高中化学 2.4 化学反应条件的优化—工业合成氨习题 鲁科版选修4(1)

第二章化学反应的方向、限度和速率第4节化学反应条件的优化--工业合成氨测试题1一、选择题1．在体积一定的密闭容器中进行反应：N2(g）＋3H2(g ）2NH3(g）。

已知反应过程中某一时刻N2、H2、NH3的浓度分别为0.1 mol·L－1，0.3 mol·L－1，0.2 mol·L－1。

当反应达到平衡时，可能存在的数据是（）A. N2为0.2 mol·L－1，H2为0.6 mol·L－1B. N2为0.15 mol·L－1C. N2、H2均为0.18 mol·L－1D. NH3为0.4 mol·L－12．下列能用勒夏特列原理解释的是（）A. Fe(SCN)3溶液中加入固体KSCN后颜色变深B. 工业合成氨的反应为放热反应，为提高氨的产率，使用高温的条件C. SO2催化氧化成SO3的反应，往往需要使用催化剂D. H2、I2、HI平衡混和气加压后颜色变深3．下列说法不正确的是（）A. 增大压强，活化分子百分数不变，化学反应速率增大B. 升高温度，活化分子百分数增大，化学反应速率增大C. 使用正催化剂，活化分子百分数增大，化学反应速率增大D. 加入反应物，活化分子百分数增大，化学反应速率增大4．t℃时，在体积不变的密闭容器中发生反应：X(g)+3Y(g)2Z(g)，各组分在不同时刻的浓度如下表：下列说法正确的是（ ）A ．平衡时，X 的转化率为20%B ．2min 时Y 的物质的量为0.14C ．增大平衡后的体系压强，v(正)增大，v(逆)减小D ．2min 内，用Y 的变化量表示的平均反应速率v(Y)=0.03mol·L ―1·min ―15．298K 时，已知反应N 2（g ）+3H 2（g ）⇌2NH 3（g ）△H=-92.3k J•mol -1，平衡常数K=4．下列说法正确的是（ ）A. 使用催化剂会使K 变化但△H 不变B. 使用催化剂会使△H 增大，但K 不变C. 使用催化剂和提高温度均可增大H 2的转化率D. 在一密闭容器中，投入浓度均为1mol •L -1的 N 2、H 2、NH 3，平衡前v （正）＞v （逆）6．一定条件下，反应4NH 3(g)＋5O 2(g) 4NO(g)＋6H 2O(g) ΔH ＝－a kJ·mol －1 在5 L 密闭容器中进行，10 s 时，水蒸气的物质的量增加了0.60 mol 。

第4节 化学反应条件的优化——工业合成氨1．反应N2＋3H2⇌2NH3 ΔH ＝－92 kJ/mol ，决定该反应速率大小的最主要因素是( )A ．温度B ．N2、H2的性质C ．压强D ．催化剂2．在合成氨工业中，为增加NH3的日产量，实施下列目的的变化过程中与平衡移动无关的是( )A ．不断将氨分离出来B ．使用催化剂C ．采用500 ℃左右的高温而不是700 ℃的高温D ．采用2×107～5×107Pa 的压强3．下列有关合成氨工业的叙述，可用勒·夏特列原理来解释的是( )A ．使用铁做催化剂，可提高合成氨反应的速率B ．高压比常压条件更有利于合成氨的反应C ．500 ℃左右比室温更有利于合成氨的反应D ．合成氨时采用循环操作，可提高原料的利用率4．(双选)对于密闭容器中发生的可逆反应N2(g)＋3H2(g) ⇌2NH3(g)，下列说法表示反应已达平衡的是( )A ．单位时间内断裂1 mol N≡N 键，同时断裂6 mol N —H 键B ．每生成1 mol N2，同时生成13 mol H2C ．v(H2)正＝3v(N2)逆D ．v(H2) ＝32v(NH3)5．保持温度、压强不变，合成氨反应达到平衡状态时，进行如下操作，平衡不发生移动的是( )A ．恒温恒压时，充入NH3B ．恒温恒容时，充入N2C ．恒温恒压时，充入HeD ．恒温恒容时，充入He6．反应N2(g)＋3H2(g) ⇌2NH3(g) ΔH<0，在某一时间段中反应速率与反应过程的曲线关系如图2－4－1，则氨的百分含量最高的一段时间是( )图2－4－1A．t0～t1 B．t2～t3 C．t3～t4 D．t5～t67．在某合成氨厂合成氨的反应中，测得合成塔入口处气体N2、H2、NH3的体积比为6∶18∶1，出口处气体N2、H2、NH3的体积比为9∶27∶8，则氮气的转化率为()A．5%B．50%C．25% D．20%8．在一定条件下，2NH3⇌3H2＋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()A．1∶1 B．2∶3 C．3∶2 D．2∶19．某温度下，对于反应N2(g)＋3H2(g) ⇌2NH3(g)ΔH＝－92.4 kJ/mol。

第4节化学反响条件的优化——工业合成氨[经典基础题 ]1．工业合成氨的反响是在500 ℃左右进行的，这主假如因为() A．500 ℃时此反响速率最快B．500℃时NH3的均衡浓度最大C．500 ℃时 N2的转变率最高D．500 ℃时该反响的催化剂活性最大答案D2．合成氨工业上采纳循环操作主假如因为() A．加速化学反响速率B．能提高氨的均衡浓度C．降低氨气的沸点D．提高氮气和氢气的利用率答案D高温、高压3．在 N(g)＋3H (g)2NH3(g) H<0 的均衡22催化剂系统中，当分别出NH 3时，以下说法正确的选项是()A．改变条件后速率—时间图像如右图：B．此过程中 Q>KC．均衡系统中 NH 3的含量增大D．N2的转变率增大答案D分析分别出 NH 3，Q<K，v 正>v 逆，使均衡向正反响方向挪动， N2的转变率增大，因为分别出NH 3，使系统中 NH 3的含量减小。

4．在合成氨工业中，以下变化过程不可以使均衡向右挪动的是()①不停将 NH 3 分别出来②使用催化剂③采纳 700 K 左右的高温④采纳2×107～5×107 Pa 的压强A．①④B．②③C．①③D．②④答案B5．合成氨厂所需H2可由焦炭与水反响制得，此中有一步反响为CO(g)＋H2 O(g)CO2(g)＋ H2(g)H＜0。

欲提高 CO 的利用率，可采纳的方法是()①降低温度②增大压强③使用催化剂④增大 CO 的浓度⑤增大水蒸气的浓度A．①②③B．④⑤C．①⑤D．⑤答案C分析增大压强，均衡不挪动。

增大CO 浓度，均衡向右挪动，但CO 转变率降低。

使用催化剂，均衡不挪动，CO 转变率不变。

降低温度或增大水蒸气浓度，均衡均向右挪动，CO 转变率增大。

6．以下图所示是在恒温下合成氨反响的反响速率随时间变化的表示图，以下说法不切合该表示图的是()A．反响达到均衡时，正反响和逆反响速率相等B．该反响达到均衡态Ⅰ此后，增大反响物的浓度，均衡发生挪动，达到平衡态ⅡC．反响达到均衡态Ⅰ此后，减小反响物浓度，均衡发生挪动，达到均衡态ⅡD．同一种反响物在均衡态Ⅰ和均衡态Ⅱ时浓度不相等答案C分析反响达均衡时，正反响速率和逆反响速率相等， A 正确；B．该反应达到均衡态Ⅰ后，增大反响物浓度时，正反响速率增大，逆反响速率不变，均衡正向挪动，达到均衡态Ⅱ，所以同一种反响物在均衡态Ⅰ 和均衡Ⅱ时浓度不相等， B、D 正确； C．该反响达到均衡态Ⅰ后，减小反响物浓度，正反响速率和逆反响速率均减小，且均衡应逆向挪动，逆反响速率大于正反响速率，与图像矛盾， C 错误。

化学反应条件的优化__工业合成氨1．对于合成氨反应，N2(g)＋3H2(g) 2NH3(g)ΔH＜0，达到平衡后，以下分析正确的是( )A．升高温度，对正反应的反应速率影响更大B．增大压强，对正反应的反应速率影响更大C．减小反应物浓度，对逆反应的反应速率影响更大D．加入催化剂，对逆反应的反应速率影响更大答案：B2．下列措施既能加快工业合成氨的速率，又能增大该反应的反应物转化率的是( ) A．缩小容器容积B．移走NH3C．提高反应温度D．使用催化剂答案：A3．接触法制硫酸工艺中，其主要反应2SO2(g)＋O2(g) 2SO3(g) ΔH<0，在450 ℃并有催化剂存在条件下建立平衡，为使该反应的反应速率增大，且平衡向正反应方向移动的是( )A．及时分离出SO3气体B．选择高效的催化剂C．适当升高温度D．增大O2的浓度答案：D4．在密闭容器中，合成氨的反应N2＋3H22NH3，现将2 mol N2和2 mol H2通入该容器中反应，20 s后生成0.8 mol的NH3，则H2的转化率是多少( )A．70% B．60% C．50% D．40%答案：B5．某温度下，发生反应N2(g)＋3H2(g)2NH3(g) ΔH＝－92.4 kJ·mol－1，N2的平衡转化率(α)与体系总压强(p)的关系如图所示。

下列说法正确的是( )A．将1 mol N2和3 mol H2置于1 L密闭容器中发生反应，放出的热量为92.4 kJB．平衡状态由A到B时，平衡常数K(A)＜K(B)C．上述反应在达到平衡后，增大压强，H2的转化率增大D．升高温度，平衡常数K增大答案：C6.反应N2(g)＋3H2(g) 2NH3(g) ΔH<0在某一时间段中反应速率与反应过程的曲线关系如图所示，则氨的百分含量最高的一段时间段是(t1～t6，只改变了温度或压强)( )A．t0～t1B．t2～t3C．t3～t4D．t5～t6答案：A7．工业合成氨的反应是放热反应，下列关于N2(g)＋3H2(g)2NH3(g)反应的图象中，错误的是( )答案：C8．在容积不变的密闭容器中发生反应：2SO2(g)＋O2(g)V2O5△2SO3(g) ΔH＜0，某研究小组研究了其他条件不变时，改变某一条件对上述反应的影响如图所示，下列分析正确的是( )A．图Ⅰ表示的是t1时刻增大O2的浓度对化学反应速率的影响B．图Ⅱ表示的是t1时刻加入催化剂对化学反应速率的影响C．图Ⅲ表示的是催化剂对化学平衡的影响，且甲的催化剂效率比乙的高D．图Ⅲ表示的是压强对化学平衡的影响，且乙的压强较高答案：B9．有平衡体系：CO(g)＋2H2(g) CH3OH(g) ΔH<0，为了增加甲醇(CH3OH)的产量，应采用的正确措施是( )A．高温、高压B．适宜温度、高压、催化剂C．低温、低压D．高温、高压、催化剂答案：B10．下表的实验数据是在不同温度和压强下，平衡混合物中NH3含量的变化情况。

第4节化学反应条件的优化——工业合成氨一、选择题（本题包括7小题，每小题6分，共42分）1. 有关合成氨工业的说法中，正确的是（）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答案：B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。

2 .在一定条件下将含1 mol NH3的体积不变的密闭容器加热，发生反应2NH33H2＋N2，一段时间后达到平衡，此时NH3的体积分数为x %，若在容器中再加入1 mol NH3后密封，加热到相同温度，使反应达到平衡，设此时NH3的体积分数为 y %，则x 和 y 的关系正确的是（）A.x <yB. x > yC. x＝yD. x≥y答案：A解析：体积不变的密闭容器，多加NH3后相当于加压，使平衡向气体体积系数缩小的方向移动，所以NH3的体积分数会大一点，即有.x <y。

3 .在体积可变的密闭容器中，反应mA(g)＋nB(s)pC(g)达到平衡后，压缩容器的体积，发现A的转化率随之降低。

下列说法中，正确的是（C）A.(m＋n)必定小于pB.(m＋n)必定大于pC.m必定小于pD.m必定大于p答案：C解析：压缩容器的体积，A的转化率降低，说明压强增大时平衡向逆反应方向移动，逆反应是气体体积（气体系数）缩小的反应，即m<p。

4.将V1 L的H2和V2 L的N2在一定条件下发生反应，达到平衡后，混合气体总体积为V3 L（气体体积均在相同条件下测定），则生成NH3的体积是（）A.（V1＋V2－V3）LB.（V1＋V2＋V3）LC.（V1＋V2－2V3）LD.[V3－（V1＋V2）] L答案：A解析： N2 ＋ 3H2 2NH3 ΔV1 32 2（V1＋V2－V3）L根据比例即可得到答案。

第4节 化学反应条件的优化——工业合成氨基础训练1．下列事实中能应用平衡移动原理解释的是：( )A ．H 2、I 2、HI 平衡混合气加压后颜色变深B ．加入催化剂有利于氨氧化的反应C ．500℃左右比室温更有利于合成氨的反应D ．高压有利于合成氨的反应2．关于催化剂的叙述，正确的是（ ）A ．催化剂在化学反应前后性质不变B ．催化剂在反应前后质量不变，故催化剂不参加化学反应C ．反应物中的某些杂质能使催化剂失去活性，造成催化剂“中毒”D ．催化剂可以提高反应物的转化率3．合成氨工业中，常加热至500℃，下列叙述中不正确的是（ ）A ．加快反应速率，缩短达到化学平衡所需时间B ．加快V 正，减小V 逆C ．使平衡向合成氨方向移动D ．提高原料转化率4．已知反应21N 2（g ）+ CO 2(g) NO(g) + CO(g)；ΔH = 373.2kJ . mol —1，要有利于取得有毒气体NO 和CO 的最大转化率，可采取的措施是（ ）A ．低温低压B ．高温高压C ．低温高压D ．高温低压5．在密闭容器中可逆反应：N 2+3H 2 2NH 3达到平衡后，若保持温度不变，缩小容器体积，达到新平衡时，下列说法正确的是（ ）① NH 3的浓度增大，N 2和H 2的浓度减少 ② NH 3的物质的量增大，N 2和H 2的物质的量减少③ H 2的转化率增大，N 2的转化率不变 ④ 混合气体的平均分子量增大A ．①④B ．②④C ．①②D ．③④6．合成氨所用的H 2可由煤与H 2O 反应制得，其中有一步反应为CO (g) +H 2O (g) CO 2 (g) +H 2 (g)；ΔH ＜0，欲提高提高CO 的转化率，可采用的方法可能有：①降低温度②增大压强③使用催化剂④增大CO 的浓度⑤增大水蒸气的浓度，其中正确的组合有（ ）A ．①②③B ．④⑤C ．①⑤D ．⑤7．在一定条件下，合成氨气反应N2+3H2 2NH3达到平衡时，有50%H2转化为NH3，若N2的转化率为25%，则起始时充入容器中的N2和H2的物质的量之比为( )A．3：2 B．1：2 C．1：3 D．2：38．在一固定容积的反应器中发生反应：2SO2 + O22SO3；ΔH＜0，下述三种情况，其中开始反应时反应速率最快，达到平衡时，SO2的转化率最低的是（）①400℃，10mol SO2和5 mol O2反应②400℃，20mol SO2和5 mol O2反应③400℃，10mol SO2和5 mol O2反应A．① B．② C．③ D．无法确定9．在一定温度下，将1molCO和1molH2O(气)充入某固定容积的反应器中反应：CO+H2O(g) CO2(g)+H2(g)达到平衡得CO2为0.6mol，再通入4molH2O(g)，达到新平衡后，CO2的物质的量是( )A.等于0.6 molB.等于1molC.大于0.6 mol小于1molD.大于1mol 10．对于平衡体系mA(g) + nB(g) pC(g) + qD(g)；ΔH＜0，有下列判断，其中正确的是（）A．若温度不变，将容器的体积增大1倍，此时A的浓度变为原来的0.48倍，则m + n＞p + qB．若平衡时，A、B的转化率相等，说明反应开始时，A、B的物质的量之比为m：nC．若平衡体系共有气体a mol，再向其中加入b mol B，当重新达到平衡时，气体的总物质的量等于（a+ b）mol，则m + n = p + qD．温度不变时，若压强增大至原来的2倍，达到新平衡时，总体积一定比原体积的1/2要小11．将颜色相近的NO2和Br2 (g)分别装入注射器中，将活塞同时向外拉，使气体体积扩大1倍，下列叙述错误的是（）A．NO2的颜色比Br2 (g)颜色深B．两种气体的颜色均比原来浅C．Br2 (g)的压强比NO2变化小D．Br2 (g)的压强比NO2变化大12．在一定条件下，把1体积N2和3体积H2的混合气体充入一密闭容器中，使之反应并达到平衡，此时H2的转化率为30%，请解答（填> 、<或=）（1）假定此时N2的转化率为α，则α______30%。

A组1.1913年德国化学家哈伯发明了以低成本制造大量氨的方法,从而大大满足了当时日益增长的人口对粮食的需求。

下列是哈伯法的流程图,其中为提高原料转化率而采取的措施是( )A.①②③B.②④⑤C.①③⑤D.②③④解析:合成氨反应为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应方向移动,②④正确;将原料气循环利用也可提高原料的转化率,⑤正确。

答案:B2.下列说法能够用勒·夏特列原理来解释的是( )A.加入催化剂可以提高单位时间氨的产量B.高压有利于氨的合成反应C.700 K高温比室温更有利于合成氨的反应D.恒温恒容下,在合成氨平衡体系中充入He,使压强增大,则平衡正向移动,NH3增多解析:A项中加入催化剂只能加快反应速率,缩短到达平衡的时间,提高“单位时间”的产量,不能使化学平衡发生移动。

B项中合成氨是一个气态物质系数减小的反应,所以增大压强,使平衡向正方向移动,有利于合成氨,符合勒·夏特列原理。

C项中因为合成氨是一个放热反应,所以从化学平衡移动角度分析,应采用较低温度。

700 K高温较室温不利于平衡向合成氨方向移动。

采用700 K既考虑到温度对速率的影响,更主要的是700 K 左右催化剂活性最大。

D项中恒温恒容下充He,稀有气体He不与N2、H2、NH3反应。

虽总压强增大了,实际上平衡体系各成分浓度不变(即分压不变),所以平衡不移动,NH3的产量不变。

答案:B3.将a L NH3通过灼热的装有铁催化剂的硬质玻璃管后,气体体积变为b L(气体体积均在同温同压下测定)。

该b L气体中NH3的体积分数是( ) A. B. C. D.解析:2NH3N2+3H2ΔV2 13 2可见,分解的氨的体积:(b-a) L,则剩余氨的体积:a L-(b-a) L=(2a-b) L,该b L气体中NH3的体积分数是。

答案:C4.下列关于N2+3H22NH3反应速率与时间的关系图中,纵坐标为反应速率v,横坐标为时间t,当反应达到平衡后,条件发生改变与速率变化的关系中不符合实际的是( )解析:合成氨反应的化学方程式的特点是:体积缩小、放热反应,所以加压和降温有利于化学平衡向着生成氨气的方向移动。

第四节化学反应条件的优化---工业合成氨学习目标1、应用化学反应速率和化学平衡原理，选择工业合成氨的适宜条件2、了解应用化学原理选择化工生产条件的适宜条件3、培养学生分析、解决问题的能力及对所学理论的应用能力。

知识点1、合成氨反应分析：压强温度催化剂浓度为增大合成氨的反应速率增大升高加入增加N2、H2的浓度为提高平衡混合物中NH3的含量增大降低实际生产中20~50MPa 700K左右铁触媒（700K左右时活性最大）使气态NH3变为液态NH3，并及时从平衡混合物中分离出去，及时补充N2和H2知识点2、合成氨适宜条件的选择：（1）反应特点： N2(g)+3H2(g) 2NH3(g) △H=---92.2kJ/mol 1．2．3．。

（2）适宜条件：（1）适宜压强（）（2）适宜温度（）（3）使用催化剂（）（4）及时补充N2、H2并将NH3分离出来。

知识点3、化学平衡的有关计算类型（1）浓度计算（2）转化率和产率的计算（3）压强和气体体积的计算（4）方程式中物质计量系数的确定。

典题解析例1 、某条件下合成氨达平衡时氨的体积分数为25%，若反应前后条件保持不变，则反应后缩小的气体体积与原反应物体积的比是（）A．1/5 B.1/4 C.1/3 D1/2[解析] 通过假设反应前N2、H2的物质的量，结合反应过程中转化率与化学方程式中计量系数的关系，列方程求算。

设起始时H2为amol,N2为bmol，平衡时NH3为xmol，则3H2+N22NH3起始时： a b 0平衡后：a-3x/2 b-x/2 x依题意可得方程：x/[(a-3x/2)+(b-x/2)+x]=25%化简得：x/(a+b)=1/5答案：A变形题1：在一定温度下，将2molN2和6molH2充入固定体积的密闭容器中，发生如下反应：N2（气）+3H2（气）2NH3（气），达到平衡后，若保持温度不变，令a、b、c分别为初始加入的N2、H2、NH3的物质的量，重新建立平衡，混合物中物质的量仍和上述相同。

第4节化学反应条件的优化——工业合成氨一、选择题(本题包括7小题，每小题3分，共21分)1．[双选题]下列有关工业合成氨的叙述中正确的是()A．温度升高，不利于提高合成氨的反应速率B．工业上选择合适的条件，可以使氮气全部转化为氨C．合成氨反应化学平衡的移动受到温度、反应物浓度、压强等因素的影响D．使用铁触媒，可以使氮气和氢气化合的速率明显加快2．工业上合成氨一般采用700 K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700 K时活性最大A．只有①B．①②C．②③④D．①④3．当反应N2(g)＋3H2(g)2NH3(g)达到平衡后，若将容器体积扩大，则此时反应速率的变化情况是()4．对于反应N2(g)＋3H2(g) 2NH3(g)，在一密闭容器中加入一定量的N2和H2，达到平衡时气体压强为p1，迅速缩小体积使气体压强为p2，一段时间后达到新的平衡，此时气体的压强为p3，则p1、p2、p3的大小关系()A．p2>p1>p3B．p2>p3>p1C．p2>p1>p3D．p2>p1＝p35．[双选题]在一定条件下，当单独改变可逆反应N2(g)＋3H2(g) 2NH3(g)(放热反应)的下列条件后，有关的叙述中错误的是()A．加入催化剂，v(正)、v(逆)都发生变化，且变化的倍数相等B．增大压强，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．降低温度，v(正)、v(逆)都减小，且v(正)减小的倍数大于v(逆)减小的倍数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6．工业合成氨的正反应是放热反应，下列关于N2(g)＋3H2(g) 2NH3(g)反应的图像中，错误的是()7．在相同温度下，有相同体积的甲、乙两容器，甲容器中充入1 g N2和1 g H2，乙容器中充入2 g N2和2 g H2。

2-4化学反响条件的优化——工业合成氨1．合成氨工业上采纳循环操作主假如由于()A．加速化学反响速率B．能提升氨的均衡浓度C．降低氨气的沸点D．提升氮气和氢气的利用率【答案】D2．将110 mL N 2和130 mL H 2在必定条件下合成氨，当达到均衡时混淆气体的整体积变成200 mL ，则生成氨气 ()A ． 10 mL B． 20 mL C． 30 mL D． 40 mL【答案】D【分析】运用反响前后的体积差进行剖析，气体减小的体积即为生成氨气的体积。

3．合成氨厂所需H2可由焦炭与水反响制得，此中有一步反响为CO(g) ＋ H2O(g)CO2(g)＋ H 2(g)H＜ 0。

欲提升CO的利用率，可采纳的方法是()①降低温度②增大压强③使用催化剂④增大CO的浓度⑤增大水蒸气的浓度A ．①②③B ．④⑤C．①⑤ D ．⑤【答案】C()4．对可逆反响4NH 3(g)＋ 5O2(g)4NO(g) ＋ 6H2O(g) ，以下表达正确的选项是A ．反响达到均衡时，若两种反响物的转变率相等，则开端投入的n(NH 3) ∶n(O2)＝ 4∶ 5B．反响达到均衡后，对系统向来进行加压，均衡老是逆向挪动C．反响达到均衡时，若向压强固定的密闭容器中充入罕有气体，均衡不挪动D．当 v 正 (NH 3)∶ v 正 (NO) ＝ 1∶ 1 时，说明该化学反响已经达到均衡【答案】 A【分析】均衡时，反响物的转变率相等，则开端投入量之比应当等于化学计量数之比，故 A 正确；当加压到必定压强时，气态水变成非气态水，均衡会向正向挪动，故 B 错；充入罕有气体而压强不变，相当于增大容积，均衡向体积增大的方向挪动， C 错； NH 3、NO 的正反响速率都是向右方向的速率，均衡与否，其反响速率之比都等于化学计量数之比，故 D 错。

5．已成立化学均衡的某可逆反响，当条件改变使化学均衡向正反响方向挪动时，以下表达正确的选项是()①生成物的质量分数必定增添②生成物产量必定增添③反响物的转变率必定增大④反响物的浓度必定降低⑤正反响速率必定大于逆反响速率⑥必定使用催化剂A ．①②③B．③④⑤C．②⑤D．④⑥【答案】 C【分析】当增添某反响物的浓度使均衡正向挪动，生成物的质量分数可能减小，该反响物的浓度增大；当多种物质作反响物时增添一种反响物浓度，均衡正向挪动，该反响物的转变率降低，其余反响物的转化率增大；使用催化剂不影响化学均衡的挪动。

一、合成氨反应的限度1N 2(g)＋3H 2(g)2NH 3(g)。

2．合成氨反应的特点。

(1)所有的反应物和生成物都是气态，且该反应为体积减小的反应； (2)气体的物质的量减小的熵减小的反应； (3)该反应的正反应为放热反应。

1．合成氨工业生产中，为什么采用未转化的合成气循环使用？答案：合成氨反应中，反应物的转化率并不高，如果让N 2和H 2的混合气体只一次通过合成塔起反应是很不经济的，应将分离液氨后的未转化的合成气进行循环使用，并及时补充N 2和H 2，使反应物保持一定的浓度，有利于合成氨反应的进行。

二、合成氨反应的速率1．速率方程：在特定条件下，合成氨反应的速率与参加反应的物质的浓度的关系式为v ＝kc (N 2)c 1.5(H 2)c －1(NH 3)，由速率方程可知：增大N 2或H 2的浓度，减小NH 3的浓度，都有利于提高合成氨反应的速率。

2．温度升温时，k 增大，因此升温有利于提高合成氨的速率。

3．加入合适的催化剂能降低合成氨反应的活化能，使合成氨反应的速率提高上万亿倍。

三、合成氨的适宜条件1．合成氨反应条件的选择。

工业生产中，必须从反应速率和反应限度两个角度选择合成氨的适宜条件，既要考虑尽量增大反应物的转化率充分利用原料，又要选择较快的反应速率，提高单位时间内的产量，同时还要考虑设备的要求和技术条件。

2．合成氨的适宜条件。

2．合成氨工业生产中，为什么采取700 K左右的温度？答案：在这个温度时，催化剂活性最大，反应速率也就大，从而可以提高合成NH3的经济效益。

活学活用1．下列关于工业合成氨的叙述中，错误的是(B)A．在动力、设备、材料允许的情况下，反应尽可能在高压下进行B．温度越高越有利于工业合成氨C．在工业合成氨中，N2、H2的循环利用可提高其利用率，降低成本D．及时从反应体系中分离出氨气有利于平衡向正反应方向移动解析：合成氨的反应为放热反应，温度越高，NH3的产率越低，温度太高会影响催化剂的催化效果。

2.4 化学反应条件的优化——工业合成氨A组基础练(建议用时5分钟)1.据报道,在300 ℃、70 MPa下由二氧化碳和氢气合成乙醇已成为现实:2CO 2(g)+6H2(g)CH3CH2OH(g)+3H2O(g)下列叙述错误的是( B )A.使用Cu-Zn-Fe催化剂可大大提高生产效率B.反应需在300 ℃下进行可推测该反应是吸热反应C.充入大量CO2气体可提高H2的转化率D.从平衡混合气体中分离出CH3CH2OH和H2O可提高CO2和H2的利用率2.合成氨是人类科学技术上的一项重大突破,有关合成氨的说法正确的是( D )A.升温能提高氢气的转化率B.采用20～50 MPa能提高催化剂的效率C.使用催化剂能提高NH3的百分含量D.循环使用未反应的N2和H2能节约成本3.实验测得某反应在不同pH下产物A的浓度随时间变化的关系如图(其他条件相同)。

则下列有关说法正确的是 ( D )A.若增大压强,该反应的反应速率一定增大B.pH=6.8时,随着反应的进行反应速率逐渐增大C.一定pH范围内,溶液中H+浓度越小,反应速率越快D.可采用调节pH的方法使反应停止4.CO可用于合成甲醇,化学方程式为CO(g)+2H 2(g)CH3OH(g)。

CO在不同温度下的平衡转化率与压强的关系如图所示。

该反应ΔH__<__(填“>”或“<”)0。

实际生产条件控制在250℃、1.3×104kPa左右,选择此压强的理由是_在250 ℃、1.3×104__kPa下,CO的转化率已较高,再增大压强CO的转化率提高不大,而生产成本增加,经济效益低__。

B组提升练(建议用时10分钟)1.某温度下,在体积为2 L的密闭容器中,充入1 mol气体A和a mol气体B,发生如下反应:A(g)+B(g)2C(g)。

5 min 后反应达到平衡时n(A)为0.4 mol。

在反应过程中体系的温度持续升高,实验测得混合气体中C的含量与温度关系如图所示。

第二章化学反应的方向、限度与速率第四节化学反应的优化——工业合成氨一、合成氨反应的限度[交流研讨]见课本65页。

【结论】合成氨反应是在298k时（填“能、不能”）自发进行的热反应，同时也是气体的物质的量（填“增大、减小”）的熵（填“增、减”）反应。

因此，温度、压强将有利于化学平衡向生成氨的方向移动。

研究发现：在一定的温度、压强下，反应物氮气、氢气的体积比为时，平衡混合物中氨的含量最高。

二、合成氨反应的速率[交流研讨]见课本66页。

影响合成氨反应速率的主要因素有：（1）在反应过程中，随着氨的浓度的__________，反应速率会逐渐________，因此为了保持足够高的反应速率应适时将_________从混合气体中分离出来。

（2）使用________可以使合成氨的反应速率提高上万亿倍。

（3）温度越高，反应速率越________。

三、合成氨的适宜条件[交流研讨]见课本67页。

在合成氨生产中，达到高转化率与高反应速率所需条件有时是矛盾的。

因此选择条件时应该寻找以的反应速率获得适当的的反应条件。

此外，还应该考虑原料的价格、未转化的合成气的使用、的综合利用等问题。

目前，合成氨生产一般选择做催化剂；控制反应温度在左右；根据反应器可使用的钢材质量及综合指标来选择，大致分为低压（1×107Pa）、中压（2×107Pa~3×107Pa），和高压（8.5×107Pa~1×108Pa）三种类型。

通常采用氮气与氢气物质的量之比为的投料比。

【迁移应用】课本70页第二题。

【课堂练习】1.可逆反应N2+3H22NH3△H＜0，达到平衡后，为了使氢气的转化率增大，下列选项中采用的三种方法都正确的是（）A.升高温度、降低压强、增加氮气B.降低温度、增大压强、加入催化剂C.升高温度、增大压强、增加氮气D.降低温度、增大压强、分离出部分氨气2、合成氨所需的H2可由煤和水蒸气反应而制得，其中一步的反应为：CO(g)+H2O（g）CO2(g)+H2(g)（正反应放热），下列措施中，能提高CO转化率的是（）A. 增大压强B. 降低温度C. 增大水蒸气浓度D. 增大CO浓度【课后作业】1.在合成氨工业中，为增加氨的日产量，下列变化过程中不能使平衡向右移动的是（）A. 不断将氨分离出来B. 使用催化剂C. 采用5000C左右的温度D. 采用2×107～5×107Pa的压强2.下列事实能用化学平衡移动原理解释的是( )A. 使用铁触媒有利于氨的合成B. 高压比常压条件更有利于合成氨的反应C. 500℃左右比室温更有利于合成氨的反应D. 合成氨时采用循环操作，可提高原料的利用率3.已知2SO2(g)+O2(g) 2SO3(g) △H＜0。

2019-2020学年鲁科版高中化学选修4同步课时作业2.4 化学反应条件的优化——工业合成氨1.—定条件下,将10.0mol H2和1.0mol N2充入恒容密闭容器中,发生反应N2(g)+3H2(g)2NH3(g),并达到平衡状态,则H2的转化率可能是( )A.15%B.30%C.35%D.75%2.在四个相同的容器中，在不同的温度下(其它条件相同)进行合成氨的反应，根据下列在相同时间内测得的结果判断，该反应所处的温度最高的是( )A.v(NH3)=0.1mol /(L•min)B.v(H2)=0.6mol /(L•min)C.v(N2)=0.005mol /(L•s)D.v(H2)=0.3mol /(L•min)3.对于合成氨反应,达到平衡后,以下分析正确的是( )A.升高温度,对正反应的反应速率影响更大B.增大压强,对正反应的反应速率影响更大C.减小反应物浓度,对逆反应的反应速率影响更大D.加入催化剂,对逆反应的反应速率影响更大4.在合成氨反应中使用催化剂和施加高压,下列叙述中正确的是( )A.都能提高反应速率,都对化学平衡无影响B.都对化学平衡有影响,但都不影响达到平衡状态所用的时间C.都能缩短达到平衡状态所用的时间,只有施加高压对化学平衡有影响D.使用催化剂能缩短反应达到平衡状态所用的时间,而施加高压无此效果5.下图为工业合成氨的流程图。

图中为提高原料转化率而采取的措施是( )A. ①②③B. ①③⑤C. ②④⑤D. ②③④6.下列关于工业合成氨的叙述错误的是( )A.在动力、设备、材料允许的情况下,反应尽可能在高压下进行B.温度越高越有利于工业合成氨C.在工业合成氨中,N2、H2的循环利用可降低成本D.及时从反应体系中分离出氨气有利于平衡向正反应方向移动7.下列有关合成氨工业N2(g)＋3H2(g) 2NH3(g) ΔH<0 的叙述，错误的是( )A. 使用铁触媒做催化剂，可提高合成氨反应的速率B. 采用高压条件，既可以加快反应速率也可以增大氨气产率C. 高温条件可以加快反应速率，也可增大氨气产率，因此温度越高越好D. 合成氨时及时分离出产物氨气，可提高氨的产率8.在反应N2(g)+3H2(g)2NH3(g) ΔH<0的平衡体系中,当恒温恒压条件下t1时刻分离出NH3时,下列说法正确的是( )A.t1时刻后的速率变化如图所示B.t1时刻后达到新平衡前Q>KC.新平衡体系中NH3的含量增大D.N2的平衡转化率增大9.相同温度下,有体积相同的甲、乙两个容器,甲容器中充入1g N2和1g H2,乙容器中充入2g N2和2g H2,分别进行合成氨反应。

第4节化学反映条件的优化—工业合成氨1．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%，因此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利用，因此整体来讲氨的产率很高C．合成氨工业的反映温度操纵在500 ℃，目的是使化学平稳向正反映方向移动D．合成氨厂采纳的压强是2×107～5×107 Pa，因为该压强下铁触媒的活性最大解析：合成氨的反映在适宜的生产条件下达到平稳时，原料的转化率并非高，但生成的NH3分离出后，再将未反映的N2、H2循环利用，如此处置后，可使生产氨的产率都较高，故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确信的，因合成氨的反映是放热反映，低温才有利于平稳向正反映方向移动，故C项错误；不管从反映速度仍是化学平稳考虑，高压更有利于合成氨，但压强太大，对设备、动力的要求更高，基于此选择了2×107～5×107 Pa的高压，催化剂活性最大时的温度是500 ℃，故D项错误。

答案：B2．工业合成氨的反映是在500 ℃左右进行的，这主若是因为( )A．500 ℃时此反映速度最快B．500 ℃时NH3的平稳浓度最大C．500 ℃时N2的转化率最高D．500 ℃时该反映的催化剂活性最大解析：工业合成氨反映采纳500 ℃的温度，有三个方面的缘故：①有较高的反映速度；②反映物有较大的转化率；③催化剂的活性最大。

答案：D3．合成氨时，既要使合成氨的产率增大，又要使反映速度增快，不可采取的方式是( )A．补充N2B．升高温度C．增大压强D．分离出NH3解析：补充N2、增大压强既能加速反映速度，又能增进平稳向生成氨的大向移动；分离出NH3，能使平稳向生成氨的方向移动，反映速度是提高的；升高温度能加速反映速度，但无益于氨的生成。

答案：B4．(双选题)合成氨工业对国民经济和社会进展具有重要的意义。

第4节 化学反应条件的优化——工业合成氨[基础达标]1.对于可逆反应N 2(g)＋3H 2(g) 2NH 3(g)(正反应为放热反应)，下列说法中正确的是( )A ．达到平衡后加入N 2，当重新达到平衡时，NH 3的浓度比原平衡的大，N 2的浓度比原平衡的小B ．达到平衡后，升高温度，既加快了正、逆反应速率，又提高了NH 3的产率C ．达到平衡后，缩小容器体积，既有利于加快正、逆反应速率，又有利于提高氢气的转化率D ．加入催化剂可以缩短达到平衡的时间，是因为正反应速率增大，逆反应速率减小 解析：选C 。

达到平衡后，加入N 2，平衡将正向移动，达到新平衡后，NH 3的浓度会增大，而N 2的浓度比原平衡的大；达到平衡后，升高温度，正、逆反应速率都增大，但平衡逆向移动，不利于NH 3的生成；达到平衡后，缩小容器体积即增大压强，正、逆反应速率都增大，平衡正向移动，有利于提高H 2的转化率；加入催化剂，能同等程度地增大正、逆反应速率，缩短反应达到平衡的时间。

2.可逆反应N 2(g)＋3H 2(g) 2NH 3(g) ΔH <0，达到平衡后，为了使氢气的转化率增大，下列选项中采用的三种方法正确的是( )A ．升高温度、降低压强、增加氮气B ．降低温度、增大压强、加入催化剂C ．升高温度、增大压强、增加氮气D ．降低温度、增大压强、分离出部分氨气解析：选D 。

要使氢气的转化率增大，需使平衡向正反应方向移动，根据合成氨反应的特点，由于正反应为放热反应，所以需降低温度；正反应为气体总体积减小的反应，所以需增大压强；另外还可通过及时分离出部分氨气，减小生成物浓度的方法，促使平衡右移，故选D 。

3.在密闭容器内，N 2、H 2起始的物质的量分别为10 mol 、30 mol ，达到平衡时N 2的转化率为25%。

若从NH 3开始，在相同条件下欲使平衡时各成分的百分含量与前者相同，则应加入NH 3的物质的量及NH 3的转化率为( )A ．15 mol 和25%B ．20 mol 和50%C ．20 mol 和75%D ．40 mol 和50%解析：选C 。