2022年魯科版化學(xué)選修4《化學(xué)反應(yīng)條件的優(yōu)化——工業(yè)合成氨》（第2課時）word教案

2022年魯科版化學(xué)選修4《化學(xué)反應(yīng)條件的優(yōu)化——工業(yè)合成氨》（第2課時）word教案 【題１】對于合成氨工業(yè)，只從提高原料轉(zhuǎn)化率看，從下列條件中選擇最適宜的組合是（B） ①高溫　　②低溫　?、鄣蛪骸　、芨邏骸　、荽呋瘎　、藜影薄　、叱? A.②④⑤ B.②④⑦ C. ①④⑤ D.②③⑥ 【解析】合成氨工業(yè)利用N2＋3H22NH3 ΔH< 0，因而可知升高溫度有利于反應(yīng)向氨氣生成的方向進行；從氣體的系數(shù)來看，加壓有利于反應(yīng)向氨氣生成的方向進行；加催化劑只會改變速率卻無法改變轉(zhuǎn)化率；減少生成物的濃度也有利于反應(yīng)向氨氣生成的方向進行。故綜上所述有②④⑦。 【題２】在一定條件下，可逆反應(yīng)N2＋3H22NH3 ΔH< 0達(dá)到平衡，當(dāng)單獨改變下列條件后，有關(guān)敘述錯誤的是（CD） A.加入催化劑，V正、V逆都發(fā)生變化，且變化的倍數(shù)相等 B.加壓，V正、V逆都增大，且V正增大的倍數(shù)大于V逆增大的倍數(shù) C.降溫，V正、V逆都減小，且V正減少的倍數(shù)大于V逆減少的倍數(shù) D.加入氬氣，V正、V逆都增大，且V正增大的倍數(shù)大于V逆增大的倍數(shù) 【解析】催化劑只是增大或減小反應(yīng)速率，即有V正、V逆都發(fā)生變化，但不會改變平衡的移動，即有V正、V逆變化的倍數(shù)相等。加壓，體系中各反應(yīng)物濃度增大，V正、V逆都增大，但更有利于向氣體系數(shù)減少的方向移動，故V正增大的倍數(shù)大于V逆增大的倍數(shù)。降溫，反應(yīng)速率全部下降，但有利于平衡向放熱的方向移動，而本反應(yīng)ΔH< 0，所以V正減少的倍數(shù)小于V逆減少的倍數(shù)。加入稀有氣體，各組分的濃度都不會變化或者減小，所以V正、V逆不變或減小。故C、D均不正確。 【題３】合成氨所需的H2由炭和水蒸氣反應(yīng)制得，其中一步反應(yīng)為CO＋H2O(g)CO2＋H2　ΔH< 0，欲使CO的轉(zhuǎn)化率提高，同時提高H2的產(chǎn)率，可以采取的措施是（A） A.增大水蒸氣的濃度　　　B.升高溫度　　　C.增大CO濃度　　　D.增大壓強 【解析】欲使CO的轉(zhuǎn)化率提高，同時提高H2的產(chǎn)率，必然要求改變條件使平衡向正反應(yīng)方向移動。CO＋H2O(g)CO2＋H2　ΔH< 0從中可知本反應(yīng)為氣體系數(shù)不變且正反應(yīng)放熱的反應(yīng)，所以可以提高反應(yīng)物水蒸氣的濃度。升高溫度雖然可以提高反應(yīng)速率，但會使平衡向左移，如果降低溫度，可使平衡右移，卻又會降低反應(yīng)速率，但會符合題目要求，可惜無此選項。增大CO濃度，雖可以提高H2的產(chǎn)率，但自身的轉(zhuǎn)化率卻會降低。壓強對氣體系數(shù)不變的反應(yīng)無影響。 【題４】在一定溫度和壓強下，在密閉容器中充入H2、N2、NH3，開始時其物質(zhì)的量之比為3 ：1 ：1，反應(yīng)達(dá)平衡后，H2、N2、NH3的物質(zhì)的量之比為9 ：3 ：4，則此時N2的轉(zhuǎn)化率為（A） A.10% 　　 B.20% 　　 C.15% 　 D.30% 【解析】 3H2 ＋ N2 2NH3 起始量　　?。场　　。? 1　　　　 轉(zhuǎn)化量　　 3x x 2x 平衡量　?。常硏 1－x 2x (３－x)：（1－x）：2x＝9 ：3 ：4故x=0.1 所以N2的轉(zhuǎn)化率為 【題５】在一定條件下，2NH33H2＋N2，達(dá)到平衡時，NH3的轉(zhuǎn)化率為50%，此時平衡混合氣的密度與NH3未分解時的密度之比為（B） A.１：１　　　　　　B.２：３　　　　　　C.３：２　　　　　　D.２：１ 【解析】　　　2NH33H2 ＋ N2 起始量　　x 0 0 轉(zhuǎn)化量　 50%x 0.75x 0.25x 平衡量 0.5x 0.75x 0.25x 反應(yīng)前后均為氣體故總質(zhì)量不變，密度，而氣體的體積又與氣體的物質(zhì)的量成正比，故反應(yīng)后與反應(yīng)前密度之比等于物質(zhì)的量的反比，即為。 【題６】在密閉容器中進行如下反應(yīng)已達(dá)到平衡，N2＋3H22NH3 ΔH< 0，其他條件不變時，若將平衡混合物中各物質(zhì)的濃度都增大到原來的２倍，則下列說法中正確的是（BD） A.平衡不移動　　　　　　　　　　　　　　　B.平衡向正方向移動　　 C.平衡向逆反應(yīng)方向移動　　　　　　　　　　D.NH3的百分含量增加 【解析】將平衡混合物中各物質(zhì)的濃度都增大到原來的２倍，則反應(yīng)的速率增大，其他條件不變也就是說將氣體進行壓縮，容器體積減小，使平衡向氣體系數(shù)減小的方向移動，故平衡向正方向移動。進而使NH3的百分含量增加。 【題７】在一定條件下，進入氨合成塔的混合氣體中含N2的體積分?jǐn)?shù)為22%，含H2的體積分?jǐn)?shù)為78%，經(jīng)過合成反應(yīng)達(dá)到平衡后，在相同的溫度和壓強下，氣體的體積縮小至原體積的95%，N2的轉(zhuǎn)化率與下面接近的數(shù)值是（B） A.12.5% B.11.4% C.10.5% D.9% 【解析】設(shè)原氣體體積為V，則平衡后體積為V－0.95V 　　　N2　?。　?H2　　　　2NH3 ΔV 1 3 2 2 轉(zhuǎn)化中　　　0.025V 0.075V 0.05V V－0.95V 所以N2的轉(zhuǎn)化率為 【題８】工業(yè)合成氨反應(yīng)是700 K左右進行的，這主要原因是（D） A. 700 K 時此反應(yīng)速率最快　　　　B. 700 K 時氨的平衡濃度最大 C. 700 K 時氨的轉(zhuǎn)化率最高　　　　D. 700 K 該反應(yīng)的催化劑能發(fā)揮最大的作用 【解析】溫度越高反應(yīng)速率越快，所以排除A選項；N2＋3H22NH3 ΔH< 0，所以溫度越高氨的平衡濃度越大，轉(zhuǎn)化率越高，所以排除B、C選項。綜合可得只有D選項最貼切。 【題９】有關(guān)合成氨工業(yè)的說法中，正確的是（B A.從合成塔出來的混合氣體，其中NH3只占15%，所以生產(chǎn)氨的工廠效率都很低 B.由于氨易液化，N2、H2在實際生產(chǎn)中是循環(huán)使用，所以總體來說氨的產(chǎn)率很高C.合成氨工業(yè)的反應(yīng)溫度控制在500℃左右，目的是使化學(xué)平衡向正反應(yīng)方向移動D.合成氨廠采用的壓強是20～50 Mpa，因為該壓強下鐵觸媒的活性最大 【解析】本題主要是理解合成氨的過程，以及溫度、濃度、催化劑等對該反應(yīng)的影響，不難選出答案。 【題10】一密封體系中發(fā)生反應(yīng)：N2＋3H22NH3（正反應(yīng)為放熱反應(yīng)）下圖為某一段時間段反應(yīng)速率與反應(yīng)進程的曲線關(guān)系圖： 回答下列問題：（１）處于平衡狀態(tài)的時間段是　　　　　　　。 （２）t1、t3、t4時刻，體系中分別是什么條件發(fā)生了變化？ （３）下列時間段中，氨的百分含量最高的是（） A.０～t1 B.t2～t3 C. t3～t4 D. t5～t6 【解析】本題主要是要學(xué)會看圖，圖表達(dá)的是速率與時間的關(guān)系，只要速率不隨時間變化而變化，說明在這條件反應(yīng)已經(jīng)達(dá)到平衡了。所以處于平衡狀態(tài)的時間段是０－t1，t2－t3，t3－t4，t5－t6。從圖中可得t1時刻正、逆反應(yīng)速率都增大，而且v(逆)>v(正)，N2＋3H22NH3（正反應(yīng)為放熱反應(yīng)）故溫度升高，v(逆)>v(正)。圖中t3時刻從原來的速率增大，而且變化過程中v(逆)＝v(正)，說明平衡都未被打破。所以應(yīng)該是催化劑導(dǎo)致的。圖中t4時刻的變化，v’(逆)、v’(正)都減小且v’(逆)>v’(正)，所以不可能是溫度的影響，應(yīng)該是濃度的影響，而且是濃度減小的變化，所以是壓強減小了，使平衡向逆反應(yīng)方向移動了。