第2章第4节化学反应条件的优化——工业合成氨

1、.第2章 化学反响的方向、限度与速率第4节 化学反响条件的优化工业合成氨1对于合成氨反响，N2g3H2g 2NH3gH0，到达平衡后，以下分析正确的选项是A升高温度，对正反响的反响速率影响更大B增大压强，对正反响的反响速率影响更大C减小反响物浓度，对逆反响的反响速率影响更大D参加催化剂，对逆反响的反响速率影响更大解析：A.升高温度正逆反响速率都增大，平衡向逆反响方向挪动，说明温度对逆反响速率影响较大；B.增大压强，平衡正向挪动，那么压强对正反响速率影响较大；C.减小反响物浓度，逆反响速率不变；D.参加催化剂，对正逆反响速率影响一样。答案：B2对于合成氨的反响来说，使用催化剂和施以高压，以下表达

2、中正确的选项是A都能进步反响速率，都对化学平衡状态无影响B都对化学平衡状态有影响，都不影响到达平衡状态所用的时间C都能缩短到达平衡状态所用的时间，只有压强对化学平衡状态有影响D催化剂能缩短反响到达平衡状态所用的时间，而压强无此作用解析：对化学反响N2g3H2g 2NH3g，催化剂和高压均能缩短到达平衡的时间，但只有高压可使平衡向生成NH3的方向挪动，催化剂不影响平衡。答案：C3接触法制硫酸工艺中，其主要反响2SO2gO2g2SO3gH<0，在450 并有催化剂存在条件下建立平衡，为使该反响的反响速率增大，且平衡向正反响方向挪动的是A及时别离出SO3气体B选择高效的催化剂C适当升高温度D增

3、大O2的浓度解析：增大O2浓度可加速反响的进展，并使平衡向正反响方向挪动。答案：D4下表的实验数据是在不同温度和压强下，平衡混合物中NH3含量的变化情况。到达平衡时混合物中NH3的含量为体积分数入料VN2VH213：0.11020306010020015.381.586.489.995.498.83002.252.064.271.084.292.64000.425.138.247.065.279.85000.110.619.126.442.257.56000.054.59.113.823.131.41比较200 和300 时的数据，可判断升高温度，平衡向_方向挪动，正反响方向为_填“吸热或“放

4、热反响。2根据平衡挪动原理，合成氨适宜的条件是_。A高温高压B高温低压C低温高压 D低温低压3计算500 ，30 MPa时N2的转化率_。4实际工业消费合成氨时，考虑浓度对化学平衡的影响，还采取了一些措施。请写出其中的一个措施：_。解析：3N23H22NH3起始 1 3 0转化 n 3n 2n平衡 1n 33n 2n×100%26.4%n0.417 7故N2的转化率为×100%41.77%。答案：1左或逆反响放热2C341.77%4参加过量的N2或及时从平衡混合物中移走NH3时间：40分钟A级根底稳固根底题1在密闭容器中，合成氨的反响N23H22NH3，现将2 mol N2

5、和2 mol H2通入该容器中反响，20 s后生成0.8 mol的NH3，那么H2的转化率是多少A70%B60%C50%D40%解析：此题可以根据“三段式法列式计算。设经过20 s N2转化了x mol，那么有：N2 3H22NH3起始：2 mol2 mol0转化： x mol 3x mol 2x mol20 s后： 2x mol 23x mol 2x mol根据题意20 s后生成0.8 mol的NH3，那么有2x0.8 mol，x0.4 mol，所以H2的转化率是： ×100%60%。答案：B2对于可逆反响N2g3H2g2NH3gH<0，以下说法中正确的选项是A到达平衡后参加

6、N2，当重新到达平衡时，NH3的浓度比原平衡的大，N2的浓度比原平衡的小B到达平衡后，升高温度，既加快了正、逆反响速率，又进步了NH3的产率C到达平衡后，缩小容器体积，既有利于加快正、逆反响速率，又有利于进步氢气的转化率D参加催化剂可以缩短到达平衡的时间，是因为正反响速率增大了，而逆反响速率减小了答案：C3.反响N2 g3H2g 2NH3gH<0在某一时间段中反响速率与反响过程的曲线关系如下图，那么氨的百分含量最高的一段时间段是t1t6，只改变了温度或压强At0t1Bt2t3Ct3t4 Dt5t6解析：此题考察了对速率时间图象的分析。化学平衡时v正v逆，氨的百分含量不变。t1t2、t4

7、t5，v逆大于v正，平衡向左挪动，致使氨的百分含量减少。所以氨的百分含量最高时是t0t1。答案：A4工业合成氨的反响是放热反响，以下关于N2g3H2g2NH3g反响的图象中，错误的选项是解析：合成氨的正反响是放热反响，升温，正、逆反响速率都增大，但逆反响增大的程度大，A正确；在T1时NH3%最大，到达平衡，再升高温度，平衡逆向挪动，NH3%减小，B正确，C错误；增大压强，平衡向右挪动，NH3%增大，D正确。答案：C5合成氨的温度和压强通常控制在约500 以及2×1075×107 Pa的范围，且进入合成塔的N2和H2的体积比为13，经科学实验测定，在相应条件下，N2和H2反响

8、所得NH3的平衡浓度体积分数如下表所示，而实际从合成塔出来的混合气体中含有氨约为15%，这说明2×107 Pa5×107 Pa500 19 .142.2A.表中所测数据有明显误差B消费条件控制不当C氨的分解速率大于预测值D合成塔中的反响并未到达平衡答案：D根底题6有平衡体系：COg2H2g CH3OHgH<0，为了增加甲醇CH3OH的产量，应采用的正确措施是A高温、高压B适宜温度、高压、催化剂C低温、低压D高温、高压、催化剂解析：A.此反响为放热的反响，高温条件下使反响逆向进展，甲醇的产率减小，故A错误；B.适宜的温度和催化剂，有利于反响速率增大，此反响为体积减小的反

9、响，故高压下使反响正向挪动，故B正确；C.低压下，平衡逆向挪动，不利于甲醇的产出，故C错误；D.温度过高，使反响逆向进展，甲醇的产率减小，故D错误。答案：B7工业上合成氨是在一定条件下进展如下反响：N2 g3H2 g2NH3 gH92.44 kJ·mol1，其部分工艺流程如以下图所示：反响体系中各组分的部分性质见下表：气体氮气氢气氨熔点/210.01252.7777.74沸点/195.79259.2333.42答复以下问题：1写出该反响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平衡常数K值越大，说明_填字母。AN2的转化率越高BNH3的产率越大C原料中

10、N2的含量越高D化学反响速率越快3合成氨反响的平衡常数很小，所以在工业上采取气体循环的流程。即反响后通过把混合气体的温度降低到_使_别离出来；继续循环的气体是_。解析：1由方程式N2g3H2 g 2NH3 g不难写出：K ，根据此反响H<0，说明正反响为放热反响，升高温度平衡向吸热方向挪动，即向左挪动，NH3减小，N2和H2增大，故K减小。2平衡常数K值越大，说明NH3越大，N2和H2就越小，说明反响进展的程度大，故N2的转化率就越高，NH3的产率就越大注：产率是指实际产生的NH3与理论产生的NH3的物质的量之比。3根据气体的熔、沸点可知，氨气容易液化，使其别离可使平衡正向挪动，剩余N2

11、和H2循环使用，以进步产率。答案：1减小2AB333.42 氨N2和H2B级才能提升8合成氨反响在工业消费中的大量运用，满足了人口的急剧增长对粮食的需求，也为有机合成提供了足够的原料氨。合成氨反响是一个可逆反响：N2g3H2g2NH3g。在298 K时：H92.2 kJ·mol1，K4.1×106mol·L12。1从平衡常数来看，反响的限度已经很大，为什么还需要使用催化剂？_。2试分析实际工业消费中采取700 K左右的温度的原因：_。3298 K，1.01×105 Pa，在10 L密闭容器中充入10 mol氮气、30 mol氢气和20 mol氨气，开场的

12、瞬间，反响向_选填“正或“逆方向进展，反响进展5 min后体系能量的变化为_选填“吸收或“放出184.4 kJ，容器内压强变为原来的_倍。4从开场至5 min时，用N2浓度变化表示该反响的平均速率为_。解析：3根据Q20 mol/10 L2/10 mol/10 L·30 mol/10 L3 4/27mol·L12<K4.1×106mol·L12，反响正向进展，放出热量，且放出热量的数值为92.2 kJ·mol1的两倍，故5 min时生成的氨气为4 mol，用三步式表示为N2g3H2g 2NH3g起始量/mol 10 30 20转化量/mo

13、l 2 6 45 min时/mol 8 24 24故5 min时气体总物质的量为56mol，容器内压强变为原来的56/6014/15。4vN22 mol/10 L/5 min0.04 mol·L1·min1。答案：1使用催化剂主要是为了在不影响限度的情况下加快反响速率，进步单位时间内的产量2在该温度下，催化剂的活性最高，速率较大，反响的限度虽然有所降低，但综合分析，单位时间内的产量还是最理想的3正放出14/1540.04 mol·L1·min19工业上消费硫酸时，利用催化氧化反响将SO2转化为SO3是一个关键步骤。压强及温度对SO2转化率的影响如下表所示原料气各成分的体积分数为SO2 7%，O2 11%，N2 82%：0.10.511040099.299.699.799.950093.596.997.899.360073.785.889.596.41SO2的氧化是放热反响，如何利用表中数据推断此结论？_。2在400500 时，SO2的催化氧化采用常压而不是高压，主要原因是_。3选择适宜的催化剂，是否可以进步SO2的转化率？_选填“是或“否，是否可以增大该反响所放出的热量？_选填“是或“否。4