高中化學(xué) 電子題庫 第二章 第4節(jié)知能演練輕松闖關(guān) 魯科版選修4

PAGEPAGE6高中化學(xué)電子題庫第二章第4節(jié)知能演練輕松闖關(guān)魯科版選修41．合成氨工業(yè)上采用了循環(huán)操作，主要原因是()A．加快反響速率 B．提高NH3的平衡濃度C．降低NH3的沸點(diǎn) D．提高N2和H2的利用率解析：選D。合成氨是可逆反響，在中壓工藝條件下合成氨廠出口氣中的氨含量一般為13%～14%，循環(huán)使用可提高N2和H2的利用率。2．工業(yè)上合成氨一般采用700K左右的溫度，其原因是()①適當(dāng)提高氨的合成速率②提高H2的轉(zhuǎn)化率③提高氨的產(chǎn)率④催化劑在700K時(shí)活性最大A．只有① B．①②C．②③④ D．①④解析：選D。從影響化學(xué)反響速率和催化劑的活性兩方面考慮。3．有關(guān)合成氨工業(yè)的說法中，正確的選項(xiàng)是()A．從合成塔出來的混合氣體，其中NH3只占15%，所以生產(chǎn)氨的工廠的效率都很低B．由于氨易液化，N2、H2在實(shí)際生產(chǎn)中是循環(huán)使用，所以總體來說氨的產(chǎn)率很高C．合成氨工業(yè)的反響溫度控制在500℃，目的是使化學(xué)平衡向正反響方向移動(dòng)D．合成氨廠采用的壓強(qiáng)是2×107～5×107Pa，因?yàn)樵搲簭?qiáng)下鐵觸煤的活性最大解析：選B。合成氨的反響在適宜的生產(chǎn)條件下到達(dá)平衡時(shí)，原料的轉(zhuǎn)化率并不高，但生成的NH3別離出后，再將未反響的N2、H2循環(huán)利用，這樣處理后，可使氨的產(chǎn)率較高，據(jù)此可知A項(xiàng)錯(cuò)誤，B項(xiàng)正確；合成氨工業(yè)選擇500℃左右的溫度，是綜合了多方面的因素而確定的。因合成氨的反響是放熱反響，低溫才有利于平衡向正反響方向移動(dòng)，故C項(xiàng)錯(cuò)誤；不管從反響速率還是化學(xué)平衡考慮，高壓更有利于合氨，但壓強(qiáng)太大，對(duì)設(shè)備、動(dòng)力的要求更高，基于此選擇了20MPa～50MPa的高壓，催化劑活性最大時(shí)的溫度是500℃，故D項(xiàng)錯(cuò)誤。4．在N2(g)＋3H2(g)2NH3(g)ΔH<0的平衡體系中，當(dāng)別離出NH3時(shí)，以下說法正確的選項(xiàng)是()A．平衡正向移動(dòng)B．平衡逆向移動(dòng)C．平衡體系中NH3的含量增大D．N2的平衡轉(zhuǎn)化率降低解析：選A。降低產(chǎn)物濃度，平衡正向移動(dòng)，反響物的轉(zhuǎn)化率提高。5．對(duì)于可逆反響N2(g)＋3H2(g)2NH3(g)(正反響為放熱反響)，以下說法中正確的選項(xiàng)是()A．到達(dá)平衡后參加N2，當(dāng)重新到達(dá)平衡時(shí)，NH3的濃度比原平衡的大，N2的濃度比原平衡的小B．到達(dá)平衡后，升高溫度，既加快了正、逆反響速率，又提高了NH3的產(chǎn)率C．到達(dá)平衡后，縮小容器體積，既有利于加快正、逆反響速率，又有利于提高氫氣的轉(zhuǎn)化率D．參加催化劑可以縮短到達(dá)平衡的時(shí)間，是因?yàn)檎错懰俾试龃?，逆反響速率減小解析：選C。到達(dá)平衡后，參加N2，平衡將正向移動(dòng)，到達(dá)新平衡后，NH3的濃度會(huì)增大，而N2的濃度比原平衡的大；到達(dá)平衡后，升高溫度，正、逆反響速率都增大，但平衡逆向移動(dòng)，不利于NH3的生成；到達(dá)平衡后，縮小容器體積即增大壓強(qiáng)，正、逆反響速率都增大，平衡正向移動(dòng)，有利于提高H2的轉(zhuǎn)化率；參加催化劑，能同等程度地增大正、逆反響速率，縮短反響到達(dá)平衡的時(shí)間。6．在合成氨時(shí)，既要使氨的產(chǎn)率增大，又要使化學(xué)反響速率增大，可以采取的措施有()①增大體積使壓強(qiáng)減?、跍p小體積使壓強(qiáng)增大③升高溫度④降低溫度⑤恒溫恒容，再充入等量的N2和H2⑥恒溫恒壓，再充入等量的N2和H2⑦及時(shí)別離產(chǎn)生的NH3⑧使用適宜的催化劑A．②④⑤⑦B．②③④⑤⑦⑧C．②⑤D．②③⑤⑧解析：選C。①減小壓強(qiáng)，產(chǎn)率降低，速率變慢，所以②正確；③升溫平衡左移，④降溫速率變慢，所以③④錯(cuò)；⑤相當(dāng)于加壓，正確，⑥錯(cuò)；⑦反響速率變慢；⑧對(duì)平衡無影響。7．(2023·高考上海理科綜合能力測試)1913年德國化學(xué)家哈伯創(chuàng)造了以低本錢制造大量氨的方法，從而大大滿足了當(dāng)時(shí)日益增長的人口對(duì)糧食的需求。以下是哈伯法的流程圖，其中為提高原料轉(zhuǎn)化率而采取的措施是()A．①②③ B．②④⑤C．①③⑤ D．②③④解析：選B。合成氨反響為N2(g)＋3H2(g)2NH3(g)ΔH<0，加壓、降溫、減小NH3的濃度均有利于平衡向正反響方向移動(dòng)，②、④正確；將原料氣循環(huán)利用也可提高原料的轉(zhuǎn)化率，⑤正確。8．(2023·濟(jì)南高二調(diào)研)工業(yè)合成氨的正反響是放熱反響，以下關(guān)于N2(g)＋3H2(g)2NH3(g)反響的圖像中，錯(cuò)誤的選項(xiàng)是()解析：選C。合成氨的正反響是放熱反響，升溫，正、逆反響速率都增大，但逆反響增大的程度大，A正確；在T1時(shí)NH3%最大，到達(dá)平衡，再升高溫度，平衡逆向移動(dòng)，NH3%減小，B正確；低溫下到達(dá)平衡，NH3的含量大，C錯(cuò)誤；增大壓強(qiáng)，平衡向右移動(dòng)，NH3%增大，D正確。9．在一定條件下，合成氨反響到達(dá)平衡后，混合氣體中NH3的體積分?jǐn)?shù)為25%。假設(shè)反響前后保持條件不變，那么反響后縮小的氣體體積與原反響物體積的比值是()A．1/5 B．1/4C．1/3 D．1/2解析：選A。設(shè)平衡后混合氣體的體積為100mL，那么其中氨的體積為25mL。由反響的化學(xué)方程式N2＋3H22NH3可以看出，每生成2體積的NH3，反響體系的總體積也縮小2體積，從而推知，反響后縮小的氣體體積和平衡后混合氣體中NH3的體積相等，即縮小的氣體體積為25mL，那么反響前的氣體體積為100mL＋25mL＝125mL。反響后縮小的氣體體積與原反響物體積的比值是25∶125＝1/5，即選項(xiàng)A正確。10.合成氨工業(yè)對(duì)化學(xué)工業(yè)和國防工業(yè)具有重要意義。工業(yè)合成氨的原理是：N2(g)＋3H2(g)2NH3(g)ΔH<0，生產(chǎn)流程如下圖。(1)X的化學(xué)式為__________。(2)如圖中條件選定的主要原因是(選填字母)__________。A．升高溫度、增大壓強(qiáng)均有利于氨的合成B．鐵在該溫度時(shí)活性最大C．工業(yè)生產(chǎn)受動(dòng)力、材料、設(shè)備等條件的限制(3)改變反響條件，會(huì)使平衡發(fā)生移動(dòng)。如圖表示隨條件改變，產(chǎn)物中氨氣的百分含量的變化趨勢。當(dāng)橫坐標(biāo)為壓強(qiáng)時(shí)，變化趨勢正確的選項(xiàng)是(填字母)__________。當(dāng)橫坐標(biāo)為溫度時(shí)，變化趨勢正確的選項(xiàng)是(填字母)__________。解析：(1)由合成塔中合成的流程標(biāo)識(shí)知最后冷卻別離出去的是液態(tài)NH3。(2)綜合選擇的合成條件，選擇的主要原因是溫度影響鐵的催化活性，壓強(qiáng)影響到設(shè)備、材料等。(3)增大壓強(qiáng)，平衡右移，w(NH3)增大；升高溫度，平衡左移，w(NH3)減小。答案：(1)NH3(2)BC(3)ca11．合成氨工業(yè)中，采用氮?dú)夂蜌錃?∶2.8的物質(zhì)的量之比進(jìn)入合成塔。從合成塔出來的混合氣體中，氨氣占體積的15%。為使氮?dú)夂蜌錃獾玫匠浞掷茫I(yè)上采用將氨氣別離向剩余反響物中不斷補(bǔ)充新鮮的原料氣使氮?dú)夂蜌錃獾奈镔|(zhì)的量之比仍為1∶2.8，并將其重新充入合成塔的方法來合成氨。(1)不用計(jì)算，說出H2、N2平衡轉(zhuǎn)化率較大的是__________________________。(2)從合成塔出來的氣體eq\f(nN2,nH2)__________eq\f(1,2.8)(填“<”、“>”或“＝”)。(3)采用相同溫度、相同壓強(qiáng)，假設(shè)初始n(N2)∶n(H2)＝1∶3，那么氨氣的體積分?jǐn)?shù)__________15%(填“<”、“>”或“＝”)。(4)計(jì)算氮?dú)夂蜌錃庖?∶2.8的物質(zhì)的量之比反響時(shí)H2、N2的平衡轉(zhuǎn)化率__________________________。解析：很明顯，當(dāng)反響物按照化學(xué)方程式中的系數(shù)之比參加時(shí)，各物質(zhì)的轉(zhuǎn)化率相同，生成物的體積分?jǐn)?shù)最大。當(dāng)不按照反響的系數(shù)比參加時(shí)，比例變小的轉(zhuǎn)化率高，平衡時(shí)所占比例會(huì)更小。假設(shè)參加氮?dú)夂蜌錃夥謩e為1mol、2.8mol，反響的氮?dú)獾奈镔|(zhì)的量為xmol，那么3H2＋N22NH3初始物質(zhì)的量/mol2.810轉(zhuǎn)化物質(zhì)的量/mol3xx2x平衡物質(zhì)的量/mol2.8－3x1－x2xeq\f(2x,1－x＋2.8－3x＋2x)×100%＝15%x＝0.248N2的平衡轉(zhuǎn)化率為eq\f(0.248mol,1mol)×100%＝24.8%H2的平衡轉(zhuǎn)化率為eq\f(0.248mol×3,2.8mol)×100%＝26.6%答案：(1)H2(2)>(3)>(4)α(N2)＝24.8%α(H2)＝26.6%12．鐵在高溫下可以與CO2或水蒸氣反響，化學(xué)方程式及對(duì)應(yīng)的平衡常數(shù)如下：①Fe(s)＋CO2(g)FeO(s)＋CO(g)K′c②Fe(s)＋H2O(g)FeO(s)＋H2(g)K″c請(qǐng)答復(fù)以下各題：(1)反響①的平衡常數(shù)K′c的表達(dá)式為____________________________________________________。(2)在不同溫度下，K′c和K″c的值如下表所示：T(K)K′cK″c9731.472.3611732.151.67a.反響①的正反響是__________(填“吸熱”或“放熱”，下同)反響，反響②的正反響是__________反響。b．現(xiàn)有可逆反響③：CO2(g)＋H2(g)CO(g)＋H2O(g)，其正反響的焓變?chǔ)__________(填“>”或“<”)0。(3)要使反響③在一定條件下建立的平衡向正反響方向移動(dòng)，可采取的措施為__________(填字母)。A．縮小容器體積 B．降低溫度C．升高溫度 D．使用適宜的催化劑解析：由表中數(shù)據(jù)知：反響①隨溫度升高，K′增大，說明反響①為吸熱反響；同理知反響②為放熱反響。即有①Fe(s)＋CO2(g)FeO(s)＋CO(g)ΔH′>0②Fe(s)＋H2O(g)FeO(s)＋H2(g)ΔH″<0，將①式減去②式整理得：CO2(g)＋H2(g)CO(g)＋H2O(g)ΔH＝ΔH′－ΔH″>0。答案：(1)K′c＝eq\f([CO],[CO2])(2)吸熱放熱>(3)C13．(2023·石嘴山高二競賽考試)科學(xué)家一直致力于“人工固氮”的新方法研究。(1)目前合成氨技術(shù)原理為：N2(g)＋3H2(g)2NH3(g)ΔH＝－92.2kJ·mol－1。①673K,30MPa下，上述合成氨反響中n(NH3)和n(H2)隨時(shí)間變化的關(guān)系如下圖。以下表達(dá)正確的選項(xiàng)是__________。A．點(diǎn)a的正反響速率比點(diǎn)b的大B．點(diǎn)c處反響到達(dá)平衡C．點(diǎn)d和點(diǎn)e處的n(N2)相同D．773K,30MPa下，t2時(shí)刻也是該反響的平衡點(diǎn)，那么n(NH3)比圖中e點(diǎn)的值大②在容積為2.0L恒容的密閉容器中充入0.80molN2(g)和1.60molH2(g)，反響在673K、30MPa下進(jìn)展，到達(dá)平衡時(shí)，NH3的體積分?jǐn)?shù)為20%。該條件下反響N2(g)＋3H2(g)2NH3(g)的平衡常數(shù)K＝__________。(2)希臘亞里斯多德大學(xué)的兩位科學(xué)家曾采用高質(zhì)子導(dǎo)電性的SCY陶瓷(能傳遞H＋)，實(shí)現(xiàn)了高溫常壓下高轉(zhuǎn)化率的電解合成氨。其實(shí)驗(yàn)裝置如圖。陰極的電極反響式為______________________。(3)根據(jù)最新“人工固氮”的研究報(bào)道，在常溫、常壓、光照條件下，N2在催化劑(摻有少量Fe2O3的TiO2)外表與水發(fā)生以下反響：N2(g)＋3H2O(l)2NH3(g)＋eq\f(3,2)O2(g)ΔH＝akJ·mol－1進(jìn)一步研究NH3生成量與溫度的關(guān)系，常壓下到達(dá)平衡時(shí)測得局部實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)如下表：T/K303313323NH3生成量/(10－6mol)4.85.96.0①此合成反響的a__________0；ΔS__________0。(填“>”、“<”或“＝”)②已知：N2(g)＋3H2(g)2NH3(g)ΔH＝－92.2kJ·mol－12H2(g)＋O2(g)=2H2O(l)ΔH＝－571.6kJ·mol－1那么N2(g)＋3H2O(l)2NH3(g)＋eq\f(3,2)O2(g)ΔH＝__________。解析：(1)①a、b兩點(diǎn)均未到達(dá)平衡，正反響速率大于逆反響速率，且正反響速率逐漸減小，逆反響速率逐漸增大，那么點(diǎn)a的正反響速率比點(diǎn)b的大；點(diǎn)c處，c(H2)＝c(NH3)，相等并不是不變，此點(diǎn)未到達(dá)平衡；點(diǎn)d(t1時(shí)刻)和點(diǎn)e(t2時(shí)刻)處都是處在平衡狀態(tài)，n(N2)或c(N2)不變；溫度升高，合成氨的可逆反響平衡逆向移動(dòng)，n(H2)或c(H2)增大，n(NH3)減小。②設(shè)在反響過程中N2的物質(zhì)的量的變化為x。3H2＋N22NH3始/mol1.600.800變/mol3xx2x平/mol1.6－3x0.8－x2xeq\f(2x,1.6－3x＋0.8－x＋2x)×100%＝20%，解得x＝0.2。K＝eq\f([NH3]2,[N2]·[H2]3)＝eq\f(\f(0.4mol,2L)2,\f(0.6mol,2L)×\f(1mol,2L)3)＝eq\f(16,15)mol－2·L2(2)合成氨反響中H2是復(fù)原劑，N2是氧化劑，N2在陰極得電子變成N3－，與H2失電