2011版高中化学全程学习方略课件：2.4 化学反应条件的优化——合成氨(鲁科版选修4)要点.ppt

【解析】选B、D。A项，甲和乙为等效平衡，c1=c2，丙 可以看成是两个乙合并，并将容积压缩成一半而得，压 缩有利于N2和H2合成NH3，所以c32c2，又c1=c2，所以A 项错；B项，N2(g)+3H2(g) 2NH3(g) ΔH= -92.2 kJ·mol-1，1 mol N2和3 mol H2的能量比2 mol NH3高92.2 kJ，甲和乙为等效平衡，它们的平衡状态相 同，它们的平衡状态是三种气体共存，能量比1 mol N2 和3 mol H2的能量低a kJ，比2 mol NH3能量高b kJ，所 以a+b=92.2，B项正确；C项，丙可以看成是两个乙合 并，并将容积压缩成一半而得，压缩有利于N2和H2合成NH3，气体的量减小，压强减小，所以2p2p3，C项错；D项，设想一个实验丁，其反应物投入量为甲的两倍，其他条件与甲相同，丁的反应物转化率记为a4，丁可以看成是两个甲合并，并将容积压缩成一半而得，压缩有利于N2和H2合成NH3，所以a4a1，丁与丙为等效平衡，a4+a3=1，所以a1+a31，D项正确。 （1）从理论上分析，为了使二氧化硫尽可能转化为三氧化硫，可控制的条件是_____。 （2）实际生产中，选定400～500 ℃作为操作温度其原因是_____。 （3）实际生产中，采用的压强为常压，其原因是___。 （4）在生产中，通入过量空气的目的是___________。 （5）尾气中有SO2必须回收是为了________________。 【思路点拨】解答本题时要注意以下三点： 【自主解答】（1）观察反应的特点可以得出要想使平衡正向移动，可以采取的措施为低温、高压。 （2）由于400～500 ℃是较高温度，而升高温度虽然会使反应速率加快，但是通过上表分析对生成物的产率影响不大，所以主要原因是此温度时催化剂的活性最大。 （3）因为在常压下400～500 ℃时SO2的转化率已经很高了，若再加压，对设备及动力系统要求高，加大了成本和能量消耗，故采用常压。 （4）增大氧气的浓度，相当于增大了反应物的浓度，使平衡向生成SO3的方向移动，提高二氧化硫的转化率。 （5）尾气是一种污染性气体，所以在反应结束后需对其进行尾气处理，以减少对环境的污染。 答案：(1)低温，高压 (2)该温度是催化剂的活性温度，选择此温度可提高反应速率，缩短反应达到平衡所需要的时间 (3)因为在常压下400～500 ℃时SO2的转化率已经很高了，若再加压，对设备及动力系统要求高，加大了成本和能量消耗，不适宜 (4)增大氧气的浓度，使平衡向生成SO3的方向移动，提高二氧化硫的转化率 (5)减少对环境的污染 1.（2010·龙岩高二检测）合成氨工业中，常加热到700 K左右的温度，理由是（ ） ①适当提高合成氨的反应速率 ②提高氢气转化率 ③提高氨的产率 ④催化剂在700 K时活性最大 A.① B.①② C.②③④ D.①④ 【解析】选D。从平衡的角度，温度越低，越有利于合成氨，使反应正向移动，从而提高氨的产率，但温度越低，反应速率越小，且催化剂活性差。故工业合成氨选择700 K主要考虑在产率不太低的情况下提高速率和催化剂活性。 2.对于合成氨工业，只从提高合成氨反应速率的方面来看，从下列条件中选择最适宜的组合是（ ） ①高温 ②低温 ③低压 ④高压 ⑤催化剂 ⑥加氨 ⑦除氨 A.②④⑤⑦ B.②③④⑦ C.①④⑤⑦ D.②③⑤⑥ 【解析】选C。本题考查的是从反应速率的角度分析合成氨的适宜条件，首先高温高压催化剂均可以加快合成氨的反应速率，关键是加氨还是除氨对反应速率如何影响，可以从合成氨的速率方程式来进行分析，由速率方程v=kc（N2）c1.5（H2）c-1（NH3）可知，速率与氨的浓度的1次方呈反比关系，所以在反应过程中，随着氨气浓度的增加反应速率会逐渐降低，因此为了保证足够高的反应速率，应该适时将氨从混合物中分离出来。故答案选C。 3.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 D.1/2 【解析】选A。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系数的关系，列方程求算。设起始时H2的物质的量为a,N2的物质的量为b，平衡时NH3为x，则 3H2 + N2 2NH3 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-3