高考化学二轮复习教材实验延伸10化学平衡的应用（合成氨）

2021届高考化学二轮复习教材实验延伸(十)化学平衡的应用（合成氨）1.对可逆反应4NH3(g)+5O2(g)4NO(g)+6H2O(g),下列叙述正确的是(

)A.化学反应速率关系是:2v正(NH3)=3v正(H2O)

B.达到化学平衡时,4v正(O2)=5v逆(NO)

C.达到化学平衡时,若增加容器体积,则正反应速率减小,逆反应速率增大

D.若单位时间内生成xmolNO的同时消耗xmolNH3,则反应达到平衡状态2.关于合成氨工业的说法中不正确的是(

)

A.混合气进行循环利用遵循绿色化学思想

B.合成氨反应须在低温下进行

C.对原料气进行压缩是为了增大原料气的转化率

D.使用催化剂可以提高反应的速率,但是不能使平衡向正反应方向移动3.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，其中只占15%，所以生产氨的工厂的效率都很低B．由于氨易液化，在实际生产中是循环使用，所以总体来说氨的产率较高C．合成氨工业的反应温度控制在700K左右，目的是使化学平移向正反应方向移动D．合成氨厂采用的压强是，因为该压强下铁的活性最大4.下列有关化学平衡说法正确的是()A.恒温恒容下，已达平衡的反应，当增大的浓度，的转化率增大B.恒温恒容下，在合成氨平衡体系中充入He，压强增大，反应速率加快，平衡移动C.已达平衡的反应，减小容器体积增大压强，平衡向正反应方向移动，气体颜色变浅D.已达平衡的反应，当增加反应物物质的量时，平衡一定向正反应方向移动5.下列图示与对应的叙述相符的是()A.由图甲可知，B.图乙表示与反应时溶液中含铝微粒浓度变化曲线，a点溶液中存在C.图丙表示温度在和T2时水溶液中和的关系，则阴影部分M内任意一点均满足D.图丁表示反应平衡时体积分数随起始变化的曲线，则转化率：6.某化学兴趣小组开展模拟工业合成氨的制备实验,在2L密闭容器内,t℃时发生反应:N2(g)+3H2(g)

2NH3(g),在体系中,随时间的变化如表:时间(min)012345N2的物质的量(mol)0.200.100.080.060.060.061.上述反应在第5min时,N2的转化率为__________;

2.用H2表示从0~2min内该反应的平均速率=__________;3.t℃时,在4个均为2L密闭容器中不同投料下进行合成氨反应。根据在相同时间内测定的结果,判断该反应进行快慢的顺序为__________(用字母填空,下同);a.

b.c.

d.4.下列表述能作为上述实验中可逆反应N2(g)+3H2(g)2NH3(g)达到化学平衡状态的标志是__________;a.反应速率=1:3:2

b.各组分的物质的量浓度不再改变

c.混合气体的平均相对分子质量不再改变

d.混合气体的密度不变

e.单位时间内生成的同时,生成f.消耗=消耗g.单位时间内3molH-H键断裂的同时2molN-H键也断裂5.下列措施不能使上述化学反应速率加快的是__________。a.及时分离出NH3气体

b.适当升高温度c.增大N2的浓度

d.选择高效催化剂7.合成氨技术的创立开辟了人工固氮的重要途径，其重要原理为，反应的平衡常数值和温度的关系如下：温度/℃3604405200.0360.0100.0038(1)①由表中数据可知正反应为______________________(填“放热”或“吸热”)反应。②理论上，为了增大平衡时的转化率，可采取的措施是____________(填序号)。a.增大压强b.使用合适的催化剂c.升高温度d.及时分离出产物(2)原料气可通过反应获取，已知该反应中，初始混合气中的恒定时，温度、压强对平衡混合气中含量的影响如图所示：①图中压强的关系是_________________(填“>”“=”或“<”)。②该反应为__________________反应(填“吸热”或“放热”)。(3)原料气还可通过反应获取。℃时，向容积固定为2L的密闭容器中充入1mol水蒸气和1molCO，反应达平衡后，测得的浓度为0.3，则平衡时CO的转化率为___________________。8.含氮化合物广泛存在于自然界常重要的化合物。回答下列有关问题：（1）氮的氧化物与悬浮在大气中的海盐粒子相互作用时，涉及如下反应：反应Ⅰ：反应Ⅱ：①反应Ⅲ：的平衡常数______（用表示）。②恒温恒容情况下，下列说法能判断反应Ⅲ达到平衡的是_____。A.气体物质中氮元素与氧元素的质量比不变B.容器内气体密度不变C.容器内气体颜色不变D.容器内浓度保持不变（2）恒温条件下，向恒容密闭容器中加入和,时反应Ⅱ达到平衡。③测得的体积分数为，则平衡时NO的转化率_____；④已知反应Ⅱ的反应趋势是低温自发，高温不自发，则_____0（填“<”、“>”或“无法判断”）。⑤实验测得：，，为速率常数。时，_____（以表示）。当温度改变为时，，则____（填“<”、“>”或“=”）。⑥一定条件下，单位时间内不同温度下测定的氮氧化物转化率如图所示。温度低于时，随温度的升高氮氧化物转化率升高的原因可能是_____________________。9.氮的固定是指将氮元素由游离态转化为化合态的过程.据报道,常温、常压、光照条件下,在掺有少量氧化铁的二氧化钛催化剂表面能与水发生反应,生成的主要产物为,相应的热化学方程式为:。目前工业合成氨的原理是:。

回答下列问题:

(1)写出表示氢气燃烧热的热化学方程式。(2)在恒温恒容密闭容器中进行的工业合成氨反应,下列能表示达到平衡状态的是(填序号)。

A.混合气体的压强不再发生变化

B.混合气体的平均相对分子质量不再发生变化

C.三种物质的浓度比恰好等于化学方程式中各物质的化学计量数之比

D.单位时间内断开3a个H-H键的同时形成6a个N-H键

E.反应容器中的物质的量不再发生变化

(3)在一定温度下,向容积不变(始终为10L）的密闭容器中加入2mol、8mol及固体催化剂，10min后反应达到平衡状态,容器内气体压强变为起始的80%,10min内用氮气的浓度表示的化学反应速率为,平衡时氮气的转化率为。则该温度下反应的平衡常数K=_______(计算结果可用分数表示)。

(4)原料气可通过反应获取,已知该反应中,当初始混合气中的恒定时,温度、压强对平衡混合气含量的影响如图所示:

①下图中,两条曲线表示压强的关系是:___(填)。

②该反应为______反应(填“吸热”或“放热”)。10.经过德国化学家哈伯、波施等的不懈努力,成功地开发了合成氨的生产工艺。如今世界各国科学家为提高氨的产量,降低能耗做着各种有益的探索。试回答下列问题:1.在一定条件下,分别将1molN2和3molH2置于恒压容器Ⅰ和恒容容器Ⅱ中(两容器起始容积相同)充分反应,二者均达到平衡状态,则两容器中NH3的体积分数是Ⅰ__________Ⅱ(填“<”“>”“=”)2.若该反应在10L的密闭容器中进行。起始时分别充入1molN2和1molH2,在不同条件下进行,反应体系中总压强随时间变化如下图所示。则:生成NH3的反应速率由大到小的顺序为__________,与实验a相比,c组改变的实验条件是__________,实验b中N2的平衡转化率为__________。合成氨用的H2可以用CH4为原料制得,有关化学反应的能量变化如下图所示,则CH4(g)和H2O(g)反应产生水煤气的热化学方程式为__________。4.近年来有人将电磁场直接加在N2和H2反应的容器内,在较低的温度和压强条件下合成NH3,获得了较好的产率,从化学反应本质角度分析,电磁场对合成氨反应的作用是__________,与传统的合成氨的方法比较,该方法的优点是__________。

答案以及解析1.答案：B解析：A、反应速率之比等于化学计量数之比,则3ν正(NH3)=2ν正(H2O),故A错误;B、反应达到平衡状态时,正逆反应速率相等,4ν正(O2)=5ν逆(NO),说明消耗氧气的速率和生成氧气的速率相等,故B正确;C、达到化学平衡时,若增加容器体积,容器的压强减小,正逆反应速率都减小,故C错误;D、无论是否达到平衡状态,反应速率之比都等于化学计量数之比,即位时间内生成xmolNO的同时,消耗xmolNH3,但不能说明正逆反应速率相等,故D错误.故选B.2.答案：B

解析：合成氨反应在700K的高温下进行。3.答案：B解析：A、虽然从合成塔出来的混合气体中NH3只占15%，但由于原料气N2和H2循环使用和不断分离出液氨，所以生产NH3的效率还是很高的，故不正确；B、由于氨易液化，N2和H2在实际生产中循环使用，所以总体来说，氨的产率很高，故正确；C、控制反应温度为700K，一是为了使反应速率不至于很低，二是为了使催化剂活性最大，故不正确；D、增大压强有利于NH3的合成，但压强越大，需要的动力越大，对材料的强度和设备的制造要求越高，我国的合成氨厂一般采用2×107～5×107Pa，但这并不是因为该压强下铁触媒的活性最大，故不正确；故选B。4.答案：A解析：A．恒温恒容条件下，达到平衡后增大的浓度，相当于增大压强，平衡正向移动则，二氧化氮转化率增大，故A正确；B．恒温恒容条件下平衡后充入He压强增大，但反应物和生成物浓度都不变，则正逆反应速率不变，平衡不移动，故B错误；C．减小容器体积增大压强，平衡正向移动，平衡时浓度大于原来平衡浓度，所以气体颜色比原来平衡深，故C错误；D．固体不影响平衡移动，如果是加入C，则平衡不移动，故D错误；故选：A。5.答案：C解析：A.图甲表示的是三氧化硫分解的能量变化，为吸热反应，焓变为正值，，故A错误;B.a点所示pH接近12,显强碱性，碱性环境中铝离子会先生成氢氧化铝沉淀，后转化为偏铝酸根，故a点溶液中存在的含铝微粒为偏铝酸根，故B错误；C.XY连线上有，在X、Y连线的上方区域有，在X、Y连线的下方有，所以阴影部分M内任意一点均满足，故C正确；D.氮气的浓度越大，越有利于平衡正向移动，氢气的转化率越大，则转化率：,故D错误。6.答案：1.70%;2.0.09mol/(L.min);3.a>c=d>b;4.bc;5.a7.答案：(1)①放热②ad(2)①<②吸热(3)60%解析：(1)①由表中数据可知，随温度升高，反应的平衡常数减小，说明升高温度平衡逆向移动故正反应为放热反应。②该反应正反应为气体分子数减小的反应，增大压强，平衡正向移动，的转化率增大，故a正确；使用催化剂，平衡不移动，的转化率不变，故b错误；正反应为放热反应，升高温度平衡逆向移动，的转化率减小，故c错误；及时分离出产物，平衡正向移动，的转化率增大，故d正确。(2)①正反应为气体体积增大的反应，增大压强平衡逆向移动，甲烷含量增大，所以。②由题图可知，随温度升高甲烷的平衡含量减小，说明升高温度平衡正向移动，故正反应为吸热反应。(3)℃时，向容积固定为2L的容器中充入1mol水蒸气和1molCO，反应达平衡后，测得的浓度为0.3，则：起始浓度/0.50.500转化浓度/0.30.30.30.3平衡浓度/0.20.2