2019-2020年高中化學(xué)第二章化學(xué)反應(yīng)的方向限度與速率第四節(jié)化學(xué)反應(yīng)條件的優(yōu)化-工業(yè)合成氨學(xué)案魯科版.doc

2019-2020年高中化學(xué)第二章化學(xué)反應(yīng)的方向限度與速率第四節(jié)化學(xué)反應(yīng)條件的優(yōu)化-工業(yè)合成氨學(xué)案魯科版 課標(biāo)要求1了解如何應(yīng)用化學(xué)反應(yīng)速率和化學(xué)平衡原理分析合成氨的適宜條件。2了解應(yīng)用化學(xué)反應(yīng)原理分析化工生產(chǎn)條件的思路和方法，體驗(yàn)實(shí)際生產(chǎn)條件的選擇與理論分析的差異。3認(rèn)識(shí)化學(xué)反應(yīng)速率和化學(xué)平衡的調(diào)控在工業(yè)生產(chǎn)中的重要作用。1N2(g)3H2(g)2NH3(g)H92.2 kJmol1。理論上增大反應(yīng)物濃度和增大壓強(qiáng)及時(shí)分離出NH3及降低溫度有利于氨氣的合成。2升高溫度，增大壓強(qiáng)，加入合適催化劑能提高化學(xué)反應(yīng)速率。3結(jié)合實(shí)際生產(chǎn)，合成氨一般選擇鐵做催化劑，控制反應(yīng)溫度700 K左右，高壓且n(N2)n(H2)12.8。1反應(yīng)原理N2(g)3H2(g)2NH3(g)298 K時(shí)，H92.2 kJmol1S198.2 Jmol1K1。2反應(yīng)特點(diǎn)合成氨反應(yīng)是一個(gè)能自發(fā)進(jìn)行的、放熱的、氣體體積減小的可逆反應(yīng)。3有利于氨生成的措施(1)降低溫度、增大壓強(qiáng)有利于化學(xué)平衡向生成氨的方向移動(dòng)。(2)在一定的溫度和壓強(qiáng)下，反應(yīng)物中N2和H2的體積比為13時(shí)平衡混合物中氨的含量最高。1下列有關(guān)合成氨工業(yè)的敘述，可用勒夏特列原理解釋的是()A使用鐵觸媒，有利于N2和H2反應(yīng)合成氨B高壓比常壓條件更有利于合成氨反應(yīng)C500 左右比室溫更有利于合成氨反應(yīng)D合成氨時(shí)采用循環(huán)操作，可提高原料的利用率解析：選B催化劑不影響平衡移動(dòng)；合成氨反應(yīng)的正反應(yīng)是氣體分子數(shù)減小的反應(yīng)，高壓條件有利于平衡正向移動(dòng)；工業(yè)合成氨采用500 是綜合考慮反應(yīng)速率、轉(zhuǎn)化率及催化劑的活性溫度后確定的；采用循環(huán)操作與平衡移動(dòng)無關(guān)。2利用原料氣在合成塔中合成氨時(shí)，為提高N2的轉(zhuǎn)化率所采取的措施是()A高溫B高壓C使用催化劑 D增大N2的濃度解析：選B提高N2的轉(zhuǎn)化率應(yīng)使平衡向右移動(dòng)，使用催化劑對(duì)平衡無影響，升高溫度平衡向左移動(dòng)，高壓和增大N2的濃度平衡向右移動(dòng)，但增大N2的濃度，N2的轉(zhuǎn)化率會(huì)降低。1外界條件對(duì)速率的影響(1)濃度在特定條件下，合成氨反應(yīng)的速率與參加反應(yīng)的物質(zhì)的濃度的關(guān)系式為vkc(N2)c1.5(H2)c1(NH3)，由關(guān)系式可知，增大N2或H2的濃度，減小NH3的濃度，都有利于提高合成氨的速率。(2)催化劑使用催化劑，可顯著降低反應(yīng)的活化能，使反應(yīng)速率提高上萬億倍。(3)溫度溫度對(duì)合成氨反應(yīng)的速率也有顯著影響：溫度越高，反應(yīng)進(jìn)行得越快。(4)壓強(qiáng)壓強(qiáng)越大，反應(yīng)進(jìn)行得越快。2合成氨反應(yīng)條件的選擇依據(jù)工業(yè)生產(chǎn)中，必須從反應(yīng)速率和反應(yīng)限度兩個(gè)角度選擇合成氨的適宜條件，既要考慮盡量增大反應(yīng)物的轉(zhuǎn)化率，充分利用原料，又要選擇較快的反應(yīng)速率，提高單位時(shí)間內(nèi)的產(chǎn)量，同時(shí)還要考慮設(shè)備的要求和技術(shù)條件。提高反應(yīng)的平衡轉(zhuǎn)化率提高化學(xué)反應(yīng)速率性質(zhì)措施性質(zhì)措施放熱低溫活化能高使用合適的催化劑分子數(shù)減小高壓低溫時(shí)反應(yīng)速率低高溫反應(yīng)可逆原料循環(huán)利用原料氣濃度增大能提高反應(yīng)速率增大原料氣濃度氨氣濃度增加能降低反應(yīng)速率分離氨(1)升高溫度能提高化學(xué)反應(yīng)速率，但工業(yè)合成氨溫度不能太高的主要原因是什么？提示：溫度太高，催化劑活性減弱。(2)工業(yè)合成氨中為達(dá)到最大平衡轉(zhuǎn)化率，反應(yīng)物的投料n(N2)n(H2)？提示：n(N2)n(H2)12.8。實(shí)際生產(chǎn)中合成氨的適宜條件1壓強(qiáng)：壓強(qiáng)越大越有利于合成氨，但在實(shí)際生產(chǎn)中，應(yīng)根據(jù)反應(yīng)設(shè)備可使用的鋼材質(zhì)量及綜合指標(biāo)來選擇壓強(qiáng)，大致分為低壓、中壓和高壓三種類型，一般采用高壓。2溫度：溫度越高，反應(yīng)速率越大，但不利于氨的合成，在實(shí)際生產(chǎn)中一般控制反應(yīng)溫度在700 K左右(且在此溫度時(shí)催化劑的活性最大)。3催化劑：使用催化劑可以大幅度提高反應(yīng)速率，合成氨生產(chǎn)一般選擇鐵做催化劑。4濃度：合成氨生產(chǎn)通常采用N2和H2物質(zhì)的量之比為12.8的投料比，并且及時(shí)將氨氣從反應(yīng)混合物中分離出去。5為提高平衡轉(zhuǎn)化率，工業(yè)合成采用原料的循環(huán)利用。1在合成氨反應(yīng)中使用催化劑和施加高壓，下列敘述中正確的是()A都能提高反應(yīng)速率，都對(duì)化學(xué)平衡無影響B(tài)都對(duì)化學(xué)平衡有影響，但都不影響達(dá)到平衡狀態(tài)所用的時(shí)間C都能縮短達(dá)到平衡狀態(tài)所用的時(shí)間，只有施加高壓對(duì)化學(xué)平衡有影響D使用催化劑能縮短反應(yīng)達(dá)到平衡狀態(tài)所用的時(shí)間，而施加高壓無此效果解析：選C對(duì)于反應(yīng)N2(g)3H2(g)2NH3(g)，使用催化劑只能提高反應(yīng)速率，縮短達(dá)到平衡狀態(tài)所用的時(shí)間，不能使化學(xué)平衡發(fā)生移動(dòng)。施加高壓既能提高反應(yīng)速率，使反應(yīng)達(dá)到平衡狀態(tài)所用的時(shí)間縮短，也能使化學(xué)平衡向生成NH3的方向移動(dòng)。2下列有關(guān)合成氨工業(yè)的說法中，正確的是()A從合成塔出來的混合氣體，其中NH3只占15%，所以合成氨廠的產(chǎn)率都很低B由于氨易液化，N2、H2在實(shí)際生產(chǎn)中可循環(huán)使用，所以總體來說合成氨的產(chǎn)率很高C合成氨工業(yè)的反應(yīng)溫度控制在700 K左右，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)越大，產(chǎn)率越高，無需考慮設(shè)備、條件解析：選B合成氨反應(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，但將生成的NH3分離出來后，再將未反應(yīng)的N2、H2循環(huán)利用，經(jīng)過這樣的處理后，可使合成氨的產(chǎn)率提高，據(jù)此可知A項(xiàng)錯(cuò)誤，B項(xiàng)正確；合成氨工業(yè)選擇700 K左右的反應(yīng)溫度，是綜合了多方面的因素確定的，合成氨反應(yīng)的正反應(yīng)是放熱反應(yīng)，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；無論是從反應(yīng)速率還是從化學(xué)平衡方面考慮，高壓更有利于合成氨，但壓強(qiáng)越大，對(duì)設(shè)備、動(dòng)力的要求越高，故D項(xiàng)錯(cuò)誤。3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使用正催化劑ABC D解析：選C要使氨的產(chǎn)率增大，平衡右移，增大壓強(qiáng)和降低溫度、增大N2和H2的濃度、及時(shí)分離產(chǎn)生的NH3均可，要使化學(xué)反應(yīng)速率增大，增大壓強(qiáng)、升高溫度、增大N2和H2的濃度、使用正催化劑，因此符合要求的是。三級(jí)訓(xùn)練節(jié)節(jié)過關(guān)1在一定條件下，合成氨反應(yīng)的速率與各物質(zhì)的濃度關(guān)系為vkc(N2)c1.5(H2)c1(NH3)，下列條件不能加快反應(yīng)速率的是()A加入催化劑B增大H2的濃度C升高溫度 D增大NH3的濃度解析：選D加入催化劑、升高溫度均能加快反應(yīng)速率，由速率方程知增大H2的濃度反應(yīng)速率加快，增大NH3的濃度速率減慢。2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C降低NH3的沸點(diǎn) D提高N2和H2的利用率解析：選D合成氨反應(yīng)是可逆反應(yīng)，采取循環(huán)操作的主要目的是提高N2和H2的利用率。3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)提高氨的合成速率提高H2的轉(zhuǎn)化率提高氨的產(chǎn)率催化劑在700 K時(shí)活性最高A只有 BC D解析：選D合成氨反應(yīng)為放熱反應(yīng)，溫度升高，轉(zhuǎn)化率降低，但反應(yīng)速率加快，同時(shí)要考慮催化劑的活性。4在合成氨工業(yè)中，下列措施不能使化學(xué)平衡向右移動(dòng)的是()不斷將NH3分離出來使用催化劑采用700 K左右的高溫采用21075107 Pa的壓強(qiáng)A BC D解析：選B減小生成物濃度，有利于化學(xué)平衡向正反應(yīng)方向移動(dòng)，所以不斷將氨氣分離出來有利于化學(xué)平衡向右移動(dòng)；使用催化劑能同等程度地加快正、逆反應(yīng)速率，不能改變化學(xué)平衡，所以平衡不移動(dòng)；由于合成氨反應(yīng)的正反應(yīng)是放熱反應(yīng)，升高溫度平衡向左移動(dòng)，所以采用700 K左右的高溫，不利于化學(xué)平衡向右移動(dòng)；由于合成氨反應(yīng)的正反應(yīng)為氣體分子數(shù)減小的反應(yīng)，故增大壓強(qiáng)有利于平衡向右移動(dòng)。綜上所述，不能使化學(xué)平衡向右移動(dòng)。5已知工業(yè)合成氨N2(g)3H2(g)2NH3(g)H92.2 kJmol1。(1)一定溫度下，在容積恒定的密閉容器中，一定量的N2和H2反應(yīng)達(dá)到平衡后，改變某一外界條件，反應(yīng)速率與時(shí)間的關(guān)系如圖所示，其中t2、t4、t7時(shí)刻所對(duì)應(yīng)的實(shí)驗(yàn)條件改變分別是t2_，t4_，t7_。(2)溫度為T 時(shí)，將2a mol H2和a mol N2放入0.5 L密閉容器中，充分反應(yīng)達(dá)平衡后測得N2的轉(zhuǎn)化率為50%，此時(shí)放出熱量46.1 kJ，則該溫度下反應(yīng)的平衡常數(shù)為_。解析：(1)t2時(shí)刻正反應(yīng)速率瞬間增大，逆反應(yīng)速率瞬間未變化，平衡正向移動(dòng)，應(yīng)是增大了反應(yīng)物的濃度；t4時(shí)刻速率變大，但平衡未發(fā)生移動(dòng)，應(yīng)是加入了催化劑；t7時(shí)刻正、逆反應(yīng)速率都瞬間減小后平衡正向移動(dòng)，應(yīng)是降低了溫度。(2)三段式計(jì)算：N2(g)3H2(g)2NH3(g)起始物質(zhì)的量濃度/(molL1): 2a 4a 0轉(zhuǎn)化物質(zhì)的量濃度/(molL1): a 3a 2a平衡物質(zhì)的量濃度/(molL1): a a 2a平衡時(shí)放出熱量46.1 kJ，則平衡時(shí)N2轉(zhuǎn)化了0.5 mol,0.5a mol0.5 mol，a1.0。K4.0(molL1)2。答案：(1)增大N2或H2的濃度加入催化劑降溫(2)4.0(molL1)21下列有關(guān)合成氨工業(yè)的說法中正確的是()A鐵做催化劑可加快反應(yīng)速率，且有利于化學(xué)平衡向合成氨的方向移動(dòng)B升高溫度可以加快反應(yīng)速率，且有利于化學(xué)平衡向合成氨的方向移動(dòng)C增大壓強(qiáng)能縮短到達(dá)平衡狀態(tài)所用的時(shí)間D合成氨采用的壓強(qiáng)是21075107 Pa，因?yàn)樵搲簭?qiáng)下鐵觸媒的活性最高解析：選C催化劑可以改變反應(yīng)速率，但不能使平衡移動(dòng)，只能縮短反應(yīng)達(dá)到平衡所需的時(shí)間，A項(xiàng)錯(cuò)誤；升高溫度可以加快反應(yīng)速率，但合成氨反應(yīng)是放熱反應(yīng)，因此升高溫度不利于化學(xué)平衡向合成氨的方向移動(dòng)，B項(xiàng)錯(cuò)誤；增大壓強(qiáng)加快反應(yīng)速率，C項(xiàng)正確；催化劑的活性取決于溫度的高低，而非取決于壓強(qiáng)的大小，D項(xiàng)錯(cuò)誤。2合成氨反應(yīng)使用催化劑的理由是()A使逆反應(yīng)不發(fā)生B使平衡向正反應(yīng)方向移動(dòng)C加快正、逆反應(yīng)速率，縮短達(dá)到平衡的時(shí)間D提高原料的轉(zhuǎn)化率解析：選C使用催化劑，加快反應(yīng)速率，縮短達(dá)到平衡時(shí)間，但平衡不移動(dòng)。3合成氨時(shí)，既要使H2的轉(zhuǎn)化率增大，又要使反應(yīng)速率增大，可采取的方法是()A補(bǔ)充H2B升高溫度C增大壓強(qiáng) D使用催化劑解析：選C合成氨反應(yīng)是放熱、氣態(tài)物質(zhì)系數(shù)減小的反應(yīng)，補(bǔ)充H2、升高溫度、增大壓強(qiáng)、使用催化劑都能使反應(yīng)速率增大，但補(bǔ)充H2會(huì)使H2的轉(zhuǎn)化率減?。簧邷囟仁蛊胶庾笠疲琀2的轉(zhuǎn)化率減?。皇褂么呋瘎?，平衡不移動(dòng)，H2的轉(zhuǎn)化率不變；只有增大壓強(qiáng)會(huì)使平衡右移，H2的轉(zhuǎn)化率增大。4如圖所示是合成氨的簡要流程示意圖，圖中沿x路線到壓縮機(jī)的物質(zhì)是()AN2和H2 B催化劑CN2 DH2解析：選A在合成塔中氨的產(chǎn)率較低，有大量未反應(yīng)的N2和H2，為提高原料的利用率，將未反應(yīng)的原料氣循環(huán)利用。5下列措施不能使合成氨反應(yīng)的速率增大的是()A升高溫度 B降低溫度C使用催化劑 D及時(shí)分離出NH3解析：選B在特定條件下，合成氨反應(yīng)的速率與參與反應(yīng)的物質(zhì)的濃度的關(guān)系式為vkc(N2)c1.5(H2)c1(NH3)，可知及時(shí)分離出NH3能提高合成氨反應(yīng)的速率；升高溫度、使用催化劑能提高合成氨反應(yīng)的速率。6.合成氨反應(yīng)達(dá)到平衡時(shí)，NH3的體積分?jǐn)?shù)與溫度、壓強(qiáng)的關(guān)系如圖所示。根據(jù)此圖分析合成氨工業(yè)最有前途的研究方向是()A提高分離技術(shù)B研制耐高壓的合成塔C研制低溫催化劑D探索不用N2和H2合成氨的新途徑解析：選C由題圖可知，NH3的體積分?jǐn)?shù)隨著溫度的升高而顯著下降，故要提高NH3的體積分?jǐn)?shù)，必須降低溫度，但目前所用催化劑鐵觸媒的活性最高時(shí)的溫度為700 K，故最有前途的研究方向?yàn)檠兄频蜏卮呋瘎?一定條件下，將10.0 mol H2和1.0 mol N2充入恒容密閉容器中，發(fā)生反應(yīng)N2(g)3H2(g)2NH3(g)，并達(dá)到平衡狀態(tài)，則H2的轉(zhuǎn)化率可能是()A15% B30%C35% D75%解析：選A對(duì)可逆反應(yīng)而言，任何一種物質(zhì)都不能完全轉(zhuǎn)化。利用“極限法”，假設(shè)N2完全轉(zhuǎn)化，則消耗的H2的物質(zhì)的量為n(H2)3n(N2)3.0 mol，但事實(shí)上，N2是不可能完全轉(zhuǎn)化的，因而消耗的H2的物質(zhì)的量一定小于3.0 mol，故H2的轉(zhuǎn)化率(H2)<100%30%。8下列關(guān)于N23H22NH3反應(yīng)速率與時(shí)間的關(guān)系圖中，縱坐標(biāo)為反應(yīng)速率v，橫坐標(biāo)為時(shí)間t，當(dāng)反應(yīng)達(dá)到平衡后，條件發(fā)生改變與速率變化的關(guān)系中不符合實(shí)際的是()解析：選A合成氨反應(yīng)的化學(xué)方程式的特點(diǎn)是：體積縮小、放熱反應(yīng)，所以加壓和降溫有利于化學(xué)平衡向著生成氨氣的方向移動(dòng)。達(dá)到化學(xué)平衡后，若升高溫度，化學(xué)平衡左移，實(shí)際上此時(shí)是逆反應(yīng)速率大于正反應(yīng)速率，所以A圖像錯(cuò)誤；如果給體系加壓，體系中所有物質(zhì)的濃度都增大，所以正、逆反應(yīng)速率都增大，但正反應(yīng)速率增大的幅度大于逆反應(yīng)速率增大的幅度，所以B圖像正確；使用催化劑不會(huì)使化學(xué)平衡發(fā)生移動(dòng)，只能改變化學(xué)反應(yīng)速率，所以C圖像也是正確的；補(bǔ)充N2和H2，則平衡體系中反應(yīng)物的濃度增加，所以正反應(yīng)速率增大，分離出NH3，產(chǎn)物的濃度降低，所以逆反應(yīng)速率減小，所以D圖像正確。9在密閉容器內(nèi)，使1 mol N2與3 mol H2混合發(fā)生下列反應(yīng)：3H2N22NH3H<0(1)合成氨時(shí)選擇500 高溫的目的是_。(2)當(dāng)反應(yīng)達(dá)到平衡時(shí)，N2和H2的濃度比是_。(3)當(dāng)達(dá)到平衡時(shí)，充入氬氣，并保持體積不變，平衡將_移動(dòng)。(4)當(dāng)達(dá)到平衡時(shí)，充入氬氣，并保持壓強(qiáng)不變，平衡將_移動(dòng)，反應(yīng)速率將_。(5)當(dāng)達(dá)到平衡時(shí)，充入N2并保持壓強(qiáng)不變，平衡將_移動(dòng)。(6)當(dāng)達(dá)到平衡時(shí)，保持體積不變，升高溫度時(shí)，混合氣體的平均相對(duì)分子質(zhì)量_，密度_。解析：合成氨時(shí)選擇500 高溫可以加快反應(yīng)速率，而且工業(yè)上用的催化劑在該溫度時(shí)活性最大；因?yàn)槌跏己娃D(zhuǎn)化的N2和H2的濃度比都是13，所以當(dāng)反應(yīng)達(dá)到平衡時(shí)，N2和H2的濃度比是13；平衡時(shí)保持體積不變，充入氬氣平衡不移動(dòng)；保持壓強(qiáng)不變充入氬氣，容器體積變大，反應(yīng)速率將變小，平衡逆向移動(dòng)；充入N2并保持壓強(qiáng)不變，平衡將正向移動(dòng)；保持體積不變，升高溫度時(shí)，平衡逆向移動(dòng)，混合氣體的質(zhì)量不變，總物質(zhì)的量變大，平均相對(duì)分子質(zhì)量變小，密度不變。答案：(1)加快反應(yīng)速率，工業(yè)上用的催化劑在該溫度時(shí)活性最大(2)13(3)不(4)逆向變小(5)正向(6)減小不變10下表的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)是在不同溫度和壓強(qiáng)下，平衡混合物中NH3含量的變化情況。達(dá)到平衡時(shí)平衡混合物中NH3的含量(體積分?jǐn)?shù))c(投料V(N2)V(H2)13NH3的含量/%壓強(qiáng)/MPa溫度/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)比較200 和300 時(shí)的數(shù)據(jù)，可判斷升高溫度，平衡向_(填“正反應(yīng)”或“逆反應(yīng)”)方向移動(dòng)，正反應(yīng)方向?yàn)開(填“吸熱”或“放熱”)反應(yīng)。(2)根據(jù)平衡移動(dòng)原理，合成氨適宜的條件是_。A高溫高壓 B高溫低壓C低溫高壓 D低溫低壓(3)計(jì)算500 ，30 MPa時(shí)N2的轉(zhuǎn)化率_。(4)實(shí)際工業(yè)生產(chǎn)氨時(shí)，考慮濃度對(duì)化學(xué)平衡的影響，及500 對(duì)反應(yīng)速率的影響，還采取了一些措施請(qǐng)分別寫出其中的一個(gè)措施：_。解析：(1)表中數(shù)據(jù)表明：恒壓時(shí)，升高溫度，w(NH3)減小，說明平衡逆向移動(dòng)，則正反應(yīng)為放熱反應(yīng)。(2)由反應(yīng)N2(g)3H2(g)2NH3(g)H0，合成氨適宜條件是低溫、高壓，此時(shí)平衡右移，反應(yīng)物轉(zhuǎn)化率大。(3)假設(shè)N2的用量為1 mol，H2的用量為3 mol，N2的消耗量為x mol，則：N2(g)3H2(g)2NH3(g)初始量(mol) 1 3 0轉(zhuǎn)化量(mol) x 3x 2x平衡量(mol) 1x 33x 2x得：100%26.4%x0.4177(N2)100%41.77%。(4)增大反應(yīng)物濃度或降低產(chǎn)物濃度有利于平衡右移；低溫時(shí)雖然有利于化學(xué)反應(yīng)正向進(jìn)行，但速率較小，為提高化學(xué)反應(yīng)速率，500 時(shí)加入合適的催化劑(鐵)，既提高化學(xué)反應(yīng)速率，又使鐵的催化性能最好。答案：(1)逆反應(yīng)放熱(2)C(3)41.77%(4)加過量N2或及時(shí)從平衡體系中移走NH3，選擇合適的催化劑(如鐵)1可逆反應(yīng)N2(g)3H2(g)2NH3(g)H<0，達(dá)到平衡后，為了使氫氣的轉(zhuǎn)化率增大，下列選項(xiàng)中采用的三種方法正確的是()A升高溫度、降低壓強(qiáng)、增加氮?dú)釨降低溫度、增大壓強(qiáng)、加入催化劑C升高溫度、增大壓強(qiáng)、增加氮?dú)釪降低溫度、增大壓強(qiáng)、分離出部分氨氣解析：選D要使氫氣的轉(zhuǎn)化率增大，需使平衡向正反應(yīng)方向移動(dòng)，根據(jù)合成氨反應(yīng)的特點(diǎn)，由于正反應(yīng)為放熱反應(yīng)，需降低溫度；正反應(yīng)為氣體總體積減小的反應(yīng)，需增大壓強(qiáng)；另外還可通過及時(shí)分離出部分氨氣，減小生成物濃度的方法，促使平衡右移，故選D。2下列說法能夠用平衡移動(dòng)原理來解釋的是()A加入催化劑可以提高單位時(shí)間氨的產(chǎn)量B高壓有利于氨的合成反應(yīng)C500 高溫比室溫更利于合成氨的反應(yīng)D恒溫恒容下，在合成氨平衡體系中充入He，使壓強(qiáng)增大，則平衡正向移動(dòng)，NH3增多解析：選BA項(xiàng)，加入催化劑只能加快反應(yīng)速率，縮短到達(dá)平衡的時(shí)間，提高“單位時(shí)間”的產(chǎn)量，不能使化學(xué)平衡發(fā)生移動(dòng)；B項(xiàng)，合成氨是一個(gè)氣體體積減小的反應(yīng)，所以增大壓強(qiáng)，使平衡正向移動(dòng)，有利于合成氨，符合平衡移動(dòng)原理；C項(xiàng)，因?yàn)楹铣砂笔且粋€(gè)放熱反應(yīng)，所以從化學(xué)平衡移動(dòng)角度分析，應(yīng)采用較低溫度，500 高溫較室溫不利于平衡向合成氨方向移動(dòng)，采用500 既考慮到溫度對(duì)速率的影響，更主要的是500 左右催化劑活性最大；D項(xiàng)，恒溫恒容下充入He，He不與N2、H2、NH3反應(yīng)，雖總壓強(qiáng)增大了，實(shí)際上平衡體系各成分濃度不變，平衡不移動(dòng)，NH3的產(chǎn)量不變。3某條件下合成氨反應(yīng)達(dá)平衡時(shí)氨的體積分?jǐn)?shù)為25%，若反應(yīng)前后條件保持不變，則反應(yīng)后縮小的氣體體積與原反應(yīng)物的體積之比是()A.B.C. D.解析：選A設(shè)起始時(shí)H2為a mol、N2為b mol，平衡時(shí)NH3為x mol，則3H2 N2 2NH3起始(mol): a b 0平衡(mol)：a b x依題意可得：100%25%化簡得：解得：，即反應(yīng)后縮小的氣體的物質(zhì)的量與原反應(yīng)物的總物質(zhì)的量之比為。根據(jù)相同條件下，體積之比等于物質(zhì)的量之比，反應(yīng)后縮小的氣體體積與原反應(yīng)物的體積之比為。4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)，升高溫度正、逆反應(yīng)速率都增大，但逆反應(yīng)速率增大的程度大，A正確；在T1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，B正確，C錯(cuò)誤；增大壓強(qiáng)，平衡正向移動(dòng)，(NH3)增大，D正確。5合成氨反應(yīng)的正反應(yīng)是氣態(tài)物質(zhì)系數(shù)減小的放熱反應(yīng)。合成氨工業(yè)的生產(chǎn)流程如圖所示。下列關(guān)于合成氨工業(yè)的說法中不正確的是()A將混合氣體進(jìn)行循環(huán)利用符合綠色化學(xué)思想B合成氨反應(yīng)需在低溫下進(jìn)行C對(duì)原料氣進(jìn)行壓縮是為了增大原料氣的轉(zhuǎn)化率D使用催化劑可以提高反應(yīng)速率，但不能使平衡向正反應(yīng)方向移動(dòng)解析：選B混合氣的循環(huán)利用可以提高原料的利用率，減少污染和浪費(fèi)，符合綠色化學(xué)思想，A項(xiàng)正確；低溫有利于提高原料的轉(zhuǎn)化率，但不利于提高反應(yīng)速率和催化劑發(fā)揮催化作用，故合成氨不采用低溫條件，B項(xiàng)錯(cuò)誤；增大壓強(qiáng)，平衡正向移動(dòng)，提高了原料的轉(zhuǎn)化率，C項(xiàng)正確；催化劑只能改變反應(yīng)速率，不能使平衡發(fā)生移動(dòng)，D項(xiàng)正確。6合成氨所需的氫氣可用煤和水作原料經(jīng)多步反應(yīng)制得，其中的一步反應(yīng)為：CO(g)H2O(g)CO2(g)H2(g)H<0反應(yīng)達(dá)到平衡后，為提高CO的轉(zhuǎn)化率，下列措施中正確的是()A增加壓強(qiáng)B降低溫度C增大CO的濃度 D更換催化劑解析：選B選項(xiàng)A，該反應(yīng)為反應(yīng)前后氣體分子數(shù)相等的反應(yīng)，壓強(qiáng)對(duì)CO的轉(zhuǎn)化率無影響；選項(xiàng)B，該反應(yīng)為放熱反應(yīng)，降低溫度有利于化學(xué)平衡向右移動(dòng)，提高CO的轉(zhuǎn)化率；增大CO的濃度會(huì)降低CO的轉(zhuǎn)化率；選項(xiàng)D，更換催化劑不能使化學(xué)平衡發(fā)生移動(dòng)。7.對(duì)于密閉容器中的反應(yīng)：N2(g)3H2(g)2NH3(g)H<0，在673 K、30 MPa下，n(NH3)和n(H2)隨時(shí)間變化的關(guān)系如圖所示。下列敘述正確的是()Aa點(diǎn)的正反應(yīng)速率比b點(diǎn)的大Bc點(diǎn)處反應(yīng)達(dá)到平衡狀態(tài)Cd點(diǎn)(t1時(shí)刻)和e點(diǎn)(t2時(shí)刻)處n(N2)不一樣D其他條件不變，溫度為773 K時(shí)反應(yīng)至t1時(shí)刻，n(H2)比圖中d點(diǎn)的值小解析：選A由圖可以看出，N2和H2反應(yīng)生成氨氣，開始時(shí)正反應(yīng)速率最大，A項(xiàng)正確；c點(diǎn)時(shí)H2和NH3的物質(zhì)的量相等，但二者的含量還在變化，沒有達(dá)到平衡狀態(tài)，B項(xiàng)錯(cuò)誤；t1時(shí)反應(yīng)已經(jīng)達(dá)到平衡狀態(tài)，d點(diǎn)(t1時(shí)刻)和e點(diǎn)(t2時(shí)刻)處n(N2)相同，C項(xiàng)錯(cuò)誤；773 K高于673 K，升溫后平衡逆向移動(dòng)，t1時(shí)刻n(H2)在773 K時(shí)比673 K時(shí)的多，D項(xiàng)錯(cuò)誤。8.在反應(yīng)N2(g)3H2(g)2NH3(g)H<0的平衡體系中，當(dāng)恒溫恒壓條件下t1時(shí)刻分離出NH3時(shí)，下列說法正確的是()At1時(shí)刻后的速率變化如圖所示Bt1時(shí)刻后達(dá)到新平衡前Q>KC新平衡體系中NH3的含量增大DN2的平衡轉(zhuǎn)化率增大解析：選D分離出NH3，使體系中NH3的含量減小，則達(dá)到新平衡前Q<K，v(正)>v(逆)，平衡向正反應(yīng)方向移動(dòng)，故N2的平衡轉(zhuǎn)化率增大。9工業(yè)合成氨N2(g)3H2(g)2NH3(g)反應(yīng)過程中的能量變化如圖所示，據(jù)圖回答下列問題：(1)該反應(yīng)通常用活性鐵作催化劑，加活性鐵會(huì)使圖中B點(diǎn)_(填“升高”或“降低”)，理由是_。(2)450 時(shí)該反應(yīng)的平衡常數(shù)_500 時(shí)的平衡常數(shù)(填“<”“>”或“”)。(3)一定條件下的密閉容器中，該反應(yīng)達(dá)到平衡，要提高H2的轉(zhuǎn)化率，可以采取的合理措施有_(填字母代號(hào))。a高溫高壓b加入催化劑c增加N2的濃度d增加H2的濃度e分離出NH3解析：(1)催化劑能降低反應(yīng)的活化能；(2)該反應(yīng)正向?yàn)榉艧岱磻?yīng)，低溫有利于平衡正向移動(dòng)，450 時(shí)反應(yīng)正向進(jìn)行的程度大，即450 對(duì)應(yīng)的平衡常數(shù)K大；(3)高溫使化學(xué)平衡逆向移動(dòng)，H2轉(zhuǎn)化率降低，a不合理；催化劑對(duì)平衡無影響，b不合理；增加N2的濃度可以提高H2的轉(zhuǎn)化率，c可以；d降低H2的轉(zhuǎn)化率；分離出NH3，有利于平衡右移，e可以。答案：(1)降低催化劑能降低反應(yīng)活化能(2)>(3)ce10工業(yè)合成氨是在一定條件下進(jìn)行如下反應(yīng)：N2(g)3H2(g)2NH3(g)H92.44 kJmol1，其部分工藝流程如圖所示：反應(yīng)體系中各組分的部分性質(zhì)見下表氣體氮?dú)鈿錃獍比埸c(diǎn)/210.01259.7777.74沸點(diǎn)/195.79252.2333.42回答下列問題：(1)寫出該反應(yīng)的化學(xué)平衡常數(shù)表達(dá)式：K_。隨著溫度的升高，K值_(填“增大”“減小”或“不變”)。(2)K值越大，表明_(填字母)。A其他條件相同時(shí)N2的轉(zhuǎn)化率越高B其他條件相同時(shí)NH3的產(chǎn)率越大C原料中N2的含量越高D化學(xué)反應(yīng)速率越快(3)在工業(yè)上采取氣體循環(huán)的流程，即反應(yīng)后通過把混合氣體的溫度降低到_使_分離出來；繼續(xù)循環(huán)的氣體是_。解析：(1)由化學(xué)方程式N2(g)3H2(g)2NH3(g)可知，K，此反應(yīng)H<0，說明正反應(yīng)為放熱反應(yīng)，升高溫度，平衡向吸熱方向移動(dòng)，即向左移動(dòng)，NH3減小，N2和H2增大，故K減小。(2)K值越大，說明NH3越大，N2和H2就越小，說明反應(yīng)進(jìn)行的程度大，故其他條件相同時(shí)N2的轉(zhuǎn)化率越高，NH3的產(chǎn)率越大。(3)根據(jù)物質(zhì)的熔、沸點(diǎn)可知，氨氣容易液化，使其分離可使平衡正向移動(dòng)，剩余N2和H2循環(huán)使用，以提高產(chǎn)率。答案：(1)減小(2)A、B(3)33.42 氨N2和H2