2.4工业合成氨-【高效学习】2024-2025学年高二化学热点题型归纳与分阶培优练（沪科版2020选择性必修1）

2.4 工业合成氨 题型归类 目录 一、热点题型归纳 1 【题型一】合成氨反应的特点 1 【题型二】合成氨生产条件的选择与优化 2 【题型二】合成氨生产的生产流程 3 二、分阶培优练 4 【题型一】合成氨反应的特点 【典例分析】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 【提分秘籍】 基本规律： （1）合成氨反应的特点 反应：N2+3H22NH3 特点：可逆反应；正反应是放热反应，也是气体体积缩小的反应 （2）合成氨反应特点的分析 根据合成氨反应的特点，以增大合成氨的反应速率、提高平衡混合物中氨的含量，应选择的反应条件为： 对合成氨反应的影响 影响因素 浓度 温度 压强 催化剂 增大合成氨的反应速率 增大 升高 增大 使用 提高平衡混合物中氨的含量 增大 降低 增大 无影响 【变式演练】 1．氨主要来源于工业合成氨：(未配平)。中国科学家研制出新型催化剂，将该反应的温度、压强降至350℃、1MPa．相比于常温、常压。下列措施一定能提高H2的平衡转化率的是 A．采用合适的高效催化剂 B．采用较高的温度 C．采用较高的压强 D．增大反应体系中H2的浓度 2．已知工业合成氨：  。下列关于合成氨工业的叙述正确的是 A．压强越低越有利于工业合成氨 B．温度越高越有利于工业合成氨 C．使用铁触媒有利于提高合成氨的日产量 D．液化分离可以加快反应速率 【题型二】合成氨生产条件的选择与优化 【典例分析】下列关于工业合成氨的叙述错误的是 A．合成氨没有选择更大的压强是因为压强过大会增加生产投资，降低综合经济效益 B．使用铁触媒能降低反应的活化能，使反应物在较低温度时能较快地发生反应 C．工业合成氨温度为是因为升高温度有利于提高反应物的平衡转化率 D．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 【提分秘籍】 基本规律 （1）工业上选择适宜生产条件的原则 外界 条件 有利于加快速率的条件控制 有利于平衡正向移动的条件控制 综合分析结果 浓度 增大反应物的浓度 增大反应物的浓度、减小生成物的浓度 不断地补充反应物、及时地分离出生成物 催化剂 加合适的催化剂 不需要 加合适的催化剂 温度 高温 ΔH＜0 低温 兼顾速率和平衡，考虑催化剂的适宜温度 ΔH＞0 高温 在设备条件允许的前提下，尽量采取高温并考虑催化剂的活性 压强 高压(有气体参加) Δνg＜0 高压 在设备条件允许的前提下，尽量采取高压 Δνg＞0 低压 兼顾速率和平衡，选取适宜的压强 （2）工业合成氨的适宜条件 压强：10-30MPa 温度：400-500℃ 催化剂：铁触媒（500℃左右时的活性最大） 【变式演练】 1．下列关于合成氨工业说法不正确的是 A．根据勒夏特列原理，500℃左右比室温更有利于合成氨的反应 B．合成氨厂一般采用10MPa~30MPa，综合考虑了反应速率、转化率和成本等因素 C．将混合气体中的氨液化有利于合成氨反应 D．将原料气进行净化处理，是为了防止其中混有的杂质使催化剂“中毒” 2．工业合成氨选择下列条件的原因，能用勒夏特列原理解释的是 A．使用铁触媒 B．在10 MPa~30 MPa下进行反应，而不是100 MPa C．在400～500℃的条件下进行反应，而不是常温 D．将混合气体中的氨气及时液化分离 【题型三】合成氨生产的生产流程 【典例分析】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④、⑤均有利于提高原料的利用率 D．将氨从混合气中分离出去可以提高氨在平衡体系中的百分含量 【提分秘籍】 基本规律：合成氨生产的生产流程 （1）生产流程:合成氨的工业生产主要包括造气、净化与合成三个步骤。 （2）流程分析 ①原料气干燥、净化：除去原料气中的水蒸气及其他气体杂质，防止与催化剂接触时，导致催化剂“中毒”而降低或丧失催化活性 ②压缩机加压：增大压强 ③热交换：合成氨反应为放热反应，反应体系温度逐渐升高，为原料气反应提供热量，故热交换可充分利用能源，提高经济效益。 ④冷却：生成物NH3的液化需较低温度采取迅速冷却的方法，可使气态氨变成液氨后及时从平衡混合物中分离出来，以促使平衡向生成NH3的方向移动。 ⑤循环使用原料气：因合成氨反应为可逆反应，平衡混合物中含有原料气，将NH3分离后的原料气循环利用，并及时补充N2和H2,使反应物保持一定的浓度，以利于合成氨反应，提高经济效益。 【变式演练】 1．下图为工业合成氨的流程图。图中为提高原料转化率而采取的措施是 A．①②③ B．①③⑤ C．②④⑤ D．②③④ 2．氨对发展农业有着重要意义，也是重要的化工原料。合成氨的生产流程示意如下。 下列说法不正确的是 A．原料气须经过净化处理，以防止催化剂中毒和安全事故发生 B．合成氨一般选择400~500℃进行，主要是让铁触媒的活性最大，平衡转化率高 C．热交换的目的是预热原料气，同时对合成的氨气进行降温利于液化分离 D．新型锰系催化剂将合成氨的温度、压强分别降到了350℃、1MPa，显著降低合成氨的能耗 ( 分阶培优练 ) 培优第一阶——基础过关练 1．工业上用和合成：，下列有关说法不正确的是 A．使用催化剂是为了增大反应速率，提高生产效率 B．在上述条件下，不可能100%地转化为 C．通过调控反应条件，可以提高该反应进行的程度 D．达到平衡时，的浓度和的浓度之比一定为1：3 2．氨是一种重要的化工原料，主要用于化肥工业，也广泛用于硝酸、纯碱、制药等工业；合成氨反应N2(g)＋3H2(g)2NH3(g)   ΔH=-92.4 kJ/mol。下列有关合成氨反应的说法正确的是 A．高温条件下该反应可以自发 B．反应的ΔH=E(N-N)＋3E(H-H)-6E(N-H) (E表示键能) C．反应中每消耗1 mol H2转移电子的数目约等于2×6.02×1023 D．该反应采用高温高压条件是为了增大H2的平衡转化率 3．工业合成氨选择下列条件的原因，能用勒夏特列原理解释的是 A．使用铁触媒 B．在10 MPa~30 MPa下进行反应，而不是100 MPa C．在400～500℃的条件下进行反应，而不是常温 D．将混合气体中的氨气及时液化分离 4．有关合成氨工业的说法正确的是 A．增大H2的浓度，可提高H2的转化率 B．由于氨易液化，N2、H2在实际生产中可循环使用，所以总体来说氨的产率很高 C．合成氨工业的反应温度控制在700 K，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是10~30 MPa，因为该压强下铁的活性最大 5．有关工业固氮的说法正确的是 A．使用铁催化剂可提高反应物的转化率 B．循环使用、可提高的产率 C．温度控制在左右有利于反应向正方向进行 D．增大压强有利于加快反应速率，所以压强越大越好 6．合成氨的反应采用400～500 ℃的原因是 A．温度太低反应速率太小 B．该温度时催化剂活性较高 C．该温度时反应速率最大 D．该温度时N2的转化率最高 7．下列关于工业合成氨的叙述错误的是 A．反应在高压下进行，有利于提高转化率 B．温度越高越有利于工业合成氨 C．在工业合成氨中，N2、H2的循环利用可降低成本 D．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 8．工业上合成氨反应为，关于实际生产中的说法正确的是 A．催化剂能加快反应速率，因此可选用适当的催化剂 B．压强越高，反应速率越快，因此采取的压强越高越好 C．温度越高，反应速率越快，因此采取的温度越高越好 D．反应原料氢气可通过电解水制得，不需要考虑成本问题 9．关于工业合成NH3的说法中不正确的是 A．适当加压可提高氨的产率 B．加入催化剂可以加快反应速率 C．选择400-500℃是因该温度下氨的平衡产率最高 D．将含N2和H2的原料气循环使用可以提高原料的转化率 10．德国化学家哈伯发明了以低成本制造氨的方法，大大满足了当时日益增长的人口对粮食的需求。下列是哈伯法的流程图，其中为提高原料平衡转化率而采取的措施是 A．①②③④ B．②③④ C．②④⑤ D．②⑤ 培优第二阶——能力提升练 11．已知合成氨反应N2(g)+3H2(g)2NH3(g)    △H＜0，工业上选择的适宜条件为：500℃、铁作催化剂、2×107~5×107Pa。下列说法正确的是 A．增大压强既加快反应速率，又有利于平衡向合成氨方向移动 B．铁作催化剂既加快反应速率，又有利于平衡向合成氨方向移动 C．升高温度既加快反应速率，又有利于平衡向合成氨方向移动 D．将氨分离出来，既加快反应速率，又有利于平衡向合成氨方向移动 12．工业合成氨：，一般采用700K左右的温度，其原因是 ①提高的平衡转化率②适当提高氨的合成速率③提高氨的产率④催化剂在700K左右时活性最大 A．只有① B．②④ C．②③④ D．①② 13．将和充入某密闭容器中，控制适当条件使其充分反应生成。下列关于合成氨反应的说法正确的是 A．该反应是吸热反应 B．温度越高，压强越大，氨的平衡产率越高 C．达到限度时正逆反应速率相等 D．该容器中最终得到 14．工业合成氨反应为，其能量变化如图所示。在实际生产中，下列有关说法正确的是 A．温度越高，氮气的平衡转化率越高 B．使用催化剂，E变小，不变 C．压强越大越好，可提升化学反应速率与限度 D．若平衡时、和均为1mol，则 15．下列关于合成氨工业说法不正确的是 A．根据勒夏特列原理，500℃左右比室温更有利于合成氨的反应 B．合成氨厂一般采用10MPa~30MPa，综合考虑了反应速率、转化率和成本等因素 C．将混合气体中的氨液化有利于合成氨反应 D．将原料气进行净化处理，是为了防止其中混有的杂质使催化剂“中毒” 16．下列有关合成氨工业的说法正确的是 A．原料气必须经过净化的主要目的是为了防止合成的氨不纯 B．实际生产中，将氨气液化分离后的原料气循环使用，可提高经济效益 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，无须考虑设备、条件 17．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 18．氨对发展农业有着重要意义，也是重要的化工原料。合成氨的生产流程示意如下。 下列说法不正确的是 A．原料气须经过净化处理，以防止催化剂中毒和安全事故发生 B．合成氨一般选择400~500℃进行，主要是让铁触媒的活性最大，平衡转化率高 C．热交换的目的是预热原料气，同时对合成的氨气进行降温利于液化分离 D．新型锰系催化剂将合成氨的温度、压强分别降到了350℃、1MPa，显著降低合成氨的能耗 19．下列事实中不能用勒夏特列原理来解释的是 A．在合成氨工业中不断补充N2和H2并将生成的NH3及时地从混合气中分离出来 B．合成氨的反应需要加入催化剂 C．增大压强有利于合成氨的反应 D．开启啤酒瓶后，瓶中马上泛起大量泡沫 20．氨主要来源于工业合成氨：(未配平)。中国科学家研制出新型催化剂，将该反应的温度、压强降至350℃、1MPa．相比于常温、常压。下列措施一定能提高H2的平衡转化率的是 A．采用合适的高效催化剂 B．采用较高的温度 C．采用较高的压强 D．增大反应体系中H2的浓度 培优第三阶——培优拔尖练 21．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 22．下列关于工业合成氨的叙述错误的是 A．合成氨没有选择更大的压强是因为压强过大会增加生产投资，降低综合经济效益 B．使用铁触媒能降低反应的活化能，使反应物在较低温度时能较快地发生反应 C．工业合成氨温度为是因为升高温度有利于提高反应物的平衡转化率 D．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 23．在硫酸工业中，通过下列反应使SO2氧化为SO3： 2SO2(g)+O2(g)2SO3(g) ΔH=－196.6 kJ/mol。下表列出了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 99.7 550 85.6 92.9 94.9 97.7 98.3 A．在实际生产中，从成本的角度考虑选择常压下进行反应 B．在实际生产中，选定的温度为400～500 ℃，这与催化剂的活性无关 C．反应过程中通入过量的空气，以提高平衡时SO2的转化率 D．为避免污染环境和提高原料利用率，尾气中的SO2需回收处理 24．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④、⑤均有利于提高原料的利用率 D．将氨从混合气中分离出去可以提高氨在平衡体系中的百分含量 25．已知工业合成氨：  。下列关于合成氨工业的叙述正确的是 A．压强越低越有利于工业合成氨 B．温度越高越有利于工业合成氨 C．使用铁触媒有利于提高合成氨的日产量 D．液化分离可以加快反应速率 26．工业合成氨是人类科学技术的一项重大突破。下的合成氨反应： 下列关于工业合成氨条件选择的说法，正确的是 A．下该反应的，必须降低温度以保证合成氨顺利进行 B．增压有利于合成氨平衡正向移动，因此实际工业中反应压强越大越好 C．通过液化分离的方式不断移除产品，有利于增大反应平衡常数，促进反应正向进行 D．原料气进入合成塔之前，须经过干燥净化，以防止催化剂中毒 27．关于合成氨反应 ，下列说法不正确的是 A．使用高效催化剂能减小反应活化能 B．为了提高原料利用率，和循环使用 C．工业合成氨温度为700K是因为升高温度有利于提高的平衡转化率 D．恒温恒容下，若体系的总压强不再改变，说明该反应已达平衡状态 28．下列有关合成氨工业的说法正确的是 A．、的投料比采用1∶2.8(物质的量比)而不是1∶3，是为了提高的转化率 B．反应温度控制在700K左右，目的是使化学平衡向正反应方向移动 C．压强采用10~30MPa，是因为该条件下催化剂的活性最好 D．不断将氨液化并移去液氨，目的之一是使平衡正向移动 29．下列有关工业合成氨的说法不正确的是 A．迅速冷却的方法将氨液化，并不断移去液氨，利于反应正向进行 B．选择温度400~500℃，是为了保证尽可能大的平衡转化率 C．增大压强，有利于增大反应速率和平衡混合物中氨气的体积分数 D．原料气须经过净化处理，以防止催化剂中毒和安全事故发生 30．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)。 ( 6 )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 学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司 $$ 2.4 工业合成氨 题型归类 目录 一、热点题型归纳 1 【题型一】合成氨反应的特点 1 【题型二】合成氨生产条件的选择与优化 3 【题型二】合成氨生产的生产流程 4 二、分阶培优练 7 【题型一】合成氨反应的特点 【典例分析】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。 【提分秘籍】 基本规律： （1）合成氨反应的特点 反应：N2+3H22NH3 特点：可逆反应；正反应是放热反应，也是气体体积缩小的反应 （2）合成氨反应特点的分析 根据合成氨反应的特点，以增大合成氨的反应速率、提高平衡混合物中氨的含量，应选择的反应条件为： 对合成氨反应的影响 影响因素 浓度 温度 压强 催化剂 增大合成氨的反应速率 增大 升高 增大 使用 提高平衡混合物中氨的含量 增大 降低 增大 无影响 【变式演练】 1．氨主要来源于工业合成氨：(未配平)。中国科学家研制出新型催化剂，将该反应的温度、压强降至350℃、1MPa．相比于常温、常压。下列措施一定能提高H2的平衡转化率的是 A．采用合适的高效催化剂 B．采用较高的温度 C．采用较高的压强 D．增大反应体系中H2的浓度 【答案】C 【详解】A．采用合适的高效催化剂，只能降低反应的活化能，从而加快反应速率，缩短反应到达平衡的时间，但不能提高H2的转化率，A不符合题意； B．合成氨反应为放热反应，升高温度，平衡逆向移动，则在较高温度下，H2的平衡转化率降低，B不符合题意； C．合成氨反应为体积缩小的可逆反应，采用较高的压强，有利于平衡正向移动，能提高H2的转化率，C符合题意； D．增大反应体系中H2的浓度，虽然平衡正向移动，但H2的转化率降低，D不符合题意； 故选C。 2．已知工业合成氨：  。下列关于合成氨工业的叙述正确的是 A．压强越低越有利于工业合成氨 B．温度越高越有利于工业合成氨 C．使用铁触媒有利于提高合成氨的日产量 D．液化分离可以加快反应速率 【答案】C 【分析】由题干可知，合成氨反应  是一个气体体积减小的放热反应，据此分析解题。 【详解】A．由分析可知，减小压强上述平衡逆向移动，即压强越低越不利于工业合成氨，A不合题意； B．由分析可知，升高温度平衡逆向移动，故温度越高越不利于工业合成氨，B不合题意； C．使用铁触媒有利于加快反应速率，故有利于提高合成氨的日产量，C符合题意； D．液化分离NH3即减小生成物浓度，促使化学平衡正向移动，但浓度减小，正、逆反应速率减慢，D不合题意； 故答案为：C。 【题型二】合成氨生产条件的选择与优化 【典例分析】下列关于工业合成氨的叙述错误的是 A．合成氨没有选择更大的压强是因为压强过大会增加生产投资，降低综合经济效益 B．使用铁触媒能降低反应的活化能，使反应物在较低温度时能较快地发生反应 C．工业合成氨温度为是因为升高温度有利于提高反应物的平衡转化率 D．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 【答案】C 【详解】A．压强过大对设备的要求比较大，会增加生产投资，A正确； B．催化剂通过降低反应的活化能，提高反应速度，B正确； C．合成氨的反应为放热反应，温度越高， 平衡逆向移动，不利于提高反应物的平衡转化率，C错误； D．分离生成物，根据勒夏特列原理，减少生成物浓度，平衡正向进行，D正确； 故答案为：C。 【提分秘籍】 基本规律 （1）工业上选择适宜生产条件的原则 外界 条件 有利于加快速率的条件控制 有利于平衡正向移动的条件控制 综合分析结果 浓度 增大反应物的浓度 增大反应物的浓度、减小生成物的浓度 不断地补充反应物、及时地分离出生成物 催化剂 加合适的催化剂 不需要 加合适的催化剂 温度 高温 ΔH＜0 低温 兼顾速率和平衡，考虑催化剂的适宜温度 ΔH＞0 高温 在设备条件允许的前提下，尽量采取高温并考虑催化剂的活性 压强 高压(有气体参加) Δνg＜0 高压 在设备条件允许的前提下，尽量采取高压 Δνg＞0 低压 兼顾速率和平衡，选取适宜的压强 （2）工业合成氨的适宜条件 压强：10-30MPa 温度：400-500℃ 催化剂：铁触媒（500℃左右时的活性最大） 【变式演练】 1．下列关于合成氨工业说法不正确的是 A．根据勒夏特列原理，500℃左右比室温更有利于合成氨的反应 B．合成氨厂一般采用10MPa~30MPa，综合考虑了反应速率、转化率和成本等因素 C．将混合气体中的氨液化有利于合成氨反应 D．将原料气进行净化处理，是为了防止其中混有的杂质使催化剂“中毒” 【答案】A 【详解】A．合成氨反应是放热反应，升高温度，平衡向逆反应方向移动，氨气的浓度减小，所以室温比500℃左右更有利于合成氨的反应，故A错误； B．合成氨厂一般采用10MPa～30MPa，综合考虑了反应速率、转化率和成本等因素，因为压强大，反应速率快，有利于合成氨，但是压强太高，对仪器设备要求也高，压强过低，反应速率慢，不利于合成氨，故B正确； C．将混合气体中的氨液化，减小了生成物的浓度，合成氨反应的化学平衡正向移动，有利于合成氨，故C正确； D．将原料气进行净化处理，是为了防止其中混有的杂质，比如氧气，能和催化剂铁在高温下反应，使催化剂“中毒”，故D正确； 故选A。 2．工业合成氨选择下列条件的原因，能用勒夏特列原理解释的是 A．使用铁触媒 B．在10 MPa~30 MPa下进行反应，而不是100 MPa C．在400～500℃的条件下进行反应，而不是常温 D．将混合气体中的氨气及时液化分离 【答案】D 【分析】勒夏特列原理解释的是外界条件改变，平衡移动。 【详解】A．催化剂能够加快反应速率，但不能使该化学平衡发生移动，不能用勒夏特列原理解释，故A错误； B．合成氨是气体体积减小的反应，增大压强化学平衡正移，但压强过大，对设备的要求也高，故工业采用10 MPa~30 MPa下进行反应，而不是100 MPa的原因是综合经济效益的角度考虑，故B错误； C．合成氨属于放热反应，降温有利于平衡正移，而工业采用在400～500℃的条件下进行反应，而不是常温，是从化学反应速率的角度考虑，故C错误； D．将混合气体中的氨气及时液化分离，减小生成物浓度，平衡正移，可以用勒夏特列原理解释，故D正确； 故选D。 【题型三】合成氨生产的生产流程 【典例分析】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④、⑤均有利于提高原料的利用率 D．将氨从混合气中分离出去可以提高氨在平衡体系中的百分含量 【答案】D 【详解】A．步骤①中“净化”是除去杂质以防止铁催化剂中毒，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，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，而液化分离出和、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，C正确； 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，不能提高氨在平衡体系中的百分含量，D错误； 故选D。 【提分秘籍】 基本规律：合成氨生产的生产流程 （1）生产流程:合成氨的工业生产主要包括造气、净化与合成三个步骤。 （2）流程分析 ①原料气干燥、净化：除去原料气中的水蒸气及其他气体杂质，防止与催化剂接触时，导致催化剂“中毒”而降低或丧失催化活性 ②压缩机加压：增大压强 ③热交换：合成氨反应为放热反应，反应体系温度逐渐升高，为原料气反应提供热量，故热交换可充分利用能源，提高经济效益。 ④冷却：生成物NH3的液化需较低温度采取迅速冷却的方法，可使气态氨变成液氨后及时从平衡混合物中分离出来，以促使平衡向生成NH3的方向移动。 ⑤循环使用原料气：因合成氨反应为可逆反应，平衡混合物中含有原料气，将NH3分离后的原料气循环利用，并及时补充N2和H2,使反应物保持一定的浓度，以利于合成氨反应，提高经济效益。 【变式演练】 1．下图为工业合成氨的流程图。图中为提高原料转化率而采取的措施是 A．①②③ B．①③⑤ C．②④⑤ D．②③④ 【答案】C 【详解】工业合成氨的化学方程式为N2+3H22NH3，反应是可逆反应，反应前后气体体积减小，反应是放热反应；依据合成氨的流程图，其中为提高原料转化率而采取的措施为：增大压强，平衡向体积减小的方向进行，提高反应物的转化率；液化分离出氨气，促进平衡正向进行，提高反应物的转化率；氮气和氢气的循环使用，也可提高原料的转化率，故答案为：C。 2．氨对发展农业有着重要意义，也是重要的化工原料。合成氨的生产流程示意如下。 下列说法不正确的是 A．原料气须经过净化处理，以防止催化剂中毒和安全事故发生 B．合成氨一般选择400~500℃进行，主要是让铁触媒的活性最大，平衡转化率高 C．热交换的目的是预热原料气，同时对合成的氨气进行降温利于液化分离 D．新型锰系催化剂将合成氨的温度、压强分别降到了350℃、1MPa，显著降低合成氨的能耗 【答案】B 【分析】氮气和氢气混合气体净化干燥后经过压缩机加压，进入热交换加热后在催化剂作用下发生反应生成氨气，再经过热交换后冷却分离出液态氨，未反应完的氮气和氢气可循环利用。 【详解】A．原料气须经过净化处理，以防止催化剂中毒和安全事故发生，A正确； B．合成氨一般选择400~500℃进行，主要是让铁触媒的活性最大，反应速率增大，温度升高，该反应的平衡转化率降低，B错误； C．热交换将氨气的热量转给N2和H2，目的是预热原料气，同时对合成的氨气进行降温利于液化分离，C正确； D．新型锰系催化剂将合成氨的温度、压强分别从400~500℃、10-30MPa降到了350℃、1MPa，显著降低合成氨的能耗，D正确； 故选B。 ( 分阶培优练 ) 培优第一阶——基础过关练 1．工业上用和合成：，下列有关说法不正确的是 A．使用催化剂是为了增大反应速率，提高生产效率 B．在上述条件下，不可能100%地转化为 C．通过调控反应条件，可以提高该反应进行的程度 D．达到平衡时，的浓度和的浓度之比一定为1：3 【答案】D 【详解】A．使用催化剂是为了增大反应速率，提高生产效率，有利于缩短反应时间，A正确； B．因为是可逆反应，氢气不可能全部转化，B正确； C．通过调控反应外界条件，如增大压强，让反应正向移动，可以提高该反应进行的程度，C正确； D．未告诉反应前加入的反应物的量，不能判断，D错误； 答案选D 2．氨是一种重要的化工原料，主要用于化肥工业，也广泛用于硝酸、纯碱、制药等工业；合成氨反应N2(g)＋3H2(g)2NH3(g)   ΔH=-92.4 kJ/mol。下列有关合成氨反应的说法正确的是 A．高温条件下该反应可以自发 B．反应的ΔH=E(N-N)＋3E(H-H)-6E(N-H) (E表示键能) C．反应中每消耗1 mol H2转移电子的数目约等于2×6.02×1023 D．该反应采用高温高压条件是为了增大H2的平衡转化率 【答案】C 【详解】A．该反应气体体积减小，是熵减的过程，即，当时反应可以自发进行，则低温条件下该反应可以自发，A错误； B．N2中氮原子间形成氮氮三键，则反应的 (E表示键能)，B错误； C．反应中每消耗1molH2转移电子的数目为2NA，约等于2×6.02×1023，C正确； D．该反应是放热反应，升高温度，平衡逆向移动，不能增大H2的平衡转化率，但采用高温主要是考虑化学反应速率和催化剂的活性；该反应气体体积减小，增大压强，平衡正向移动，可以增大H2的平衡转化率，D错误； 故选C。 3．工业合成氨选择下列条件的原因，能用勒夏特列原理解释的是 A．使用铁触媒 B．在10 MPa~30 MPa下进行反应，而不是100 MPa C．在400～500℃的条件下进行反应，而不是常温 D．将混合气体中的氨气及时液化分离 【答案】D 【分析】勒夏特列原理解释的是外界条件改变，平衡移动。 【详解】A．催化剂能够加快反应速率，但不能使该化学平衡发生移动，不能用勒夏特列原理解释，故A错误； B．合成氨是气体体积减小的反应，增大压强化学平衡正移，但压强过大，对设备的要求也高，故工业采用10 MPa~30 MPa下进行反应，而不是100 MPa的原因是综合经济效益的角度考虑，故B错误； C．合成氨属于放热反应，降温有利于平衡正移，而工业采用在400～500℃的条件下进行反应，而不是常温，是从化学反应速率的角度考虑，故C错误； D．将混合气体中的氨气及时液化分离，减小生成物浓度，平衡正移，可以用勒夏特列原理解释，故D正确； 故选D。 4．有关合成氨工业的说法正确的是 A．增大H2的浓度，可提高H2的转化率 B．由于氨易液化，N2、H2在实际生产中可循环使用，所以总体来说氨的产率很高 C．合成氨工业的反应温度控制在700 K，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是10~30 MPa，因为该压强下铁的活性最大 【答案】B 【详解】A．增大H2的浓度，H2的转化率减小，氮气转化率升高，A错误； B．氨易液化，分离出N2、H2在实际生产中可循环使用，提高原料利用率，B正确； C．温度控制在700K主要是为了兼顾速率与平衡，且500℃时催化剂活性最大，C错误； D．压强越大，越有利于反应正向进行，压强采用10~30MPa主要是考虑对设备材料的要求，D错误； 答案选B。 5．有关工业固氮的说法正确的是 A．使用铁催化剂可提高反应物的转化率 B．循环使用、可提高的产率 C．温度控制在左右有利于反应向正方向进行 D．增大压强有利于加快反应速率，所以压强越大越好 【答案】B 【详解】A．使用铁催化剂可提高反应物的速率，对转化率无影响，故A错误； B．循环使用N2、H2，可使反应物尽可能转化为生成物，则可提高氨的产率，故B正确； C．合成氨反应为放热反应，温度控制在500℃左右与催化剂活性、反应速率有关，而升高温度合成氨反应逆向移动，故C错误； D．压强越大，对设备的要求越高，成本越高，因此压强不是越大越好，故D错误； 故选B。 6．合成氨的反应采用400～500 ℃的原因是 A．温度太低反应速率太小 B．该温度时催化剂活性较高 C．该温度时反应速率最大 D．该温度时N2的转化率最高 【答案】B 【分析】，该反应是气体体积减小、放热的可逆反应，要是平衡正向移动应该降低温度、增大压强，但是降低温度会使反应速率减小，不利于工业生产效益，温度越高反应速率越大，应该适当升高温度，使反应速率增大，使用催化剂也可以加快反应速率，但在400～500 ℃催化剂活性最大，所以选择这个温度。 【详解】 A．由分析知，在400～500 ℃催化剂活性最大，所以选择这个温度，A错误； B．在400～500 ℃催化剂活性最大，所以选择这个温度，B正确； C．在400～500 ℃催化剂活性最大，有利于加快反应速率，所以选择这个温度，C错误； D．合成氨反应是放热反应，温度高时，氮气的转化率会降低，D错误； 故选B。 7．下列关于工业合成氨的叙述错误的是 A．反应在高压下进行，有利于提高转化率 B．温度越高越有利于工业合成氨 C．在工业合成氨中，N2、H2的循环利用可降低成本 D．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 【答案】B 【详解】A．合成氨的反应为气体分子总数减少的反应，加压有利于反应向正反应方向进行，故A正确； B．合成氨的反应为放热反应，温度越高， NH3的产率越低，温度太高会影响催化剂的催化效果。，故B错误； C．在工业合成氨中，N2、H2的循环利用有利于提高原料的转化率，可降低成本，故C正确； D．及时从反应体系中分离出氨气，使生成物浓度较小，有利于平衡向正反应方向移动，故D正确； 故选B。 8．工业上合成氨反应为，关于实际生产中的说法正确的是 A．催化剂能加快反应速率，因此可选用适当的催化剂 B．压强越高，反应速率越快，因此采取的压强越高越好 C．温度越高，反应速率越快，因此采取的温度越高越好 D．反应原料氢气可通过电解水制得，不需要考虑成本问题 【答案】A 【详解】A．加入催化剂，降低反应的活化能，反应速率增大，所以可选用适当的催化剂，故A正确； B．压强太大，对生产设备要求太高，增大生产成本，所以不能采用太高的压强，故B错误； C．温度太高，催化剂的活性降低，所以并不是温度越高越好，应采用适当的温度，故C错误； D．工业合成氨要考虑成本问题，需要获得经济效益，故D错误； 故选：A。 9．关于工业合成NH3的说法中不正确的是 A．适当加压可提高氨的产率 B．加入催化剂可以加快反应速率 C．选择400-500℃是因该温度下氨的平衡产率最高 D．将含N2和H2的原料气循环使用可以提高原料的转化率 【答案】C 【分析】合成氨的反应为：  。 【详解】A．合成氨是气体体积减小的反应，适当增加压强平衡正向移动，可提高氨的产率，A正确； B．加入催化剂可以加快反应速率，B正确； C．对于放热反应而言温度越低氨的平衡产率更高，选择400-500℃是综合考虑该温度下反应速率和氨的产率，C错误； D．将含N2和H2的原料气循环使用可以提高原料的转化率，D正确； 故选C。 10．德国化学家哈伯发明了以低成本制造氨的方法，大大满足了当时日益增长的人口对粮食的需求。下列是哈伯法的流程图，其中为提高原料平衡转化率而采取的措施是 A．①②③④ B．②③④ C．②④⑤ D．②⑤ 【答案】C 【详解】合成氨的反应是气体体积减小的、放热的可逆反应。净化干燥的目的是提高产物纯度，不能提高转化率，①不符合；催化剂只改变反应速率，不影响平衡状态，不能提高转化率，③不符合；而②④⑤操作均使合成氨反应平衡向正反应方向移动，均能提高反应转化率；故选C。 培优第二阶——能力提升练 11．已知合成氨反应N2(g)+3H2(g)2NH3(g)    △H＜0，工业上选择的适宜条件为：500℃、铁作催化剂、2×107~5×107Pa。下列说法正确的是 A．增大压强既加快反应速率，又有利于平衡向合成氨方向移动 B．铁作催化剂既加快反应速率，又有利于平衡向合成氨方向移动 C．升高温度既加快反应速率，又有利于平衡向合成氨方向移动 D．将氨分离出来，既加快反应速率，又有利于平衡向合成氨方向移动 【答案】A 【详解】A．该反应正反应是气体体积减小的反应，增大压强反应速率加快，平衡向正反应方向移动，有利用氨气的合成，故A正确； B．催化剂加快反应速率，但不能影响平衡移动，故B错误； C．升高温度加快反应速率，该反应正反应是放热反应，升高温度平衡向逆反应方向移动，不利于氨气的合成，故C错误； D．将氨分离出，有利于平衡向合成氨方向移动，但反应速率降低，故D错误； 故答案为：A。 12．工业合成氨：，一般采用700K左右的温度，其原因是 ①提高的平衡转化率②适当提高氨的合成速率③提高氨的产率④催化剂在700K左右时活性最大 A．只有① B．②④ C．②③④ D．①② 【答案】B 【详解】工业合成氨：，该反应是放热的可逆反应，要使平衡向正反应方向移动，应降低温度，但温度过低反应速率过小，不利于工业生成效益；温度越高，反应速率越大，所以应适当升高温度，使反应速率增大。使用催化剂也能增大反应速率，但在700K左右时催化剂的活性最大，所以选择采用700K左右的温度。故选择②④，故答案选B。 13．将和充入某密闭容器中，控制适当条件使其充分反应生成。下列关于合成氨反应的说法正确的是 A．该反应是吸热反应 B．温度越高，压强越大，氨的平衡产率越高 C．达到限度时正逆反应速率相等 D．该容器中最终得到 【答案】C 【详解】A．合成氨反应为氮气和氢气在催化剂作用下生成氨气，反应为放热反应，A错误； B．合成氨反应为放热、气体分子数减小的反应，低温、高压利于平衡正向移动提高氨的平衡产率，B错误； C．达到限度时，平衡不再移动，正逆反应速率相等，C正确； D．该反应为可逆反应，反应不能进行完全，反应后容器中最终得到NH3的物质的量小于2mol，D错误； 故选C。 14．工业合成氨反应为，其能量变化如图所示。在实际生产中，下列有关说法正确的是 A．温度越高，氮气的平衡转化率越高 B．使用催化剂，E变小，不变 C．压强越大越好，可提升化学反应速率与限度 D．若平衡时、和均为1mol，则 【答案】B 【详解】A．由图示可知，合成氨反应为放热反应，升高温度，平衡逆移，氮气的平衡转化率减小，A错误； B．使用催化剂降低化学反应的活化能，不改变反应的焓变，故使用催化剂，E变小，不变，B正确； C．压强越大反应速率快，平衡正向进行，但压强过高会增加设备的成本，因此实际生产中的压强不是越高越好，C错误； D．化学平衡常数等于生成物浓度幂之积比上反应物浓度幂之积，未给出体积，无法计算浓度，无法计算化学平衡常数，D错误； 故选B。 15．下列关于合成氨工业说法不正确的是 A．根据勒夏特列原理，500℃左右比室温更有利于合成氨的反应 B．合成氨厂一般采用10MPa~30MPa，综合考虑了反应速率、转化率和成本等因素 C．将混合气体中的氨液化有利于合成氨反应 D．将原料气进行净化处理，是为了防止其中混有的杂质使催化剂“中毒” 【答案】A 【详解】A．合成氨反应是放热反应，升高温度，平衡向逆反应方向移动，氨气的浓度减小，所以室温比500℃左右更有利于合成氨的反应，故A错误； B．合成氨厂一般采用10MPa～30MPa，综合考虑了反应速率、转化率和成本等因素，因为压强大，反应速率快，有利于合成氨，但是压强太高，对仪器设备要求也高，压强过低，反应速率慢，不利于合成氨，故B正确； C．将混合气体中的氨液化，减小了生成物的浓度，合成氨反应的化学平衡正向移动，有利于合成氨，故C正确； D．将原料气进行净化处理，是为了防止其中混有的杂质，比如氧气，能和催化剂铁在高温下反应，使催化剂“中毒”，故D正确； 故选A。 16．下列有关合成氨工业的说法正确的是 A．原料气必须经过净化的主要目的是为了防止合成的氨不纯 B．实际生产中，将氨气液化分离后的原料气循环使用，可提高经济效益 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，无须考虑设备、条件 【答案】B 【详解】A．原料气必须经过净化的主要目的是为了防止合成氨的催化剂“中毒”，A错误； B．实际生产中，将氨气液化分离后提高产率，分离后的原料气循环使用，可提高经济效益，B正确； C．采用 400°C∼500°C ，可加快反应速率，不利于平衡正向移动，不能增大反应物的平衡转化率，C错误； D．合成氨厂采用的压强越大，产率越高，对设备要求高，D错误； 故选B。 17．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 【答案】C 【详解】A．及时从反应体系中分离出氨气，降低生成物浓度，有利于平衡向正反应方向移动，A正确； B．使用铁触媒能降低反应的活化能，增大单位体积内活化分子数，使反应物能较快地发生反应，B正确； C．合成氨反应是放热反应，工业合成氨温度为时原料的平衡转化率不是最大，C错误； D．原料气需要经过净化处理，目的是防止催化剂中毒，D正确； 答案选C。 18．氨对发展农业有着重要意义，也是重要的化工原料。合成氨的生产流程示意如下。 下列说法不正确的是 A．原料气须经过净化处理，以防止催化剂中毒和安全事故发生 B．合成氨一般选择400~500℃进行，主要是让铁触媒的活性最大，平衡转化率高 C．热交换的目的是预热原料气，同时对合成的氨气进行降温利于液化分离 D．新型锰系催化剂将合成氨的温度、压强分别降到了350℃、1MPa，显著降低合成氨的能耗 【答案】B 【分析】氮气和氢气混合气体净化干燥后经过压缩机加压，进入热交换加热后在催化剂作用下发生反应生成氨气，再经过热交换后冷却分离出液态氨，未反应完的氮气和氢气可循环利用。 【详解】A．原料气须经过净化处理，以防止催化剂中毒和安全事故发生，A正确； B．合成氨一般选择400~500℃进行，主要是让铁触媒的活性最大，反应速率增大，温度升高，该反应的平衡转化率降低，B错误； C．热交换将氨气的热量转给N2和H2，目的是预热原料气，同时对合成的氨气进行降温利于液化分离，C正确； D．新型锰系催化剂将合成氨的温度、压强分别从400~500℃、10-30MPa降到了350℃、1MPa，显著降低合成氨的能耗，D正确； 故选B。 19．下列事实中不能用勒夏特列原理来解释的是 A．在合成氨工业中不断补充N2和H2并将生成的NH3及时地从混合气中分离出来 B．合成氨的反应需要加入催化剂 C．增大压强有利于合成氨的反应 D．开启啤酒瓶后，瓶中马上泛起大量泡沫 【答案】B 【详解】A．在合成氨工业中不断补充N2和H2并将生成的NH3及时地从混合气中分离出来，可以使平衡正向移动，即能使用勒夏特列原理来解释，故A不符合； B．合成氨的反应用铁触媒作催化剂，但催化剂只能加快化学反应速率，不影响平衡，不能用勒夏特列原理来解释，故B符合； C．合成氨的反应为气体体积减小的反应，增大压强平衡向着生成氨气的方向移动，原料利用率增大，氨气产率增大，所以增大压强有利于合成氨的反应，即能够用勒夏特列原理来解释，故C不符合； D．啤酒中存在，开启啤酒瓶后，压强降低，平衡向着生成CO2的方向移动，瓶中马上泛起大量泡沫，能使用勒夏特列原理来解释，故D不符合； 故答案为：B。 20．氨主要来源于工业合成氨：(未配平)。中国科学家研制出新型催化剂，将该反应的温度、压强降至350℃、1MPa．相比于常温、常压。下列措施一定能提高H2的平衡转化率的是 A．采用合适的高效催化剂 B．采用较高的温度 C．采用较高的压强 D．增大反应体系中H2的浓度 【答案】C 【详解】A．采用合适的高效催化剂，只能降低反应的活化能，从而加快反应速率，缩短反应到达平衡的时间，但不能提高H2的转化率，A不符合题意； B．合成氨反应为放热反应，升高温度，平衡逆向移动，则在较高温度下，H2的平衡转化率降低，B不符合题意； C．合成氨反应为体积缩小的可逆反应，采用较高的压强，有利于平衡正向移动，能提高H2的转化率，C符合题意； D．增大反应体系中H2的浓度，虽然平衡正向移动，但H2的转化率降低，D不符合题意； 故选C。 培优第三阶——培优拔尖练 21．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。 22．下列关于工业合成氨的叙述错误的是 A．合成氨没有选择更大的压强是因为压强过大会增加生产投资，降低综合经济效益 B．使用铁触媒能降低反应的活化能，使反应物在较低温度时能较快地发生反应 C．工业合成氨温度为是因为升高温度有利于提高反应物的平衡转化率 D．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 【答案】C 【详解】A．压强过大对设备的要求比较大，会增加生产投资，A正确； B．催化剂通过降低反应的活化能，提高反应速度，B正确； C．合成氨的反应为放热反应，温度越高， 平衡逆向移动，不利于提高反应物的平衡转化率，C错误； D．分离生成物，根据勒夏特列原理，减少生成物浓度，平衡正向进行，D正确； 故答案为：C。 23．在硫酸工业中，通过下列反应使SO2氧化为SO3： 2SO2(g)+O2(g)2SO3(g) ΔH=－196.6 kJ/mol。下表列出了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 99.7 550 85.6 92.9 94.9 97.7 98.3 A．在实际生产中，从成本的角度考虑选择常压下进行反应 B．在实际生产中，选定的温度为400～500 ℃，这与催化剂的活性无关 C．反应过程中通入过量的空气，以提高平衡时SO2的转化率 D．为避免污染环境和提高原料利用率，尾气中的SO2需回收处理 【答案】B 【详解】A．由表格数据可知，在常压及400～500℃时，二氧化硫的转化率已经很高，继续增大压强，虽然二氧化硫的平衡转化率会提高，但不明显，且会增加设备成本，增大投资和能量消耗，故A正确； B．温度太高时，催化剂失去活性，则实际生产中，选定的温度为400~500℃，主要原因是考虑催化剂的活性最佳，故B错误； C．空气的成本较低，在实际生产中，通入过量的空气，反应物浓度增大，反应速率加快，平衡正向移动，从而可提高成本较高的二氧化硫的转化率，故C正确； D．尾气中的SO2必须回收循环利用，防止污染环境并提高原料的利用率，故D正确； 故选B。 24．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④、⑤均有利于提高原料的利用率 D．将氨从混合气中分离出去可以提高氨在平衡体系中的百分含量 【答案】D 【详解】A．步骤①中“净化”是除去杂质以防止铁催化剂中毒，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，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，而液化分离出和、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，C正确； 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，不能提高氨在平衡体系中的百分含量，D错误； 故选D。 25．已知工业合成氨：  。下列关于合成氨工业的叙述正确的是 A．压强越低越有利于工业合成氨 B．温度越高越有利于工业合成氨 C．使用铁触媒有利于提高合成氨的日产量 D．液化分离可以加快反应速率 【答案】C 【分析】由题干可知，合成氨反应  是一个气体体积减小的放热反应，据此分析解题。 【详解】A．由分析可知，减小压强上述平衡逆向移动，即压强越低越不利于工业合成氨，A不合题意； B．由分析可知，升高温度平衡逆向移动，故温度越高越不利于工业合成氨，B不合题意； C．使用铁触媒有利于加快反应速率，故有利于提高合成氨的日产量，C符合题意； D．液化分离NH3即减小生成物浓度，促使化学平衡正向移动，但浓度减小，正、逆反应速率减慢，D不合题意； 故答案为：C。 26．工业合成氨是人类科学技术的一项重大突破。下的合成氨反应： 下列关于工业合成氨条件选择的说法，正确的是 A．下该反应的，必须降低温度以保证合成氨顺利进行 B．增压有利于合成氨平衡正向移动，因此实际工业中反应压强越大越好 C．通过液化分离的方式不断移除产品，有利于增大反应平衡常数，促进反应正向进行 D．原料气进入合成塔之前，须经过干燥净化，以防止催化剂中毒 【答案】D 【详解】A．，但降低温度，会减小化学反应速率，不能保证合成氨顺利进行，故A错误； B．增压有利于合成氨平衡正向移动，理论上压强越大越好，但压强越大，对材料的强度和设备的制造要求就越高，需要的动力也越大，会大大增加生产投资，因此实际工业中反应一般采用的压强为10MPa～30MPa，故B错误； C．反应平衡常数只与温度有关，温度不变K值不变，故C错误； D．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，故D正确； 故选D。 27．关于合成氨反应 ，下列说法不正确的是 A．使用高效催化剂能减小反应活化能 B．为了提高原料利用率，和循环使用 C．工业合成氨温度为700K是因为升高温度有利于提高的平衡转化率 D．恒温恒容下，若体系的总压强不再改变，说明该反应已达平衡状态 【答案】C 【详解】A．使用高效催化剂能降低反应活化能，加快反应速率，故A正确； B．合成氨工业，和循环使用可以提高原料利用率，故B正确； C．正反应放热，升高温度平衡逆向移动，的平衡转化率降低，工业合成氨温度为700K是为了加快反应速率，故C错误； D．反应前后气体系数和不同，恒温恒容下，压强是变量，若体系的总压强不再改变，说明该反应已达平衡状态，故D正确； 选C。 28．下列有关合成氨工业的说法正确的是 A．、的投料比采用1∶2.8(物质的量比)而不是1∶3，是为了提高的转化率 B．反应温度控制在700K左右，目的是使化学平衡向正反应方向移动 C．压强采用10~30MPa，是因为该条件下催化剂的活性最好 D．不断将氨液化并移去液氨，目的之一是使平衡正向移动 【答案】D 【详解】A．适当提高氮气的比例，即N2和H2物质的量之比为1∶2.8时更能提高H2的转化率，故A错误； B．氮气和氢气反应生成氨气的过程是放热的，反应温度控制在700K左右，目的是加快反应速率，并不是使化学平衡向正反应方向移动，B错误； C．氮气和氢气反应是气体体积减小的反应，增大压强，平衡正向移动，合成氨工业采用10~30MPa，是因为再增大压强，平衡转化率不会提高太多，且增大压强对设备的要求更高，不能达到更好的经济效益，C错误； D．不断将氨液化并移去液氨，目的是降低氨气的浓度，使平衡正向移动，D正确； 故选D。 29．下列有关工业合成氨的说法不正确的是 A．迅速冷却的方法将氨液化，并不断移去液氨，利于反应正向进行 B．选择温度400~500℃，是为了保证尽可能大的平衡转化率 C．增大压强，有利于增大反应速率和平衡混合物中氨气的体积分数 D．原料气须经过净化处理，以防止催化剂中毒和安全事故发生 【答案】B 【详解】A．减小生成物的浓度，平衡正向移动，故将NH3液化，并不断将液氨移去，利于反应正向进行，A正确； B．该反应为放热反应，升高温度，平衡逆向移动，反应物的平衡转化率降低，则控制温度400~500℃，远高于室温，是为了加快反应速率，B错误； C．该反应为体积减小的反应，增大压强，平衡正向移动，有利于增大反应速率和平衡混合物中氨气的体积分数，C正确； D．原料气须经过净化处理，以防止催化剂中毒和安全事故发生，D正确； 故选B。 30．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)。 【答案】(1)0.015 mol·L-1·min-1 (2)BD (3)＜ (4)3333.33 【详解】（1）平衡时，测得的物质的量为0.1mol，则消耗H2的物质的量为0.15mol，这段时间内用表示的反应速率为==0.015mol·L-1·min-1。 （2）A．容器内、、的物质的量浓度之比为，可能是反应进行过程中的某个阶段，不一定是平衡状态，A不符合题意； B．，反应进行的方向相反，且速率之比等于化学计量数之比，反应达平衡状态，B符合题意； C．反应前后混合气体的质量不变，体积不变，则混合气体的密度始终不变，反应不一定达平衡状态，C不符合题意； D．合成氨反应为分子数减小的可逆反应，随着反应的进行，压强不断发生改变，当容器内压强保持不变时，反应达平衡状态，D符合题意； 故选BD。 （3）浓度商Qc===0.5625＞0.5，则平衡逆向移动，该反应的化学平衡速率v(正)＜v(逆)。 （4）在T1℃、条件下，设通入1mol N2、3mol H2发生反应，30min达平衡，总压强为0.07MPa，则平衡时总物质的量为=2.8mol，利用差量法，可计算出生成NH3物质的量为4mol-2.8mol=1.2mol，则消耗0.6mol N2、1.2mol H2，平衡时，体系中含有1.2mol NH3、0.4mol N2、1.2mol H2，图中B点的分压平衡常数Kp=≈3333.33MPa-2。 ( 6 )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 学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司 $$