《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 .docx》由会员分享，可在线阅读，更多相关《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 .docx（13页珍藏版）》请在taowenge.com淘文阁网|工程机械CAD图纸|机械工程制图|CAD装配图下载|SolidWorks_CaTia_CAD_UG_PROE_设计图分享下载上搜索。
1、精品_精品资料_第4节化学反应条件的优化 工业合成氨经典基础题 1. 工业合成氨的反应是在 500 左右进行的,这主要是由于A500 时此反应速率最快B500时 NH 3 的平稳浓度最大C500 时 N2 的转化率最高D500 时该反应的催化剂活性最大答案 D2. 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可编辑资料 - - - 欢迎下载精品_精品资料_3在 N2 g3H2g高温、高压2NH3 gHKC. 平稳体系中 NH 3 的含量增大DN2 的转化率增大答案 D解析 别离出 NH 3,Qv 逆,使平稳向正反
2、应方向移动, N2 的转化率可编辑资料 - - - 欢迎下载精品_精品资料_增大,由于别离出 NH 3,使体系中 NH 3 的含量减小.4. 在合成氨工业中,以下变化过程不能使平稳向右移动的是不断将 NH 3 别离出来使用催化剂采纳 700 K 左右的高温采纳21075107 Pa的压强ABCD答案 B5. 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COgH2 OgCO2g H2gH0.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ABCD答案 C解析 增大压强,平稳不移动.增大CO 浓度,平稳向右移动,但 CO 转化率降低.使用
3、催化剂,平稳不移动,CO 转化率不变.降低温度或增大水蒸气浓度,平稳均向右移动, CO 转化率增大.6. 以下图所示是在恒温下合成氨反应的反应速率随时间变化的示意图,以下说法不符合该示意图的是A. 反应到达平稳时,正反应和逆反应速率相等 B该反应到达平稳态以后,增大反应物的浓度,平稳发生移动,到达平稳态 C反应到达平稳态以后,减小反应物浓度,平稳发生移动,到达平稳态可编辑资料 - - - 欢迎下载精品_精品资料_ D同一种反应物在平稳态和平稳态时浓度不相等答案 C解析 反应达平稳时,正反应速率和逆反应速率相等,A 正确. B该反应到达平稳态 后,增大反应物浓度时, 正反应速率增大, 逆反应速率
4、不变, 平稳正向移动,到达平稳态 ,所以同一种反应物在平稳态和平稳 时浓度不相等, B、D 正确. C该反应到达平稳态 后,减小反应物浓度,正反应速率和逆反应速率均减小,且平稳应逆向移动,逆反应速率大于正反应速率,与图像冲突, C 错误.7. 某温度下,对于反应 N2g 3H2g2NH3g H 92.4kJ mol 1.N2 的平稳转化率 与体系总压强p的关系如下图.以下说法正确的选项是A. 将 1mol 氮气、3 mol 氢气,置于 1 L 密闭容器中发生反应,放出的热量为 92.4 kJ B平稳状态由 A 变到 B 时,平稳常数 KA ,a就 1a .b11. 在密闭容器内,使1mol N
5、2 和 3mol H2 混合发生以下反应： N2 g3H2g2NH 3gH298 K 92.2kJ mol 1(1) 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” 移动,密度填“变大”、“变小”或“不变” .(3) 当反应到达平稳时, 保持温度、体积不变,充入氩气,平稳填“正向”、“逆向”或“不” 移动.(4) 当反应到达平稳时, 保持温度、压强不变,充入氩气,平稳填“正向”、“逆向”或“不” 移动.(5) 当反应到达平稳时, 保持温度、体积不变,充入氮气,平稳填“正向”、“逆向”或“不” 移动.氢气的转化率填“增大”
6、、“减小”或“不变” .答案 11 32逆向不变 3不 4逆向5正向 增大 才能提升题 12. 如图表示 298.15 K 时, N2、H2 与 NH 3 的平均能量与合成氨反应的活化能的可编辑资料 - - - 欢迎下载精品_精品资料_曲线图,据图答复：1 假 设 反 应 中 生成热” kJ.2mol氨 , 就 反应 填 “ 吸热 ” 或 “ 放(2) 在图中曲线 填“ a或”“ b”表示加入铁触媒的能量变化曲线, 铁触媒能加快反应速率的原理是 .(3) 合成氨反应中平稳混合物中氨气的体积分数与压强、温度的关系如下图.假 设曲 线 a 对 应 的温 度为 500 , 就曲 线 b 对 应 的温
7、 度可 能 是.A600 B550 C500 D450 4 合成氨所需的氢气可由甲烷与水反应制备.发生反应为CH4g H2O催化剂gCOg 3H2gH0 加热在肯定温度下,在 1 L 容器中发生上述反应,各物质的物质的量浓度变化如下表：可编辑资料 - - - 欢迎下载精品_精品资料_t/minCH4 mol L 1H2OmolL1COmolL 1H2mol L 10002n1n2n33n1n2n34x表中 x molL 1.前 2 min 内 CH4 的平均反应速率为 .反应在 34min之间,氢气的物质的量增多的缘由可能是 填代号A充入水蒸气B上升温度C使用催化剂D充入氢气答案 1放热922
8、b转变了反应的历程,降低了合成氨反应的活化能3D40.110.05molL 1min 1B解析 1由图中能量状态可知 N2 与 3H2 具有的总能量高于 2NH3 所具有的能可编辑资料 - - - 欢迎下载精品_精品资料_量,故该反应为放热反应,并且反应N2 g 3H2g高温、高压催化剂2NH 3g,每可编辑资料 - - - 欢迎下载精品_精品资料_生成 2mol NH 3 放出600 508 kJ92 kJ 热量. 2合成氨反应中,加入铁触媒后, 由于转变了反应历程, 使反应的活化能降低, 从而加快了反应速率, 故曲线 b 代表加催化剂后的能量变化曲线.3对于合成氨反应,当其他条件不变时,上
9、升温度,平稳向逆反应方向移动,平稳混合物中NH3 的体积分数降低.图像中,当压强不变时,曲线b 对应的温度下平稳混合物中 NH3 的体积分数大于曲线 a 对应的 NH 3 的体积分数,所以 b 曲线对应的温度低于 a 曲1线对应的温度.应选 D.4 前 2 min 内 CH4 的反应速率为： vCH43vH 2可编辑资料 - - - 欢迎下载精品_精品资料_10.3 mol L10.05molL1min1.由表分析 23 分钟时, 反应到达可编辑资料 - - - 欢迎下载精品_精品资料_32 min平稳状态,此时生成 H2 浓度为 0.3molL1.可编辑资料 - - - 欢迎下载精品_精品资
10、料_起始浓度CH4g H2O g催化剂COg3H2g加热可编辑资料 - - - 欢迎下载精品_精品资料_mol L 10.20.30 0转化浓度可编辑资料 - - - 欢迎下载精品_精品资料_molL 10.10.1 0.1可编辑资料 - - - 欢迎下载精品_精品资料_2 和 3 min 浓度mol L 10.10.20.13 min 4 min转化浓度0.010.01mol L 14 min时浓度可编辑资料 - - - 欢迎下载精品_精品资料_molL 10.090.19可编辑资料 - - - 欢迎下载精品_精品资料_所以 x0.11 mol L1 3 min 时,假设充入水蒸气,平稳向右
11、移动, 4 min 时,水蒸气浓度应多于0.2molL1 .假设上升温度,平稳向右移动,反应物均减小,生成物均增 加,而且变化量正好等于化学方程式系数比, 该条件符合要求. 使用催化剂, 平稳不移动.充入 H2,平稳向左移动.反应物浓度均多于2 min 时的浓度.所以只选 B.13. 在容积相同的密闭容器中, 分别充入等量的氮气和氢气, 在不同温度下发生高温、高压可编辑资料 - - - 欢迎下载精品_精品资料_反应： N2g 3H2g催化剂2NH3g,并分别在不同的时间内测定其中可编辑资料 - - - 欢迎下载精品_精品资料_NH3 的质量分数 y 轴所表示的 ,绘成图像如下图,请答复：可编辑
12、资料 - - - 欢迎下载精品_精品资料_(1) A 、B、C、D、E 五点中,确定未达平稳的点是.(2) 此可逆反应的正反应是热反应.(3) AC 曲线是增函数曲线, CE 曲线是减函数曲线,试从化学反应速率和化学平稳的角度分析,并说明理由 .答案 1A 点、B 点 2放 3AC 曲线是增函数曲线,温度上升,反应速率加快,生成 NH 3 的质量分数增多. CE 曲线是减函数曲线,此反应的正反应是放热反应,到达平稳后,温度上升,平稳向逆反应方向移动,NH 3 的质量分数降低.解析 1从图像中看出 C 点时, NH 3 的质量分数最高,说明 A、B 两点均未到达平稳.2到达平稳 C 点后,上升温
13、度, NH3 的质量分数降低,说明此反应的正反应放热.14. 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 TiO 2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,5部分试验数据见下表 光照、N2 10 Pa、反应时间 3 h：T/K3033133233536NH 3 生成量/10mol相应的热化学方程式如下：3N2 g3H2Ol=2NH 3g 2O2g可编辑资料 - - - 欢迎下载精品_精品资料_H765.2 kJmol 1可编辑资料 - - - 欢迎下
14、载精品_精品资料_答复以下问题：(1) 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： .高温、高压可编辑资料 - - - 欢迎下载精品_精品资料_(2) 工业合成氨的反应为 N2g3H2g2NH 3g.设在容积为 2.0 L催化剂可编辑资料 - - - 欢迎下载精品_精品资料_的密闭容器中充入 0.60 mol N2g和 1.60 mol H2g,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4为7.运算：该条件下 N2 的平稳转化率.可编辑资料 - - - 欢迎下载精
15、品_精品资料_该条件下反应 2NH3g高温、高压N2g3H 2g的平稳常数 催化剂.可编辑资料 - - - 欢迎下载精品_精品资料_答案 1升温、增大 N2 浓度、不断移诞生成物266.7% 103mol2L 2解析 1加快反应速率且增大 NH 3 生成量的方法是升温、增大 N2 浓度、不断移诞生成物.2解： 设反应过程消耗 xmol N 2g.可编辑资料 - - - 欢迎下载精品_精品资料_N2 g 3H2g高温、高压催化剂2NH3g可编辑资料 - - - 欢迎下载精品_精品资料_起始物质的量/mol0.601.600可编辑资料 - - - 欢迎下载精品_精品资料_可编辑资料 - - - 欢
16、迎下载精品_精品资料_平稳物质的量/mol0.60 x1.603x2x可编辑资料 - - - 欢迎下载精品_精品资料_平稳时反应体系总物质的量 0.60 x1.603x2xmol 2.20 2xmol4NH3 g的物质的量分数 2x2.20 2x 70.40 molx0.40N2 的平稳转化率 0.60 mol100%66.7%设反应 2NH3gN2g3H2g的平稳常数为 K .平稳时,NH 320.40 mol2.0 L0.40molL 1N 2 0.600.40mol2.0 L 0.10molL可编辑资料 - - - 欢迎下载精品_精品资料_1H 2 1.60 3 0.40mol2.0 L0.20molL1N 2 H 23K NH 32可编辑资料 - - - 欢迎下载精品_精品资料_0.10molL 10.20molL1 3 0.40molL 12 103mol 2L 2.可编辑资料 - - - 欢迎下载