鲁科版化学选修4《化学反应条件的优化-工业》word同步测试

1111文档批量处理工具11112011-2012年二学修（科）步习二第节化反条的化工合氨一教内容：第化学反应条件的优化－工业合成氨二教目的：了工业生产条件选择的依据和原则。认合成氨的化学原理，逐步掌握用化学平衡和化学反应速率的有关知识选择合成氨的条件。了合成氨生产的主要流程。三重、难点：工业合成氨条件的选择过程四知分析：（一）选取适应的反应条件的依据从逆性、反应前后气体的系数的变化、焓变三个角度分析化学反应的特点。据应特点具体分析外界条件对速率和平衡的影响，从速率和平衡的角度进行综合分析，再充分考虑实际情况，选出适宜的外界条件。外界条件浓度催化剂温度压强

有利于增大速率的条件控制增大反应物的浓度加合适的催化剂高温高压（有气体参加）

有利于平衡的条件控制增大反应物的浓度，减小产物的浓度不需要eq\o\ac(△,H)eq\o\ac(△,)＜0低eq\o\ac(△,H)eq\o\ac(△,)＞0高eq\o\ac(△,n)eq\o\ac(△,)（）＜压eq\o\ac(△,n)eq\o\ac(△,)（）＞压

综合分析结果不断的补充反应物的离产物加合适的催化剂兼顾速率和平衡催剂的适宜温度在设备条件允许的前提下取高温并选取催化剂在设备条件允许的前提下取高压兼顾速率和平衡适的压强（二）合成氨的工业生产：反特点N（g）＋3H（g（）2可逆反应，正eq\o\ac(△,向)＜，正向eq\o\ac(△,n)eq\o\ac(△,)（）＜反的自发性和限度1【算一算】已知在时合成氨反应的eq\o\ac(△,H)eq\o\ac(△,)＝92.2kJ·1△＝198.2JK·计算该反应在298K能否自发进行？解：△H－T△＝·mol＋298K×·K·mol＝33.1kJ·mol＜0故该反应在时自发进行。文档批量处理工具

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61.517777文档批量处理工具61.517777又知，该反应在298K时平衡常数K为4.1×10（mol·L）知，欲提高氨的产率，应该采用高压、低温的条件。

2由平衡移动原理可由上述可以看出合成氨反应在298K时反能自发进行合成氨的反应度也很,但是反应速率又如何呢？反速率实验研究表明，在特定条件下，合成氨反应的速率公式为：V（N）c（H）22

（）3据阿伦尼乌斯经验公式高和催化剂将能提高其速率常数加快反应速率而压则能够更大程度上增大N、的浓度，从而加快反应速率。22各外界条件对速率和平衡的具体影响：（1压强：温度一定时，增大混合气体的压强对合成氨的速率和平衡都有利，但压强越大需要的动力越大，对材料的压强和设备的制造要求越高，一般采用×

×10

（2温度：从平衡的角度考虑，合成氨低温有利，但是温度过低反应速率很慢，需要很长时间才能达到平衡，很不经济，所以实际生产中，采5℃左右的适宜温度（在此温度时催化剂的活性最大（3催化剂：为了加快反应速率，采用以铁为主的铁催化剂。（4浓度：不断的补充氢气和氮气，及时的分离出氨气。合氨的适宜条件℃、铁触媒2~5×10；循环操作过程N与H浓22比约为∶3因为在一定温度和压强下，原料气配比符合化学方程式中的系数比时，产物的平衡产量可达最高值，实际为∶2.8生流程：（1气原气中的氮气来自于空气氢气来自于含氢的天然气炼油产品。以天然气为原料时，反应可简单表示为：H＝＋422

CO＋＋H2（2）净化：消除造气过程夹带的杂质，防止化剂中毒。（3合成氨：包括终端产品——氨的分离，气、氢气的循环利用，热交换原理的应用等。【典型例例1.在定条件下，可逆反应Ng）＋3H（）（g）正反应放热）达2到平衡，当单独改变下列条件后，有关叙述中错误的是（）加催化剂v、v都化，且变化的倍数相等加压v、都增大，且v增的倍数大于增的倍数C.降，v、都减小，且v减的倍数于减的倍数加氩气，v、都增大，且增的数大于v增大的倍数解：化剂的加入，同等倍数的改变正、逆反应速率正；而加压，平衡将向移动，故增的数大于v增大的倍数B确；降温，平衡向放热的方向——向右移动v减的倍数于v减小的倍数C误；恒温、恒容通氩气，各物质浓度不变，平衡不移动，v、v都不变，D错。答：点：题考查外界条件对化学反应速率的响规律注结合平衡移动原理来进行分析。例2.合氨工业中，常加热至500℃下有关叙述正确的是（）文档批量处理工具

文档批量处理工具为加快反应速率，缩短达到平衡所需要的时间加快，减小vC.使衡向合成氨方向移动提原料转化率解：成氨是放热反应采用℃的高温从化平衡上看于合成氨反应放热，不利于氨的合成。但是为了提高反应速率，更快、更多的生成氨，也采用适当的高温。答：A点：业反应条件的选择要合反应的限度速甚至设备等因素一起考虑，不能单方面考虑问题。例3.在定条件下，合成氨反达到平衡后，混合气体中H的积分数为25%若反3应前后保持条件不变，则反应后缩小的气体体积与原反应物体积的比值是（）1/41/31/2解：平衡后混合气体的体积为100mL则其中氨的体积为。反应的化学方程式N＋3H可看出，每生成体的NH，反应体系的总体积也缩小23体积，从而推知，反应后缩小的气体体积和平衡后混合气体中NH的积相等，即缩小3气体体积为应前的气体体积为100mL＋25ml125mL.应后缩小的气体体积与原反应物体积的比值是25125＝1/5即选项A正确。答：A点：题考查“差量法”的灵活应用。例4.在积相同的四个容器中下列要求充入各气体加入适当的催化剂400时分别建立平衡，四种情况下H的转化率由大到小的顺序______________。2①＋②＋3H③1molN＋4H④1molN＋＋222223解：是在①中增加N，H的转化率增大，即②＞①。③是在①中增加H，222H的化率减小，即①＞③。而④是在③基础上增加氨，平向逆反应方向移动的22化率变小，有③④。由此可H的转化率由大到小顺序为＞①＞③＞④。2答：＞①＞③＞④点：变相关物质的浓度，化学平衡发生移动，这是考虑这类问题的出发点。【模拟试题时间：45分钟）一选题：在闭容器中进行合成氨的反应到衡后体系中各物质的浓度增大到原来的2倍，则产生的结果是（）平衡向正反应方向移动B.平向逆反应方向移动C.平不移动

NH的分含量增加3合氨所需要的氨气可由煤与水反应制得，其中有如下反应（）＋HO）＝2CO（g＋（eq\o\ac(△,H)eq\o\ac(△,)＞0.欲高转化率可采用的方法是（）2①降低温度②大压强③使用化剂④增大CO的度⑤大水蒸气的浓度①②③④C.①⑤下有关合成氨工业的说法中，正确的是（）从合成塔出来的混合气体。其中氨气只占13%－，所以生产氨的工厂的效率都很低文档批量处理工具

77111文档批量处理工具77111由于氨易液化，氮气、氢气是循环使用的，总体来讲氨的产率比高C.合氨反应温度制在℃左右，目的是使化学平衡向正方向移动合氨采用的压是2~5Pa，因为该压强下铁媒的活性最大1molN和3molH混发生反应N＋3H达平衡时测得平衡混合的22密度是同温.压下H的，则N的化率为（）2275%B25%30%D有衡体系（）（g）OH（eq\o\ac(△,H)eq\o\ac(△,)＜。为了增加甲醇的日量，2从理论上来讲应该采取的正确措施是（）高温、高压C.低、高压

适宜的温度、高压、催化剂高、高压、催化剂以炭为主要原料合成氨，为了使通入合成塔的和H保持：3的积比，则焦22炭与空气的物质的量之比约为（）∶3B.∶2∶∶在定条件下，向密闭容器中加入30mLCO和20mL水蒸气，使其发生反应，当CO（gH（）（）＋H（）达到平衡时，水蒸气的体积数与的等，222则下列叙述错误的是（）平衡后体积分数为40%平后转化率为C.平后水蒸气的化率为50%平后混合气体的平均相对分子质量为24在定条件下，可逆反应Ag＋3Bg）（g）达到平衡时有的B转化为气体A的化率为25%起时冲入容器中的A与B物质的量之比）∶2B.∶2∶∶将合物A放入密闭容器中加热一条件下存在如下两种平衡）

）＋C（）（）D（）（g）经测定，这时的度为·L

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，的浓度为mol·L

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，则B浓度（）·LB.0.025mol·L

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C.·LD.0.04molL10.在有塞的密闭容器中加入和5molN，在某温度下反应生成2molNH，若223此时容器的压强不变，则容器的体积是反应前的（）倍B.倍0.8倍0.5二填题：在积为VL的密闭容器，充入molN和molH，分生成cmolNH223（1（）应表示为_______________（2）的化率22（3）NH的积分数为（4反应前后的压强比_3在闭容器中NH起始的物质的量分别为、，到平衡时N的化2率为25％，若反应从NH的解开始，在相同条件下欲使平衡时各成分百分含量相同，则3应加入氨的物质的量_，的转化率__________。在830K时下列反应的平衡体系具有某些特殊性：（）＋HOg）2

CO（）H（g）2文档批量处理工具

111111文档批量处理工具111111①若起始浓度分别为c（）3molL，（H）·L2CO的转化率为20%

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，达到平衡后②若起始浓度分别为c（CO）＝L（HOL，达到平衡后2的转化率为设830K时以起始浓度分别以（CO3a·L，c（）·投料，2发生以上反应，测得平衡后c（）mol·L2

请注意上述数据，总结出其中规律，填写以下空白。（1选择填空：在多次试验中，若保持不而减小a,则达到平衡时CO的转化率水气的转化率_增大减不无确定（2当a，c＝时＝（3当a时，a＝（4、b、在平衡中的关系式_____________