積分?jǐn)?shù)為25%。若反應(yīng)前后保持條件不變，則反應(yīng)后縮小的氣體體積與原反應(yīng)物體積的比值是()a 1/5b 1/4c 1/3d1/2解析：選 a。設(shè)平衡后混合氣體的體積為100 ml，則其中氨的體積為25ml。由反應(yīng)的化學(xué)方程式 n2 3h22nh3 可以看出， 每生成 2 體積的 nh3，反應(yīng)體系的總體積也縮小2 體積，從而推知，反應(yīng)后縮小的氣體體積和平衡后混合氣體中nh3 的體積相等，即縮小的氣體體積為25 ml，則反應(yīng)前的氣體體積為

8、100 ml 25 ml 125 ml。反應(yīng)后縮小的氣體體積與原反應(yīng)物體積的比值是 25125 1/5 ，即選項(xiàng) a 正確。10.- 2 -合成氨工業(yè)對化學(xué)工業(yè)和國防工業(yè)具有重要意義。工業(yè)合成氨的原理是：n2(g) 3h2(g)2nh3(g)h0，生產(chǎn)流程如圖所示。(1)x 的化學(xué)式為 _ 。(2) 如圖中條件選定的主要原因是( 選填字母 )_ 。a升高溫度、增大壓強(qiáng)均有利于氨的合成b鐵在該溫度時(shí)活性最大c工業(yè)生產(chǎn)受動(dòng)力、材料、設(shè)備等條件的限制(3) 改變反應(yīng)條件，會(huì)使平衡發(fā)生移動(dòng)。如圖表示隨條件改變，產(chǎn)物中氨氣的百分含量的變化趨勢。當(dāng)橫 坐標(biāo)為壓強(qiáng)時(shí)，變化趨勢正確的是( 填字母 )_ 。當(dāng)橫

9、坐標(biāo)為溫度時(shí)，變化趨勢正確的是( 填字母 )_ 。解析： (1) 由合成塔中合成的流程標(biāo)識知最后冷卻分離出去的是液態(tài)nh3。(2) 綜合選擇的合成條件，選擇的主要原因是溫度影響鐵的催化活性，壓強(qiáng)影響到設(shè)備、材料等。(3) 增大壓強(qiáng)，平衡右移，w(nh3) 增大；升高溫度，平衡左移，w(nh3) 減 小。答案： (1)nh 3(2)bc(3)ca11合成氨工業(yè)中，采用氮?dú)夂蜌錃?2.8 的物質(zhì)的量之比進(jìn)入合成塔。從合成塔出來的混合氣體中，氨氣占體積的15%。為使氮?dú)夂蜌錃獾玫匠浞掷?，工業(yè)上采用將氨氣分離向剩余反應(yīng)物中不斷補(bǔ)充新鮮的原料氣使氮?dú)夂蜌錃獾奈镔|(zhì)的量之比仍為12.8 ，并將其重新充入合

10、成塔的方法來合成氨。(1) 不用計(jì)算，說出h2、 n2 平衡轉(zhuǎn)化率較大的是_ 。n21(2) 從合成塔出來的氣體_ ( 填“ ”或“” ) 。n2.82(3) 采 用 相 同 溫 度 、 相 同 壓 強(qiáng) ， 若 初 始 n(n2) n(h2) 13， 則 氨 氣 的 體 積 分 數(shù)_15%(填“ ”或“” ) 。(4)計(jì) 算 氮 氣 和 氫 氣 以12.8的 物 質(zhì) 的 量 之 比 反 應(yīng) 時(shí)h2 、 n2 的 平 衡 轉(zhuǎn) 化 率_ 。解析：很明顯，當(dāng)反應(yīng)物按照化學(xué)方程式中的系數(shù)之比加入時(shí)，各物質(zhì)的轉(zhuǎn)化率相同，生成物的體積分?jǐn)?shù)最大。當(dāng)不按照反應(yīng)的系數(shù)比加入時(shí)，比例變小的轉(zhuǎn)化率高，平衡時(shí)所占比例

11、會(huì)更小。- 3 -假設(shè)加入氮?dú)夂蜌錃夥謩e為1 mol 、2.8 mol ，反應(yīng)的氮?dú)獾奈镔|(zhì)的量為x mol ，則3hn2nh223初始物質(zhì)的量 /mol2.810轉(zhuǎn)化物質(zhì)的量 /mol3 xx 2 x平衡物質(zhì)的量 /mol2.83x 1 x 2 x2 x100% 15%1 x2.8 3x2xn2 的平衡轉(zhuǎn)化率為0.248 mol100% 24.8%1 molh2 的平衡轉(zhuǎn)化率為0.248 mol 3100% 26.6%2.8 mol答案： (1)h2(2)(3) (4) (n ) 24.8% (h ) 26.6%2212鐵在高溫下可以與co2或水蒸氣反應(yīng)，化學(xué)方程式及對應(yīng)的平衡常數(shù)如下：fe(

12、s) co(g)feo(s) co(g)kc2fe(s) h2o(g)feo(s) h2(g)k c請回答下列各題：(1) 反應(yīng)的平衡常數(shù)kc 的表達(dá)式為 _ 。(2) 在不同溫度下， k c 和 kc 的值如下表所示：t(k)k ck c9731.472.3611732.151.67a. 反應(yīng)的正反應(yīng)是_( 填“吸熱”或“放熱”，下同) 反應(yīng)，反應(yīng)的正反應(yīng)是_反應(yīng)。h_( 填b現(xiàn)有可逆反應(yīng)： co2(g) h2(g)co(g) h2o(g) ，其正反應(yīng)的焓變“”或“ 02hfeo(s) h (g)h0。hhh答案： ( 1) k cco(2) 吸熱放熱 (3)cco213(2012 石嘴山高

13、二競賽考試) 科學(xué)家一直致力于“人工固氮”的新方法研究。(1) 目前合成氨技術(shù)原理為：n2(g) 3h2(g)2nh3(g) 92.2 kj mol1。hn(nh ) 和 n(h ) 隨時(shí)間變化的關(guān)系如圖所示。下列敘述673 k,30 mpa下，上述合成氨反應(yīng)中32- 4 -正確的是 _ 。a點(diǎn) a 的正反應(yīng)速率比點(diǎn) b 的大b點(diǎn) c 處反應(yīng)達(dá)到平衡c點(diǎn) d 和點(diǎn) e 處的 n(n ) 相同2d 773 k,30 mpa下， t 2 時(shí)刻也是該反應(yīng)的平衡點(diǎn)，則n(nh3) 比圖中 e 點(diǎn)的值大673 k 、在容積為 2.0 l恒容的密閉容器中充入 0.80 mol n2(g) 和 1.60 m

14、ol h(g) ，反應(yīng)在230 mpa下進(jìn)行，達(dá)到平衡時(shí)， nh的體積分?jǐn)?shù)為20%。該條件下反應(yīng) n (g) 3h(g)2nh(g)3223的平衡常數(shù)k _。(2)希臘亞里斯多德大學(xué)的兩位科學(xué)家曾采用高質(zhì)子導(dǎo)電性的 scy陶瓷 ( 能傳遞 h ) ，實(shí)現(xiàn)了高溫常 壓 下 高 轉(zhuǎn) 化 率 的 電 解 合 成 氨 。 其 實(shí) 驗(yàn) 裝 置 如 圖 。 陰 極 的 電 極 反 應(yīng) 式 為_ 。(3) 根據(jù)最新“人工固氮”的研究報(bào)道，在常溫、常壓、光照條件下，n 在催化劑 ( 摻有少量2fe2o3 的 tio2) 表面與水發(fā)生下列反應(yīng)：n (g) 3h o(l)2nh(g) 2o(g)22332 1h a kj mol進(jìn)一步研究 nh生成量與溫度的關(guān)系，常壓下達(dá)到平衡時(shí)測得部分實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)如下表：3t/k303313323nh3 生成量 /(1