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
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．对于合成氨的反应来说，使用催化剂和施以高压，下列叙述中正确的是( )
A．都能提高反应速率，都对化学平衡状态无影响
B．都对化学平衡状态有影响，都不影响达到平衡状态所用的时间
C．都能缩短达到平衡状态所用的时间，只有压强对化学平衡状态有影响
D．催化剂能缩短反应达到平衡状态所用的时间，而压强无此作用
解析：对化学反应N2(g)＋3H2(g) 2NH3(g)，催化剂和高
压均能缩短达到平衡的时间，但只有高压可使平衡向生成NH3的方向移动，催化剂不影响平衡。
答案：C
3．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( )
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
4．下表的实验数据是在不同温度和压强下，平衡混合物中NH3
含量的变化情况。
达到平衡时混合物中NH3的含量为(体积分数)[入料V(N2)∶V(H2)＝1∶3]：
0.1 200 300 400 500 600 10 20 30 60 100 98.8 92.6 79.8 57.5 31.4 15.3 81.5 86.4 89.9 95.4 2.2 52.0 64.2 71.0 84.2 0.4 25.1 38.2 47.0 65.2 0.1 10.6 19.1 26.4 42.2 0.05 4.5 9.1 13.8 23.1 (1)比较200 ℃和300 ℃时的数据，可判断升高温度，平衡向________方向移动，正反应方向为________(填“吸热”或“放热”)反应。
(2)根据平衡移动原理，合成氨适宜的条件是________。 A．高温高压 C．低温高压
B．高温低压 D．低温低压
(3)计算500 ℃，30 MPa时N2的转化率________。
(4)实际工业生产合成氨时，考虑浓度对化学平衡的影响，还采取了一些措施。请写出其中的一个措施：
_____________________________________________________。 解析：(3) N2 ＋ 3H2起始 1 3 0 转化 n 3n 2n 平衡 1－n 3－3n 2n
2n
×100%＝26.4%
（1－n）＋（3－3n）＋2nn＝0.417 7
0.417 7
故N2的转化率为×100%＝41.77%。
1
答案：(1)左(或逆反应) 放热 (2)C (3)41.77% (4)加入过量的N2(或及时从平衡混合物中移走NH3)
(时间：40分钟 分值：100分)
一、选择题(本题包括6个小题，每小题8分，共48分。每小题只有一个选项符合题意)
1．工业合成氨的反应是放热反应，下列关于N2(g)＋3H2(g)
2NH3(g)反应的图象中，错误的是( )
2NH3
解析：合成氨的正反应是放热反应，升温，正、逆反应速率都增
大，但逆反应增大的程度大，A正确；在T1时NH3%最大，达到平衡，再升高温度，平衡逆向移动，NH3%减小，B正确，C错误；增大压强，平衡向右移动，NH3%增大，D正确。
答案：C
2．对于可逆反应N2(g)＋3H2(g)法中正确的是( )
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
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
答案：C
2NH3(g) ΔH<0，下列说
3.反应N2 (g)＋3H2(g) 2NH3(g) ΔH<0在某一时间
段中反应速率与反应过程的曲线关系如图所示，则氨的百分含量最高的一段时间段是(t1～t6，只改变了温度或压强)( )
A．t0～t1 C．t3～t4
B．t2～t3 D．t5～t6
解析：此题考查了对速率—时间图象的分析。化学平衡时v(正)＝v(逆)，氨的百分含量不变。t1～t2、t4 ～ t5，v(逆)大于v(正)，平衡向左移动，致使氨的百分含量减少。所以氨的百分含量最高时是t0～t1。
答案：A
4．合成氨的温度和压强通常控制在约500 ℃以及2×107～5×107 Pa的范围，且进入合成塔的N2和H2的体积比为1∶3，经科学实验测定，在相应条件下，N2和H2反应所得NH3的平衡浓度(体积分数)如下表所示，而实际从合成塔出来的混合气体中含有氨约为15%，这表明( )
2×107 Pa 5×107 Pa 500 ℃ 19 .1 42.2 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 答案：D
5．在合成氨的反应中，N2和H2的初始加入量为110 mL、130 mL，当达到平衡时，气体的总体积变为220 mL，则生成NH3的体积为( )
A．10 mL C．25 mL 解析：根据 N2 ＋ 3H2
2NH3 ΔV
B．20 mL D．30 mL
1 3 2 2
110 mL 130 mL V(NH3) 110 mL＋130 mL－ 220 mL＝20 mL
缩小2体积也等于生成NH3的体积数，即： V(NH3)＝20 mL 答案：B
6．下列事实，不能用勒夏特列原理解释的是( )
学高中化学选修四鲁科版练习第章化学反应条件的优化工业合成氨含解析
