2021届高三化学一轮复习工业生产条件的选择和控制

1、3H2(g) +2021届高三化学一轮复习工业生产条件的选择和控制1. (2021大连模拟)甲醇是一种重要的试剂，氢气和二氧化碳在一定条件下可合成甲醇:CO2(g) - CH3OH(g) + H2O(g)，在某密闭容器中充入 3mol氢气和1mol二氧化碳，测得混合气体中甲醇的体积分数与温度的关系如图A所示：甲醉俸稅分SVCCO.1B中画出两条变化曲线并标出曲线对应的1.01 X 105Pa;另一条曲线对应的压强是合成尿素的反响：2NH 3(g) + CO(g)CO(NH 2)2(g) + H2(g)1AH = 81.0kJ mol ； TC时，在体积试答复以下问题：(1) 该反响是(填“放热

2、或“吸热)反响。该反响平衡常数的表达式为 ，为了降低合成甲醇的本钱可以采用的措施是 (任意写出一条合理的建议)。(2) 解释 OTo内，甲醇的体积分数变化趋势： 为2L的恒容密闭容器中，将2mol的NH3和1molCO混合反响，5min时，NH3的转化率为80%。那么05min平均反响速率为 v (CO) =那么：K1:温度/K398498平衡常数(K)126.5K1(填“或“V)126.5;其判断理由是 115 2 2 用：i 35 445浪素附体段分敝J IF- XJ35.M4.2NH,) Fi(CO) 假设图中c表示平衡体系中尿素的体积分数，那么a表示的转化率。 当n(NH3 L时，尿素

3、含量最大：此时，对于该反响既能增大反响速率又能使平衡正向移动的措n(CO)施是(写种)。3碳及其化合物与人类生产、生活密切相关。请答复以下问题：(1)在化工生产过程中，少量CO的存在会引起催化剂中毒。为了防止催化剂中毒，常用S02将CO氧化,S02被复原为S。：1T C(s) + 2O2(g)=CO(g) AHi = - 126.4kJ mol C(s) + O2(g)=CO2(g) AH2=- 393.5kJ mol 11 S(s) + O2(g)=SO2(g) AH3=- 296.8kJ mol那么SO2氧化CO的热化学方程式为 。(2) CO可用于合成甲醇，反响万程式为CO(g) + 2

4、H2(g)CH3OH(g)。 CO在不同温度下的平衡转化率与压强的关系如图1所示，该反响的 AH(填“或“V )0。01).3 IX)» KJ1 kPa图1匸O的平術转化率恼图2图2表示CO的平衡转化率与起始投料比；黒1、温度的变化关系，测得B(X1,60)点氢气的转化率为 40% ,贝 y x1=。 一定条件下，将 2molCO和2molH2置于容积为2L固定的密闭容器中发生上述反响，反响到达平衡时CO与H2体积之比为2 ： 1,那么平衡常数 K =。4 德国化学家哈伯从1902年开始研究由氮气和氢气直接合成氨，反响原理为N2(g) + 3H2(g)2NH 3(g)AH = - 9

5、2.4kJ mol 1 °(1)在恒温恒容条件下，向反响平衡体系中充入氮气，到达新平衡时，c(H2)将(填“增大“减小“不变或“无法判断，下同 ),C(N2)J(H2)将。工业上可用 CH4与水蒸气制氢气：CH4(g) + H20(g)CO(g) + 3H2(g)。在200C时2L的密闭容器中，将1molCH4和ImolH 20(g)混合，到达平衡时 CH4的转化率为 80%。贝U 200C时该反响的平衡常数 K =(保存一位小数)。如图为合成氨反响在不同温度和压强、使用相同催化剂条件下，初始时氮气、氢气的体积比为1 : 3时,平衡混合物中氨的体积分数。 假设分别用Va(NH3)和v

6、b(NH3)表示从反响开始至达平衡状态 A、B时的化学反应速率，那么 Va(NH3)(填“ 或“ = )vb(NH3)。2和 3(H)-1(H) 450 SJKI S50 6(町 丁代5. (1)氨催化氧化时会发生两个竞争反响:反响I: 4NH3(g) + 502(g)反响H: 4NH 3(g) + 302(g)为分析某催化剂对该反响的选择性，jt/mol0B520腳、r/t4N0(g) + 6H2O(g) AH = - 905.0kJ mol12N2(g) + 6H20(g)AH = - 1266.6kJ mol在1L密闭容器中充入1molNH 3和2molO2,测得有关物质的量关系如 该催

7、化剂在低温时选择反响 (填“I或“n )。 520C时，4NH3+ 3022N2+ 6出0平衡常数K =(不要求得出计算结果， 只需列出数字计算式)。 C点比B点所产生的 NO的物质的量少的主要原因是 (2)汽车使用乙醇汽油并不能减少 NOx的排放，这使 NOx的有效消除成为环保领域的重要课题。某研究性 小组在实验室以 Ag-ZSM-5为催化剂，测得 NO转化为N?的转化率随温度变化情况如下图。假设不使用 CO,温度超过775K，发现NO的分解率降低，其可能的原因为在n(NO)/n(CO) = 1的条件下，为更好地除去 NOx物质，应控制在最正确温度在 K左右。刖山6( M)就卅 BOO Tt

8、O I.反响材度/KoJtCOIIf NO也按分懈询皿的产率* CO劉隶的巨令嗒 fr(NO)7fl(CO)=l东件T.复原为恥的转侶当转化对恥啊转化聿h16、(2021届北京四中高三期中)NH3可用于生产硝酸和尿素。(1)生产硝酸： NH3催化氧化是工业制硝酸的第一步反响，其化学方程式是 除此之外，相同条件下还可能发生以下副反响：H 一1105kJ/mol：H =-1269kJ/mol4NH3 ( g) + 402 (g)= 2N2O (g) + 6H2O (g)4NH3 (g) + 3O2 (g)= 2N2 (g) + 6H2O (g) 两个副反响在理论上趋势均很大，但实际生产中影响并不大

9、，原因是(2)生产尿素: 尿素的合成分两步进行；a. 2NH3 (g) + CQ (g) _-NH2COONH (l)H = -117kJ/molb. NH2COONH1 (I)-CO (NH2) 2 (l)+ 也0 (l)：H 二 15kJ /molOCQ的平衡转化率增那么总反响-2NH3 (g) + CQ (g) CO ( NH2) 2 (l)+ H>O (l)的也 H = 以下图为n (NH3): n (CO2)= 4： 1时，温度对CQ的转化率的影响。解释温度升高大的原因：4fr 测定尿素样品含氮量的方法如下：取a g尿素样品，将所含氮完全转化为NH3，所得NH3用过量的vi m

10、Lci mol L H2SO4溶液吸收完全，剩余 H2SQ用V2 mL C2 mol L NaOH溶液恰好中和，那么尿素样品中氮元 素的质量分数是。答案精析1. 放热 K = cCH3°H +°增加co?的充入量(合理即可)C (H2 )C(C°2 )(2) 温度低于To时，反响未到达平衡，反响正向进行，使甲醇的体积分数逐渐增大(3) 小于小于(4) 如下图解析(1)W点表示在To时反响到达平衡状态，到达平衡之后，升高温度，甲醇的体积分数减小，说明平衡向逆反响方向移动，那么正反响是放热反响。该反响平衡常数的表达式为了降低c (H2 )c(C°2)合成甲醇

11、的本钱可以采用的措施是：增加C°2的充入量。(3)Q点时反响未到达平衡状态，反响正向进行，甲醇的体积分数增大，氢气的转化率增大，所以Q点氢气的转化率小于 W点的。Q点和M点对应体系中各物质的浓度相同，M点对应的温度较高，反响速率较大。(4)其他条件不变，随着氢气与二氧化碳体积比增大，氢气的转化率减小；该反响的正反响是气体分子数减小的反响，增大压强，氢气转化率增大。2. (1) 110.5kJmo|T(2)0.08mol L1 min 1 < 合成尿素的反响为放热反响，温度升高，平衡逆向移动，K减小 C°2 按物质的量之比为 2 : 1参加NH3和C°13.

12、(1)S°2(g)+ 2C°(g)=S(s) + 2C°2(g) AH = 237.4kJ mol<34.5解析(1)由盖斯定律可知，2X2 X即可得所求热化学方程式。(2)由于温度越高C°的平衡转 化率越低，那么可推出温度升高平衡向逆反响方向移动，那么正反响放热，即AH< 0。令C°起始物质的量为1 21mol, H2的起始物质的量为 X1mol，当C°变化0.6mol时，H2变化1.2mol，那么有亠X 100% = 40%，解得X1、 1 1X1 = 3。列出三段式，先根据两种气体体积比为2 ： 1,可列式求出平衡浓

13、度 c(CH3°H) = mol L , c(C°)=|mol L-1, c(H2)= 7mol L-1,然后列式计算 K =：缪3°1 = 4.5。33c C° c H24. (1)减小 增大 (2)69.1(3)<解析(1)恒温恒容条件下，向反响平衡体系中充入氮气， 平衡将向正反响方向移动， 故到达新平衡时，C(H0减小。温度不变，平衡常数2K- CN2 c3H2不变，到达新平衡后,c(NH3)增大，K不变，故c(N2)c(H2)也会增大。(2)根据三段式法进行计算:CH4(g) + H 2O(g)C0(g) + 3H2(g)1起始 /mol

14、L - 0.50.500转化 /mol L - 0.5 X 0.5X 0.5 X 0.5X 80%80%80%80% X 3平衡 /mol L - 0.10.10.41.233那么平衡常数K =盂：H10 = 04册-69。由题图可知，B所处的温度和压强均大于A，故va(NH3)<Vb(NH3)。5. (1)n0.22X 0.96430.44X 1.453该反响为放热反响，温度升高，平衡向左(逆反响方向)移动(2)NO分解反响是放热反响，升高温度不利于反响正向进行8706、( 1 4NH3+ 5O2催化剂 4NO+ 6H2O使用催化剂提高氨的催化反响的选择性(其他答案合理给分)(2 H 二-102kJ/mol 升高温度，反响 b正向移动 14 (23 -c2v2)x 10'/a(3) 氢气在Q点的转化率 (填“大于 “小于或“等于，下同)氢气在W点的转化率；其他条件相同，甲醇在 Q点的正反响速率 甲醇在