精修版高中化學 第二章 第4節(jié) 化學反應(yīng)條件的優(yōu)化工業(yè)合成氨課時作業(yè) 魯科版選修4

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1、 精品資料 第4節(jié) 化學反應(yīng)條件的優(yōu)化——工業(yè)合成氨 一、選擇題(本題包括7小題,每小題6分,共42分) 1. 有關(guān)合成氨工業(yè)的說法中,正確的是( ) A.從合成塔出來的混合氣體,其中NH3只占15%,所以生產(chǎn)氨的工廠效率都很低 B.由于氨易液化,N2.H2在實際生產(chǎn)中是循環(huán)使用,所以總體來說氨的產(chǎn)率很高 C.合成氨工業(yè)的反應(yīng)溫度控制在500℃左右,目的是使化學平衡向正反應(yīng)方向移動 D.合成氨廠采用的壓強是20~50 Mpa,因為該壓強下鐵觸媒的活性最大 答案:B 解析:本題主要是理解合成氨的過程,以及溫度、濃度、催化劑

2、等對該反應(yīng)的影響,不難選出答案。 2 .在一定條件下將含1 mol NH3的體積不變的密閉容器加熱,發(fā)生反應(yīng)2NH33H2+N2,一段時間后達到平衡,此時NH3的體積分數(shù)為 x %,若在容器中再加入1 mol NH3后密封,加熱到相同溫度,使反應(yīng)達到平衡,設(shè)此時NH3的體積分數(shù)為 y %,則x 和 y 的關(guān)系正確的是( ) A.x y     C. x=y(tǒng)    D. x≥y 答案:A 解析:體積不變的密閉容器,多加NH3后相當于加壓,使平衡向氣體體積系數(shù)縮小的方向移動,所以NH3的體積分數(shù)會大一點,即有.x

3、在體積可變的密閉容器中,反應(yīng)mA(g)+nB(s)pC(g)達到平衡后,壓縮容器的體積,發(fā)現(xiàn)A的轉(zhuǎn)化率隨之降低。下列說法中,正確的是(C) A.(m+n)必定小于p B.(m+n)必定大于p  C.m必定小于p  D.m必定大于p 答案:C 解析:壓縮容器的體積,A的轉(zhuǎn)化率降低,說明壓強增大時平衡向逆反應(yīng)方向移動,逆反應(yīng)是氣體體積(氣體系數(shù))縮小的反應(yīng),即m

4、 C.(V1+V2-2V3)L D.[V3-(V1+V2)] L 答案:A 解析: N2 + 3H2 2NH3 ΔV 1 3 2 2 (V1+V2-V3)L 根據(jù)比例即可得到答案。 5 .A、B、C、D四種物質(zhì)皆易溶于水,且在水溶液中存在如下化學平衡,加入水稀釋后,平衡向正反應(yīng)方向移動的是(B) A.A+BC+D B.A+H2OC+D C.A+BC+H2O D.A+2B+H2C 答案:B 解析:選項A中:加水稀釋后,A、B、C、D四種物

5、質(zhì)被同等程度稀釋,所以平衡不移動;選項B中,加水稀釋后,A、C、D三種物質(zhì)的濃度均減小,但水并未變,所以C和D的有效碰撞幾率顯著下降,A與水的卻不顯著。(對于該反應(yīng),也可作如下分析,加水后,水在混合體系中的百分含量增加,相當于水的“濃度”增加,所以平衡向右移動);同理,選項C中,加水后平衡應(yīng)左移。選項D中是一個非可逆反應(yīng),加水后平衡不移動。 6.某溫度時,把1 mol N2O4氣體通入體積為10 L的真空密閉容器中,立即出現(xiàn)棕色,反應(yīng)進行4 s時NO2的濃度為0.04 mol·L-1,再經(jīng)過一定時間后,反應(yīng)達到平衡,這時容器內(nèi)壓強為開始時的1.8倍。則下列說法正確的是( ) A.前4

6、 s中以N2O4的濃度變化表示的平均反應(yīng)速率為0.01 mol·L-1·s-1 B.在4 s時容器內(nèi)的壓強為開始時的1.2倍 C.在平衡時容器內(nèi)含N2O4 0.4 mol D.在平衡時容器內(nèi)含NO2 1.6 mol 答案:BD 解析:因為出現(xiàn)紅棕色,所以說生成了NO2氣體。2NO2N2O4,4s時,生成的NO2的物質(zhì)的量是c(NO2)V=0.04 mol·L-110L=0.4 mol,則消耗的N2O4是0.2 mol,剩余的N2O4是0.8 mol,這時混合氣體的總物質(zhì)的量是0.4 mol +0.8 mol=1.2 mol。由壓強之比等于物質(zhì)的量之比可知,4s時容器壓強為開始時1.2

7、倍,前4s中,v(N2O4)==0.005 mol?L-1?s-1 ;平衡時,混合氣體總物質(zhì)的量=1 mol1.8=1.8 mol,設(shè)這時容器中共有NO2的物質(zhì)的量為x,則剩余N2O4的物質(zhì)的量應(yīng)是1 mol-x/2,則(1 mol-x/2)+x=1.8 mol,x=1.6 mol,則剩余N2O4的物質(zhì)的量是1 mol-1.6mol/2=0.2 mol。 7.在一密閉容器中,反應(yīng)mA(g) nC(g) +nB(g)達平衡后,保持溫度不變,將容器容積壓縮到原來的一半,當達到新的平衡時,B和C的濃度均是原來的1.8倍,則() A.平衡向逆反應(yīng)方向移動了         B.物質(zhì)A的轉(zhuǎn)化率增加了

8、 C.物質(zhì)C的質(zhì)量分數(shù)增加了         D.m>2n 答案:A 【解析】由于c=n/V,當V變?yōu)樵瓉淼囊话霑r,如果平衡不發(fā)生移動,則n不變,c必然是原來的2倍?,F(xiàn)在B和C的濃度均是原來的1.8倍,則說明B和C均減少,進而推知平衡向左移動。而物質(zhì)C的質(zhì)量分數(shù)等于C的質(zhì)量占混合體系總質(zhì)量的百分數(shù),而總質(zhì)量不變,所以C的質(zhì)量分數(shù)減小,物質(zhì)A的量增加,所以A的轉(zhuǎn)化率減小。而增加壓強,平衡向氣體體積減小的方向移動,所以m<2n。 二、非選擇題(本題包括4個大題,共58分) 8. 在298K時,合成氨反應(yīng)N2(g)+3H2(g)2NH3(g) △H =-92.2kJ/mol。在該條件下向

9、一絕熱的密閉的容器中加入1mol N2和3mol H2,使之充分反應(yīng),測得放出的熱量總是小于92.2kJ,其主要原因是???????????????????????????????????????? 。 答案:該反應(yīng)是可逆反應(yīng),1mol N2和3mol H2不能完全反應(yīng)到底。 解析:由于該反應(yīng)是可逆反應(yīng),結(jié)合可逆反應(yīng)的特點:反應(yīng)永遠不能進行到底,得到測得放出的熱量總是小于92.2kJ。 9.在容積相同的不同密閉容器中內(nèi),分別充入同量的N2和H2,在不同溫度下,任其發(fā)生反應(yīng):,并分別在t0秒時測定其中NH3的體積分數(shù)[x(NH3)],繪成如圖的曲線。 (1)A、B、C、D、E五點中

10、,尚未達到化學平衡狀態(tài)的點是_____________。 (2)此可逆反應(yīng)的正反應(yīng)是____熱反應(yīng)。 (3)AC段曲線是增函數(shù),CE段曲線是減函數(shù), 試從化學反應(yīng)速率和化學平衡角度說明理由。 答案:(1)A、B (2)放熱 解析:C點左側(cè)因x(NH3)不斷增大,所以反應(yīng)尚未達到化學平衡,即圖中A、B點為尚未達到化學平衡的點。C點則為剛好達到平衡的點。右側(cè)則以化學平衡移動為主,因升溫,NH3的體積分數(shù)逐漸降低,平衡向左移動,所以正反應(yīng)為放熱反應(yīng)。 10.一密封體系中發(fā)生反應(yīng):N2+3H22NH3(正反應(yīng)為放熱反應(yīng))下圖為某一段時間段反應(yīng)速率與反應(yīng)進程的曲線關(guān)系圖: 回答下

11、列問題:(1)處于平衡狀態(tài)的時間段是__________。 (2)t1.t3.t4時刻,體系中分別是什么條件發(fā)生了變化? (3)下列時間段中,氨的百分含量最高的是() A.0~t1 B.t2~t3 C. t3~t4 D. t5~t6 答案:(1)處于平衡狀態(tài)的時間段是0-t1,t2-t3,t3-t4,t5-t6 (2)t1時刻溫度升高;t3時刻催化劑;t4時刻濃度減小(3)A 解析:本題主要是要學會看圖,圖表達的是速率與時間的關(guān)系,只要速率不隨時間變化而變化,說明在這條件反應(yīng)已經(jīng)達到平衡了。所以處于平衡狀態(tài)的時間段是0-t1,t2-t

12、3,t3-t4,t5-t6。從圖中可得t1時刻正、逆反應(yīng)速率都增大,而且v(逆)>v(正),N2+3H22NH3(正反應(yīng)為放熱反應(yīng))故溫度升高,v(逆)>v(正)。圖中t3時刻從原來的速率增大,而且變化過程中v(逆)=v(正),說明平衡都未被打破。所以應(yīng)該是催化劑導致的。圖中t4時刻的變化,v’(逆)、v’(正)都減小且v’(逆)>v’(正),所以不可能是溫度的影響,應(yīng)該是濃度的影響,而且是濃度減小的變化,所以是壓強減小了,使平衡向逆反應(yīng)方向移動了。 11.根據(jù)下列敘述,完成(1)~(3)題。 工業(yè)上合成氨的原料之一——氫氣,有一種來源是取自石油氣,例如丙烷。 (1)有人設(shè)計了以下反應(yīng)途

13、徑,假設(shè)反應(yīng)都能進行,你認為最合理的是() 極高溫 高溫脫氫 A.C3H8 C+H2 B. C3H8 C3H6+H2 C. C3H8+H2O CO+H2,CO+H2O===CO2+H2 D. C3H8+O2CO2?。2O,,H2O = H2↑+O2↑ (2)按以上最合理的反應(yīng)途徑,理論上用1 mol 丙烷最多可制得氨氣() A.4 mol B.6.7 mol C.10 mol D.2.7 mol (3)該合理反應(yīng)途徑最顯著的優(yōu)點是( ) A.簡單易行 B.制得的H2純度高  C.制得的H

14、2產(chǎn)量高 D.可同時獲得大量熱能 答案:(1)C(2)B(3)C 催化劑 △ 解析:(1)從產(chǎn)量、能源等角度進行考慮。 (2)C3H8+3H2O 3CO + 7H2, 1mol 3mo l 7mol CO+H2O===CO2+H2 3mol 3mol 1mol C3H8可生成10mol H2 N2 + 3H2 2NH3 3 2 10mol (6.7mol) ■反思總結(jié)—自我學習評價 □錯題序號 □錯因分析及對策

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