化学选择性必修1第2章 化学反应的方向、 限度与速率第4节 化学反应条件的优化——工业合成氨同步练习题

2.4 化学反应条件的优化

一、单选题

1.合成氨工业上，采用氮氢循环操作的主要目的是(   )

A.加快反应速率

B.提高氨气的平衡浓度

C.降低氨气的沸点

D.提高氮气和氢气的利用率

2.对于工业合成氨反应：，下列说法错误的是(   )

A.使用合适的催化剂可以加快反应速率

B.升高温度可以加快反应速率

C.增大浓度可以使转化率达到100%

D.增大浓度可以加快反应速率

3.工业上合成氨反应为N2(g)＋3H2(g) 2NH3(g)，在实际生产中为提高合成氨的反应速率，下列说法正确的是（   ）

A.温度越高，反应速率越快，因此采取的温度越高越好

B.压强越大，反应速率越快，因此采取的压强越大越好

C.催化剂能加快反应速率，因此可选用适当的催化剂

D.可向容器中加入一定量的水蒸气，使氨气溶解以提高反应速率

4.合成氨时既要使氨的产率增大，又要使反应速率加快，可采取的办法是(   )

①减压

②加压

③升温

④降温

⑤及时从平衡混合气中分离出

⑥补充或

⑦加催化剂

⑧减小或的量

A.③④⑤⑦

B.①②⑤⑥

C.②⑥

D.②③⑥⑦

5.下列关于合成氨反应的说法正确的是(   )

A．使用催化剂可以提高反应的平衡转化率

B．反应物所含键能总和小于生成物所含键能总和

C．平衡时分离出能增大正反应速率，提高转化率

D．增大压强能提高分子活化能，加快反应速率

6.工业上用氮气和氢气合成氨：（反应放热），从反应速率和化学平衡两方面看，合成氨的适宜条件一般为压强：10~30MPa，温度：500℃左右，催化剂：铁触媒。下列有关合成氨工业的叙述不正确的是(   )

A.使用铁触媒，可使氮气和氢气混合气体之间的反应在较低温度下取得较高的反应速率

B.工业上选择上述条件下合成氨，可以使氮气全部转化为氨

C.上述化学平衡的移动受到温度、反应物的浓度、压强等因素的影响

D.温度升高，不利于提高氮气的转化率

二、填空题

7.合成氨工艺是利用氢气的一种重要的途径。

和生成的反应为：，

在Fe催化剂作用下的反应历程为（*表示吸附态）

化学吸附：；；

表面反应：；；

脱附：

其中，的吸附分解反应活化能高、速率慢，决定了合成氨的整体反应速率。请回答：

（1）利于提高合成氨平衡产率的条件有(   )

A．低温 B．高温 C．低压 D．高压 E．催化剂

（2）标准平衡常数其中为标准压强（），、和为各组分的平衡分压，如为平衡总压，为平衡系统中的物质的量分数。

①和起始物质的量之比为1∶3，反应在恒定温度和标准压强下进行，的平衡产率为w，则=___________（用含w的最简式表示）

②下图中可以示意标准平衡常数随温度T变化趋势的是_______。

（3）实际生产中，常用工艺条件为Fe作催化剂、控制温度、压强，原料中和物质的量之比为1∶2.8。

①分析说明原料气中过量的理由________________________。

②关于合成氨工艺的下列理解，正确的是_______。

A.合成氨反应在不同温度下的和都小于零

B.控制温度（）远高于室温，是为了保证尽可能高的平衡转化率和较快的化学反应速率

C.当温度、压强一定时，在原料气（和的比例不变）中添加少量惰性气体，有利于提高平衡转化率

D.基于有较强的分子间作用力可将其液化，不断将液氨移去，利于反应正向进行

E.分离空气可得，通过天然气和水蒸气转化可得，原料气须经过净化处理，以防止催化剂中毒和安全事故发生

参考答案

1.答案：D

解析：氮气与氢气反应合成氨气的过程属于可逆反应，采用氮氢循环操作的目的是提高氮气和氢气的利用率。

2.答案：C

解析：升高温度、增大反应物浓度或使用催化剂都可以加快反应速率，故A、B、D项正确；在可逆反应中，转化率不可能达到100%，故C项错误。

3.答案：C

解析：

4.答案：C

解析：合成氨反应为，该反应的正反应是气体体积减小的放热反应，要使平衡向正反应方向移动且同时加快反应速率，可采取加压或增大反应物浓度的措施，故②⑥符合题意，C正确。

5.答案：B

解析：

6.答案：B

解析：合成氨的反应是可逆反应，反应物的平衡转化率不可能达到100%，B项错误。

7.答案：（1）AD

（2）①；②A

（3）①原料气中N2相对易得，适度过量有利于提高H2的转化率；N2在Fe催化剂上的吸附是决速步骤，适度过量有利于提高整体反应速率。②ADE