周测5 化学反应的方向与调控（含解析）

周测5化学反应的方向与调控

（时间：60分钟分值：100分）

一、选择题（本题共12小题，每小题5分，共60分。每小题只有一个选项符合题目要求）

1.下列说法错误的是（）

A.1molIhO在不同状态时的嫡值:S［IhO（s）］＜SlII2O（1）］＜S［II2O（g）］

B.凡是放热反应都是自发的，吸热反应都是非自发的

C.CaCO3（s）=CaO（s）+CO2（g）△〃＞（）,反应能否自发进行与温度有关

D.常温下反应2Na2so3（s）+Ch（g）=2Na2so心）能自发进行，则△“＜（）

2.（2023•江苏吴江汾湖高级中学月考）合成氨是人类科学技术发展史上的一项重大突破，其反

应为NMg）+3H2（g）=2NH3（g）A//＜0o下列有关说法正确的是（）

A.在合成氨中，为增大H2的转化率，充入的N2越多越好

B.恒容条件下充入稀有气体有利于NH3的合成

C.工业合成氨的反应是嫡减小的放热反应，在低温时可自发进行

D.将产生的氨气分离出去，可以增大正反应速率，同时提高反应物转化率

3.在298K和100kPa压力下，已知金刚石和石墨的嫡、燃烧热和密度分别如表所示：

物质S/(JKfmoL)△"/(kJmoL)p/(kg-m-3)

C（金刚石）+2.4-395.403513

C（石墨）+5.7-393.512260

此条件下，对于反应C（s,石墨）=C（s,金刚石），下列说法正确的是（）

A.该反应的△“＜（）,AS＜0

B.由公式AG=△”-7AS可知，该反应的AG=+985.29kJmoL

C.金刚石比石相稳定

D,超高压条件下，石墨有可能变为金刚石

4.下列说法不正确的是（）

A.非自发的反应一定可以通过改变条件使其成为自发反应

B.相同物质的量的同种物质气态时燃值最大，固态时媾值最小

C.反应NHKg）+HQ（g）=NH4Q（s）在室温下可自发进行，则该反应的

D.恒温恒压卜"△”＜（）且AS〉。的反应正向能自发进行

5.（2023•天津一中月考）如图所示为工业合成氨的流程图。有关说法不正确的是（）

A.步骤①中“净化”可以防止催化剂中毒

B.产品液氨除可用于生产化肥外，还可用作制冷剂

C.步骤③④⑤均有利于提高原料的转化率

D.步骤②中“加压”既可以提高原料的转化率，又可以加快反应速率

6.工业合成氨的正反应是放热反应，下列关于反应N2（g）+3H2（g）=2NH.、（g）的图像中,

错误的是（）

°时间〃。时间〃

CD

7.（2023•福州高级中学高二期末）中国科学家在合成氨［N2（g）+3H2（g）=2NHKg）△〃＜（）］

反应机理的研究中取得了重大进展，首次报道了LiH-3d过渡金属这一复合催化剂体系，并提

出了“氮转移雁化机理（如图所示）。下列说法不正确的是（）

16(MX)

M12(MM)

O・

E

I8(KX)

)

(、

£4(KM)

N

)

D0

2()025()3(Xi350

T/t：

A.转化过程中有极性键的形成

B.复合催化剂降低了反应的活化能

C.复合催化剂能降低合成氨反应的焰变

D.低温卜合成氨，能提高原料的平衡转化率

8.以卜.化学平衡原理的应用正确的是（）

A.工业生产S03的反应是2so2（g）+O2（g）=2S0Kg）A//<0,实际生产采用的是高压低

温的生产条件

B.关节滑液由于形成尿酸钠晶体：Ur-（aq）+Na+（aq）=NaUr（s,尿酸钠）A"vO而引发

关节炎，治疗的做法是采用冷敷

c.C0中毒是因为CO吸入肺中发生反应：CO+HbO2（氧合血红蛋白）Ch+HbCO（碳氧

血红蛋白），治疗的做法是把病人放入岛压氧舱

D.自来水厂用液氯进行自来水的消毒时会加入少量液氨，发生以下反应，生成比HQ0稳

定的NH2CI:NH3+HCIOH20+NH2C1,目的是降低HQO的毒性

9.一定条件下合成乙烯：6H2（g）+2CO2（g）=CH2=CH2（g）+4H2O（g）,已知温度对C02

的平衡转化率和催化剂催化效率的影响如图所示，下列说法中不正确的是（）

百分比/%

A.该反应的逆反应为吸热反应

B.平衡常数：KM>KN

C.生成乙烯的速率：贝N］一定大于次M）

D.当温度高于250C,升高温度，催化剂的催化效率降低

10.工业上可在高纯度氨气下，通过球磨氢化锂的方式合成高纯度的储氢材料氨基锂，该过

程中发生反应：LiH（s）+NH3（g）=LiNH2（s）+H2（g）。在NH3分压为0.3\0^下口1好12的相

对纯度随琢磨时间的变化情况如图所示。下列说法正确的是（）

A.增大压强可以提高原料的利用率

B.若平衡时混合气体中比的物质的量分数为60%,则该反应的平衡常数K=1.5

C.工业生产中，在NH3分压为0.3MPa卜.合成LiNH2的球磨时间越K越好

D.投入定量的反应物，平衡时混合气体的平均摩尔质量越大，LiNFh的相对纯度越高

11.工业上可通过甲醉减基化法制取甲酸甲酯（HCOOCH3）:CH30H（g）+C0（g）

=HC00CH3（g）。在容积固定的密闭容器中，投入等物质的量CH30H和CO,测得相同时

间内co的转化率随温度的变化如图所示。卜.列说法不正确的是（）

温度/七

A.增大压强，CHQH的转化率增大

B.b点反应速率】，正=1，逆

C.平衡常数K（75℃）＞K（85℃）,反应速率VbOd

D.生产时反应温度控制在80〜85°C为宜

12.一定条件下，合成氨反应为N2（g）+3H2（g）=2NHKg）。图I表示在此反应过程中的能

量变化，图2表示在2L的密闭容器中反应时N2的物质的量随时间的变化曲线，图3表示在

其他条件不变的情况下，改变起始物氢气的物质的量对此反应平衡的影响，下列说法正确的

<(

7

C

E

2

)

/

宜

档

反应历程

图1

A.升高温度，该反应的平衡常数增大

B.由图2信息,10min内该反应的平均速率可见）=0.09molf'min-1

C.由图2信息，从11min起其他条件不变，压缩容器的容积，则/MN》的变化曲线为d

D.图3中温度力<4，a、b、c三点所处的平衡状态中，反应物N2的转化率最高的是b点

二、非选择题（本题共3小题，共40分）

13

13.（12分，每空3分）N2和比生成NH3的反应为»2信）+尹盘）=NHMg）A/7=-46.2

kJmor1,在Fe催化剂作用下的反应历程如下（*表示吸附态）：

化学吸附：N2（g）—>2N*,H2（g）—>2H";

表面反应：N*+H*=NH*,NH*+H*=NHf,NH2+H*=NH；;

脱附：NH5=NH3（g）°

其中N2的吸附分解所需活化能最高，速率最慢，决定了合成氨的整体反应速率。请回答下列

问题：

（1）有利于提高平衡混合物中氨含量的条件有（填字母）。

A.低温B.高温C.低压D.高压

E.催化剂

（2）实际生产中，常用Fe作催化剂，控制温度700K左右，压强10〜30MPa,原料气中N2

和小物质的量之比为1：2.8。分析说明原料气中N2适度过量的两个理由：

（3）下列关于合成氨反应的理解正确的是________（填字母）。

A.工业上合成氨反应在不同温度下的AS都小于0

B.当温度、压强一定时，向合成氨平衡体系中添加少量惰性气体，平衡正向移动

C.原料气要经过净化处理，防止催化剂“中毒”

14.（12分，每空3分）丙烯是制备聚丙烯的单体，在催化剂作用下，可由丙烷直接脱氢或氧

化脱氢制得。

反应I（直接脱氢）：

C3H8（g）=C3H&）+出小）NH\

反应H（氧化脱氢）：

2c3H8（g）+C>2（g）=2C3H6（g）+2H2O（g）△”?=一236kJmoL

已知：2H2（g）+O2（g）-2H2O（g）△〃3=-484kJmoL

⑴AM=kJmol_1o

⑵向某容器中仅通入C3%(g),发生反应【，达到平衡后，下列措施能提高c3H6(g)的平衡产

率的有(填字母)。

A.恒压下，充入惰性气体

B.加入高效催化剂

C.恒容下，充入C3H8

D.适当升高温度

⑶向某恒压密闭容器中通入C3H8(g)和N2(g)的混合气体(N2不参与反应)，发生反应I,反应

起始时气体的总压强为10。kPa。在温度为T1°C时，C3HHg)的平衡转化率与通入的混合气体

中C3H虱g)的物质的量分数的关系如图所示。

JHH的物质的量分数

①C3H8的平衡转化率随起始通入C3H8的物质的策分数增大而减小，其原因是

②力C时，反应I的平衡常数Kp=kPa(以分压表示，分压=总压X物质的量分数，

保留一位小数)。

15.(16分)[2022•辽宁,1B(1)(2)(3)(4)(5)]工业合成氨是人类科学技术的一项重大突破,目前

已有三位科学家因其获得诺贝尔奖，其反应为：N2(g)+3H2(g)=2N%(g)AH=-92.4

kJmoLAS=-200JK-'-moP'o

回答下列问题：

(1)合成氨反应在常温下(填“能"或''不能")自发。

(2)温(域'高"或“低"，下同)有利于提高反应速率，温有利于提高平衡

转化率，综合考虑催化剂(铁触媒)活性等因素，工业常采用400〜500

针对反应速率与平衡产率的矛盾，我国科学家提出了两种解决方案。

(3)(3分)方案一：双温一双控一双催化剂。使用Fe-TiO2THv双催化剂，通过光辐射产生温差

(如体系温度为495℃时，Fe的温度为547℃,而TiO2THy的温度为415°C)。

。双温催化热Fe冷Ti双温催化

(MUM)---传统铁触媒催化

催化❶

495七

热Fe催化

下列说法正确的是__________0

a.氨气在“冷Ti”表面生成，有利于提高氨的平衡产率

b.N三N在“热Fe”表面断裂，有利于提高合成氨反应速率

c.“热Fe”高于体系温度，有利于提高氨的平衡产率

d.“冷Ti”低于体系温度，有利于提高合成氨反应速率

(4)(3分)方案二：M-LiH复合催化剂。

10000

-

a

o

E

m

、

部

汉

囹

K

Mn

FeCoNi催化剂

7

于

％

c・

l

u

m

、

繇

同

金

A

下列说法正确的是__________o

a.300℃时，复合催化剂比单一催化剂效率更高

b.同温同压下，复合催化剂有利于提高氨的平衡产率

c.温度越高，复合催化剂活性一定越高

(5)某合成氨速率方程为：u=h，N2)d(H2)d(NH3),根据表中数据，丫=

CN2CHCNH3V

实验2

mol-L-1mol-L-1niol-L-1mol-L-'-s-1

1mnPq

22mnP2q

3mn0.1/?10g

4m2nP2.82的

在合成氨过程中，需要不断分离出氨的原因为

a.有利于平衡正向移动

b.防止催化剂中毒

c.提高正反应速率

周测5化学反应的方向与调控

（时间:60分钟分值：100分）

一、选择题（本题共12小题，每小题5分，共60分。每小题只有一个选项符合题目要求）

1.下列说法错误的是（）

A・ImolHzO在不同状态时的稿值:S[H2O（s）]<5[H2O（l）]<5[H2O（g）]

B.凡是放热反应都是自发的，吸热反应都是非自发的

C.CaCO3（s）=CaO（s）+CO2（g）AH>0,反应能否自发进行与温度有关

D.常温下反应2Na2sO3（s）+O2（g）=2Na2so心）能自发进行，贝l]AHvO

答案B

解析同一物质，气态时嫡值最大，液态时次之，固态时最小，A正确；AG=XH-TAS<0

反应能自发进行，所以放热反应不一定是自发的，吸热反应可能是自发的，B错误；

CaCO5（s）=CaO（s）+CO2（g）AH>0,△»（）,该反应在较低温度下不能自发进行，而在较高

温度下能自发进行,所以能否自发进行与温度有关<正确;2用250心）+02。=2m250心），

A5<0,常温下，能自发进行，AG=A//-TA5<0,则△“<（）,D正确。

2.（2023•江苏吴江汾湖高级中学月考）合成氨是人类科学技术发展史上的一项重大突破，其反

应为N2（g）+3HKg）=2NH3（g）△”<0。下列有关说法正确的是（）

A.在合成氨中，为增大H2的转化率，充入的N?越多越好

B,恒容条件下充入稀有气体有利于NH3的合成

C.工业合成氨的反应是炳减小的放热反应，在低温时可自发进行

D.将产生的氨气分离出去，可以增大正反应速率，同时提高反应物转化率

答案C

解析理论上氮气越多越好，但充入过多的氮气会造成压强过大，对设备强度的要求更高，

而且会影响到产物中氨气的分离，所以充入的氮气要有一定的限度，A项错误；恒容条件F

充入稀有气体，参与反应的各物质的浓度没有改变，则平衡不移动，对氨气的合成没有影响,

B项错误；AG=△"一TAS<0时，反应可以自发进行，该反应的△"<（）、AS<0,所以在低温

卜.可自发进行，C项正确；将产生的氨气分禽出去，正反应速率瞬间不变，然后慢慢减小，

逆反应速率瞬间减小，然后慢慢增大，反应正向移动，反应物的转化率升高，D项错误。

3.在298K和100kPa压力|〈，已知金刚石和石墨的炳、燃烧热和密度分别如表所示：

物质S/CJ-K-'-mor1)p/(kgm-3)

C（金刚石）+2.4-395.403513

c（石墨）+5.7-393.512260

此条件下，对于反应C（s,石墨）=C（s,金刚石），下列说法正确的是（）

A.该反应的A"VO,ASV0

B.由公式AG=A”-7AS可知，该反应的AG=+985.29kJmol-i

C.金刚石比石墨稳定

D.超高压条件下，石墨有可能变为金刚石

答案D

解析根据燃烧热的定义可知：C（s,金刚石）+O2（g）=CCh（g）AH=-395.40kJ-mcP1,

C（s,石墨）+O2（g）=CO2（g）AH=-393.51kJnoL,反应C（s,石墨）=C（s,金刚石）的AH

=（-393.51kJmor'）-（-395.40kJmor'）=+1-89kJ-nior1>0,A5=5（s,金刚石）-5（s,

石墨）=+2.4J.K-.mor'-5.7J-K-1-mor1=-3.3JK-1-mor'<0,A错误；由公式AG=

A”-72fs可知,该反应AG=+L89kJmoL-298Kx（-3.3JK-'-mor^xlO_3kjL=+

2.8734kJ-mor,,B错误；由A选项可知,反应C（s,石墨）=C（s,金刚石）是吸热反应，说

明质量相同时，石墨的能量较低，则石墨比金刚石稳定，C错误。

4.下列说法不正确的是（）

A.非自发的反应一定可以通过改变条件使其成为自发反应

B.相同物质的量的同种物质气态时炳值最大，固态时燧值最小

C.反应NH3（g）+HCl（g）=NH40（s）在室温下可自发进行，则该反应的A〃V（）

D.恒温恒压下，AHVOILAS〉。的反应正向能自发进行

答案A

解析NH>0且AS<0的反应，即使改变条件也不能自发进行，A错误；尴是指体系的混乱

程度，相同物质的量的同种物质：S(g)>S(l)>S(s),B正确；反应能自发进行的判据是△“一

T」S<0,由反应NH3(g)+HCl(g)=NHjCl(s)可知，该反应的AS<0,要使△〃一以SvO,

必须满足△”<。,C正确；恒温恒压下，NH<0且AS>3的反应，AH-TASe,反应正向

一定可以自发进行，D正确。

5.(2023•天津一中月考)如图所示为工业合成氨的流程图。有关说法不正确的是()

NH3

A.步骤①中“净化”可以防止催化剂中毒

B.产品液氨除可用于生产化肥外，还可用作制冷剂

C.步骤③④⑤均有利于提高原料的转化率

D.步骤②中“加压”既可以提高原料的转化率，又可以加快反应速率

答案C

解析步骤①中“净化"是除去杂质，以防止催化剂中毒，A项正确；氨气与酸反应得到故盐，

故NH3可用于生产化肥，液氨变为气体时吸收周围热量，可用作制冷剂，B项正确；催化剂

只能提高反应速率，不能提高原料的转化率，合成氨反应为放热反应，高温不利于平衡正向

移动，而液化分离出NH3可以使平衡正向移动，有利于提高原料的转化率，N?、山的循环再

利用也有利于提高原料转化率，所以步骤④⑤有利于提高原料的转化率，C项错误；合成氨

的反应为气体分子数减小的反应，加压有利于平衡正向移动，提高原料转化率，加压也可以

提高反应速率，D项正确。

6.工业合成氨的正反应是放热反应，下列关于反应N2(g)+3H2(g)=2NHMg)的图像中，

错误的是()

NH?%NH4

案

答C

解析在八时NH3%最大，达到平衡，再升高温度，平衡逆向移动，NH3%减小，B正确；

低温F有利于反应正向进行，NH3%大，C错误；增大压强，平衡向右移动，NH3%增大，D

正确。

7.（2023•福州高级中学高二期末）中国科学家在合成氨[N?（g）+3H2（g）=2N%（g）A/7<0]

反应机理的研究中取得了重大进展，首次报道了LiH-3d过渡金属这一复合催化剂体系，并提

出了“氮转移”催化机理（如图所示）。下列说法不正确的是（）

16(MK)

12(XM)

8(KM)

4(X)()

0

2(M)2503(Xi350

77

A.转化过程中有极性键的形成

B.复合催化剂降低了反应的活化能

C.复合催化剂能降低合成氨反应的焰变

D.低温下合成氨，能提高原料的平衡转化率

答案C

解析催化剂能降低反应的活化能，B项正确；催化剂不能改变反应的熔变，C项错误；N?（g）

+3H2（g）=2NH3（g）Af/<0,该反应的正反应为放热反应，低温条件下，平衡正向移动，

因此低温下合成氨能提高原料的平衡转化率，D项正确-

8.以下化学平衡原理的应用正确的是（）

A.工业生产SOa的反应是2sO2（g）+O2（g）=2SOKg）kH<0,实际生产采用的是高压低

温的生产条件

B.关节滑液由于形成尿酸钠晶体：Ur-（aq）+Na+（aq）=NaUr（s,尿酸钠）AH<0而引发

关节炎，治疗的做法是采用冷敷

c.CO中毒是因为CO吸入肺中发生反应：CO+HbO2,气合血红半白）Ch+HbCO（碳气

血红蛋白），治疗的做法是把病人放入高压氧舱

D.自来水厂用液氯进行自来水的消毒时会加入少量液氨，发生以卜.反应，生成比HCIO稳

定的NH2CI:NHS4-HCIOH2O+NH2CI,目的是降低HC1O的毒性

答案C

解析高压有利于SO3生成，但在常压FSO2的平衡转化率已经很高，加压必须改进设备,

增大投资和能量消耗，故实际生产中，通常采用常压操作，而低温条件卜反应速率较低，不

利于生产，该反应的正反应为放热反应，升高温度不利于平衡向正反应方向移动，故必须选

择合适的温度，不能太低，同时还需考虑催化剂的活性，A错误；反应Ur-（aq）+Na+

（aq）NaUr（s,尿酸钠）△”<（）是放热反应，冷敷平衡向正反应方向移动，加重病情，B

错误；把病人放入高压氧舱，增大氧气的浓度，平衡逆向移动，减少CO与HbO2的结合，

防止中毒，C正确；加液氨后，使部分HQO转化为较稳定的NHz。，当HC1O开始消耗后,

平衡向左移动，乂产生HC1O起杀菌作用，D错误。

9.一定条件下合成乙烯：6H2（g）+2CO2（g）=CH2=CH2（g）+4H2O（g）,已知温度对CO2

的平衡转化率和催化剂催化效率的影响如图所示，下列说法中不正确的是（）

百分比/%

A.该反应的逆反应为吸热反应

B.平衡常数：KM>KN

C.生成乙烯的速率：贝N］一定大于次M）

D.当温度高于250C,升高温度，催化剂的催化效率降低

答案C

解析升高温度，二氧化碳的平衡转化率降低，则平衡逆向移动，逆反应为吸热反应，故A

正确；M点温度低于N点温度，升温平衡逆向移动，所以M点的平衡常数大于N点，故B

正确；化学反应速率随温度的升高而提高，温度高于250c时催化剂的催化效率随温度的升

高而降低，所以NN）有可能小于i，（M）,故C错误；根据图像可知D正确。

10.工业上可在高纯度氨气下，通过球磨氢化锂的方式合成高纯度的储氢材料氨基锂，该过

程中发生反应：LiH（s）+NH3（g）=LiNH2（s）+H2（g）。在NH3分压为0.3MPa下LiNH?的相

对纯度随球磨时间的变化情况如图所示。卜.列说法正确的是()

A.增大压强可以提高原料的利用率

B.若平衡时混合气体中比的物质的量分数为60%,则该反应的平衡常数K=1.5

C.工业生产中，在NH3分压为0.31^^2下合成U1^比的球磨时间越长越好

D.投入定量的反应物，平衡时混合气体的平均摩尔质量越大，LiNFh的相对纯度越高

答案B

解析该反应为反应前后气体分子数不变的反应，增大压强，化学平衡不发生移动，不能提

高原料的利用率，A项错谀；犬=焉；=需=1-5,B项正确；工业生产中，在NH3分压为

0.3MPa卜\球磨时间从05h增大至1.5h时，LiNHz的相对纯度提高较明显，但球磨时间从

1.5h再增大至2.0h时，LiNHz的相对纯度已经很高，且提高不明显，故球磨时间不是越K

越好，c项错误；投入定量的反应物，平衡时混合气体的平均摩尔质量越大，说明氨气;的含

量越高，反应正向进行的程度越小，LiNH?的相对纯度越低，D项错误。

11.工业上可通过甲辞臻基化法制取甲酸甲酯(HCOOC%)：CH3OH(g)+CO(g)

=HCOOCH3(g)。在容积固定的密闭容器中，投入等物质的量CH30H和CO,测得相同时

间内CO的转化率随温度的变化如图所示。下列说法不正确的是()

A,增大压强，CH30H的转化率增大

B-b点反应速率甘正=1，逆

C.平衡常数K(75℃)>K(85℃),反应速率Vb<卬

D.生产时反应温度控制在8()〜85℃为宜

答案B

解析由于该反应是气体体积减小的反应，增大压强可以使平衡正向移动，CH30H的转化率

增大，A项正确；b点之后，CO的转化率仍继续增大，说明b点时反应仍正向进行，不是平

衡状态，则此时正反应速率大于逆反应速率，B项错误；温度超过约83°C时，随着温度的升

高，CO的转化率降低，说明反应达到平衡后，继续升高温度，平衡逆向移动，故该反应是

放热反应；对于放热反应而言，温度越高，平衡常数K越小，故K(75℃)>K(85°C);b点的

温度比d点的低，故Vb<%,C项正确；根据题图可知，温度约在83℃时，CO的转化率最高,

超过该温度，随着温度的升高，CO的转化率降低，故生产时反应温度控制在80〜85℃为宜,

D项正确◎

12.一定条件下，合成氨反应为N2(g)+3H?(g)=2N%(g)。图1表示在此反应过程中的能

量变化，图2表示在2L的密闭容器中反应时N2的物质的量随时间的变化曲线，图3表示在

其他条件不变的情况下，改变起始物氢气的物质的量对此反应平衡的影响，下列说法正确的

是()

7

C

W

.

S

、

谷

当

A.升高温度，该反应的平衡常数增大

B.由图2信息,lOmin内该反应的平均速率i，(H2)=0.09mol[TminT

C.由图2信息，从IImin起其他条件不变，压缩容器的容积，则〃(N?)的变化曲线为d

D.图3中温度「〈心，a、b、c三点所处的平衡状态中，反应物N2的转化率最高的是b点

答案C

解析由题图1知，氮气和氢气的总能量:大于氨气的总能量，反应是放热反应，升高温度平

0.6mol—0.3mol

衡向逆反应方向移动，平衡常数减小，A错误；V(N2)=-2Lx10min-=0015molL-min

1

v(H2)=3v(N2)=0.045mol-L-^min-,B错误；缩小容器的容积，N2的物质的量不变,

平衡向气体体积减小的方向移动，即向正反应方向移动，氮气的物质的量逐渐减少，所以曲

线d符合，C正确；相同温度卜\氮气的量一定时，氢气的浓度增大，平衡向正反应方向移

动，氮气的转化率增大，所以题图3中a、b、c三点所处的平衡状态中，反应物N2的转化率

最高的是c点，D错误。

二、非选择题（本题共3小题，共40分）

\3

13.（12分，每空3分）N2和H2生成NH3的反应为引电（由+/2值）=NH/g）△”=-46.2

kJmor1,在Fe催化剂作用下的反应历程如下（*表示吸附态）：

化学吸附：N2（g）―>2N*,H2（g）―>2H";

表面反应：N*+H*=NH*,NH*+H*=NH*NH2+H*=NH；;

脱附：NHf=NH3（g）。

其中N2的吸附分解所需活化能最高，速率最慢，决定了合成氨的整体反应速率。请回答下列

问题：

（1）有利于提高平衡混合物中氨含量的条件有（填字母）。

A.低温B.高温C.低压D.高压

E.催化剂

（2）实际生产中，常用Fe作催化剂，控制温度700K左右，压强1（）〜30MPa,原料气中N?

和小物质的量之比为1：2.8。分析说明原料气中N2适度过量的两个理由：

⑶下列关于合成氨反应的理解正确的是_______（填字母）。

A.工业上合成氨反应在不同温度下的AS都小于0

B.当温度、压强一定时，向合成氨平衡体系中添加少量惰性气体，平衡正向移动

C.原料气要经过净化处理，防止催化剂“中毒”

答案（1）AD（2）原料气中N2价廉易得，适度过量有利于提高H2的平衡转化率N2在Fe

催化剂上的吸附分解是决速步骤，N?适度过量有利于提高总反应的反应速率（3）AC

解析（1）根据合成氨反应的特点可知，低温和高压均可以提高平衡混合物中的氨含量，A、

D项符合题意；B、C项不符合题意；催化剂可加快反应速率，但对平衡没有影响，E项不符

合题意。（3）工业上合成氨反应为反应前后气体分子数减小的反应，则AS<0,A项正确；恒

温恒压时，向合成氨平衡体系中添加少量惰性气体，则体积增大，相当于减小压强，平衡逆

向移动，B项借误；原料气中的杂质气体会使催化剂“中毒”，故原料气要经过净化处理，防

止催化剂''中毒"，C项正确0

14.(12分，每空3分)丙烯是制备聚丙烯的单体，在催化剂作用卜\可由丙烷直接脱氢或氧

化脱氢制得。

反应【(直接脱氢)：

C3H8(g)=C3H漉)+出也)、H\

反应H(氧化脱氢)：

2C3H8(g)4-O2(g)=2C3H“g)+2H2O(g)△%=-236kJmoL

已知：2H2(g)+O2(g)=2比0值)△”3=-484kJmoL

⑴AHi=kJinol-'o

(2)向某容器中仅通入C3H式g),发生反应I,达到平衡后，下列措施能提高C3H“g)的平衡产

率的有(填字母)。

A.恒压下，充入惰性气体

B.加入高效催化剂

C.恒容下，充入C3Hx

D.适当升高温度

(3)向某恒压密闭容器中通入C3H£g)和Nz(g)的混合气体(Nz不参与反应)，发生反应I,反应

起始时气体的总压强为10。kPa。在温度为力℃时，C3Hx(g)的平衡转化率与通入的混合气体

中C3Hx(g)的物质的量分数的关系如图所示。

CWH的物质的量分数

①C3H8的平衡转化率随起始通入C3H8的物质的量分数增大而减小，其原因是

②aC时，反应I的平衡常数Kp=kPa(以分压表示，分压=总压X物质的量分数，

保留一位小数)。

答案(1)+124(2)AD⑶①丙烷物质的量分数增大，相当于对平衡体系加压，平衡向逆反

应方向移动②16.7

解析(1)设已知反应为反应in,根据盖斯定律，反应I=；(反应II一反应IH)可得AM=+124

kJmol-L(3)②据图可知：在温度为TiC时，当通入C3Hx的物质的量分数为0.4,C3Hx的平

衡转化率为50%,假设反应开始时通入气体物质的量为。mol,则〃(C3Hx)=0.4amol,；7(N2)

=0.6。mol,则平衡时双C3H8)=62.mol,〃(C3H6)=〃(H2)=0.2amol,平衡时气体总物质的

量〃(总)=0.2。mol+0.2amol+0.2amol+0.6amol=1.2amol,C.aHx、C3H6、H2的物质的量

,“TI7X100kPax4<1(X)kPa

分数都是隹4Kp=pC3H6WH266

-16.7kPa

pC3H8|x10()kPao

15.(16分)[2022・辽宁，1贸1)(2)(3)(4)(5)]工业合成氨是人类科学技术的一项重大突破，目前

已有三位科学家因其获得诺贝尔奖，其反应为：N2(g)+3H2(g)=2N%(g)AW=-92.4

kJmol_1AS=-200JK"'moP'o

回答卜列问题：

⑴合成氨反应在常温下(填“能"或''不能")自发°

(2)温(填“尚域“低”，下同)有利于提高反应速率，温有利于提高平衡

转化率，综合考虑催化剂(铁触媒)活性等因素，工业常采用400〜500℃。

针对反应速率与平衡产率的矛盾，我国科学家提出了两种解决方案。

(3)(3分)方案一：双温一双控一双催化剂。使用Fe-TiChT%双催化剂，通过光辐射产生温差

(如体系温度为495°C时,Fe的温度为547C,而TiO2THy的温度为415C)。

下列说法正确的是__________O

a.氨气在“冷Ti”表面生成，有利于提高氨的平衡产率

b.N三N在“热Fe”表面断裂，有利于提高合成氨反应速率

c,“热Fe”高于体系温度，有利于提高氨的平衡产率

d.“冷Ti”低于体系温度，有利于提高合成氨反应速率

(4)(3分)方案二：M-LiH复合催化剂。