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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__工业合成氨达标训练含解析鲁科版选修4

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第4节 化学反应条件的优化——工业合成氨

夯实基础轻松达标

1.德国化学家哈伯发明了以低成本制造大量氨的方法,从而大大满足了当时日益增长的人口对粮食的需求。下列是哈伯法合成氨的流程图,其中为提高原料转化率而采取的措施是( )

A.①②③ 2.

B.②④⑤

C.①③⑤

D.②③④

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),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条件下反应至t1时刻,n(H2)比图中d点的值大

3.将a L NH3通过灼热的装有铁催化剂的硬质玻璃管后,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.

2??-???? B.

??-?? ?? C.

2??-???? D.

??-?? ??4.合成氨反应通常控制在20~50 MPa的压强和500 ℃左右的温度,且进入合成塔的氮气和氢气的体积比为1∶3,经科学测定,在相应条件下氮气和氢气反应所得氨的平衡浓度(体积分数)如下表所示:

压20 强

60

MPa MPa

温度

500 ℃ 19.1% 42.2%

而实际从合成塔出来的混合气体中含有氨约为15%,这表明( ) A.表中所测数据有明显误差 B.生产条件控制不当 C.氨的分解速率大于预测值 D.合成塔中的反应并未达到平衡

5.将氮气和氢气的混合气体通入合成塔中,反应1小时达到平衡以后,N2、H2、NH3的浓度分别为3 mol·L、7 mol·L、4 mol·L,则下列结果不正确的是( ) A.v(H2)始=7 mol·L·h B.c始(H2)=13 mol·L C.c始(N2)=5 mol·L D.H2的转化率为46.2% 6.已知合成氨反应:N2(g)+3H2(g)率的变化如图:

2NH3(g) ΔH=-92.2 kJ·mol,在反应过程中,正反应速

-1

-1-1-1

-1

-1

-1

-1

下列说法正确的是( )

A.t1时升高了温度 B.t2时使用了催化剂 C.t3时增大了压强 D.t4时降低了温度

7.在一定温度和压强下,在密闭容器中充入H2、N2、NH3,开始时其物质的量之比为3∶1∶1,反应达平衡后,H2、N2、NH3的物质的量之比为9∶3∶4,则此时氮气的转化率为( ) A.10%

B.20%

C.15%

D.30%

8.在一定温度下,在恒压容器a和恒容容器b中,分别充入体积比1∶3的N2和H2。开始时体积相同,达到平衡时两容器中N2的转化率比较( ) A.a大 C.a、b一样大

B.b大 D.无法判断

2NH3(g)

9.在450 ℃时发生反应N2(g)+3H2(g)

ΔH<0。若体系中只改变下列条件,请把影响结果填入表中。

平正反逆反衡 改变条件 应 应 转化移速率 速率 率 动 (1)增大N2的浓 度 (2)增大NH3的浓 度 (3)减小NH3的浓 度 (4)压缩体积增 大压强 (5)升高温度 N2的 (6)加入催化剂 (7)体积不变充 入氖气

提升能力跨越等级

1.在一定条件下,一定量的N2和H2合成氨反应达到平衡后,混合气体中NH3的体积分数为25%。若反应前后条件保持不变,则反应后缩小的气体体积与原反应物体积的比值是( ) A.5 2.

1

B.4 1

C.3 1

D.2

1

合成氨反应达到平衡时,NH3的体积分数与温度、压强的关系如图所示。根据此图分析合成氨工业最有前途的研究方向是( ) A.提高分离技术 B.研制耐高压的合成塔 C.研制低温催化剂

D.探索不用N2和H2合成氨的新途径

3.(2019山东青岛高二诊断)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.混合气体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 4.(双选)对于可逆反应N2(g)+3H2(g)( )

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 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,是因为催化剂改变反应途径,降低反应的活化能 5.下列是关于N2+3H2

2NH3的反应速率与时间的关系图像,纵坐标为反应速率v,横坐标为时

2NH3(g)(正反应为放热反应),下列说法中正确的是

间t。当反应达到平衡后,条件发生改变与速率变化的关系不符合实际的是( )

6.将等物质的量的N2、H2充入某密闭容器中,在一定条件下,发生如下反应并达到平衡:N2(g)+3H2(g)

2NH3(g) ΔH<0。当改变某个条件并维持新条件直至新的平衡时,下表中

关于新平衡与原平衡的比较正确的是( )

选改变条件 项 A 升高温度 压缩体积使压强B 增大 C 充入一定量H2 H2的转化率增大 N2的体积分数变D 使用适当催化剂 小

7.合成氨工业对化学工业和国防工业具有重要意义,对我国实现农业现代化也起着重要作用。根据已学知识回答下列问题[已知N2(g)+3H2(g)ΔH=-92.4 kJ·mol]:

(1)合成氨工业采取的下列措施不可用平衡移动原理解释的是 (填序号)。 A.采用较高压强(20~50 MPa) B.采用500 ℃的高温 C.用铁触媒作催化剂

D.将生成的氨液化并及时从体系中分离出来

(2)合成氨工业中采用了较高压强(20~50 MPa),而没有采用100 MPa或者更大压强,试解释没有这么做的理由 。

(3)在容积均为2 L(容器体积不可变)的甲、乙两个容器中,分别加入2 mol N2、6 mol H2和1 mol N2、3 mol H2,在相同温度、催化剂下使其反应。最终达到平衡后,两容器N2转化率分别为α甲、

-1

新平衡与原平衡比较 N2的转化率变小 N2的浓度变小 2NH3(g)

α乙,则甲容器中平衡常数为 (用含α甲的代数式表示),此时α甲 α乙(填

“>”“<”或“=”)。

贴近生活拓展创新

1.电催化N2还原制NH3的一种反应机理如图所示,其中吸附在催化剂表面的物种用*表示,下列说法不正确的是( )

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__工业合成氨达标训练含解析鲁科版选修4

第4节化学反应条件的优化——工业合成氨夯实基础轻松达标1.德国化学家哈伯发明了以低成本制造大量氨的方法,从而大大满足了当时日益增长的人口对粮食的需求。下列是哈伯法合成氨的流程图,其中为提高原料转化率而采取的措施是()A.①②③2.B.②④⑤C.①③⑤
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