2022年鲁科版高中化学选修四-化学反应条件的优化——工业合成氨.docx

精选学习资料 - - - - - - - - - 2-4 化学反应条件的优化工业合成氨1合成氨工业上采纳循环操作主要是由于 A加快化学反应速率B能提高氨的平稳浓度C降低氨气的沸点D提高氮气和氢气的利用率【答案】 D 2将 110 mL N 2 和 130 mL H 2 在肯定条件下合成氨,当到达平稳时混合气体的总体积变为 200 mL ,就生成氨气 A10 mL B20 mL C30 mL D40 mL 【答案】 D 【解析】运用反应前后的体积差进行分析,气体缩小的体积即为生成氨气的体积；3合成氨厂所需H2 可由焦炭与水反应制得,其中有一步反应为COgH2OgCO2gH 2gH0；欲提高 CO 的利用率,可采纳的方法是 降低温度增大压强使用催化剂增大 CO 的浓度增大水蒸气的浓度A BCD【答案】 C 4对可逆反应4NH 3g5O2g4NOg 6H2Og,以下表达正确的选项是 A反应到达平稳时,假设两种反应物的转化率相等,就起始投入的 B反应到达平稳后,对体系始终进行加压,平稳总是逆向移动nNH 3nO 2 45 C反应到达平稳时,假设向压强固定的密闭容器中充入稀有气体,平稳不移动 D当 v正NH 3 v正NO 11 时,说明该化学反应已经到达平稳【答案】 A 【解析】平稳时,反应物的转化率相等,就起始投入量之比应当等于化学计量数之比,故 A 正确；当加压到肯定压强时,气态水变为非气态水,平稳会向正向移动,故B 错；充入稀有气体而压强不变,相当于增大容积,平稳向体积增大的方向移动,C 错； NH 3、NO 的正反应速率都是向右方向的速率,平稳与否,其反应速率之比都等于化学计量数之比,故 D 错；5已建立化学平稳的某可逆反应,当条件转变使化学平稳向正反应方向移动时,以下表达正确的选项是名师归纳总结 第 1 页,共 6 页生成物的质量分数肯定增加生成物产量肯定增加反应物的转化率肯定增大反应物的浓度肯定降低正反应速率肯定大于逆反应速率肯定使用催化剂ABCD- - - - - - -精选学习资料 - - - - - - - - - 【答案】 C 【解析】当增加某反应物的浓度使平稳正向移动,生成物的质量分数可能减小,该反应物的浓度增大；当多种物质作反应物时增加一种反应物浓度,平稳正向移动,该反应物的转化率降低,其余反应物的转化率增大；使用催化剂不影响化学平稳的移动；6肯定条件下, 在可变容积的密闭容器中进行以下可逆反应：S2Cl 2浅黄色 Cl 2g2SCl 2鲜红色 H 51.16 kJmol1,以下说法正确的选项是 A到达平稳时,抽出少量氯气,反应混合液颜色变深B单位时间内生成n mol S2Cl 2,同时生成2n mol SCl 2 时,反应到达平稳状态C达平稳时,降低温度,混合液的颜色将变浅D单位时间内有n mol Cl 2 被复原,同时氧化生成n mol Cl 2 时,平稳向正反应方向移动【答案】 B 【解析】抽出Cl 2,平稳不移动,混合液颜色不变,A 项错误； B 项正确；降温,平稳正向移动,混合液颜色变深, C 项错误； n mol Cl 2 被复原, 同时氧化生成n mol Cl 2 即 v正v逆,平稳不移动, 故 D 项错误；7对于平稳体系：mAg nBgpCgqDg ,以下判定正确的选项是 m n>pq mn H<0 1 2A假设温度不变将容器的容积增大1 倍,到达新平稳时A 的浓度变为原先的倍,就B假设平稳时,A 、B 的转化率相等,说明反应开头时,A 、B 的物质的量之比为C假设上升平稳体系的温度,到达新平稳时A 的浓度变为原先的倍,说明该反应D假设温度不变,压强增大到原先的2 倍,到达新平稳时,总体积肯定等于原体积的【答案】 B 【解析】将容器的容积增大 1 倍, A 的浓度应变为原先的倍,现 A 的浓度变为原先的倍,故减小压强平稳向正反应方向移动,A 项错；上升温度,到达新平稳时 A 的浓度变为原先的倍,故上升温度平稳向正反应方向移动, C 项错；假设 mnpq,增大压强平稳向体积减小的方向移动,到达新平稳时,总体积小于原体积的1 2,假设 mnpq,才如 D 项所述,故D 项错； 8可逆反应Ag BCgD 到达平稳时,以下说法不正确的选项是A假设增大A 的浓度,平稳体系颜色加深,D 不肯定是具有颜色的气体B增大压强,平稳不移动,说明B、D 必是气体C上升温度, C 的百分含量减小,说明正反应是放热反应D假设 B 是气体,增大A 的浓度会使B 的转化率增大【答案】 B 【解析】增大压强,平稳不移动,B、D 既可以都是气体,也可以都不是气体；9在肯定条件下,xAyB zC 的可逆反应到达平稳：1 已知 A 、B、C 都是气体,在减压后平稳向逆反应方向移动,就x、y、z 的关系是 _；名师归纳总结 2 已知 C 是气体,且xyz,在加压时,假如平稳发生移动,就平稳必向_方向移动 填“ 正反第 2 页,共 6 页- - - - - - -精选学习资料 - - - - - - - - - 应” 或“ 逆反应” ；3 已知 B、C 是气体,现增加 A 的物质的量 其他条件不变 ,平稳不移动,就 A 是_态；4 加热后 C 的质量分数削减,就正反应是 _热反应 填“ 吸” 或“ 放” ；【答案】 1xy>z 2逆反应 3固或液 4放10在密闭容器中,通入 a mol N 2 和 b mol H 2,在肯定条件下到达平稳,容器中仍剩余 c mol N 2；1 生成 NH 3 的物质的量为 _ ；2H 2 的平稳转化率为 _ ；3 假设把容器的体积缩小一半,就正反应速率 _ 填“ 增大” 、“ 减小” 或“ 不变” ,下同 ,逆反应速率 _,N 2 的转化率 _；【答案】 12ac mol 23ac/b 3增大 增大 增大11在肯定温度和压强下,在密闭容器中充入 H2、N2、NH 3,开头时其物质的量之比为 311,反应达平衡后, H 2、N2、NH 3 的物质的量之比为 9 34,就此时氮气的转化率为 A10% B20% C15% D 30% 【答案】 A 【解析】由题意设 H 2、N2、 NH 3 的物质的量分别为 3 mol 、1 mol 、1 mol；平稳时 N2 转化了 a mol N 2g3H 2g 2NH 3g 初始物质的量 /mol 1 3 1 转化物质的量 /mol a 3a 2a平稳物质的量 /mol 1 a 33a 12a就1 a/12 a3/4,解之得 a0.1 mol N 2的转化率为N20.1 mol/1 mol100%10%；12下面是合成氨的简易流程示意图：沿 x 路线回去的物质是 AN 2和 H 2B催化剂CN 2 D H2【答案】 A 13在密闭容器内,使1 mol N 2和 3 mol H 2 混合发生以下反应：N2g3H 2g2NH 3g H298 K 92.2 kJmol11 当反应到达平稳时,N2 和 H2 的浓度之比为 _；2 保持体积不变, 上升温度,平稳 _ 填“正向 ”、“逆向 ”或“ 不”,下同 移动,密度 _ 填“ 变大” 、名师归纳总结 “ 变小” 或“ 不变” ；_移动；第 3 页,共 6 页3 当反应到达平稳时,保持温度、体积不变,充入氩气,平稳- - - - - - -精选学习资料 - - - - - - - - - 4 当反应到达平稳时,保持温度、压强不变,充入氩气,平稳 _移动；5 当反应到达平稳时,保持温度、 体积不变, 充入氮气, 平稳 _移动；氢气的转化率 _ 填“ 增大” 、“ 减小” 或“ 不变” ；【答案】 113 2逆向 不变 3不 4逆向 5正向 增大14在硫酸工业中, 通过以下反应使 SO2 氧化成 SO3：2SO2gO2g 2SO3 g H 198 kJ ·mol 1；下表为不同温度和压强下 SO2 的转化率 % p/PaT/1×105 5×105 1×106 5×106 1×107450 550 1 从理论上分析,为了使二氧化硫尽可能转化为三氧化硫,可掌握的条件是 2 实际生产中,选定 400500 作为操作温度,其缘由是_ ；_ _ ；3 实际生产中,采纳的压强为常压,其缘由是 _ ；4 在生产中,通入过量空气的目的是_ ；5 尾气中有 SO2 必需回收是为了 _ ；【答案】 1低温、高压2 该温度是催化剂的活性温度,挑选此温度可提高反应速率,缩短反应到达平稳所需要的时间 3 由于在常压下,400500 时, SO2的转化率已经很高了,假设再加压,对设备及动力系统要求高,加 大了成本和能量消耗,不相宜4 增大氧气的浓度,使平稳向生成SO3的方向移动,提高SO2 的转化率5 削减对环境的污染15在肯定温度下,在恒压容器a 和恒容容器b 中,分别充入体积比13 的 N2 和 H 2；开头时体积相同,到达平稳时两容器中N2 的转化率比较 A a 大Bb 大Ca、b 一样大D无法判定【答案】 A 【解析】 先假设 a 容器开头时也保持容积不变到达平稳时,容器 a 中 N2 的转化率 a与容器 b 中 N2 的转化率 b相等,即 ab；但到达平稳时,a 容器的压强比开头变小了；假设要保持开头时的压强,必需缩小容器 a 的容积,就平稳正移；因此再达平稳时 N2 的转化率 1a变大了；即 1a>a,就1a>b；名师归纳总结 - - - - - - -第 4 页,共 6 页精选学习资料 - - - - - - - - - 16科学家始终致力于讨论常温、常压下 “ 人工固氮 ”的新方法； 曾有试验报道： 在常温、 常压、光照条件下,N2 在催化剂 掺有少量 Fe2O3 的 TiO2外表与水发生反应,生成的主要产物为 NH 3；进一步讨论 NH 3生成量与温度的关系,部分试验数据见下表 光照、 N 2 压力 1.0 ×105 Pa、反应时间 3 h：T/K 303 313 323 353 NH 3 生成量 /10 6 mol 相应的热化学方程式如下：N2g 3H2Ol=2NH 3g3 2O2g H 765.2 kJ mol1答复以下问题：1 请画出上述反应在有催化剂与无催化剂两种情形下反应过程中体系能量变化示意图,并进行必要标注；2 与目前广泛使用的工业合成氨方法相比,该方法中固氮反应速率慢；请提出可提高其反应速率且增大NH 3生成量的建议：_ ；3 工业合成氨的反应为 N2g3H 2g 2NH 3g；设在容积为 2.0 L 的密闭容器中充入 0.60 mol N 2g和 1.60 mol H 2g ,反应在肯定条件下到达平稳时,NH 3 的物质的量分数 NH 3 的物质的量与反应体系中总的物质的量之比 为4 7；运算：该条件下 N2 的平稳转化率；该条件下反应 2NH 3g N2g 3H 2g的平稳常数；【答案】1 2 升温、增大 N2 浓度、不断移诞生成物3 66.7%5.0 ×103 mol2·L2【解析】 1催化剂能降低反应的活化能,转变反应的历程, 使一个高能变过程变为几个能量相对低的过程,使反应易发生；要点是有催化剂时能量低而反应过程中阶段多了；图见答案；名师归纳总结 2加快反应速率且增大NH 3 生成量的方法是升温、增大N 2浓度、不断移诞生成物；第 5 页,共 6 页3解：设反应过程消耗x mol N 2g；- - - - - - -精选学习资料 - - - - - - - - - 平稳时反应体系总物质的量x 3x 2x mol 2x mol NH 3g的物质的量分数2x2x47x名师归纳总结 N 2的平稳转化率0.40 mol 0.60 mol×100% 66.7%；K；平稳时, NH 32×0.40 mol÷2.0 L 0.40 mol·L1第 6 页,共 6 页设反应 2NH 3gN 2g3H 2g的平稳常数为N 2 0.40 mol2.0 L 0.10 mol·L1H 2 3×0.40 mol2.0 L 0.20 mol·L13 KN 2 ·H 2 NH 32 0.10 mol·L1 ×0.20 molL13 ÷0.40 molL1 25.0 ×103 mol2· L2；- - 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