化學24《化學反應條件優(yōu)化-工業(yè)合成氨》(第3課時)

（第三課時）【題1】在必定條件下將含1molNH3的體積不變的密閉容器加熱，發(fā)生反應2NH33H2＋N2，一段時間后達到平衡，此時NH3的體積分數(shù)為x%，若在容器中再加入1molNH3后密封，加熱到相同溫度，使反應達到平衡，設(shè)此時NH3的體積分數(shù)為y%，則x和y的關(guān)系正確的選項是（A）A.x<yB.x>yC.x＝y(tǒng)D.x≥y【剖析】體積不變的密閉容器，多加NH3后相當于加壓，使平衡向氣體體積系數(shù)減小的方向搬動，因此NH3的體積分數(shù)會大一點，即有.x<y?！绢}２】將V1L的H2和V2L的N2在必定條件下發(fā)生反應，達到平衡后，混雜氣體整體積為V3L（氣體體積均在相同條件下測定），則生成NH3的體積是（A）A.（V1＋V2－V3）LB.（V1＋V2＋V3）LC.（V1＋V2－2V3）LD.[V3－（V1＋V2）]L【剖析】N2＋3H22NH3V1322（V1＋V2－V3）L依照比率即可獲得答案?！绢}3】依照以下表達，完成（１）～（３）題。工業(yè)上合成氨的原料之一——氫氣，有一種本源是取自石油氣，比方丙烷。（１）有人設(shè)計了以下反應路子，假設(shè)反應都能進行，你認為最合理的是（C）A.C3H8極高溫C＋H2高溫脫氫C3H6＋H2B.C3H8催化劑CO＋H2，CO＋H2OCO2＋H2C.C3H8＋H2O△===電解D.C3H8＋O2＋H↑＋O↑2O,，H2O△H22===CO2（２）按以上最合理的反應路子，理論上用1mol丙烷最多可制得氨氣（B）A.4molB.6.7molC.10molD.2.7mol（３）該合理反應路子最顯然的優(yōu)點是（C）A.簡單易行B.制得的H2純度高C.制得的H2產(chǎn)量高D.可同時獲得大量熱能【剖析】(1)從產(chǎn)量、能源等角度進行考慮。（２）C3H8＋3H2O催化劑3CO＋7H2，CO＋H2OCO2＋H2△===1mol3mol7mol3mol3mol1molC3H8可生成10molH2N2＋3H22NH33210mol(6.7mol)【題4】把氮氣和氫氣按１：１的物質(zhì)的量比混勻后分成四等份，分別同時充入A、B、C、D四個裝有催化劑的真空容器中（容器的容積固定），在保持相同溫度的條件下，四個容器中的合成氨反應達到化學平衡狀態(tài)。剖析下表中實驗數(shù)據(jù)回答以下問題（用A、B、C、D填空）。容器代號ABCD平衡時混雜物的平均相對分子質(zhì)量1617平衡時氮氣的轉(zhuǎn)變率20%平衡時氫氣的轉(zhuǎn)變率30%(1)都達到平衡時，容器中氨氣的物質(zhì)的量最大。(2)達到平衡時所需時間最長的容器是。(3)四個容器由小到大的排列序次是?！酒饰觥吭O(shè)氮氣和氫氣均為１molN2＋3H22NH3初步量1mol1mol0A.平衡0.8mol0.4molB平衡0.7mol0.2mol1mol28g/mol1mol2g/mol15１６＝n1n1=81mol28g/mol1mol2g/mol3017=n2n1=17N2＋3H22NH3n13222—15/8C平衡2－30/17D平衡【題5】.向體積不變的密閉容器中充入2molN2和6molH2，必定條件下發(fā)生反應：N2(g)＋3H2(g)2NH3(g)，平衡時混雜氣共7mol。令a、b、c分別代表N2、H2、NH3初步加入的物質(zhì)的量，保持溫度不變，使達到平衡時各成分的百分含量不變。則：(1)若a＝0，b＝0，則c＝；(2)若a＝0.7，b＝2.1，則：①c＝②這時反應向

進行；③若要保持反應開始時即向該反應方向進行，

c的取值范圍是

；(3)欲使初步反應保持向與（２）相反的方向進行，則

b的取值范圍是

?！酒饰觥?1)依照等效平衡，可利用圓滿轉(zhuǎn)變的思想進行變化。應與初步相等。N2＋3H22NH3初步１２mol6mol0mol初步２０mol0molcmol轉(zhuǎn)變0.5cmol1.5cmolcmol極限0.5cmol1.5cmol0mol0.5cmol＝２molc＝4(2)切合題設(shè)條件的各初步量之差應與反應式中相應系數(shù)成比率。①N2(g)＋3H2(g)2NH3(g)初步２６０條件0.72.1c0.7＋0.5c＝２c＝2.6②題設(shè)條件平衡時共7mol氣體，而(2)小題初步量才5.4mol(0.7mol＋2.1mol＋2.6mol)，因此初步反應向逆反應方向進行。③從三個極限初步量考慮，即N2轉(zhuǎn)變率等于0時，2molN、6molH、n(NH2223)＝０；N轉(zhuǎn)變率等于100%時，n(N2)＝０、n(H2)＝０、n(NH3)＝4mol；現(xiàn)求平衡時各成分的物質(zhì)的量，設(shè)平衡時N2轉(zhuǎn)變了xmol，N2(g)＋3H2(g)2NH3(g)２６０x3x2x2－x6－3x2x依題意：(2－x)＋(6－3x)＋2x＝7，x＝0.5因此平衡時，n(N2)＝1.5mol、n(H2)＝4.5mol、n(NH3)＝1mol將三個極限初步量加以剖析比較：N2(g)＋3H2(g)2NH3(g)２６０（N2轉(zhuǎn)變率為０時初步量）1.54.51（平衡量為初步量）００４（N2轉(zhuǎn)變率為100%時初步量）可以看出，為了保持反應開始向逆反應方向進行，c的初步范圍是1<c≤4。（３）同理，為了保持反應開始向正反應方向進行，b的初步范圍是4.5<b≤6。【題6】將必定量的SO2和含0.7mol氧氣的空氣（忽略CO2）放入必定體積的密閉容器中，550℃時，在催化劑作用下發(fā)生反應：2SO2＋O2催化劑加熱2SO3（正反應放熱）。反應達到平衡后，將容器中的混雜氣體經(jīng)過過分NaOH溶液，氣體體積減少了21.28L；再將節(jié)余氣體通過焦碳沒食子酸的堿性溶液吸取O2，氣體的體積又減少了5.6L（以上氣體體積均為標準狀況下的體積）。（計算結(jié)果保留一位小數(shù)）請回答以下問題：（１）判斷該反應達到平衡狀態(tài)的標志是。（填字母）a.SO2和SO3濃度相等b.SO2百分含量保持不變c.容器中氣體的壓強不變d.SO3的生成速率與SO2的耗資速率相等e.容器中混雜氣體的密度保持不變（２）欲提高SO2的轉(zhuǎn)變率，以下措施可行的是。（填字母）a.向裝置中再充入N2b.向裝置中再充入O2c.改變反應的催化劑d.高升溫度（３）求該反應達到平衡時SO2的轉(zhuǎn)變率（用百分數(shù)表示）。（４）若將平衡混雜氣體的５%通入過分的BaCl2溶液，生成積淀多少克？【剖析】判斷該反應達到平衡狀態(tài)的標志可以從v正＝v逆，也許各組分百分含量不隨時間變化而變化，若不是等體積的反應可以從壓強或顏色等不再隨時間變化而變化均可以判斷該反應已經(jīng)達到平衡。要提高其中一種反應物的轉(zhuǎn)變率，可以加入另一種反應物，也許依照反應方程式屬于吸熱還是放熱反應來變化溫度。耗資的O2的物質(zhì)的量：0.7mol－5.6L0.45mol22.4L/mol生成的SO3的物質(zhì)的量：0.45mol2＝0.9molSO2和SO3的物質(zhì)的量之和：21.28L0.95mol22.4L/mol反應前的SO2的物質(zhì)的量：0.95molSO2的轉(zhuǎn)變率：0.9mol100%94.7%0.95mol【題7】在３L的某容器中，測得平衡時N2為0.50atm，H2為0.52atm，NH3為2.63atm，若今后容器中取走NH3直至N2在平衡時分壓為0.40atm。試計算在新的平衡條件下NH3和H2的分壓。【剖析】第一依照題意計算平衡常數(shù)KpKpp2(NH3)(2.63)298.39(atm2)p(N2)p3(H2)0.50(0.52)3取走NH3后，平衡向右搬動，就耗資必定量H2，這時N2的分壓為0.40atm，依照合成氨方程式N2(g)＋3H2(g)2NH3(g)，每耗資1mol的N2，就必定用掉３molH2。因此H2必定按照物質(zhì)的量的濃度的減少而成比率地降低它的壓力。N2的壓力降低為（0