《2019-2020年高中化學(xué) 2.4化學(xué)反應(yīng)條件的優(yōu)化 工業(yè)合成氨每課一練（含解析）魯科版選修4.doc》由會員分享，可在線閱讀，更多相關(guān)《2019-2020年高中化學(xué) 2.4化學(xué)反應(yīng)條件的優(yōu)化 工業(yè)合成氨每課一練（含解析）魯科版選修4.doc（6頁珍藏版）》請在裝配圖網(wǎng)上搜索。

2019-2020年高中化學(xué) 2.4化學(xué)反應(yīng)條件的優(yōu)化 工業(yè)合成氨每課一練（含解析）魯科版選修4 一、選擇題(本題包括7小題，每小題3分，共21分) 1．[雙選題]下列有關(guān)工業(yè)合成氨的敘述中正確的是 (　　) A．溫度升高，不利于提高合成氨的反應(yīng)速率 B．工業(yè)上選擇合適的條件，可以使氮?dú)馊哭D(zhuǎn)化為氨 C．合成氨反應(yīng)化學(xué)平衡的移動受到溫度、反應(yīng)物濃度、壓強(qiáng)等因素的影響 D．使用鐵觸媒，可以使氮?dú)夂蜌錃饣系乃俾拭黠@加快 解析：A項，升溫能加快合成氨反應(yīng)速率；B項，合成氨反應(yīng)為可逆反應(yīng)，不可能將反應(yīng)物全部轉(zhuǎn)化為生成物。 答案：CD 2．工業(yè)上合成氨一般采用700 K左右的溫度，其原因是 (　　) ①適當(dāng)提高氨的合成速率?、谔岣逪2的轉(zhuǎn)化率 ③提高氨的產(chǎn)率　④催化劑在700 K時活性最大 A．只有①　　　　　　　 B．①② C．②③④ D．①④ 解析：從影響化學(xué)反應(yīng)速率和催化劑的活性兩方面考慮。 答案：D 3．當(dāng)反應(yīng)N2(g)＋3H2(g)2NH3(g)達(dá)到平衡后，若將容器體積擴(kuò)大，則此時反應(yīng)速率的變化情況是 (　　) 解析：若擴(kuò)大容器體積c(反應(yīng)物)和c(生成物)均減小，則v正、v逆均減小，v逆減小的程度小，v正減小的程度大，故v逆>v正，平衡逆向移動。 答案：D 4．(xx臨沂高二檢測)對于反應(yīng)N2(g)＋3H2(g) 2NH3(g)，在一密閉容器中加入一定量的N2和H2，達(dá)到平衡時氣體壓強(qiáng)為p1，迅速縮小體積使氣體壓強(qiáng)為p2，一段時間后達(dá)到新的平衡，此時氣體的壓強(qiáng)為p3，則p1、p2、p3的大小關(guān)系 (　　) A．p2>p1>p3 B．p2>p3>p1 C．p2>p1>p3 D．p2>p1＝p3 解析：根據(jù)勒夏特列原理，改變某一外界條件，平衡只能向著減弱這種改變的方向移動。 答案：B 5．[雙選題]在一定條件下，當(dāng)單獨(dú)改變可逆反應(yīng)N2(g)＋3H2(g) 2NH3(g)(放熱反應(yīng))的下列條件后，有關(guān)的敘述中錯誤的是 (　　) A．加入催化劑，v(正)、v(逆)都發(fā)生變化，且變化的倍數(shù)相等 B．增大壓強(qiáng)，v(正)、v(逆)都增大，且v(正)增大的倍數(shù)大于v(逆)增大的倍數(shù) C．降低溫度，v(正)、v(逆)都減小，且v(正)減小的倍數(shù)大于v(逆)減小的倍數(shù) D．加入氬氣，v(正)、v(逆)都增大，且v(正)增大的倍數(shù)大于v(逆)增大的倍數(shù) 解析：C項，降低溫度時，v(正)減小的倍數(shù)小于v(逆)減小的倍數(shù)，平衡正向移動；D項，v(正)、v(逆)均不變。 答案：CD 6．工業(yè)合成氨的正反應(yīng)是放熱反應(yīng)，下列關(guān)于N2(g)＋3H2(g) 2NH3(g)反應(yīng)的圖像中，錯誤的是 (　　) 解析：A項，升溫，v(逆)增大倍數(shù)大于v(正)增大倍數(shù)，平衡逆向移動，正確；B項，T1時反應(yīng)達(dá)到平衡狀態(tài)，再升溫時平衡逆向移動，NH3%減小，正確；C項，溫度越高NH3%應(yīng)越低，錯誤；D項，壓強(qiáng)越高越有利于合成氨，正確。 答案：C 7．在相同溫度下，有相同體積的甲、乙兩容器，甲容器中充入1 g N2和1 g H2，乙容器中充入2 g N2和2 g H2。下列敘述中，錯誤的是 (　　) A．化學(xué)反應(yīng)速率：乙>甲 B．平衡后N2的濃度：乙>甲 C．H2的轉(zhuǎn)化率：乙>甲 D．平衡混合氣中H2的體積分?jǐn)?shù)：乙>甲 解析：因為乙的原料投入量正好是甲的兩倍，假設(shè)開始時乙的容器體積也是甲的兩倍(如圖所示)，則此時甲與乙是等效平衡。再將乙容器體積壓縮至與甲相等(如圖中丙)，在此過程中平衡：N2＋3H22NH3要向正反應(yīng)方向移動，即N2、H2的轉(zhuǎn)化率增大，在體系中的體積分?jǐn)?shù)減小。但此時，丙中N2、H2、NH3的濃度都比甲中大，但丙中N2、H2的濃度要小于甲中的兩倍，而丙中NH3的濃度要大于甲中的兩倍。H2的體積分?jǐn)?shù)：乙<甲。 答案：D 二、非選擇題(本題包括4小題，共39分) 8．(8分)合成氨的反應(yīng)原理為： N2(g)＋3H2(g) 2NH3(g)ΔH＝－92.2 kJmol－1。 (1)合成氨工業(yè)反應(yīng)的適宜條件是：__________K，采用________(“高”或“低”)壓，用________作催化劑，并按n(N2)∶n(H2)＝________投料。 (2)298 K,1.01105 kPa，在恒壓的密閉容器中充入10 mol氮?dú)狻?0 mol氫氣和20 mol氨氣，開始的瞬間，反應(yīng)向________(“正”或“逆”)方向進(jìn)行，反應(yīng)一段時間(t min)后體系放出184.4 kJ熱量，容器的體積變?yōu)樵瓉淼腳_______倍，t min時反應(yīng)物(若正向進(jìn)行則為氮?dú)?，若逆向進(jìn)行則為氨氣)的轉(zhuǎn)化率為________。 解析：(2)放熱184.4 kJ，說明生成NH3：2 mol＝4 mol 　　　　　　N2(g)＋3H2(g) 2NH3(g) 開始(mol)　　10　　　30　　　　　20 轉(zhuǎn)化(mol)　　 2　　　 6　　　　　4 t min(mol) (10－2)＝8 (30－6)＝24 (20＋4)＝24 體積變?yōu)樵瓉淼模海健? N2的轉(zhuǎn)化率：100%＝20%。 答案：(1)700　高　鐵　1∶2.8 (2)正　放出　　20% 9．(10分)已知2SO2(g)＋O2(g) 2SO3(g)　ΔH<0的實驗數(shù)據(jù)如下表： 溫度 不同壓強(qiáng)下SO2的轉(zhuǎn)化率(%) 1105Pa 5105Pa 1106Pa 5106Pa 1107Pa 450℃ 97.5 98.9 99.2 99.6 99.7 550℃ 85.6 92.9 94.9 97.7 98.3 (1)應(yīng)選擇的溫度是__________。 (2)應(yīng)采用的壓強(qiáng)是____________，理由是____________________________________ ________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________。 (3)在合成SO3的過程中，不需要分離出SO3的原因是 ________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________。 解析：該反應(yīng)與合成氨的反應(yīng)相似：都是氣體體積縮小的放熱反應(yīng)，溫度升高有利于加快反應(yīng)速率，但降低了反應(yīng)物的轉(zhuǎn)化率，適宜條件的選擇需要綜合考慮。 答案：(1)450℃ (2)1105 Pa　因為常壓下SO2的轉(zhuǎn)化率已經(jīng)很高，若采用較大的壓強(qiáng)，SO2的轉(zhuǎn)化率提高很少，但需要動力更大，對設(shè)備的要求更高 (3)因為SO2的轉(zhuǎn)化率比較高，達(dá)到平衡后的混合氣體中SO2的余量很少，故不需要分離SO3 10．(10分)某剛性容器內(nèi)有一活塞和彈簧，B內(nèi)為真空，A內(nèi)已充入3 mol H2和1 mol N2，發(fā)生可逆反應(yīng)：3H2(g)＋N2(g) 2NH3(g)(正反應(yīng)為放熱反應(yīng))，平衡時，活塞保持靜止。此時， (1)往A內(nèi)迅速再充入3 mol H2和1 mol N2，活塞將如何運(yùn)動？____________；當(dāng)活塞再次保持靜止時，H2的反應(yīng)速率v與原平衡時H2的反應(yīng)速率v0的大小關(guān)系為v________v0(填“<”、“>”或“＝”)，同時H2的轉(zhuǎn)化率比原平衡時________(填“增大”、“減小”或“不變”)。 (2)如果對容器加熱，使A內(nèi)氣體溫度升高，活塞將向下移動，活塞下滑的原因是： ①________________________________________________________________________； ②________________________________________________________________________。 解析：(1)迅速充入H2和N2時，容器A中的壓強(qiáng)迅速增大，推動活塞向下滑動；由于壓強(qiáng)增大平衡向正反應(yīng)方向移動，使氣體的總物質(zhì)的量減小，A內(nèi)氣體壓強(qiáng)逐漸減小，所以活塞又向上滑動最后靜止；活塞再次保持靜止時，反應(yīng)重新達(dá)到平衡。因為容器B中的彈簧被壓縮，因此新平衡體系的壓強(qiáng)比原平衡體系相對較大，相當(dāng)于原平衡體系被加壓，原平衡向正反應(yīng)方向移動，所以達(dá)到新平衡狀態(tài)時H2的反應(yīng)速率比原平衡時增大，即v>v0；同時H2的轉(zhuǎn)化率比原平衡時增大。 (2)加熱使A內(nèi)氣體升溫時，平衡向逆反應(yīng)方向移動，氣體的總物質(zhì)的量增大；同時A內(nèi)氣體受熱膨脹，氣體壓強(qiáng)增大，活塞向下滑動。 答案：(1)先向下滑動后向上滑動，最后靜止　>　增大 (2)①升溫后平衡向逆反應(yīng)方向移動，氣體物質(zhì)的量增大 ②氣體受熱膨脹 11．(11分)(2011山東高考，有改動)研究NO2、SO2、CO等大氣污染氣體的處理具有重要意義。 (1)已知：2SO2(g)＋O2(g) 2SO3(g) ΔH＝－196.6 kJmol－1 2NO(g)＋O2(g) 2NO2(g) ΔH＝－113.0 kJmol－1 則反應(yīng)NO2(g)＋SO2(g) SO3(g)＋NO(g)的 ΔH＝________kJmol－1。 一定條件下，將NO2與SO2以體積比1∶2置于密閉容器中發(fā)生上述反應(yīng)，下列能說明反應(yīng)達(dá)到平衡狀態(tài)的是________。 a．體系壓強(qiáng)保持不變 b．混合氣體顏色保持不變 c．SO3和NO的體積比保持不變 d．每消耗1 mol SO3的同時生成1 mol NO2 測得上述反應(yīng)平衡時NO2與SO2的體積比為1∶6，則平衡常數(shù)K＝________。 (2)CO可用于合成甲醇，反應(yīng)方程式為CO(g)＋2H2(g) CH3OH(g)。CO在不同溫度下的平衡轉(zhuǎn)化率與壓強(qiáng)的關(guān)系如下圖所示。該反應(yīng)ΔH________0(填“＞”或“＜”)。實際生產(chǎn)條件控制在250℃、1.3104 kPa左右，選擇此壓強(qiáng)的理由是 ________________________________________________________________________。 解析：(1)根據(jù)蓋斯定律，由第一個反應(yīng)減去第二個反應(yīng)，然后除以2，可得：NO2(g)＋SO2(g) SO3(g)＋NO(g)，則ΔH＝(－196.6 kJmol－1＋113.0 kJmol－1)＝－41.8 kJmol－1。該反應(yīng)前后氣體分子數(shù)不變，因此壓強(qiáng)保持不變不能作為平衡的標(biāo)志，a錯；混合氣體顏色不變，則NO2濃度保持不變，可以作為平衡的標(biāo)志，b對；無論何種狀態(tài)，SO3、NO的體積比始終為1∶1，不能作為平衡的標(biāo)志，c錯，每消耗1 mol SO3的同時生成1 mol NO2，是同方向的反應(yīng)，不能作為平衡的標(biāo)志，d錯。假設(shè)起始時NO2、SO2的物質(zhì)的量分別為x、2x，則平衡時NO2、SO2、SO3、NO的物質(zhì)的量分別為0.2x、1.2x、0.8x、0.8x，則K＝＝＝。(2)根據(jù)圖示，當(dāng)壓強(qiáng)相同時，降低溫度，CO的平衡轉(zhuǎn)化率升高，說明降溫平衡向正反應(yīng)方向移動，因此正反應(yīng)為放熱反應(yīng)，ΔH＜0。 答案：(1)－41.8　b　2.67或 (2)＜　在1.3104 kPa下，CO轉(zhuǎn)化率已較高，再增大壓強(qiáng)，CO轉(zhuǎn)化率提高不大，而生產(chǎn)成本增加，得不償失