高三化學(xué)一輪復(fù)習(xí) 第7章 化學(xué)反應(yīng)速率化學(xué)平衡 第六節(jié) 合成氨工業(yè)習(xí)題詳解（含解析）（實(shí)驗(yàn)班）

第六節(jié) 合成氨工業(yè)1在氮?dú)?、氫氣合成氨的合成塔中，進(jìn)入的氣體按氮?dú)馀c氫氣體積之比為，塔中的壓強(qiáng)為，又知從塔出來(lái)的氣體中，氨氣占（體積分?jǐn)?shù)）。求：（1）在合成塔出來(lái)的混合氣體中，氮?dú)夂蜌錃獾捏w積分?jǐn)?shù)；（2）合成塔出來(lái)氣體的壓強(qiáng)。解析：（1），反應(yīng)中和的體積比和原料混合氣體中的比值相同，因此從塔中出來(lái)的氣體中。即，。（2） 起始（） 平衡（） 因此 ，即：，得，而。不變時(shí)，則。本題答案為：（1）：；：。（2）。2工業(yè)上生產(chǎn)苯乙烯是應(yīng)用脫氫反應(yīng)：試問(wèn)：（1）在什么條件下反應(yīng)，有利于平衡向正方向移動(dòng)？為什么？（2）設(shè)反應(yīng)體系壓強(qiáng)恒定在，溫度恒定在時(shí)，原料氣中加入不參加反應(yīng)的水蒸氣，乙苯、水蒸氣的物質(zhì)的量之比為。當(dāng)反應(yīng)達(dá)到平衡時(shí)，乙苯的轉(zhuǎn)化率為多大？（已知，時(shí)反應(yīng)的平稀、衡常數(shù)）。解析：（1）該反應(yīng)是分解反應(yīng)，反應(yīng)中吸熱且熵增大，；由可知：高溫低壓的條件有利于正向反應(yīng)。（2）設(shè)，設(shè)生成了。初始 反應(yīng) 平衡時(shí)：，。平衡常數(shù)，得：，。本題答案為：（1）該反應(yīng)是分解反應(yīng)，反應(yīng)中吸熱且熵增大，；由可知：高溫低壓條件下有利于正反反應(yīng)。（2）。3工業(yè)合成氨的反應(yīng)為：，。該反應(yīng)應(yīng)采取的適宜條件是（ ）。A低溫、高壓、催化劑B適宜的溫度、高壓、催化劑C低溫、常壓、催化劑D適宜的溫度和壓強(qiáng)、催化劑解析：低溫條件下，反應(yīng)速率較小，催化劑的催化活性也會(huì)受到影響，所以選項(xiàng)A錯(cuò)誤；高壓條件下，對(duì)于設(shè)備的耐高壓承受能力提出了更高的要求，所以選項(xiàng)B錯(cuò)誤；低溫條件下，反應(yīng)速率較小，這是一個(gè)體積減小的反應(yīng)，常壓不利于正反應(yīng)，所以選項(xiàng)C錯(cuò)誤；適宜的溫度和壓強(qiáng)，可以提高反應(yīng)物的轉(zhuǎn)化率，讓化學(xué)反應(yīng)有利于向正反應(yīng)方向進(jìn)行，催化劑的催化活性也較高，催化劑可以加大反應(yīng)速率，所以選項(xiàng)D正確。本題答案為選項(xiàng)D。4在合成氨生產(chǎn)中，可以提高轉(zhuǎn)化率的措施是（ ）。A延長(zhǎng)反應(yīng)時(shí)間B充入過(guò)量C充入過(guò)量D升高溫度解析：以合成氨為例，考查化學(xué)平衡移動(dòng)。延長(zhǎng)反應(yīng)時(shí)間不改變轉(zhuǎn)化率，反應(yīng)達(dá)到平衡狀態(tài)時(shí)，平衡處于動(dòng)態(tài)平衡，所以選項(xiàng)A錯(cuò)誤；充入過(guò)量，平衡向正反應(yīng)方向移動(dòng)，但是的轉(zhuǎn)化率會(huì)減小，所以選項(xiàng)B錯(cuò)誤；充入過(guò)量，平衡向正反應(yīng)方向移動(dòng)，轉(zhuǎn)化率會(huì)增大，所以選項(xiàng)C正確；合成氨正反應(yīng)是放熱反應(yīng)，升高溫度平衡向逆反應(yīng)方向移動(dòng)，的轉(zhuǎn)化率減小，所以選項(xiàng)D錯(cuò)誤。本題答案為選項(xiàng)C。5下列事實(shí)不能用勒夏特列原理解釋的是（ ）。A往氫硫酸中加入稀鹽酸，降低B溫度不變時(shí)，敞口久置于空氣中的飽和硝酸鉀溶液中會(huì)有晶體析出C在合成氨工業(yè)生產(chǎn)中，使用較高的溫度，有利于提高產(chǎn)量D在密閉容器中，水面上的蒸汽壓隨溫度升高而增大解析：本題考查勒夏特列原理的應(yīng)用。氫硫酸是弱酸，屬于弱電解質(zhì)，加入鹽酸后，氫離子濃度增加，抑制了氫硫酸的電離，所以降低，選項(xiàng)A錯(cuò)誤。當(dāng)溫度不變時(shí)，飽和硝酸鉀溶液存在溶解平衡，敞口置于空氣中時(shí)，溶液中的水會(huì)減少，平衡向析出固體方向進(jìn)行，選項(xiàng)B錯(cuò)誤。合成氨是放熱反應(yīng)，根據(jù)勒夏特列原理，升高溫度，平衡會(huì)向逆反應(yīng)方向移動(dòng)，所以較高的溫度，不利于平衡向正反應(yīng)方向移動(dòng)。不過(guò)溫度提高，反應(yīng)速率加大、催化劑活性增強(qiáng)，選擇的反應(yīng)條件，所以選項(xiàng)C正確。一個(gè)體系中，水的汽化、水蒸氣的液化，是一個(gè)平衡，水的汽化是吸熱的，體系溫度升高，為了降低溫度，就要不斷汽化吸熱，所以蒸汽壓升高。符合勒夏特列原理，所以選項(xiàng)D錯(cuò)誤。本題答案為選項(xiàng)C。6工業(yè)上合成氨一般采用左右的溫度，其原因是（ ）。適當(dāng)提高氨的合成速率提高的轉(zhuǎn)化率提高氨的產(chǎn)率催化劑在時(shí)活性最大A只有BCD解析：從影響化學(xué)反應(yīng)速率和催化劑的活性兩方面考慮。本題答案為選項(xiàng)D。7有關(guān)合成氨工業(yè)的說(shuō)法中，正確的是（ ）。A從合成塔出來(lái)的混合氣體中只占，所以合成氨廠的效率很低B由于氨易液化，、在實(shí)際生產(chǎn)中是循環(huán)使用，所以總體來(lái)說(shuō)氨的產(chǎn)率很高C合成氨工業(yè)的反應(yīng)溫度控制在，目的是使化學(xué)平衡向正反應(yīng)方向移動(dòng)D合成氨廠采用的壓強(qiáng)是，因?yàn)樵搲簭?qiáng)下鐵觸煤的活性最大解析：合成氨是生成的分離出后，再將未反應(yīng)的、循環(huán)利用，這樣循環(huán)后，可使氨的產(chǎn)率較高，所以選項(xiàng)A錯(cuò)誤，選項(xiàng)B正確；因合成氨的反應(yīng)是放熱反應(yīng)，低溫才有利于平衡向正反應(yīng)方向移動(dòng)，合成氨工業(yè)的反應(yīng)溫度控制在左右，是綜合多方面的因素確定的，所以選項(xiàng)C錯(cuò)誤；合成氨中，高壓更有利于正反應(yīng)，但壓強(qiáng)太大，對(duì)設(shè)備、動(dòng)力的要求更高，因此選擇的高壓，催化劑活性最大時(shí)的溫度是，所以選項(xiàng)D錯(cuò)誤。本題答案為選項(xiàng)B。8在合成氨時(shí)，既要使氨的產(chǎn)率增大又要使化學(xué)反應(yīng)速率增大，可以采取的措施有（ ）。增大體積使壓強(qiáng)減小 減小體積使壓強(qiáng)增大 升高溫度 降低溫度 恒溫恒容，再充入等量的和 恒溫恒壓，再充入等量的和 及時(shí)分離產(chǎn)生的 使用合適的催化劑ABCD解析：減小壓強(qiáng)，反應(yīng)速率變小，平衡左移，氨的產(chǎn)率降低，不合題意，合題意；升高溫度，反應(yīng)速率雖然加大，但是平衡左移，降低溫度，反應(yīng)速率變小，平衡右移，所以不合題意；恒溫恒容，再充入等量的和，相當(dāng)于加壓，增大了反應(yīng)物濃度，反應(yīng)速率加大，平衡向右移動(dòng)，氨氣產(chǎn)率增加，合題意；恒溫恒壓，再充入等量的和，反應(yīng)物濃度不變，反應(yīng)速率不變，平衡也不移動(dòng)，氨的產(chǎn)率不變，不合題意；分離出，減小生成物濃度，反應(yīng)速率減小，平衡右移，氨的產(chǎn)率增加，不合題意；使用合適的催化劑，可使反應(yīng)速率加大，但是催化劑不影響反應(yīng)平衡，所以不合題意。本題答案為選項(xiàng)C。9年月日，德國(guó)科學(xué)家格哈德埃爾特生日的當(dāng)天獲得了諾貝爾化學(xué)獎(jiǎng)，以獎(jiǎng)勵(lì)他在表面化學(xué)領(lǐng)域作出的開(kāi)拓性貢獻(xiàn)。合成氨反應(yīng)在鐵催化劑表面進(jìn)行時(shí)效率顯著提高是埃爾特的研究成果。下列關(guān)于合成氨反應(yīng)的敘述中正確的是（ ）。A鐵做催化劑可增大反應(yīng)速率，且有利于平衡向合成氨的方向移動(dòng)B將氨從混合氣體中分離，有利于平衡向合成氨的方向移動(dòng)C升高溫度可以增大反應(yīng)速率，且有利于平衡向合成氨的方向移動(dòng)D增大壓強(qiáng)可增大反應(yīng)速率，且有利于平衡向合成氨的方向移動(dòng)解析：本題考查合成氨條件的選擇以及外界條件對(duì)平衡移動(dòng)的影響。催化劑可以增大反應(yīng)速率，但不改變平衡移動(dòng)，所以選項(xiàng)A錯(cuò)誤；將氨從混合氣體中分離，生成物的濃度降低，平衡向合成氨的方向移動(dòng)，所以選項(xiàng)B正確；合成氨為放熱反應(yīng)，升高溫度反應(yīng)速率增大，但平衡向逆反應(yīng)方向移動(dòng)，所以選項(xiàng)C錯(cuò)誤；增大壓強(qiáng)可增大反應(yīng)速率，但平衡向合成氨的方向移動(dòng)，所以選項(xiàng)D正確。本題答案為選項(xiàng)B、D。10在一定溫度和壓強(qiáng)下，有某氣體，發(fā)生如下反應(yīng)：（氣）（氣）（氣）。當(dāng)達(dá)到平衡時(shí)，在混合氣體中的體積分?jǐn)?shù)為，混合氣體的總質(zhì)量為，平均相對(duì)分子質(zhì)量為。求：（1）的分解率？ （2）值為多少？解析：（1）設(shè)達(dá)到平衡時(shí)，轉(zhuǎn)化了起始（） 轉(zhuǎn)化（） 平衡（） 由阿伏加德羅定律知：（總），則 ，所以，故 的轉(zhuǎn)化率。（2）將代入，得。