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化学反应条件的优化——工业合成氨
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[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】 B
2．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左右的高温而不是900 K的高温 D．采用2×107～5×107Pa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】 B
3．(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：
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CO(g)＋H2O(g) CO2(g)＋H2(g) ΔH＜0
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 C．增大CO的浓度
B．降低温度 D．更换催化剂
【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】 B
4．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2×107 Pa～5×107 Pa，因为该压强下铁的活性最大 【解析】 合成氨的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 MPa～50 MPa，D错误。
【答案】 B
5．对于可逆反应N2(g)＋3H2(g)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，N2的浓度比原平衡的小
2NH3(g)(正反应为放热反应)，下列说法中正确
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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，缩短反应达到平衡的时间。
【答案】 C
6．接触法制硫酸工艺中，其主要反应2SO2(g)＋O2(g)
2SO3(g) ΔH<0，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】 D
7．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) ΔH<0,673 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( )
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高中化学 第2章 化学反应的方向、限度与速率 第4节 化学反应条件的优化-工业合成氨学业分层测评 鲁科版选修
