高中化学人教版 (2019)选择性必修1第四节 化学反应的调控课后作业题

这是一份高中化学人教版 (2019)选择性必修1第四节 化学反应的调控课后作业题，共6页。试卷主要包含了合成氨生产中,说法正确的是等内容，欢迎下载使用。







1.诺贝尔化学奖曾授予致力于研究合成氨与催化剂表面积大小关系的德国科学家格哈德·埃特尔,表彰他在固体表面化学过程研究中做出的贡献。下列说法中正确的是( )


A.增大催化剂的表面积,能增大氨气的产率


B.增大催化剂的表面积,能加快合成氨的正反应速率、降低逆反应速率


C.采用正向催化剂时,反应的活化能降低,使反应明显加快


D.工业生产中,合成氨采用的压强越高,温度越低,越有利于提高经济效益


2.工业合成氨的反应为N2(g)+3H2(g)2NH3(g) ΔH<0,该反应应采取的适宜条件是( )


A.低温、高压、催化剂B.适宜的温度、压强、催化剂


C.低温、常压、催化剂D.高温、高压、催化剂


3.合成氨生产中,说法正确的是( )


A.使用催化剂,提高原料的利用率


B.采用高温、高压工艺提高氨的产率


C.产物用水吸收,剩余气体循环利用


D.增大反应物浓度,对v正影响更大


4.





图L2-4-1


合成氨的反应原理为N2+3H22NH3,合成氨工业对化学工业和国防工业具有重要意义。工业合成氨生产示意图如图L2-4-1所示。


①X的化学式为 。


②图中条件选定的主要原因是(选填字母序号) 。


A.温度、压强对化学平衡的影响


B.铁触媒在该温度时活性大


C.工业生产受动力、材料、设备等条件的限制


③改变反应条件,会使平衡发生移动。如图L2-4-2表示随条件改变,氨气的百分含量的变化趋势。当横坐标为压强时,变化趋势正确的是 (选填字母代号),当横坐标为温度时,变化趋势正确的是 (选填字母序号)。





图L2-4-2








5.图L2-4-3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( )





图L2-4-3


A.①②③B.①③⑤C.②④⑤D.②③④


6.工业上利用焦炭与水蒸气生产H2的反应原理为C(s)+H2O(g)CO(g)+H2(g) ΔH>0,CO(g)+H2O(g)CO2(g)+H2(g) ΔH<0,第二步生产的原料CO来源于第一步的产物。为提高原料的利用率及H2的日产量,下列措施中不可取的是( )


①第一步产生的混合气直接作为第二步的反应物 ②第二步生产应采用适当的温度和催化剂 ③第一、二步生产中均充入足量水蒸气 ④第二步应在低温下进行 ⑤第二步生产采用高压 ⑥第二步生产中增大CO的浓度


A.①③⑤B.②④⑥C.②③⑤D.①④⑤⑥


7.合成氨是人类科学技术发展史上的一项重大突破。


(1)合成氨反应是一个可逆反应:N2(g)+3H2(g)2NH3(g),已知298 K时,ΔH=-92.2 kJ·ml-1,ΔS=-198.2 J·K-1·ml-1,则根据正反应的焓变和熵变分析,常温下合成氨反应 (填“能”或“不能”)自发进行。实验研究表明,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如下,v=kc(N2)c1.5(H2)c-1(NH3),k为速率常数,请根据该关系式分析,如果想增大合成氨反应的速率,从浓度的角度可以采用的措施为 。根据合成氨反应的特点,请再说出一项能够提高合成氨反应速率的措施: 。


(2)近年来,中国科学院大连化学物理研究所陈萍研究团队经过近二十年的积累,先后在催化剂分解、催化氨合成、化学链合成氨等方面取得重要进展。关于合成氨工艺的下列理解,正确的是 。


A.人们对合成氨研究的重要目的之一是要实现氨的低温高效合成


B.控制温度(773 K)远高于室温,是为了保证尽可能高的平衡转化率和快的反应速率


C.陈萍团队首次报道了具有优异低温活性的LiH-3d过渡金属这一复合催化剂体系,它可以大大提高反应的平衡转化率


D.N2的吸附分解反应活化能高,是合成氨反应条件苛刻的重要原因


E.陈萍团队构建了一条基于可再生能源的化学链合成氨工艺流程,可以显著提高能效


1.C [解析] 催化剂以及固体的表面积大小只能改变反应速率,不能使平衡移动,所以氨气的产率不变,A错误;增大催化剂的表面积,能同等程度地加快合成氨的正反应速率和逆反应速率,B错误;催化剂的作用是降低反应的活化能,使活化分子的百分数增大,有效碰撞次数增加,反应速率加快,C正确;温度低,催化剂的活性低,反应速率慢,单位时间内的产量降低,所以不利于提高经济效益,D错误。


2.B [解析] 降温平衡右移,但反应速率太慢,从反应速率和催化剂的活性考虑,温度选在500 ℃左右;增大压强,平衡右移,但压强太大,对设备要求很高,所以也要选择适宜的压强;催化剂能增大反应速率,故要选用适宜的催化剂。


3.D [解析] 使用催化剂,加快反应的速率,但是平衡不移动,不能提高原料的利用率,A错误;合成氨反应为体积缩小的放热反应,采用高温,平衡左移,不能提高氨的产率,B错误;合成氨反应达到平衡后,平衡混合气可以采用水冷凝使氨气液化,分离出液氨,有利于平衡向正反应方向移动,剩余气体可以循环利用,C错误;增大反应物浓度,单位体积内活化分子数增大,有效碰撞次数增加,反应速率加快,对v正影响更大,平衡向正反应方向移动,D正确。


4.①NH3 ②BC ③c a


[解析] ①由合成氨生产示意图可知,原料氮气和氢气经过氨的合成、氨的分离,在冷却设备和分离器中得到最终产物,所以X为氨气,化学式为NH3。②合成氨是放热反应,升温会使平衡向逆反应方向移动,不利于合成氨,但温度降低会使反应速率减小,因此选择500 ℃的温度比较合适;增大压强,能加快反应速率,也能使平衡向正反应方向移动,但是过高的压强会提高生产成本,因此选择10~30 MPa的压强,A错误;实际生产中采用400~500 ℃的高温,催化剂铁触媒活性最高,B正确;工业生产以利益最大化为目的,所以工业生产受动力、材料、设备等条件的限制,C正确。③合成氨工业的原理是N2+3H22NH3 ΔH<0,因ΔH<0,从化学平衡的角度看,正反应为放热反应,温度越低,越有利于合成氨,升高温度,平衡向逆反应方向移动,氨气的百分含量减少;正反应为体积缩小的反应,所以压强越大,越有利于合成氨,增大压强时平衡向正反应方向移动,氨气的百分含量增大,结合图像可知两空分别填c、a。


5.C [解析] ①净化干燥,不能提高原料的利用率,①错误;②加压,体积减小,平衡正向移动,原料利用率提高,②正确;③催化剂对平衡无影响,不能提高原料利用率,③错误;④液化分离,减小氨气的浓度,平衡正向移动,原料利用率提高,④正确;⑤剩余的氢气与氮气再循环利用,可提高原料利用率,⑤正确。


6.D [解析] 第一步产生的H2使第二步的平衡逆移,故应先进行分离,①错;第二步反应为放热反应,温度过低,反应速率太小而影响产量,温度过高则对平衡不利,且要考虑催化剂的活性,故应选择适当的温度和催化剂,故②正确,④错;增大廉价易得的水蒸气浓度可提高转化率,③正确;压强对第二步反应无影响,不必采用高压,⑤错;增大CO浓度不能提高主要原材料C的利用率,⑥错。


7.(1)能 增加原料气浓度或加压 使用合适的催化剂或者升高反应温度 (2)ADE


[解析] (1)ΔG=ΔH-TΔS=-92.2 kJ·ml-1 -298 K×(-198.2×10-3 kJ·K-1·ml-1)=-92.2 kJ·ml-1+59.063 6 kJ·ml-1≈-33.14 kJ·ml-1<0,所以反应能自发进行;N2(g)+3H2(g)2NH3(g)是有气体参加的反应,所以在其他条件不变时,增大原料气的浓度(或增大压强)化学反应速率加快;合成氨气的反应是气体体积减小的放热反应,可以提高反应速率的措施为使用催化剂或升高反应体系的温度。(2)人们对合成氨研究的重要目的之一是尽可能从理论上实现氨的低温高效合成,降低氨的生产成本,为农业增产、创收,A正确;合成氨气的反应是放热反应,控制合成氨气的温度(773 K)远高于室温,是因为在该温度下催化剂的活性最大,而且温度高,可以适当加快反应速率,但温度高不利于平衡正向移动,B错误;催化剂可以加快反应速率,但不能使平衡发生移动,因此不能改变物质平衡转化率,C错误;N2的吸附分解反应活化能高,反应就难以发生,所以导致合成氨反应条件高,是合成氨气反应条件苛刻的重要原因,D正确;陈平团队构建了一条基于可再生能源的化学链合成氨工艺流程,就可以提高原料利用率,降低成本,从而可以显著提高能效,E正确。