第9单元　化学反应速率与化学平衡 单元提升卷-【十年砺剑】2026年高考化学一轮复习单元达标检测示范卷

( 密 ○ 封 ○ 装 ○ 订 ○ 线 密 ○ 封 ○ 装 ○ 订 ○ 线 密 封 线 内 不 要 答 题 ) ( 姓名 班级 考号 密 ○ 封 ○ 装 ○ 订 ○ 线 密 ○ 封 ○ 装 ○ 订 ○ 线 密 封 线 内 不 要 答 题 ) 单 元 提 升 卷  满分100分,限时75分钟 一、选择题(本题共10小题,每小题6分,共60分。在每小题给出的四个选项中,只有一项是符合题目要求的) 1.下列事实能用平衡移动原理解释的是 (　　) A.H2O2溶液中加入少量MnO2固体,促进H2O2分解 B.密闭烧瓶内的NO2和N2O4的混合气体,受热后颜色加深 C.铁钉放入浓HNO3中,待不再变化后,加热能产生大量红棕色气体 D.锌片与稀H2SO4反应过程中,加入少量CuSO4固体,促进H2的产生 2.某温度下,向恒容密闭容器中充入等物质的量浓度的X(g)和Y(g),同时发生以下两个反应:①X(g)+Y(g) Z(g)+W(g),②X(g)+Y(g) Z(g)+M(g)。反应①的速率可表示为v1=k1c2(X),反应②的速率可表示为v2=k2c2(X)(k1、k2为速率常数)。反应体系中组分X(g)、W(g)的物质的量浓度(c)随时间(t)的变化情况如图所示。下列说法错误的是 (　　) A.0~10 min,Y(g)的平均反应速率为0.025 mol·L-1·min-1 B.体系中W和M的浓度之比保持不变,说明反应已达到平衡状态 C.平衡时,反应②的平衡常数K= D.反应①的活化能比反应②的活化能更大 3.探究铁单质及其化合物的性质,由操作、现象能得出正确结论的是 (　　) 操作 现象 结论 A 向2 mL 0.1 mol·L-1 FeCl3溶液加入2 mL 0.01 mol·L-1 KI溶液,再滴入数滴AgNO3溶液 出现黄色浑浊 证明FeCl3和KI反应存在限度 B 将Fe粉与S粉混合,在惰性气体中加热,再将反应后的产物溶于稀硫酸 得到黑色固体,该固体溶于稀硫酸后得浅绿色溶液 证明Fe与S反应生成了FeS C 向2 mL 0.01 mol·L-1 Fe(SCN)3溶液加入少量Fe粉,振荡后静置 溶液的红色变浅 证明Fe粉与Fe3+反应,降低Fe3+浓度,使生成Fe(SCN)3的平衡逆向移动 D 将SO2气体通入Fe(NO3)3和BaCl2的混合溶液 溶液的棕黄色变浅,产生白色沉淀 白色沉淀为BaSO3 4.向10 L恒容密闭容器中充入1 mol S2Cl2和1 mol Cl2,发生反应S2Cl2(g)+Cl2(g) 2SCl2(g)。Cl2与SCl2的消耗速率(v)与温度(T)的关系如图所示。下列说法正确的是 (　　) A.正反应的活化能大于逆反应的活化能 B.c点时S2Cl2与Cl2的转化率相等,v(正)<v(逆) C.a、b、c、d四点对应状态下,只有a达到平衡状态 D.T ℃下达到平衡,再充入一定量的SCl2(g)重新平衡后,S2Cl2的百分含量不变 5.从海水中提取铀,Fe-Nx-C-R作催化剂,其反应机理如图1所示,相对能量与反应历程的关系如图2所示。 图1 图2 下列说法正确的是 (　　) A.该反应机理中Fe元素化合价未发生改变 B.OH-浓度过大或过小均导致反应速率降低 C.总反应速率的决速步骤为④→⑥ D.升高温度,可以增大反应速率和平衡转化率 6.已知NaNO2+NH4Cl NaCl+2H2O+N2↑的速率方程为v=k·cm(NaNO2)·c(NH4Cl)·c(H+),为探究反应速率与c(NaNO2)的关系,进行如下实验:向锥形瓶中加入一定体积(V)的2.0 mol·L-1 NaNO2溶液、2.0 mol·L-1 NH4Cl溶液、1.0 mol·L-1醋酸和水,充分搅拌,保持体系温度为36 ℃,用秒表测量收集1.0 mL N2所需要的时间(t),实验数据如下表。下列说法正确的是 (　　) 实验 V/mL t/s NaNO2溶液 NH4Cl溶液 醋酸 水 1 4.0 V1 4.0 8.0 332 2 6.0 4.0 4.0 6.0 148 3 V2 4.0 4.0 4.0 83 4 12.0 4.0 4.0 V3 37 A.V1=4.0,V3=2.0 B.实验3用N2表示的反应平均速率v= mol·s-1 C.醋酸不参与反应,其浓度的大小对该反应速率无影响 D.速率方程中m=2 7.CO2和H2合成甲烷是CO2资源化利用的重要方法。主要反应如下: ⅰ.CO2(g)+H2(g) CO(g)+H2O(g)　ΔH1=+41 kJ·mol-1 ⅱ.CO(g)+3H2(g) CH4(g)+H2O(g)　ΔH2=-246 kJ·mol-1 恒容条件下,按起始投料n(H2)/n(CO2)=4、压强为101 kPa进行反应,平衡时各组分的物质的量分数随温度的变化如图所示。 下列说法正确的是 (　　) A.曲线a代表CH4物质的量分数的变化 B.升高温度,CO的生成速率加快,CH4的生成速率减慢 C.M点对应的温度下,CO浓度近似为0,此时体系的总压强为68.68 kPa D.200 ℃时,按起始投料n(H2)/n(CO2)=5,曲线b上移 8.工业上制备Ti,采用碳氯化法将TiO2转化成TiCl4。在1 000 ℃时发生如下反应: ①TiO2(s)+2Cl2(g)+2C(s) TiCl4(g)+2CO(g)　ΔH1=-51.0 kJ·mol-1　K1=1.6×1014; ②2CO(g) CO2(g)+C(s)　ΔH2=-172.5 kJ·mol-1　K2=1.0×10-4; ③2C(s)+O2(g) 2CO(g)　ΔH3=-223.0 kJ·mol-1　K3=2.5×1018。 在1.0×105 Pa,将TiO2、C、Cl2以物质的量之比1∶2.2∶2进行碳氯化,平衡时体系中CO2、CO、TiCl4和C的组成比(物质的量分数)随温度变化如图所示。下列说法不正确的 (　　) A.1 000 ℃时,反应TiO2(s)+2Cl2(g) TiCl4(g)+O2(g)的平衡常数K=6.4×10-5 B.曲线Ⅲ表示平衡时CO2的物质的量分数随温度的变化 C.高于600 ℃,升高温度,主要对反应②的平衡产生影响 D.为保证TiCl4的平衡产率,选择反应温度应高于1 000 ℃ 9.将FeSO4晶体置于真空刚性容器中,升温可发生反应:2FeSO4(s) Fe2O3(s)+SO2(g)+SO3(g)和2SO3(g) 2SO2(g)+O2(g),该体系达到平衡状态时SO2的体积分数φ(SO2)-T的关系如图所示。下列说法正确的是 (　　) A.700 K前,只发生反应2FeSO4(s) Fe2O3(s)+SO2(g)+SO3(g) B.650 K时,若容器内气体压强为p0,则Kp= C.b点温度下,SO3的分解率为8% D.在a点容器中加入催化剂,则b点将向上平移 10.已知在溶液中可发生反应A(aq)+2B(aq)+3H+(aq) D(aq)+2E(aq)+H2O(l)。在一定温度下,某实验小组用A、B的混合酸性溶液进行了三组实验,三组实验中起始时B和H+的浓度相等,A的起始浓度分别为2.0 mol·L-1、2.5 mol·L-1、3.0 mol·L-1。测得c(B)随时间t的变化曲线如图,下列说法不正确的是 (　　) A.曲线Ⅲ起始时c(A)=3.0 mol·L-1 B.该条件下三组实验的反应速率均随反应进程先增后减 C.起始c(A)=2.5 mol·L-1时,1~2 min内,A的平均反应速率为2×10-5 mol·L-1·min-1 D.若曲线Ⅰ平衡时的pH=3,则该温度下该反应的平衡常数为 二、非选择题(本题共2小题,共40分) 11.(19分)固体燃料是目前我国合成氨生产的主要原料,随着煤气化技术的进步,多煤种均可作为合成氨的原料。以煤为原料的合成氨生产流程由三个基本部分组成: 原料气的制备→原料气的净化→气体的压缩与氨的合成 (1)原料气的制备过程中主要发生反应: Ⅰ.C(s)+H2O(g) CO(g)+H2(g)　ΔH=+131.4 kJ·mol-1 Ⅱ.C(s)+2H2O(g) CO2(g)+2H2(g)　ΔH=+90.0 kJ·mol-1 图1为碳与水蒸气反应的平衡常数与温度的关系图,图2表示了氧煤比对气化过程的影响,氧煤比的大小是影响气化温度、碳转化率、煤中有效气体(CO+H2)含量高低的重要因素。 图1 图2 ①由图1可知,高温有利于提高　　　　和　　　　的含量。  ②试分析原料气制备过程中通入O2的原因:　　　　　　　　　　　　　　 　　　　　;由图可知,合适的氧煤比应保证在　　　　左右。  (2)原料气的净化过程中,脱碳工序须将CO2去除。N-甲基二乙醇胺(简称MDEA,分子式可简写为R2CH3N)水溶液因其选择性高、溶剂消耗少、对设备腐蚀小、可再生等优点被广泛使用。MDEA溶液吸收CO2的反应可表示为R2CH3N(aq)+CO2(g)+H2O(l) R2CH3NH+(aq)+HC(aq)。 ①脱碳工序可防止CO2在低温下固化变为干冰,堵塞设备和管道,还可防止　　　　　。  ②从结构角度分析MDEA具有碱性的原因:　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。  ③标准平衡常数K􀱉可以表示平衡时各物质的浓度关系:如反应A(aq)+2B(g) C(g)+D(aq)的K􀱉=,其中c􀱉=1 mol/L,p􀱉为标准大气压,p(B)、p(C)分别为气体的分压,分压=气体物质的量分数×总压。在T ℃时的刚性密闭容器中,用20 L 2.3 mol/L的MDEA溶液吸收总压为p􀱉的合成氨原料气(含体积分数分别为30%的N2、55%的H2、15%的CO2),充分吸收后,MDEA浓度降低为2.0 mol/L,二氧化碳的吸收率为60%,忽略反应过程中溶液的体积变化,则反应的标准平衡常数K􀱉=　　　　。  (3)影响合成氨工艺条件的主要因素是空间速度(单位时间内通过单位体积催化剂的气量,简称空速)、反应温度、合成压力和气体组成等。目前30 MPa的中压法合成塔,空速一般为20 000~30 000 h-1,原因是　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。  12.(21分)氨是最重要的化学品之一,我国目前氨的生产能力位居世界首位。回答下列问题: (1)根据图1数据计算反应N2(g)+H2(g) NH3(g)的ΔH=　　　kJ·mol-1。  图1　能量转换关系　　　(ⅰ)N2(g)+* (ⅱ)+* 2N* (ⅲ)H2(g)+* (ⅳ)+* 2H* (ⅴ)N*+H*NH*+* …… (…)N NH3(g)+* 　　图2　反应机理 (2)研究表明,合成氨反应在Fe催化剂上可能通过图2机理进行(*表示催化剂表面吸附位,表示被吸附于催化剂表面的N2)。判断上述反应机理中,速率控制步骤(即速率最慢步骤)为　　　(填步骤前的标号),理由是　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。  (3)合成氨催化剂前驱体(主要成分为Fe3O4)使用前经H2还原,生成α-Fe包裹的Fe3O4。已知α-Fe属于立方晶系,晶胞参数a=287 pm,密度为7.8 g·cm-3。则α-Fe晶胞中含有Fe的原子数为　　　　　　　(列出计算式,阿伏加德罗常数的值为NA)。  (4)在不同压强下,以两种不同组成进料,反应达平衡时氨的摩尔分数与温度的计算结果如下图所示。其中一种进料组成为=0.25,另一种为=0.225、xAr=0.10。(物质i的摩尔分数:xi=ni/n总) 图3 图4 ①图中压强由小到大的顺序为　　　　　,判断的依据是　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。  ②进料组成中含有惰性气体Ar的图是　　　。  ③图3中,当p2=20 MPa、=0.20时,氮气的转化率α=　　　。该温度时,反应N2(g)+H2(g) NH3(g)的平衡常数Kp=　　　MPa-1(化为最简式)。  学科网（北京）股份有限公司 $$ ( 密 ○ 封 ○ 装 ○ 订 ○ 线 密 ○ 封 ○ 装 ○ 订 ○ 线 密 封 线 内 不 要 答 题 ) ( 姓名 班级 考号 密 ○ 封 ○ 装 ○ 订 ○ 线 密 ○ 封 ○ 装 ○ 订 ○ 线 密 封 线 内 不 要 答 题 ) 答案全解全析 1.B　MnO2会催化H2O2分解,与平衡移动无关,A错误;NO2转化为N2O4是放热反应,升高温度平衡逆向移动,NO2浓度增大,混合气体颜色加深,B正确;常温下铁在浓硝酸中钝化,加热后表面氧化膜溶解,反应生成大量NO2气体,与平衡移动无关,C错误;加入CuSO4后,Zn置换出Cu,构成原电池而加快反应速率,与平衡移动无关,D错误。 易错警示 　　利用平衡移动原理只能解释温度、浓度、压强等改变对化学平衡的影响,不能用其解释对化学反应速率的影响。 2.B　0~10 min内,Δc(Y)=Δc(X)=(0.6-0.35) mol·L-1=0.25 mol·L-1,即Y(g)的平均反应速率v(Y)==0.025 mol·L-1·min-1,A正确;W和M分别是反应①和反应②的产物,其浓度之比等于两者的平均反应速率之比,其浓度之比==,为定值,故两者浓度之比保持不变,不能说明反应已达到平衡状态,B错误;平衡时,c(Y)=c(X)=0.28 mol·L-1,c(Z)=0.32 mol·L-1,c(W)=0.15 mol·L-1,Δc(X)=(0.6-0.28) mol·L-1=0.32 mol·L-1,则c(M)=(0.32-0.15) mol·L-1=0.17 mol·L-1,故反应②的平衡常数K===,C正确;由C中分析得,相同的时间内生成的M较多、生成的W较少,故反应①的化学反应速率较小,活化能较小的化学反应速率较大,即反应①的活化能比反应②的活化能大,D正确。 3.C　溶液中FeCl3(过量)与KI反应生成I2,滴入数滴AgNO3溶液,生成AgI黄色沉淀,由于没有分离出I2,I2的水溶液中一定有I-(类比Cl2与水反应),不能说明FeCl3和KI反应存在限度,A错误;该实验只能证明黑色固体与酸反应生成了Fe2+,不能证明黑色固体一定是FeS,因为若铁粉过量也能与硫酸反应生成Fe2+(注意),B错误;Fe粉与Fe3+反应生成Fe2+,降低了Fe3+浓度,使生成Fe(SCN)3的平衡逆向移动,溶液的红色变浅,C正确;N在酸性条件下能将SO2氧化为S,S与Ba2+反应生成BaSO4白色沉淀,Fe3+被还原为Fe2+,溶液的棕黄色变浅,D错误。 4.D　据题图可知,b、d两点反应达到平衡状态,继续升温,SCl2的消耗速率大于Cl2消耗速率的2倍,说明温度升高平衡逆向移动,即正反应为放热反应,故正反应的活化能小于逆反应的活化能,A错误;由反应方程式可知S2Cl2和Cl2的消耗量始终相等,故S2Cl2和Cl2的转化率始终相等,c点时反应正向进行,没有达到平衡状态,故v(正)>v(逆),B错误;据题图可知,b、d两点反应达到平衡状态,而a点处v正(Cl2)=v逆(SCl2),即反应未达到平衡状态,C错误;该反应前后气体的物质的量相等,平衡时再充入一定量SCl2(g),相当于增大压强,平衡不移动,即S2Cl2的百分含量不变,D正确。 思维建模 解答影响化学反应速率因素题目的解题步骤 5.B　U→U中U由+6价变成+5价,N原子的成键情况未变,结合氧化还原反应规律可知,该反应机理中Fe元素化合价发生改变,A错误;H+和OH-均为反应物,OH-浓度过小,反应速率降低,而增大OH-浓度会消耗H+,则OH-浓度过大或过小均导致反应速率降低,B正确;由图2可知,②→④的活化能为+27.8 eV-(-47.2 eV)=+75.0 eV,④→⑥的活化能为+41.3 eV-(-21.9 eV)=+63.2 eV,⑥→⑧的活化能为+13.6 eV-(-32.3 eV)=+45.9 eV,其中②→④的活化能最大,为决速步骤,C错误;由图2可知,高温度,能加快反应速率,但平衡逆向移动,平衡转化率降低,D错误。 6.D　为探究反应速率与c(NaNO2)的关系,NH4Cl浓度不变,由实验2的数据可知溶液总体积为20 mL,可判断V1=4.0、V2=8.0、V3=0,A错误;实验3未说明是在标准状况下,不能用22.4 L/mol来计算N2的物质的量,B错误;根据速率方程可知,v与c(H+)相关,醋酸浓度影响c(H+),则醋酸浓度影响反应速率,C错误;根据实验1、3的数据分析,实验3的c(NaNO2)是实验1的2倍,实验1、3所用时间比为=4,由此可判断m=2,D正确。 特别提醒 (1)纯液体和固体的浓度视为常数,它们的量的改变不会影响化学反应速率。但固体颗粒的大小不同导致接触面积的大小不同,会影响反应速率。 (2)固体、液体物质,由于压强改变时对它们的体积影响很小,因而它们的浓度可认为不变,压强对无气体参加的化学反应的速率无影响。 (3)升高温度,无论吸热反应还是放热反应,一般情况下,正反应速率和逆反应速率都增大,但某些反应除外,如有酶(催化剂)参与的反应,温度过高时酶失去活性,反应速率降低。 7.C　反应ⅱ为放热反应,升高温度平衡逆向移动,CH4的物质的量减小,且CH4的物质的量分数小于水,即曲线b代表CH4物质的量分数的变化,曲线a代表H2O物质的量分数的变化,A错误;升高温度,反应速率加快,CO、CH4的生成速率均加快,B错误;M点对应的温度下,CO浓度近似为0,ⅰ+ⅱ可得CO2(g)+4H2(g) CH4(g)+2H2O(g),设起始时n(CO2)=1 mol,n(H2)=4 mol,平衡时CO2转化的物质的量为x mol,列出三段式: CO2(g)+4H2(g) CH4(g)+2H2O(g) 起始/mol 1 4 0 0 变化/mol x 4x x 2x 平衡/mol 1-x 4-4x x 2x 该温度下平衡时CH4与H2的物质的量分数相等,则4-4x=x,解得x=0.8,此时总物质的量为5 mol-2×0.8 mol=3.4 mol,即==,解得pM=68.68 kPa,C正确;200 ℃时,按起始投料n(H2)/n(CO2)=5,与按起始投料n(H2)/n(CO2)=4相比,平衡正向移动,CH4的物质的量增加,但体系中气体总物质的量也增加,且总物质的量增加幅度大于CH4的物质的量的增加幅度,则CH4的物质的量分数减小,曲线b下移,D错误。 8.D【图像分析】随温度升高,TiCl4的物质的量分数几乎不变,则反应①生成CO的物质的量分数也几乎不变,1 000 ℃时反应①③的平衡常数远大于反应②,即CO的物质的量分数远大于CO2,故曲线Ⅰ为平衡时CO的物质的量分数随温度的变化;反应②生成等物质的量的CO2、C,由于投料中含有碳,则C的物质的量分数大于CO2,故曲线Ⅱ、Ⅲ分别为平衡时C、CO2的物质的量分数随温度的变化。 1 000 ℃时,根据盖斯定律,①-③可得反应TiO2(s)+2Cl2(g) TiCl4(g)+O2(g),其平衡常数K==6.4×10-5,A正确;由图像分析可知,曲线Ⅲ表示平衡时CO2的物质的量分数随温度的变化,B正确;高于600 ℃时,升高温度,CO的物质的量分数显著增大,升温,3个反应的平衡均逆向移动,则说明此时升高温度主要对反应②的平衡产生影响,C正确;200~1 200 ℃间TiCl4的平衡转化率几乎不变,故反应温度不需要高于1 000 ℃,D错误。 9.A　据题图可知700 K前,φ(SO2)=50%,即SO2与SO3的物质的量之比为1∶1,说明只发生反应2FeSO4(s) Fe2O3(s)+SO2(g)+SO3(g),A正确;650 K时,容器内气体只有SO2和SO3,且物质的量相等,若容器内气体的压强为p0,则Kp=p0×p0=,B错误;b点时φ(SO2)=54%,设FeSO4分解产生的SO2和SO3均为1 mol,SO3的分解率为x,可列出三段式: 2SO3(g) 2SO2(g)+O2(g) 起始/mol 1 1 0 转化/mol x x 0.5x 平衡/mol 1-x 1+x 0.5x 则平衡时SO2的体积分数为=54%,解得x=≈11%,C错误;催化剂不影响化学平衡,加入催化剂,b点不移动,D错误。 思维建模 “四步法”突破压强平衡常数(Kp)的计算 10.D【图像分析】 由图像分析可知,曲线Ⅲ起始时c(A)=3.0 mol·L-1,A正确;相同时间内曲线Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ的斜率均表示反应速率,斜率均先增大后减小,即三组实验的反应速率均随反应进程先增后减,B正确;曲线Ⅱ中,1~2 min内Δc(B)=(1.4×10-4-1.0×10-4) mol·L-1=4×10-5 mol·L-1,则B表示的平均反应速率v(B)==4×10-5 mol·L-1·min-1,根据反应速率之比等于化学计量数之比,则v(A)=2×10-5 mol·L-1·min-1,C正确;曲线Ⅰ可认为8 min时反应处于平衡状态,根据“三段式”法得: 　　　　　A　　+　　2B+　 3H+ D　+　2E+H2O 起始/(mol·L-1) 2.0 1.5×10-4 0 0 转化/(mol·L-1) 0.65×10-4 1.3×10-4 0.65×10-4 1.3×10-4 平衡/(mol·L-1) 2.0-0.65×10-4 0.2×10-4 10-3 0.65×10-4 1.3×10-4 则该温度下平衡常数K===,D错误。 11.(除标注外,每空2分) (1)①CO　H2　②通入适量O2,可促进C的燃烧反应,放出更多的热量,提高气化温度,保证碳的转化率(3分)　1.1 (2)①催化剂中毒　②N原子上存在孤电子对,可与H+结合形成配位键　③0.75 (3)空速过低,易使单位时间内气体经过合成反应的次数减少,合成氨产量降低;空速过高,缩短了气体与催化剂的接触时间,使合成氨的转化不充分,降低产率(4分) 解析　(1)①由图1可知,温度升高,反应Ⅰ的平衡常数变化大于反应Ⅱ,说明高温更有利于反应Ⅰ的进行,能提高CO和H2的含量。②由图2可知,氧煤比越大,气化温度越高、碳的转化率越大,则原料气制备过程中适量通入O2能促进碳与O2的燃烧反应,反应放出的热量可提高气化温度,保证碳的转化率;氧煤比为1.1左右时,碳的转化率较高,气化温度较高,CO2的百分含量较低。 (2)①脱碳工序用MDEA溶液吸收CO2,能防止CO2在低温下固化变为干冰,堵塞设备和管道,同时防止CO2造成催化剂中毒,导致催化剂失活。②由分子式可知,MDEA分子中含有具有孤电子对的氮原子,氮原子能与具有空轨道的H+形成配位键,故MDEA分子具有碱性。③由反应方程式可知,反应的标准平衡常数K􀱉=,平衡时c(R2CH3N)=2.0 mol/L,则R2CH3NH+和HC浓度为2.3 mol/L-2.0 mol/L=0.3 mol/L,设起始合成氨原料气为100 mol,由CO2的吸收率为60%可知,平衡时原料气为100 mol-15 mol×60%=91 mol,由恒温恒容时压强之比等于气体物质的量之比可知,平衡时混合气体的压强为,则CO2的分压为×=0.06p􀱉,反应的标准平衡常数K􀱉==0.75。(3)根据题意可知,若空速过低,易使单位时间内气体经过合成反应的次数减少,合成氨产量降低;若空速过高,缩短了气体与催化剂的接触时间,使合成氨的转化不充分,降低产率,所以目前30 MPa的中压法合成塔,空速一般为20 000~30 000 h-1。 12.(除标注外,每空2分) (1)-45 (2)(ⅱ)　N2分子中键能大,解离为N原子所需能量最多(3分) (3)(3分) (4)①p1<p2<p3　合成氨的反应为气体分子数减小的反应,同一温度下,增大压强平衡正向移动,氨的摩尔分数增大　②图4　③33.33%　(3分) 解析　(1)反应的ΔH=反应物的键能总和-生成物的键能总和,由图1数据可知,反应N2(g)+H2(g) NH3(g)的ΔH=(473+654-436-397-339) kJ·mol-1=-45 kJ·mol-1。(2)由图1可知,N2(g) N(g)　ΔH=+473 kJ·mol-1,则的键能为946 kJ·mol-1,H2(g) 3H(g)　ΔH=+654 kJ·mol-1,则H—H的键能为436 kJ·mol-1。的键能比H—H大很多,故在题述反应机理中,速率控制步骤为(ⅱ)。(3)已知α-Fe属于立方晶系,晶胞参数a=287 pm,密度为7.8 g·cm-3,设晶胞中含Fe原子数为x,则α-Fe晶体密度ρ= g·cm-3=7.8 g·cm-3,解得x=,即α-Fe晶胞中含Fe原子数为。(4)①合成氨的反应为气体分子数减小的反应,压强越大越有利于氨的合成,平衡时氨的摩尔分数越大。由图中信息可知,相同温度下,反应达到平衡时氨的摩尔分数:p1<p2<p3,故图中压强由小到大的顺序为p1<p2<p3。②对比图3和图4中的信息,在相同温度和相同压强下,图4中平衡时氨的摩尔分数较小。在恒压下充入惰性气体Ar,反应混合物中各组分的浓度减小,各组分的分压也减小,平衡向气体分子数增大的方向移动,故充入惰性气体Ar不利于合成氨,进料组成中含有惰性气体Ar的是图4。③图3中,进料组成为=0.75、=0.25,两者物质的量之比为3∶1。假设进料中H2和N2分别为3 mol和1 mol,达到平衡时N2的变化量为x mol,则根据“三段式”法有: N2(g)+3H2(g) 2NH3(g) 起始/mol 1 3 0 转化/mol x 3x 2x 平衡/mol 1-x 3-3x 2x 平衡时n总=(4-2x) mol,当p2=20 MPa、=0.20时,==0.20,解得x=,则N2的转化率α=×100%≈33.33%。平衡时N2、H2、NH3分别为 mol、2 mol、 mol,其物质的量分数分别为、、,则该温度下K'p== MPa-2。该温度时反应N2(g)+H2(g) NH3(g)的平衡常数Kp=== MPa-1。 学科网（北京）股份有限公司 $$