2020版高中化學(xué)第2章第4節(jié)化學(xué)反應(yīng)條件的優(yōu)化——工業(yè)合成氨學(xué)案（含解析）魯科版.docx

第4節(jié)化學(xué)反應(yīng)條件的優(yōu)化工業(yè)合成氨核心素養(yǎng)發(fā)展目標(biāo)1.變化觀念與平衡思想：知道如何應(yīng)用化學(xué)反應(yīng)速率和化學(xué)平衡分析合成氨的適宜條件，體會(huì)應(yīng)用化學(xué)原理分析化工生產(chǎn)條件的思路和方法。2.科學(xué)態(tài)度與社會(huì)責(zé)任：認(rèn)識(shí)化學(xué)反應(yīng)速率和化學(xué)平衡的調(diào)控在工業(yè)生產(chǎn)中的重要應(yīng)用，探索最適宜的化工生產(chǎn)條件。一、合成氨反應(yīng)的限度、速率1合成氨反應(yīng)的特點(diǎn)合成氨反應(yīng)：N2(g)3H2(g)2NH3(g)。已知298K時(shí)：H92.2kJmol1，S198.2Jmol1K1。(1)可逆性：反應(yīng)為可逆反應(yīng)。(2)體積變化：正反應(yīng)是氣體體積縮小的反應(yīng)。(3)焓變：H0，熵變S0。(4)自發(fā)性：常溫(298K)下，HTS0，能自發(fā)進(jìn)行。2提高合成氨反應(yīng)速率和平衡轉(zhuǎn)化率的條件比較條件提高反應(yīng)速率提高平衡轉(zhuǎn)化率綜合結(jié)果壓強(qiáng)高壓高壓高壓溫度高溫低溫兼顧速率和平衡，且考慮催化劑活性催化劑使用無(wú)影響使用濃度增大反應(yīng)物濃度增大反應(yīng)物濃度，降低生成物濃度增大反應(yīng)物濃度，且不斷減少生成物濃度特別提示投料比：溫度、壓強(qiáng)一定時(shí)，N2與H2的體積比為13時(shí)，平衡混合物中氨的含量最高；根據(jù)在特定條件下，vkc(N2)c1.5(H2)c1(NH3)，考慮到催化劑的實(shí)際效果，適當(dāng)提高N2的比例，當(dāng)N2與H2的物質(zhì)的量之比為12.8時(shí)更能加快合成氨反應(yīng)的進(jìn)行。例1可逆反應(yīng)3H2(g)N2(g)2NH3(g)H0，達(dá)到平衡后，為了使H2的轉(zhuǎn)化率增大，下列選項(xiàng)中采用的三種方法都正確的是()A升高溫度，減小壓強(qiáng)，增加氮?dú)釨降低溫度，增大壓強(qiáng)，加入催化劑C升高溫度，增大壓強(qiáng)，增加氮?dú)釪降低溫度，增大壓強(qiáng)，分離出部分氨答案D解析要使氫氣的轉(zhuǎn)化率增大，需使平衡向正反應(yīng)方向移動(dòng)，根據(jù)合成氨反應(yīng)的特點(diǎn)，由于正反應(yīng)為放熱反應(yīng)，需降低溫度；正反應(yīng)為氣體總體積減小的反應(yīng)，需增大壓強(qiáng)；另外還可通過(guò)及時(shí)分離出部分氨氣，減小生成物濃度的方法，促使平衡右移，故D項(xiàng)正確?？键c(diǎn)合成氨反應(yīng)限度、速率分析題點(diǎn)增大合成氨反應(yīng)限度的措施例2對(duì)于合成氨的反應(yīng)來(lái)說(shuō)，使用催化劑和施加高壓，下列敘述中正確的是()A都能提高反應(yīng)速率，都對(duì)化學(xué)平衡狀態(tài)無(wú)影響B(tài)都對(duì)化學(xué)平衡狀態(tài)有影響，都不影響達(dá)到平衡狀態(tài)所用的時(shí)間C都能縮短達(dá)到平衡狀態(tài)所用的時(shí)間，只有壓強(qiáng)對(duì)化學(xué)平衡狀態(tài)有影響D催化劑能縮短反應(yīng)達(dá)到平衡狀態(tài)所用的時(shí)間，而壓強(qiáng)無(wú)此作用答案C解析對(duì)于化學(xué)反應(yīng)N2(g)3H2(g)2NH3(g)，催化劑只能降低反應(yīng)的活化能，提高反應(yīng)速率，縮短達(dá)到平衡狀態(tài)所用的時(shí)間，不能使化學(xué)平衡發(fā)生移動(dòng)。高壓能提高反應(yīng)速率，縮短達(dá)到平衡狀態(tài)所用的時(shí)間，也能使化學(xué)平衡向生成NH3的方向移動(dòng)。考點(diǎn)合成氨反應(yīng)限度、速率分析題點(diǎn)增大合成氨反應(yīng)限度和速率的措施二、工業(yè)合成氨的適宜條件1合成氨反應(yīng)適宜條件分析工業(yè)生產(chǎn)中，必須從反應(yīng)限度和反應(yīng)速率兩個(gè)角度選擇合成氨的適宜條件，既要考慮盡量增大反應(yīng)物的轉(zhuǎn)化率，充分利用原料，又要選擇較快的反應(yīng)速率，提高單位時(shí)間內(nèi)的產(chǎn)量，同時(shí)還要考慮設(shè)備的要求和技術(shù)條件。2工業(yè)合成氨的適宜條件外部條件工業(yè)合成氨的適宜條件壓強(qiáng)根據(jù)反應(yīng)器可使用的鋼材質(zhì)量及綜合指標(biāo)來(lái)選擇壓強(qiáng)(11071108Pa)溫度適宜溫度，700_K左右催化劑使用鐵觸媒做催化劑濃度N2和H2的物質(zhì)的量之比為12.8的投料比，氨及時(shí)從混合氣中分離出去3.問(wèn)題討論(1)壓強(qiáng)：目前我國(guó)合成氨廠一般采用的壓強(qiáng)在11071108Pa，不采用更高壓強(qiáng)的理由是：壓強(qiáng)越大，對(duì)設(shè)備的要求越高、壓縮H2和N2所需要的動(dòng)力越大，因此選擇壓強(qiáng)時(shí)應(yīng)符合實(shí)際科學(xué)技術(shù)。(2)溫度：升高溫度能提高化學(xué)反應(yīng)速率，但工業(yè)合成氨溫度不能太高的理由是合成氨反應(yīng)為放熱反應(yīng)，升高溫度，轉(zhuǎn)化率降低。700_K催化劑活性最大，升高溫度，催化劑活性減弱。例3下列有關(guān)合成氨工業(yè)的敘述，可用勒夏特列原理來(lái)解釋的是()A使用鐵觸媒，使N2和H2混合氣體有利于合成氨B高壓比常壓條件更有利于合成氨的反應(yīng)C500左右比室溫更有利于合成氨的反應(yīng)D合成氨時(shí)采用循環(huán)操作，可提高原料的利用率答案B解析催化劑不影響平衡移動(dòng)；合成氨采用500是綜合考慮反應(yīng)速率、轉(zhuǎn)化率及催化劑的活性溫度；采用循環(huán)操作與平衡移動(dòng)無(wú)關(guān)?？键c(diǎn)工業(yè)合成氨適宜條件的選擇題點(diǎn)工業(yè)合成氨適宜條件的理論解釋合成氨反應(yīng)中，反應(yīng)物的轉(zhuǎn)化率并不高，如果讓N2和H2的混合氣體只一次通過(guò)合成塔起反應(yīng)是很不經(jīng)濟(jì)的，應(yīng)將分離NH3后的未轉(zhuǎn)化的合成氣進(jìn)行循環(huán)使用，并及時(shí)補(bǔ)充N2和H2，使反應(yīng)物保持一定的濃度，有利于合成氨反應(yīng)的進(jìn)行。例4已知2SO2(g)O2(g)2SO3(g)H”或“”)0。實(shí)際生產(chǎn)條件控制在250、1.3104kPa左右，選擇此壓強(qiáng)的理由是_。.在其他條件相同時(shí)，反應(yīng)H3BO33CH3OHB(OCH3)33H2O中，H3BO3的轉(zhuǎn)化率()在不同溫度下隨反應(yīng)時(shí)間(t)的變化如圖，由此圖可得出：(1)溫度對(duì)該反應(yīng)的反應(yīng)速率和平衡移動(dòng)的影響是_。(2)該反應(yīng)H_(填“”或“”)0。答案.在250、1.3104kPa下，CO的轉(zhuǎn)化率已較高，再增大壓強(qiáng)CO的轉(zhuǎn)化率提高不大，而生產(chǎn)成本增加，經(jīng)濟(jì)效益低.(1)溫度越高，化學(xué)反應(yīng)速率越快，溫度升高，平衡正向移動(dòng)(2)解析.從圖像來(lái)看，隨著溫度的升高，CO的轉(zhuǎn)化率變小，故H0，綜合溫度、壓強(qiáng)對(duì)CO轉(zhuǎn)化率的影響來(lái)看，在壓強(qiáng)1.3104kPa下，CO的轉(zhuǎn)化率已經(jīng)很大，再增大壓強(qiáng)，CO的轉(zhuǎn)化率提高不大，但對(duì)設(shè)備和材料的要求越高，需要的動(dòng)力更大，會(huì)增加投資和能量消耗，不經(jīng)濟(jì)。.由圖可知，隨溫度升高，曲線斜率增大，說(shuō)明化學(xué)反應(yīng)速率增大，同時(shí)H3BO3平衡轉(zhuǎn)化率增大，說(shuō)明升高溫度，平衡正向移動(dòng)，故反應(yīng)的H0?？键c(diǎn)工業(yè)合成氨適宜條件的選擇題點(diǎn)工業(yè)合成氨適宜條件選擇的遷移應(yīng)用1在合成氨時(shí)，要使氨的產(chǎn)率增大，又要使化學(xué)反應(yīng)速率增大，可以采取的措施有()增大體積使壓強(qiáng)減小減小體積使壓強(qiáng)增大升高溫度降低溫度恒溫恒容，再充入N2和H2恒溫恒壓，再充入N2和H2及時(shí)分離產(chǎn)生的NH3使用催化劑ABCD答案C解析根據(jù)題目要求，既要滿足增大速率，又要滿足使化學(xué)平衡向右移動(dòng)。從反應(yīng)速率角度分析，三種條件下化學(xué)反應(yīng)速率降低；條件下化學(xué)反應(yīng)速率不變。從平衡移動(dòng)角度分析：條件下化學(xué)平衡向右移動(dòng)；條件下化學(xué)平衡不移動(dòng)。考點(diǎn)合成氨反應(yīng)的限度、速率分析題點(diǎn)增大合成氨反應(yīng)限度和速率的措施2下列事實(shí)能用勒夏特列原理解釋的是()A使用鐵觸媒，使N2和H2混合氣體有利于合成氨B由H2(g)、I2(g)和HI(g)組成的平衡體系加壓后顏色變深C700K時(shí)比室溫更有利于合成氨的反應(yīng)D將混合氣體中的氨液化有利于合成氨反應(yīng)答案D解析A、B兩項(xiàng)，改變條件平衡均不移動(dòng)，不能用勒夏特列原理解釋；C項(xiàng)，根據(jù)勒夏特列原理，溫度越低，NH3的轉(zhuǎn)化率越高，采取700K，主要考慮催化劑的活性和反應(yīng)速率問(wèn)題；D項(xiàng)，將混合氣體中的氨液化，相當(dāng)于減小了生成物的濃度，平衡正向移動(dòng)，有利于合成氨反應(yīng)。考點(diǎn)工業(yè)合成氨適宜條件的選擇題點(diǎn)工業(yè)合成氨適宜條件的理論解釋3對(duì)于合成氨反應(yīng)，達(dá)到平衡后，以下分析正確的是()A升高溫度，對(duì)正反應(yīng)的反應(yīng)速率影響更大B增大壓強(qiáng)，對(duì)正反應(yīng)的反應(yīng)速率影響更大C減小反應(yīng)物濃度，對(duì)逆反應(yīng)的反應(yīng)速率影響更大D加入催化劑，對(duì)逆反應(yīng)的反應(yīng)速率影響更大答案B解析A項(xiàng)，合成氨反應(yīng)的正反應(yīng)是放熱反應(yīng)，升高溫度，正、逆反應(yīng)的反應(yīng)速率都增大，但是溫度對(duì)吸熱反應(yīng)的速率影響更大，所以對(duì)該反應(yīng)來(lái)說(shuō)，對(duì)逆反應(yīng)速率影響更大，錯(cuò)誤；B項(xiàng)，合成氨的正反應(yīng)是氣體體積減小的反應(yīng)，增大壓強(qiáng)，對(duì)正反應(yīng)的反應(yīng)速率影響更大，正確；C項(xiàng)，減小反應(yīng)物濃度，使正反應(yīng)的速率瞬間減小，由于生成物的濃度沒(méi)有變化，所以逆反應(yīng)速率瞬間不變，然后逐漸減小，故減小反應(yīng)物濃度，對(duì)正反應(yīng)的反應(yīng)速率影響更大，錯(cuò)誤；D項(xiàng)，加入催化劑，對(duì)正、逆反應(yīng)的反應(yīng)速率的影響相同，錯(cuò)誤?？键c(diǎn)合成氨反應(yīng)的限度速率分析題點(diǎn)外界因素對(duì)合成氨正、逆反應(yīng)速率的影響4(2018蘇州高二檢測(cè))對(duì)于合成氨反應(yīng)N2(g)3H2(g)2NH3(g)Hp2，由p1p2，減小壓強(qiáng)，化學(xué)平衡左移，NH3的體積分?jǐn)?shù)應(yīng)降低，錯(cuò)誤；B項(xiàng)，由于此反應(yīng)H0，故升溫平衡左移，N2的轉(zhuǎn)化率降低，錯(cuò)誤；C項(xiàng)，增大N2的量，會(huì)使正反應(yīng)速率增大，使化學(xué)平衡右移，正確；D項(xiàng)，使用催化劑，能加快反應(yīng)速率，縮短到達(dá)平衡的時(shí)間，錯(cuò)誤。考點(diǎn)合成氨反應(yīng)的限度速率分析題點(diǎn)合成氨反應(yīng)的圖像分析5合成氨工業(yè)的原料氣中含有少量CO，CO會(huì)使催化劑失去催化能力(催化劑中毒)，因此，在進(jìn)入合成塔前必須將其除去。一般用醋酸二氨合銅溶液來(lái)吸收原料氣中的CO，其反應(yīng)為Cu(NH3)2Ac(aq)CO(g)NH3(g)Cu(NH3)3COAc(aq)(正反應(yīng)為放熱反應(yīng))。(1)醋酸二氨合銅吸收CO的生產(chǎn)適宜條件是_。(2)吸收CO后的醋酸銅氨溶液經(jīng)過(guò)處理后可再生，恢復(fù)其吸收CO的能力以供循環(huán)使用，醋酸銅氨液再生的生產(chǎn)適宜條件是_。答案(1)低溫、高壓(2)高溫、低壓解析(1)醋酸二氨合銅吸收CO的反應(yīng)為氣體體積減小的放熱反應(yīng)，降低溫度或增大壓強(qiáng)平衡向吸收CO的方向移動(dòng)，故應(yīng)采用低溫、高壓作為生產(chǎn)條件。(2)放出CO的反應(yīng)正好和吸收CO的反應(yīng)相反，應(yīng)采用高溫、低壓作為生產(chǎn)條件?？键c(diǎn)工業(yè)合成氨適宜條件的選擇題點(diǎn)工業(yè)合成氨適宜條件選擇的遷移應(yīng)用6(2018深圳中學(xué)高二月考)合成氨生產(chǎn)技術(shù)的創(chuàng)立開(kāi)辟了人工固氮的途徑，對(duì)化學(xué)工業(yè)技術(shù)也產(chǎn)生了重大影響。合成氨工業(yè)中原料氣N2可以從空氣中分離得到，H2可用甲烷或焦炭與水蒸氣反應(yīng)制得。(1)在一定容積的密閉容器中充入N2和H2兩種氣體，發(fā)生上述反應(yīng)。在某溫度下達(dá)到平衡時(shí)，各物質(zhì)的濃度分別是：c(H2)9.00molL1，c(N2)3.00molL1，c(NH3)4.00molL1，此溫度下該反應(yīng)的平衡常數(shù)K_。(2)在三個(gè)相同容器中各充入1molN2和3molH2，在不同條件下反應(yīng)達(dá)到平衡，氨的體積分?jǐn)?shù)隨時(shí)間變化的曲線如圖所示。下列說(shuō)法中正確的是_(填字母)。A圖可能是不同壓強(qiáng)對(duì)反應(yīng)的影響，且p2p1B圖可能是不同壓強(qiáng)對(duì)反應(yīng)的影響，且p1p2C圖可能是不同溫度對(duì)反應(yīng)的影響，且T1T2D圖可能是同溫同壓下不同催化劑對(duì)反應(yīng)的影響，且催化劑性能12(3)將水蒸氣通過(guò)紅熱的C即產(chǎn)生水煤氣，化學(xué)方程式為C(s)H2O(g)=H2(g)CO(g)H131.3kJmol1，S133.7Jmol1K1。該反應(yīng)在常溫(298K)下_(填“能”或“不能”)自發(fā)進(jìn)行。答案(1)7.32103molL1(2)D(3)不能解析(1)KmolL17.32103molL1。(2)壓強(qiáng)越大，(NH3)越大，A錯(cuò)誤；改變壓強(qiáng)，(NH3)改變，B錯(cuò)誤；溫度越高，(NH3)越小，C錯(cuò)誤；催化劑能增大反應(yīng)速率，縮短達(dá)到平衡的時(shí)間，但平衡不移動(dòng)，D正確。(3)T298K時(shí)，HTS131.3kJmol1298K0.1337kJmol1K191.46kJmol10，所以常溫下反應(yīng)不能自發(fā)進(jìn)行。考點(diǎn)合成氨反應(yīng)的限度、速率分析題點(diǎn)合成氨反應(yīng)的限度、速率的綜合題組一合成氨反應(yīng)適宜條件的選擇11913年德國(guó)化學(xué)家哈伯發(fā)明了以低成本制造大量氨的方法，從而大大滿足了當(dāng)時(shí)日益增長(zhǎng)的人口對(duì)糧食的需求。下列所示是哈伯法的流程圖，其中為提高原料轉(zhuǎn)化率而采取的措施是()ABCD答案B解析操作均有利于合成氨的化學(xué)平衡向右移動(dòng)，提高轉(zhuǎn)化率。考點(diǎn)合成氨反應(yīng)的限度、速率分析題點(diǎn)增大合成氨反應(yīng)限度的措施2在合成氨工業(yè)中，為增加NH3的日產(chǎn)量，實(shí)施下列目的的變化過(guò)程中與平衡移動(dòng)無(wú)關(guān)的是()A不斷將氨分離出來(lái)B使用催化劑C采用700K左右的高溫而不是900K的高溫D采用21075107Pa的壓強(qiáng)答案B解析把氨分離出來(lái)是減小生成物濃度，有利于平衡右移；合成氨反應(yīng)是放熱反應(yīng)，相對(duì)較低溫度(700K)利于反應(yīng)向右進(jìn)行，同時(shí)該反應(yīng)是氣體物質(zhì)的量減小的反應(yīng)，盡可能采取高壓利于正反應(yīng)的進(jìn)行，A、C、D都符合平衡移動(dòng)原理，而使用催化劑僅是為增大反應(yīng)速率，與平衡無(wú)關(guān)?？键c(diǎn)合成氨反應(yīng)的限度、速率分析題點(diǎn)增大合成氨反應(yīng)限度的措施3下列有關(guān)合成氨工業(yè)的說(shuō)法中，正確的是()A從合成塔出來(lái)的混合氣體中，其中NH3只占15%，所以合成氨廠的產(chǎn)率都很低B由于氨易液化，N2、H2在實(shí)際生產(chǎn)中可循環(huán)使用，所以總體來(lái)說(shuō)合成氨的產(chǎn)率很高C合成氨工業(yè)的反應(yīng)溫度控制在700K左右，目的是使化學(xué)平衡向正反應(yīng)方向移動(dòng)D合成氨廠采用的壓強(qiáng)越大，產(chǎn)率越高，無(wú)需考慮設(shè)備、條件答案B解析合成氨的反應(yīng)在適宜的生產(chǎn)條件下達(dá)到平衡時(shí)，原料的轉(zhuǎn)化率并不高，但生成的NH3分離出后，再將未反應(yīng)的N2、H2循環(huán)利用，這樣處理后，可使氨的產(chǎn)率較高，A項(xiàng)錯(cuò)誤、B項(xiàng)正確；合成氨工業(yè)選擇700K左右的溫度，主要從反應(yīng)速率和催化劑活性兩方面考慮，合成氨的反應(yīng)是放熱反應(yīng)，低溫才有利于平衡向正反應(yīng)方向移動(dòng)，C項(xiàng)錯(cuò)誤；不論從反應(yīng)速率還是化學(xué)平衡考慮，高壓更有利于合成氨，但壓強(qiáng)太大，對(duì)設(shè)備、動(dòng)力的要求更高，因此選擇2050MPa，D項(xiàng)錯(cuò)誤?？键c(diǎn)工業(yè)合成氨適宜條件的選擇題點(diǎn)工業(yè)合成氨適宜條件的理論解釋4下列有關(guān)合成氨工業(yè)的說(shuō)法中正確的是()A鐵做催化劑可加快反應(yīng)速率，且有利于化學(xué)平衡向合成氨的方向移動(dòng)B升高溫度可以加快反應(yīng)速率，且有利于化學(xué)平衡向合成氨的方向移動(dòng)C增大壓強(qiáng)能縮短到達(dá)平衡狀態(tài)所用的時(shí)間D合成氨采用的壓強(qiáng)是21075107Pa，因?yàn)樵搲簭?qiáng)下鐵觸媒的活性最高答案C解析催化劑可以改變反應(yīng)速率，但不能使平衡移動(dòng)，只能縮短反應(yīng)達(dá)到平衡所需的時(shí)間，A項(xiàng)錯(cuò)誤；升高溫度可以加快反應(yīng)速率，但合成氨反應(yīng)是放熱反應(yīng)，因此升高溫度不利于化學(xué)平衡向合成氨的方向移動(dòng)，B項(xiàng)錯(cuò)誤；增大壓強(qiáng)加快反應(yīng)速率，C項(xiàng)正確；催化劑的活性取決于溫度的高低，而非取決于壓強(qiáng)的大小，D項(xiàng)錯(cuò)誤?？键c(diǎn)工業(yè)合成氨適宜條件的選擇題點(diǎn)工業(yè)合成氨適宜條件選擇的理論解釋題組二化工生產(chǎn)適宜條件的選擇5合成氨廠所需H2可由焦炭與水反應(yīng)制得，其中有一步反應(yīng)為CO(g)H2O(g)CO2(g)H2(g)H0。欲提高CO的利用率，可采用的方法是()降低溫度增大壓強(qiáng)使用催化劑增大CO的濃度增大水蒸氣的濃度ABCD答案C解析增大壓強(qiáng)，平衡不移動(dòng)；增大CO濃度，平衡向右移動(dòng)，但CO轉(zhuǎn)化率降低；使用催化劑，平衡不移動(dòng)，CO轉(zhuǎn)化率不變；降低溫度或增大水蒸氣濃度，平衡均向右移動(dòng)，CO轉(zhuǎn)化率增大?？键c(diǎn)工業(yè)合成氨適宜條件的選擇題點(diǎn)工業(yè)合成氨適宜條件選擇的遷移應(yīng)用6據(jù)報(bào)道，在300、70MPa下由二氧化碳和氫氣合成乙醇已成為現(xiàn)實(shí)：2CO2(g)6H2(g)CH3CH2OH(g)3H2O(g)下列敘述錯(cuò)誤的是()A使用CuZnFe催化劑可大大提高生產(chǎn)效率B反應(yīng)需在300下進(jìn)行可推測(cè)該反應(yīng)是吸熱反應(yīng)C充入大量CO2氣體可提高H2的轉(zhuǎn)化率D從平衡混合氣體中分離出CH3CH2OH和H2O可提高CO2和H2的利用率答案B解析B項(xiàng)，加熱可以加快化學(xué)反應(yīng)速率，放熱反應(yīng)也可能在加熱條件下進(jìn)行，故不正確?？键c(diǎn)工業(yè)合成氨適宜條件的選擇題點(diǎn)工業(yè)合成氨適宜條件選擇的遷移應(yīng)用題組三合成氨反應(yīng)的圖像題7某密閉容器中發(fā)生如下反應(yīng)：N2(g)3H2(g)2NH3(g)H0。下圖表示該反應(yīng)的速率(v)隨時(shí)間(t)變化的關(guān)系，t2、t3、t5時(shí)刻外界條件有所改變，但都沒(méi)有改變各物質(zhì)的初始加入量。下列說(shuō)法中正確的是()At2時(shí)加入催化劑Bt3時(shí)降低了溫度Ct5時(shí)增大了壓強(qiáng)Dt4t5時(shí)間內(nèi)轉(zhuǎn)化率一定最低答案A解析合成氨反應(yīng)前后氣體物質(zhì)的量減小，t2后反應(yīng)速率增大，但平衡沒(méi)有移動(dòng)，說(shuō)明t2時(shí)刻改變的條件是加入了催化劑，化學(xué)平衡不移動(dòng)；t3時(shí)刻應(yīng)是減小壓強(qiáng)，化學(xué)平衡向左移動(dòng)；t5時(shí)刻應(yīng)是升高溫度，化學(xué)平衡向左移動(dòng)；所以t6以后轉(zhuǎn)化率最低?？键c(diǎn)合成氨反應(yīng)的限度、速率分析題點(diǎn)合成氨反應(yīng)的圖像分析8合成氨工業(yè)對(duì)國(guó)民經(jīng)濟(jì)和社會(huì)發(fā)展具有重要的意義。對(duì)于密閉容器中的反應(yīng)N2(g)3H2(g)2NH3(g)H673K，工業(yè)合成氨為放熱反應(yīng)，升高溫度，平衡逆向移動(dòng)，氫氣的物質(zhì)的量增大，C項(xiàng)正確；D項(xiàng)，反應(yīng)達(dá)到平衡前，a點(diǎn)反應(yīng)物濃度大于b點(diǎn)，因此a點(diǎn)的正反應(yīng)速率比b點(diǎn)的大，D項(xiàng)錯(cuò)誤?？键c(diǎn)合成氨反應(yīng)的限度、速率分析題點(diǎn)合成氨反應(yīng)的圖像分析9在N2(g)3H2(g)2NH3(g)HKC平衡體系中NH3的含量增大DN2的轉(zhuǎn)化率增大答案D解析分離出NH3，Qv逆，使平衡向正反應(yīng)方向移動(dòng)，N2的轉(zhuǎn)化率增大，由于分離出NH3，使體系中NH3的含量減小。考點(diǎn)合成氨反應(yīng)的限度、速率分析題點(diǎn)合成氨反應(yīng)的圖像分析10某溫度下，對(duì)于反應(yīng)N2(g)3H2(g)2NH3(g)H92.4kJmol1。N2的平衡轉(zhuǎn)化率()與體系總壓強(qiáng)(p)的關(guān)系如圖所示。下列說(shuō)法正確的是()A將1mol氮?dú)狻?mol氫氣，置于1L密閉容器中發(fā)生反應(yīng)，放出的熱量為92.4kJB平衡狀態(tài)由A變?yōu)锽時(shí)，平衡常數(shù)K(A)甲B平衡后N2的濃度：乙甲CH2的平衡轉(zhuǎn)化率：乙甲D平衡混合氣體中H2的體積分?jǐn)?shù)：乙甲答案D解析因?yàn)橐胰萜髦械脑贤度肓空檬羌椎?倍，故A項(xiàng)正確；假設(shè)開(kāi)始時(shí)乙容器的體積是甲的2倍(如圖甲、虛擬乙)，再將虛擬乙容器的體積壓縮至與甲相等(如圖乙)，則在此過(guò)程中化學(xué)平衡要向正反應(yīng)方向移動(dòng)，即N2、H2的平衡轉(zhuǎn)化率增大，它們?cè)谄胶饣旌蠚怏w中的體積分?jǐn)?shù)減小，故C項(xiàng)正確、D項(xiàng)錯(cuò)誤；平衡時(shí)，乙中N2、H2、NH3的濃度分別比甲中N2、H2、NH3濃度大，但乙中N2、H2的濃度要分別小于甲中N2、H2濃度的2倍，而乙中NH3的濃度要大于甲中NH3濃度的2倍，故B項(xiàng)正確?？键c(diǎn)合成氨反應(yīng)的限度、速率題點(diǎn)合成氨反應(yīng)轉(zhuǎn)化率等的分析比較13在容積相同的密閉容器中，分別充入等量的氮?dú)夂蜌錃?，在不同溫度下發(fā)生反應(yīng)：N2(g)3H2(g)2NH3(g)，并分別在不同的時(shí)間內(nèi)測(cè)定其中NH3的質(zhì)量分?jǐn)?shù)(y軸所表示的)，繪成圖像如圖所示，請(qǐng)回答下列問(wèn)題：(1)A、B、C、D、E五點(diǎn)中，肯定未達(dá)平衡的點(diǎn)是_。(2)此可逆反應(yīng)的正反應(yīng)是_熱反應(yīng)。(3)AC曲線是增函數(shù)曲線，CE曲線是減函數(shù)曲線，試從化學(xué)反應(yīng)速率和化學(xué)平衡的角度分析，并說(shuō)明理由：_。答案(1)A點(diǎn)、B點(diǎn)(2)放(3)AC曲線是增函數(shù)曲線，溫度升高，反應(yīng)速率加快，生成NH3的質(zhì)量分?jǐn)?shù)增大；CE曲線是減函數(shù)曲線，此反應(yīng)的正反應(yīng)是放熱反應(yīng)，達(dá)到平衡后，溫度升高，平衡向逆反應(yīng)方向移動(dòng)，NH3的質(zhì)量分?jǐn)?shù)降低解析(1)從圖像中看出C點(diǎn)時(shí)，NH3的質(zhì)量分?jǐn)?shù)最高，說(shuō)明A、B兩點(diǎn)均未達(dá)到平衡。(2)達(dá)到平衡(C點(diǎn))后，升高溫度，NH3的質(zhì)量分?jǐn)?shù)降低，說(shuō)明此反應(yīng)的正反應(yīng)放熱?？键c(diǎn)合成氨反應(yīng)的限度、速率題點(diǎn)合成氨反應(yīng)的圖像分析14如圖表示298.15K時(shí)，N2、H2與NH3的平均能量與合成氨反應(yīng)的活化能的曲線圖，據(jù)圖回答下列問(wèn)題：(1)若反應(yīng)中生成2mol氨，則反應(yīng)_(填“吸熱”或“放熱”)_kJ。(2)圖中曲線_(填“a”或“b”)表示加入鐵觸媒的能量變化曲線，鐵觸媒能加快反應(yīng)速率的原理是_。(3)合成氨反應(yīng)中平衡混合物中氨氣的體積分?jǐn)?shù)與壓強(qiáng)、溫度的關(guān)系如圖所示。若曲線a對(duì)應(yīng)的溫度為500，則曲線b對(duì)應(yīng)的溫度可能是_(填字母)。A600B550C500D450(4)合成氨所需的氫氣可由甲烷與水反應(yīng)制備。發(fā)生反應(yīng)為CH4(g)H2O (g)CO(g)3H2(g)H0。一定溫度下，在1L容器中發(fā)生上述反應(yīng)，各物質(zhì)的物質(zhì)的量濃度變化如下表：t/minCH4/molL1H2O/molL1CO/molL1H2/molL100.20.3002n1n2n30.33n1n2n30.340.090.19x0.33表中x_molL1；前2min內(nèi)CH4的平均反應(yīng)速率為_(kāi)。反應(yīng)在34min之間，氫氣的物質(zhì)的量增多的原因可能是_(填字母)。A充入水蒸氣B升高溫度C使用催化劑D充入氫氣答案(1)放熱92(2)b改變了反應(yīng)的歷程，降低了合成氨反應(yīng)的活化能(3)D(4)0.110.05molL1min1B解析(1)由圖中能量狀態(tài)可知N2與3H2具有的總能量高于2NH3所具有的能量，故該反應(yīng)為放熱反應(yīng)，并且反應(yīng)N2(g)3H2(g)2NH3(g)，每生成2molNH3放出(600508) kJ92kJ熱量。(2)合成氨反應(yīng)中，加入鐵觸媒后，由于改變了反應(yīng)歷程，使反應(yīng)的活化能降低，從而加快了反應(yīng)速率，故曲線b代表加催化劑后的能量變化曲線。(3)對(duì)于合成氨反應(yīng)，當(dāng)其他條件不變時(shí)，升高溫度，平衡向逆反應(yīng)方向移動(dòng)，平衡混合物中NH3的體積分?jǐn)?shù)降低。圖像中，當(dāng)壓強(qiáng)不變時(shí)，曲線b對(duì)應(yīng)的溫度下平衡混合物中NH3的體積分?jǐn)?shù)大于曲線a對(duì)應(yīng)的NH3的體積分?jǐn)?shù)，所以曲線b對(duì)應(yīng)的溫度低于曲線a對(duì)應(yīng)的溫度。(4) 前2min內(nèi)CH4的反應(yīng)速率為v(CH4)v(H2)0.05molL1min1。由表分析23min時(shí)，反應(yīng)達(dá)到平衡狀態(tài)，此時(shí)生成H2的濃度為0.3molL1。CH4(g)H2O (g)CO(g)3H2(g)起始濃度(molL1)0.20.300轉(zhuǎn)化濃度(molL1)0.10.10.1 0.32和3min濃度(molL1) 0.10.20.1 0.334min轉(zhuǎn)化濃度(molL1)0.010.010.01 0.034min時(shí)濃度(molL1)0.090.190.110.33所以x0.11molL1。3min時(shí)，若充入水蒸氣，平衡向右移動(dòng)，4min時(shí)，水蒸氣濃度應(yīng)大于0.2molL