第4节 第1课时 化学反应的调控（分层作业）-【上好课】2024-2025学年高二化学同步精品课堂（人教版2019选择性必修1）

第4节 化学反应的调控 第1课时 化学反应的调控 （分层作业） 一、单选题 1．下列生活和生产中的做法或事实，与调控反应速率无关的是（    ） A．牛奶放在冰箱中冷藏 B．使用加酶洗衣粉洗涤衣物 C．汽车的橡胶轮胎中要添加抑制剂 D．工业合成氨时，及时将氨气液化分离 2．下列有关合成氨工业的说法中正确的是 A．铁触媒作催化剂可加快反应速率，且有利于化学平衡向合成氨的方向移动 B．升高温度可以加快反应速率，且有利于化学平衡向合成氨的方向移动 C．增大压强能缩短达到平衡状态所用的时间 D．合成氨采用的压强是10~30MPa，因为该压强下铁触媒的活性最高 3．合成氨解决了地球上因粮食不足而导致的饥饿和死亡问题，下列有关工业合成氨的说法错误的是 A．反应物是和 B．过程属于生物固氮 C．反应属于可逆反应 D．反应条件是高温、高压、催化剂 4．合成氨反应通常控制在20～50MPa的压强和500℃左右的温度，且进入合成塔的氮气和氢气的体积比为1∶3，经科学测定，在相应条件下氮气和氢气反应所得氨的平衡浓度(体积分数)如表所示： 20MPa 60MPa 500℃ 19.1 42.2 而实际从合成塔出来的混合气体中含有氨约为15%，这表明 A．表中所测数据有明显误差 B．生产条件控制不当 C．氨的分解速率大于预测值 D．合成塔中的反应并未达到平衡 5．合成氨的热化学方程式为  。最近，吉林大学与韩国、加拿大科研人员合作研究，提出基于机械化学(“暴力”干扰使铁活化)在较温和的条件下由氮气合成氨的新方案(过程如图所示)，利用这种方案所得氨的体积分数平衡时可高达。下列说法正确的是 A．该方案所得氨的含量高，主要是因为使用了铁做催化剂 B．采用该方案生产氨气，活化能和均减小 C．该方案氨的含量高，与反应温度较低有关 D．为了提高氨气的产率，应尽量采取较高温度提高化学反应速率 6．下列关于化学反应的调控措施说法不正确的是 A．硫酸工业中，为使黄铁矿充分燃烧，可将矿石粉碎 B．硝酸工业中，氨的氧化使用催化剂是为了增大反应速率，提高生产效率 C．合成氨工业中，为提高氮气和氢气的利用率，采用循环操作 D．对于合成氨的反应，如果调控好反应条件，可使一种反应物的转化率达到100% 7．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．使用铁触媒，使N2和H2混合气体有利于合成氨 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 8．工业上，合成氨反应N2 + 3H22NH3的微观历程如下图所示。用、、分别表示N2、H2、NH3，下列说法正确的是    A．①→② 催化剂在吸附N2、H2时，形成新的化学键 B．②→③ 形成N原子和H原子是放热过程 C．①→⑤ N2和H2全部化合成氨气 D．使用合适的催化剂，能提高合成氨反应的效率 9．在硫酸工业中，在催化剂条件下使氧化为：  。下表列出了在不同温度和压强下，反应达到平衡时的转化率。下列说法正确的是 温度 平衡时的转化率 450 97.5 98.9 99.2 99.6 99.7 550 85.6 92.9 94.9 97.7 98.3 A．该反应在任何条件下均能自发进行 B．实际生产中，最适宜的条件是温度450℃、压强 C．使用催化剂可加快反应速率，提高的平衡产率 D．为提高的转化率，应适当充入过量的空气 10．如下图所示为工业合成氨的流程图。下列说法不正确的是 A．步骤①中“净化”可以防止催化剂中毒 B．步骤②中“加压”既可以提高原料的转化率，又可以加快反应速率 C．步骤③、④、⑤均有利于提高原料平衡的转化率 D．为提高反应物的转化率应及时将氨从混合气中分离出去 11．纳米钴常用于CO加氢反应的催化剂：CO(g)+3H2(g)CH4(g)+H2O(g)  ΔH＜0。下列说法正确的是 A．纳米技术的应用，优化了催化剂的性能，提高了反应的转化率 B．缩小容器体积，平衡向正反应方向移动，CO的浓度增大 C．从平衡体系中分离出H2O(g)能加快正反应速率 D．工业生产中采用高温条件下进行，其目的是提高CO的平衡转化率 12．在工业生产硝酸过程中，在氧化炉中发生反应Ⅰ、Ⅱ，不同温度下各反应的化学平衡常数如表所示。下列说法正确的是 温度 主反应Ⅰ：4NH3+5O2=4NO+6H2O 副反应Ⅱ：4NH3+3O2=2N2+6H2O 500(K) 1.1×1026 7.1×1034 700(K) 2.1×1019 2.6×1025 A．通过数据分析，两个反应△H＜0 B．通过改变氧化炉的温度可促进反应Ⅰ而抑制反应Ⅱ C．通过改变氧化炉的压强可促进反应Ⅰ而抑制反应Ⅱ D．通过增加氨气或O2的浓度，均可提高氨气的平衡转化率 二、填空题 13．工业合成氨工艺过程如图，回答下列问题： (1)．工业合成氨中对原料气必须净化的原因是 。 (2)．合成氨时采用500℃左右的温度进行，主要是因为在该温度时 。 (3)．Y气体含 。 14．工业上用硫铁矿为主要原料制取硫酸，主要设备有沸腾炉、接触室和吸收塔。 (1)．有关接触法制硫酸的下列说法中，不正确的是___________。 A．二氧化硫的氧化在接触室中发生 B．吸收塔用浓度为98.3%浓硫酸吸收三氧化硫 C．接触室中反应的条件之一为较高温度是为了提高的转化率 D．硫酸工业中在接触室安装热交换器是为了利用转化为时放出的热量 (2)．平衡转化率与温度及压强关系如图所示。在实际生产中，催化氧化反应的条件选择常压、450℃左右(对应图中A点)，而没有选择转化率更高的B或C点对应的反应条件，其原因分别是 、 。 15．为模拟上述工业合成氨的过程，时向填充有催化剂、体积为2L的刚性容器中充入一定量的和合成氨，实验中测得随时间的变化如表所示： 时间/min 5 10 15 20 25 30 0.08 0.14 0.18 0.20 0.20 0.20 (1)5~15min内的平均反应速率 (2)下列情况能说明反应达到平衡状态的是___________。 A． B．混合气体的相对分子质量不再变化 C．体积分数不再变化 D．混合气体的密度保持不变 (3) 温(填“高”或“低”)有利于提高反应速率，请从碰撞理论的角度加以解释 。 温(填“高”或“低”)有利于提高平衡转化率，综合考虑催化剂活性等因素，工业常采用400～500℃。 一、单选题 1．化学反应广泛联系生活、生产及研究领域。下列叙述与化学反应调控无关的是 A．油锅起火，盖上锅盖灭火 B．生产糖果，加入食用色素 C．鲜牛奶冷藏，冷链运输 D．工业合成氨，研发新型催化剂 2．已知合成氨反应，既要使合成氨的产率增大，又要使反应速率加快，可采取的方法是 ①减压；②加压；③升温；④降温；⑤及时从平衡混合气中分离出；⑥补充或⑦加催化剂； A．③④⑤⑦ B．②④⑥ C．仅②⑥ D．②③⑥⑦ 3．以丙烯、氨气和空气(空气中O2体积分数约为20%)为原料，在催化剂条件下生产丙烯腈(CH2CHCN)的过程中会同时生成副产物丙烯醛，发生的主要反应如下： C3H6(g)＋NH3(g)＋3/2O2(g)=CH2CHCN(g)＋3H2O(g) C3H6(g)＋O2(g)=CH2CHCHO(g)＋H2O(g) 在恒压、460℃时，保持丙烯和氨气的总进料量和空气的进料量均不变，丙烯腈和丙烯醛的平衡产率随进料气中n(氨气)/n(丙烯)的比值变化的曲线如图所示。下列有关说法正确的是 A．图中曲线a表示丙烯腈的平衡产率随n(氨气)/n(丙烯)比值的变化 B．增大压强有利于提高反应速率和丙烯腈的平衡产率 C．使用合适的催化剂可以使丙烯腈的平衡产率达到100% D．由图可知，原料氨气、丙烯和空气的理论最佳进料体积比为2∶2∶3 4．目前工业上利用甲烷催化裂解生产不含一氧化碳和二氧化碳的清洁氢气。该过程多用铁、钴和镍等过渡金属纳米催化剂：CH4(g)C(s)＋2H2(g)，已知温度升高，甲烷的平衡转化率增大。下列有关说法不正确的是（    ） A．甲烷裂解属于吸热反应 B．在反应体系中加催化剂，反应速率增大 C．增大体系压强，不能提高甲烷的转化率 D．在1500℃以上时，甲烷的转化率很高，但几乎得不到炭黑，是因为在高温下该反应为放热反应 5．某工业生产中发生反应：。下列有关该工业生产的说法正确的是 A．工业上合成M时，一定采用高压条件，因为高压有利于M的生成 B．若物质B廉价易得，工业上一般采用加入过量的B的方式来提高A和B的转化率 C．工业上一般采用较高温度合成M，因温度越高，反应物的转化率越高 D．工业生产中使用催化剂可提高M的日产量 6．下图为工业合成氨的流程图。下列说法正确的是 A．步骤②中“加压”既可以提高原料的转化率，又可以加快反应速率 B．步骤③中反应温度提高至，反应速率加快且催化剂的活性更高 C．步骤③、④、⑤均有利于提高原料平衡的转化率 D．步骤⑤采用循环操作，主要是为了提高平衡混合物中氨的含量 7．下列关于工业合成氨反应的调控说法正确的是 A．合成氨时，常采用迅速冷却的方法将氨液化，提高平衡转化率 B．合成氨时为提高平衡转化率，温度越高越好 C．增大浓度，可以提高活化分子百分数，从而加快反应速率 D．合成氨选择100～300MPa的压强，目的是为了加快反应速率，并提高转化率 8．下列有关说法正确的是 A．为降低高炉尾气中CO的含量，可采用增加高炉高度的方法 B．合成氨的生产中，压强越大，氨的产率越高，因此在选择条件时，压强越大越好 C．合成氨的生产中，温度越低，氨的产率越高，因此在选择条件时，温度越低越好 D．在给定的条件下，达到平衡时可逆反应完成程度最大 9．下列有关合成氨工业的说法正确的是 A．由于氨易液化，、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 B．铁触媒作催化剂可加快反应速率，且有利于化学平衡向合成氨的方向移动 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．从合成塔出来的混合气体中只占15%，故合成氨厂的产率都很低 10．工业制备硫酸的生产过程及相关信息如下。下列有关说法正确的是 温度/℃ 不同压强下接触室中的平衡转化率/ 450 99.2 99.7 550 94.9 97.7 工艺流程 A．循环利用的物质是 B．为放热反应 C．吸收塔中表现强氧化性 D．实际生产中，接触室中应采用温度，压强 11．在硫酸工业中，通过下列反应：，下表列出了在不同温度和压强下，反应达到平衡时的转化率。下列说法正确的是 温度/ 平衡时的转化率 0.1MPa 0.5MPa 1MPa 5MPa 10MPa 450 97.5 98.9 99.2 99.6 99.7 550 85.6 92.9 94.9 97.7 98.3 A．工业上通入过量空气的主要目的是加快反应速率 B．回收尾气中的仅为了防止空气污染 C．采用常压条件是因为常压下的转化率足够高，增大压强会增加设备成本 D．选择的较高温度既提高反应速率也提高平衡转化率 12．二甲醇是一种绿色能源，也是一种化工原料。在体积均为的容器I、Ⅱ中分别充入和，发生反应：。相对容器Ⅱ，容器I仅改变温度或压强一个条件。两个容器同时发生化学反应，的转化率与时间关系如图，下列叙述正确的是 A．该反应中，产物总能量大于反应物总能量 B．其他条件相同，压强，容器I容器Ⅱ C．容器Ⅱ中内平均速率为 D．容器I条件下，平衡常数为27 二、填空题 13.工业合成氮是人类科学技术的一项重大突破，目前已有三位科学家因其获得诺贝尔奖，已知反应为 ，，该反应的焓变和熵变随温度变化很小，可视为常数。回答下列问题： (1)．已知：下合成氨反应的平衡常数，可判断下列关于合成氨反应的说法正确的是 。 A．在该温度下反应速率较快 B．在该温度下正反应进行得比较完全 C．在该温度下加入催化剂，平衡常数将发生变化 D．仅从K值可得知该反应的平衡转化率 (2)．只改变一个影响因素，平衡常数K与化学平衡移动的关系叙述正确的是 。 A．K值变化，平衡不一定移动 B．K值不变，平衡可能移动 C．平衡移动，K值可能不变 D．平衡移动，K值一定变化 (3)．时，若测得某一时刻，在的恒容密闭容器中，、、的物质的量分别为、、，请通过列式计算判断此时该反应向哪个方向进行 。 (4)．时，在2L的恒容密闭容器中，投入和发生合成氨反应，平衡时的体积分数为40%，则该温度下的的平衡转化率为 (答案保留2位有效数字)；其他条件不变，若向此平衡体系中再充入和，则平衡时的体积分数 40%(填“<”“>”或“=”) (5)．合成氨反应的正反应活化能 逆反应活化能(填“大于”、“小于”或“等于”)，加入催化剂比不加催化剂时，正反应活化能 (填“增高”或“降低”或“不变”)，逆反应活化能 (填“增高”或“降低”或“不变”)，催化剂改变了反应历程，同等程度提高了正、逆反应的速率。 14．如图所示的是以黄铁矿（）为主要原料接触法制硫酸工业的流程示意图（A．沸腾炉  B．接触室  C．吸收塔） (1)对于B设备中接触氧化的反应，下图中的甲、乙、丙分别表示在不同条件下，在反应混合物中的体积分数（Y）与时间（X）的关系，请按要求填写： ①若甲图两条曲线分别表示有催化剂和无催化剂的情况，则 表示有催化剂的情况； ②若乙图两条曲线分别表示不同压强的情况，则 表示压强较大的情况； ③若丙图两条曲线分别表示600℃和400℃的情况，则 表示600℃的情况。 (2)在生产中常使用过量的空气是为了 。 (3)接触法制硫酸的沸腾炉处产生的炉气必须经过净化处理，目的是为了 。 (4)从⑤处排出的气体是______（填序号） A．、 B．、 C．、 D．水蒸气 (5)在B设备中加热到400℃~500℃是由于①加快反应速率，② 。 (6)对从进口⑧喷进的液体的叙述最准确的是 （填序号）。 A．水    B．98.3%的浓硫酸    C．稀硫酸 (7)吸收塔排出的尾气先用氨水吸收，再用浓硫酸处理得到较高浓度的和铵盐，既可作为生产硫酸的原料循环再利用，也可用于工业制溴过程中吸收潮湿空气中的，请写出吸收的离子方程式： 。 15．合成氨工业对化学工业和国防工业具有重要意义。工业合成氨生产示意图如图所示。 (1)图中条件选定的主要原因是 (填字母编号)。 A．温度、压强对化学平衡的影响 B．催化剂铁触媒在该温度时活性大 C．工业生产受动力、材料、设备等条件的限制 (2)工业生产中氮气与氢气按物质的量之比为1∶2.8进行投料，合成塔压强p恒定。若起始时氮气通入量为x mol，一段时间后测得氮气的平衡转化率为80%，用平衡分压代替平衡浓度表示平衡常数的 (用p表示，气体分压=总压×物质的量分数)。 (3)合成氨反应通常控制在20~50MPa的压强和500℃左右的温度，若进入合成塔的氮气和氢气的体积比为1∶3，经科学测定，在相应条件下氮气和氢气反应所得氨的平衡浓度(体积分数)如表所示： 压强 20MPa 60MPa 500℃ 19.1 42.2 而实际流程从合成塔出来的混合气体中含有氨约为15%，这表明 。 A．表中所测数据有明显误差            B．生产条件控制不当 C．氨的分解速率大于预测值             D．合成塔中的反应并未达到平衡 该流程控制含氨约为15%的原因是 。 原创精品资源学科网独家享有版权，侵权必究！1 学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司 $$ 第4节 化学反应的调控 第1课时 化学反应的调控 （分层作业） 一、单选题 1．下列生活和生产中的做法或事实，与调控反应速率无关的是（    ） A．牛奶放在冰箱中冷藏 B．使用加酶洗衣粉洗涤衣物 C．汽车的橡胶轮胎中要添加抑制剂 D．工业合成氨时，及时将氨气液化分离 【答案】D 【详解】A．牛奶放在冰箱中冷藏，降低了温度，反应速率降低，A正确； B．使用加酶洗衣粉洗涤衣物，相当于使用了催化剂，加快反应速率，B正确； C．汽车的橡胶轮胎中要添加抑制剂是为了防止橡胶老化，延长寿命，降低了反应速率，C正确； D．工业合成氨时，及时将氨气液化分离，是降低生成物浓度，使平衡正向进行，与速率无关，D错误； 故选D。 2．下列有关合成氨工业的说法中正确的是 A．铁触媒作催化剂可加快反应速率，且有利于化学平衡向合成氨的方向移动 B．升高温度可以加快反应速率，且有利于化学平衡向合成氨的方向移动 C．增大压强能缩短达到平衡状态所用的时间 D．合成氨采用的压强是10~30MPa，因为该压强下铁触媒的活性最高 【答案】C 【详解】A．催化剂可以改变反应速率，但不能使平衡移动，A错误； B．升高温度可以加快反应速率，但合成氨反应是放热反应，因此升高温度不利于化学平衡向合成氨的方向移动，B错误； C．增大压强可以加快反应速率，缩短达到平衡所用的时间，C正确； D．催化剂的活性主要取决于温度的高低，而非压强的大小，D错误； 综上，本题选C。 3．合成氨解决了地球上因粮食不足而导致的饥饿和死亡问题，下列有关工业合成氨的说法错误的是 A．反应物是和 B．过程属于生物固氮 C．反应属于可逆反应 D．反应条件是高温、高压、催化剂 【答案】B 【详解】A．工业合成氨的原料是N2和H2  ，故A正确； B．工业合成氨属于人工固氮，故B错误； C．工业合成氨N2+3H2⇌2NH3是一个可逆反应，故C正确； D．为了有利于合成氨，选择了500℃左右的高温，20MPa-50MPa的高压，同时使用铁触媒做催化剂，故D正确； 故选：B。 4．合成氨反应通常控制在20～50MPa的压强和500℃左右的温度，且进入合成塔的氮气和氢气的体积比为1∶3，经科学测定，在相应条件下氮气和氢气反应所得氨的平衡浓度(体积分数)如表所示： 20MPa 60MPa 500℃ 19.1 42.2 而实际从合成塔出来的混合气体中含有氨约为15%，这表明 A．表中所测数据有明显误差 B．生产条件控制不当 C．氨的分解速率大于预测值 D．合成塔中的反应并未达到平衡 【答案】D 【详解】A．表中数据为通过科学实验所得，不可能有明显误差，A错误； B．合成氨连续操作，不可能对生产条件控制不当，B错误； C．平衡浓度与速率的大小没有直接关系，C错误； D．合成氨工业考虑单位时间的产量问题，并未让合成氨反应达到平衡，因为让反应达到平衡需要一定的时间，时间太长得不偿失，D正确； 故答案选D。 5．合成氨的热化学方程式为  。最近，吉林大学与韩国、加拿大科研人员合作研究，提出基于机械化学(“暴力”干扰使铁活化)在较温和的条件下由氮气合成氨的新方案(过程如图所示)，利用这种方案所得氨的体积分数平衡时可高达。下列说法正确的是 A．该方案所得氨的含量高，主要是因为使用了铁做催化剂 B．采用该方案生产氨气，活化能和均减小 C．该方案氨的含量高，与反应温度较低有关 D．为了提高氨气的产率，应尽量采取较高温度提高化学反应速率 【答案】C 【详解】A．由循环图看出，铁是合成氨的催化剂，但催化剂不影响平衡移动，A错误； B．使用催化剂能降低活化能，但不改变反应的，B错误； C．合成氨是放热反应，较低的反应温度有利于提高氮气的转化率及氨气的产率，C正确； D．合成氨是放热反应，温度过高会影响氨气的产率，D错误； 故选C。 6．下列关于化学反应的调控措施说法不正确的是 A．硫酸工业中，为使黄铁矿充分燃烧，可将矿石粉碎 B．硝酸工业中，氨的氧化使用催化剂是为了增大反应速率，提高生产效率 C．合成氨工业中，为提高氮气和氢气的利用率，采用循环操作 D．对于合成氨的反应，如果调控好反应条件，可使一种反应物的转化率达到100% 【答案】D 【详解】A．硫酸工业中，将矿石粉碎可以增大反应物的接触面积，有利于黄铁矿的充分燃烧，故A正确； B．硝酸工业中，氨的氧化使用催化剂，可以降低反应的活化能，增大反应速率，提高生产效率，故B正确； C．合成氨工业中，分离出液氨的混合气体中含有的氮气和氢气采用循环操作，有利于提高氮气和氢气的利用率，故C正确； D．合成氨反应为可逆反应，可逆反应不可能完全反应，所以调控反应条件不可能使反应物的转化率达到100%，故D错误； 故选D。 7．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．使用铁触媒，使N2和H2混合气体有利于合成氨 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 【详解】A．催化剂不能使平衡移动，使用铁触媒，加快N2和H2合成氨的反应速率，不能可用勒·夏特列原理来解释，故不选A； B．合成氨正反应气体系数和减小，加压平衡正向移动，能可用勒·夏特列原理来解释高压比常压条件更有利于合成氨，故选B； C．合成氨反应放热，升高温度平衡逆向移动，不能可用勒·夏特列原理来解释500℃左右比室温更有利于合成氨的反应，故不选C； D．合成氨时采用循环操作，可提高原料的利用率，与平衡移动无关，不能可用勒·夏特列原理来解释，故不选D； 选B。 8．工业上，合成氨反应N2 + 3H22NH3的微观历程如下图所示。用、、分别表示N2、H2、NH3，下列说法正确的是    A．①→② 催化剂在吸附N2、H2时，形成新的化学键 B．②→③ 形成N原子和H原子是放热过程 C．①→⑤ N2和H2全部化合成氨气 D．使用合适的催化剂，能提高合成氨反应的效率 【答案】D 【详解】A.由图中可以知道，①→②催化剂在吸附N2、H2时，没有形成新的化学键，故A错误； B.由图中可以知道，每3个氢分子和1个氮气分子断键得到N原子和H原子，断裂旧的化学键需要吸收能量，故B错误； C.该反应为可逆反应，可逆反应有一定反应限度，反应物不可能转化为生成物，所以①→⑤N2和H2不可能全部化合成氨气，故C错误； D.使用合适的催化剂，催化剂能够加快化学反应速率，能提高合成氨反应的效率，故D正确。 故选D。 9．在硫酸工业中，在催化剂条件下使氧化为：  。下表列出了在不同温度和压强下，反应达到平衡时的转化率。下列说法正确的是 温度 平衡时的转化率 450 97.5 98.9 99.2 99.6 99.7 550 85.6 92.9 94.9 97.7 98.3 A．该反应在任何条件下均能自发进行 B．实际生产中，最适宜的条件是温度450℃、压强 C．使用催化剂可加快反应速率，提高的平衡产率 D．为提高的转化率，应适当充入过量的空气 【答案】D 【详解】A．反应  是气体体积减小的放热反应，△S<0，△H <0，当△H-T△S<0时，反应能自发进行，则温度过高，该反应可能不能自发进行，故A错误； B．由表格可知，450℃、压强时，二氧化硫的转化率较高，当没有测定其它条件时二氧化硫的转化率，不能确定实际生产中，最适宜的条件是温度450℃、压强，故B错误； C．使用催化剂可加快反应速率，但平衡不移动，不能提高的平衡产率，故C错误； D．充入过量的空气，平衡正向移动，的转化率增大，故D正确； 故选D。 10．如下图所示为工业合成氨的流程图。下列说法不正确的是 A．步骤①中“净化”可以防止催化剂中毒 B．步骤②中“加压”既可以提高原料的转化率，又可以加快反应速率 C．步骤③、④、⑤均有利于提高原料平衡的转化率 D．为提高反应物的转化率应及时将氨从混合气中分离出去 【答案】C 【分析】N2和H2净化干燥除去含P、S、As的化合物等杂质后，加压既能提高反应速率，又能促进平衡正向移动，合成氨的反应为放热反应，低温有利于平衡正向移动，但是低温下，催化剂活性低，反应速率也低，因此综合考虑将温度设定在500℃并使用含铁催化剂进行催化反应，及时将产生的NH3液化分离出来以提高N2和H2的转化率，剩余的N2和H2再循环利用，据此分析判断。 【详解】A．步骤①中“净化”是除去杂质，以防止铁催化剂中毒，故A正确； B．合成氨的反应为气体分子数减小的反应，加压有利于平衡正向移动，提高原料转化率，加压也可以提高反应速率，故B正确； C．催化剂只能提高反应速率，不能提高平衡转化率，合成氨反应为放热反应，高温不利于平衡正向移动，而液化分离出NH3和N2、H2的循环再利用均可以使平衡正向移动，所以步骤④、⑤有利于提高原料平衡的转化率，步骤③不能，故C错误； D．在反应达到一定转化率时及时将氨从混合气中分离出去，可使平衡正向移动，能保持足够高的原料转化率，故D正确； 故选C。 11．纳米钴常用于CO加氢反应的催化剂：CO(g)+3H2(g)CH4(g)+H2O(g)  ΔH＜0。下列说法正确的是 A．纳米技术的应用，优化了催化剂的性能，提高了反应的转化率 B．缩小容器体积，平衡向正反应方向移动，CO的浓度增大 C．从平衡体系中分离出H2O(g)能加快正反应速率 D．工业生产中采用高温条件下进行，其目的是提高CO的平衡转化率 【答案】B 【详解】A.纳米技术的应用，优化了催化剂的性能，提高了反应速率，但不能使平衡发生移动，因此物质的转化率不变，A错误； B.反应的正反应是气体体积减小的反应，缩小容器的体积，导致体系的压强增大，化学平衡向气体体积减小的正反应方向移动，但平衡移动的趋势是微弱的，所以缩小容器的体积CO的浓度增大，B正确； C.从平衡体系中分离出H2O(g)，正反应速率瞬间不变，后会逐渐减小，C错误； D.该反应的正反应为放热反应，升高温度，平衡逆向移动，反应物转化率会降低，工业生产中采用高温条件下进行，其目的是在高温下催化剂的化学活性高，能提高化学反应速率，缩短达到平衡所需要的时间，D错误； 故合理选项是B。 12．在工业生产硝酸过程中，在氧化炉中发生反应Ⅰ、Ⅱ，不同温度下各反应的化学平衡常数如表所示。下列说法正确的是 温度 主反应Ⅰ：4NH3+5O2=4NO+6H2O 副反应Ⅱ：4NH3+3O2=2N2+6H2O 500(K) 1.1×1026 7.1×1034 700(K) 2.1×1019 2.6×1025 A．通过数据分析，两个反应△H＜0 B．通过改变氧化炉的温度可促进反应Ⅰ而抑制反应Ⅱ C．通过改变氧化炉的压强可促进反应Ⅰ而抑制反应Ⅱ D．通过增加氨气或O2的浓度，均可提高氨气的平衡转化率 【答案】A 【详解】A．通过数据分析，升高温度，反应Ⅰ、Ⅱ的平衡常数均减小，即平衡逆向移动，则两个反应的正反应均为放热反应，△H＜0，故A正确； B．根据A项分析，反应Ⅰ、Ⅱ均为放热反应，通过改变氧化炉的温度对反应Ⅰ和反应Ⅱ平衡移动的影响是相同的，故B错误； C．已知：主反应Ⅰ：4NH3+5O2=4NO+6H2O，副反应Ⅱ：4NH3+3O2=2N2+6H2O，两个反应正反应方向均为气体分子数增大的反应体系，改变压强，对反应Ⅰ和反应Ⅱ平衡移动的影响时相同的，故C错误； D．增加O2的浓度，平衡正向移动，氨气的平衡转化率提高；增加氨气的浓度，平衡也是正向移动，但根据外界条件变化大于体系内平衡移动的变化，氨气的平衡转化率降低，故D错误； 答案选A。 二、填空题 13．工业合成氨工艺过程如图，回答下列问题： (1)．工业合成氨中对原料气必须净化的原因是 。 (2)．合成氨时采用500℃左右的温度进行，主要是因为在该温度时 。 (3)．Y气体含 。 【答案】(1)．防止催化剂中毒 (2)．铁催化剂在400-500℃活性最大 (3)．N2和H2 【解析】(1)．过多的杂质气体进入，也可能降低催化剂的催化活性，所以要对原料气体进行除杂处理，故答案为：防止催化剂中毒； (2)．利用氮气和氢气合成氨气是发热反应，升高温度，不利于平衡正向移动，此时应该考虑催化剂活性，所以答案为：铁催化剂在400-500℃活性最大； (3)．通过热交换以后，产物气体和原料气体混合进入冷却环节，将氨气液化以后，可以对氨气进行较彻底的分离，此时剩余的氮气和氢气，则可以回收利用，所以答案为：N2和H2 14．工业上用硫铁矿为主要原料制取硫酸，主要设备有沸腾炉、接触室和吸收塔。 (1)．有关接触法制硫酸的下列说法中，不正确的是___________。 A．二氧化硫的氧化在接触室中发生 B．吸收塔用浓度为98.3%浓硫酸吸收三氧化硫 C．接触室中反应的条件之一为较高温度是为了提高的转化率 D．硫酸工业中在接触室安装热交换器是为了利用转化为时放出的热量 (2)．平衡转化率与温度及压强关系如图所示。在实际生产中，催化氧化反应的条件选择常压、450℃左右(对应图中A点)，而没有选择转化率更高的B或C点对应的反应条件，其原因分别是 、 。 【答案】(1)．CD (2)． 不选B点，因为压强越大对设备的投资越大，消耗的动能越大，SO2原料的转化率在常压(0.1MPa)下的转化率已达到97%左右，再提高压强，SO2的转化率提高的余地很小，所以采用常压 不选C点，因为温度越低，SO2的转化率虽然更高，但催化剂的催化作用会受影响，450℃时，催化剂的催化效率最高，故选择A点，而不选择C点 【解析】(1)．A．依据接触法制硫酸的工业流程和三个设备分析判断，二氧化硫的接触氧化是在接触室中发生的，A项正确； B．设备C中用98.3%的H2SO4来吸收SO3的原因是：用水吸收易形成酸雾阻止三氧化硫的吸收，B项正确； C．该反应是放热反应，升高温度，平衡逆向移动，SO2的转化率降低，实际上工业生产中采用较高的温度，是为了保证催化剂的活性和一定的化学反应速率，C项错误； D．硫酸工业中，在接触室安装热交换器是为了利用二氧化硫生成三氧化硫的反应是放热的，而不是利用SO3转化为H2SO4时放的热量，D项错误； 答案选CD； (2)．不选B点，因为压强越大对设备的投资越大，消耗的动能越大，SO2原料的转化率在常压(0.1MPa)下的转化率已达到97%左右，再提高压强，SO2的转化率提高的余地很小，所以采用常压；不选C点，因为温度越低，SO2的转化率虽然更高，但催化剂的催化作用会受影响，450℃时，催化剂的催化效率最高，故选择A点，而不选择C点。 15．为模拟上述工业合成氨的过程，时向填充有催化剂、体积为2L的刚性容器中充入一定量的和合成氨，实验中测得随时间的变化如表所示： 时间/min 5 10 15 20 25 30 0.08 0.14 0.18 0.20 0.20 0.20 (1)5~15min内的平均反应速率 (2)下列情况能说明反应达到平衡状态的是___________。 A． B．混合气体的相对分子质量不再变化 C．体积分数不再变化 D．混合气体的密度保持不变 (3) 温(填“高”或“低”)有利于提高反应速率，请从碰撞理论的角度加以解释 。 温(填“高”或“低”)有利于提高平衡转化率，综合考虑催化剂活性等因素，工业常采用400～500℃。 【答案】(1)0.005 (2)BC (3) 高 升高温度，提高了单位体积的活化分子数目，有效碰撞增加，速率加快 低 【详解】（1）根据反应方程式可知， （2）恒温恒容条件下，达到平衡的条件为 应该指出正反应速率等于逆反应速率，故A错误； 该反应是气体分子数变化的反应，始终再变化，故混合气体的相对分子质量不再变化说明达到平衡，故B正确； 体积分数始终再变，当其不再变化说明达到平衡，故C正确；     混合气体的总质量不变，体积不变，密度始终不变，故混合气体的密度保持不变不能说明反应达到平衡，故D错误； 故答案为BC； （3）高温度有利于提高反应速率，请从碰撞理论的角度加以解释升高温度，提高了单位体积的活化分子数目，有效碰撞增加，速率加快。该反应是放热反应，低温有利于提高平衡转化率，综合考虑催化剂活性等因素，工业常采用400～500℃。 一、单选题 1．化学反应广泛联系生活、生产及研究领域。下列叙述与化学反应调控无关的是 A．油锅起火，盖上锅盖灭火 B．生产糖果，加入食用色素 C．鲜牛奶冷藏，冷链运输 D．工业合成氨，研发新型催化剂 【答案】B 【详解】A．油锅起火，盖上锅盖灭火，是隔绝空气灭火，与化学反应调控有关，A项正确； B．生产糖果，加入食用色素，与化学反应调控无关，B项错误； C．鲜牛奶冷藏，冷链运输，是降低温度，减缓反应速率，与化学反应调控有关，C项正确； D．工业合成氨，研发新型催化剂，加快反应速率，与化学反应调控有关，D项正确； 答案选B。 2．已知合成氨反应，既要使合成氨的产率增大，又要使反应速率加快，可采取的方法是 ①减压；②加压；③升温；④降温；⑤及时从平衡混合气中分离出；⑥补充或⑦加催化剂； A．③④⑤⑦ B．②④⑥ C．仅②⑥ D．②③⑥⑦ 【答案】C 【分析】合成氨反应，该反应的特点为：正反应放热且气体分子数减小；据此分析。 【详解】①减压，反应速率减慢，平衡逆向移动，的产率减小，①不可采取； ②加压，反应速率加快，平衡正向移动，的产率增大，②可采取； ③升温，反应速率加快，平衡逆向移动，的产率减小，③不可采取； ④降温，反应速率减慢，平衡正向移动，的产率增大，④不可采取； ⑤及时从平衡混合气中分离出，反应速率减慢，平衡正向移动，的产率增大，⑤不可采取； ⑥补充N2或H2，反应速率加快，平衡正向移动，的产率增大，⑥可采取； ⑦加催化剂，反应速率加快，但平衡不移动，的产率不变，⑦不可采取； 故选②⑥； 故选C。 3．以丙烯、氨气和空气(空气中O2体积分数约为20%)为原料，在催化剂条件下生产丙烯腈(CH2CHCN)的过程中会同时生成副产物丙烯醛，发生的主要反应如下： C3H6(g)＋NH3(g)＋3/2O2(g)=CH2CHCN(g)＋3H2O(g) C3H6(g)＋O2(g)=CH2CHCHO(g)＋H2O(g) 在恒压、460℃时，保持丙烯和氨气的总进料量和空气的进料量均不变，丙烯腈和丙烯醛的平衡产率随进料气中n(氨气)/n(丙烯)的比值变化的曲线如图所示。下列有关说法正确的是 A．图中曲线a表示丙烯腈的平衡产率随n(氨气)/n(丙烯)比值的变化 B．增大压强有利于提高反应速率和丙烯腈的平衡产率 C．使用合适的催化剂可以使丙烯腈的平衡产率达到100% D．由图可知，原料氨气、丙烯和空气的理论最佳进料体积比为2∶2∶3 【答案】A 【详解】A．氨气占比增加有利于丙烯腈的合成，据图可知当n(氨气)/n(丙烯)比值小于1时，随着比值增大a曲线代表的物质平衡产率增加，所以a为丙烯腈，A正确； B．合成丙烯腈的反应为气体系数之和增大的反应，增大压强不利于反应正向进行，B错误； C．可逆反应中反应物的转化率不可能达到100%，C错误； D．据图可知当n(氨气)/n(丙烯)比值为1时，丙烯腈的平衡产率最大，丙烯醛的平衡产率最小，根据合成丙烯腈的反应可知氧气的量为氨气的量的1.5倍为最佳配比，而氧气占空气的20%，所以原料氨气、丙烯和空气的理论最佳进料体积比为1:1:7.5，即2∶2∶15，D错误； 综上所述答案为A。 4．目前工业上利用甲烷催化裂解生产不含一氧化碳和二氧化碳的清洁氢气。该过程多用铁、钴和镍等过渡金属纳米催化剂：CH4(g)C(s)＋2H2(g)，已知温度升高，甲烷的平衡转化率增大。下列有关说法不正确的是（    ） A．甲烷裂解属于吸热反应 B．在反应体系中加催化剂，反应速率增大 C．增大体系压强，不能提高甲烷的转化率 D．在1500℃以上时，甲烷的转化率很高，但几乎得不到炭黑，是因为在高温下该反应为放热反应 【答案】D 【分析】已知温度升高，甲烷的平衡转化率增大，故正反应为吸热反应，且反应物的气体量小于生成物的气体量，故增大压强平衡向逆反应方向移动。根据此分析进行解答。 【详解】A．根据温度升高，甲烷的平衡转化率增大，知甲烷裂解属于吸热反应，故A选项正确； B．加入催化剂后反应的活化能降低，反应速率加快，故B选项正确； C.甲烷发生分解反应，反应后气体分子数增大，故增大压强平衡向逆反应方向移动，甲烷的转化率降低，故C选项正确； D．根据温度升高，甲烷的平衡转化率增大，知甲烷裂解正反应属于吸热反应，故 D选项错误。 故答案选D。 5．某工业生产中发生反应：。下列有关该工业生产的说法正确的是 A．工业上合成M时，一定采用高压条件，因为高压有利于M的生成 B．若物质B廉价易得，工业上一般采用加入过量的B的方式来提高A和B的转化率 C．工业上一般采用较高温度合成M，因温度越高，反应物的转化率越高 D．工业生产中使用催化剂可提高M的日产量 【答案】D 【详解】A．虽然高压会使该平衡正向移动，但应综合各种因素采取合适的压强，并不一定要高压，故A错误； B．增加B的量，可以提高A的转化率，但B的转化率会降低，故B错误； C．该反应的正反应为放热反应，升高温度，平衡逆向移动，反应物的转化率减小，故C错误； D．催化剂可以提高反应速率，单位时间内生成更多的M，提高M的日产量，故D正确； 故选D。 6．下图为工业合成氨的流程图。下列说法正确的是 A．步骤②中“加压”既可以提高原料的转化率，又可以加快反应速率 B．步骤③中反应温度提高至，反应速率加快且催化剂的活性更高 C．步骤③、④、⑤均有利于提高原料平衡的转化率 D．步骤⑤采用循环操作，主要是为了提高平衡混合物中氨的含量 【答案】A 【分析】合成氨的反应为放热反应，低温有利于平衡正向移动，但是低温下，催化剂活性低，反应速率也低，因此综合考虑将温度设定在500℃并使用含铁催化剂进行催化反应，及时将产生的NH3液化分离出来以提高N2和H2的转化率，剩余的N2和H2再循环利用，据此判断各项。 【详解】A．合成氨的反应为气体分子数减小的反应，加压有利于平衡正向移动，提高原料转化率，加压也可以提高反应速率，故A正确； B．步骤③中反应温度500℃时催化剂活性较好，提高至，催化剂的活性下降，故B错误； C．步骤③加入催化剂只能提高反应速率，不能提高平衡转化率，液化分离出NH3和N2、H2的循环再利用均可以使平衡正向移动，所以步骤④、⑤有利于提高原料平衡的转化率，步骤③不能，故C错误； D．步骤⑤采用循环操作，主要是为了提高原料利用率，故D错误； 故选：A。 7．下列关于工业合成氨反应的调控说法正确的是 A．合成氨时，常采用迅速冷却的方法将氨液化，提高平衡转化率 B．合成氨时为提高平衡转化率，温度越高越好 C．增大浓度，可以提高活化分子百分数，从而加快反应速率 D．合成氨选择100～300MPa的压强，目的是为了加快反应速率，并提高转化率 【答案】A 【详解】A．由于氨易液化，采用迅速冷却的方法将氨液化，使平衡正移，提高原料转化率，故A正确； B．合成氨的反应是放热反应，升高温度可以加快反应速率，但不利于平衡向合成氨的方向移动，故B错误； C．增大浓度，单位体积内活化分子数目增多，但活化分子百分数未改变，故C错误； D．合成氨的反应是分子数减小的反应，高压有利于向正反应方向移动，提高转化率，且能提高正反应速率，但压强越大，对设备的制造和材料的强度要求就越高，故D错误； 故选A。 8．下列有关说法正确的是 A．为降低高炉尾气中CO的含量，可采用增加高炉高度的方法 B．合成氨的生产中，压强越大，氨的产率越高，因此在选择条件时，压强越大越好 C．合成氨的生产中，温度越低，氨的产率越高，因此在选择条件时，温度越低越好 D．在给定的条件下，达到平衡时可逆反应完成程度最大 【答案】D 【详解】A．增加高炉高度对反应限度无影响，不能降低高炉尾气中CO的含量，故A错误； B．压强越大，对工业生产设备要求越高，需结合实际生产选择合适压强，故B错误； C．温度越低，反应速率越慢，需选择合适温度，故C错误； D．在给定条件下，达到平衡状态时可逆反应达到最大限度，转化率最高，完成程度最大，故D正确； 答案选D。 9．下列有关合成氨工业的说法正确的是 A．由于氨易液化，、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 B．铁触媒作催化剂可加快反应速率，且有利于化学平衡向合成氨的方向移动 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．从合成塔出来的混合气体中只占15%，故合成氨厂的产率都很低 【答案】A 【详解】A．由于氨易液化，N2和H2在实际生产中循环使用，所以总体来说，氨的产率很高，故A正确； B．催化剂只能改变反应速率，不能使平衡移动，故B错误； C．控制反应温度为400~500℃，一是为了使反应速率不至于很低，二是为了使催化剂活性最大，故C错误； D．虽然从合成塔出来的混合气体中NH3只占15%，但由于原料气N2和H2循环使用和不断分离出液氨，所以生产NH3的效率还是很高的，故D错误； 故选A。 10．工业制备硫酸的生产过程及相关信息如下。下列有关说法正确的是 温度/℃ 不同压强下接触室中的平衡转化率/ 450 99.2 99.7 550 94.9 97.7 工艺流程 A．循环利用的物质是 B．为放热反应 C．吸收塔中表现强氧化性 D．实际生产中，接触室中应采用温度，压强 【答案】B 【详解】A．为可逆反应，未参与反应的二氧化硫可循环利用，A错误； B．由表知，在相同压强下，升高温度，二氧化硫的平衡转化率减小，则为放热反应，B正确； C．吸收塔中是为了吸收三氧化硫，不体现强氧化性，C错误； D．和两状态的平衡转化率相差不大，但压强大，对动力和设备要求高，所以实际生产中，接触室中应采用温度，压强，D错误； 答案选B。 11．在硫酸工业中，通过下列反应：，下表列出了在不同温度和压强下，反应达到平衡时的转化率。下列说法正确的是 温度/ 平衡时的转化率 0.1MPa 0.5MPa 1MPa 5MPa 10MPa 450 97.5 98.9 99.2 99.6 99.7 550 85.6 92.9 94.9 97.7 98.3 A．工业上通入过量空气的主要目的是加快反应速率 B．回收尾气中的仅为了防止空气污染 C．采用常压条件是因为常压下的转化率足够高，增大压强会增加设备成本 D．选择的较高温度既提高反应速率也提高平衡转化率 【答案】C 【详解】A．工业上通入过量空气的主要目的是加快反应速率和提高二氧化硫的转化率，故A错误；， B．回收尾气中的是为了防止空气污染和提高原料利用率，故B错误； C．由表中数据可知，采用常压条件是因为常压下的转化率足够高，增大压强会增加设备成本，故C正确； D．正反应放热，升高温度平衡逆向移动，的平衡转化率降低，选择的较高温度提高反应速率，故D错误； 选C。 12．二甲醇是一种绿色能源，也是一种化工原料。在体积均为的容器I、Ⅱ中分别充入和，发生反应：。相对容器Ⅱ，容器I仅改变温度或压强一个条件。两个容器同时发生化学反应，的转化率与时间关系如图，下列叙述正确的是 A．该反应中，产物总能量大于反应物总能量 B．其他条件相同，压强，容器I容器Ⅱ C．容器Ⅱ中内平均速率为 D．容器I条件下，平衡常数为27 【答案】C 【分析】根据图像可知，容器I先达到平衡，说明Ⅰ容器反应速率大于Ⅱ容器，则Ⅰ容器改变的条件可能是升高温度或增大压强。同时从图中还可知平衡时容器Ⅱ中的转化率更高，说明Ⅰ容器改变的条件相对于Ⅱ容器而言促使反应平衡逆向移动，若为升高温度，则反应的化学平衡逆向移动，正反应为放热反应。若为增大压强，反应的化学平衡正向移动，则Ⅰ中的转化率应该大于Ⅱ，故不可能是增大压强，因此Ⅰ改变的条件是升高温度。 【详解】A．根据以上分析可知反应为放热反应，则产物总能量小于反应物总能量，故A项错误； B．若其他条件相同，容器I比容器Ⅱ先达到平衡状态，且正反应是体积减小的，因此改变的条件是温度，故温度：容器I＞容器Ⅱ，故B项错误； C．容器Ⅱ中0∼6min内，CO2的转化率为40%，即反应消耗CO2的物质的量为1mol×40%=0.4mol，H2消耗1.2mol，则H2平均速率为，故C项正确； D．容器I条件下，4min时达到平衡状态，CO2转化率为50%，根据三段式得： 平衡常数，故D项错误； 故本题选C。 二、填空题 13.工业合成氮是人类科学技术的一项重大突破，目前已有三位科学家因其获得诺贝尔奖，已知反应为 ，，该反应的焓变和熵变随温度变化很小，可视为常数。回答下列问题： (1)．已知：下合成氨反应的平衡常数，可判断下列关于合成氨反应的说法正确的是 。 A．在该温度下反应速率较快 B．在该温度下正反应进行得比较完全 C．在该温度下加入催化剂，平衡常数将发生变化 D．仅从K值可得知该反应的平衡转化率 (2)．只改变一个影响因素，平衡常数K与化学平衡移动的关系叙述正确的是 。 A．K值变化，平衡不一定移动 B．K值不变，平衡可能移动 C．平衡移动，K值可能不变 D．平衡移动，K值一定变化 (3)．时，若测得某一时刻，在的恒容密闭容器中，、、的物质的量分别为、、，请通过列式计算判断此时该反应向哪个方向进行 。 (4)．时，在2L的恒容密闭容器中，投入和发生合成氨反应，平衡时的体积分数为40%，则该温度下的的平衡转化率为 (答案保留2位有效数字)；其他条件不变，若向此平衡体系中再充入和，则平衡时的体积分数 40%(填“<”“>”或“=”) (5)．合成氨反应的正反应活化能 逆反应活化能(填“大于”、“小于”或“等于”)，加入催化剂比不加催化剂时，正反应活化能 (填“增高”或“降低”或“不变”)，逆反应活化能 (填“增高”或“降低”或“不变”)，催化剂改变了反应历程，同等程度提高了正、逆反应的速率。 【答案】(1)．B (2)．BC (3)．正向，298K时，N2、H2、NH3的物质的量浓度分别为0.04、0.12、0.32，，﹤，反应正向进行； (4)． 63.64% = (5)． 小于 降低 降低 【解析】(1)．A．在该温度下反应速率与平衡常数大小无关，故A项错误； B．平衡常数越大，说明反应进行得越完全，故B项错误； C．催化剂，不能改变平衡常数，故C项错误； D．平衡常数K值不能判断该反应的平衡转化率，故D项错误； 故答案为：B； (2)．A．化学平衡常数，只与温度有关。可逆反应不是放热反应就是吸热反应，K值变化，温度一定改变，平衡一定移动，故A项错误； B．K值不变，温度不变，但可能压强或浓度改变，平衡可能移动，故B项正确； C．据B分析，保持温度不变，K值不变，但可能压强或浓度改变，平衡可能移动，故C项正确； D．据B、C分析，平衡移动，K值可能不变，故D项错误； 故答案为：BC； (3)．298K时，N2、H2、NH3的物质的量浓度分别为0.04、0.12、0.32，，﹤，反应正向进行，故答案为：正向，298K时，N2、H2、NH3的物质的量浓度分别为0.04、0.12、0.32，，﹤，反应正向进行； (4)．①TK时，在2L的恒容密闭容器中，投入2molN2和6molH2发生合成氨反应，平衡时H2的体积分数为40% ，设氢气的转化，列三段式：，平衡时H2的体积分数，求得，则氢气转化率为： ，故答案为：63.64%； ②恒温恒容条件下，若向此平衡体系中再充入1molN2和3molH2，视为等效平衡，体积分数不变，故答案为：=； (5)．①合成氨为放热反应，正反应活化能小于逆反应活化能，故答案为：小于； ②合成氨过程中加入催化剂，降低反应活化能，故正反应活化能降低，故答案为：降低； ③合成氨过程中加入催化剂，降低反应活化能，故逆反应活化能降低，故答案为：降低； 14．如图所示的是以黄铁矿（）为主要原料接触法制硫酸工业的流程示意图（A．沸腾炉  B．接触室  C．吸收塔） (1)对于B设备中接触氧化的反应，下图中的甲、乙、丙分别表示在不同条件下，在反应混合物中的体积分数（Y）与时间（X）的关系，请按要求填写： ①若甲图两条曲线分别表示有催化剂和无催化剂的情况，则 表示有催化剂的情况； ②若乙图两条曲线分别表示不同压强的情况，则 表示压强较大的情况； ③若丙图两条曲线分别表示600℃和400℃的情况，则 表示600℃的情况。 (2)在生产中常使用过量的空气是为了 。 (3)接触法制硫酸的沸腾炉处产生的炉气必须经过净化处理，目的是为了 。 (4)从⑤处排出的气体是______（填序号） A．、 B．、 C．、 D．水蒸气 (5)在B设备中加热到400℃~500℃是由于①加快反应速率，② 。 (6)对从进口⑧喷进的液体的叙述最准确的是 （填序号）。 A．水    B．98.3%的浓硫酸    C．稀硫酸 (7)吸收塔排出的尾气先用氨水吸收，再用浓硫酸处理得到较高浓度的和铵盐，既可作为生产硫酸的原料循环再利用，也可用于工业制溴过程中吸收潮湿空气中的，请写出吸收的离子方程式： 。 【答案】(1) a a b (2)提高SO2的转化率 (3)防止催化剂中毒 (4)B (5)提高催化剂的催化能力 (6)B (7)SO2+ Br2+2H2O=4H++2Br—+SO 【详解】（1）①使用催化剂，反应速率加快，达到平衡的时间缩短，但平衡不移动，由图可知，曲线a先到达平衡，则a曲线表示使用催化剂、b曲线表示没有使用催化剂，故选a； ②增大压强，化学反应速率加快，达到平衡的时间缩短，由图可知，曲线a先到达平衡，则曲线a表示压强较大的情况，故选a； ③升高温度，化学反应速率加快，达到平衡的时间缩短，由图可知，曲线b先到达平衡，则的曲线b表示温度600℃，故选b； （2）在生产中常使用过量的空气可以增大反应物的浓度，平衡向正反应方向移动，有利于提高二氧化硫的转化率，故答案为：提高SO2的转化率； （3）煅烧黄铁矿形成的炉气主要是二氧化硫气体，另外含有能使催化剂中毒杂质，所以炉气必须经过净化处理防止影响催化氧化的效果，故答案为：防止催化剂中毒； （4）接触室中发生的反应为催化剂作用下二氧化硫和氧气反应生成三氧化硫，三氧化硫在吸收塔中被98%的浓硫酸吸收制取发烟硫酸，未反应完的二氧化硫和氧气再次进入接触室反应生成三氧化硫，所以从⑤处排出的气体是二氧化硫和氧气，故选B； （5）在B设备中加热到400℃~500℃的原因是温度400−500℃条件下，催化剂的活性大，有利于加快反应速率，故答案为：提高催化剂的催化能力； （6）三氧化硫与水反应放出大量的热易形成不易被水吸收的酸雾，所以吸收塔中采用98%的浓硫酸吸收三氧化硫，则从进口⑧喷进的液体的98.3%的浓硫酸，故选B； （7）由题意可知，二氧化硫吸收溴的反应为二氧化硫与潮湿空气中的溴反应生成氢溴酸和硫酸，反应的离子方程式为SO2+ Br2+2H2O=4H++2Br—+SO，故答案为：SO2+ Br2+2H2O=4H++2Br—+SO。 15．合成氨工业对化学工业和国防工业具有重要意义。工业合成氨生产示意图如图所示。 (1)图中条件选定的主要原因是 (填字母编号)。 A．温度、压强对化学平衡的影响 B．催化剂铁触媒在该温度时活性大 C．工业生产受动力、材料、设备等条件的限制 (2)工业生产中氮气与氢气按物质的量之比为1∶2.8进行投料，合成塔压强p恒定。若起始时氮气通入量为x mol，一段时间后测得氮气的平衡转化率为80%，用平衡分压代替平衡浓度表示平衡常数的 (用p表示，气体分压=总压×物质的量分数)。 (3)合成氨反应通常控制在20~50MPa的压强和500℃左右的温度，若进入合成塔的氮气和氢气的体积比为1∶3，经科学测定，在相应条件下氮气和氢气反应所得氨的平衡浓度(体积分数)如表所示： 压强 20MPa 60MPa 500℃ 19.1 42.2 而实际流程从合成塔出来的混合气体中含有氨约为15%，这表明 。 A．表中所测数据有明显误差            B．生产条件控制不当 C．氨的分解速率大于预测值             D．合成塔中的反应并未达到平衡 该流程控制含氨约为15%的原因是 。 【答案】(1)BC (2) (3) D N2、H2的转化率之比1:1.07，增加相对廉价原料N2的用量，提高相对贵重原料H2的转化率，降低生产成本 【详解】（1）A．升高温度，能使反应速率加快，但该反应正反应为放热反应，升高温度，平衡向逆反应方向移动，不利于氨的合成；增大压强，能使反应速率加快，反应也向正反应方向移动，但过高的压强，反应成本高，故A错误； B．实际生产中采用500℃的高温，催化剂的催化活性最高，可以增加反应速率，缩短达到平衡的时间，故B正确； C．合成氨工业的原理是：N2+3H22NH3△H＜0，从化学平衡的角度看，温度越低，压强越大，越有利于合成氨，工业生产以经济利益最大化为目的，所以工业生产受动力、材料、设备等条件的限制，目前的生产条件为：催化剂-铁触媒，温度500℃，压强20～50MPa，故C正确， 故答案为：BC。 （2）工业生产中氮气与氢气按物质的量之比为1∶2.8进行投料，合成塔压强p恒定。若起始时氮气通入量为xmol，一段时间后测得氮气的平衡转化率为80%，则氮气反应0.8x，列出三段式 用p表示压强，气体分压=总压*物质的量分数，Kp=，故答案为：。 （3）A．表中数据为科学家通过科学实验所得，不可存在明显误差，故A错误； B．合成氨生成过程是连续的，不会对生产条件控制不当，故B错误； C．氨气平衡时的浓度大小与速率的大小没有直接关系，若是分解速率的影响，可以通过改变条件，降低反应速率，但无论在任何条件下氨气的体积分数都会低于预测值，说明与氨气的分解速率无关，故C错误； D．从合成塔出来的混合气体中含有氨约为15%，与科学测定结果相比偏低，只能说明合成塔中的可逆反应并没有达到平衡状态，故D正确， 故选：D。 根据题意： ，解得x≈0.248，N2、H2的转化率之比 =1:1.07，该流程控制含氨约为15%的原因是:N2、H2的转化率之比1:1.07，增加相对廉价原料N2的用量，提高相对贵重原料H2的转化率，降低生产成本。 故答案为：D；N2、H2的转化率之比1:1.07，增加相对廉价原料N2的用量，提高相对贵重原料H2的转化率，降低生产成本。 原创精品资源学科网独家享有版权，侵权必究！1 学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司 $$