2.4 化学反应条件的优化——工业合成氨（Word练习）-【导练通】2021-2022学年高中化学选修化学反应原理（鲁科版选修4）

第四节 化学反应条件的优化——工业合成氨 1.保持温度、压强不变，合成氨反应达到平衡状态时，进行如下操作，平衡不发生移动的是（　　） A．恒温恒压时，充入NH3 B．恒温恒容时，充入N2 C．恒温恒压时，充入He D．恒温恒容时，充入He 【答案】D　 【解析】 A项，恒温恒压时充入NH3，体系的体积增大，c（产物）增大，c（反应物）减小，平衡向左移动。B项，恒温恒容时充入N2，使c（N2）增大，平衡向右移动。C项，恒温恒压时，充入He，体系的体积增大，原平衡体系的分压减小，平衡向左移动。D项，恒温恒容时充入He, v正、v逆不变，仍相等，平衡不移动。 2.反应N2+3H22NH3　ΔH＝-92 kJ/mol，决定该反应速率大小的最主要因素是（　　） A．温度　 B．N2、H2的性质 C．压强 D．催化剂 【答案】B　 【解析】 决定反应速率的最主要的因素是反应物自身的性质，B项正确。 【题干】在合成氨工业中，为增加NH3的日产量，实施下列目的的变化过程中与平衡移动无关的是（　　） A．不断将氨分离出来 B．使用催化剂 C．采用500 ℃左右的高温而不是700 ℃的高温 D．采用2×107～5×107Pa的压强 【答案】B　 【解析】 使用催化剂不影响化学的平衡，B项正确。 3.下列有关合成氨工业的叙述，可用勒·夏特列原理来解释的是（　　） A．使用铁做催化剂，可提高合成氨反应的速率 B．高压比常压条件更有利于合成氨的反应 C．500 ℃左右比室温更有利于合成氨的反应 D．合成氨时采用循环操作，可提高原料的利用率 【答案】B　 【解析】 催化剂只能改变反应途径，不能影响平衡的移动，A不符合题意；高压有利于合成氨反应的平衡右移，B符合题意；采用高温会使合成氨反应的平衡左移，但此温度下催化剂的活性较高，C不符合题意；循环操作与平衡移动没有直接关系，D不符合题意。 4.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，则氨的百分含量最高的一段时间是（　　） A．t0～t1 B．t2～t3 C．t3～t4 D．t5～t6 【答案】A　 【解析】 此题主要考查影响化学反应速率的因素及化学平衡的移动，t1～t2段，相当于在t0～t1基础上，升高了温度，平衡向左移动，使NH3百分含量减少。t3～t4段，只是使用了催化剂，使正、逆反应速率同等程度地增加，平衡并未移动，NH3的百分含量不变，故只能选A。 5.在一定条件下，2NH33H2+N2达到平衡时，NH3的转化率为50%，此时平衡混合气的密度与NH3未分解时的密度之比为（　　） A．1∶1 B．2∶3 C．3∶2 D．2∶1 【答案】B 【解析】 　2NH33H2　+　N2 起始量 x 0 0 转化量 50%x 0.75x 0.25x 平衡量 0.5x 0.75x 0.25x 反应前后均为气体，故总质量不变，密度ρ＝，而气体的体积又与气体的物质的量成正比，故反应后与反应前密度之比等于物质的量的反比，即为＝。 6.某温度下，对于反应N2（g）+3H2（g）2NH3（g）　ΔH＝-92.4 kJ/mol。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氮气、3 mol氢气，置于1 L密闭容器中发生反应，放出的热量为92.4 kJ B．平衡状态由A变到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 【答案】C　 【解析】 因为该反应为可逆反应，加入1 mol N2、3 mol H2，两者不可能完全反应生成NH3，所以放出的热量小于92.4 kJ，A错；从状态A到状态B的过程中，改变的是压强，温度没有改变，所以平衡常数不变，B错；因为该反应是气体体积减小的反应，增大压强平衡向正反应方向移动，H2的转化率增大，C对；升高温度，平衡逆向移动，K值减小，D错。 7.将8 mol H2和2 mol N2充入2 L密闭容器中，在一定条件下进行合成氨反应，4 min后反应达到平衡，测得容器中还有5.6 mol H2。下列计算结果错误的是（　　） A．v（H2）＝0.3 mol·L-1·min-1 B．H2的转化率为25% C．NH3的物质的量浓度为0.8 mol·L-1 D．NH3的体积分数为19.05% 【答案】B　 【解析】 Δn（H2）＝8 mol-5.6 mol＝2.4 mol ，v（H2）＝2.4 mol÷2 L÷4 min＝0.3 mol·L-1·min-1，H2的转化率为2.4