第1单元课题2知能优化训练

1下面是合成氨的简要流程示意图，沿X线路回去的是()AN2和H2B催化剂C仅N2 D仅H2解析：选A。因合成氨为可逆反应，从合成塔出来的混合气体中含有大量的N2、H2，为提高原料的利用率，将分离后的氮气、氢气再输送到压缩机，循环利用。2下列关于催化剂的说法，正确的是(双选)()A催化剂能使不起反应的物质发生反应B在化学反应前后催化剂性质和质量都不改变C催化剂能改变化学反应速率D在化学反应过程中，催化剂质量和化学性质都改变解析：选BC。催化剂的种类有多种，根据不同的目的和不同的化学反应而采用不同的催化剂，催化剂在反应前后的性质和质量均不发生变化。并不是所有的不反应的物质加入催化剂均能反应，还要根据物质本身的性质。3(2011年合肥一中高二测试)对于可逆反应N2(g)3H2(g)2NH3(g)H0，下列说法正确的是()A达到平衡时反应物和生成物浓度一定相等B恒温恒压时达到平衡后加入氨气，重新达到平衡时，氨气的浓度比原平衡时减小C达到平衡时，升高温度加快了吸热反应的速率，降低了放热反应的速率，所以反应向逆反应的方向移动D加入催化剂可以缩短到达平衡的时间，这是因为加快了正反应的速率，而减慢了逆反应的速率解析：选B。对于可逆反应，达到平衡时反应物和生成物的浓度为一定值，但不一定相等，A错；升高温度可以同时加快正逆反应速率，对于吸热反应，正反应速率比逆反应速率增大的要快，所以反应向正反应方向移动，C错；加入催化剂可以同等程度的改变正逆反应速率，D错。4关于氨的合成工业的下列说法正确的是()A从合成塔出来的气体，其中氨气一般占15%，所以生产氨的工业的效率都很低B由于NH3易液化，N2、H2可循环使用，则总的说来氨的产率很高C合成氨工业的反应温度控制在400500 左右，目的是使平衡向正反应方向进行D合成氨工业采用10 MPa30 MPa，是因该条件下催化剂的活性最好解析：选B。A项中合成塔出来的气体中含有没反应的N2、H2，可以进行循环使用，使效率提高；C项中控制温度在500 左右是因为催化剂在此温度时活性最好；D项中压强控制在30 MPa，是考虑到动力，设备。5(2011年北京市西城区高二测试)为了进一步提高合成氨的生产效率，科研中具有研发价值的是()A研制高温下活性较大的催化剂B寻找NH3的新来源C研制低温下活性较大的催化剂D研制耐高温高压的新型生产设备解析：选C。合成氨的反应是放热反应，降低温度有利于提高合成氨的产率，因此研制低温下活性较大的催化剂最具开发价值。6实验室合成氨装置如下图所示，则以下说法中错误的是()A装置甲的作用之一是干燥B装置甲的作用是化合C乙处导出的气体是N2、H2、NH3D检验产物可用湿润的红色石蕊试纸或浓盐酸等解析：选B。装置甲的作用有三点：干燥气体；观察气体逸出速率便于控制比例；使气体混合均匀。7下列有关合成氨工业的叙述，可用勒夏特列原理来解释的是()A使用铁触媒，使N2和H2混合气体有利于合成氨B高压比常压条件更有利于合成氨的反应C500 左右比室温更有利于合成氨的反应D合成氨时采用循环操作，可提高原料的利用率解析：选B。A项使用催化剂对平衡无影响；C项500 时催化剂活性最好；D项采用循环操作提高原料利用率与平衡移动无关。8化工生产中，为加快反应速率应优先考虑的措施是()A选用适宜的催化剂 B采用高压C采用高温 D增大反应物浓度解析：选A。化工生产中应首先考虑的是生产成本，因此应先考虑使用催化剂，提高反应速率。9在3H2N22NH3反应中，使用催化剂的理由是()A使平衡向正反应方向移动B没有催化剂该反应不能发生C使化学反应速率增大D遏止逆反应的发生答案：C10工业合成氨的反应是在500 左右进行，主要原因是()A500 时反应速率最快B500 时的平衡浓度最大C500 时的转化率最高D500 催化剂能发挥最大效力解析：选D。温度控制在500 时，催化剂的催化效果最好。11(2011年大连模拟)某温度时，在一体积为2 L的密闭容器中，通入112 g N2和24 g的H2，此时容器内压强为p大气压。在该温度和催化剂作用下，H2和N2反应达到平衡，测得平衡时压强为0.95p大气压，下列说法不正确的是()A平衡时，N2物质的量是3.6 molB平衡时，H2的物质的量是10.8 molC平衡时，N2的转化率10%DNH3的体积百分含量是10%解析：选D。充入的气体的物质的量分别为：n(N2)4 moln(H2)12 mol由压强的变化可知平衡后的气体的物质的量为：n(总)15.2 molN23H22NH3初： 4 mol 12 mol 0变： x 3x 2x平： 4 molx 12 mol3x 2x4 molx12 mol3x2x15.2 molx0.4 mol故平衡时N2的物质的量是3.6 mol，H2的物质的量为10.8 mol。N2的转化率为：(N2)100%10%NH3的百分含量为：100%5.3%。12合成氨所用的H2可由煤与水反应制得，其中有一步反应为CO(g)H2O(g) CO2(g)H2(g)，H0，欲提高CO转化率可采用的方法有：降低温度；增加压强；使用催化剂；增大CO的浓度；增大水蒸气的浓度，其中正确的组合是()ABC D只有解析：选B。该反应是一个气体总体积不变的放热反应，欲提高CO的转化率，可设法使化学平衡向正反应方向移动，显然降低温度可以满足这一要求，增加水蒸气的浓度，平衡向正反应方向移动，CO的转化率也可以增大；但若增加CO的浓度，平衡虽然向右移动，但CO的总量增大，其转化率反而减小。增大压强和使用催化剂的操作只能加快反应速率，缩短达到平衡的时间，而与平衡时CO的转化率无关。13某蔬菜大棚内把空气中CO2浓度提高35倍，O2的浓度尽量减少，结果取得良好的增产效果。从反应6CO212H2OC6H12O66H2O6O2(吸热)，得到的启发是_。答案：增大反应物浓度，同时减少生成物浓度，可使平衡向正反应方向移动，提高C6H12O6的产量14合成氨工业中，原料气(N2、H2及CO、NH3的混合气)在进入合成塔前常用醋酸二氨合铜(l)溶液来吸收原料中的CO，其反应是Cu(NH3)2AcCONH3Cu(NH3)3AcCOQ(1)必须除去原料气中CO的原因是_。(2)醋酸二氨合铜(l)吸收CO的适宜条件是_。(3)吸收CO后的醋酸铜氨液经过适当处理又可再生，恢复其吸收CO的能力以循环使用，醋酸铜氨液再生的适宜条件是_。解析：(1)CO可引起催化剂(铁触媒)的中毒，故要除去。(2)题给信息方程式是一个气体体积减小的放热反应，为使醋酸二氨合铜(l)更好的吸收CO，即平衡向正反应方向移动，适宜条件应是低温、高压。(3)醋酸铜氨液再生，即平衡向逆反应方向移动，适宜的条件应是高温、低压。答案：(1)CO可引起催化剂中毒(2)低温、高压(3)高温、低压15(2011年保定一中高二检测)在以煤为主要原料的合成氨工业中，原料气氢气常用下述方法获得：CH2O(g)COH2；COH2O(g)CO2H2；(1)已知CO(g)1/2O2(g)=CO2(g)；H283.0 kJ/mol；H2(g)1/2 O2(g)=H2O(g)；H285.8 kJ/mol；写出上述CO与H2O(g)反应的热化学方程式：_。(2)从反应混合物中分离出H2的方法通常是以碱液洗气，根据该工业生产的实际分析，最好选用下列哪种溶液作为吸收剂？_，理由是_。A氢氧化钠溶液B氨水C石灰水或石灰乳(3)在实验室模拟上述反应，830 时在1 L的容器中装入CO和H2O(g)各2 mol使之反应，达到平衡时测得容器中CO2的浓度为1 mol/L，计算830 时该反应的平衡常数。解析：(1)由已知条件，根据盖斯定律很容易写出CO与H2O(g)反应的热化学方程式。(2)混合气体中存在CO2，可用碱液除去，考虑到工业生产的实际情况，可选用氨水，因为生成的碳铵可作农作物肥料。(3)COH2OCO2H2初： 2 2 0 0变： 1 1 1 1平： 1 1 1 1故平衡常数为：K1。答案：(1)CO(g)H2O(g)=CO2(g)H2(g)；H2.8 kJ/mol(2)B该厂有丰富的氨水资源且吸收后形成碳铵，是一种化肥，可取得较好的综合效益(3)116某化肥厂以氨和空气(其中氧气的体积分数为0.2)为原料生产硝酸铵过程如下：其中反应为4NH35O24NO6H2O(1)步骤中发生了两个反应，将这两个化学方程式合并为一个化学方程式，可表示为_。(2)若不考虑副反应且各步反应均完全，为使生产过程中不再补充空气，则原料气中氨(包括第步被硝酸吸收的氨)的体积分数最大值为_。(3)假设实际生产中，反应、中含氮物质的利用率分别为a、b，反应中氨的利用率为c、硝酸的利用率为100%，则合成硝酸铵的整个流程中，氨的总利用率是多少？(要求写出解题过程)答案：(1)4NO3O22H2O=4HNO3(2)1/6(或16.7%)(3)法一：假设消耗NH3的总物质的量为1 mol，其中用于制取HNO3的NH3的物质的量为x mol，被HNO3吸收的NH3的物质的量为y mol，则有：xy1，abxcy。解得：xy氨的总利用率(xabyc)/1法二：假设第步参加反应的氨气的物质的量为4 mol，则：生成硝酸的物质的量为4ab mol；第步需要氨气的物质的量为 mol；氨的总利用率17工业合成氨的反应为：N2(g)3H2(g)2NH3(g)；H0(1)写出该反应的化学平衡常数表达式：K_。随着温度升高，K值_(填“增大”、“减小”或“不变”)。(2)化工生产条件选定的主要原因是(选填字母序号)_。A温度、压强对化学平衡的影响B铁触媒在该温度时活性大C工业生产受动力、材料、设备等条件的限制(3)改变反应条件，会使平衡发生移动。如下图象表示随条件改变，氨气的百分含量的变化趋势。当横坐标为压强时，变化趋势正确的是(选填字母序号)_，当横坐标为温度时，变化趋势正确的是(选填字母序号)_。(4)如图所示三个容积相同的容器、，若起始温度相同，分别向三个容器中加入：中3 mol H2和1 mol N2；中2 mo