高中化学 电子题库 第二章 第4节知能演练轻松闯关 鲁科版选修4

PAGEPAGE6高中化学电子题库第二章第4节知能演练轻松闯关鲁科版选修41．合成氨工业上采用了循环操作，主要原因是()A．加快反响速率 B．提高NH3的平衡浓度C．降低NH3的沸点 D．提高N2和H2的利用率解析：选D。合成氨是可逆反响，在中压工艺条件下合成氨厂出口气中的氨含量一般为13%～14%，循环使用可提高N2和H2的利用率。2．工业上合成氨一般采用700K左右的温度，其原因是()①适当提高氨的合成速率②提高H2的转化率③提高氨的产率④催化剂在700K时活性最大A．只有① B．①②C．②③④ D．①④解析：选D。从影响化学反响速率和催化剂的活性两方面考虑。3．有关合成氨工业的说法中，正确的选项是()A．从合成塔出来的混合气体，其中NH3只占15%，所以生产氨的工厂的效率都很低B．由于氨易液化，N2、H2在实际生产中是循环使用，所以总体来说氨的产率很高C．合成氨工业的反响温度控制在500℃，目的是使化学平衡向正反响方向移动D．合成氨厂采用的压强是2×107～5×107Pa，因为该压强下铁触煤的活性最大解析：选B。合成氨的反响在适宜的生产条件下到达平衡时，原料的转化率并不高，但生成的NH3别离出后，再将未反响的N2、H2循环利用，这样处理后，可使氨的产率较高，据此可知A项错误，B项正确；合成氨工业选择500℃左右的温度，是综合了多方面的因素而确定的。因合成氨的反响是放热反响，低温才有利于平衡向正反响方向移动，故C项错误；不管从反响速率还是化学平衡考虑，高压更有利于合氨，但压强太大，对设备、动力的要求更高，基于此选择了20MPa～50MPa的高压，催化剂活性最大时的温度是500℃，故D项错误。4．在N2(g)＋3H2(g)2NH3(g)ΔH<0的平衡体系中，当别离出NH3时，以下说法正确的选项是()A．平衡正向移动B．平衡逆向移动C．平衡体系中NH3的含量增大D．N2的平衡转化率降低解析：选A。降低产物浓度，平衡正向移动，反响物的转化率提高。5．对于可逆反响N2(g)＋3H2(g)2NH3(g)(正反响为放热反响)，以下说法中正确的选项是()A．到达平衡后参加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，又提高了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，又有利于提高氢气的转化率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，逆反响速率减小解析：选C。到达平衡后，参加N2，平衡将正向移动，到达新平衡后，NH3的浓度会增大，而N2的浓度比原平衡的大；到达平衡后，升高温度，正、逆反响速率都增大，但平衡逆向移动，不利于NH3的生成；到达平衡后，缩小容器体积即增大压强，正、逆反响速率都增大，平衡正向移动，有利于提高H2的转化率；参加催化剂，能同等程度地增大正、逆反响速率，缩短反响到达平衡的时间。6．在合成氨时，既要使氨的产率增大，又要使化学反响速率增大，可以采取的措施有()①增大体积使压强减小②减小体积使压强增大③升高温度④降低温度⑤恒温恒容，再充入等量的N2和H2⑥恒温恒压，再充入等量的N2和H2⑦及时别离产生的NH3⑧使用适宜的催化剂A．②④⑤⑦B．②③④⑤⑦⑧C．②⑤D．②③⑤⑧解析：选C。①减小压强，产率降低，速率变慢，所以②正确；③升温平衡左移，④降温速率变慢，所以③④错；⑤相当于加压，正确，⑥错；⑦反响速率变慢；⑧对平衡无影响。7．(2023·高考上海理科综合能力测试)1913年德国化学家哈伯创造了以低本钱制造大量氨的方法，从而大大满足了当时日益增长的人口对粮食的需求。以下是哈伯法的流程图，其中为提高原料转化率而采取的措施是()A．①②③ B．②④⑤C．①③⑤ D．②③④解析：选B。合成氨反响为N2(g)＋3H2(g)2NH3(g)ΔH<0，加压、降温、减小NH3的浓度均有利于平衡向正反响方向移动，②、④正确；将原料气循环利用也可提高原料的转化率，⑤正确。8．(2023·济南高二调研)工业合成氨的正反响是放热反响，以下关于N2(g)＋3H2(g)2NH3(g)反响的图像中，错误的选项是()解析：选C。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，平衡逆向移动，NH3%减小，B正确；低温下到达平衡，NH3的含量大，C错误；增大压强，平衡向右移动，NH3%增大，D正确。9．在一定条件下，合成氨反响到达平衡后，混合气体中NH3的体积分数为25%。假设反响前后保持条件不变，那么反响后缩小的气体体积与原反响物体积的比值是()A．1/5 B．1/4C．1/3 D．1/2解析：选A。设平衡后混合气体的体积为100mL，那么其中氨的体积为25mL。由反响的化学方程式N2＋3H22NH3可以看出，每生成2体积的NH3，反响体系的总体积也缩小2体积，从而推知，反响后缩小的气体体积和平衡后混合气体中NH3的体积相等，即缩小的气体体积为25mL，那么反响前的气体体积为100mL＋25mL＝125mL。反响后缩小的气体体积与原反响物体积的比值是25∶125＝1/5，即选项A正确。10.合成氨工业对化学工业和国防工业具有重要意义。工业合成氨的原理是：N2(g)＋3H2(g)2NH3(g)ΔH<0，生产流程如下图。(1)X的化学式为__________。(2)如图中条件选定的主要原因是(选填字母)__________。A．升高温度、增大压强均有利于氨的合成B．铁在该温度时活性最大C．工业生产受动力、材料、设备等条件的限制(3)改变反响条件，会使平衡发生移动。如图表示随条件改变，产物中氨气的百分含量的变化趋势。当横坐标为压强时，变化趋势正确的选项是(填字母)__________。当横坐标为温度时，变化趋势正确的选项是(填字母)__________。解析：(1)由合成塔中合成的流程标识知最后冷却别离出去的是液态NH3。(2)综合选择的合成条件，选择的主要原因是温度影响铁的催化活性，压强影响到设备、材料等。(3)增大压强，平衡右移，w(NH3)增大；升高温度，平衡左移，w(NH3)减小。答案：(1)NH3(2)BC(3)ca11．合成氨工业中，采用氮气和氢气1∶2.8的物质的量之比进入合成塔。从合成塔出来的混合气体中，氨气占体积的15%。为使氮气和氢气得到充分利用，工业上采用将氨气别离向剩余反响物中不断补充新鲜的原料气使氮气和氢气的物质的量之比仍为1∶2.8，并将其重新充入合成塔的方法来合成氨。(1)不用计算，说出H2、N2平衡转化率较大的是__________________________。(2)从合成塔出来的气体eq\f(nN2,nH2)__________eq\f(1,2.8)(填“<”、“>”或“＝”)。(3)采用相同温度、相同压强，假设初始n(N2)∶n(H2)＝1∶3，那么氨气的体积分数__________15%(填“<”、“>”或“＝”)。(4)计算氮气和氢气以1∶2.8的物质的量之比反响时H2、N2的平衡转化率__________________________。解析：很明显，当反响物按照化学方程式中的系数之比参加时，各物质的转化率相同，生成物的体积分数最大。当不按照反响的系数比参加时，比例变小的转化率高，平衡时所占比例会更小。假设参加氮气和氢气分别为1mol、2.8mol，反响的氮气的物质的量为xmol，那么3H2＋N22NH3初始物质的量/mol2.810转化物质的量/mol3xx2x平衡物质的量/mol2.8－3x1－x2xeq\f(2x,1－x＋2.8－3x＋2x)×100%＝15%x＝0.248N2的平衡转化率为eq\f(0.248mol,1mol)×100%＝24.8%H2的平衡转化率为eq\f(0.248mol×3,2.8mol)×100%＝26.6%答案：(1)H2(2)>(3)>(4)α(N2)＝24.8%α(H2)＝26.6%12．铁在高温下可以与CO2或水蒸气反响，化学方程式及对应的平衡常数如下：①Fe(s)＋CO2(g)FeO(s)＋CO(g)K′c②Fe(s)＋H2O(g)FeO(s)＋H2(g)K″c请答复以下各题：(1)反响①的平衡常数K′c的表达式为____________________________________________________。(2)在不同温度下，K′c和K″c的值如下表所示：T(K)K′cK″c9731.472.3611732.151.67a.反响①的正反响是__________(填“吸热”或“放热”，下同)反响，反响②的正反响是__________反响。b．现有可逆反响③：CO2(g)＋H2(g)CO(g)＋H2O(g)，其正反响的焓变ΔH__________(填“>”或“<”)0。(3)要使反响③在一定条件下建立的平衡向正反响方向移动，可采取的措施为__________(填字母)。A．缩小容器体积 B．降低温度C．升高温度 D．使用适宜的催化剂解析：由表中数据知：反响①随温度升高，K′增大，说明反响①为吸热反响；同理知反响②为放热反响。即有①Fe(s)＋CO2(g)FeO(s)＋CO(g)ΔH′>0②Fe(s)＋H2O(g)FeO(s)＋H2(g)ΔH″<0，将①式减去②式整理得：CO2(g)＋H2(g)CO(g)＋H2O(g)ΔH＝ΔH′－ΔH″>0。答案：(1)K′c＝eq\f([CO],[CO2])(2)吸热放热>(3)C13．(2023·石嘴山高二竞赛考试)科学家一直致力于“人工固氮”的新方法研究。(1)目前合成氨技术原理为：N2(g)＋3H2(g)2NH3(g)ΔH＝－92.2kJ·mol－1。①673K,30MPa下，上述合成氨反响中n(NH3)和n(H2)随时间变化的关系如下图。以下表达正确的选项是__________。A．点a的正反响速率比点b的大B．点c处反响到达平衡C．点d和点e处的n(N2)相同D．773K,30MPa下，t2时刻也是该反响的平衡点，那么n(NH3)比图中e点的值大②在容积为2.0L恒容的密闭容器中充入0.80molN2(g)和1.60molH2(g)，反响在673K、30MPa下进展，到达平衡时，NH3的体积分数为20%。该条件下反响N2(g)＋3H2(g)2NH3(g)的平衡常数K＝__________。(2)希腊亚里斯多德大学的两位科学家曾采用高质子导电性的SCY陶瓷(能传递H＋)，实现了高温常压下高转化率的电解合成氨。其实验装置如图。阴极的电极反响式为______________________。(3)根据最新“人工固氮”的研究报道，在常温、常压、光照条件下，N2在催化剂(掺有少量Fe2O3的TiO2)外表与水发生以下反响：N2(g)＋3H2O(l)2NH3(g)＋eq\f(3,2)O2(g)ΔH＝akJ·mol－1进一步研究NH3生成量与温度的关系，常压下到达平衡时测得局部实验数据如下表：T/K303313323NH3生成量/(10－6mol)4.85.96.0①此合成反响的a__________0；ΔS__________0。(填“>”、“<”或“＝”)②已知：N2(g)＋3H2(g)2NH3(g)ΔH＝－92.2kJ·mol－12H2(g)＋O2(g)=2H2O(l)ΔH＝－571.6kJ·mol－1那么N2(g)＋3H2O(l)2NH3(g)＋eq\f(3,2)O2(g)ΔH＝__________。解析：(1)①a、b两点均未到达平衡，正反响速率大于逆反响速率，且正反响速率逐渐减小，逆反响速率逐渐增大，那么点a的正反响速率比点b的大；点c处，c(H2)＝c(NH3)，相等并不是不变，此点未到达平衡；点d(t1时刻)和点e(t2时刻)处都是处在平衡状态，n(N2)或c(N2)不变；温度升高，合成氨的可逆反响平衡逆向移动，n(H2)或c(H2)增大，n(NH3)减小。②设在反响过程中N2的物质的量的变化为x。3H2＋N22NH3始/mol1.600.800变/mol3xx2x平/mol1.6－3x0.8－x2xeq\f(2x,1.6－3x＋0.8－x＋2x)×100%＝20%，解得x＝0.2。K＝eq\f([NH3]2,[N2]·[H2]3)＝eq\f(\f(0.4mol,2L)2,\f(0.6mol,2L)×\f(1mol,2L)3)＝eq\f(16,15)mol－2·L2(2)合成氨反响中H2是复原剂，N2是氧化剂，N2在阴极得电子变成N3－，与H2失电