最新高中化學(xué)第2章化學(xué)反應(yīng)的方向、限度與速率第4節(jié)化學(xué)反應(yīng)條件的優(yōu)化學(xué)業(yè)分層測(cè)評(píng)魯科版選修4

PAGEPAGE7內(nèi)部文件，版權(quán)追溯內(nèi)部文件，版權(quán)追溯化學(xué)反響條件的優(yōu)化——工業(yè)合成氨(建議用時(shí)：45分鐘)1．合成氨反響的正反響是氣體體積減小的放熱反響。合成氨工業(yè)的生產(chǎn)流程如下：關(guān)于合成氨工業(yè)的說(shuō)法中不正確的是()A．混合氣進(jìn)行循環(huán)利用遵循綠色化學(xué)的思想B．合成氨反響須在低溫下進(jìn)行C．對(duì)原料氣進(jìn)行壓縮是為了增大原料氣的轉(zhuǎn)化率D．使用催化劑可以提高反響的速率，但是不能使平衡向正反響方向移動(dòng)【解析】低溫雖然有利于平衡正向移動(dòng)，但低溫會(huì)導(dǎo)致反響速率降低，不利于提高生產(chǎn)效率，答案選B?！敬鸢浮緽2．在合成氨工業(yè)中，為增加NH3的日產(chǎn)量，以下措施與平衡移動(dòng)無(wú)關(guān)的是()A．不斷將氨別離出來(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2×107～5×107Pa的壓強(qiáng)【解析】把氨別離出來(lái)是減小生成物濃度，有利于平衡右移；合成氨反響是放熱反響，相對(duì)較低溫度(700K)利于反響向右進(jìn)行，同時(shí)該反響是氣體物質(zhì)的量減小的反響，盡可能采取高壓利于正反響，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響速率，與平衡無(wú)關(guān)。【答案】B3．合成氨所需的氫氣可用煤和水作原料經(jīng)多步反響制得，其中的一步反響為：CO(g)＋H2O(g)CO2(g)＋H2(g)ΔH＜0反響到達(dá)平衡后，為提高CO的轉(zhuǎn)化率，以下措施中正確的是()A．增加壓強(qiáng)B．降低溫度C．增大CO的濃度D．更換催化劑【解析】選項(xiàng)A，該反響為反響前后氣體分子數(shù)相等的反響，壓強(qiáng)對(duì)CO的轉(zhuǎn)化率無(wú)影響；選項(xiàng)B，該反響為放熱反響，降低溫度有利于化學(xué)平衡向右移動(dòng)，提高CO的轉(zhuǎn)化率；增大CO的濃度會(huì)降低CO的轉(zhuǎn)化率；選項(xiàng)D，更換催化劑不能使化學(xué)平衡發(fā)生移動(dòng)?！敬鸢浮緽4．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，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(lái)說(shuō)氨的產(chǎn)率較高C．合成氨工業(yè)的反響溫度控制在700K左右，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2×107Pa～5×107Pa，因?yàn)樵搲簭?qiáng)下鐵的活性最大【解析】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，A錯(cuò)誤，B正確；合成氨工業(yè)選擇700K左右的溫度，主要從反響速率和催化劑活性兩方面考慮，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)，C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20MPa～50MPa，D錯(cuò)誤?！敬鸢浮緽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(shuō)法中正確的是()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错懰俾试龃罅?，而逆反響速率減小了【解析】到達(dá)平衡后，參加N2，平衡將向正反響方向移動(dòng)，到達(dá)新平衡后，NH3的濃度會(huì)增大，而N2的濃度不會(huì)減??；到達(dá)平衡后，升高溫度，正、逆反響速率都增大，但平衡向逆反響方向移動(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，平衡向正反響方向移動(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?！敬鸢浮緾6．接觸法制硫酸工藝中，其主要反響2SO2(g)＋O2(g)2SO3(g)ΔH<0，在450℃并有催化劑存在條件下建立平衡，為使該反響的反響速率增大，且平衡向正反響方向移動(dòng)的是()A．及時(shí)別離出SO3氣體B．選擇高效的催化劑C．適當(dāng)升高溫度D．增大O2的濃度【解析】增大O2的濃度可加速反響的進(jìn)行，并使平衡向正反響方向移動(dòng)?！敬鸢浮緿7．合成氨工業(yè)對(duì)國(guó)民經(jīng)濟(jì)和社會(huì)開(kāi)展具有重要的意義。對(duì)于密閉容器中的反響：N2(g)＋3H2(g)2NH3(g)ΔH<0,673K、30MPa下，n(NH3)和n(H2)隨時(shí)間變化的關(guān)系如下圖。以下表達(dá)正確的是()A．點(diǎn)a的正反響速率比點(diǎn)b的小B．點(diǎn)c處反響到達(dá)平衡C．點(diǎn)d(t1時(shí)刻)和點(diǎn)e(t2時(shí)刻)處n(N2)不一樣D．其他條件不變，773K下反響至t1時(shí)刻，n(H2)比圖中d點(diǎn)的值大【解析】a點(diǎn)的反響物濃度大于b點(diǎn)，所以反響速率a更快；c點(diǎn)的時(shí)候各種物質(zhì)的濃度仍在變化，并沒(méi)有到達(dá)平衡；而d、e兩點(diǎn)時(shí)到達(dá)平衡，濃度不再變化；升高溫度，平衡逆向移動(dòng)，氫氣的濃度變大。【答案】D8．將aLNH3通過(guò)灼熱的裝有鐵觸媒的硬質(zhì)玻璃管后，氣體體積變?yōu)閎L(氣體體積均在同溫同壓下測(cè)定)。該bL氣體中NH3的體積分?jǐn)?shù)是()A.eq\f(2a－b,a)B.eq\f(b－a,b)C.eq\f(2a－b,b)D.eq\f(b－a,a)【解析】鐵觸媒既可以催化氨的合成反響，也能夠催化氨的分解反響：N2＋3H22NH32NH3N2＋3H2ΔV2132可見(jiàn)，分解的氨的體積：(b－a)L，那么剩余氨的體積：aL－(b－a)L＝(2a－b)L，該bL氣體中NH3的體積分?jǐn)?shù)是eq\f(2a－b,b)?！敬鸢浮緾9．在密閉容器內(nèi)，使1molN23molH2混合發(fā)生以下反響：3H2＋N22NH3ΔH＜0。(1)合成氨時(shí)選擇500℃高溫的目的是________________________________________________________________________________________________________________________________。(2)當(dāng)反響到達(dá)平衡時(shí)，N2和H2的濃度比是______。(3)當(dāng)反響到達(dá)平衡時(shí)，充入氬氣，并保持體積不變，平衡將________移動(dòng)。(4)當(dāng)?shù)竭_(dá)平衡時(shí)，充入氬氣，并保持壓強(qiáng)不變，平衡將________移動(dòng)，反響速率將________。(5)當(dāng)?shù)竭_(dá)平衡時(shí)，充入N2并保持壓強(qiáng)不變，平衡將________移動(dòng)。(6)當(dāng)?shù)竭_(dá)平衡時(shí)，保持體積不變，升高溫度時(shí)，混合氣體的平均相對(duì)分子質(zhì)量________(選填“增大〞“減小〞或“不變〞，下同)，密度________?！窘馕觥亢铣砂睍r(shí)選擇500℃高溫可以加快反響速率，而且工業(yè)上用的催化劑在該溫度時(shí)活性最大；因?yàn)槌跏己娃D(zhuǎn)化的N2和H2的濃度比都是1∶3，所以當(dāng)反響到達(dá)平衡時(shí)，N2和H2的濃度比是1∶3；平衡時(shí)保持體積不變，充入氬氣平衡不移動(dòng)；保持壓強(qiáng)不變充入氬氣，容器體積變大，反響速率將變小，平衡逆向移動(dòng)；充入N2并保持壓強(qiáng)不變，平衡將正向移動(dòng)；保持體積不變，升高溫度時(shí)，平衡逆向移動(dòng)，混合氣體的質(zhì)量不變，總物質(zhì)的量變大，平均相對(duì)分子質(zhì)量變小，密度不變。【答案】(1)加快反響速率，工業(yè)上用的催化劑在該溫度時(shí)活性最大(2)1∶3(3)不(4)逆向變小(5)正向(6)減小不變10．工業(yè)合成氨N2(g)＋3H2(g)2NH3(g)反響過(guò)程中的能量變化如下圖，據(jù)圖答復(fù)以下問(wèn)題：(1)該反響通常用活性鐵作催化劑，加活性鐵會(huì)使圖中B點(diǎn)________(填“升高〞或“降低〞)，理由是_______________________________________________________________________________________________________________________________。(2)該反響平衡常數(shù)表達(dá)式為：K＝________，當(dāng)濃度商Q________K(填“<〞“>〞或“＝〞)時(shí)，反響向右進(jìn)行。(3)450℃時(shí)該反響的平衡常數(shù)________500℃時(shí)的平衡常數(shù)(填“<〞“>〞或“＝〞)。(4)一定條件下的密閉容器中，該反響到達(dá)平衡，要提高H2的轉(zhuǎn)化率，可以采取的合理措施有________(填字母代號(hào))。a．高溫高壓b．參加催化劑c．增加N2的濃度d．增加H2的濃度e．別離出NH3【解析】(1)催化劑能降低反響的活化能；(2)反響向右進(jìn)行，說(shuō)明Q<K；(3)該反響正向?yàn)榉艧岱错?，低溫有利于平衡正向移?dòng)，450℃時(shí)反響正向進(jìn)行的程度大，即450℃對(duì)應(yīng)的平衡常數(shù)K大；(4)高溫使化學(xué)平衡逆向移動(dòng)，H2轉(zhuǎn)化率降低，a不合理；催化劑對(duì)平衡無(wú)影響，b不合理；增加N2的濃度可以提高H2的轉(zhuǎn)化率，c可以；d降低H2的轉(zhuǎn)化率；別離出NH3，有利于平衡右移，e可以?！敬鸢浮?1)降低催化劑能降低反響的活化能(2)eq\f([NH3]2,[N2][H2]3)＜(3)＞(4)ce11．在2L密閉容器中，合成氨反響N2(g)＋3H2(g)2NH3(g)到達(dá)平衡。請(qǐng)答復(fù)以下問(wèn)題：(1)：450℃時(shí)NH3的濃度大于550℃時(shí)，那么正反響是________熱反響。(2)反響進(jìn)程中：0～2s內(nèi)N2的物質(zhì)的量由2mol變?yōu)?mol，那么v(H2)＝________________。(3)能說(shuō)明該反響已經(jīng)到達(dá)平衡狀態(tài)的是________。A．c(N2)＝c(H2)＝c(NH3)B．容器內(nèi)壓強(qiáng)保持不變C．v(N2)＝3v(H2)D．容器內(nèi)的密度保持不變(4)可使該反響的反響速率增大，且平衡向正反響方向移動(dòng)的措施是________。A．及時(shí)別離出NH3氣體B．適當(dāng)升高溫度C．增大壓強(qiáng)D．選擇高效的催化劑【解析】(1)450℃時(shí)NH3的濃度大于550℃時(shí)的濃度，說(shuō)明溫度升高，平衡向逆反響方向移動(dòng)，那么正反響是放熱反響。(2)v(H2)＝3v(N2)＝eq\f(3×2mol－1mol,2L×2s)＝0.75mol·L－1·s－1。(3)A項(xiàng)中濃度相等，但不一定到達(dá)平衡，只有濃度不再改變時(shí)，表示到達(dá)了平衡；該反響是反響前后氣體體積不相等的反響，體積固定，故壓強(qiáng)不變，表示該反響已達(dá)平衡；C項(xiàng)中未指明是正反響速率還是逆反響速率，故不能表示該反響已達(dá)平衡；D項(xiàng)中體積固定，質(zhì)量不變，密度不變，故不能表示該反響已達(dá)平衡。(4)及時(shí)別離出NH3，減少生成物，反響速率將減小，A不符合題意；適當(dāng)升高溫度，平衡向逆反響方向移動(dòng)，B不符合題意；增大壓強(qiáng)，反響速率增大，平衡向正反響方向移動(dòng)，C符合題意；催化劑只改變反響速率，不影響平衡移動(dòng)，D不符合題意?！敬鸢浮?1)放(2)0.75mol·L－1·s－1(3)B(4)C12．一定溫度下，在2L的密閉容器中發(fā)生如下反響：A(s)＋2B(g)xC(g)ΔH<0，B、C的物質(zhì)的量隨時(shí)間變化的關(guān)系如甲圖所示，到達(dá)平衡后在t1、t2、t3、t4時(shí)都只改變了一種條件，逆反響速率隨時(shí)間變化的關(guān)系如乙圖所示。甲乙以下有關(guān)說(shuō)法正確的是()A．x＝2，反響開(kāi)始2min內(nèi)，v(B)＝0.1mol·L－1·min－1B．t1時(shí)降溫，平衡逆向移動(dòng)C．t2時(shí)增大c(C)，平衡時(shí)B的物質(zhì)的量分?jǐn)?shù)增大D．t3時(shí)可能是減小壓強(qiáng)，平衡不移動(dòng)；t4時(shí)可能是使用催化劑，c(B)不變【解析】從甲圖分析，B、C在相同時(shí)間內(nèi)濃度的變化量相等，那么它們的系數(shù)是相等的，即x＝2，v(B)＝eq\f(0.3mol－0.1mol,2L·2min)＝0.05mol·L－1·min－1，A項(xiàng)錯(cuò)。ΔH<0，正反響為放熱反響，降溫平衡正向移動(dòng)，B項(xiàng)錯(cuò)。增大c(C)，可看成是在容器上方的虛擬容器中參加C，當(dāng)?shù)竭_(dá)平衡時(shí)，再壓入容器中，平衡不移動(dòng)，那么B的物質(zhì)的量分?jǐn)?shù)不變，故C項(xiàng)錯(cuò)。從乙圖分析，其中t3和t4條件的改變，平衡不移動(dòng)，那么只可能是催化劑和等體積變化中的壓強(qiáng)改變，所以D項(xiàng)正確?！敬鸢浮緿13．對(duì)于可逆反響N2(g)＋3H2(g)2NH3(g)ΔH<0，以下研究目的和示意圖相符的是()ABCD研究目的壓強(qiáng)對(duì)反應(yīng)的影響(p2>p1)溫度對(duì)反應(yīng)的影響平衡體系增加N2對(duì)反響的影響催化劑對(duì)反響的影響圖示【解析】A項(xiàng)，p1達(dá)平衡時(shí)間短，所以p1>p2，壓強(qiáng)增大時(shí)，平衡正向移動(dòng)，氨氣的體積分?jǐn)?shù)增大，不符合；B項(xiàng)，合成氨反響正向放熱，溫度升高平衡逆向移動(dòng)，氮?dú)獾霓D(zhuǎn)化率變小，不符合；C項(xiàng)，向平衡體系中加氮?dú)?，反響速率加快，平衡正向移?dòng)，符合；D項(xiàng)，催化劑能縮短反響到達(dá)平衡時(shí)間，不符合?！敬鸢浮緾14．Ⅰ.CO可用于合成甲醇，反響方程式為CO(g)＋2H2(g)CH3OH(g)。CO在不同溫度下的平衡轉(zhuǎn)化率與壓強(qiáng)的關(guān)系如下圖。該反響ΔH______(填“>〞或“<〞)0。實(shí)際生產(chǎn)條件控制在250℃、1.3×104kPa左右，選擇此壓強(qiáng)的理由是______________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________