专题06 工业合成氨-【好题汇编】备战2024-2025学年高二化学上学期期中真题分类汇编（上海专用）

专题06 工业合成氨 内容概览 考点 化学反应条件的控制与优化 考点 化学反应条件的控制与优化 1．乙酸铜常用作有机合成的催化剂或氧化剂。实验室中制备乙酸铜的流程如图所示。下列说法正确的是 A．反应①中双氧水起催化作用 B．为提高化学反应速率，反应①反应温度越高越好 C．步骤Ⅱ和步骤Ⅲ存在相同的操作 D．反应③碱式碳酸铜固体中加入的试剂X为冰醋酸 2．下列事实不能用勒夏特列原理解释的是 A．工业上生产硫酸时，充入过量的空气以提高的转化率 B．实验室可用排饱和食盐水的方法收集氯气 C．浓氨水中加入氢氧化钠固体产生刺激性气味的气体 D．合成氨时，选定温度为，而不是常温 3．下列事实可用化学平衡移动原理解释的是 A．在容器中充入一定量的与，达到平衡后压缩容器容积以增大压强，混合物颜色加深 B．制取乙酸乙酯过程中，实验人员通过加入过量的乙醇来提高乙酸的转化率 C．将肝脏研磨液加入过氧化氢溶液，发现有气泡产生，加热后气泡产生速率减慢 D．工业上选择在500℃而不是常温下进行合成氨的反应 4．冶铜烟气可以作为工业制硫酸为原料。下列的说法正确的是 A．500℃左右，转化器中反应的平衡转化率最大 B．使用以铁为主的催化剂 C．冶炼烟气在进入转化器之前，必须进行除尘、干燥等净化操作，防止催化剂中毒 D．压强一般采用20~50MPa 5．绿色化学也称环境友好化学，其核心思想就是改变“先污染后治理”的观念和做法。下列不符合绿色化学理念的是 A．Cu氧化为CuO后，再与稀硝酸反应制取 B．合成氨工业将氨分离后，剩余的气体再利用 C．焚烧植物秸秆以增加土壤中的钾元素 D．将含硫燃煤与生石灰混合后燃烧 6．下列有关化学工业的说法正确的是 A．硫酸工业生产采用常压，是因为在常压下的转化率已经很高了 B．硫酸工业中，为提高的转化率，通入的空气越多越好 C．合成氨工业，在提高速率和原料的转化率上对温度的要求是一致的 D．合成氨工业采用循环操作，主要是为了增大化学反应速率 7．某温度下，在密闭容器中进行合成氨反应：　。下列叙述正确的是 A．升高温度，平衡向正反应方向移动 B．充入一定量，的转化率不变，的转化率变大 C．工业生产中未转化的合成气循环利用，主要是为了提高氮气和氢气的利用率 D．增大压强，可增大单位体积内活化分子的百分数，有效碰撞增多 8．下列有关实验现象或事实的解释正确的是 选项 实验现象或事实 解释 A 排饱和食盐水法可收集Cl2 Cl2与食盐水不发生反应 B 将镁条投入盐酸中，反应速率先变快，后变慢 “变快”是由于盐酸浓度增大 C 铁系催化剂合成氨，适宜温度为500℃左右 该温度下氨的产率最大 D 余烬的木条放入纯氧中，木条复燃 氧气浓度大，反应速率快，产生的热量多 A．A B．B C．C D．D 9．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 二、填空题 10．“丁烯裂解法”是另一种重要的丙烯生产法，在生产过程中会有生成乙烯的副反应发生。反应如下： 主反应：； 副反应：。 测得上述两反应的平衡体系中，各组分的质量分数(w)随温度(T)和压强(p)变化的趋势分别如图甲和图乙所示： (1)平衡体系中的C3H6(g)和C2H4(g)的质量比是工业生产C3H6(g)时选择反应条件的重要依据之一，从产物的纯度考虑，该数值越高越好，据图甲和图乙判断，反应条件应选择_______(填字母)。 A．300 ℃、0.1 MPa B．700 ℃、0.1 MPa C．300 ℃、0.5 MPa D．700 ℃、0.5 MPa (2)有研究者结合图甲数据并综合考虑各种因素，认为450 ℃的反应温度比300 ℃或700 ℃更合适，从反应原理角度分析其理由可能是 。 11．已知合成氨反应为： ΔH=-92.4 kJ·mol-1，ΔS=-200 J·K-1·mol-1。 (1)合成氨反应在常温下 (填“能”或“不能”)自发。 (2) 温(填“高”或“低”，下同)有利于提高反应速率， 温有利于提高平衡转化率，综合考虑催化剂(铁触媒)活性等因素，工业常采用400～500 ℃。 12．Ⅰ．硅元素是工业生产中重要的非金属元素，SiHCl3是制备半导体材料硅的重要原料，可由SiCl4制备SiHCl3： (1)已知SiCl4(g)+H2(g)＝SiHCl3(g)+HCl(g)   ΔH1=+74.22kJ·mol-1(298K)　 SiHCl3(g)+H2(g)＝Si(s)+3HCl(g)    ΔH2=+219.29kJ·mol-1 (298K)时，由SiCl4(g)+2H2(g)＝Si(s)+4HCl(g)制备84g硅 (填“吸”或“放”)热 kJ。 Ⅱ．为实现氯元素循环利用，工业上采用RuO2催化氧化法处理HCl废气： 2HCl(g)+O2(g)Cl2(g)+H2O(g)　 ΔH=-57.2 kJ·mol-1。将HCl和O2分别以不同起始流速通入反应器中，在360℃、400℃和440℃下反应，通过检测流出气成分绘制HCl转化率(ɑ)曲线，如下图所示(较低流速下转化率可近似为平衡转化率)。 回答下列问题： (2)ΔS 0(填“>”或“<”)；T1= ℃。 (3)图中较高流速时，ɑ(T3)小于ɑ(T2)和ɑ(T1)，原因是 。 (4)下列措施可提高M点HCl转化率的是_____(填标号) A．将温度升高50℃ B．增大HCl的流速 C．增大n(HCl):n(O2) D．使用更高效的催化剂 (5)使用某种载氧体掺杂改性可加快化学反应速率。当使用不同掺杂的CuO/Cu2O载氧体时，反应活化能如下表所示。 载氧体掺杂物质 氧化铝 膨润土 活化能/ kJ·mol-1 60±2.3 37.3±1.3 由表中数据判断：使用 (填“氧化铝”或“膨润土”)掺杂的载氧体反应较快；使用氧化铝或者膨润土掺杂的载氧体，单位时间内燃料反应器释放的热量分别为akJ、bkJ，则a b(填“>”“=”或“<”)。 Ⅲ．在氮元素转化中工业合成氨反应占据重要的意义，在体积为10L的密闭容器中，起始投入1molN2和3molH2，发生反应N2(g)+3H2(g)2NH3(g) ΔH＜0。T℃时，控制容器压强恒定为0.25MPa，此时H2的平衡转化率ɑ=20%。 (6)试计算此温度下，该反应的平衡常数KP= Mpa-2 (气体的分压=气体总压强×气体的物质的量分数)。 13．合成氨是目前转化空气中氨最有效的工业方法，其反应历程和能量变化的简图如下：(图中ad表示物质吸附在催化剂表面时的状态) (1)由图可知合成氨反应的 (2)对总反应速率影响较大的是步骤_______。 A．① B．② C．③ D．④ (3)若改变某一条件，使合成氨的化学反应速率加快，下列解释正确的是_______。 A．升高温度，使单位体积内活化分子百分数增加 B．增加反应物的浓度，使单位体积内活化分子百分数增加 C．使用催化剂，能降低反应活化能，使单位体积内活化分子数增加 D．增大压强，能降低反应的活化能，使单位体积内活化分子数增加 (4)关于合成氨反应，下列说法能说明其达到平衡的是_______。 A．气体的平均分子质量不再变化 B．有1mol氮氮三键生成同时有2mol氮氢键生成 C．气体密度不再变化 D．氮气与氨气的浓度比值不再变化 14．工业上利用CO2可以制备甲醇，某一刚性容器中充入1 mol CO2和3 mol H2，在催化剂存在的条件下进行反应，测得温度与平衡转化率、产物选择性的关系如图所示。 反应1：CO2(g)＋3H2(g)CH3OH(g)＋H2O(g)  ΔH1； 反应2：CO2(g)＋H2(g)CO(g)＋H2O(g)  ΔH2。 已知：CH3OH选择性=。 (1)反应1、2分别为 ， (填“放热”或“吸热”)反应。 (2)有研究表明，在原料气中掺入适量的CO有利于提高CH3OH选择性，说明其可能的原因是 。有利于提高CH3OH选择性反应条件还可以是 (填序号)。 A高温高压    B．高温低压    C．低温高压    D．低温低压 三、解答题 硫酸工业在国民经济中占有极其重要的地位。转化器中的催化氧化反应是硫酸生产的核心，其中转化率越高，原料利用率越高，对环境影响越小。 15．工业制硫酸生产中，下列条件或措施涉及化学平衡移动的是___________。 A．矿石加入沸腾炉之前先粉碎 B．净化后炉气中要有过量的空气 C．转化器中不使用很高的温度 D．吸收塔中用98.3%的浓硫酸吸收 16．下表列出了不同温度、压强下的平衡转化率： 温度/℃ 的平衡转化率% 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 已知工业合成选定的温度为450℃，选定的压强为常压，请简要说明选择常压而不是高压的原因： 。 17．硫酸工业生产中吸收率与进入吸收塔的硫酸浓度和温度关系如图，由图可知吸收所用硫酸的适宜浓度为98.3%，适宜温度为40℃，而工业生产中一般采用60℃的可能原因是 。 18．甲醚可用作气雾剂的抛射剂，也可作为制冷剂、局部麻醉药和燃料。 I．工业上利用水煤气合成甲醚： 已知： 化学键 C—H C—O H—H 键能/ 413 351 436 803 1071 (1)水煤气合成甲醚发生反应的热化学方程式：    ，该反应在 (填“高温”“低温”或“任意条件”)下可自发进行。 (2)一定温度下，在2 L恒容密闭容器中投入和发生上述反应，当容器内压强不再发生变化时，下列说法正确的是___________(填标号)。 A．该反应达到最大限度 B．的百分含量不再发生变化 C．、CO全部转化为和 D．CO、、的浓度一定相等 Ⅱ．利用催化加氢合成甲醚，主要发生的反应如下： 反应①：  ； 反应②：  。 恒定压强为时，若开始投入的、分别为、，平衡转化率和平衡时的选择性随温度的变化如图。已知：的选择性。 (3)240℃时，若不改变反应温度，能提高平衡产率的措施有 (任写一条)。 (4)由图可知，升高温度，的选择性减小，推断出 (填“>”或“<”)0。 (5)300℃时，若10 min时反应达到平衡状态，此时 mol，反应②的压强平衡常数 。 (6)比较不同温度下反应①的平衡常数：K(200℃) (填“>”或“<”)K(300℃)。 19．煤炭是一种重要的能源物质和化工原料，随着我国政府提出“实现经济可持续发展”这一目标，煤炭的高效利用成为了化学界的重要研究课题。回答下列问题： (1)将开采出的煤炭隔绝空气加强热使其分解的过程称为煤的 (选填“气化”、“液化”、“干馏”或“分馏”)，得到的煤焦油、焦炭、焦炉煤气等可以用于生产多种化工产品。 (2)从煤焦油中可以提炼多种芳香烃，如苯、甲苯、二甲苯等，而焦炭可以用于制造电石()，进而生产乙炔。已知苯与乙炔在氧气中燃烧的热化学方程式为： 则乙炔在催化剂作用下合成苯的热化学方程式为 。 (3)水蒸气通过灼热的焦炭时，可以转化为一氧化碳和氢气，进一步作为合成甲醇的原料气。 ①在与水蒸气反应时，焦炭要预先粉碎，其目的是 。 ②下图为某一温度与压强条件下水蒸气流速(单位时间内通过反应炉的气体体积)与气体转化百分率的对应关系，则在A、B、C三点中，原料气的生产效率最高的是 。 (4)将焦炭通过反应可以转化为气体燃料，已知反应的自由能变化量与其焓变、熵变的关系为，在另一方面，自由能变化量与平衡常数又存在关系，其中为气体常数，为热力学温度，研究人员通过实验测绘了图像，图像及其延长线与坐标轴的交点坐标已标出，则该反应的 (用含气体常数与图中坐标值的代数式表示，下同)， 。 20．I．传统的“哈伯法”合成氨原理为：     (1)上述反应在常温下 (填“能”或“不能”)自发进行。 (2)工业合成氨选择的催化剂是 。 (3)恒温、恒容密闭容器中进行上述反应，一定能说明该反应达到平衡状态的是 。 a．的浓度之比为1：3：2　　　　b．容器内气体压强保持不变 c．　　　　　　　　　　d．混合气体的密度保持不变 (4)改变下列条件能加快反应速率，且单位体积内反应物活化分子百分数不变的是 。 a．增大浓度　　　　b．增大压强　　　　c．升高温度　　　　d．使用催化剂 (5)工业合成氨中，下列措施不符合绿色化学理念的是 。 a．将氨气及时液化，分离出反应体系 b．将从反应体系中分离出的和重新输送到反应器中予以循环利用 c．氨合成塔中内置热交换器用来预热后续通入的冷的氮气和氢气 d．可采用1000℃的高温使得反应速率更快 II．科研小组模拟不同条件下的合成氨反应，向体积可变的密闭容器中充入和，不同温度下平衡时氨气的体积分数与总压强(p)的关系如图所示。 (6)由小到大的顺序为 。 (7)在、条件下，若此时容器体积为1L，后反应达到平衡，则内的平均反应速率为 ，平衡常数 (保留两位有效数字)。 21．如图为工业合成氨的流程图，回答下列问题： (1)图中采取的措施可提高原料平衡转化率的是 (填序号)。 (2)对于工业合成氨的说法正确的是 (填字母)。 A．温度越高，催化剂的活性越大 B．工业合成氨的条件是和，此时催化剂活性最大，反应速率较快 C．压强越大，速率越快，平衡产率越高，所以工业合成氨压强越大越好 (3)某兴趣小组为研究“不同条件”对工业合成氨反应物平衡转化率的影响情况，在密闭容中进行了如表实验：(反应起始的温度和压强均相同)： 序号 起始投入量 反应物平衡转化率 H2 NH3 ①恒温恒容 1mol 3mol 0 ②绝热恒容 1mol 3mol 0 ③恒温恒压 2mol 6mol 0 则： 、 (填“>”“<”或“=”)。 (4)在容积相同的三个密闭刚性容器中，分别投入和，在不同温和、不同催化剂表面积(和)条件下，反应体系压强随时间变化关系如图甲所示。 ①曲线III对应的温度和催化剂表面积可能为 。 ②在曲线III对应条件下，某反应容器中的分压依次是，此时反应速率 (填“<”“>”或“=”)。 甲 (5)如图乙表示条件下，平衡时的体积分数与原料气投料比的关系。若投料比为4时，氨气的体积分数为的体积分数可能为图乙中的 (填“M”“N”或“”点)。 乙 22．氨是最基本的化工原料之一，目前已有多位科学家因其在氯肥领域的研究而获得诺贝尔奖。 (1)1898年德国的弗兰克偶然发现碳化钙在氮气中加热得到的产物粉碎后可作肥料，产物的主要成分为氰氨化钙。它在土壤中逐渐水解生成氨和某种碳酸盐。写出水解的化学方程式： 。 (2)1902年到1909年，哈伯发现，用锇作催化剂，在及下人工合成氨，得到的氨含量可超过，具备了实现工业化生产的可能性。 化学键 键能 946 436 391 根据上述键能数据，工业合成氨反应 。 (3)合成氨反应在不同温度和压强下，平衡时反应混合物中氨的含量(体积分数)的变化情况如图所示(初始时和的体积比为)。 ①恒容时，下列说法能说明该合成氨反应达到平衡状态的是 (填标号)。 A．容器内压强不变               B．混合气体的密度保持不变 C．氨气的体积分数保持不变       D．每断裂键的同时生成键 ②根据图像观察到在下，平衡时反应混合物中氨的含量随温度的升高而降低，原因为 。 ③M、N、P三点对应的平衡常数大小关系为 ；N点对应的合成氨反应的压强平衡常数 (保留两位有效数字)。(分压=总压×物质的量分数) ④经过不断改进，工业上通常采用铁触媒，在和的条件下合成氨。从反应速率的角度解释采用的原因 。 23．合成氨是人类科学技术发展史上的一项重大突破。 (1)下列途径可提高工业固氮原料气平衡转化率的是___________(选填序号)。 A．采用高温条件 B．采用适当的催化剂 C．将原料气加压 D．将氨液化，不断移去液氨 (2)研究表明某些过渡金属催化剂可以加速氨气的分解，某温度下，用等质量的不同金属分别催化等浓度的氨气，测得氨气分解的初始速率(单位：)与催化剂的对应关系如表所示。 催化剂 初始速率 0.5 1.8 2.2 3.0 在不同催化剂的催化作用下，氨气分解反应中活化能最大的催化剂是 。 (3)如图所示，隔板 K1固定不动，活塞 K2可自由移动。 T℃时，M、N两个容器中均发生反。相同温度时向容器 M、N中各充入1molN2和3molH2，初始M、N容积均为VL，并保持温度不变。 ①反应达到平衡时N2的转化率：M N(填“＞”、“＜”或“＝”)。 ②容器N中达到平衡，测得容器中含有0.4molNH3。则该反应在此条件下的平衡常数为 。 (4)用离子交换膜H+/型Nafion膜作电解质，在一定条件下实现了常温常压下电解法合成氨的原理如图所示。 ①Ｍ为外接电源的 极，右室电极反应式为 。 ②理论上左、右室产生气体同温同压下体积比为 。 (5)以NH3和CO2为原料合成尿素的主要反应如下： 反应Ⅰ 反应Ⅱ 在一定体积的密闭容器中投入4mol氨和1mol二氧化碳，实验测得反应中各组分随时间的变化如图1所示。 ①据图可知，总反应约在 min时达到平衡状态。 ②在图2中绘制尿素合成过程中“ ”的“能量反应过程”示意图。 24．氨是最重要的化学品之一，我国目前氨的生产能力居世界首位。回答下列问题： (1)已知：N2(g)＋O2(g)=2NO(g)　∆H=+180.4kJ/mol H2(g)＋O2(g)=H2O(g)　∆H=-241.8kJ/mol NH3(g)＋O2(g)=NO(g)＋H2O(g)　∆H=-226.3kJ/mol 则反应N2(g)＋3H2(g)=2NH3(g)的∆H= kJ/mol。 (2)合成氨反应N2(g)＋3H2(g)⇌2NH3(g)的平衡常数表达式是 。在一定条件达到化学平衡后，除去反应生成的部分NH3，浓度商Q K(填“>”“＜”或“=”)，平衡向 方向移动。 (3)在不同压强下，以n(N2)﹕n(H2)=1﹕3的组成进料，反应达平衡时氨的摩尔分数与温度的计算结果如图所示。(物质i的摩尔分数xi=，气体分压pi=p总xi) ①图中压强由小到大的顺序为 ，判断的依据是 。 ②图中，当p2=32MPa、=0.25时，氮气的转化率α= 。该温度时，反应N2(g)＋3H2(g)⇌2NH3(g)用气体分压表示的平衡常数Kp= (MPa)-2(化为最简式)。 ③合成氨工业中常选用700K左右而不是更低温度的原因是 。 25．氮的氧化物(如NO2、NO4、N2O5等)应用很广，在一定条件下可以相互转化。 (1)从N2O5在一定条件下发生分解：2N2O5(g)=4NO2(g)+O2(g)。某温度下测得恒容密闭容器中N2O5浓度随时间的变化如下表： t/min 0.00 1.00 2.00 3.00 4.00 5.00 c(N2O5)/mol/L 1.00 0.71 0.50 0.35 0.25 0.17 设反应开始时体系压强为P0，第2.00min时体系压强为p，则p：p0= ；1.00～3.00min内，O2的平均反应速率为 。 (2)从N2O4与NO2之间存在反应N2O4⇌2NO2(g)。将一定量的N2O4放入恒容密闭容器中，测得其平衡转化率[a(N2O4)]随温度变化如图所示。 ①图中a点对应温度下，已知N2O4的起始压强p0为108kPa，列式计算该温度下反应的平衡常数Kp= (用平衡分压代替平衡浓度计算，分压=总压×物质的量分数) ②由图推测N2O4(g)⇌2NO2(g)是吸热反应还是放热反应，说明理由 。 (3)若要提高N2O4转化率，除改变反应温度外，其他措施有 (要求写出两条)。 原创精品资源学科网独家享有版权，侵权必究！9 学科网（北京）股份有限公司 $$ 专题06 工业合成氨 内容概览 考点 化学反应条件的控制与优化 考点 化学反应条件的控制与优化 1．乙酸铜常用作有机合成的催化剂或氧化剂。实验室中制备乙酸铜的流程如图所示。下列说法正确的是 A．反应①中双氧水起催化作用 B．为提高化学反应速率，反应①反应温度越高越好 C．步骤Ⅱ和步骤Ⅲ存在相同的操作 D．反应③碱式碳酸铜固体中加入的试剂X为冰醋酸 【答案】C 【分析】先用热碱液除去铜屑表面油污，过氧化氢在酸性条件下氧化铜屑得到CuSO4，CuSO4再与纯碱反应得到碱式碳酸铜，再与乙酸反应得到乙酸铜溶液，经过结晶得到乙酸铜晶体。 【解析】A．起到氧化作用，将Cu氧化为Cu(Ⅱ)，A错误； B．反应①反应温度过高，分解程度变大，应选适宜的温度，B错误； C．步骤Ⅱ和步骤Ⅲ都有固体生成，因此需要进行固液分离，因此，存在相同的操作为过滤，C正确； D．碱式碳酸铜固体中加入的试剂X为醋酸溶液，在水溶液中便于反应发生，D错误； 故选C。 【答案】D 【解析】A．生产硫酸流程中存在：，过量的空气可以提高的浓度，平衡正向移动，能用勒夏特列原理解释，故A不符合题意； B．Cl2溶于水后会产生氯离子，使得饱和食盐水中氯离子浓度较大，因此平衡逆向移动，因此实验室中常用排饱和食盐水的方法收集Cl2，可用勒夏特列原理解释，故B不符合题意； C．浓氨水中有，加入氢氧化钠固体，溶液中的氢氧根离子浓度增大，使电离平衡逆向移动，产生刺激性气味的气体NH3，可用勒夏特列原理解释，故C不符合题意； D．合成氨的正反应为放热反应，升高温度，化学平衡会向吸热的逆反应方向移动，不利于生成氨气，之所以选定温度为，而不是在常温下进行反应，主要是从速率角度考虑，此时催化剂活性最佳，而与平衡移动无关，因此不能用勒夏特列原理解释，D符合题意； 故答案选D。 【答案】B 【解析】A．中，加压会使各物质浓度增大，但化学平衡不移动，A错误； B．加入过量的乙醇，化学平衡正移，乙酸的转化率提高，B正确； C．肝脏研磨液中含有过氧化氢酶，加热后催化活性下降，与化学平衡无关，C错误； D．在提高温度时化学平衡会逆移，工业上选择在500℃而不是常温下进行合成氨的反应是出于加快反应速率，且考虑催化剂的温度要求，D错误； 故选B。 【答案】C 【分析】冶铜烟气中含有二氧化硫气体，二氧化硫净化后转化为三氧化硫，三氧化硫与水反应制得硫酸。 【解析】A．转化器中二氧化硫与氧气反应生成三氧化硫，该反应是放热反应，低温时平衡转化率比较大，500℃左右该反应的平衡转化率不是最大的，A错误； B．由于硫酸与铁能够发生反应，不能使用以铁为主的催化剂，B错误； C．冶炼烟气在进入转化器之前，必须进行除尘、干燥等净化操作，防止催化剂中毒，C正确； D．工业制硫酸用浓硫酸吸收三氧化硫，产物是液体，无需高压反应，D错误； 故选C。 【答案】C 【解析】A．铜与氧气反应生成氧化铜是化合反应，氧化铜和硝酸反应生成硝酸铜和水，没有有害物质的排放，有利于环境保护，符合“绿色化学”的理念，故A不符合； B．工业合成氨时，氨分离后剩余的气体再利用，能够提高原料利用率，符合“绿色化学”的理念，故B不符合； C．焚烧秸秆会产生大量氮氧化物、二氧化硫、碳氢化合物及烟尘，不符合“绿色化学理念”，故C符合； D．将含硫燃煤与生石灰混合后燃烧，所含硫元素最终转化为硫酸钙，理论上不会排放二氧化硫，符合“绿色化学”的理念，故D不符合。 答案为：C。 【答案】A 【解析】A．硫酸工业生产采用常压，是因为在常压下的转化率已经很高了，若采用高压，平衡能向右移动，但效果并不明显，比起高压设备得不偿失，A正确； B．硫酸工业中，通入适量过量的空气可提高的转化率，但通入的空气过多会需要更多的预热能量，所以不是越多越好，B错误； C．合成氨是放热反应，温度升高提高速率，温度低转化率高，对温度的要求不一致，C错误； D．合成氨工业采用循环操作，主要是为了提高氮气和氢气的利用率，D错误； 故选A。 【答案】C 【解析】A．该反应为放热反应，升温，平衡会逆反应方向移动，A错误； B．充入一定量，平衡会正反应方向移动，的转化率变大，但的转化率减小，B错误； C．未转化的合成气循环利用，主要是为了提高氮气和氢气的利用率，C正确； D．增大压强，可增大单位体积内活化分子的数目，有效碰撞增多，但单位体积内活化分子的百分数未变，D错误； 故选C。 【答案】A 【解析】A．氯气与水反应是可逆反应，产物中有氯离子，所以食盐水中高浓度的氯离子会使反应逆移，氯气与食盐水几乎不反应，故A正确； B．镁条与稀盐酸反应生成氢气，放出热量，开始时，氢离子浓度减少较小，温度升高，使反应速度增快，后来，氢离子浓度降低，反应变慢，故B错误； C．合成氨为放热反应，温度过高不利于平衡正向移动，合成氨控制在500℃左右的温度是为了提供催化剂的活性和加快反应速率，在此温度下，效益最高，该温度下氨的产率不是最大，故C错误； D．氧气浓度大，反应速率快，但放出的热量不变，故D错误； 故选A。 【答案】B 【解析】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。 【答案】(1)C (2)300 ℃反应速率慢，700 ℃副反应的转化率大于丁烯转化成丙烯的转化率 【解析】(1)由图甲可知，300 ℃时C2H4(g)的质量分数接近于0，而温度升高，C2H4(g)的质量分数增大，故选择300 ℃；由图乙可知，压强增大，C2H4(g)的质量分数减小，C3H6(g)的质量分数增大，故选0.5 MPa，因此控制反应条件为300 ℃、0.5 MPa，C正确； 故选C。 (2)温度越低，反应速率越慢，由图甲可知，300 ℃时反应速率慢，温度升高，C2H4(g)的质量分数增大，700 ℃的副反应的转化率大于丁烯转化成丙烯的转化率，而450 ℃时，C3H6(g)的质量分数达到最大值，且C2H4(g)的质量分数在10%左右，产物中C3H6(g)的含量较高，故450 ℃更合适。 【答案】(1)能 (2) 高 低 【解析】（1）由于，故该反应在常温下能进行； （2）升高温度，反应速率加快，故高温有利于提高反应速率，但由于该反应为放热反应，降低温度，平衡正向移动，故低温有利于提高平衡转化率，再加上高温会使催化剂失去活性，故工业常采用400～500 ℃。 【答案】(1) 吸 880.53 (2) < 440 (3)流速过快，反应物分子来不及在催化剂表面接触而发生反应，导致转化率下降，同时，温度低，反应速率低，故单位时间内氯化氢的转化率低(答案合理也可给分) (4)AD (5) 膨润土 < (6)3 【解析】（1）根据已知条件，将SiCl4(g)+H2(g)＝SiHCl3(g)+HCl(g)   ΔH1=+74.22kJ·mol-1(298K)　SiHCl3(g)+H2(g)＝Si(s)+3HCl(g)    ΔH2=+219.29kJ·mol-1 (298K)相加，根据盖斯定律，可得：SiCl4(g)+2H2(g)＝Si(s)+4HCl(g)  ΔH3=+293.51kJ·mol-1，由此可知，每生成28g硅吸收293.51kJ热量，则生成84g硅吸收热量为293.51kJ×=880.53kJ。答案为：吸；880.53； （2）反应2HCl(g)+O2(g) Cl2(g)+H2O(g)是反应前后气体分子数目减小的放热反应，所以该反应的ΔS＜0，升高温度时平衡逆向移动，反应物的转化率降低，即温度越高，HCl的转化率越低，且较低流速下转化率可近似为平衡转化率，则图中T1为440℃，T2为400℃，T3为360℃。答案为：＜；440； （3）图中在较高流速下，T3温度下的转化率低于温度较高的T1和T2，主要是流速过快，反应物分子来不及在催化剂表面接触而发生反应，导致转化率下降，同时，T3温度低，反应速率低，故单位时间内氯化氢的转化率低。答案为：流速过快，反应物分子来不及在催化剂表面接触而发生反应，导致转化率下降，同时，温度低，反应速率低，故单位时间内氯化氢的转化率低； （4）A．M点对应温度为360℃，由图像可知，升高温度，HCl的转化率增大，A项正确； B．由图可知，增大HCl的流速，HCl的转化率降低，B项错误； C．对比图1、2可知，其他条件相同时降低n(HCl):n(O2)，可提高M点HCl转化率，则增大n(HCl):n(O2)时降低了M点HCl转化率，C项错误； D．使用高效催化剂，可以增加该温度下的反应速率，使单位时间内的转化率增加，D项正确； 答案选AD； （5）由表中数据可知：使用氧化铝掺杂的载氧体反应的活化能比使用膨润土掺杂的载氧体反应的活化能高，所以使用膨润土掺杂的载氧体反应较快。使用氧化铝比使用者膨润土掺杂的载氧体反应较慢，单位时间内燃料反应器释放的热量少，故答案为：膨润土；<； （6）由H2的平衡转化率ɑ=20%可知，H2转化的物质的量为3×20%=0.6mol，则N2转化了0.2mol，生成0.4molNH3，则根据三段式有： KP==3Mpa-2 答案为3。 【答案】(1) (2)C (3)AC (4)AD 【分析】由题中能量变化图可以得到合成氨的在步骤②与步骤④中可以体现，，对总反应速率影响较大是从附着态变为过渡态所要吸收能量最多的，有图可知步骤③影响最大，由此解答。 【解析】（1）由分析可知，合成氨反应的，故答案为； （2）由分析可知步骤③影响最大，胡答案为C； （3）改变某一条件，使合成氨的化学反应速率加快，下列解释正确的是 A．升高温度，使分子的能量增大，使单位体积内活化分子百分数增加，故A正确； B．增加反应物的浓度，使单位体积内活化分子总数增多，但单位体积内活化分子百分数不变，故B错误； C．使用催化剂，能降低反应活化能，使单位体积内活化分子数与活化分子百分数增加，故C正确； D．增大压强，不能改变活化能，故D错误； 故答案为AC； （4）关于合成氨反应，下列说法能说明其达到平衡的是 A．气体的平均分子质量不再变化时，该反应不是等体反应，当分子数不变时，平均分子质量不再变化，说明反应达到平衡，故A正确； B．由总反应式可以推出当有1mol氮氮三键生成同时有6mol氮氢键生成，说明反应达到平衡，故B错误； C．气体密度不再变化时，由于已知条件中无环境是否是恒容，不能说明反应达到平衡，故C错误； D．氮气与氨气的浓度比值不再变化时，说明反应达到平衡，故D正确； 故答案为AD。 【答案】(1) 放热 吸热 (2) 增大CO的浓度，反应2向逆反应方向进行，CO2浓度增大，反应1向正反应方向进行，CH3OH选择性增大 C 【解析】（1）由图可知，随着温度升高甲醇的选择性降低，CO2的转化率升高，说明反应1平衡逆向移动、反应2正向移动，反应1放热、反应2吸热； （2）增大CO的浓度，反应2向逆反应方向进行，CO2浓度增大，反应1向正反应方向进行，CH3OH选择性增大，CH3OH选择性＝，应该尽可能增大甲醇的量减小CO的量，即反应1正向进行，反应2逆向进行，提高甲醇的选择性；由于反应1为分子数减小的放热反应，反应2为分子数不变的吸热反应，故在低温高压下更有利于反应1正向进行，有利于提高CH3OH选择性。 【答案】15．B 16．常压下二氧化硫的转化率已经很高了，选择高压转化率增加有限而对设备要求很高增加成本 17．增加吸收速率 【解析】15．A．粉碎的目的是增大接触面积，加快反应速率，与化学平衡无关，A错误； B．有过量的空气，即增大氧气的浓度，会使平衡向正反应方向移动，B正确； C．不使用很高的温度是使催化剂活性最强，没有涉及到化学平衡移动，C错误； D．吸收塔中用98.3%的浓硫酸吸收，主要目的是防止产生酸雾，与化学平衡无关，D错误； 故选B； 16．常压下二氧化硫的转化率已经很高了，选择高压转化率增加有限而对设备要求很高增加成本； 17．由图可知，适宜温度为40℃，而工业生产中一般采用60℃的原因可能是增加吸收速率，提高单位时间内物质产率。 【答案】(1) 低温 (2)AB (3)压缩容器体积 (4)< (5) 或0.15 (6)> 【解析】（1）根据反应物总键能-生成物总键能，水煤气合成甲醚发生反应 =-265，根据反应自发进行的判据：H-TS <0， 的、，所以反应 需要低温下发生； （2）一定温度下，在2 L恒容密闭容器中投入和发生反应 ，当容器内压强不再发生变化时，说明该反应达到了平衡状态。 A. 该反应达到了平衡状态，即为该反应达到最大限度，A正确； B. 该反应达到了平衡状态，的百分含量不再发生变化，B正确； C. 反应为可逆反应，、CO不会全部转化为和，C错误； D. 该反应达到平衡状态时，CO、、的浓度不一定相等，D错误； 故选AB； （3）反应①是气体分子数减小的反应，反应②是气体分子数不变的反应，通过加压使反应①平衡正向移动，或者加入有利于反应①进行的催化剂，可以提高选择性； （4）由图可知，升高温度，的选择性减小，则反应①：平衡逆向移动，可推断出< 0； （5）300℃时，若10 min时反应达到平衡状态，CO2的平衡转化率为40%，则消耗CO2 0.4amol，CH3OCH3的选择性为40%，则生成CH3OCH3的物质的量为=0.08amol；即平衡时生成CH3OCH3的物质的量为0.08amol；根据生成CH3OCH3的物质的量为0.08amol，消耗CO2 0.4amol，列出三段式计算： 则平衡时二氧化碳、氢气、甲醚、一氧化碳、水蒸气的物质的量分别为0.6amol、1.28amol、0.08mol、0.24amol、0.48amol，则混合气体的总物质的量为2.68amol，反应②的平衡常数=0.15； （6）反应①： < 0，升高温度，平衡逆向移动，平衡常数减小，则不同温度下反应①的平衡常数：K(200℃) >K(300℃)。 【答案】(1)干馏 (2)-638.4 (3) 增大固体与气体的接触面积，加快化学反应速率 B (4) aR 【解析】（1）煤干馏是煤化工的重要过程之一。指煤在隔绝空气条件下加热、分解，生成焦炭（或半焦）、煤焦油、粗苯、煤气等产物的过程，煤的干馏是属于化学变化。按加热终温的不同，可分为三种：900～1100℃为高温干馏，即焦化；700～900℃为中温干馏；500～600℃为低温干馏（见煤低温干馏）； （2）由 得 ； （3）工业生产中固体原料需要研磨成粉增大反应的接触面积，加快化学反应速率；原料气的生产速率等于气体流速和转化百分率的乘积，从图中可计算得B点乘积最大； （4）由得，可知 图像斜率为故，在纵坐标上得截距，故。 【答案】(1)能 (2)铁触媒 (3)b (4)ab (5)d (6)T1＜T2＜T3 (7) 12 【解析】（1）常温下∆G=∆H-T∆S=-92.4kJ•mol-1-298K×(-0.20kJ•K-1•mol-1)=-32.8kJ•mol−1＜0，反应能自发进行，故答案为：能； （2）工业合成氨选择铁触媒作催化剂有利于提高化学反应速率，故答案为：铁触媒； （3）a．的浓度之比为1：3：2与起始加入量和转化率有关，不能说明反应达到平衡状态，故a错误； b．该反应前后气体分子数不相等，恒温、恒容密闭容器中，压强是一变量，当容器内气体压强保持不变，说明反应达到平衡，故b正确； c．反应速率之比等于化学方程式计量数之比，正逆反应速率相等时说明反应达到平衡状态，当才能说明反应达到平衡，故c错误； d．恒容密闭容器中体积不变，混合气体的总质量不变，则混合气体的密度一直保持不变，不能说明反应达到平衡状态，故d错误； 故答案为：b； （4）a．增大浓度是增大单位体积内活化分子个数而加快化学反应速率，活化分子百分数不变，故a正确； b．增大压强而增大单位体积内活化分子个数而加快化学反应速率，活化分子百分数不变，故b正确； c．升高温度时，反应物吸收能量而增大活化分子百分数，所以加快化学反应速率，故c错误； d．使用催化剂降低反应所需活化能而增大活化分子百分数，能加快反应速率，故d错误； 故选：ab； （5）a．将氨气及时液化，分离出反应体系可减少生成物浓度，促进合成氨正向移动，提高原料利用率，符合绿色化学理念，故a不选； b．将从反应体系中分离出的和重新输送到反应器中予以循环利用，符合绿色化学理念，故b不选； c．合成氨为放热反应，氨合成塔中内置热交换器用来预热后续通入的冷的氮气和氢气，加快化学反应速率行，符合绿色化学理念，故c不选； d．合成氨为放热反应，升高温度不利于反应正向进行，且高温耗能，则采用1000℃的高温不符合绿色化学理念，故d选； 故选d； （6）向体积可变的密闭容器中充入6molN2和10molH2，若压强一定时，随温度升高，平衡逆向进行，氨气的含量减小，则温度T1、T2、T3由小到大的顺序为T1＜T2＜T3，故答案为：T1＜T2＜T3； （7）充入6molN2和10molH2，在T2、60MPa条件下，氨气体积分数为60%，设消耗氮气物质的量为xmol，结合三段式列式计算 ，x=3，体积为1L，20min内NH3的平均反应速率为，平衡常数，故答案为：；12。 【答案】(1)②⑤ (2)B (3) > < (4) ， < (5)P 【解析】（1）增大压强，合成氨反应正向移动，液化分离出氨气后的氮气和氢气循环到热交换器内重复利用，可提高原料平衡转化率，可提高原料平衡转化率的是②⑤。 （2）A．催化剂在一定温度范围内活性最大，故A错误； B．工业合成氨的条件是和，此时催化剂活性最大，反应速率较快，故B正确； C．压强越大，速率越快，平衡产率越高，但工业合成氨，要考虑设备承压能力和动力消耗等因素，不是压强越大越好，故C错误； 选B。 （3）合成氨反应放热，①②比较，②绝热恒容，温度升高，平衡逆向移动，转化率减小，所以>；①③比较，③相当于增大压强，平衡正向移动，转化率增大，<。 （4）在容积相同的三个密闭刚性容器中，分别投入和，在不同温和、不同催化剂表面积(和)条件下，反应体系压强随时间变化关系如图甲所示。 ①Ⅱ、Ⅲ初始压强小，反应温度低，III反应速率大于Ⅱ，可知III催化剂面积大，曲线III对应的温度和催化剂表面积可能为、。 ②在曲线III对应条件下， 50-x+150-3x+2x=160，x=20，；某反应容器中的分压依次是，Qp=，此时反应逆向进行，速率<。 （5）投料比等于系数比，平衡体系中产物的百分含量最大，所以氮气和氢气的投料比等于3时，氨气的百分含量最大，则投料比为4时，氨气的体积分数可能为图乙中的p点。 【答案】(1) (2)-46 (3) AC 该反应是放热反应，温度升高，平衡逆向移动，氨的含量降低 0.053 高温能提高反应速率，铁触媒在的活性最佳，能更好地提高反应速率 【解析】（1）氰氨化钙CaCN2水解生成氨和碳酸钙，化学方程式为：CaCN2+3H2O=CaCO3+2NH3↑； （2） 反应物键能和-生成物键能和=； （3）①A．反应物、生成物均为气体，且该反应为气体分子数减小的反应，随着反应进行，压强不断减小，当压强不变时，说明反应达到平衡状态，故A项正确； B．恒容容器，且反应物、生成物均为气体，反应前后质量不变，则密度一直不变，不能说明反应达到平衡状态，故B项错误； C．随着反应进行，氨气的物质的量越来越大，则体积分数逐渐增大，当氨气体积分数不变时，说明反应达到平衡状态，故C项正确； D．每断裂0.1molH-H键的同时生成0.2molH-N键，为同一反应方向，不能说明反应达到平衡状态，故D项错误； 故答案为：AC； ②根据图像观察到在30MPa下，平衡时反应混合物中氨的含量随温度的升高而降低，原因为：该反应是放热反应，温度升高，平衡逆向移动，氨的含量降低； ③K为化学平衡常数，只受温度影响，合成氨为放热反应，温度升高K减小，点M是300℃，此时氨气体积分数最大，则M点平衡常数最大，N点、P点为均为400℃，平衡常数相同，故KM>KN=KP；N点时，平衡时，压强为50MPa，氨气体积分数为60%，则根据三段式：，氨气体积分数为60%，即，解得b=mol，则平衡时，氨气的物质的量为：mol，氢气的物质的量为：mol，氮气物质的量为：mol，平衡后气体总物质的量为：++=mol，平衡时，氮气体积分数为：，氢气体积分数为：，氨气体积分数为：，则对应的合成氨反应的压强平衡常数为：； ④工业上通常采用铁触媒，在400~500°C和10~30MPa的条件下合成氨，是因为：高温能提高反应速率，铁触媒在400~500°C400~500°C的活性最佳，能更好地提高反应速率。 【答案】(1)CD (2)Fe (3) ＜ (4) 正 N2+6e-+6H+=2NH3 3:4 (5) 55(55左右均可) 【解析】（1）工业固氮反应为N2+3H22NH3。 A．采用高温条件，有利于提高催化剂的活性，但不利于提高原料气的平衡转化率，A不符合题意； B．采用适当的催化剂，可加快反应速率，缩短到达平衡的时间，但不能提高原料气的平衡转化率，B不符合题意； C．将原料气加压，有利于平衡正向移动，可提高原料气的平衡转化率，C符合题意； D．将氨液化，不断移去液氨，可促使平衡正向移动，从而提高原料气的平衡转化率，D符合题意； 故选CD。 （2）反应的初始速率越大，表明催化剂的活性越大，反应的活化能越小，由表中数据可知，Fe催化NH3分解的初始速率最小，则氨气分解反应中活化能最大的催化剂是Fe。 （3）①从图中可以看出，M为恒容容器，N为恒压容器。合成氨反应为体积缩小的可逆反应，N相当于M加压，平衡正向移动，反应物的转化率增大，所以反应达到平衡时N2的转化率：M＜N。 ②容器N中达到平衡，测得容器中含有0.4molNH3。此时可建立如下三段式： 平衡时N的容积为=0.9V，则该反应在此条件下的平衡常数为=。 （4）①在电解池中，阳离子向阴极移动，由图中H+迁移的方向，可确定电解池右侧电极为阴极，左侧电极为阳极，则Ｍ为外接电源的正极，右室为阴极，N2得电子产物与电解质反应生成NH3，电极反应式为N2+6e-+6H+=2NH3。 ②电解池工作时，左室电极反应为2H2O-4e-=O2↑+4H+，右室电极反应为N2+6e-+6H+=2NH3，依据得失电子守恒，可建立如下关系式：3O2——4NH3，则理论上左、右室产生气体同温同压下体积比为3:4。 （5）①总反应达到平衡时，尿素的物质的量应保持不变，据图可知，总反应约在55(55左右均可)min时达到平衡状态。 ②尿素合成过程中“ ”，第一个反应放热，反应物能量高于中间产物能量，第二个反应为吸热反应，生成物能量高于中间产物能量，且最终产物的能量低于反应物的能量，则 “能量反应过程”示意图：。 【点睛】书写电极反应式时，一定要关注电解质溶液的性质。 【答案】(1)-92.4 (2) ＜ 正反应 (3) p1＜p2＜p3 合成氨的反应为气体分子数减少的反应，压强越大平衡时氨的摩尔分数越大 40% 4×3-7 温度越低氨的产率越高，但温度过低反应速率太慢，生产效率太低 【解析】（1）N2(g)+O2(g)=2NO(g)……①，H2(g)+O2(g)=H2O(g)……②，NH3(g)+O2(g)=NO(g)+H2O(g)……③，根据盖斯定律可知，目标反应方程式=①+3×②－2×③，因此有ΔH=ΔH1+3ΔH2－2ΔH3，代入数值，可得出ΔH=-92.4kJ/mol，故答案为-92.4； （2）根据化学平衡常数的表达式，该反应的平衡常数K=；浓度商Q=，达到平衡时，浓度商Q=K，减少部分氨气，此时氨气浓度减小，浓度商减小，Q＜K，平衡正向移动；故答案为；＜；正反应； （3）①相同条件下，压强之比等于气体物质的量之比，合成氨为气体物质的量减少的反应，根据勒夏特列原理，增大压强，平衡向正反应方向进行，氨的物质的量分数增大，根据图像可知：p1＜p2＜p3；故答案为p1＜p2＜p3；合成氨的反应为气体分子数减少的反应，压强越大平衡时氨的摩尔分数越大； ②令起始时，n(N2)=1mol，n(H2)=3mol，达到平衡时，消耗氮气物质的量为xmol，根据摩尔分数的表达式有：=0.25，解得x=0.4，此时氮气转化率为40%，用分压表示平衡常数Kp==或4×3-7；故答案为40%；或4×3-7； ③温度越低氨的产率越高，但温度过低反应速率太慢，生产效率太低，因此常选用700K左右，故答案为：温度越低氨的产率越高，但温度过低反应速率太慢，生产效率太低。 【答案】(1) 1.75 0.090 mol·L－1·min－1 (2) 115.2 吸热反应  温度升高，α(N2O4)增加，说明平衡右移 (3)减小体系压强、移出NO2 【解析】（1）相同条件下，气体的物质的量之比等于其压强之比，列出三段式，有 反应前后气体的压强之比等于其物质的量之比，所以p:p0=(0.50+1.00+0.25)mol:1.00mol=1.75； 1.00～3.00 min内，N2O5的浓度变化量为0.36 mol/L，则O2浓度变化量为0.18 mol/L，平均反应速率为＝0.090 mol·L－1·min－1； （2）① a点二氧化氮的转化率为0.4，设起始四氧化二氮的物质的量为xmol，生成的二氧化氮的物质的量为0.8xmol，则混合气体的物质的量=(x-0.4x+0.8x)mol=1.4xmol，相同条件下，气体的压强之比等于其物质的量之比，所以反应后压强= ×108kPa=151.2kPa，四氧化二氮的分压=151.2kPa× =64.8kPa，二氧化氮的分压=151.2kPa× =86.4kPa，化学平衡常数Kp= ==115kPa； ② 根据图知，升高温度α(N2O4)增大，说明平衡右移，平衡向吸热方向移动，则正反应是吸热反应； （3）若要提高N2O4转化率，除改变反应温度外，其他措施有减小体系压强、移出NO2等。 2．下列事实不能用勒夏特列原理解释的是 A．工业上生产硫酸时，充入过量的空气以提高的转化率 B．实验室可用排饱和食盐水的方法收集氯气 C．浓氨水中加入氢氧化钠固体产生刺激性气味的气体 D．合成氨时，选定温度为，而不是常温 3．下列事实可用化学平衡移动原理解释的是 A．在容器中充入一定量的与，达到平衡后压缩容器容积以增大压强，混合物颜色加深 B．制取乙酸乙酯过程中，实验人员通过加入过量的乙醇来提高乙酸的转化率 C．将肝脏研磨液加入过氧化氢溶液，发现有气泡产生，加热后气泡产生速率减慢 D．工业上选择在500℃而不是常温下进行合成氨的反应 4．冶铜烟气可以作为工业制硫酸为原料。下列的说法正确的是 A．500℃左右，转化器中反应的平衡转化率最大 B．使用以铁为主的催化剂 C．冶炼烟气在进入转化器之前，必须进行除尘、干燥等净化操作，防止催化剂中毒 D．压强一般采用20~50MPa 5．绿色化学也称环境友好化学，其核心思想就是改变“先污染后治理”的观念和做法。下列不符合绿色化学理念的是 A．Cu氧化为CuO后，再与稀硝酸反应制取 B．合成氨工业将氨分离后，剩余的气体再利用 C．焚烧植物秸秆以增加土壤中的钾元素 D．将含硫燃煤与生石灰混合后燃烧 6．下列有关化学工业的说法正确的是 A．硫酸工业生产采用常压，是因为在常压下的转化率已经很高了 B．硫酸工业中，为提高的转化率，通入的空气越多越好 C．合成氨工业，在提高速率和原料的转化率上对温度的要求是一致的 D．合成氨工业采用循环操作，主要是为了增大化学反应速率 7．某温度下，在密闭容器中进行合成氨反应：　。下列叙述正确的是 A．升高温度，平衡向正反应方向移动 B．充入一定量，的转化率不变，的转化率变大 C．工业生产中未转化的合成气循环利用，主要是为了提高氮气和氢气的利用率 D．增大压强，可增大单位体积内活化分子的百分数，有效碰撞增多 8．下列有关实验现象或事实的解释正确的是 选项 实验现象或事实 解释 A 排饱和食盐水法可收集Cl2 Cl2与食盐水不发生反应 B 将镁条投入盐酸中，反应速率先变快，后变慢 “变快”是由于盐酸浓度增大 C 铁系催化剂合成氨，适宜温度为500℃左右 该温度下氨的产率最大 D 余烬的木条放入纯氧中，木条复燃 氧气浓度大，反应速率快，产生的热量多 A．A B．B C．C D．D 9．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 二、填空题 10．“丁烯裂解法”是另一种重要的丙烯生产法，在生产过程中会有生成乙烯的副反应发生。反应如下： 主反应：； 副反应：。 测得上述两反应的平衡体系中，各组分的质量分数(w)随温度(T)和压强(p)变化的趋势分别如图甲和图乙所示： (1)平衡体系中的C3H6(g)和C2H4(g)的质量比是工业生产C3H6(g)时选择反应条件的重要依据之一，从产物的纯度考虑，该数值越高越好，据图甲和图乙判断，反应条件应选择_______(填字母)。 A．300 ℃、0.1 MPa B．700 ℃、0.1 MPa C．300 ℃、0.5 MPa D．700 ℃、0.5 MPa (2)有研究者结合图甲数据并综合考虑各种因素，认为450 ℃的反应温度比300 ℃或700 ℃更合适，从反应原理角度分析其理由可能是 。 11．已知合成氨反应为： ΔH=-92.4 kJ·mol-1，ΔS=-200 J·K-1·mol-1。 (1)合成氨反应在常温下 (填“能”或“不能”)自发。 (2) 温(填“高”或“低”，下同)有利于提高反应速率， 温有利于提高平衡转化率，综合考虑催化剂(铁触媒)活性等因素，工业常采用400～500 ℃。 12．Ⅰ．硅元素是工业生产中重要的非金属元素，SiHCl3是制备半导体材料硅的重要原料，可由SiCl4制备SiHCl3： (1)已知SiCl4(g)+H2(g)＝SiHCl3(g)+HCl(g)   ΔH1=+74.22kJ·mol-1(298K)　 SiHCl3(g)+H2(g)＝Si(s)+3HCl(g)    ΔH2=+219.29kJ·mol-1 (298K)时，由SiCl4(g)+2H2(g)＝Si(s)+4HCl(g)制备84g硅 (填“吸”或“放”)热 kJ。 Ⅱ．为实现氯元素循环利用，工业上采用RuO2催化氧化法处理HCl废气： 2HCl(g)+O2(g)Cl2(g)+H2O(g)　 ΔH=-57.2 kJ·mol-1。将HCl和O2分别以不同起始流速通入反应器中，在360℃、400℃和440℃下反应，通过检测流出气成分绘制HCl转化率(ɑ)曲线，如下图所示(较低流速下转化率可近似为平衡转化率)。 回答下列问题： (2)ΔS 0(填“>”或“<”)；T1= ℃。 (3)图中较高流速时，ɑ(T3)小于ɑ(T2)和ɑ(T1)，原因是 。 (4)下列措施可提高M点HCl转化率的是_____(填标号) A．将温度升高50℃ B．增大HCl的流速 C．增大n(HCl):n(O2) D．使用更高效的催化剂 (5)使用某种载氧体掺杂改性可加快化学反应速率。当使用不同掺杂的CuO/Cu2O载氧体时，反应活化能如下表所示。 载氧体掺杂物质 氧化铝 膨润土 活化能/ kJ·mol-1 60±2.3 37.3±1.3 由表中数据判断：使用 (填“氧化铝”或“膨润土”)掺杂的载氧体反应较快；使用氧化铝或者膨润土掺杂的载氧体，单位时间内燃料反应器释放的热量分别为akJ、bkJ，则a b(填“>”“=”或“<”)。 Ⅲ．在氮元素转化中工业合成氨反应占据重要的意义，在体积为10L的密闭容器中，起始投入1molN2和3molH2，发生反应N2(g)+3H2(g)2NH3(g) ΔH＜0。T℃时，控制容器压强恒定为0.25MPa，此时H2的平衡转化率ɑ=20%。 (6)试计算此温度下，该反应的平衡常数KP= Mpa-2 (气体的分压=气体总压强×气体的物质的量分数)。 13．合成氨是目前转化空气中氨最有效的工业方法，其反应历程和能量变化的简图如下：(图中ad表示物质吸附在催化剂表面时的状态) (1)由图可知合成氨反应的 (2)对总反应速率影响较大的是步骤_______。 A．① B．② C．③ D．④ (3)若改变某一条件，使合成氨的化学反应速率加快，下列解释正确的是_______。 A．升高温度，使单位体积内活化分子百分数增加 B．增加反应物的浓度，使单位体积内活化分子百分数增加 C．使用催化剂，能降低反应活化能，使单位体积内活化分子数增加 D．增大压强，能降低反应的活化能，使单位体积内活化分子数增加 (4)关于合成氨反应，下列说法能说明其达到平衡的是_______。 A．气体的平均分子质量不再变化 B．有1mol氮氮三键生成同时有2mol氮氢键生成 C．气体密度不再变化 D．氮气与氨气的浓度比值不再变化 14．工业上利用CO2可以制备甲醇，某一刚性容器中充入1 mol CO2和3 mol H2，在催化剂存在的条件下进行反应，测得温度与平衡转化率、产物选择性的关系如图所示。 反应1：CO2(g)＋3H2(g)CH3OH(g)＋H2O(g)  ΔH1； 反应2：CO2(g)＋H2(g)CO(g)＋H2O(g)  ΔH2。 已知：CH3OH选择性=。 (1)反应1、2分别为 ， (填“放热”或“吸热”)反应。 (2)有研究表明，在原料气中掺入适量的CO有利于提高CH3OH选择性，说明其可能的原因是 。有利于提高CH3OH选择性反应条件还可以是 (填序号)。 A高温高压    B．高温低压    C．低温高压    D．低温低压 三、解答题 硫酸工业在国民经济中占有极其重要的地位。转化器中的催化氧化反应是硫酸生产的核心，其中转化率越高，原料利用率越高，对环境影响越小。 15．工业制硫酸生产中，下列条件或措施涉及化学平衡移动的是___________。 A．矿石加入沸腾炉之前先粉碎 B．净化后炉气中要有过量的空气 C．转化器中不使用很高的温度 D．吸收塔中用98.3%的浓硫酸吸收 16．下表列出了不同温度、压强下的平衡转化率： 温度/℃ 的平衡转化率% 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 已知工业合成选定的温度为450℃，选定的压强为常压，请简要说明选择常压而不是高压的原因： 。 17．硫酸工业生产中吸收率与进入吸收塔的硫酸浓度和温度关系如图，由图可知吸收所用硫酸的适宜浓度为98.3%，适宜温度为40℃，而工业生产中一般采用60℃的可能原因是 。 18．甲醚可用作气雾剂的抛射剂，也可作为制冷剂、局部麻醉药和燃料。 I．工业上利用水煤气合成甲醚： 已知： 化学键 C—H C—O H—H 键能/ 413 351 436 803 1071 (1)水煤气合成甲醚发生反应的热化学方程式：    ，该反应在 (填“高温”“低温”或“任意条件”)下可自发进行。 (2)一定温度下，在2 L恒容密闭容器中投入和发生上述反应，当容器内压强不再发生变化时，下列说法正确的是___________(填标号)。 A．该反应达到最大限度 B．的百分含量不再发生变化 C．、CO全部转化为和 D．CO、、的浓度一定相等 Ⅱ．利用催化加氢合成甲醚，主要发生的反应如下： 反应①：  ； 反应②：  。 恒定压强为时，若开始投入的、分别为、，平衡转化率和平衡时的选择性随温度的变化如图。已知：的选择性。 (3)240℃时，若不改变反应温度，能提高平衡产率的措施有 (任写一条)。 (4)由图可知，升高温度，的选择性减小，推断出 (填“>”或“<”)0。 (5)300℃时，若10 min时反应达到平衡状态，此时 mol，反应②的压强平衡常数 。 (6)比较不同温度下反应①的平衡常数：K(200℃) (填“>”或“<”)K(300℃)。 19．煤炭是一种重要的能源物质和化工原料，随着我国政府提出“实现经济可持续发展”这一目标，煤炭的高效利用成为了化学界的重要研究课题。回答下列问题： (1)将开采出的煤炭隔绝空气加强热使其分解的过程称为煤的 (选填“气化”、“液化”、“干馏”或“分馏”)，得到的煤焦油、焦炭、焦炉煤气等可以用于生产多种化工产品。 (2)从煤焦油中可以提炼多种芳香烃，如苯、甲苯、二甲苯等，而焦炭可以用于制造电石()，进而生产乙炔。已知苯与乙炔在氧气中燃烧的热化学方程式为： 则乙炔在催化剂作用下合成苯的热化学方程式为 。 (3)水蒸气通过灼热的焦炭时，可以转化为一氧化碳和氢气，进一步作为合成甲醇的原料气。 ①在与水蒸气反应时，焦炭要预先粉碎，其目的是 。 ②下图为某一温度与压强条件下水蒸气流速(单位时间内通过反应炉的气体体积)与气体转化百分率的对应关系，则在A、B、C三点中，原料气的生产效率最高的是 。 (4)将焦炭通过反应可以转化为气体燃料，已知反应的自由能变化量与其焓变、熵变的关系为，在另一方面，自由能变化量与平衡常数又存在关系，其中为气体常数，为热力学温度，研究人员通过实验测绘了图像，图像及其延长线与坐标轴的交点坐标已标出，则该反应的 (用含气体常数与图中坐标值的代数式表示，下同)， 。 20．I．传统的“哈伯法”合成氨原理为：     (1)上述反应在常温下 (填“能”或“不能”)自发进行。 (2)工业合成氨选择的催化剂是 。 (3)恒温、恒容密闭容器中进行上述反应，一定能说明该反应达到平衡状态的是 。 a．的浓度之比为1：3：2　　　　b．容器内气体压强保持不变 c．　　　　　　　　　　d．混合气体的密度保持不变 (4)改变下列条件能加快反应速率，且单位体积内反应物活化分子百分数不变的是 。 a．增大浓度　　　　b．增大压强　　　　c．升高温度　　　　d．使用催化剂 (5)工业合成氨中，下列措施不符合绿色化学理念的是 。 a．将氨气及时液化，分离出反应体系 b．将从反应体系中分离出的和重新输送到反应器中予以循环利用 c．氨合成塔中内置热交换器用来预热后续通入的冷的氮气和氢气 d．可采用1000℃的高温使得反应速率更快 II．科研小组模拟不同条件下的合成氨反应，向体积可变的密闭容器中充入和，不同温度下平衡时氨气的体积分数与总压强(p)的关系如图所示。 (6)由小到大的顺序为 。 (7)在、条件下，若此时容器体积为1L，后反应达到平衡，则内的平均反应速率为 ，平衡常数 (保留两位有效数字)。 21．如图为工业合成氨的流程图，回答下列问题： (1)图中采取的措施可提高原料平衡转化率的是 (填序号)。 (2)对于工业合成氨的说法正确的是 (填字母)。 A．温度越高，催化剂的活性越大 B．工业合成氨的条件是和，此时催化剂活性最大，反应速率较快 C．压强越大，速率越快，平衡产率越高，所以工业合成氨压强越大越好 (3)某兴趣小组为研究“不同条件”对工业合成氨反应物平衡转化率的影响情况，在密闭容中进行了如表实验：(反应起始的温度和压强均相同)： 序号 起始投入量 反应物平衡转化率 H2 NH3 ①恒温恒容 1mol 3mol 0 ②绝热恒容 1mol 3mol 0 ③恒温恒压 2mol 6mol 0 则： 、 (填“>”“<”或“=”)。 (4)在容积相同的三个密闭刚性容器中，分别投入和，在不同温和、不同催化剂表面积(和)条件下，反应体系压强随时间变化关系如图甲所示。 ①曲线III对应的温度和催化剂表面积可能为 。 ②在曲线III对应条件下，某反应容器中的分压依次是，此时反应速率 (填“<”“>”或“=”)。 甲 (5)如图乙表示条件下，平衡时的体积分数与原料气投料比的关系。若投料比为4时，氨气的体积分数为的体积分数可能为图乙中的 (填“M”“N”或“”点)。 乙 22．氨是最基本的化工原料之一，目前已有多位科学家因其在氯肥领域的研究而获得诺贝尔奖。 (1)1898年德国的弗兰克偶然发现碳化钙在氮气中加热得到的产物粉碎后可作肥料，产物的主要成分为氰氨化钙。它在土壤中逐渐水解生成氨和某种碳酸盐。写出水解的化学方程式： 。 (2)1902年到1909年，哈伯发现，用锇作催化剂，在及下人工合成氨，得到的氨含量可超过，具备了实现工业化生产的可能性。 化学键 键能 946 436 391 根据上述键能数据，工业合成氨反应 。 (3)合成氨反应在不同温度和压强下，平衡时反应混合物中氨的含量(体积分数)的变化情况如图所示(初始时和的体积比为)。 ①恒容时，下列说法能说明该合成氨反应达到平衡状态的是 (填标号)。 A．容器内压强不变               B．混合气体的密度保持不变 C．氨气的体积分数保持不变       D．每断裂键的同时生成键 ②根据图像观察到在下，平衡时反应混合物中氨的含量随温度的升高而降低，原因为 。 ③M、N、P三点对应的平衡常数大小关系为 ；N点对应的合成氨反应的压强平衡常数 (保留两位有效数字)。(分压=总压×物质的量分数) ④经过不断改进，工业上通常采用铁触媒，在和的条件下合成氨。从反应速率的角度解释采用的原因 。 23．合成氨是人类科学技术发展史上的一项重大突破。 (1)下列途径可提高工业固氮原料气平衡转化率的是___________(选填序号)。 A．采用高温条件 B．采用适当的催化剂 C．将原料气加压 D．将氨液化，不断移去液氨 (2)研究表明某些过渡金属催化剂可以加速氨气的分解，某温度下，用等质量的不同金属分别催化等浓度的氨气，测得氨气分解的初始速率(单位：)与催化剂的对应关系如表所示。 催化剂 初始速率 0.5 1.8 2.2 3.0 在不同催化剂的催化作用下，氨气分解反应中活化能最大的催化剂是 。 (3)如图所示，隔板 K1固定不动，活塞 K2可自由移动。 T℃时，M、N两个容器中均发生反。相同温度时向容器 M、N中各充入1molN2和3molH2，初始M、N容积均为VL，并保持温度不变。 ①反应达到平衡时N2的转化率：M N(填“＞”、“＜”或“＝”)。 ②容器N中达到平衡，测得容器中含有0.4molNH3。则该反应在此条件下的平衡常数为 。 (4)用离子交换膜H+/型Nafion膜作电解质，在一定条件下实现了常温常压下电解法合成氨的原理如图所示。 ①Ｍ为外接电源的 极，右室电极反应式为 。 ②理论上左、右室产生气体同温同压下体积比为 。 (5)以NH3和CO2为原料合成尿素的主要反应如下： 反应Ⅰ 反应Ⅱ 在一定体积的密闭容器中投入4mol氨和1mol二氧化碳，实验测得反应中各组分随时间的变化如图1所示。 ①据图可知，总反应约在 min时达到平衡状态。 ②在图2中绘制尿素合成过程中“ ”的“能量反应过程”示意图。 24．氨是最重要的化学品之一，我国目前氨的生产能力居世界首位。回答下列问题： (1)已知：N2(g)＋O2(g)=2NO(g)　∆H=+180.4kJ/mol H2(g)＋O2(g)=H2O(g)　∆H=-241.8kJ/mol NH3(g)＋O2(g)=NO(g)＋H2O(g)　∆H=-226.3kJ/mol 则反应N2(g)＋3H2(g)=2NH3(g)的∆H= kJ/mol。 (2)合成氨反应N2(g)＋3H2(g)⇌2NH3(g)的平衡常数表达式是 。在一定条件达到化学平衡后，除去反应生成的部分NH3，浓度商Q K(填“>”“＜”或“=”)，平衡向 方向移动。 (3)在不同压强下，以n(N2)﹕n(H2)=1﹕3的组成进料，反应达平衡时氨的摩尔分数与温度的计算结果如图所示。(物质i的摩尔分数xi=，气体分压pi=p总xi) ①图中压强由小到大的顺序为 ，判断的依据是 。 ②图中，当p2=32MPa、=0.25时，氮气的转化率α= 。该温度时，反应N2(g)＋3H2(g)⇌2NH3(g)用气体分压表示的平衡常数Kp= (MPa)-2(化为最简式)。 ③合成氨工业中常选用700K左右而不是更低温度的原因是 。 25．氮的氧化物(如NO2、NO4、N2O5等)应用很广，在一定条件下可以相互转化。 (1)从N2O5在一定条件下发生分解：2N2O5(g)=4NO2(g)+O2(g)。某温度下测得恒容密闭容器中N2O5浓度随时间的变化如下表： t/min 0.00 1.00 2.00 3.00 4.00 5.00 c(N2O5)/mol/L 1.00 0.71 0.50 0.35 0.25 0.17 设反应开始时体系压强为P0，第2.00min时体系压强为p，则p：p0= ；1.00～3.00min内，O2的平均反应速率为 。 (2)从N2O4与NO2之间存在反应N2O4⇌2NO2(g)。将一定量的N2O4放入恒容密闭容器中，测得其平衡转化率[a(N2O4)]随温度变化如图所示。 ①图中a点对应温度下，已知N2O4的起始压强p0为108kPa，列式计算该温度下反应的平衡常数Kp= (用平衡分压代替平衡浓度计算，分压=总压×物质的量分数) ②由图推测N2O4(g)⇌2NO2(g)是吸热反应还是放热反应，说明理由 。 (3)若要提高N2O4转化率，除改变反应温度外，其他措施有 (要求写出两条)。 原创精品资源学科网独家享有版权，侵权必究！9 学科网（北京）股份有限公司 $$