鲁科版高中化学选修四第4节化学反应条件的优化—工业合成氨.docx

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1、化学·选修/化学反应原理(鲁科版)第4节　化学反应条件的优化—工业合成氨1．有关合成氨工业的说法中，正确的是(　　)A．从合成塔出来的混合气体，其中NH3只占15%，所以生产氨的工厂的效率都很低B．由于氨易液化，N2、H2在实际生产中是循环使用，所以总体来说氨的产率很高C．合成氨工业的反应温度控制在500℃，目的是使化学平衡向正反应方向移动D．合成氨厂采用的压强是2×107～5×107Pa，因为该压强下铁触媒的活性最大解析：合成氨的反应在适宜的生产条件下达到平衡时，原料的转化率并不高，但生成的NH3分离出后，再将未反应的N2、H2循环利

2、用，这样处理后，可使生产氨的产率都较高，故A项错误，B项正确；合成氨工业选择500℃左右的温度，是综合了多方面的因素确定的，因合成氨的反应是放热反应，低温才有利于平衡向正反应方向移动，故C项错误；无论从反应速率还是化学平衡考虑，高压更有利于合成氨，但压强太大，对设备、动力的要求更高，基于此选择了2×107～5×107Pa的高压，催化剂活性最大时的温度是500℃，故D项错误。答案：B2．工业合成氨的反应是在500℃左右进行的，这主要是因为(　　)A．500℃时此反应速率最快B．500℃时NH3的平衡浓度最大C．500℃时N2的转化率最高D

3、．500℃时该反应的催化剂活性最大解析：工业合成氨反应采用500℃的温度，有三个方面的原因：①有较高的反应速率；②反应物有较大的转化率；③催化剂的活性最大。答案：D3．合成氨时，既要使合成氨的产率增大，又要使反应速率增快，不可采取的方法是(　　)A．补充N2　　　　　　　　B．升高温度C．增大压强D．分离出NH3解析：补充N2、增大压强既能加快反应速率，又能促进平衡向生成氨的大向移动；分离出NH3，能使平衡向生成氨的方向移动，反应速率是提高的；升高温度能加快反应速率，但不利于氨的生成。答案：B4．(双选题)合成氨工业对国民经济和社会发展

4、具有重要的意义。对于密闭容器中的反应：N2(g)＋3H2(g)2NH3(g)，在673K、30MPa下n(NH3)和n(H2)随时间变化的关系如图所示。下列叙述正确的是(　　)A．点A的正反应速率比点B的大B．点C处反应达到平衡C．点D(t1时刻)和点E(t2时刻)处n(N2)不一样D．其他条件不变，773K下反应至t1时刻，n(H2)比上图中D点的值大解析：在AB段可逆反应向正反应方向移动，随着反应的进行，反应物浓度在减小，正反应速率在降低，故选项A正确；C点时NH3、H2的物质的量仍在变化，未达到化学平衡，故选项B不正确；t1时

5、刻和t2时刻都处于同样的化学平衡状态，则n(N2)不变，故选项C不正确；由于正反应是一个放热反应，升高温度化学平衡向逆反应方向移动，平衡时n(H2)比题图中D点的值要大，故选项D正确。答案：AD5．氨是一种重要的化工原料，氨的合成和应用是当前的重要研究内容之一。传统哈伯法合成氨工艺中相关的反应式为：N2＋3H22NH3　ΔH＜0。(1)该反应的平衡常数K的表达式为：K＝______；升高温度，K值______(选填“增大”“减小”或“不变”)。解析：根据化学方程式可写出平衡常数为K＝c2(NH3)/[c(N2)·c3(H2)]，由于

6、反应放热，升高温度平衡向逆反应方向移动，则平衡常数减小。答案：c2(NH3)/[c(N2)·c3(H2)]　减小(2)不同温度、压强下，合成氨平衡体系中NH3的物质的量分数见下表(N2和H2的起始物质的量之比为1∶3)。分析表中数据，________(填温度和压强)时H2转化率最高，实际工业生产不选用该条件的主要原因是________________________________________________________________________。压强/MPa氮的平衡含量/%　温度/摄氏度0.110203060100200

7、15.381.586.489.995.498.83002.252.064.271.084.292.64000.425.138.247.065.279.85000.110.619.126.442.257.56000.054.59.113.823.131.4解析：在200℃、100MPa时氨气的含量最大，则H2转化率最高，但实际工业生产中压强不能太大，因压强太高，对生产设备要求也高，难以实现。答案：200℃、100MPa　压强太高，对生产设备要求也高，难以实现(3)下列关于合成氨说法正确是________(填字母)。A．使用催化剂可以提高氮

8、气的转化率B．寻找常温下的合适催化剂是未来研究的方向C．由于ΔH＜0、ΔS＞0，故合成氨反应一定能自发进行D．增大n(N2)∶n(H2)的比值，有利于提高H2的转化率解析：催化剂不影响平衡移动，故A错误；寻