鲁科化学选修4化学反应条件的优化工业合成氨第3教案

1、（第三课时）【题1】在一定条件下将含1 mol NH3的体积不变的密闭容器加热，发生反应2NH33H2N2，一段时间后达到平衡，此时NH3的体积分数为x %，若在容器中再加入1 mol NH3后密封，加热到相同温度，使反应达到平衡，设此时NH3的体积分数为 y %，则x 和 y 的关系正确的是（A）A.x <y B. x > y C. xy D. xy【解析】体积不变的密闭容器，多加NH3后相当于加压，使平衡向气体体积系数缩小的方向移动，所以NH3的体积分数会大一点，即有.x <y。【题】将V1 L的H2和V2 L的N2在一定条件下发生反应，达到平衡后，混合气体总体积为V3

2、L（气体体积均在相同条件下测定），则生成NH3的体积是（A）A.（V1V2V3）L B.（V1V2V3）L C.（V1V22V3）L D.V3（V1V2） L【解析】 N2 3H2 2NH3 V 1 3 2 2（V1V2V3）L根据比例即可得到答案。【题3】根据下列叙述，完成（）（）题。工业上合成氨的原料之一氢气，有一种来源是取自石油气，例如丙烷。（）有人设计了以下反应途径，假设反应都能进行，你认为最合理的是（C）极高温高温脱氢A.C3H8 CH2催化剂B. C3H8 C3H6H2电解C. C3H8H2O COH2，COH2O=CO2H2D. C3H8O2=CO2H2O,，H2OH2O2（）按

3、以上最合理的反应途径，理论上用1 mol 丙烷最多可制得氨气（B）A.4 mol B.6.7 mol C.10 mol D.2.7 mol（）该合理反应途径最显著的优点是（C）A.简单易行B.制得的H2纯度高C.制得的H2产量高D.可同时获得大量热能催化剂【解析】(1)从产量、能源等角度进行考虑。（）C3H83H2O 3CO 7H2， COH2O=CO2H21mol 3mol 7mol 3mol 3mol1mol C3H8可生成10mol H2N2 3H2 2NH3 3 2 10mol (6.7mol)【题4】把氮气和氢气按：的物质的量比混匀后分成四等份，分别同时充入A、B、C、D四个装有催化

4、剂的真空容器中（容器的容积固定），在保持相同温度的条件下，四个容器中的合成氨反应达到化学平衡状态。分析下表中实验数据回答问题（用A、B、C、D填空）。容器代号ABCD平衡时混合物的平均相对分子质量1617平衡时氮气的转化率20%平衡时氢气的转化率30%(1)都达到平衡时，容器中氨气的物质的量最大。(2)达到平衡时所需时间最长的容器是。(3)四个容器由小到大的排列顺序是。【解析】设氮气和氢气均为mol N2 3H2 2NH3起始量 1mol 1mol 0A.平衡0.8mol 0.4molB平衡0.7mol 0.2moln1=17= n1=N2 3H2 2NH3 n 1 3 2 2215/8 C平

5、衡 230/17D平衡【题5】.向体积不变的密闭容器中充入2 mol N2和6 mol H2，一定条件下发生反应：N2(g)3H2(g)2NH3(g)，平衡时混合气共7 mol。令a、b、c分别代表N2、H2、NH3起始加入的物质的量，维持温度不变，使达到平衡时各成分的百分含量不变。则：(1)若a0，b0，则c (2)若a0.7，b2.1，则：c这时反应向进行；若要维持反应开始时即向该反应方向进行，c的取值范围是；(3)欲使起始反应维持向与（）相反的方向进行，则b的取值范围是。【解析】(1)根据等效平衡，可利用完全转化的思维进行变化。应与起始相等。 N2 3H2 2NH3起始mol 6mol

6、0mol起始mol 0mol c mol转化 0.5cmol 1.5cmol c mol极限 0.5cmol 1.5cmol 0mol0.5cmolmol c4(2)符合题设条件的各起始量之差应与反应式中相应系数成比例。 N2(g) 3H2(g) 2NH3(g)起始条件0.7 2.1 c0.70.5cc2.6题设条件平衡时共7 mol气体，而(2)小题起始量才5.4mol(0.7mol2.1mol2.6mol)，所以起始反应向逆反应方向进行。从三个极限起始量考虑，即N2转化率等于0时，2 mol N2、6 mol H2、n(NH3)；N2转化率等于100%时，n(N2)、n(H2)、n(NH3

7、)4 mol；现求平衡时各成分的物质的量，设平衡时N2转化了x mol，N2(g) 3H2(g) 2NH3(g)x 3x 2x2x 63x 2x依题意：(2x)(63x)2x7，x0.5所以平衡时，n(N2)1.5 mol、n(H2)4.5 mol、n(NH3)1 mol将三个极限起始量加以分析对比：N2(g) 3H2(g) 2NH3(g)（N2转化率为时起始量）1.5 4.5 1（平衡量为起始量）（N2转化率为100%时起始量）可以看出，为了维持反应开始向逆反应方向进行，c的起始范围是1<c4。（）同理，为了维持反应开始向正反应方向进行，b的起始范围是4.5<b6。【题6】将一定

8、量的SO2和含0.7 mol氧气的空气（忽略CO2）放入一定体积的密闭容器中，550时，在催化剂作用下发生反应：2SO2O22SO3（正反应放热）。反应达到平衡后，将容器中的混合气体通过过量NaOH溶液，气体体积减少了21.28 L；再将剩余气体通过焦碳没食子酸的碱性溶液吸收O2，气体的体积又减少了5.6 L（以上气体体积均为标准状况下的体积）。（计算结果保留一位小数）请回答下列问题：（）判断该反应达到平衡状态的标志是。（填字母）a.SO2和SO3浓度相等b.SO2百分含量保持不变c.容器中气体的压强不变d.SO3的生成速率与SO2的消耗速率相等e.容器中混合气体的密度保持不变（）欲提高SO2

9、的转化率，下列措施可行的是。（填字母）a.向装置中再充入N2b.向装置中再充入O2c.改变反应的催化剂d.升高温度（）求该反应达到平衡时SO2的转化率（用百分数表示）。（）若将平衡混合气体的%通入过量的BaCl2溶液，生成沉淀多少克【解析】判断该反应达到平衡状态的标志可以从v正v逆，或者各组分百分含量不随时间变化而变化，若不是等体积的反应可以从压强或颜色等不再随时间变化而变化均可以判断该反应已经达到平衡。要提高其中一种反应物的转化率，可以加入另一种反应物，或者根据反应方程式属于吸热还是放热反应来变化温度。消耗的O2的物质的量：0.7mol生成的SO3的物质的量：0.45mol20.9molSO2和SO3的物质的量之和：反应前的SO2的物质的量：0.95molSO2的转化率：【题7】在L的某容器中，测得平衡时N2为0.50 atm，H2为0.52 atm，NH3为2.63 atm，若从此容器中取走NH3直至N2在平衡时分压为0.40 atm。试计算在新的平衡条件下NH3和H2的分压。【解析】首先根据题意计算平衡常数Kp取走NH3后，平衡向右移动，就消耗一定量H2，这时N2的分压为0.40atm，根据合成氨方程式N2(g)3H2(g)2NH3(g)，每消耗1mol的N2，就必须用掉mol H2。因此H