高中化學(xué)人工固氮技術(shù)-合成氨習(xí)題新人教版選修2

1、人工固氮技術(shù)合成氨習(xí)題1. 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)c.500 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2.合成氨時(shí)， 既要使合成氨的產(chǎn)率增大，又要使反應(yīng)速率增快，可采取的辦法是 ()a. 補(bǔ)充 n 2b.升高溫度c.減小壓強(qiáng)d. 分離出 nh 33 在一定條件下， 使 so2 和 o2 在一密閉容器中進(jìn)行反應(yīng)，下列說(shuō)法中正確的是（）a. 隨著反應(yīng)的進(jìn)行，正反應(yīng)速率逐漸減小，逆反應(yīng)速率逐漸增大，最后二者相等b.隨著反應(yīng)的進(jìn)行，正反應(yīng)速

2、率由最大變?yōu)榱?，逆反?yīng)速率由零變?yōu)樽畲骳.從反應(yīng)開(kāi)始到建立平衡的過(guò)程中，正反應(yīng)的最小速率等于逆反應(yīng)的最大速率d.達(dá)到平衡時(shí)，正反應(yīng)速率和逆反應(yīng)速率均為零4 在一定條件下， 合成氨反應(yīng)達(dá)到平衡， 此時(shí)，再進(jìn)行如下操作， 平衡不發(fā)生移動(dòng)的是（）a. 恒溫、恒壓時(shí)充入nh 3b. 恒溫、恒容時(shí)充入n2c.恒溫、恒壓時(shí)充入hed.恒溫、恒容時(shí)充入he5 溫度不變，恒壓容器a 與恒容容器 b 中，分別充入體積比為1 3 的 n2 和 h2。若開(kāi)始時(shí)兩容器的體積相等，且在相同條件下達(dá)到平衡時(shí)，兩容器中 n2 的轉(zhuǎn)化率應(yīng)當(dāng)是（）a.a 中大b.b 中大c.a 、 b 中一樣大d.無(wú)法判斷6 在恒溫恒壓的條件

3、下，合成氨反應(yīng)達(dá)到平衡后，混合氣體中的nh 3 的體積分?jǐn)?shù)為25% 。則反應(yīng)后縮小的氣體體積與原反應(yīng)物體積的比值是（）1111a.b.c.d.54327 下列是合成氨的簡(jiǎn)要流程示意圖：沿 x 路線回去的物質(zhì)是 ()a.n 2 和 h2b.催化劑c.nh 3d.h 28 對(duì)于已達(dá)到平衡的可逆反應(yīng)2so2（g） +o2（ g）2so3（g）（正反應(yīng)為放熱反應(yīng)） ，指出下列條件變化中，能引起如圖1-6 所示的變化的是（）用心愛(ài)心專心1圖 1-6a. 增大壓強(qiáng)b.升高溫度c.增大 o2 濃度d. 減小 so3 濃度9 在密閉容器中， 將一定量的 nh 3加熱使其發(fā)生分解反應(yīng)2nh （g）（ g）+3h

4、 （ g），3n22當(dāng)達(dá)到平衡時(shí)，測(cè)得有25%的 nh 3 分解，此時(shí)，容器內(nèi)的壓強(qiáng)是原來(lái)的（）a.1.125 倍b.1.25 倍c.1.375 倍d.1.50 倍10 已知 n2(g)+3h 2(g)2nh 3(g)； h0， 2so2(g)+o 22so3(g)； h0，回答下列問(wèn)題：(1)從影響速率和平衡的因素分析，要有利于nh 3 和 so3 的生成，理論上應(yīng)采取的措施是_ ，實(shí)際生產(chǎn)中采取的措施分別是_ 。(2) 在 實(shí) 際 生 產(chǎn) 的 合 成 氨 過(guò) 程 中 ， 要 分 離 出 nh 3 ， 目 的 是_ ；而合成 so3 過(guò)程中，不需要分離出so3，原因是 _ 。11.利用天然氣

5、合成氨的工藝流程示意圖如下，依據(jù)流程圖，完成下列填空：(1)天然氣脫硫時(shí)的化學(xué)方程式是_ 。(2)n mol ch 4 經(jīng)一次轉(zhuǎn)化后產(chǎn)生co0.9n mol mol 、產(chǎn)生 h 2_ mol(用含 n 的代數(shù)式表示 )。(3)k 2co3(aq)和 co2 反應(yīng)在加壓下進(jìn)行，加壓的理論依據(jù)是_。a.相似相溶原理b.勒夏特列原理c.酸堿中和原理(4)由 khco 3 分解得到的 co2 可用于 _( 寫出 co2 的一種重要用途 )。(5)整個(gè)流程有三處循環(huán)，一是fe(oh) 3 循環(huán)，二是 k 2co3(aq)循環(huán)，請(qǐng)?jiān)谏鲜隽鞒虉D中標(biāo)出第三處循環(huán)(循環(huán)方向、循環(huán)物質(zhì))。12 工業(yè)上合成氨的主要

6、生產(chǎn)過(guò)程有：(1) 原 料 氣 的 制 備 、 凈 化 和 壓 縮 。 氮 氣 來(lái) 源 于 _ ， 氫 氣 來(lái) 源 于_，凈化原料氣的原因是_。用心愛(ài)心專心2(2)氨的合成。在 _中進(jìn)行，反應(yīng)的最佳條件是_ 。(3)氨的分離。如將n 2、 h2 按體積比1 3 進(jìn)入合成塔，從合成塔出來(lái)的混合氣中通常約含體積分?jǐn)?shù)為 15%左右的氨，則出來(lái)的混合氣體中含h 2 的體積分?jǐn)?shù)為 _，n2 的體積分?jǐn)?shù)為 _ 。13 平均相對(duì)分子質(zhì)量是 h 2 的 4.25 倍的 n2 和 h2 的混合氣體，在恒溫恒壓下進(jìn)行反應(yīng)，達(dá)到平衡時(shí)，混合氣體密度增大了1/4，求 n2 的轉(zhuǎn)化率。參考答案1.解析：合成氨的反應(yīng)是一

7、個(gè)氣體體積縮小的放熱反應(yīng)，加壓能使平衡向生成氨的方向移動(dòng)；升溫雖不利于提高平衡時(shí)氨的含量，但能使催化劑活性增大，提高反應(yīng)速率， 綜合各種因素看，適當(dāng)?shù)母邷貙?duì)合成氨反應(yīng)是有利的；使用鐵觸媒能同等程度地加快正、逆反應(yīng)速率，由于正、 逆反應(yīng)速率仍然保持相等，所以它不會(huì)破壞活性平衡狀態(tài)，平衡不發(fā)生移動(dòng)，只能縮短到達(dá)合成氨平衡時(shí)的時(shí)間；合成氨采用循環(huán)操作，可以提高原料的利用率，但并沒(méi)有涉及化學(xué)平衡移動(dòng)。所以，能夠用平衡移動(dòng)原理解釋的只有b 選項(xiàng)。答案： b2.解析： 補(bǔ)充 n 2 既能加快反應(yīng)速率，又能促進(jìn)平衡向右移動(dòng)。答案： a3.解析 本題易錯(cuò)選c，主要是同學(xué)們?nèi)菀變H僅從字面上認(rèn)為壓強(qiáng)不變，則平衡不

8、移動(dòng)，而忽略了壓強(qiáng)使平衡發(fā)生移動(dòng)的實(shí)質(zhì)仍然是通過(guò)改變氣體的濃度來(lái)實(shí)現(xiàn)的。答案ac4 解析：該題需應(yīng)用勒夏特列原理對(duì)題給選項(xiàng)進(jìn)行分析。a 選項(xiàng)，充入 nh 3 增加生成物濃度，會(huì)使平衡向逆反應(yīng)方向移動(dòng)，同時(shí)保持恒壓， 則容積必定要擴(kuò)大， 同樣也會(huì)使平衡向逆反應(yīng)方向移動(dòng)； b 選項(xiàng)，恒溫恒容充入n 2，反應(yīng)物濃度增大，會(huì)使平衡向正反應(yīng)方向移動(dòng)；c選項(xiàng)，充入 he 不參加化學(xué)反應(yīng)，但由于要保持恒壓狀態(tài)，則容積也必定要擴(kuò)大，相當(dāng)于減小壓強(qiáng)，會(huì)使平衡向逆反應(yīng)方向移動(dòng)；d 選項(xiàng)，保持恒溫恒容充入he，盡管總壓強(qiáng)增大，但由于容積不變， 平衡體系中各組分的濃度并沒(méi)有發(fā)生變化，所以平衡不會(huì)發(fā)生移動(dòng)。所以不選 a

9、 、b 、c。答案： d5 解析： 根據(jù)反應(yīng)前混合氣體的平均相對(duì)分子質(zhì)量可求出加入n2、 h 2 的體積比，根據(jù)達(dá)到平衡前后氣體密度的變化可求出n 2 的轉(zhuǎn)化率。答案： a6 解析： 在恒溫恒壓的條件下，氣體的體積比就等于其物質(zhì)的量之比。可根據(jù)題意中的已知條件，設(shè)未知數(shù)找出對(duì)應(yīng)關(guān)系列出方程。解： 設(shè)起始時(shí) h 2 為 a mol ，n 2 為 b mol，平衡時(shí)nh 3 為 x mol 。3h2+n 22nh 3起始時(shí)物質(zhì)的量（mol） ab0用心愛(ài)心專心3變化的物質(zhì)的量（mol） 3xxx22平衡后物質(zhì)的量（mol） a- 3xb- xxx22則：=25%3x ) (b(ax ) x22化簡(jiǎn)

10、得：x1=5答案： aa b7 解析： 反應(yīng)混合氣經(jīng)過(guò)合成塔發(fā)生反應(yīng)：n2+3h 22nh 3，成分變?yōu)?n2、h 2、nh 3，經(jīng)冷凝， nh 3 液化， n2、 h2 沸點(diǎn)很低，仍未液化，故再送入壓縮機(jī)，循環(huán)使用，提高原料利用率，故選 a 項(xiàng)。答案： a8 解析： 本題是一道簡(jiǎn)單的計(jì)算題，關(guān)鍵是根據(jù)題意列出方程，但必須注意，題目并未規(guī)定 n（ h 2） n（n 2）=3 1，且反應(yīng)是可逆的。否則就會(huì)導(dǎo)致錯(cuò)選 d。把生成物物質(zhì)的量設(shè)成未知數(shù)，根據(jù)題意中的已知條件列出方程，即可求解。答案： c9 答案： b10 答案：（ 1）高溫、高壓、催化劑合成氨：高溫、高壓、催化劑；合成 so3：高溫、常

11、壓、催化劑（2）減少生成物濃度，使平衡向生成氨的方向移動(dòng)該反應(yīng)向生成so3 的方向進(jìn)行的程度大，達(dá)到平衡后so2 余量較少，故不需要分離 so311.解析：（ 2）一次轉(zhuǎn)化所發(fā)生的反應(yīng)是ch 4+h 2o=co+3h2，參加反應(yīng)的 ch 4 為 0.9n mol ，生成 h 2 為 30.9n mol=2.7 n mol.（ 3） k 2co3（ aq） +co 2（ g） +h 2o= （ l） 2khco 3（aq），這是氣體體積縮小的反應(yīng)，根據(jù)勒夏特列原理，增大壓強(qiáng)有利于khco 3 的生成。（ 5）n 2、h 2 經(jīng)合成塔合成氨后，還有大量的n 2、h2 未參加合成， 所以除 nh 3

12、 后的 n2、h2 重新回到合成塔，再進(jìn)行合成氨反應(yīng)。答案：（ 1） 3h 2s+2fe（ oh） 3 =fe2s3+6h 2o（ 2） 2.7n （ 3） b（ 4）生產(chǎn)純堿（或作制冷劑等）（ 5）12 解析： (3) 設(shè)起始 n 2、 h2 的體積分別為1、 3，反應(yīng)中轉(zhuǎn)化的n2 的體積為 x，則：n2 +3h 22nh 3用心愛(ài)心專心4起始體積130平衡體積1-x3-3x2x依題意：2x100%=15% ，(1 x) (3 3x)2x解得： x=623故 (h 2)=33x100%=63.75%x)(33x)(12 x(n 2)=1- (h 2)-(nh 3)=21.25%答案：（ 1）空氣水和燃料防止催化劑中毒（ 2）合成塔壓強(qiáng) 1030 mpa ，溫度 400 500 左右，鐵觸媒作催化劑（ 3） 63.75% 21.25%13 解析： n2 和 h2 混合氣體的平均相對(duì)分子質(zhì)量為8.5，根據(jù)十字交叉法：可判斷出原混合氣體中n 2 和 h2 的體積比為 1 3。由于