第2章 第4节 化学反应条件的优化—工业合成氨（课时作业）-2021-2022学年新教材高中化学选择性必修1【导与练】高中同步全程学习（鲁科版）

第4节　化学反应条件的优化——工业合成氨 课时作业巩固 选题表 考查点 基础巩固 能力提升 平衡条件优化选择 1,4 8 速率条件优化选择 6 平衡、速率综合条件优化选择 2,3 5,7,9 基础题组 1.一定条件下,二氧化氮和四氧化二氮之间存在下列平衡: 2NO2(g)N2O4(g)　ΔH<0 在测定二氧化氮的相对分子质量时,下列条件下,测定结果与真实值最接近的是(　C　) A.温度130 ℃、压强3.03×105 Pa B.温度25 ℃、压强1.01×105 Pa C.温度130 ℃、压强5.05×104 Pa D.温度0 ℃、压强5.05×104 Pa 解析:要准确测定NO2相对分子质量,应该尽可能使平衡左移。根据反应逆向是吸热反应,因此应该升温。逆反应气体系数增大,因此减小压强可以使逆反应程度更大。因此应该采取高温、低压。 2.(2020·浙江杭州月考)已知合成氨反应:N2(g)+3H2(g)2NH3(g)　ΔH<0,改变下列条件可同时提高合成氨反应速率和平衡产率的是(　B　) A.升高温度 B.对原料气适当加压 C.采用适当的催化剂 D.将氨气液化,不断移出液氨 解析:该反应属于放热反应,升高温度合成氨反应速率加快,平衡逆向移动,合成氨平衡产率降低,故A不符合题意;由反应可知,对原料气适当加压,合成氨反应速率加快,平衡正向移动,合成氨平衡产率提高,故B符合题意;催化剂只能改变反应速率,不影响平衡移动,故C不符合题意;将氨气液化,不断移出液氨,减少生成物的浓度,合成氨反应速率减慢,平衡正向移动,合成氨平衡产率提高,故D不符合题意。 3.下列有关合成氨工业的说法正确的是(　B　) A.高温、低压、催化剂都有利于提高合成氨的速率 B.合成氨时将氨液化分离,可提高合成氨的产率 C.工业合成氨的反应是熵减的放热反应,任何温度下均可自发进行 D.目前,合成氨生产一般选择控制反应温度为700 ℃左右 解析:合成氨的反应是一个反应前后气体体积减小的放热反应,低压反应速率减小,A错误;合成氨时,氨气是生成物,将氨液化分离,可促进平衡正向移动,可提高合成氨的产率,B正确;工业合成氨的反应 ΔS<0、ΔH<0,较低温度下可自发进行,高温下可能ΔH-TΔS>0,C错误;目前,合成氨生产一般选择控制反应温度为700 K左右,D错误。 4.(2020·广东佛山月考)氮氧化物的排放是形成臭氧层空洞、酸雨、雾霾的重要成因之一。SCR法是工业上消除氮氧化物的常用方法,反应原理为4NH3(g)+4NO(g)+O2(g)4N2(g)+6H2O(g)　ΔH<0。 (1)氮氧化物破坏臭氧层原理为①NO+O3NO2+O2,②NO2+ONO+O2。常温下反应①的平衡常数为K1,反应热为ΔH1,反应②的平衡常数为K2,反应热为ΔH2,则反应O3+O2O2的平衡常数K=　　　　 (用K1、K2表示),反应热ΔH=　　　　 (用ΔH1、ΔH2表示)。氮氧化物在该反应中的作用是　　　　　　　　。  (2)SCR法除NO时,投料比一定时有利于提高NO平衡转化率的措施是　　　　　　、　　　　 　　。该法可能发生副反应:4NH3(g)+ 5O2(g)4NO(g)+6H2O(g),减少副反应的主要措施是　 。 (3)其他条件相同,在甲、乙两种催化剂作用下,NO转化率与温度的关系如图。 ①工业上选择催化剂乙的原因是 　　　　　　。  ②在催化剂甲作用下,图中M点处(对应温度为210 ℃)NO的转化率 　　　　　 　(填“可能是”“一定是”或“一定不是”)该温度下的平衡转化率。高于210 ℃时,NO转化率降低的原因可能是　 　　　　　　　。  解析:(1)反应O3+O2O2可以由反应①+②得到,则K=K1·K2,ΔH= ΔH1+ΔH2。氮氧化物在反应前后的化学性质和质量均未发生改变,改变了此反应的反应速率,起到催化作用。(2)SCR法主反应是放热反应,是反应前后气体体积增大的反应,降低温度和减小压强可以使这个可逆反应向正反应方向移动。副反应也是反应前后体积增大的反应,要想抑制副反应的发生,就要想办法使副反应平衡向逆反应方向移动,增大压强,又会抑制主反应,因副反应消耗的氧气比较多,可以通过控制氧气的量使副反应向逆方向移动或者直接选择合适的催化剂来抑制副反应的发生。(3)①由图像中曲线变化可知,同等温度下,催化剂乙的催化效果要比催化剂甲好很多,而且催化剂乙活性的温度范围广,且低温下催化效果很好。②在相同温度下,催化剂只改变反应速率,对平衡没有影响,故平衡时两催化剂的平衡转化率一定相同,而M点处对应的温度下,两种催化剂对应的NO转化率不同,故M点处的NO转化率一定不是平衡转化率。催化剂的活性有一定的温度范围,并不是温度越高越好,高