高二化学教案-随堂练习_化学反应条件的优化—工业合成氨(提高).doc

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1、【巩固练习】一、选择题1（2015 桂林期末）对于工业合成氨反应：N2（g）+3H2（g）2NH3（g），下列说法不正确的是（ ）。 A增大压强可以加快反应速率 B升高温度可以加快反应速率 C增大N2浓度可以使H2转化率达到100%D合成氨反应的限度可以随着条件的改变而改变 2（2014 崇明县二模）传统合成氨工业需要采用高温、高压和催化剂。近来美国化学家使用新型铁系催化剂，在常温下合成了氨气，下列说法正确的是（ ）。 A新型合成氨方法是吸热反应 B新型合成氨方法可简化生产设备 C新型催化剂提高了N2和H2的转化率 D两种方法中该反应的化学平衡常数相同3将a L NH3通过灼热的装有铁触媒的硬

2、质玻璃管后，气体体积变为b L（气体体积均在同温、同压下测定），该b L气体中NH3的体积分数是（ ）。 A B C D4同温、同压下，下列反应中当反应生成的产物增加8时，总体积也减少8的是（ ）。 AN2（g）+3H2（g）2NH3（g） BN2（g）+O2（g）2NO（g） C4NO2（g）+O2（g）2N2O5（g） D2NO（g）+O2（g）2NO2（g）5下列事实中，不能用勒夏特列原理解释的是（ ）。 A开启啤酒瓶后，瓶中立刻泛起大量泡沫 B在FeSO4溶液中加入少量铁粉以防止Fe2+被氧化 C实验室中常用排饱和食盐水的方法收集Cl2 D工业生产硫酸的过程中使用过量的空气以提高SO2

3、的利用率6难挥发性二硫化钽（TaS2）可采用如图所示的装置提纯。将不纯的TaS2粉末装入石英管一端，抽成真空后引入适量的碘并封管，置于加热炉中。反应如下： TaS2（s）+2I2（g）TaI4（g）+S2（g）下列说法正确的是（ ）。 A在不同温度区域，TaI4的量保持不变 B在提纯过程中，I2的量不断减少 C在提纯过程中，I2的作用是将TaS2从高温区转移到低温区 D该反应的平衡常数与TaI4和S2的浓度乘积成反比7已知某可逆反应在密闭容器中进行，化学方程式为A（g）+2B（g）3C（g）+D（s），反应放出热量。右图中a曲线代表一定条件下该反应的过程。若使a曲线变为b曲线，可采取的措施是（

4、 ）。 A增大A的浓度 B缩小容器的容积 C加入催化剂 D升高温度8工业上用于合成氨的原料气氢气，来源之一是取自石油气，如用丙烷在一定条件下与水反应：C3H8+6H2O3CO2+10H2，按此原理1 mol丙烷最多可制氨约为（ ）。 A4 mol B10 mol C2.7 mol D6.7 mol9合成氨反应中，若达到平衡时氨气占平衡混合气体体积的25，且温度、容积不变，则平衡时压强为起始压强的（ ）。 A1.25倍 B80 C75 D2510某化学科研小组研究在其他条件不变时，改变某一条件对反应A2（g）+3B2（g）2AB3（g）的化学平衡状态的影响，得到如图所示的变化规律（图中T表示温度

5、，n表示物质的量），根据此图得出的结论中正确的是（ ）。 A正反应一定是放热反应 B达到平衡时A：的转化率大小为：bac C若T2T1，则正反应一定是放热反应 Db点时，平衡体系中，A、B原子数目之比接近13二、非选择题1（2014 黄州区模拟）在容积固定且为2L的密闭容器中进行反应：N2(g)+3H2(g)2NH3(g) H=-92.4kJ/mol，恒温条件下，体系中某两种物质的物质的量随时间关系图见下图，回答下列问题：（1）图像中a、b、c、d四点，其中处于平衡状态的点有_。（2）用H2表示15分钟内的反应速率为v(H2)=_，达到平衡状态时，下列说法不正确的是_。 A2 v正(N2)=

6、v逆(NH3) B容器的总压强不再随时间而变化 CN2、H2的分子数之比保持1:2不变D混合气体的摩尔质量保持不变E充入少量He时平衡体系中H2的体积百分含量将会减小（3）25min时采用的措施是_，若从a点时刻改变某一条件，以实现达到d点时的状态，此时Kb_Kd（填“”、“”或“=”）。2如下图所示，甲、乙、丙分别表示在不同条件下可逆反应：A（g）+B（g）C（g）的生成物C在反应混合物中的百分含量（C）和反应时间（t）的关系。 （1）若甲中两条曲线分别表示有催化剂和无催化剂的情况，则_曲线表示无催化剂时的情况，原因是_； （2）若乙表示反应达到平衡后分别在恒温恒压条件下和恒温恒容条件下向平

7、衡混合气体中充入氦气后的情况，则_曲线表示恒温恒容的情况，原因是_； （3）根据丙可以判断该可逆反应的正反应是_热反应，x的值为_； （4）丁表示在某固定容积的密闭容器中上述可逆反应达到平衡后某物理量随着温度（T）的变化情况，根据你的理解，丁图的纵坐标可以是_，原因为_。3牙齿表面由一层硬的、组成为Ca5(PO4)3OH的物质保护着，它在唾液中存在下列平衡：Ca5(PO4)3OH（s）5Ca2+3PO43+OH。 （1）进食后，细菌和酶作用于食物，产生有机酸，这时牙齿就会受到腐蚀，其原因是_。 （2）已知Ca5(PO4)3F（s）的溶解度比上面的矿化产物更小质地更坚固。当牙膏中配有氟化物添加剂

8、后能防止龋齿的原因是_。 （3）根据以上原理，请你提出一种其他促进矿化的方法：_。4合成氨反应N2(g)+3H2(g)2NH3(g)在某温度下达到平衡时，各物质的物质的量浓度是c (N2)=3 molL1，c (H2)=9 molL1，c (NH3)=4 molL1，求该温度时的平衡常数和N2、H2的起始浓度。5工业生产硝酸铵的流程图如下： 请回答下列问题： （1）写出硝酸铵在工农业生产中的主要用途_（任写一条）。 （2）已知N2（g）+3H2（g）2NH3（g） H=92 kJmol1。 请回答： 在500、200 atm和铁催化条件下向一密闭容器中充入1 mol N2和3 mol H2，充

9、分反应后，放出的热量_（填“”“”或“”）92.4 kJ，理由是_。 为有效提高氢气的转化率，实际生产中宜采取的措施有_。 A降低温度 B最适合催化剂活性的适当高温 C增大压强 D降低压强 E循环利用和不断补充氮气 F及时移出氨 （3）写出氨在铂铑合金网催化氧化下的化学方程式：_。 （4）在一定温度和压强的密闭容器中，将物质的量之比为32的H2和N2混合，当该反应达到平衡时，测出平衡混合气中氨的体积分数为15，此时H2的转化率为_。【答案与解析】一、选择题1C 【解析】A项增大压强相当于减小体积，单位体积活化分子的数目增大，反应速率也增大，故A项正确；B项升高温度可提高活化分子的百分数，提高反

10、应速率，故B项正确；C项该反应为可逆反应，反应物不可能完全转化，故C项错误；D项改变影响化学平衡的条件，化学平衡被破坏，平衡移动，即改变化学反应的限度，故D项正确。故选C。2B 【解析】A项反应热与反应途径无关，所以旧法合成氨与新法合成氨都是放热反应，故A项错误；B项与旧法相比较，新法合成氨不需要在高温条件下，可节约大量能源，简化生产设备，具有发展前景，故B项正确；C项催化剂只能改变反应速率，对反应物的转化率没有影响，所以新型催化剂不会提高N2和H2的转化率，故C项错误；D项化学平衡常数与反应温度有关，两种方法的反应温度不同，则化学平衡常数一定不同，故D项错误。故选B。3C 【解析】由2NH3

11、N2+3H2 V 2 2 V (NH3) (ba) L可知消耗的NH3为(ba) L，则b L气体中NH3的体积为：a L(ba) L=(2ab) L。4A 【解析】A项：合成氨反应的重要特征是反应生成氨的物质的量等于反应后总物质的量的减少量，即生成2 mol NH3的同时反应混合物的总物质的量也减少2 mol；B项：反应前后总物质的量不变；C项：生成2 mol N2O5时，总物质的量减少3 mol；D项：生成2 mol NO2时，总物质的量减少1 mol。5B 【解析】勒夏特列原理适用于所有的平衡移动。B不是平衡移动的问题，而是发生了氧化还原反应。6C 【解析】A项，TaI4主要存在于高温区

12、，B项，在提纯过程中，I2的量应基本保持不变。D项，该反应的平衡常数为：。7B、C 【解析】从图像看出，a曲线变为b曲线，A的转化率不变平衡不移动。，该反应为气体体积不变的反应，加压、使用催化剂都只能加快化学反应速率而不影响化学平衡，故B、C正确。8D 【解析】因为C3H810H2，3H22NH3，所以C3H8NH3。9B 【解析】 N2 + 3H2 2NH3 起始 a b 0 平衡 ax b3x 2x 依题意有：，x=0.1(a+b)。 在T、V一定时有。10D 【解析】A项由于T1、T2的大小不能确定，故不能判断正反应是放热反应还是吸热反应；若T2T1，温度从T1变化到T2，温度升高了，A

13、B3的平衡体积分数增大了，则平衡向正反应方向移动，故正反应是吸热反应。二、非选择题1（1）bd （2）0.02mol/(Lmin) CE （3）分离出0.8mol氨气 =【解析】（1）根据图像可知，在a、c两点，对于的物质的物质的量仍然在变化，说明没有达到平衡状态，而b、d两点，对应的物质浓度不再变化，说明已经达到平衡状态。（2）根据图像可知，b所在的曲线达到平衡时物质的量变化为：1.2mol-0.8mol=0.4mol，d所在的曲线达到平衡时浓度变化为：1.2mol-1.0mol=0.2mol，二者的浓度变化之比为0.2mol：0.4mol=1:2，化学计量数为1:2的为氮气和氨气，所以从0

14、.8mol开始反应的曲线代表的是氨气的物质的量变化曲线，从1.2mol开始反应的曲线代表的是氮气的物质的量变化曲线，第一次达到平衡状态时，氮气的物质的量减小了0.2mol，则氢气的物质的量变化为：0.2mol3=0.6mol，用氢气表示15min内平均反应速率为：。A项2 v正(N2)= v逆(NH3)，表示的是正逆反应速率，且正逆反应速率相等，说明达到了平衡状态，故A正确；B项容器的总压强不再随时间而变化，达到平衡状态时，各组分的百分含量不再变化，所以气体的总物质的量不变，容器容积变化，所以容器的总压强不再随时间而变化，故B项正确；C项N2、NH3的分子数之比保持1:2不变，达到平衡状态时，

15、氮气和氨气的分子数不再变化，但是不一定是1:2，故C错误；D项混合气体的摩尔质量保持不变，达到平衡状态时，混合气体的总质量不变，气体的总物质的量不变，所以混合气体的摩尔质量保持不变，故D项正确；E项充入少量He时平衡体系中H2的体积百分含量将会减小，充入稀有气体，由于各组分的浓度不变，所以化学平衡不移动，各组分的含量不变，故E项错误。（3）根据图像可知，25min时氨气的物质的量突然由1.2mol变为0.4mol，减少了0.8mol，而此时氮气的物质的量不变，说明改变的条件是减少了0.8mol氨气；由于从平衡状态b到d，温度没有变化，则化学平衡常数不变，即Kb=Kd。2（1）b b达到平衡所用

16、时间长，说明b的反应速率小于a （2）a a中充入氦气，C不变，平衡不移动 （3）吸 大于2或大于等于3 （4）C或反应物的转化率或容器内气体压强等 温度升高，平衡向吸热方向即正反应方向移动 【解析】（1）甲图中两条曲线分别代表有催化剂和无催化剂的情况，使用催化剂不能改变化学平衡，即C不变，但可以缩短达到平衡所需的时间，故a曲线代表有催化剂的情况，b曲线代表无催化剂的情况，不使用催化剂，化学反应速率慢，达到平衡所需的时间长；（2）在恒温恒容的情况下，充入氦气，由于体积不变，原混合气体的浓度保持不变，故平衡不移动，即曲线代表恒温恒容；（3）要判断反应是放热还是吸热，则取压强相同，温度不同时的情况

17、下判断平衡移动的方向，即取2.02105 Pa的压强温度分别是100和200，若从100升温至200，则C升高，即升温化学平衡向正反应方向移动，说明正反应是吸热反应；若在温度不变的情况下，改变压强，即压强从1.01105 Pa升高到2.02105 Pa，C的含量降低，说明加压化学平衡向逆反应方向移动，即正反应是一个气体体积增大的反应，即x2或x3；（4）丁图中表示随着温度的升高，纵坐标的值逐渐增大，由于正反应是一个吸热反应，故升温化学平衡向正反应方向移动，即生成物C的百分含量升高，或反应物的转化率升高，或代表容器内气体压强的增大等。3（1）有机酸部分电离出H+会中和OH，使平衡向右移动，破坏釉

18、质，牙齿就会受到腐蚀 （2）牙膏中的氟化物电离出的F可与Ca2+、PO43结合成Ca5(PO4)3F（s），使牙齿质地更坚固 （3）少吃糖或吃完食物后漱口；用含氟牙膏刷牙等（填一种即可） 【解析】从平衡的角度分析Ca5(PO4)3OH（s）5Ca2+3PO43+OH。4该温度下K=7.32103 mol2L2 起始时c (N2)=5 mo1L1，c (H2)=15 mo1L1。 【解析】由题意知：由平衡时各物质的浓度可求出该温度时的平衡常数，再根据合成氨反应方程式和平衡时各物质浓度可求出N2、H2的起始浓度。 N2 (g) + 3H2 (g) 2NH3 (g) c起始(molL1) x y 0

19、 c转化(molL1) a 3a 2a c平衡(molL1) 3 9 4 即 ， 由题意得 ， 解得 a=2，x=5，y=15。5（1）可做氮肥 （2） 在1 atm和298 K条件下，1 mol氮气和3 mol氢气完全反应生成2 mol氨气，放出92.4 kJ热量，而该反应为可逆反应，不可能进行完全，且题给条件为500、200 atm，故放出的热量肯定小于92.4 kJ CEF （3）4NH3+5O24NO+6H2O （4）32.6 【解析】NH4NO3是一种常见的氮肥，受热或撞击易发生爆炸，反应方程式为：5NH4NO32HNO3+4N2+9H2O；N2和H2合成NH3的反应为可逆反应，反应物的转化率一定小于100，所以1 mol N2和3 mol H2充分反应后，放出的热量一定小于92.4 kJ；为有效提高氢气的转化率，实际生产中可采用的方法是增大压强，循环利用和不断补充氮气，及时移出氨气等；将物质的量之比为32的H2和N2混合，设混合气体中H2的物质的量为3 mol，则N2的物质的量为2 mol，反应的H2的物质的量为3x mol，则生成的氨气的物质的量为2x mol，则有 N2 + 3H2 2NH3 起始（mol） 2 3 0 平衡（mol） 2x 33x 2x ，x=0.326。 则H2的转化率为：。