高中化学 人工固氮技术－合成氨习题新人教版选修2

用心 爱心 专心1 人工固氮技术 合成氨人工固氮技术 合成氨 习题习题 1 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 C 500 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 2 合成氨时 既要使合成氨的产率增大 又要使反应速率增快 可采取的办法是 A 补充 N2 B 升高温度 C 减小压强 D 分离出 NH3 3 在一定条件下 使 SO2和 O2在一密闭容器中进行反应 下列说法中正确的是 A 随着反应的进行 正反应速率逐渐减小 逆反应速率逐渐增大 最后二者相等 B 随着反应的进行 正反应速率由最大变为零 逆反应速率由零变为最大 C 从反应开始到建立平衡的过程中 正反应的最小速率等于逆反应的最大速率 D 达到平衡时 正反应速率和逆反应速率均为零 4 在一定条件下 合成氨反应达到平衡 此时 再进行如下操作 平衡不发生移动的是 A 恒温 恒压时充入 NH3 B 恒温 恒容时充入 N2 C 恒温 恒压时充入 He D 恒温 恒容时充入 He 5 温度不变 恒压容器 A 与恒容容器 B 中 分别充入体积比为 1 3 的 N2和 H2 若开始时 两容器的体积相等 且在相同条件下达到平衡时 两容器中 N2的转化率应当是 A A 中大 B B 中大 C A B 中一样大 D 无法判断 6 在恒温恒压的条件下 合成氨反应达到平衡后 混合气体中的 NH3的体积分数为 25 则反应后缩小的气体体积与原反应物体积的比值是 A B C D 5 1 4 1 3 1 2 1 7 下列是合成氨的简要流程示意图 沿 x 路线回去的物质是 A N2和 H2 B 催化剂 C NH3 D H2 用心 爱心 专心2 8 对于已达到平衡的可逆反应 2SO2 g O2 g 2SO3 g 正反应为放热反应 指出下列条件变化中 能引起如图 1 6 所示的变化的是 图 1 6 A 增大压强 B 升高温度 C 增大 O2浓度 D 减小 SO3浓 度 9 在密闭容器中 将一定量的 NH3加热使其发生分解反应 2NH3 g N2 g 3H2 g 当达到平衡时 测得有 25 的 NH3分解 此时 容器内的压强是原来的 A 1 125 倍 B 1 25 倍 C 1 375 倍 D 1 50 倍 10 已知 N2 g 3H2 g 2NH3 g H 0 2SO2 g O2 2SO3 g H 0 回答下列问题 1 从影响速率和平衡的因素分析 要有利于 NH3和 SO3的生成 理论上应采取的措施 是 实际生产中采取的措施分别是 2 在实际生产的合成氨过程中 要分离出 NH3 目的是 而合成 SO3过程中 不需要分离出 SO3 原因是 11 利用天然气合成氨的工艺流程示意图如下 依据流程图 完成下列填空 1 天然气脱硫时的化学方程式是 2 n mol CH4经一次转化后产生 CO0 9n mol mol 产生 H2 mol 用含 n 的代数式表示 3 K2CO3 aq 和 CO2反应在加压下进行 加压的理论依据是 a 相似相溶原理 b 勒夏特列原理 c 酸碱中和原理 4 由 KHCO3分解得到的 CO2可用于 写出 CO2的一种重要用途 用心 爱心 专心3 5 整个流程有三处循环 一是 Fe OH 3循环 二是 K2CO3 aq 循环 请在上述流程图 中标出第三处循环 循环方向 循环物质 12 工业上合成氨的主要生产过程有 1 原料气的制备 净化和压缩 氮气来源于 氢气来源于 净化原料气的原因是 2 氨的合成 在 中进行 反应的最佳条件是 3 氨的分离 如将 N2 H2按体积比 1 3 进入合成塔 从合成塔出来的混合气中通常 约含体积分数为 15 左右的氨 则出来的混合气体中含 H2的体积分数为 N2的体积分数为 13 平均相对分子质量是 H2的 4 25 倍的 N2和 H2的混合气体 在恒温恒压下进行反应 达 到平衡时 混合气体密度增大了 1 4 求 N2的转化率 参考答案参考答案 1 解析 解析 合成氨的反应是一个气体体积缩小的放热反应 加压能使平衡向生成氨的方向移 动 升温虽不利于提高平衡时氨的含量 但能使催化剂活性增大 提高反应速率 综合各 种因素看 适当的高温对合成氨反应是有利的 使用铁触媒能同等程度地加快正 逆反应 速率 由于正 逆反应速率仍然保持相等 所以它不会破坏活性平衡状态 平衡不发生移 动 只能缩短到达合成氨平衡时的时间 合成氨采用循环操作 可以提高原料的利用率 但并没有涉及化学平衡移动 所以 能够用平衡移动原理解释的只有 B 选项 答案 答案 B 2 解析 解析 补充 N2既能加快反应速率 又能促进平衡向右移动 答案 答案 A 3 解析解析本题易错选 C 主要是同学们容易仅仅从字面上认为压强不变 则平衡不移动 而 忽略了压强使平衡发生移动的实质仍然是通过改变气体的浓度来实现的 答案答案 AC 4 解析 解析 该题需应用勒夏特列原理对题给选项进行分析 A 选项 充入 NH3增加生成物浓 度 会使平衡向逆反应方向移动 同时保持恒压 则容积必定要扩大 同样也会使平衡向 逆反应方向移动 B 选项 恒温恒容充入 N2 反应物浓度增大 会使平衡向正反应方向移 动 C 选项 充入 He 不参加化学反应 但由于要保持恒压状态 则容积也必定要扩大 相当于减小压强 会使平衡向逆反应方向移动 D 选项 保持恒温恒容充入 He 尽管总压 强增大 但由于容积不变 平衡体系中各组分的浓度并没有发生变化 所以平衡不会发生 移动 所以不选 A B C 答案 答案 D 5 解析 解析 根据反应前混合气体的平均相对分子质量可求出加入 N2 H2的体积比 根据达到 平衡前后气体密度的变化可求出 N2的转化率 答案 答案 A 用心 爱心 专心4 6 解析 解析 在恒温恒压的条件下 气体的体积比就等于其物质的量之比 可根据题意中的已 知条件 设未知数找出对应关系列出方程 解 解 设起始时 H2为 a mol N2为 b mol 平衡时 NH3为 x mol 3H2 N2 2NH3 起始时物质的量 mol a b 0 变化的物质的量 mol x 2 3x 2 x 平衡后物质的量 mol a b x 2 3x 2 x 则 25 x x b x a x 2 2 3 化简得 ba x 5 1 答案 答案 A 7 解析 解析 反应混合气经过合成塔发生反应 N2 3H22NH3 成分变为 N2 H2 NH3 经冷凝 NH3液化 N2 H2沸点很低 仍未液化 故再送入压缩机 循环使用 提高原料 利用率 故选 A 项 答案 答案 A 8 解析 解析 本题是一道简单的计算题 关键是根据题意列出方程 但必须注意 题目并未规 定 n H2 n N2 3 1 且反应是可逆的 否则就会导致错选 D 把生成物物质的量 设成未知数 根据题意中的已知条件列出方程 即可求解 答案 答案 C 9 答案 答案 B 10 答案 答案 1 高温 高压 催化剂 合成氨 高温 高压 催化剂 合成 SO3 高温 常压 催化剂 2 减少生成物浓度 使平衡向生成氨的方向移动 该反应向生成 SO3的方向进 行的程度大 达到平衡后 SO2余量较少 故不需要分离 SO3 11 解析 解析 2 一次转化所发生的反应是 CH4 H2O CO 3H2 参加反应的 CH4为 0 9n mol 生成 H2为 3 0 9n mol 2 7n mol 3 K2CO3 aq CO2 g H2O l 2KHCO3 aq 这是气体体积缩小的反应 根据勒夏特列原理 增大压强有利于 KHCO3的生成 5 N2 H2经合成塔合成氨后 还有大量的 N2 H2未参加合成 所以除 NH3后的 N2 H2重新回到合成塔 再进行合成氨反应 答案答案 1 3H2S 2Fe OH 3 Fe2S3 6H2O 2 2 7n 3 b 4 生产纯碱 或作制冷剂等 5 用心 爱心 专心5 12 解析 解析 3 设起始 N2 H2的体积分别为 1 3 反应中转化的 N2的体积为 x 则 N2 3H22 NH3 起始体积 1 3 0 平衡体积 1 x 3 3x 2x 依题意 100 15 xxx x 2 33 1 2 解得 x 23 6 故 H2 100 63 75 xxx x 2 33 1 33 N2 1 H2 NH3 21 25 答案 答案 1 空气 水和燃料 防止催化剂中毒 2 合成塔 压强 10 30 MPa 温度 400 500 左右 铁触媒作催化剂 3 63 75 21 25 13 解析 解析 N2和 H2混合气体的平均相对分子质量为 8 5 根据十字交叉法 可判断出原混合气体中 N2和 H2的体积比为 1 3 由于气体的总质量不变 在恒