2022-2023学年鲁科版选择性必修1 第2章 第4节　化学反应条件的优化-工业合成氨 作业

1、第4节化学反应条件的优化工业合成氨课时作业巩固选题表考查点基础巩固能力提升平衡条件优化选择2,37,8速率条件优化选择5平衡、速率综合条件优化选择1,46,9基础题组1.(2021山西太原期中)乙烯可由乙烷脱氢制得:C2H6(g)C2H4(g)+H2(g)H0,在一定条件下反应于密闭容器中达到平衡。下列各项措施中,既能加快化学反应速率又能提高乙烷平衡转化率的是(B)A.增大容器体积B.升高温度C.分离出部分氢气D.恒压下通入氦气解析:正反应是体积增大的吸热反应,增大容器体积,压强减小,反应速率减小,A不符合题意;升高温度反应速率增大,平衡正向移动,能提高乙烷平衡转化率,B符合题意;分离出部分氢

2、气,反应速率减小,C不符合题意;恒压下通入氦气,相当于减小压强,反应速率减小,D不符合题意。2.(2021吉林通化期中)对平衡2SO2(g)+O2(g)2SO3(g)H=-198 kJmol-1,为提高SO2的转化率,应采取的合理措施是(B)A.升温、增压B.降温、增压C.升温、减压D.降温、减压解析:反应为放热反应,故降低温度,平衡正向移动,提高SO2的转化率;反应为气体体积减小的反应,故增大压强,平衡正向移动,提高SO2的转化率;故选B。3.(2021浙江台州月考)已知工业上常用石灰乳吸收尾气中的NO和NO2,涉及的反应为NO+NO2+Ca(OH)2Ca(NO2)2+H2O、4NO2+2C

3、a(OH)2Ca(NO3)2+Ca(NO2)2+2H2O。下列措施一定能提高尾气中NO和NO2去除率的是(C)A.加快通入尾气的速率B.用石灰水替代石灰乳C.适当补充O2D.使用合适的催化剂解析:加快通入尾气的速率,可能导致气体吸收不充分,尾气中NO和NO2去除率降低,故A不符合题意;用石灰水替代石灰乳,溶液中溶质的浓度减小,吸收效果变差,尾气中NO和NO2去除率降低,故B不符合题意;适当补充O2,可将尾气中过量的NO氧化为NO2被吸收,从而提高尾气中NO和NO2去除率,故C符合题意;使用催化剂只能加快反应速率,不能使平衡发生移动,不能提高尾气中NO和NO2去除率,故D不符合题意。4.(202

4、1浙江杭州期中)合成氨工业,在催化剂作用下发生反应N2(g)+3H2(g)2NH3(g),不同条件下测得平衡时的数据如下表。下列说法正确的是(C)温度/氨的含量/%0.1 MPa10 MPa20 MPa30 MPa60 MPa100 MPa20015.381.586.489.995.498.83002.2052.064.271.084.292.64000.4025.138.247.065.279.85000.1010.619.126.442.257.56000.054.509.1013.823.131.4A.该反应的反应物的键能总和大于生成物的键能总和B.工业生产中宜选择200 、100 MP

5、a条件,以提高生产效率C.实际生产中,采取迅速冷却的方法,使气态氨变成液氨后及时从平衡混合物中分离出去D.增大催化剂的比表面积(单位质量的物质所具有的总表面积),可有效加快反应速率和提高平衡转化率解析:根据表格数据可知,当压强一定时,随着温度的升高,氨的含量不断降低,则证明升高温度不利于反应正向移动,即该反应为放热反应;当温度在200 ,氨的含量较高,同比条件下,增大压强虽然氨的含量在增大,但超过10 MPa以后增大幅度不大。根据分析可知,合成氨的反应为放热反应,根据H=反应物的键能总和-生成物的键能总和可知,该反应反应物的键能总和小于生成物的键能总和,A错误;根据分析可知,工业生产中宜选择2

6、00 条件,但不宜选用100 MPa,因为氨的含量在此条件下升高并不明显,且成本较高,B错误;氨气易液化,实际生产中,采取迅速冷却的方法,使气态氨变成液氨后及时从平衡混合物中分离出去,从平衡角度考虑,平衡向正反应方向移动,从而可提高转化率与产率,C正确;增大催化剂的比表面积(单位质量的物质所具有的总表面积),可有效加快反应速率,但不会影响平衡,即不能提高平衡转化率,D错误。能力题组5.(2021湖北宜昌期中)FeSO4被硫杆菌催化氧化的反应为4FeSO4+O2+2H2SO42Fe2(SO4)3+2H2O。硫杆菌存在时Fe2+被氧化的速率与温度的关系如图所示。下列有关说法错误的是(B)A.硫杆菌

7、作催化剂B.Fe2+的氧化速率随温度的升高而升高C.FeSO4被氧化的最佳温度为30 D.硫杆菌可能在40 时失去生物活性解析:由化学方程式4FeSO4+O2+2H2SO42Fe2(SO4)3+2H2O可知,硫杆菌作催化剂,故A正确;由图像可知,Fe2+的氧化速率30 之前随温度升高而升高,30 之后随温度降低而降低,故B错误;由图像可知,Fe2+的氧化速率在温度为30 时最大,故C正确;40 时Fe2+的氧化速率很小,可能为硫杆菌在40 时失去生物活性,故D正确。6.(2021山东肥城期中)工业制硫酸的一步重要反应是SO2在400600 下的催化氧化:2SO2(g)+O2(g)2SO3(g)

8、,这是一个正反应放热的可逆反应。如果反应在密闭容器中进行,下述有关说法不正确的是(B)A.使用催化剂可加快反应速率,提高反应效率B.其他条件保持不变,温度越高,速率越快,生产效益越好C.实际生产中选定400600 作为操作温度,其原因是在此温度下催化剂的活性最高D.增大压强可以提高SO3产率,但高压对动力和设备要求太高,会增加生产成本解析:使用催化剂加快了反应速率,缩短反应时间,提高反应效率,故A正确;升高温度增大活化分子百分数,化学反应速率加快,但该反应的正反应为放热反应,其他条件保持不变时,升高温度平衡逆向移动,所以生产效益不一定好,故B错误;正反应为放热反应,操作温度应考虑催化剂的活性以

9、及反应的速率,故C正确;增大压强平衡正向移动,则可以提高SO3产率,但高压会导致对动力和设备要求太高,从而增加生产成本,为了降低成本,应该适当增大压强,故D正确。7.(2021安徽合肥期中)如图是光气在不同温度下的分解图像。光气,又称碳酰氯,化学式为COCl2,是一种重要的有机中间体,在农药、当今医药、工程塑料、聚氨酯材料以及军事上都有许多用途。制备光气的反应CO(g)+Cl2(g)COCl2(g),下列各项措施中,能提高光气的产率是(B)A.增大容器容积B.适当降低反应温度C.分离出部分COD.等容下通入惰性气体解析:该反应是气体体积减小的反应,增大容器的容积,压强减小,平衡向逆反应方向进行

10、,COCl2产率降低,故A不符合题意;根据图像,制备光气的反应属于放热反应,降低温度,平衡向正反应方向进行,COCl2产率增大,故B符合题意;分离出CO,减少反应物的浓度,平衡逆向进行,COCl2产率降低,故C不符合题意;等容下,通入惰性气体,组分浓度不变,反应速率不变,平衡不移动,故D不符合题意。8.(2021湖南长沙期中)以CO2、H2为原料合成CH3OH涉及的主要反应如下:CO2(g)+3H2(g)CH3OH(g)+H2O(g)H1=-49.5 kJmol-1CO(g)+2H2(g)CH3OH(g) H2=-90.4 kJmol-1CO2(g)+H2(g)CO(g)+H2O(g)H3不同

11、压强下,按照n(CO2)n(H2)=13投料,CO2平衡转化率随温度变化关系如图所示。下列说法正确的是(D)A.根据盖斯定律计算H3=-40.9 kJmol-1B.选择合适的催化剂可以提高反应的选择性,从而提高CH3OH的平衡转化率C.为同时提高CO2的平衡转化率和CH3OH的平衡产率,反应条件应选择高温、高压D.T1温度时,三条曲线几乎交于一点的原因是该温度下,主要发生反应解析:根据盖斯定律-=,H3=H1-H2=+40.9 kJmol-1,A错误;催化剂不会改变平衡转化率,B错误;结合图像可知为提高CO2的平衡转化率,温度应选择低温,由反应和可知为提高CH3OH的平衡产率,温度应选择低温,

12、由反应和可知,要提高CO2的平衡转化率和CH3OH的平衡产率,压强应选择高压,即为同时提高CO2的平衡转化率和CH3OH的平衡产率,反应条件应选择低温、高压,C错误;T1温度时,三条曲线几乎交于一点,说明该温度下,压强对平衡移动几乎无影响,则T1温度下,主要发生反应,D正确。9.(2021浙江温州期中)在硫酸工业中,通过下列反应使SO2转化为SO3:2SO2(g)+O2(g)2SO3(g)H=-196.6 kJmol-1,下表列出了不同温度和压强下,反应达到平衡时SO2的转化率 压强温度 1105Pa5105Pa1106Pa1107Pa400 99.2%99.6%99.7%99.9%500 93.5%96.9%97.8%99.3%600 73.7%85.8%89.5%96.4%(1)在生产中常用过量的空气是为了 。(2)在实际生产中,操作温度选定400500 ,是因为 。(3)硫酸工业选定压强通常采用常压,做出这种选择的依据是 。解析:(1)二氧化硫转化为三氧化硫的反应是可逆反应,通入过量的空气,可以增大氧气浓度,提高成本较高的SO2的转化率。(2)二氧化硫转化为三氧化硫的反应是放热反应,升高温度,平衡向逆反应方向移动,会降低二氧化硫的转化率,若温度过低,催化剂活性低,反应速率慢,不利于反应进行,400500 时催化剂活性最高,可最大限度