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课时梯级训练(9) 化学反应的调控
1.在合成氨时,要使氨的产率增大,又要使化学反应速率增大,可以采取的措施有( )
①增大体积使压强减小 ②减小体积使压强增大 ③升高温度 ④降低温度 ⑤恒温恒容,再充入N2和H2 ⑥恒温恒压,再充入N2和H2 ⑦及时分离产生的NH3 ⑧使用催化剂
A.②④⑤⑦ B.②③④⑤⑦⑧
C.②⑤ D.①②③⑤⑥⑧
C 解析:根据题目要求,既要满足增大化学反应速率,又要满足使化学平衡向右移动。从反应速率角度分析,①④⑦三种条件下化学反应速率降低;⑥条件下化学反应速率不变。从平衡移动角度分析:②⑤条件下化学平衡向右移动;⑧条件下化学平衡不移动。
2.(2023·淮北名校联盟高二联考)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。该法可能发生副反应4NH3(g)+5O2(g)⇌4NO(g)+6H2O(g)。投料比一定时,下列说法不正确的是( )
A.提高NO平衡转化率的条件是高温高压
B.提高NO平衡转化率的条件是低温低压
C.减少副反应的措施是选择合适的催化剂
D.减少副反应的措施是控制O2的用量
A 解析:4NH3(g)+4NO(g)+O2(g)⇌4N2(g)+6H2O(g)是正向气体总体积增大的放热反应,减小压强、降低温度,平衡正向移动,NO平衡转化率提高,A错误,B正确;选择合适的催化剂,提高反应的选择性,减少副反应的发生,C正确;在O2足量时,易发生副反应,故控制O2的用量,可减少副反应的发生,D正确。
3.(2023·梅州高二期末)化学反应的调控对于工业生产具有积极意义,下列关于调控措施的说法错误的是( )
A.硫酸工业中,在高温、高压、催化剂作用下,可提高生产效益
B.硫酸工业中,为提高SO2的转化率,可通入稍过量的空气
C.工业合成氨,考虑催化剂的活性,选择400~500 ℃的反应温度
D.工业合成氨,迅速冷却、液化氨气是为了使化学平衡向生成氨气的方向移动
A 解析:高温、高压、催化剂是合成氨的条件,硫酸工业不需要高压,A错误;为提高SO2的转化率,不是通入的空气越多越好,通入空气越多,导致体系温度下降,需要更多的能量,为提高SO2的转化率,可通入稍过量的空气,B正确;升高温度可加快反应速率,为放热反应,升高温度平衡逆向移动,且催化剂的活性与温度有关,则反应温度选择400~500 ℃是该反应催化剂的催化活性、反应速率、反应限度等角度综合考虑的结果,C正确;工业合成氨,迅速冷却、液化氨气,是为了使化学平衡向生成氨气的方向移动,D正确。
4.(2023·黄冈中学高二调研)“丁烯裂解法”是一种重要的丙烯生产法,在生产过程中会有生成乙烯的副反应发生。反应如下:
主反应:3C4H8(g)4C3H6(g);副反应:C4H8(g)2C2H4(g)。
测得上述两反应的平衡体系中,各组分的质量分数(w)随温度(T)和压强(p)变化的趋势分别如图1和图2所示:
平衡体系中的C3H6(g)和C2H4(g)的质量比是工业生产C3H6(g)时选择反应条件的重要依据之一,从产物的纯度考虑,该数值越高越好,据图1和图2判断,反应条件应选择下列中的( )
A.300 ℃、0.1 MPa B.700 ℃、0.1 MPa
C.300 ℃、0.5 MPa D.700 ℃、0.5 MPa
C 解析:由图1可知,300 ℃时C2H4(g)的质量分数接近于0,而温度升高,C2H4(g)的质量分数增大,选择300 ℃;由图2可知,压强增大,C2H4(g)的质量分数减小,C3H6(g)的质量分数增大,选0.5 MPa,因此控制反应条件是300 ℃、0.5 MPa。
5.(2023·无锡高二调研)在30 MPa下,工业合成氨生产过程中,N2与H2按体积比为1∶3投料时,反应混合物中氨的体积分数随温度的变化曲线如图所示,其中一条是经过一定时间反应后的曲线,另一条是平衡时的曲线。
下列说法不正确的是( )
A.图中表示该反应的平衡曲线是Ⅰ
B.图中a点,容器内气体n(N2)∶n(NH3)=1∶2
C.图中b点,反应速率:v正>v逆
D.控制在500~550 ℃时,反应混合物中NH3的体积分数最大
B 解析:合成氨为放热反应,故随着温度的升高,平衡逆向移动,NH3的体积分数会逐渐降低,故曲线Ⅰ表示该反应平衡时的曲线,A正确;设反应前N2、H2的物质的量分别为1 mol、3 mol,a点时消耗N2的物质的量为x mol。
列式:=50%,解得x=,此时n(N2)∶n(NH3)=(1-)∶=1∶4,B错误;b点后NH3的体积分数仍在增大,说明反应仍在向正反应方向进行,此时v正>v逆,C正确;曲线Ⅱ表示随着反应的进行,NH3的体积分数逐渐增大,但反应