第二章 第4节 化学反应条件的优化——工业合成氨-2021-2022学年新教材高中化学选择性必修1【创新教程】五维课堂同步课时作业（鲁科版）

　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　 1．工业合成氨的反应为N2(g)＋3H2(g)((2NH3(g)　ΔH＜0，该反应应采取的适宜条件是(　　) A．低温、高压、催化剂 B．适宜的温度、高压、催化剂 C．低温、常压、催化剂 D．适宜的温度和压强、催化剂 解析：D　[降温，平衡右移，但反应速率太慢，从反应速率和催化剂的活性考虑，温度选在700 K左右；增大压强，平衡右移，但压强太大，对设备要求很高，所以也要选择适宜的压强；催化剂能增大反应速率，要选择催化剂，故D项符合题意。] 2．有平衡体系：CO(g)＋2H2(g)((CH3OH(g)　ΔH＜0，为了增加甲醇(CH3OH)的产量，应采取的正确措施是(　　) A．高温、高压 B．适宜温度、高压、催化剂 C．低温、低压 D．高温、高压、催化剂 解析：B　[该反应是一个正向放热，气体体积减小的反应，为增加甲醇的产量，需平衡正向移动，理论上可采用低温、高压的方式，但在实际生产中还需考虑反应速率，设备承受的压力及催化剂的活性等因素的影响。] 3．下列有关合成氨工业的说法正确的是(　　) A．N2的量越多，H2的转化率越大，因此，充入的N2越多越有利于NH3的合成 B．恒容条件下充入稀有气体有利于NH3的合成 C．工业合成氨的反应是熵增加的放热反应，在任何温度下都可自发进行 D．工业合成氨的反应是熵减小的放热反应，在常温时可自发进行 解析：D　[A项，投料比为n(N2)∶n(H2)＝1∶2.8时，更有利于NH3的合成；B项，恒容条件下，充入稀有气体对平衡无影响；C、D项，ΔH－TΔS＜0时反应自发进行，而合成氨反应的ΔH＜0、ΔS＜0，故在常温条件下该反应能自发进行。] 4．德国哈伯发明以低成本制造大量氨的方法，流程图中为提高原料转化率而采取的措施是(　　) A．①②③　　　　　　　 B．②④⑤ C．①③⑤ D．②③④ 解析：B　[氮气和氢气在高温、高压和催化剂条件下反应生成氨气，正反应是气体体积减小的放热反应。净化气体是防止杂质气体对催化剂的影响，不能提高原料的转化率，①不符合；加压，平衡正向移动，可以提高原料的利用率，②符合；使用催化剂，可以加快反应速率，但平衡不移动，不能提高原料转化率，③不符合；分离出氨气，平衡正向移动，提高了原料的转化率，④符合；氮气和氢气的再循环，可提高原料的转化率，⑤符合。] 5．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∶2.8，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)如表所示： 压强 20 MPa 60 MPa 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 解析：D　[表中数据为通过科学实验所得，不可能有明显误差；合成氨连续操作，不可能对生产条件控制不当；平衡浓度问题与速率的大小没有直接关系，因此答案选D。这说明合成氨工业考虑单位时间的产量问题，并未让合成氨反应达到平衡，因为让反应达到平衡需要一定的时间，时间太长得不偿失。] 6．(双选)一定条件下，将10.0 mol H2和1.0 mol N2充入恒容密闭容器中，发生反应N2(g)＋3H2(g)((2NH3(g)，并达到平衡状态，则H2的转化率可能是(　　) A．15% B．18% C．30% D．75% 解析：AB　[对可逆反应而言，任何一种物质都不能完全转化。利用“极限法”，假设N2完全转化，则消耗的H2的物质的量为n(H2)＝3n(N2)＝3.0 mol，但事实上，N2是不可能完全转化的，因而消耗的H2的物质的量一定小于3.0 mol，故H2的转化率α(H2)＜×100%＝30%。综上所述，本题选AB。] 7.某温度下，发生反应N2(g)＋3H2(g)((2NH3(g) ΔH＝－92.2 kJ·mol－1，N2的平衡转化率(α)与体系总压强(p)的关系如图所示。下列说法正确的是(　　) A．将1 mol N2和3 mol H2置于1 L密闭容器中发生反应，放出的热量为92.2 kJ B．平衡状态由A到B时，平衡常数K(A)＜K(B) C．上述反应在达到平衡后，增大压强，H2的转化率增大 D．升高温度，平衡常数K增大 解析：C　[该反应为可逆反应，加入的1 mol N2和3 mol H2不可能完全反应生成NH3，所以反应放出的热量小于92.2 kJ，A项错误；从状态A到状态B，改变的是压强，温度未发生变化，所以平衡常数不变，B项错误；该反应是反应前后气体分子数