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1、高中鲁科版化学3.1 水溶液第 1 课时课堂巩固训练2Word版含答案选修 41合成氨工业上采用了循环操作，主要原因是()A加快反应速率B提高 NH3 的平衡浓度3D提高22C降低 NH 的沸点N 和 H 的利用率解析：选 D。合成氨是可逆反应，在中压工艺条件下合成氨厂出口气中的氨含量一般为13%2214%，循环使用可提高 N 和 H 的利用率。2工业上合成氨一般采用700 K 左右的温度，其原因是 ()适当提高氨的合成速率2提高氨的产率催化剂在 700 K 时活性提高 H 的转化率最大A只有BCD解析：选 D。从影响化学反应速率和催化剂的活性两方面考虑。3有关合成氨工业的说法中，正确的是()
2、A从合成塔出来的混合气体，其中3NH只占 15%，所以生产氨的工厂的效率都很低B由于氨易液化， N2、 H2 在 实际生产中是循环使用，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500 ，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210 7510 7 Pa ，因为该压强下铁触煤的活性最大解析：选 B。合成氨的反应在适宜的生产条件下达到平衡时，原料的转化率并不高，但生成的322循环利用，这样处理后，可使氨的产率较高，据此可知ANH 分离出后，再将未反应的N、 H项错误， B 项正确；合成氨工业选择500 左右的温度，是综合了多方面的因素而确定的。因合成氨的反应是放热反应
3、，低温才有利于平衡向正反应方向移动，故C 项错误；不论从反应速率还是化学平衡考虑，高压更有利于合氨，但压强太大，对设备、动力的要求更高，基于此选择了20 MPa 50 MPa 的高压，催化剂活性最大时的温度是500 ，故 D项错误。4在223H0 的平衡体系中，3N (g) 3H (g)2NH(g)当分离出 NH 时，下列说法正确的是 ()A平衡正向移动B平衡逆向移动C平衡体系中NH3的含量增大D N2 的平衡转化率降低解析：选 A。降低产物浓度，平衡正向移动，反应物的转化率提高。5对于可逆反应N2(g) 3H2(g)2NH(g)( 正反应为放热反应) ，下列说法中正确的是3()A达到平衡后加
4、入N ，当重新达到平衡时，NH 的浓度比原平衡的大，N2 的浓度比原平衡的小23NH的产率B达到平衡后，升高温度，既加快了正、逆反应速率，又提高了3C达到平衡后，缩小容器体积，既有利于加快正、逆反应速率，又有利于提高氢气的转化率D加入催化剂可以缩短达到平衡的时间，是因为正反应速率增大，逆反应速率减小解析：选 C。达到平衡后，加 入 N2，平衡将正向移动，达到新平衡后， NH3 的浓度会增大，而 N2 的浓度比原平衡的大；达到平衡后，升高温度，正、逆反应速率都增大，但平衡逆向移动，不利于 NH3 的生成；达到平衡后，缩小容器体积即增大压强，正、逆反应速率都增大，平衡正向移动，有利于提高 H2 的
5、转化率；加入催化剂，能同等程 度地增大正、逆反应速率，缩短反应达到平衡的时间。6在合成氨时，既要使氨的产率增大，又要使化学反应速率增大，可以采取的措施有()增大体积使压强减小减小体积使压强增大升高温度降低温度恒温恒容，再充入等量的 N2 和 H2 恒温恒压， 再充入等量的 N2 和 H2 及时分离产生的 NH3 使用合适的催化剂- 1 -AB C D 解析：选 C。减小压强，产率降低，速率变慢，所以正确；升温平衡左移，降温速率变慢，所以错；相当于加压，正确，错；反应速率变慢；对平衡无影响。7(2010 高考上海理科综合能力测试 )1913 年德国化学家哈伯发明了以低成本制造大量氨的方法，从而大
6、大满足了当时日益增长的人口对粮食的需求。下列是哈伯法的流程图，其中为提高原料转化率而采取的措施是()ABCD解析：选B。合成氨反应为N2(g) 3H2(g)2NH3(g)H0，加压、降温、减小NH3 的浓度均有利于平衡向正反应方向移动，、正确；将原料气循环利用也可提高原料的转化率，正确。8 (2012 济南高二调研) 工业合成氨的正反应是放热反应，下列关于N2(g) 3H2(g)2NH3(g) 反应的图像中，错误的是()解析：选C。合成氨的正反应是放热反应，升温，正、逆反应速率都增大，但逆反应增大的程度大， A 正确；在1 时 NH3%最大，达到平衡，再升高温度，平衡逆向移动，NH3%减小，
7、B 正确；TNH%增大， D正确。低温下达到平衡，NH 的含量大， C 错误；增大压强，平衡向右移动，339在一定条件下，合成氨反应达到平衡后，混合气体中NH3的体积分数为25%。若反应前后保持条件不变，则反应后缩小的气体体积与原反应物体积的比值是()A 1/5B 1/4C 1/3D1/2解析：选 A。设平衡后混合气体的体积为100 mL，则其中氨的体积为25mL。由反应的化学方程式 N2 3H22NH3 可以看出， 每生成 2 体积的 NH3，反应体系的总体积也缩小2 体积，从而推知，反应后缩小的气体体积和平衡后混合气体中NH3 的体积相等，即缩小的气体体积为25 mL，则反应前的气体体积为
8、100 mL 25 mL 125 mL。反应后缩小的气体体积与原反应物体积的比值是 25125 1/5 ，即选项 A 正确。10.- 2 -合成氨工业对化学工业和国防工业具有重要意义。工业合成氨的原理是：N2(g) 3H2(g)2NH3(g)H0，生产流程如图所示。(1)X 的化学式为 _ 。(2) 如图中条件选定的主要原因是( 选填字母 )_ 。A升高温度、增大压强均有利于氨的合成B铁在该温度时活性最大C工业生产受动力、材料、设备等条件的限制(3) 改变反应条件，会使平衡发生移动。如图表示随条件改变，产物中氨气的百分含量的变化趋势。当横 坐标为压强时，变化趋势正确的是( 填字母 )_ 。当横
9、坐标为温度时，变化趋势正确的是( 填字母 )_ 。解析： (1) 由合成塔中合成的流程标识知最后冷却分离出去的是液态NH3。(2) 综合选择的合成条件，选择的主要原因是温度影响铁的催化活性，压强影响到设备、材料等。(3) 增大压强，平衡右移，w(NH3) 增大；升高温度，平衡左移，w(NH3) 减 小。答案： (1)NH 3(2)BC(3)ca11合成氨工业中，采用氮气和氢气12.8 的物质的量之比进入合成塔。从合成塔出来的混合气体中，氨气占体积的15%。为使氮气和氢气得到充分利用，工业上采用将氨气分离向剩余反应物中不断补充新鲜的原料气使氮气和氢气的物质的量之比仍为12.8 ，并将其重新充入合
10、成塔的方法来合成氨。(1) 不用计算，说出H2、 N2 平衡转化率较大的是_ 。n21(2) 从合成塔出来的气体_ ( 填“ ”或“” ) 。n2.82(3) 采 用 相 同 温 度 、 相 同 压 强 ， 若 初 始 n(N2) n(H2) 13， 则 氨 气 的 体 积 分 数_15%(填“ ”或“” ) 。(4)计 算 氮 气 和 氢 气 以12.8的 物 质 的 量 之 比 反 应 时H2 、 N2 的 平 衡 转 化 率_ 。解析：很明显，当反应物按照化学方程式中的系数之比加入时，各物质的转化率相同，生成物的体积分数最大。当不按照反应的系数比加入时，比例变小的转化率高，平衡时所占比例
11、会更小。- 3 -假设加入氮气和氢气分别为1 mol 、2.8 mol ，反应的氮气的物质的量为x mol ，则3HN2NH223初始物质的量 /mol2.810转化物质的量 /mol3 xx 2 x平衡物质的量 /mol2.83x 1 x 2 x2 x100% 15%1 x2.8 3x2xN2 的平衡转化率为0.248 mol100% 24.8%1 molH2 的平衡转化率为0.248 mol 3100% 26.6%2.8 mol答案： (1)H2(2)(3) (4) (N ) 24.8% (H ) 26.6%2212铁在高温下可以与CO2或水蒸气反应，化学方程式及对应的平衡常数如下：Fe(
12、s) CO(g)FeO(s) CO(g)Kc2Fe(s) H2O(g)FeO(s) H2(g)K c请回答下列各题：(1) 反应的平衡常数Kc 的表达式为 _ 。(2) 在不同温度下， K c 和 Kc 的值如下表所示：T(K)K cK c9731.472.3611732.151.67a. 反应的正反应是_( 填“吸热”或“放热”，下同) 反应，反应的正反应是_反应。H_( 填b现有可逆反应： CO2(g) H2(g)CO(g) H2O(g) ，其正反应的焓变“”或“ 02HFeO(s) H (g)H0。HHH答案： ( 1) K cCO(2) 吸热放热 (3)CCO213(2012 石嘴山高
13、二竞赛考试) 科学家一直致力于“人工固氮”的新方法研究。(1) 目前合成氨技术原理为：N2(g) 3H2(g)2NH3(g) 92.2 kJ mol1。Hn(NH ) 和 n(H ) 随时间变化的关系如图所示。下列叙述673 K,30 MPa下，上述合成氨反应中32- 4 -正确的是 _ 。A点 a 的正反应速率比点 b 的大B点 c 处反应达到平衡C点 d 和点 e 处的 n(N ) 相同2D 773 K,30 MPa下， t 2 时刻也是该反应的平衡点，则n(NH3) 比图中 e 点的值大673 K 、在容积为 2.0 L恒容的密闭容器中充入 0.80 mol N2(g) 和 1.60 m
14、ol H(g) ，反应在230 MPa下进行，达到平衡时， NH的体积分数为20%。该条件下反应 N (g) 3H(g)2NH(g)3223的平衡常数K _。(2)希腊亚里斯多德大学的两位科学家曾采用高质子导电性的 SCY陶瓷 ( 能传递 H ) ，实现了高温常 压 下 高 转 化 率 的 电 解 合 成 氨 。 其 实 验 装 置 如 图 。 阴 极 的 电 极 反 应 式 为_ 。(3) 根据最新“人工固氮”的研究报道，在常温、常压、光照条件下，N 在催化剂 ( 掺有少量2Fe2O3 的 TiO2) 表面与水发生下列反应：N (g) 3H O(l)2NH(g) 2O(g)22332 1H a kJ mol进一步研究 NH生成量与温度的关系，常压下达到平衡时测得部分实验数据如下表：3T/K303313323NH3 生成量 /(10 6mol)4.85.96.0此合成反应的 a _ 0；S _ 0 。 ( 填 “”、“ 0，即 a0；由于原反应中反应后气体的物质的量增大，故S0。第 1 个反应减去第二个反应的32倍可得：N2(g) 3H2O(l)2NH3(g) 3O2(g) 765.2 kJ mol 1。2H16 22 22 22答案： (1) AC 15 molL(或 1.07 molL 或 1.1 molL)6e=2NH(2)N 6H23(3) 765.2- 6 -