2019-2020年鲁科版化学选修4《化学反应条件的优化——工业合成氨》(第2课时)word教案

2019-2020年鲁科版化学选修4《化学反应条件的优化——工业合成氨》（第2课时）word
教案
【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＋3H22NH3 ΔH< 0，因而可知升高温度有利于反应向氨
气生成的方向进行；从气体的系数来看，加压有利于反应向氨气生成的方向进行；加催化剂
只会改变速率却无法改变转化率；减少生成物的浓度也有利于反应向氨气生成的方向进行。
故综上所述有②④⑦。
【题２】在一定条件下，可逆反应N2＋3H22NH3 ΔH< 0达到平衡，当单独改变下列
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< 0，所以V正
减少的倍数小于V逆减少的倍数。加入稀有气体，各组分的浓度都不会变化或者减小，所
以V正、V逆不变或减小。故C、D均不正确。
【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
2

＋H2 ΔH< 0，欲使CO的转化率提高，同时提高H2的产率，可以采取的措施是（A）

A.增大水蒸气的浓度 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< 0从中可知本反应为气体系数不变且正反应放
热的反应，所以可以提高反应物水蒸气的浓度。升高温度虽然可以提高反应速率，但会使平
衡向左移，如果降低温度，可使平衡右移，却又会降低反应速率，但会符合题目要求，可惜
无此选项。增大CO浓度，虽可以提高H2的产率，但自身的转化率却会降低。压强对气体
系数不变的反应无影响。
【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 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

所以N2的转化率为%10%10011.0
【题５】在一定条件下，2NH33H2＋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】 2NH33H2 ＋ 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vm，而气体的体积又与气体的物质的量
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
3:2x25.0x75.0x5.0x
前

后

。

【题６】在密闭容器中进行如下反应已达到平衡，N2＋3H22NH3 ΔH< 0，其他条件
不变时，若将平衡混合物中各物质的浓度都增大到原来的２倍，则下列说法中正确的是（BD）
A.平衡不移动 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 3 2 2
转化中 0.025V 0.075V 0.05V V－0.95V
所以N2的转化率为%4.11%100V22.0V025.0
【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＋3H22NH3 ΔH< 0，所以温
度越高氨的平衡浓度越大，转化率越高，所以排除B、C选项。综合可得只有D选项最贴
切。
【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＋3H22NH3（正反应为放热反应）下图为某一段
时间段反应速率与反应进程的曲线关系图：

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～t1 B.t2～t3 C. t3～t4 D. 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。