2.4 化学反应条件的优化在实际生产中应用-2020-2021学年高二化学课时同步练（鲁科2019选择性必修1）

第2章 化学反应的方向、限度与速率 2.4 化学反应条件的优化在实际生产中应用 一、选择题 1．1913年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。下列是哈伯法的流程图，其中为提高原料转化率而采取的措施是（ ）。 A．①②③ B．②④⑤ C．①③⑤ D．②③④ 【答案】B 【解析】 合成氨气的反应是体积减小的、放热的可逆反应。 ①净化干燥的目的是减少副反应的发生，提高产物的纯度，不能提高转化率，故①不符合； ②增大压强平衡向正反应方向移动，可提高原料的转化率，故②符合题意； ③催化剂只改变反应速率，不影响平衡状态，不能提高转化率，故③不符合； ④把生成物氨气及时分离出来，可以促使平衡向正反应方向移动，提高反应物转化率，故④符合题意。 ⑤通过氮气和氢气的循环使用，可以提高原料的利用率，故⑤符合题意；即②④⑤正确； 答案选B。 2．如图所示为接触法制硫酸的设备和工艺流程，其中关键步骤是SO2的催化氧化：2SO2＋O2⇌2SO3 △H<0。下列说法正确的是（ ） A．反应后气体分子数减少，增大反应容器内压强一定有利于提高生产效益 B．反应放热，为提高SO2转化率，应尽可能在较低温度下反应 C．工业生产要求高效，为加快反应速率，应使用催化剂并尽可能提高体系温度 D．沸腾炉流出的气体必须经过净化，并补充适量空气，再进入接触室 【答案】D 【解析】 A．反应后气体分子数减少，增大反应容器内压强，有利于平衡正向移动，但由于增大压强对设备要求和动力要求很高，成本太高，效率不佳，故A错误； B．反应放热，为提高SO2转化率，应尽可能在较低温度下反应，但反应速率太慢，经济效率低，故B错误； C．工业生产要求高效，为加快反应速率，应使用催化剂，还需要考虑催化剂的最佳活性温度，不一定温度越高反应速率越大，故C错误； D．沸腾炉流出的气体含有许多粉尘和有害气体，会导致催化剂中毒，因此必须经过净化，第一阶段反应，氧气含量下降明显，因此净化后要补充适量空气，再进入接触室，故D正确。 3．在一定条件下，利用CO2合成CH3OH的反应为CO2(g)+3H2(g)⇌CH3OH(g)+H2O(g) △H1，研究发现，反应过程中会发生副反应为CO2(g)+H2(g)⇌CO(g)+H2O(g) △H2，温度对CH3OH、CO的产率影响如图所示。下列说法中不正确的是（ ） A．△H1<0，△H2>0 B．增大压强有利于加快合成反应的速率 C．选用合适的催化剂可以减弱副反应的发生 D．生产过程中，温度越高越有利于提高CH3OH的产率 【答案】D 【解析】 A．根据图示升高温度CH3OH的产率降低，反应CO2(g)+3H2(g)CH3OH (g)+H2O(g) 向逆反应方向移动，ΔH1 0，升高温度CO的产率增大，反应CO2(g)+H2(g)CO(g)+H2O(g)向正反应方向移动，ΔH2 0，选项A正确； B．反应有气体参与，增大压强有利于加快合成反应的速率，选项B正确； C．催化剂有一定的选择性，选用合适的催化剂可以减弱副反应的发生，选项C正确； D．由图像可见，温度越高CH3OH的产率越低，选项D错误； 答案选C。 4．某工业生产中发生反应：2A(g)＋B(g)2M(g)ΔH<0。下列有关该工业生产的说法正确的是（ ） A．工业上合成M时，一定采用高压条件，因为高压有利于M的生成 B．若物质B价廉易得，工业上一般采用加入过量的B以提高A和B的转化率 C．工业上一般采用较高温度合成M，因温度越高，反应物的转化率越高 D．工业生产中常采用催化剂，因为生产中使用催化剂可提高M的日产量 【答案】D 【解析】 A．虽然高压会使该反应平衡正向移动，但高压对设备的要求更高，能耗更高，应综合各种因素采取合适的压强，并不一定要高压，故A错误； B．增加B可以提高A的转化率，但B的转化率会降低，故B错误； C．该反应焓变小于0，为放热反应，升高温度平衡逆向移动，反应物的转化率减小，故C错误； D．催化剂可以提高反应速率，单位时间内生成更多的M，提高日产量，故D正确； 综上所述答案为D。 5．已知合成氨反应:N2(g)+3H2(g)2NH3(g)△H<0，工业上选择的适宜条件为500℃、铁做催化剂、20MPa~50MPa.下列叙述中正确的是（ ） A．铁做催化剂可加快反应速率，且有利于平衡向合成氨的方向移动 B．将氨从混合气中分离，可加快反应速率，且有利于平衡向合成氨的方向移动 C．升高温度可以加快反应速率，所以工业生产中尽可能提高温度 D．增大压强可加快反应速率，且有利于平衡向合成氨的方向移动 【答案】D 【解析】 A．催化剂加快反应速率，但不能影响平衡移动，故A错误； B．将氨分离出，有利于平衡向合成