【化学】鲁科版选修4《化学反应原理》教案:2.4《化学反应条件的优化_选修四化学反应原理
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(第二课时)
【题1】对于合成氨工业,只从提高原料转化率看,从下列条件中选择最适宜的组合是(B)①高温
②低温
③低压
④高压
⑤催化剂
⑥加氨
⑦除氨 A.②④⑤
B.②④⑦
C.①④⑤
D.②③⑥
【解析】合成氨工业利用N2+3H
22NH
3ΔH
【题2】在一定条件下,可逆反应N2+3H2条件后,有关叙述错误的是(CD)
A.加入催化剂,V正、V逆都发生变化,且变化的倍数相等
B.加压,V正、V逆都增大,且V正增大的倍数大于V逆增大的倍数 C.降温,V正、V逆都减小,且V正减少的倍数大于V逆减少的倍数 D.加入氩气,V正、V逆都增大,且V正增大的倍数大于V逆增大的倍数
【解析】催化剂只是增大或减小反应速率,即有V正、V逆都发生变化,但不会改变平衡的移动,即有V正、V逆变化的倍数相等。加压,体系中各反应物浓度增大,V正、V逆都增大,但更有利于向气体系数减少的方向移动,故V正增大的倍数大于V逆增大的倍数。降温,反应速率全部下降,但有利于平衡向放热的方向移动,而本反应ΔH
【题3】合成氨所需的H2由炭和水蒸气反应制得,其中一步反应为CO+H2O(g)
CO
22NH
3ΔH
B.升高温度
C.增大CO浓度
D.增大压强
【解析】欲使CO的转化率提高,同时提高H2的产率,必然要求改变条件使平衡向正反应方向移动。CO+H2O(g)
CO2+H2 ΔH
【题4】在一定温度和压强下,在密闭容器中充入H2、N2、NH3,开始时其物质的量之比为3 :1 :1,反应达平衡后,H2、N2、NH3的物质的量之比为9 :3 :4,则此时N2的转化率为(A)
A.10%
B.20%
C.15%
D.30% 【解析】
3H2
+
N2
2NH3
起始量
3
1转化量
3x
x
2x 平衡量
3-3x 1-x
2x(3-x):(1-x):2x=9 :3 :4故x=0.1
0.1100%10% 所以N2的转化率为1【题5】在一定条件下,2NH
33H2+N2,达到平衡时,NH3的转化率为50%,此时平衡混合气的密度与NH3未分解时的密度之比为(B)
A.1:1
B.2:3
C.3:2
D.2:1 【解析】
2NH3
3H2
+
N2
起始量
x
0
0 转化量
50%x
0.75x
0.25x 平衡量
0.5x
0.75x
0.25x 反应前后均为气体故总质量不变,密度m,而气体的体积又与气体的物质的量v成正比,故反应后与反应前密度之比等于物质的量的反比,即为后x2:3。前0.5x0.75x0.25x【题6】在密闭容器中进行如下反应已达到平衡,N2+3H
22NH3
ΔH
B.平衡向正方向移动
C.平衡向逆反应方向移动
D.NH3的百分含量增加
【解析】将平衡混合物中各物质的浓度都增大到原来的2倍,则反应的速率增大,其他条件不变也就是说将气体进行压缩,容器体积减小,使平衡向气体系数减小的方向移动,故平衡向正方向移动。进而使NH3的百分含量增加。
【题7】在一定条件下,进入氨合成塔的混合气体中含N2的体积分数为22%,含H2的体积分数为78%,经过合成反应达到平衡后,在相同的温度和压强下,气体的体积缩小至原体积的95%,N2的转化率与下面接近的数值是(B)
A.12.5%
B.11.4%
C.10.5%
D.9% 【解析】设原气体体积为V,则平衡后体积为V-0.95V
N2
+
3H2
2NH3
ΔV 1转化中
0.025V
0.075V
0.05V V-0.95V
所以N2的转化率为0.025V100%11.4%
0.22V【题8】工业合成氨反应是700 K左右进行的,这主要原因是(D)A.700 K 时此反应速率最快
B.700 K 时氨的平衡浓度最大
C.700 K 时氨的转化率最高
D.700 K 该反应的催化剂能发挥最大的作用 【解析】温度越高反应速率越快,所以排除A选项;N2+3H2
2NH3
ΔH
【题9】有关合成氨工业的说法中,正确的是(B)
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.合成氨工业的反应温度控制在500℃左右,目的是使化学平衡向正反应方向移动D.合成氨厂采用的压强是20~50 Mpa,因为该压强下铁触媒的活性最大
【解析】本题主要是理解合成氨的过程,以及温度、浓度、催化剂等对该反应的影响,不难选出答案。
【题10】一密封体系中发生反应:N2+3H2时间段反应速率与反应进程的曲线关系图:
2NH3(正反应为放热反应)下图为某一段
回答下列问题:(1)处于平衡状态的时间段是
。(2)t1、t3、t4时刻,体系中分别是什么条件发生了变化?(3)下列时间段中,氨的百分含量最高的是()
A.0~tB.t2~tC.t3~tD.t5~t6
【解析】本题主要是要学会看图,图表达的是速率与时间的关系,只要速率不随时间变化而变化,说明在这条件反应已经达到平衡了。所以处于平衡状态的时间段是0-t1,t2-t3,t3-t4,t5-t6。从图中可得t1时刻正、逆反应速率都增大,而且v(逆)>v(正),N2+3H22NH3(正反应为放热反应)故温度升高,v(逆)>v(正)。图中t3时刻从原来的速率增大,而且变化过程中v(逆)=v(正),说明平衡都未被打破。所以应该是催化剂导致的。图中t4时刻的变化,v’(逆)、v’(正)都减小且v’(逆)>v’(正),所以不可能是温度的影响,应该
是浓度的影响,而且是浓度减小的变化,所以是压强减小了,使平衡向逆反应方向移动了。
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