2.4化学反应条件的优化-工业合成氨 2024-2025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 联系 2024-2025学年高二上学期化学鲁科版（2019）选择性必修1 一、单选题 1．根据合成氨反应的特点分析，当前最有前途的研究发展方向是 A．研制耐高压的合成塔 B．采用超大规模的工业生产 C．研制耐低温复合催化剂 D．探索不用H2和N2合成氨的新途径 2．合成氨工业中，下列措施有利于提高平衡转化率的是（　　） A．提高反应温度 B．从反应体系中分离出氨 C．使用催化剂 D．恒温恒压下，充入稀有气体 3．合成氨反应为，在合成氨工业中常采取的下列措施不能用勒夏特列原理来解释的是（　　） A．及时补充氮气和氢气 B．使用铁触媒做催化剂 C．将氨液化及时分离出反应器 D．压强增至 4．合成氨工业中 N2(g)+3H2(g)⇌2NH3(g)，选择适宜的压强时，不需要考虑的因素是（　　） A．反应速率 B．平衡移动 C．设备成本 D．催化剂活性 5．如图曲线a表示可逆反应X（g）+Y（g）⇌Z（g）+M（g）．进行过程中Z的物质的量随时间变化的关系．若要改变起始条件，使反应过程按b曲线进行，可采取的措施是（　　） A．压缩反应容器的体积 B．加入一定量的Z C．降低温度 D．减少X的投入量 6．对于可逆反应，下列叙述正确的是（　　） A．达到化学平衡时，若增加容器体积，则正反应速率减小，逆反应速率增大 B．保持容器内气体压强不变，向其中加入，化学反应速率不变 C．保持容器容积不变，向其中加入，化学反应速率增大 D．达到化学平衡时， 7．合成氨工业主要发生如下反应： 。下列说法错误的是（　　） A．为提高原料中H2转化率，可向反应器中加入适当过量的空气 B．工业生产要求高效，为加快反应速率，应使用催化剂并选择合适的温度 C．增大体系压强有利于提高产率，但动力和设备成本增加，实际生产需综合考虑工艺条件 D．为提高产率和原料利用率，应不断将体系中的氨冷却液化，并将未反应的原料循环利用 8．关节炎首次发作一般在寒冷季节，原因是关节滑液中形成了尿酸钠晶体(NaUr)，易诱发关节疼痛，其化学机理是：①HUr(aq)+H2O(1)⇌Ur-(aq)+H3O+(aq) ② Ur-(aq)+Na+(aq)⇌NaUr(s)∆H下列叙述错误的是（　　） A．降低温度，反应②平衡正向移动 B．反应②正方向是吸热反应 C．降低关节滑液中HUr及Na+含量是治疗方法之一 D．关节保暖可以缓解疼痛，原理是平衡②逆向移动 9．恒温下， 该反应达到平衡时 CO2浓度为 a mol•L-1，再充入 CO2使其浓度变为 2a mol•L-1，再次达到平衡后 CO2浓度为（　　） A．2a B．a C．介于 a 与 2a 之间 D．>2a 10．向绝热恒容密闭容器(绝热容器指该容器可阻止热量的传递，散失，对流)中通入和，在一定条件下发生反应，正反应速率随时间变化的示意图如图所示，下列结论中正确的个数为（　　） ①反应在c点达到反应进行的限度 ②浓度：a点小于c点 ③反应物的总能量高于生成物的总能量 ④，ab段的消耗量小于bc段的消耗量 ⑤混合物颜色不再变化，说明反应达到平衡 ⑥体系压强不再变化，说明反应达到平衡 A．2个 B．3个 C．4个 D．5个 11．合成氨反应为人类解决粮食短缺问题作出了巨大贡献，其反应为N2+3H22NH3，下列说法错误的是 A．氮气和氢气反应时吸收大量的热量 B．氮气和氢气在催化剂表面发生反应 C．合成氨达到平衡时，应从平衡混合物中及时分离出氨 D．合成氨达到平衡时，未反应的氮气、氢气可循环使用 12．如图所示为工业合成氨的流程图。下列说法错误的是（　　） 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．为保持足够高的原料转化率，应在反应达到一定时间时将氨从混合气中分离出去 13．化学家发明了一种合成氨的新方法．在常压下，用多孔钯多晶薄膜的催化将氢气和氮气转化为氨气．以下有关叙述正确的是（　　） A．增加氮气的量能提高氢气的转化率 B．升高温度有利于氨气的合成 C．采用冷水降温的方法将合成混合气体中的氨气液化 D．此法与哈伯法合成氨工艺相近 14．某温度下反应2A(g)⇌B(g)+C(g)∆H<0的平衡常数K=4.此温度下，在1L的密闭容器中加入A，反应到某时刻测得A、B、C的物质的量浓度(mol•L-1)分别为：0.4，0.6，0.6，下列说法正确的是（　　） A．温度升高，该反应反应速率加快，平衡常数增大 B．平衡时，再充入一定量A气体，平衡正移，平衡常数增大 C．平衡时，充入一定量He气，反应速率加快，平衡常数不变 D．题目所述的某时刻正、逆反应速率的大小为v(正)>v(逆) 15．你认为不正确的是（　　） A．化学反应速率理念可指导怎样在一定时间内快出产品 B．化学平衡理念可指导怎样使用有限原料多出产品 C．化学反应速率理论可指导怎样提高原料的转化率 D．用速率理论和平衡理论都可提高化工生产的综合经济效益 16．T℃时，在2L刚性密闭容器中使X(g)与Y(g)发生反应生成Z(g)。反应过程中X、Y、Z的浓度变化如图1所示；若保持其他条件不变，温度分别为T1和T2时，Y的体积百分含量与时间的关系如图2所示。则下列结论不正确的是（　　） A．容器中发生的反应可表示为3X(g)＋Y(g)2Z(g) B．保持其他条件不变，升高温度，X的转化率增大 C．反应进行的前3min内，用X表示的反应速率v(X)=0.2mol·L-1·min-1 D．若改变反应条件，使反应进程如图3所示，则改变的条件是使用催化剂 17．合成氨生产中，说法正确的是（　　） A．使用催化剂，提高原料的利用率 B．采用高温、高压工艺提高氨的产率 C．产物用水吸收，剩余气体循环利用 D．增大反应物浓度，对v正影响更大 18．已知化合物A与H2O在一定条件下反应生成化合物B与HCOO-，其反应历程如图所示，其中TS表示过渡态，I表示中间体。下列说法正确的是（　　） A．化合物A与H2O之间的碰撞均为有效碰撞 B．该历程中的最大能垒(活化能)E 正=16.87 kJ·mol-1 C．使用更高效的催化剂可降低反应所需的活化能和反应热 D．平衡状态时，升温使反应逆向移动 19．在体积均为的甲、乙两恒容密闭容器中加入足量相同的碳粉，再分别加入和，发生反应达到平衡。的平衡转化率随温度的变化如图所示。下列说法正确的是 （　　） A．反应的 B．曲线II表示容器甲中的平衡转化率 C．达平衡后，两容器中c(CO)： D．其他条件不变时，在曲线I对应容器中加入合适的催化剂，可使的平衡转化率由P点达到S点I 20．已知甲为恒温、恒压容器，乙为恒温、恒容容器。两容器中均充入1 mol N2、3 mol H2，初始时两容器的温度、体积相同。一段时间后反应达到平衡，为使两容器中的N2在平衡混合物中的物质的量分数相同，下列措施中可行的是 （　　） A．向甲容器中充入一定量的氦气 B．向乙容器中充入一定量的N2 C．升高乙容器的温度 D．增大甲容器的压强 二、填空题 21．合成氨反应（N2+3H2⇌2NH3+92.4KJ）在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）X的化学式为　 　；X的状态为　 　态． （2）据图分析，下列说法正确的是　 　 （填写编号）． a．在此温度下，有利于平衡正向移动，可提高氨的产量 b．铁触媒的使用有利于平衡正向移动 c．工业生产受动力、材料、设备等条件的限制，选择此压强 d．为提高原料的转化率，采用循环操作 （3）常温下氨气极易溶于水，其水溶液可以导电． ①氨水中水的离子积常数的数值是　 　 ②将相同体积、相同物质的量浓度的氨水和盐酸混合后，溶液中离子浓度由大到小依次为　 　 22．工业上主要采用氨氧化法生产硝酸，如图是氨氧化率与氨﹣空气混合气中氧氨比的关系．其中直线表示反应的理论值；曲线表示生产实际情况．当氨氧化率达到100%，理论上r =　 　，实际生产要将r值维持在1.7～2.2之间，原因是　 　． 三、实验探究题 23．为实现“碳中和”“碳达峰”，碳的循环利用是重要措施。利用氢气和CO反应生成甲烷，涉及的反应如下： i． ii． iii． 回答下列问题： （1）在25℃和101kPa下，转变为时放出44.0kJ热量，的燃烧热为，CO的燃烧热为，的燃烧热为，则　 　。 （2）一定温度下，在恒容的密闭容器中进行上述反应，平衡时CO的转化率及的选择性随变化的情况如图所示[已知的选择性]。 ①图中表示选择性变化的曲线是　 　（填“甲”或“乙”），保持不变，曲线甲由B点达到A点需要的条件为　 　。 ②相同温度下，向恒容容器内加入和1molCO，初始压强为10MPa，平衡时的物质的量为　 　mol，反应ii的　 　（保留小数点后一位）。 （3）催化加氢制甲醇也是碳循环的重要途径。在某催化剂表面与氢气作用制备甲醇的反应机理如图所示。催化循环中产生的中间体微粒共　 　种，催化加氢制甲醇总反应的化学方程式为　 　。 24．氨气的实验室制备、收集装置如下图所示，请回答下列问题： （1）完成实验室制备氨气的化学方程式　 　 （2）图中仪器A的名称是　 　；仪器B的名称是　 　。 （3）氨气的收集方法是向　 　(填“上”或“下”)排空气法。 （4）氨溶于水的喷泉实验体现了氨气　 　(填“易溶于水”或“还原性”)的性质。 （5）氨的水溶液(俗称氨水)能使酚酞溶液变红，说明氨水显　 　(填“酸性”或“碱性”)。 （6）氨气可用于　 　(填“工业制HNO3”或“用作保护气”)。 25．三元催化器是安装在汽车排气系统中最重要的机外净化装置。高温汽车尾气中的一氧化碳、碳氢化合物和氮氧化物在通过净化装置时活性增强，发生氧化还原反应变成无害气体而得以净化。 （1）汽车尾气中的CO是由于汽油在气缸内不均匀、不充分燃烧导致的，而生成NO的化学方程式为　 　。 （2）在某温度下，向恒温恒容密闭容器中充入等物质的量浓度的NO2和CO气体，在催化剂作用下发生反应。相关数据如下： 0min 5min 10min 15min 20min c(NO2)/(mol·L-1) 2.00 1.70 1.56 1.50 1.50 c(N2)/(mol·L-1) 0 0.15 0.22 0.25 0.25 ①上述反应　 　自发进行(填“高温”“低温”或“永不”)。 ②在0～10min内，以CO2的浓度变化表示的反应速率为　 　，在15min时，CO的转化率为　 　。此温度下，该反应的化学平衡常数　 　(保留两位有效数字)。 ③该反应的正、逆反应的平衡常数(K)与温度(T)的关系如图所示，其中表示正反应化学平衡常数的是　 　(选“A”或“B”)，理由是　 　。 ④在该温度下，向该容器中通入含CO、NO2、N2和CO2的混合物，容器中各组分浓度均为2mol/L，则此时上述反应向　 　进行(填“正反应方向”“逆反应方向”或“不能确定”)。 答案解析部分 1．【答案】C 2．【答案】B 【解析】【解答】A.合成氨的反应为放热反应，升高温度，平衡向逆反应方向移动，不利于提高平衡转化率，故A不符合题意； B.从反应体系中分离出氨，平衡正向移动，有利于提高平衡转化率，故B符合题意； C.催化剂能加快反应速率，但不影响平衡状态，不能提高平衡转化率，故C不符合题意； D.恒温恒压下，充入稀有气体，体系压强减小，平衡逆向移动，不利于提高平衡转化率，故D不符合题意。 故答案为：B 【分析】合成氨的反应为放热反应，升温平衡逆向移动，转化率减小；分离氨，平衡正向移动，转化率提高；催化剂不影响平衡状态； 恒温恒压下，充入稀有气体，体系压强减小，平衡逆向移动。 3．【答案】B 【解析】【解答】A．及时补充氮气和氢气，反应物浓度增大，平衡向正反应方向移动，有利于增大氨气的产率，能用勒夏特列原理来解释，故A不符合题意； B．使用铁触媒做催化剂，化学平衡不移动，氨气的产率不变，不能用勒夏特列原理来解释，故B符合题意； C．将氨液化及时分离出反应器，生成物浓度减小，平衡向正反应方向移动，有利于增大氨气的产率，能用勒夏特列原理来解释，故A不符合题意； D．该反应是气体体积减小的反应，增大压强，平衡向正反应方向移动，有利于增大氨气的产率，能用勒夏特列原理来解释，故D不符合题意； 故答案为：B。 【分析】勒夏特列原理是改变影响化学平衡的条件之一，平衡将向着能够减弱这种改变的方向移动。 A.补充氮气和氢气，反应物浓度增大，利于平衡右移。 B.催化剂改变反应速率，不影响化学平衡的移动。 C.减小生成物的浓度，利于平衡右移。 D.由于反应前后气体的分子数减小，所以增大压强，利于平衡向右移动 4．【答案】D 【解析】【解答】A．该反应为有气体参与的反应，因此增大压强，各物质的浓度增大，反应速率加快，提高氨气的生成速率，这是需要考虑的因素，故A不选； B．该反应为反应前后气体的总量发生变化的反应，因此增大压强，平衡右移，有利于氨高氨气的生成，这是需要考虑的因素，故B不选； C．增大压强，需要设备耐压能力要大，就要考虑到制造耐压设备的成本，这是需要考虑的因素，故C不选； D．催化剂的活性与温度有关，与压强没有关系，选择适宜的压强时，不需要考虑催化剂的活性，故D可选； 故答案为：D。 【分析】催化剂的活性与压强无关，结合选项即可判断 5．【答案】A 【解析】【解答】解：由图象可知，由曲线a到曲线b，到达平衡的时间缩短，改变条件，反应速率加快，且平衡时Z的物质的量不变，说明条件改变不影响平衡状态的移动， A．压缩容器体积，增大了压强，反应速率加快，由于该反应是气体体积不变的反应，则达到平衡时Z的物质的量不变，该变化与图象曲线变化一致，故A正确； B．加入一定量的Z，平衡时Z的物质的量会偏大，故B错误； C．该反应正反应是放热反应，降低温度，反应速率减慢，平衡向正反应移动，Z的物质的量减小，故C错误； D．减少X的投入量，反应物浓度减小，反应速率会减小，故D错误； 故选A． 【分析】由图象可知，由曲线a到曲线b，到达平衡的时间缩短，改变条件，反应速率加快，且平衡时Z的物质的量不变，说明条件改变不影响平衡状态的移动，据此结合选项判断． 6．【答案】D 【解析】【解答】A．达到化学平衡时，若增加容器体积，反应物和生成物的浓度均减小，故正反应速率减小，逆反应速率减小，A不符合题意； B．保持容器内气体压强不变，向其中加入，使容器体积增加，反应物和生成物的浓度均减小，化学反应速率减小，B不符合题意； C．保持容器容积不变，向其中加入，反应物和生成物的浓度均不变，化学反应速率不变，C不符合题意； D． 根据反应速率之比等于化学计量系数比由则可以推导出或者，即正逆反应速率正真相等，说明反应达到化学平衡，D符合题意； 故答案为：D。 【分析】A、增加容器体积，反应物和生成物的浓度均减小，正反反应速率都减小； B、气体压强不，加入，使容器体积增加，反应物和生成物的浓度均减小，化学反应速率减小； C、容器容积不变，向其中加入，反应物和生成物的浓度均不变，化学反应速率不变。 7．【答案】A 【解析】【解答】A．以氢气和氮气为原料合成氨，不可向反应器中加入空气，因为空气中的氧气会与氢气在反应器中反应，会造成危险，A符合题意； B．使用催化剂并选择合适的温度可以加快反应速率，B不符合题意； C．该反应增大体系压强，平衡正向移动，有利于提高产率，但动力和设备成本增加，实际生产需综合考虑工艺条件，C不符合题意； D．将体系中的氨冷却液化，平衡正向移动，有利于提高产率，将未反应的原料循环利用，有利于提高原料利用率，D不符合题意； 故答案为：A。 【分析】A.氧气和氢气会发生反应； B.催化剂和合适的温度均能加快反应速率； C.增大压强平衡正向移动，但增大压强动力和设备成本增加； D.将体系中的氨冷却液化，平衡正向移动。 8．【答案】B 【解析】【解答】A. 关节炎是因为在关节滑液中形成了尿酸钠晶体，尤其是在寒冷季节易诱发关节疼痛，反应②平衡向正反应方向移动，故A不符合题意； B. 温度降低有利于生成尿酸钠，即反应②正向进行，则生成尿酸钠的反应②是放热反应，故B符合题意； C. 降低关节滑液中HUr及Na＋含量，生成的尿酸钠晶体就少，可以减轻疼痛，故C不符合题意； D. 保暖可促使平衡②逆向移动，减少尿酸钠晶体的形成，故D不符合题意； 故答案为：B。 【分析】根据 关节炎首次发作一般在寒冷季节，原因是关节滑液中形成了尿酸钠晶体(NaUr)， 温度低时， Ur-(aq)+Na+(aq)⇌NaUr(s)促进此反应，因此温度过低，向正反应方向移动，结合选项即可判断 9．【答案】B 【解析】【解答】 恒温下， 该反应达到平衡时 CO2浓度为 a mol•L-1，此时的平衡常数为K=c(CO2)=amol/L，温度不变，常数不变，因此再次平衡后，c(CO2)=amol/L， 故答案为：B 【分析】根据给出的数据计算出此时的常数K，利用温度不变常数不变即可计算出平衡后的浓度。 10．【答案】C 【解析】【解答】 ①c点以后反应速率还在改变，所以c点并未达到限度，①是错误的； ②因为反应是不断向正反应进行的，所以a点到c点二氧化硫的浓度是不断减小的，所以 a点小于c点 SO2的浓度，②是正确的； ③反应开始a到c正反应速率增大，之后正反应速率减小，说明反应刚开始温度升高对正反应速率大于浓度对正反应速率的影响，所以该反应放热， 反应物的总能量高于生成物的总能量 ，③是正确的； ④因为从a到c正反应速率不断再增大，所以相同时间段内， ab段的消耗量小于bc段的消耗量 ，④是正确的； ⑤只有NO2气体是有颜色的，所以当混合气体的颜色不再改变时，说明NO2以及其它气体组分的颜色不再变化，反应达到平衡状态，⑤是正确的； ⑥因为该反应是一个等体反应，所以压强不会改变，不能作为平衡的依据。 正确选项有4个，C选项是符合题意的。 故答案为：C。 【分析】①在达到可逆反应的限度时正逆反应速率是相等的且不再改变； ②反应不断向正反应进行，是不断消耗反应物的，所以二氧化硫的浓度逐渐减小； ③升高温度平衡正向移动的反应是吸热反应，反之升高温度平衡逆移的反应是放热反应； ④反应速率越快，单位时间内消耗的物质的量就越多； ⑤当反应体系中有物质具有一定的颜色时，混合体系的颜色就可以作为衡量平衡的依据； ⑥对于气体计量数和相等的反应，压强不能作为衡量平衡的依据。 11．【答案】A 【解析】【解答】A．氮气和氢气反应时放出大量的热量，A符合题意； B．催化剂可加快反应速率，氮气和氢气在催化剂表面发生反应，B不符合题意； C．合成氨达到平衡时，应从平衡混合物中及时分离出氨，促使平衡正向移动，提高产率，C不符合题意； D．合成氨达到平衡时，为提高原料利用率，未反应的氮气、氢气可循环使用，D不符合题意； 故答案为：A。 【分析】A项中氮气和氢气反应时放出大量的热量，其它选项从反应的条件、类型和平衡移动原理分析。 12．【答案】C 【解析】【解答】A．步骤①中“净化”是除去杂质，以防止铁催化剂中毒，故A不符合题意； 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不符合题意； 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符合题意； 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不符合题意； 故答案为：C。 【分析】A、杂质会导致催化剂中毒； B、增大压强，朝气体缩小的方向移动； C、温度升高，朝吸热方向移动； D、减小氨气的浓度，使平衡朝正向移动。 13．【答案】A 【解析】【解答】A．增加氮气的量，氮气浓度增大，平衡向正向移动，氢气的转化率增大，故A正确； B．正反应为放热反应，升高温度，平衡逆向移动，不利于增大产量，温度不能太高，故B错误； C．氨气的沸点比水低，采用冷水降温的方法不能将合成混合气体中的氨气液化，故C错误； D．与哈伯法合成氨工艺相比较，催化剂不同，且在常压下进行，故D错误． 故选A． 【分析】合成氨反应为N2（g）+3H2（g）⇌2NH3（g）△H＜0，为放热反应，与哈伯法合成氨工艺相比较，催化剂不同，且在常压下进行，结合平衡移动的影响因素解答该题． 14．【答案】D 【解析】【解答】A．温度升高，该反应反应速率加快，正反应放热，根据勒夏特列原理，升温平衡向吸热方向移动，即向逆反应方向移动，平衡常数减小，A不符合题意； B．平衡常数只受温度影响，平衡时，再充入一定量A气体，平衡正移，平衡常数不变，B不符合题意； C．平衡时，充入一定量He气，虽然体系压强增大，但有关物质的浓度都没变，不会影响到正逆反应速度，平衡常数不变，C不符合题意； D．此时，Qc= ，K=4，Qc＜K，此时未达到平衡，向正方向进行，故v(正)>v(逆)，D符合题意； 故答案为：D。 【分析】平衡常数是指在一定温度下，反应达到平衡时各生成物浓度的化学计量数次幂的乘积与各反应物浓度的化学计量数次幂的乘积，平衡常数只与温度有关。 15．【答案】C 【解析】【解答】A．根据影响化学反应速率的因素，可指导怎样在一定时间内快出产品，故A正确； B．结合影响化学平衡的因素，采用合适的外界条件，是平衡向正反应方向移动，可提高产率，故B正确； C．化学反应速率是表示物质反应的快慢，不能改变原料的转化率，故C错误； D．在一定的反应速率的前提下，尽可能使平衡向正反应方向移动，可提高化工生产的综合经济效益，故D正确． 故选C． 【分析】化学反应速率是表示物质反应快慢的物理量，在一定条件下反应达到化学平衡状态时，正逆反应速率相等，各物质的浓度不变，化学平衡为动态平衡，当外界条件发生改变时，平衡发生移动，可通过改变外界条件是平衡发生移动，提高化工生产的综合经济效益． 16．【答案】C 【解析】【解答】A、由图可知，X、Y的物质的量减少，为反应物，Z的物质的量增大，为生成物，X、Y、Z的物质的量变化量之比为0.6mol：0.2mol：0.4mol=3：1：2，则容器中发生的反应可表示为 3X(g)＋Y(g)2Z(g)，故A正确； B、由图可知，T2下先达到平衡，则T2>T1，升温Y百分含量减少，说明平衡正向移动，X的转化率增大，故B正确； C、由图可知，反应在3min时达到平衡状态，则mol·L-1·min-1 ，故C错误； D、由图可知，图3情况下，达到平衡的时间缩短，平衡没有移动，则改变的，条件是使用催化剂，故D正确； 故答案为：C。 【分析】A、物质的量变化量之比等于化学计量数之比； B、先拐先平衡； C、根据计算； D、催化剂能加快反应速率，但不影响平衡状态。 17．【答案】D 【解析】【解答】A. 使用催化剂，加快反应的速率，但是平衡不移动，不能提高原料的利用率，A不符合题意； B. 合成氨反应为体积缩小的放热反应，采用高温，平衡左移，不能提高氨的产率，B不符合题意； C.合成氨反应达到平衡后，平衡混合气可以采用水冷凝后氨气液化，分离出液氨，有利于平衡向正反应方向移动，剩余气体可以循环利用，C不符合题意； D.增大反应物浓度，活化分子数增大，有效碰撞次数增大，反应速率加快，对v正影响更大，D符合题意； 故答案为：D 【分析】A.合成氨的反应为可逆反应，加入催化剂不能改变平衡移动； B.结合温度、压强对平衡移动的影响分析； C.应将氨气液化分离，以促进平衡移动； D.结合浓度对反应速率的影响分析； 18．【答案】D 【解析】【解答】A．由图可知，化合物A与H2O的反应历程有3个阶段，说明该反应的碰撞并没有都发生反应，即化合物A与H2O之间的碰撞不均为有效碰撞，A不符合题意； B．由图可知，该历程中的最大能垒（活化能）E正=16.87kJ•mol-1-（-1.99kJ•mol-1）=18.86kJ•mol-1，B不符合题意； C．催化剂可降低反应所需的活化能，改变反应速率，但不能改变反应热，C不符合题意； D．由分析及图示信息可知，则该反应ΔH＜0，为放热反应，所以升高温度，平衡逆向移动，D符合题意； 故答案为：D。 【分析】A. 有效碰撞中能发生化学反应，据此分析。 B. 能垒（活化能）E正为反应物的总能量与过渡态能量之差。 C.注意催化剂不能改变反应热。 D. ΔH=生成物总能量-反应物总能量，结合勒夏特列原理进行分析。 19．【答案】C 【解析】【解答】A．由图可知，升高温度二氧化碳的平衡转化率升高，平衡正向移动，正反应为吸热反应，焓变大于零，A不符合题意； B．反应为气体分子数增加的反应，相同温度下，增加二氧化碳的量，会导致二氧化碳的转化率降低，故曲线II表示容器乙中的平衡转化率，B不符合题意； C．R相当于2份Q达平衡后，然后合并到1个容器中，压强增加平衡逆向移动，导致一氧化碳的浓度小于2倍的Q中一氧化碳浓度，故两容器中c(CO)：，C符合题意； D．催化剂改变反应速率，不改变物质的平衡转化率，D不符合题意； 故答案为：C。 【分析】A.升高温度，二氧化碳平衡转化率增大，则该反应为吸热反应； B.相同温度下，增加二氧化碳的量，会导致二氧化碳的转化率降低； C. 乙容器中加入CO2的量为甲的两倍，可以理解为两个甲容器的叠加，若平衡不移动，则达平衡后，两容器中，但此时相当于加压，平衡向左移动，则c(CO)：； D.催化剂不会改变平衡转化率。 20．【答案】A 【解析】【解答】甲为恒温恒压容器，乙为恒温恒容容器，初始时两容器的温度、体积相同，合成氨反应是一个气体体积缩小的可逆反应，反应达到平衡时甲的体积小于乙的体积，相当于在乙的基础上增大压强，缩小体积，平衡正向移动，甲中氮气的转化率高，甲中氮气的物质的量分数小；为使两容器中的N2在平衡混合物中的物质的量分数相同，可以提高甲中氮气的物质的量分数或者减小乙中氮气的物质的量分数。 A. 向甲容器中充入一定量的氦气，使甲中的容积增大，相当于减小压强，平衡向左移动，提高了甲中氮气的物质的量分数，故A可行； B. 向乙容器中充入一定量的N2气体，提高了乙中氮气的物质的量分数，故B不可行； C. ，升温平衡左移，提高了乙中N2的物质的量分数，故C不可行； D. 增大甲容器的压强，平衡右移，减小了甲中N2的物质的量分数，故D不可行； 故答案为：A。 【分析】，若恒容，则反应完之后，压强减小，相比于恒压，平衡正向移动，故甲中氮气的物质的量分数小于乙，故要使反应逆向进行。 21．【答案】NH3　；液；c、d　；10﹣14；c（Cl﹣）＞c（NH4+）＞c（H+）＞c（OH﹣） 【解析】【解答】（1）合成氨工业有下列流程：原料气制备、原料气净化和压缩、氨的合成、氨的分离，从图1生产流程知，原料气氮气和氢气，经过氨的合成、氨的分离，所以X为液态的氨气，Y为氮气和氢气的混合气，再循环利用，故答案为：NH3；液； （2）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，故不选； b．铁触媒的使用有利于加快反应速率，但平衡不移动，故不选； c．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，故选； d．为提高原料的转化率，采用循环操作，提高原料的利用率，故选； 故选c、d； （3）①温度不变水的离子积常数的数值是不变的，仍为10﹣14，故答案为：10﹣14； ②将相同体积、相同物质的量浓度的氨水和盐酸混合后，反应生成氯化铵溶液，铵根离子水解，c（Cl﹣）＞c（NH4+），氯化铵为强酸弱碱盐，水解后溶液呈酸性，c（H+）＞c（OH﹣），水解极其微弱，所以c（NH4+）＞c（H+），故答案为：c（Cl﹣）＞c（NH4+）＞c（H+）＞c（OH﹣）． 【分析】（1）根据题干中的流程图解答； （2）该反应为可逆反应，根据化学平衡移动原理进行解答； （3）①温度不变水的离子积常数的数值是不变的； ②将相同体积、相同物质的量浓度的氨水和盐酸混合后，反应生成氯化铵溶液，铵根离子水解． 22．【答案】1.25；O2太少不利于NH3的转化，r值为2.2时NH3氧化率已近100% 【解析】【解答】解：由氨氧化的化学方程式：4NH3+5O2 4NO+6H2O，可知氨氧化率达到100%，理论上r = =1.25；由图可知，实际生产要将r值维持在1.7～2.2之间，原因是O2太少不利于NH3的转化，r值为2.2时NH3氧化率已近100%，故答案为：1.25；O2太少不利于NH3的转化，r值为2.2时NH3氧化率已近100%． 【分析】由氨氧化的化学方程式：4NH3+5O2 4NO+6H2O，可知氨氧化率达到100%，理论上r = ，结合实际生产中平衡移动原理来解答． 23．【答案】（1）-206.1 （2）甲；降低温度或增大压强；0.32；0.4 （3）6； 【解析】【解答】（1）根据燃烧热定义，可得 = -283.0kJ/mol+3×（-285.8kJ/mol）-（-890.3kJ/mol）+44kJ/mol=-206.1kJ/mol； 答案：-206.1； （2）①由图像可知，随横坐标的增大， 平衡时CO的转化一直增大，故乙表示平衡时CO的转化率随的变化情况，甲为CH4的 选择性随的变化情况； CH4选择性曲线甲由B点到A点，即选择性变大，依据燃烧热可求ΔH2＝-41.2kJ/mol，ΔH3＝-164.9kJ/mol，温度对反应i、iii影响更大，降温利于CH4生成；加压对生成的CO2无影响而有利于生成CH4，条件为降温或加压； ② 相同温度下，向恒容容器内 加入3molH2和1molCO，=3，根据图像， 平衡时CO的转化率 为40%，CH4的选择性90%， 平衡时n(CO)=0.6mol，n(CH4)=0.36mol，由碳原子守恒得n(CO2)=0.04mol， 由O原子守恒得n(H2O)=1mol-0.6mol-0.08mol=0.32mol， 由H原子守恒得n(H2)=3mol-0.32mol-0.36mol×2=1.96mol， 气体的总物质的量为3.28mol， 由恒温恒容条件下，物质的量之比等于压强之比，可得平衡时的压强为：=8.2Mpa， Kp===0.4； 答案： 第1空、甲 第2空、降低温度或增大压强 第3空、0.32 第4空、0.4 (3)根据图像可知， 催化循环中产生的中间体微粒共6种，CO2 催化加氢制甲醇 同时有H2O生成，方程式为：CO2+3H2=CH3OH+H2O； 答案：6；CO2+3H2=CH3OH+H2O； 【分析】（1）注意燃烧热生成液态水，由盖斯定律求出； 2）①由图像可知，随横坐标的增大， 平衡时CO的转化一直增大，乙表示平衡时CO的转化率随的变化情况； CH4选择性曲线甲由B点到A点，即选择性变大，温度对反应i、iii影响更大，降温利于CH4生成；加压对生成的CO2无影响而有利于生成CH4，条件为降温或加压； ②由图像得到平衡时CO的转化率 为40%，CH4的选择性90%；再由原子守恒求出各物质的物质的量。 24．【答案】（1）NH3 （2）试管；酒精灯 （3）下 （4）易溶于水 （5）碱性 （6）工业制HNO3 【解析】【解答】(1) 氯化铵和氢氧化钙加热生成氨气，氯化钙，水，氨气密度小于空气、极易溶于水，水溶液显碱性； (2) 图中仪器A的名称是试管；仪器B的名称是酒精灯； (3) 氨气密度小于空气，收集方法是向下排空气法； (4) 氨溶于水的喷泉实验体现了氨气易溶于水，溶于水后压强减小形成喷泉； (5) 氨的水溶液(俗称氨水)能使酚酞溶液变红，说明氨水显碱性； (6) 氨气催化氧化生成一氧化氮，一氧化氮和氧气生成二氧化氮，二氧化氮和水生成硝酸，可用于工业制HNO3； 【分析】(1) 氯化铵和氢氧化钙加热生成氨气，氯化钙，水，氨气密度小于空气、极易溶于水，水溶液显碱性； (2) 仪器名称的判断； (3) 密度小于空气气体收集方法是向下排空气法； (4) 氨气易溶于水，溶于水后压强减小形成喷泉； (5) 氨水显碱性； (6) 氨气催化氧化生成一氧化氮，一氧化氮和氧气生成二氧化氮，二氧化氮和水生成硝酸，可用于工业制HNO3。 25．【答案】（1） （2）低温；0.088；50%；0.11；B；反应为放热反应，升高温度平衡逆向进行，平衡常数减小；逆反应方向 【解析】【解答】（1） 汽车尾气中的CO是由于汽油在气缸内不均匀、不充分燃烧导致的，而生成NO的化学方程式为 ； （2）①根据方程式 。 熵减，结合，即可判断低温下自发反应； ②在0～10min内， c(N2)=0.22mol/L，v(N2)=0.22mol/L/10min=0.022 ， v(N2)；v(CO2)=1：4，v(CO2)=0.088 ，15min时，二氧化氮的变化量为0.5mol/L，CO的变化量为1mol/L，转化率为50%，平衡时c(N2)=0.25mol/L，c(CO2)=1mol/L，c(NO2)=1.5mol/L，c(CO)=1mol/L，K==0.11； ③，温度越高，平衡逆向移动，表示正反应常数为B， ④Q==0.5＞K，平衡逆向移动； 【分析】（1） 生成NO是因空气中的氮气与氧气在气缸中反应而得； （2）①根据反应物和生成物写出方程式； ②利用氮气或二氧化氮的浓度变化计算速率，利用化学计量系数之比计算出速率和转化率，利用浓度计算出常数； ③根据，温度升高逆向移动，常数减小； ④根据给出的浓度计算出Q与常数K对比。 学科网（北京）股份有限公司 $$