2.4 化学反应条件的优化 工业合成氨 同步练习 2023-2024学年高二上学期化学鲁科版（2019）选择性必修1

2.4 化学反应条件的优化 工业合成氨（同步练习）——高中化学鲁科版（2019）选择性必修1 一、单选题 1．含氮化合物过多蓄积会导致水体富营养化，需将其从水体中除去，该过程称为脱氮。常用的脱氮方法有吹脱法和折点氯化法。 吹脱法：调节水体至8左右，然后持续向水中吹入空气。 折点氯化法：调节水体至6左右，向水中加入适量。 下列分析不正确的是( ) A.含氨和铵盐的水体中存在平衡： B.吹脱法的原理是通过鼓气降低浓度，从而降低水中与的含量 C.折点氯化法除的原理为： D.吹脱法无法对含的水体脱氮，但折点氯化法可以对含的水体脱氮 2．下列说法正确的是(   ) A.合成氨反应是放热反应,所以工业上采用低温条件以提高氨的产率 B.钢铁水闸可用牺牲阳极或外加电流的阴极保护法延缓其腐蚀C.NaC.Na2O2与水反应产生1mol O2,理论上转移的电子数约为4×6.02×1023 D.保持温度不变,向稀氨水中缓慢通入CO2,溶液中的值增大 3．合成氨在很大程度上解决了地球上因粮食不足而导致的饥饿问题，这是化学对社会发展的巨大贡献。下列说法不正确的是( ) A.氨气遇到氯化氢时，会产生白烟 B.工业合成氨是最重要的人工固氮途径 C.液氨气化时吸收大量的热，液氨可以用作制冷剂 D.氨气与氧气反应生成一氧化氮和水，反应中氨气体现氧化性 4．对于工业合成氨的反应：。下列说法正确的是( ) A.该反应为吸热反应 B.升高温度能加快反应速率 C.0.1mol与0.3mol充分反应可释放9.24kJ的能量 D.若，该反应处于平衡状态 5．工业合成氨是人类科学技术的一项重大突破。其合成原理为：，下列说法不正确的是( ) A.增大压强，活化分子百分含量不变，单位体积内活化分子增多，反应速率加快 B.该反应在低温下能自发进行 C.为了防止混有的杂质使催化剂“中毒”，原料气必须经过净化 D.能用勒夏特列原理解释通常采用500℃有利于氨的合成 6．工业合成氨反应中，使用催化剂和施以高压，下列叙述正确的是( ) A.都能提高反应速率，都对化学平衡状态无影响 B.都对平衡状态有影响，都不影响达到平衡状态所用的时间 C.都能缩短达到平衡状态所用的时间，只有加压对化学平衡状态有影响 D.催化剂能缩短反应达到平衡状态所用的时间，而加压无此作用 7．对于合成氨反应，达到平衡后，以下分析正确的是( ) A.升高温度，对正反应的反应速率影响更大 B.增大压强，对正反应的反应速率影响更大 C.减小反应物浓度，对逆反应的反应速率影响更大 D.加入催化剂，对逆反应的反应速率影响更大 8．合成氨的反应，下列反应条件的改变对反应的影响正确的是( ) A.减小的浓度能加快反应速率 B.添加催化剂对反应速率无影响 C.升高温度能加快反应速率 D.增大的浓度可以使完全转化为 9．工业合成氨反应为：，若该反应在密闭容器中进行，下列有关说催化剂法不正确的是( ) A.压缩体积可加快反应速率 B.使用催化剂可加快反应速率 C.升高温度可以实现的完全转化 D.升高温度可加快反应速率 10．1913年德国化学家哈伯发明了以低成本制造大量氨的方法，从而大太满足了当时日益增长的人口对粮食的需求。下图是合成氨生产流程示意图，下列说法不正确的是( ) A.干燥净化可以防止催化剂中毒 B.压缩机加压既提高了原料的转化率又加快了反应速率 C.冷却提高了原料的平衡转化率和利用率 D.铁触媒在生产过程中需使用外加热源持续加热 二、多选题 11．某温度时，两个恒容密闭容器中仅发生反应。实验测得：，，为化学反应速率常数，只受温度影响。 容器编号 起始浓度 平衡浓度 Ⅰ 0.6 0 0 0.2 Ⅱ 0.6 0.1 0 下列说法正确的是( ) A.Ⅰ中的平衡转化率约为66.7% B.Ⅱ中达到平衡状态时， C.该反应的化学平衡常数可表示为 D.升高温度，达到平衡状态时Ⅰ中 12．一定温度下，某反应达平衡，平衡常数。保持容器容积不变，升高温度，浓度减小，则下列说法不正确的是( ) A.该反应的焓变为正值 B.该反应的化学方程式为 C.升高温度，会使正反应速率增大，逆反应速率减小，平衡正向移动 D.恒温恒容下，再充入气体，浓度一定减小 13．在两个容积均为1L的密闭容器中以不同的氢碳比充入和，在一定条件下发生反应：。的平衡转化率与温度的关系如图所示。下列说法正确的是( ) A.该反应的 B.氢碳比： C.在氢碳比为2.0时，点（正）小于（逆） D.P点时，容器中与的物质的量之比为1:1 14．一定温度下,体积均为0.25的三个恒容密闭容器中发生可逆反应: ,达到平衡。下列说法正确的是( ) 温度/℃ 平衡时物质的量 500 1 3 0 0.5 500 0.6 1.8 0 550 0 0 2 A.容器①、②中反应的平衡常数不相等 B.达平衡时,容器②中的转化率大于25% C. D.起始时向容器①中充入1 、2 、0.5 ,则反应将向逆反应方向进行 三、填空题 15．合成氨工业对国民经济和社会发展具有重要的意义。其原理为，据此回答以下问题： （1）①该反应的化学平衡常数表达式为_________。 ②根据温度对化学平衡的影响规律可知，对于该反应，温度越高，其平衡常数越________。 （2）某温度下，若把与置于容积为10 L的恒容密闭容器内，反应达到平衡状态时，测得混合气体中氨的体积分数为20%，则该温度下反应的平衡常数________（可用分数表示）。能说明该反应达到化学平衡状态的是_________（填字母）。 a.容器内气体的密度保持不变 b.容器内压强保持不变 c. d.混合气体中不变 （3）对于合成氨反应而言，下列有关图像一定正确的是________（填字母）。 （4）相同温度下，有恒容密闭容器A和恒压密闭容器B，两容器中均充入和，此时两容器的容积相等。待反应达到平衡状态，A中的体积分数为a，放出热量；B中的体积分数为b，放出热量。则：a________b（填“>”“=”或“<”，下同），________92.4。 参考答案 1．答案：D 解析：A.含氨和铵盐的水体中存在一水合氨的电离平衡及一水合氨的分解平衡，所以含有氨和铵盐的水体中存在平衡，A正确； B.通过鼓气降低溶解度从而降低其浓度，则中平衡正向移动，从而降低水中与的含量，B正确； C.中N元素为-3价，所以具有还原性，NaClO具有强氧化性，则能被NaClO氧化生成氮气和HCl，离子方程式为，C正确； D.吹脱法是利用物理方法脱氮，无法对含的水体脱氮，折点氯化法是利用的强氧化性将氧化成，N元素不能脱离水体，所以无法脱氮，D错误； 故答案为：D。 2．答案：B 解析： 3．答案：D 解析：A.氨气遇到氯化氢生成氯化铵，会产生白烟，故A正确； B.氮气和氢气反应生成氨气，合成氨是最重要的人工固氮途径，故B正确； C.氨气易液化，液氨气化时吸收大量的热，液氨可以用作制冷剂，故C正确； D.氨气与氧气反应生成一氧化氮和水，反应中氮元素化合价升高，氨气体现还原性，故D错误； 选D。 4．答案：B 解析：A.该反应的，为放热反应，选项A错误； B.升高温度，分子能量增加，增加了活化分子的百分数，增加有效碰撞的次数，反应速率增大，选项B正确； C.因反应为可逆反应，不能彻底转化，0.1mol与0.3mol充分反应释放的能量小于9.24kJ ，选项C错误； D.没能体现正逆反应速率，无法说明反应是否达平衡，选项D错误； 故选B。 5．答案：D 解析：A.增大压强，活化分子百分含量不变，单位体积内活化分子增多，反应速率加快，A正确； B.根据时反应能自发进行，已知、，则该反应在低温下能自发进行，B正确； C.催化剂“中毒”是因吸附或沉积毒物而使催化剂活性降低或丧失的过程，因此为了防止混有的杂质使催化剂“中毒”，原料气必须经过净化，C正确； D.合成氨为放热反应，升高温度，平衡逆向移动，但采用500℃是为了加快反应速率，因此不能用勒夏特列原理解释，D错误。 故选D。 6．答案：C 解析：合成氨的正反应为反应前后气体体积减小的反应，增大压强平衡正向移动，也能加快反应速率，缩短达到平衡状态所用的时间；加入催化剂，能加快反应速率，缩短达到平衡状态所用的时间，对化学平衡状态没有影响，故选C。 7．答案：B 解析：合成氨反应的正反应是放热反应，升高温度，正、逆反应速率都增大，但平衡向逆反应方向移动，说明温度对逆反应的反应速率影响较大，故A错误；合成氨反应是反应前后气体体积减小的反应，增大压强，平衡正向移动，所以压强对正反应的反应速率影响较大，故B正确；减小反应物浓度，平衡逆向移动，正反应速率瞬间减小，对正反应的反应速率影响较大，故C错误；加入催化剂，对正、逆反应的反应速率影响相同，故D错误。 8．答案：C 解析： 9．答案：C 解析：可逆反应增大压强、升高温度、使用催化剂均可加快反应速率，故A、B、D正确，不符合题意；是可逆反应，可逆反应中反应物不可能完全转化为生成物，故C错误；符合题意。 10．答案：D 解析：A.合成氨反应的原料中含有能使催化剂中毒的杂质，所以干燥净化可以防止催化剂中毒，故A正确； B.合成氨反应是气体体积减小的反应，增大压强，化学反应速率加快，平衡向正反应方向移动，原料的转化率增大，所以压缩机加压既提高了原料的转化率又加快了反应速率，故B正确； C.氨气易液化，冷却时氨气转化为液氨，生成物的浓度减小，平衡向正反应方向移动，原料的转化率增大，所以冷却提高了原料的平衡转化率和利用率，故C正确； D.合成氨反应为放热反应，铁触媒在生产过程中可以通过反应放出的热量和热交换达到反应所需的温度，不需使用外加热源持续加热，故D错误； 故选D。 11．答案：AC 解析：由题意Ⅰ中可建立如下三段式： 由三段式数据可知，Ⅰ中的平衡转化率为，A正确；Ⅰ中平衡时，实验Ⅱ相当于在Ⅰ基础上加入NO，平衡会逆向移动，，B错误；平衡时，即，得，C正确；Ⅰ中平衡时，该反应是吸热反应，升高温度，平衡向正反应方向移动，达到平衡状态时Ⅰ中，D错误。 12．答案：BC 解析：A项，恒容时，温度升高，浓度减小，平衡向正反应方向移动，故正反应为吸热反应，即该反应的焓变为正值，正确；B项，平衡常数，所以该反应化学方程式应为，错误；C项，温度升高，正、逆反应速率都增大，平衡向吸热方向移动，即平衡正向移动，错误；D项，恒温恒容下，再充入气体，平衡正向移动，浓度减小，正确。 13．答案：AD 解析：A项，根据图像，当氢碳比一定时，升高温度，的平衡转化率减小，即升高温度，平衡逆向移动，正反应为放热反应，反应的，正确；B项，相同温度下，氢碳比增大，的平衡转化率增大，根据图像，相同温度下氢碳比为时的平衡转化率大于氢碳比为2.0时的平衡转化率，故氢碳比：，错误；C项，根据图像，在氢碳比为2.0时，Q点的转化率小于该条件下的平衡转化率，故反应正向进行，即Q点（正）大于（逆），错误；D项，P点所处曲线氢碳比为2.0，的平衡转化率为50%，设起始充入的物质的量为，则充入的物质的量为，从起始到平衡转化的物质的量为，根据反应，从起始到平衡转化的物质的量为，平衡时物质的量依次为，与的物质的量之比为，正确；故选A、D。 14．答案：CD 解析： 15．答案：（1）① ②小 （2）；bd （3）ac （4）<；< 解析：（1）①根据化学方程式可写出该反应的化学平衡常数表达式；②合成氨反应是放热反应，升高温度，平衡逆向移动，K减小。 （2）设转化的氮气的浓度为，列三段式： 反应达到平衡状态时，测得混合气体中氨的体积分数为20%，即，解得，则。容器容积不变，混合气体的质量不变，所以容器内气体的密度始终保持不变，a错误；容器容积不变，该反应为反应前后气体体积减小的反应，所以容器内压强保持不变说明反应达到平衡状态，b正确；，正、逆反应速率不相等，说明反应未达到平衡状态，c错误；混合气体中不变，说明各组分浓度都不变，反应达到平衡状态，d正确。 （3）先出现拐点的先达到平衡状态，则，升高温度，平衡逆向移动，的体积分数减小，a正确；平衡时各物质浓度不一定相等，b错误；使用催化剂可加快反应速率，但对平衡无影响，平衡时的转化率不变，c正确。 （4）容器A与容器B的初始投入量相同，容器B为恒压密闭容器，该反应为反应前后气体体积减小的反应，故随着反应的进行，容器B的体积逐渐减小，平衡时相当于对容器A加压，平衡正向移动，氨气的体积分数变大，所以；合成氨反应为可逆反应，则A中和不能完全转化为2 mol 。 学科网（北京）股份有限公司 $$