内容正文:
高效作业25 化学反应的调控
1.下列有关合成氨工业的说法中,正确的是
A.从合成塔出来的混合气体中,其中NH3只占15%,所以合成氨厂的产率都很低
B.由于氨易液化,N2、H2在实际生产中可循环使用,所以总体来说合成氨的产率很高
C.合成氨工业的反应温度控制在400~500 ℃,目的是使化学平衡向正反应方向移动
D.合成氨厂采用的压强越大,产率越高,无需考虑设备、条件
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A 新教材 夯基固本
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【解析】合成氨的反应在适宜的生产条件下达到平衡时,原料的转化率并不高,但将生成的NH3分离,再将未反应的N2、H2循环利用,可使氨的产率较高,A项错误、B项正确;合成氨工业选择400~500 ℃的温度,主要从反应速率和催化剂活性两方面考虑,合成氨的反应是放热反应,低温才有利于平衡向正反应方向移动,C项错误;不论从反应速率还是化学平衡考虑,高压更有利于合成氨,但压强太大,对设备、动力的要求更高,因此选择10 MPa~30 MPa,D项错误。
选项 A. B. C. D.
研究
结果 压强对反应的影响 温度对反应的影响 平衡体系增加N2对反应的影响 催化剂对反应的影响
图示
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2.[2023·象山中学月考]对于合成氨反应N2(g)+3H2(g)⥫⥬2NH3(g) ΔH<0,下列研究结果和示意图相符的是
【解析】A项,由于p1条件下反应先达到平衡,故p1>p2,由p1→p2,减小压强,化学平衡左移,NH3的体积分数应降低,错误;B项,由于此反应ΔH<0,故升温平衡左移,N2的转化率降低,错误;C项,平衡体系增加N2,会使正反应速率瞬间增大,使化学平衡右移,正确;D项,使用催化剂,能加快反应速率,缩短达到平衡的时间,错误。
3.下列说法正确的是
A.绝热状态下,体系会自发向混乱度增大的方向变化
B.工业合成氨选择400~500 ℃条件,是为了提高平衡转化率
C.对于合成氨反应,加入催化剂对逆反应的反应速率影响更大
D.生铁中含有碳,生铁的抗腐蚀能力比纯铁强
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【解析】根据熵增原理,绝热状态下,体系会自发向混乱度增大的方向变化,故A项正确;合成氨是放热反应,故低温适合提高平衡转化率,选择400~500 ℃条件,是为了提高化学反应速率,且在该温度下催化剂的活性较强,故B项错误;加入催化剂,对正逆反应的反应速率影响相同,故C项错误;生铁中含有碳,会形成原电池,抗腐蚀能力比纯铁弱,故D项错误。
4.SO2转化为SO3的反应为2SO2(g)+O2(g)===2SO3(g) ΔH=-197.7 kJ·mol-1,对于该反应,下列说法正确的是
A.升高温度,能增大SO2的反应速率和转化率
B.使用催化剂,能改变反应路径并降低反应活化能
C.工业上不采用高压条件,是因为加压会降低SO2的平衡转化率
D.单位时间内生成2 mol SO2、同时消耗2 mol SO3,则反应处于平衡状态
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【解析】该反应为放热反应,升高温度平衡逆向移动,SO2的转化率会减小,A错误;催化剂可以改变反应的路径,降低反应的活化能,B正确;增大压强有利于加快化学反应速率和提高SO2的转化率,不采用高压的原因是常压下转化率已经很大,增大压强对设备要求高,经济效益低,C错误;单位时间内生成2 mol SO2、同时消耗2 mol SO3,反应处于平衡状态,而题干描述的都是正反应方向,无法判断是否平衡,D错误。
5.我国提出了2030年前碳达峰、2060年前碳中和的“双碳”目标。二氧化碳催化加氢合成CH3OH是一种实现“双碳”目标的有效方法,其主要反应的热化学方程式为
反应Ⅰ:CO2(g)+3H2(g)⥫⥬CH3OH(g)+H2O(g) ΔH=-49.0 kJ·mol-1
反应Ⅱ:CO2(g)+H2(g)⥫⥬CO(g)+H2O(g) ΔH=+41.0 kJ·mol-1
恒压下,n起始(CO2)∶n起始(H2)=1∶3时,甲醇产率随温度的变化如图所示(分子筛膜能选择性分离出H2O)。下列关于该实验的说法不正确的是
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A.甲醇平衡产率随温度升高而降低的主要原因:温度升高,反应Ⅰ平衡逆向移动
B.采用分子筛膜时的适宜反应温度为210 ℃
C.M→N点甲醇产率增大的原因:温度升高,反应Ⅰ平衡常数增大
D.X点甲醇产率高于Y点的主要原因:分子筛膜可从反应体系中分离出H2O,有利于反应Ⅰ正向进行
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【解析】根据图像可知,随着温度的升高,甲醇的平衡产率降低,反应Ⅰ为放热反应,升高温度,该平衡向逆反应方向移动,甲醇的平衡产率降低,故A说法正确;根据图像可知,采用分子筛膜时,温度在210 ℃时甲醇产率最高