2.4工业合成氨 同步练习 2023-2024学年高二上学期化学沪科版（2020）选择性必修1

2.4工业合成氨 1．在硫酸工业中，通过下列反应使SO2氧化为SO3：2SO2(g)+O2(g)⇌2SO3(g)  ∆H=-196.6 kJ/mol。下表列出了恒容刚性容器中，在不同温度和压强下，反应达到平衡时SO2的转化率。下列说法错误的是 温度/℃ 平衡时SO2的转化率/% 0.1 MPa 0.5 MPa 1 MPa 5 MPa 10 MPa 450 97.5 98.9 99.2 99.6 99.7 500 85.6 92.9 94.9 97.7 98.3 A．在到达平衡时充入He增大压强，不能增大SO2转化率 B．为了增大SO2的转化率，可以增大SO2与O2的投料比 C．理论上，应该选择的条件是450℃，10 MPa D．在实际生产中，选定的温度为400~500℃，主要原因是考虑催化剂的活性最佳 2．关工业合成氨的说法错误的是 A．及时从反应体系中分离出氨气有利于平衡向正反应方向移动 B．使用铁触媒能降低反应的活化能，使反应物能较快地发生反应 C．工业合成氨温度为，此时原料的平衡转化率最大 D．原料气须经过净化处理，以防止催化剂中毒 3．已知放热反应，若起始时按和物质的量比2：1投料，反应达到平衡时的转化率(%)随温度和压强变化如下表： 温度/℃ 平衡时的转化率/% 0.1MPa 0.5MPa 1MPa 2.5MPa 5MPa 400 99.2 99.6 99.7 99.8 99.9 450 97.5 98.9 99.2 99.5 99.6 500 93.5 96.9 97.8 98.6 99.0 下列说法不正确的是 A．反应过程中，和的转化率始终相等 B．降低温度或增大压强，可使的转化率达到100% C．其他条件不变，升高温度，正反应速率和逆反应速率均增大 D．实际生产中，该反应常采用400~500℃、常压并使用催化剂 4．在一恒温体积可变的密闭容器中发生如下反应：A(g)+B(g)2C(g)    △H＜0，t1时刻达到平衡后，在t2时刻改变条件，其反应过程如图。下列说法正确的是 A．I、II两过程达平衡时，无法确定I、II中A物质的量的哪个多 B．0～t2时，v正＞v逆 C．t2时刻改变的条件可能是增大了压强 D．t2时刻改变的条件可能升高了温度 5．在一定温度下，向容积不变的密闭容器中充入1molA(g)和3molB(g)，发生可逆反应 。下列说法能够判断该反应达到平衡状态的是 ①C的生成速率与C的消耗速率相等 ②单位时间内消耗amolA的同时生成2amolC ③A、B、C的浓度不再发生改变 ④混合气体的密度不再发生改变 ⑤混合气体的总压强不再发生改变 ⑥混合气体的总物质的量不再发生改变 ⑦A、B、C的浓度之比为1∶3∶2 A．①②⑤⑥ B．①③④⑤⑥ C．①②③④⑤ D．③④⑥⑦ 6．已知： ，选择500℃左右是因为催化剂(铁触媒)在此温度下活性最佳。最近我国研制出一种新型合成氨催化剂，其最佳活化温度为350℃左右。则使用该新型催化剂合成氨时，下列说法错误的是 A．可提高反应物的平衡转化率 B．可改变合成氨反应的焓变 C．可减少合成氨的能耗 D．可降低合成氨的反应温度 7．下列说法正确的是 A．H2(g)+S(s)H2S(g)恒压下充入He，化学反应速率不变 B．用铁片和稀硫酸反应制取氢气时，改用98%的浓硫酸可以加快产生氢气的速率 C．N2(g)+3H2(g)2NH3(g)     △H＜0，生产中采用较高温度是为了提高反应物的平衡转化率 D．一定量的锌与过量的稀硫酸反应制取氢气，为减缓反应速率，可向其中加入CH3COONa溶液 8．下列有关化学工业的叙述错误的是 A．工业制备硝酸的第一步反应是N2+O22NO B．煤通过直接液化和间接液化可制得燃料和化工原料 C．合成氨工业采用循环操作，目的是提高氮气和氢气的利用率 D．玻璃是将石灰石、纯碱、石英砂在玻璃窑中高温熔融制得 9．已知反应。下列说法错误的是 A．其他条件不变，压缩体积，正逆反应速率增大 B．C(s)的质量不再改变说明反应已达平衡状态 C．其他条件不变，升高温度，平衡正向移动，平衡常数不变 D．一定条件下，1mol C(s)和1mol (g)反应达到平衡时转化率为10% ，吸收的热量为；相同条件下，1mol (g)和1mol CO(g)反应达到平衡时转化率为10%，放出的热量为，则等于 10．下列说法不正确的是 A．海水提溴过程中鼓入热空气的目的是除去多余的氯气 B．接触法制硫酸，用98.3%H2SO4吸收SO3，而不是用水吸收 C．将Cl2通入冷的石灰乳中，可制得有效成分为Ca(ClO)2的漂白粉 D．合成氨反应的原料气必须经过净化，目的是防止混有的杂质使催化剂“中毒” 11．下列说法正确的是 A．使用高效催化剂，能改变反应的活化能和反应热 B．任何化学反应中的能量变化都表现为热量变化 C．有化学键断裂一定发生化学反应 D．灼热的铂丝与、的混合气接触，铂丝继续保持红热，说明氨的氧化反应是放热反应 12．密闭容器中，发生  和  两个竞争反应，反应历程如图所示．下列说法正确的是 A．增大压强，物质C的浓度不变 B．升高温度，平衡时体系内D的浓度增大 C．反应   D．加入催化剂Ⅱ更有利于D的生成 13．某密闭容器中充入等物质的量的气体A和B，一定温度下发生如下反应：A(g)＋xB(g)2C(g)，达到平衡后，只改变反应的一个条件，测得容器中物质的浓度、反应速率随时间的变化关系如图所示。下列说法中正确的是 A．反应方程式中的x＝1, 30min时改变条件后，A的转化率将变减小 B．前30 min内 A的反应速率为0.05 mol/(L·min) C．20至40 min内表示处于平衡状态，该反应为放热反应 D．30 min时改变的条件是加入负催化剂，40 min时改变的条件是升高温度 14．设NA为阿伏加德罗常数的值，下列说法正确的是 A．3.6gD2O中含有的质子数为2NA B．7.8gNa2O2中含有的离子总数为0.3NA C．标准状况下，2.24LSiHCl3的分子数为0.1NA D．1molN2和3molH2在一定条件下充分反应生成的NH3分子数为2NA 15．化学是一门以实验为基础的学科。下列实验能达到实验目的的是 选项 A B 实验 实验目的 模拟工业制备并检验 该装置可实现随关随停的操作 选项 C D 实验 实验目的 用量气管准确测量气体体积 用手捂热试管检查该装置的气密性 A．A B．B C．C D．D 16．煤的液化是获得洁净燃料的一种形式，主要是将煤转化成乙醇(C2H5OH)。有人设想先用煤与水蒸气反应生成CO，再通过下面的反应实现煤的液化：2CO(g)+4H2(g)C2H5OH(l)+H2O(l)    △H=-1709.2kJ•mol-1。你认为若要利用这个反应进行工业化生产，应采取哪些措施 ？ 17．氮是地球上含量丰富的一种元素，氮及其化合物在工农业生产、生活中有着重要作用，合成氨工业在国民生产中有重要意义。以下是关于合成氨的有关问题，请回答： (1)在容积为2L的恒温密闭容器中加入0.1mol的N2和0.3mol的H2在一定条件下发生反应：N2(g)+3H2(g)⇌2NH3(g) ΔH<0，在5分钟时反应恰好达到平衡，此时测得NH3的物质的量为0.1mol。这段时间内用H2表示的反应速率为v(H2)= 。 (2)平衡后，若要再提高反应速率，且增大NH3的产率，可以采取的措施有 。(答一条即可) (3)下列各项能作为判断该反应达到化学平衡状态的依据是 (填序号字母)。 A．容器内N2、H2、NH3的物质的量浓度之比为1：3：2 B．v(H2)正=3v(N2)逆 C．混合气体的密度保持不变 D．容器内压强保持不变 (4)已知合成氨反应N2+3H2⇌2NH3在400℃时的平衡常数K=0.5(mol/L)-2。在400℃时，测得某时刻c(N2)=2mol/L、c(H2)=2mol/L、c(NH3)=3mol/L，此时刻该反应的v正 v逆(填“>”“=”或“<”)。 (5)如图表示在恒压密闭容器中，不同温度下，达到平衡时NH3的体积百分数与投料比[]的关系。 由此判断KA、KB、KC的大小关系为： 。 18．工业合成氨是人类科学技术的一项重大突破。回答下列问题： (1)合成氨工业中采用循环操作，主要是为了 (填选项字母)。 A．增大化学反应速率 B．提高氮气和氢气的利用率 C．降低氨的沸点 D．提高平衡混合物中氨的含量 (2)在密闭容器中通入amolN2和6molH2，若在一定条件下反应达到平衡状态，容器中剩余cmolN2。 ①达到平衡时，H2转化率为 。 ②若把容器的体积扩大一倍，则正反应速率 (填“增大”、“减小”或“不变”，下同)，逆反应速率 ，H2的转化率 。 (3)研究发现铁催化剂表面上合成氨的反应历程如图所示，其中吸附在铁催化剂表面上的微粒用*标注。 该反应历程中最大活化能对应步骤的化学方程式为 。合成氨反应：N2(g)+H2(g)NH3(g)的△H= kJ/mol(用图中字母表示)。 19．现有反应，达到平衡后，当降低温度时，的转化率变大；当减小压强时，混合体系中的质量分数减小，则： (1)该反应的正反应是 热反应，且 (填“>”“<”或“=”)。 (2)减压时，的质量分数 (填“增大”“减小”或“不变”，下同)，正反应速率 。 (3)若加入(体积不变)，则的转化率 ，的转化率 。 (4)若升高温度，则平衡时，、的浓度之比将 。 (5)若加入催化剂，平衡时气体压强 。 20．合成氨工业在国民生产中有重要意义。以下是关于合成氨的有关问题，请回答。 (1)在容积为的恒温密闭容器中加入的和的在一定条件下发生反应： ，在5分钟时反应恰好达到平衡，此时测得的物质的量为。这段时间内用表示的反应速率为= 。 (2)下列各项能作为判断该反应达到化学平衡状态的依据是___________(填序号字母)。 A．容器内、、的物质的量浓度之比为 B． C．混合气体的密度保持不变 D．容器内压强保持不变 (3)已知合成氨反应在时平衡常数。某实验小组在时，测得某时刻、、，此时刻该反应的化学平衡速率v(正) v(逆)(填“＞”、“=”或“＜”)。 (4)如下图表示：若在、条件下，向一密闭容器中通入N2、H2(按物质的量之比)发生反应，测得容器内总压强与反应时间的关系如图所示。 图中点的分压平衡常数Kp= MPa-2 (用平衡分压代替平衡浓度计算，结果保留两位小数，气体分压=气体总压×物质的量分数)。 21．与研究物质变化一样，研究化学反应中的能量变化同样具有重要意义。 I.的有效回收利用能缓解能源危机。热化学循环还原制的原理如下图所示。 (1)从循环结果看，能量转化的主要方式是 。 (2)在反应中循环使用，其作用是 。 II.已知二甲醚(，常温下呈气态)、的燃烧热分别为1455、286。 (3)请写出表示二甲醚燃烧热的热化学方程式 。 (4)利用二甲醚可制取，总反应为。已知  ，则总反应的 。总反应能自发进行的条件是 。 (5)二甲醚制的总反应分两步完成： 二甲醚水解：  活化能 甲醇与水蒸气重整：  活化能 已知远小于。在恒温恒容容器内，二甲醚与水按1∶3投料进行制氢，请在图中画出甲醇()浓度随时间变化的曲线图 。 22．利用H2和CO2在一定条件下可以合成乙烯：6H2(g)+2CO2(g)CH2=CH2(g)+4H2O(g)。已知不同温度对CO2的转化率及催化剂的效率影响如图所示，则不同条件下反应， 点的速率最大，M点时平衡常数比N点时平衡常数 ，温度低于250℃时，随温度升高乙烯的产率 。    参考答案： 1．B2．C3．B4．A5．B6．B7．D8．A9．C10．A11．D12．D13．C14．B15．A 16．使用催化剂，在较低的温度、较高的压强条件下进行反应，有利于该反应的正向进行，同时及时移出生成物，也有利于提高反应物的转化率 17．(1)0.015mol·L-1·min-1 (2)加压；通入氮气或氢气 (3)BD (4)< (5)KA=KB>KC 18．(1)B (2) ×100% 减小 减小 减小 (3) NH+H*=NH (b-a) 19．(1) 放 ＞ (2) 增大 减小 (3) 增大 减小 (4)增大 (5)不变 20．(1)0.015 mol·L-1·min-1 (2)BD (3)＜ (4)3333.33 21．(1)太阳能转化为化学能 (2)催化剂 (3)   (4) 129kJ/mol 高温 (5) 22． M 大 减小 学科网（北京）股份有限公司 $$