《第4節(jié) 化學(xué)反應(yīng)條件的優(yōu)化-工業(yè)合成氨》（同步訓(xùn)練）高中化學(xué)選擇性必修1

《第4節(jié)化學(xué)反應(yīng)條件的優(yōu)化——工業(yè)合成氨》同步訓(xùn)練(答案在后面)一、單項(xiàng)選擇題（本大題有16小題，每小題3分，共48分）1、工業(yè)上合成氨反應(yīng)為N2(g)+3H2(g)?2NH3(g)，在實(shí)際生產(chǎn)中為提高合成氨的反應(yīng)速率，下列說法正確的是（）。A.溫度越高，反應(yīng)速率越快，因此采取的溫度越高越好B.壓強(qiáng)越高，反應(yīng)速率越快，因此采取的壓強(qiáng)越高越好C.催化劑能加快反應(yīng)速率，因此可選用適當(dāng)?shù)拇呋瘎〥.可向容器中加入一定量的水蒸氣，使氨氣溶解以提高反應(yīng)速率2、合成氨的反應(yīng)為N2+3H2?2NH3ΔH=-92.4kJ/mol，下列有關(guān)說法中錯(cuò)誤的是（）。A.對原料氣進(jìn)行壓縮，可增大原料氣的平衡轉(zhuǎn)化率B.采用高溫條件的目的是為了提高原料的平衡轉(zhuǎn)化率C.使用催化劑能降低反應(yīng)的活化能，加快反應(yīng)速率D.混合氣分離氨后進(jìn)行循環(huán)利用，遵循綠色化學(xué)思想3、在合成氨工業(yè)中，為增加NH?的日產(chǎn)量，下列措施中正確的是：A.不斷將NH?分離出來B.使用催化劑C.采用700K左右的高溫D.采用低壓4、在地殼內(nèi)，深度每增加1km，壓強(qiáng)大約增加25250～30300kpa，在這樣的壓強(qiáng)下，對固體物質(zhì)的平衡會(huì)發(fā)生較大的影響。如：CaAl?Si?O?（鈣長石）+Mg?SiO?=（鎂橄欖石）+CaMg?Al?Si?O??（鈣鎂石榴子石），摩爾質(zhì)量(g/mol)：278、140.6、322、413.6，密度(g/cm3)：2.70、3.22、3.50。在地殼區(qū)域變質(zhì)的高壓條件下，有利于（）A.鈣長石生成B.鎂橄欖石生成C.鈣長石和鎂橄欖石共存D.（鈣鎂）石榴子石生成5、下列有關(guān)合成氨工業(yè)的說法正確的是：A.N2的量越多，H2的轉(zhuǎn)化率越大，因此，充入的N2越多越有利于NH3的合成B.恒容條件下充入稀有氣體有利于NH3的合成C.工業(yè)合成氨的反應(yīng)是熵增加的放熱反應(yīng)，在任何溫度下都可自發(fā)進(jìn)行D.工業(yè)合成氨的反應(yīng)是熵減小的放熱反應(yīng)，在常溫時(shí)可自發(fā)進(jìn)行6、對于合成氨的反應(yīng)來說，使用催化劑和施加高壓，下列敘述中正確的是（）。A.都能提高反應(yīng)速率，都對化學(xué)平衡狀態(tài)無影響B(tài).都對化學(xué)平衡狀態(tài)有影響，都不影響達(dá)到平衡狀態(tài)所用的時(shí)間C.都能縮短反應(yīng)達(dá)到平衡狀態(tài)所用的時(shí)間，加壓促進(jìn)化學(xué)平衡正向移動(dòng)D.催化劑能縮短反應(yīng)達(dá)到平衡狀態(tài)所用的時(shí)間，而加壓不能7、下列有關(guān)合成氨工業(yè)的說法正確的是：A.N2的量越多，H2的轉(zhuǎn)化率越大，因此，充入的N2越多越有利于NH3的合成B.恒容條件下充入稀有氣體有利于NH3的合成C.工業(yè)合成氨的反應(yīng)是熵增加的放熱反應(yīng)，在任何溫度下都可自發(fā)進(jìn)行D.工業(yè)合成氨的反應(yīng)是熵減小的放熱反應(yīng)，在常溫時(shí)可自發(fā)進(jìn)行8、合成氨工業(yè)中采用循環(huán)操作，主要是為了（）A.增大化學(xué)反應(yīng)速率B.提高氮?dú)夂蜌錃獾睦寐蔆.利用反應(yīng)放出的熱量，同時(shí)降低氨氣的沸點(diǎn)D.提高平衡混合物中氨氣的含量9、對于工業(yè)合成氨的反應(yīng)，下列說法錯(cuò)誤的是（）。A.使用催化劑能加快反應(yīng)速率B.升高溫度有利于氨的合成C.反應(yīng)達(dá)到平衡后，將NH?及時(shí)液化分離有利于提高H?的轉(zhuǎn)化率D.其他條件不變時(shí)增大壓強(qiáng)，正、逆反應(yīng)速率均加快，且正反應(yīng)速率增加的倍數(shù)大于逆反應(yīng)速率增加的倍數(shù)10、在可逆反應(yīng)2A(氣)+B(氣)?2C(氣)△H＜0中，為了有利于A的利用，應(yīng)采用的反應(yīng)條件是：A.高溫、高壓B.高溫、低壓C.低溫、低壓D.適當(dāng)溫度、高壓11、在合成氨工業(yè)生產(chǎn)中，下列措施有利于提高平衡時(shí)氨氣產(chǎn)率的是（）。A.高溫、高壓B.高溫、低壓C.低溫、低壓D.適當(dāng)溫度、高壓12、在合成氨工業(yè)中，以下哪種措施既有利于增大氨的產(chǎn)率，又能加快化學(xué)反應(yīng)速率？A.降低溫度和壓強(qiáng)B.提高溫度和壓強(qiáng)C.使用催化劑并降低溫度D.使用催化劑并適當(dāng)提高溫度和壓強(qiáng)13、在合成氨反應(yīng)N?(g)+3H?(g)?2NH?(g)中，為了提高合成氨的產(chǎn)率，下列措施中最佳的是（）A.升高溫度并按1:3的體積比充入反應(yīng)物B.降低溫度，增大壓強(qiáng)，并從體系中不斷移出NH?C.使用催化劑，并按1:3的體積比充入反應(yīng)物D.升高溫度，增大壓強(qiáng)，并按1:3的體積比充入反應(yīng)物14、在合成氨工業(yè)中，對于N?(g)+3H?(g)?2NH?(g)，△H<0，下列說法正確的是（）。A.高溫、高壓及使用催化劑均能提高反應(yīng)速率，且都能使平衡向正反應(yīng)方向移動(dòng)B.高溫、高壓及使用催化劑都能提高反應(yīng)速率，但其中只有高壓才能使平衡向正反應(yīng)方向移動(dòng)C.采用正催化劑時(shí)，反應(yīng)的活化能降低，使反應(yīng)明顯加快，平衡向正反應(yīng)方向移動(dòng)D.上述反應(yīng)是放熱的，所以升高溫度，反應(yīng)速率減慢，平衡向逆反應(yīng)方向移動(dòng)15、工業(yè)合成氨過程中，下列哪種因素對氨的產(chǎn)率影響最大？（）A.氮?dú)夂蜌錃獾膲毫.氮?dú)夂蜌錃獾臏囟菴.氮?dú)夂蜌錃獾臐舛菵.催化劑的使用16、工業(yè)合成氨過程中，下列哪一項(xiàng)措施可以降低生產(chǎn)成本，提高氨的產(chǎn)率？A.提高反應(yīng)溫度B.增加反應(yīng)壓力C.減少催化劑的使用D.減少氮?dú)夂蜌錃獾幕旌媳壤?、非選擇題（本大題有4小題，每小題13分，共52分）第一題題目：下列關(guān)于工業(yè)合成氨過程中化學(xué)反應(yīng)條件的優(yōu)化的說法中，錯(cuò)誤的是（）A.合成氨反應(yīng)為放熱反應(yīng)，因此提高溫度有利于提高氨的產(chǎn)率。B.合成氨反應(yīng)為氣體體積縮小的反應(yīng)，增大壓強(qiáng)有利于提高氨的產(chǎn)率。C.合成氨反應(yīng)需要使用催化劑，因此選擇合適的催化劑可以提高反應(yīng)速率。D.合成氨反應(yīng)需要使用氮?dú)夂蜌錃庾鳛樵?，因此增加氮?dú)夂蜌錃獾募兌瓤梢蕴岣甙钡漠a(chǎn)率。第二題某工廠采用哈伯法合成氨，在實(shí)驗(yàn)中，為了探究反應(yīng)條件對合成氨反應(yīng)的影響，進(jìn)行了以下實(shí)驗(yàn)：實(shí)驗(yàn)一：在100℃、1.0atm、氮?dú)夂蜌錃馕镔|(zhì)的量之比為1:3的條件下，合成氨的反應(yīng)速率較慢。實(shí)驗(yàn)二：在實(shí)驗(yàn)一的條件下，增加反應(yīng)物的濃度，發(fā)現(xiàn)合成氨的反應(yīng)速率明顯加快。實(shí)驗(yàn)三：在實(shí)驗(yàn)一的條件下，將溫度升高到200℃，發(fā)現(xiàn)合成氨的反應(yīng)速率加快，但氨的產(chǎn)率降低。實(shí)驗(yàn)四：在實(shí)驗(yàn)一的條件下，使用催化劑，發(fā)現(xiàn)合成氨的反應(yīng)速率顯著提高。請回答以下問題：（1）根據(jù)實(shí)驗(yàn)結(jié)果，分析實(shí)驗(yàn)二和實(shí)驗(yàn)三中反應(yīng)速率變化的原因。（2）比較實(shí)驗(yàn)一、實(shí)驗(yàn)二、實(shí)驗(yàn)三和實(shí)驗(yàn)四中，哪種實(shí)驗(yàn)條件下的合成氨反應(yīng)速率最快？請簡要說明理由。（3）從工業(yè)生產(chǎn)的角度考慮，如果需要在較低溫度下提高合成氨的產(chǎn)率，應(yīng)采取哪些措施？第三題題目：工業(yè)合成氨過程中，氮?dú)夂蜌錃庠诟邷?、高壓和催化劑的作用下反?yīng)生成氨。請回答以下問題：1.氮?dú)猓∟?）和氫氣（H?）反應(yīng)生成氨（NH?）的化學(xué)方程式是什么？2.簡述高壓對合成氨反應(yīng)的影響。3.舉例說明合成氨過程中常用的催化劑及其作用。4.請簡述工業(yè)合成氨過程中，如何通過調(diào)節(jié)反應(yīng)條件來提高氨的產(chǎn)率。第四題題目描述在工業(yè)合成氨的過程中，為了提高產(chǎn)率和效率，通常需要對化學(xué)反應(yīng)條件進(jìn)行優(yōu)化。已知合成氨反應(yīng)為：N21.溫度的選擇：為什么工業(yè)上會(huì)選擇大約700K的高溫來合成氨？請從化學(xué)平衡的角度解釋這一選擇的原因。2.壓力的選擇：為什么高壓有利于提高合成氨的產(chǎn)率？請給出合理的解釋。3.催化劑的作用：在工業(yè)合成氨過程中，為何要使用鐵作為催化劑？請簡述其作用。4.實(shí)際應(yīng)用中的考慮：除了理論上的最佳反應(yīng)條件外，在實(shí)際工業(yè)生產(chǎn)中還需要考慮哪些因素？答案與解析1.溫度的選擇：2.壓力的選擇：3.催化劑的作用：4.實(shí)際應(yīng)用中的考慮：《第4節(jié)化學(xué)反應(yīng)條件的優(yōu)化——工業(yè)合成氨》同步訓(xùn)練及答案解析一、單項(xiàng)選擇題（本大題有16小題，每小題3分，共48分）1、工業(yè)上合成氨反應(yīng)為N2(g)+3H2(g)?2NH3(g)，在實(shí)際生產(chǎn)中為提高合成氨的反應(yīng)速率，下列說法正確的是（）。A.溫度越高，反應(yīng)速率越快，因此采取的溫度越高越好B.壓強(qiáng)越高，反應(yīng)速率越快，因此采取的壓強(qiáng)越高越好C.催化劑能加快反應(yīng)速率，因此可選用適當(dāng)?shù)拇呋瘎〥.可向容器中加入一定量的水蒸氣，使氨氣溶解以提高反應(yīng)速率答案：C解析：A選項(xiàng)，雖然升高溫度可以加快反應(yīng)速率，但合成氨的反應(yīng)是一個(gè)放熱反應(yīng)，過高的溫度會(huì)使平衡逆向移動(dòng)，降低氨氣的產(chǎn)率，所以并不是溫度越高越好，故A錯(cuò)誤；B選項(xiàng)，增大壓強(qiáng)可以加快反應(yīng)速率，并且能使平衡正向移動(dòng)，提高氨氣的產(chǎn)率。但是，在實(shí)際生產(chǎn)中，設(shè)備的耐壓能力是有限的，不能無限制地增大壓強(qiáng)，故B錯(cuò)誤；C選項(xiàng)，催化劑可以降低反應(yīng)的活化能，從而加快反應(yīng)速率，并且催化劑對化學(xué)平衡無影響，所以可選用適當(dāng)?shù)拇呋瘎﹣硖岣吆铣砂钡姆磻?yīng)速率，故C正確；D選項(xiàng)，向容器中加入一定量的水蒸氣，雖然可以使氨氣溶解，但這并不能提高合成氨的反應(yīng)速率，反而可能因?yàn)樗拇嬖谟绊懛磻?yīng)物的濃度和反應(yīng)速率，故D錯(cuò)誤。綜上所述，正確答案是C。2、合成氨的反應(yīng)為N2+3H2?2NH3ΔH=-92.4kJ/mol，下列有關(guān)說法中錯(cuò)誤的是（）。A.對原料氣進(jìn)行壓縮，可增大原料氣的平衡轉(zhuǎn)化率B.采用高溫條件的目的是為了提高原料的平衡轉(zhuǎn)化率C.使用催化劑能降低反應(yīng)的活化能，加快反應(yīng)速率D.混合氣分離氨后進(jìn)行循環(huán)利用，遵循綠色化學(xué)思想答案：A、B。解析：本題主要考查合成氨反應(yīng)的條件優(yōu)化及平衡移動(dòng)原理的應(yīng)用。A選項(xiàng)，合成氨的反應(yīng)是一個(gè)氣體分子數(shù)減小的反應(yīng)，對原料氣進(jìn)行壓縮，即增大壓強(qiáng)，根據(jù)勒夏特列原理，平衡會(huì)向氣體分子數(shù)減小的方向移動(dòng)，即正向移動(dòng)，有利于氨的合成。但是，平衡轉(zhuǎn)化率是指反應(yīng)達(dá)到平衡時(shí)，某一反應(yīng)物的轉(zhuǎn)化率，它受到反應(yīng)條件（如溫度、壓強(qiáng)、濃度等）的影響，但并非總是隨壓強(qiáng)的增大而增大。特別是當(dāng)反應(yīng)物濃度已經(jīng)很高，或者反應(yīng)已經(jīng)接近平衡時(shí)，再增大壓強(qiáng)對平衡轉(zhuǎn)化率的影響就很小了。此外，增大壓強(qiáng)還會(huì)增加設(shè)備的負(fù)擔(dān)和能耗。因此，不能簡單地說對原料氣進(jìn)行壓縮就可以增大原料氣的平衡轉(zhuǎn)化率，故A錯(cuò)誤。B選項(xiàng)，合成氨的反應(yīng)是一個(gè)放熱反應(yīng)，根據(jù)勒夏特列原理，升高溫度會(huì)使平衡向吸熱方向移動(dòng)，即逆向移動(dòng)，不利于氨的合成。因此，采用高溫條件并不能提高原料的平衡轉(zhuǎn)化率，反而會(huì)使轉(zhuǎn)化率降低。當(dāng)然，在實(shí)際生產(chǎn)中，升高溫度可以加快反應(yīng)速率，縮短反應(yīng)時(shí)間，但這是在犧牲平衡轉(zhuǎn)化率的前提下實(shí)現(xiàn)的。因此，B錯(cuò)誤。C選項(xiàng)，催化劑可以降低反應(yīng)的活化能，從而降低反應(yīng)所需的能量，使反應(yīng)更容易進(jìn)行。因此，使用催化劑可以加快反應(yīng)速率。這是催化劑的基本作用之一，故C正確。D選項(xiàng)，混合氣分離氨后進(jìn)行循環(huán)利用，可以提高原料的利用率，減少廢物的排放，符合綠色化學(xué)的思想。因此，D正確。綜上所述，錯(cuò)誤的選項(xiàng)是A和B。3、在合成氨工業(yè)中，為增加NH?的日產(chǎn)量，下列措施中正確的是：A.不斷將NH?分離出來B.使用催化劑C.采用700K左右的高溫D.采用低壓答案：A解析：本題主要考察合成氨反應(yīng)條件的選擇與優(yōu)化。選項(xiàng)A，根據(jù)勒夏特列原理，如果改變影響平衡的一個(gè)條件（如濃度、壓強(qiáng)或溫度等），平衡就向能夠減弱這種改變的方向移動(dòng)。在合成氨反應(yīng)中，及時(shí)將生成的氨氣從反應(yīng)體系中分離出來，可以降低生成物的濃度，從而使平衡向正反應(yīng)方向移動(dòng)，提高氨的產(chǎn)率。因此，A選項(xiàng)正確。選項(xiàng)B，催化劑可以降低反應(yīng)的活化能，從而加快反應(yīng)速率，但它對化學(xué)平衡沒有影響。也就是說，催化劑不能提高氨的平衡轉(zhuǎn)化率，只是縮短了達(dá)到平衡所需的時(shí)間。因此，B選項(xiàng)雖然能加快反應(yīng)速率，但不符合題目要求增加NH?的日產(chǎn)量的條件，故B錯(cuò)誤。選項(xiàng)C，合成氨反應(yīng)是一個(gè)放熱反應(yīng)，升高溫度會(huì)使平衡向吸熱方向移動(dòng)，即逆向移動(dòng)，從而降低氨的產(chǎn)率。雖然升高溫度能加快反應(yīng)速率，但不利于氨的合成。因此，C選項(xiàng)錯(cuò)誤。選項(xiàng)D，合成氨反應(yīng)是一個(gè)氣體體積減小的反應(yīng)，增大壓強(qiáng)可以使平衡向氣體體積減小的方向移動(dòng)，即正反應(yīng)方向移動(dòng)，從而提高氨的產(chǎn)率。因此，采用低壓不利于氨的合成。D選項(xiàng)錯(cuò)誤。綜上所述，正確答案是A。4、在地殼內(nèi)，深度每增加1km，壓強(qiáng)大約增加25250～30300kpa，在這樣的壓強(qiáng)下，對固體物質(zhì)的平衡會(huì)發(fā)生較大的影響。如：CaAl?Si?O?（鈣長石）+Mg?SiO?=（鎂橄欖石）+CaMg?Al?Si?O??（鈣鎂石榴子石），摩爾質(zhì)量(g/mol)：278、140.6、322、413.6，密度(g/cm3)：2.70、3.22、3.50。在地殼區(qū)域變質(zhì)的高壓條件下，有利于（）A.鈣長石生成B.鎂橄欖石生成C.鈣長石和鎂橄欖石共存D.（鈣鎂）石榴子石生成答案：D。解析：根據(jù)題目中給出的化學(xué)反應(yīng)方程式和地殼內(nèi)壓強(qiáng)隨深度增加而增大的條件，可以分析出各選項(xiàng)的可能性。A選項(xiàng)，鈣長石生成：這個(gè)反應(yīng)是鈣長石和鎂硅酸鹽反應(yīng)生成鎂橄欖石和鈣鎂石榴子石，所以在高壓條件下，反應(yīng)會(huì)向生成鎂橄欖石和鈣鎂石榴子石的方向進(jìn)行，而不是生成鈣長石，故A錯(cuò)誤。B選項(xiàng)，鎂橄欖石生成：雖然鎂橄欖石是反應(yīng)的產(chǎn)物之一，但在高壓條件下，反應(yīng)還會(huì)進(jìn)一步生成鈣鎂石榴子石，所以不能說高壓條件僅有利于鎂橄欖石的生成，故B錯(cuò)誤。C選項(xiàng)，鈣長石和鎂橄欖石共存：在高壓條件下，反應(yīng)會(huì)向生成鎂橄欖石和鈣鎂石榴子石的方向進(jìn)行，所以鈣長石和鎂橄欖石不可能共存，故C錯(cuò)誤。D選項(xiàng)，（鈣鎂）石榴子石生成：在高壓條件下，反應(yīng)會(huì)向生成鎂橄欖石和鈣鎂石榴子石的方向進(jìn)行，且由于鈣鎂石榴子石的摩爾質(zhì)量和密度都比其他物質(zhì)大，所以在高壓下更有利于鈣鎂石榴子石的生成，故D正確。綜上所述，正確答案是D。5、下列有關(guān)合成氨工業(yè)的說法正確的是：A.N2的量越多，H2的轉(zhuǎn)化率越大，因此，充入的N2越多越有利于NH3的合成B.恒容條件下充入稀有氣體有利于NH3的合成C.工業(yè)合成氨的反應(yīng)是熵增加的放熱反應(yīng)，在任何溫度下都可自發(fā)進(jìn)行D.工業(yè)合成氨的反應(yīng)是熵減小的放熱反應(yīng)，在常溫時(shí)可自發(fā)進(jìn)行答案：D解析：本題主要考察合成氨反應(yīng)的特點(diǎn)以及反應(yīng)條件對合成氨的影響。A選項(xiàng)，雖然從化學(xué)平衡的角度來看，增大反應(yīng)物的濃度可以提高其他反應(yīng)物的轉(zhuǎn)化率，但在這里，增大N2的量并不能無限制地提高H2的轉(zhuǎn)化率。因?yàn)楫?dāng)N2的量增加到一定程度時(shí)，由于反應(yīng)物和生成物的濃度變化，平衡會(huì)發(fā)生移動(dòng)，使得H2的轉(zhuǎn)化率不再增加。而且，過多的N2會(huì)增加生產(chǎn)成本，降低經(jīng)濟(jì)效益。因此，A選項(xiàng)的說法是錯(cuò)誤的。B選項(xiàng)，在恒容條件下充入稀有氣體，雖然總壓強(qiáng)會(huì)增加，但由于反應(yīng)物和生成物的分壓并未改變，所以反應(yīng)速率和平衡狀態(tài)都不會(huì)受到影響。因此，B選項(xiàng)的說法是錯(cuò)誤的。C選項(xiàng)，工業(yè)合成氨的反應(yīng)是一個(gè)氣體分子數(shù)減少的反應(yīng)，因此是一個(gè)熵減小的反應(yīng)。同時(shí)，該反應(yīng)是一個(gè)放熱反應(yīng)。但是，即使在放熱反應(yīng)中，也不能保證在任何溫度下都能自發(fā)進(jìn)行。因?yàn)榉磻?yīng)的自發(fā)性還取決于焓變和熵變的相對大小以及溫度的影響。因此，C選項(xiàng)的說法是錯(cuò)誤的。D選項(xiàng)，工業(yè)合成氨的反應(yīng)是一個(gè)熵減小的放熱反應(yīng)。在常溫下，由于焓變的負(fù)值較大且熵變的負(fù)值較小，所以ΔH-TΔS的值小于0，反應(yīng)能夠自發(fā)進(jìn)行。因此，D選項(xiàng)的說法是正確的。6、對于合成氨的反應(yīng)來說，使用催化劑和施加高壓，下列敘述中正確的是（）。A.都能提高反應(yīng)速率，都對化學(xué)平衡狀態(tài)無影響B(tài).都對化學(xué)平衡狀態(tài)有影響，都不影響達(dá)到平衡狀態(tài)所用的時(shí)間C.都能縮短反應(yīng)達(dá)到平衡狀態(tài)所用的時(shí)間，加壓促進(jìn)化學(xué)平衡正向移動(dòng)D.催化劑能縮短反應(yīng)達(dá)到平衡狀態(tài)所用的時(shí)間，而加壓不能答案：A解析：本題主要考察催化劑和壓強(qiáng)對化學(xué)反應(yīng)速率和化學(xué)平衡的影響。對于催化劑，它可以降低反應(yīng)的活化能，從而加快反應(yīng)速率。但催化劑對化學(xué)平衡狀態(tài)無影響，即它不能改變平衡時(shí)各物質(zhì)的濃度或轉(zhuǎn)化率。對于施加高壓，由于合成氨的反應(yīng)是一個(gè)氣體體積減小的反應(yīng)，所以增加壓強(qiáng)會(huì)使平衡向氣體體積減小的方向移動(dòng)，即促進(jìn)化學(xué)平衡正向移動(dòng)。同時(shí)，增加壓強(qiáng)也會(huì)加快反應(yīng)速率，因?yàn)閴簭?qiáng)增大，單位體積內(nèi)的反應(yīng)物分子數(shù)增多，碰撞的機(jī)會(huì)增多，反應(yīng)速率增大。但需要注意的是，加壓雖然能改變平衡狀態(tài)，但并不能縮短達(dá)到平衡狀態(tài)所用的時(shí)間，因?yàn)榧訅和瑫r(shí)加快了正逆反應(yīng)速率。而真正能縮短達(dá)到平衡狀態(tài)所用時(shí)間的是使用催化劑，因?yàn)榇呋瘎┠芡瘸潭鹊丶涌煺娣磻?yīng)速率，使反應(yīng)更快達(dá)到平衡。綜上所述，選項(xiàng)A正確，它正確地指出了催化劑和壓強(qiáng)對反應(yīng)速率和平衡狀態(tài)的影響。選項(xiàng)B錯(cuò)誤，因?yàn)榇呋瘎ζ胶鉅顟B(tài)無影響，而加壓對平衡狀態(tài)有影響。選項(xiàng)C錯(cuò)誤，因?yàn)殡m然加壓能加快反應(yīng)速率和促進(jìn)平衡正向移動(dòng)，但不能縮短達(dá)到平衡狀態(tài)所用的時(shí)間。選項(xiàng)D錯(cuò)誤，因?yàn)榧訅阂材芗涌旆磻?yīng)速率。7、下列有關(guān)合成氨工業(yè)的說法正確的是：A.N2的量越多，H2的轉(zhuǎn)化率越大，因此，充入的N2越多越有利于NH3的合成B.恒容條件下充入稀有氣體有利于NH3的合成C.工業(yè)合成氨的反應(yīng)是熵增加的放熱反應(yīng)，在任何溫度下都可自發(fā)進(jìn)行D.工業(yè)合成氨的反應(yīng)是熵減小的放熱反應(yīng)，在常溫時(shí)可自發(fā)進(jìn)行答案：D解析：對于合成氨的反應(yīng)N2(g)+3H2(g)?2NH3(g)，它是一個(gè)氣體分子數(shù)減少的反應(yīng)，因此熵變?chǔ)<0。同時(shí)，該反應(yīng)是放熱反應(yīng)，即ΔH<0。A選項(xiàng)：雖然增加N2的量會(huì)使平衡向生成NH3的方向移動(dòng)，但H2的轉(zhuǎn)化率并不會(huì)無限增大，而是會(huì)受到化學(xué)平衡的限制。此外，過多的N2會(huì)增加生產(chǎn)成本，因此并不是充入的N2越多越好。故A錯(cuò)誤。B選項(xiàng)：在恒容條件下充入稀有氣體，雖然總壓強(qiáng)會(huì)增加，但參與反應(yīng)的N2和H2的分壓并沒有改變，因此反應(yīng)速率和平衡狀態(tài)都不會(huì)受到影響。故B錯(cuò)誤。C選項(xiàng)：由于合成氨的反應(yīng)是熵減小的反應(yīng)（ΔS<0），根據(jù)吉布斯自由能公式ΔG=ΔH-TΔS，在高溫下ΔG可能大于0，反應(yīng)不能自發(fā)進(jìn)行。因此，并不是在任何溫度下都可自發(fā)進(jìn)行。故C錯(cuò)誤。D選項(xiàng)：合成氨的反應(yīng)是熵減小的放熱反應(yīng)，在常溫下（如298K），由于ΔH<0且ΔS<0，但ΔH的絕對值大于TΔS的絕對值（即ΔH-TΔS<0），因此反應(yīng)能自發(fā)進(jìn)行。故D正確。8、合成氨工業(yè)中采用循環(huán)操作，主要是為了（）A.增大化學(xué)反應(yīng)速率B.提高氮?dú)夂蜌錃獾睦寐蔆.利用反應(yīng)放出的熱量，同時(shí)降低氨氣的沸點(diǎn)D.提高平衡混合物中氨氣的含量答案：B解析：本題主要考察合成氨工業(yè)中循環(huán)操作的目的。選項(xiàng)A，雖然循環(huán)操作可能會(huì)在一定程度上增大反應(yīng)物的濃度，從而提高反應(yīng)速率，但這并不是循環(huán)操作的主要目的，故A錯(cuò)誤。選項(xiàng)B，合成氨工業(yè)中，氮?dú)夂蜌錃馐侵饕脑?，通過循環(huán)操作，可以將未反應(yīng)的氮?dú)夂蜌錃庵匦吕?，從而提高它們的利用率，這是循環(huán)操作的主要目的，故B正確。選項(xiàng)C，雖然合成氨反應(yīng)是放熱反應(yīng)，可以利用反應(yīng)放出的熱量，但降低氨氣的沸點(diǎn)并不是循環(huán)操作的主要目的，且在實(shí)際操作中，氨氣的沸點(diǎn)較低，容易液化，這通常是有利于氨的分離和收集的，而不是需要降低的，故C錯(cuò)誤。選項(xiàng)D，循環(huán)操作并不能直接提高平衡混合物中氨氣的含量，因?yàn)槠胶鉅顟B(tài)是由反應(yīng)條件和反應(yīng)物、生成物的性質(zhì)決定的，循環(huán)操作只是提高了原料的利用率，并沒有改變平衡狀態(tài)，故D錯(cuò)誤。綜上所述，正確答案是B。9、對于工業(yè)合成氨的反應(yīng)，下列說法錯(cuò)誤的是（）。A.使用催化劑能加快反應(yīng)速率B.升高溫度有利于氨的合成C.反應(yīng)達(dá)到平衡后，將NH?及時(shí)液化分離有利于提高H?的轉(zhuǎn)化率D.其他條件不變時(shí)增大壓強(qiáng)，正、逆反應(yīng)速率均加快，且正反應(yīng)速率增加的倍數(shù)大于逆反應(yīng)速率增加的倍數(shù)答案：B解析：本題主要考查了工業(yè)合成氨的反應(yīng)條件及其影響。A選項(xiàng)，催化劑可以降低反應(yīng)的活化能，從而加快反應(yīng)速率，對化學(xué)平衡無影響。在工業(yè)合成氨中，使用鐵觸媒作為催化劑，可以顯著提高反應(yīng)速率，故A選項(xiàng)正確。B選項(xiàng)，合成氨的反應(yīng)是一個(gè)放熱反應(yīng)，升高溫度會(huì)使平衡向吸熱方向移動(dòng)，即逆向移動(dòng)，不利于氨的合成。因此，B選項(xiàng)錯(cuò)誤。C選項(xiàng)，反應(yīng)達(dá)到平衡后，將NH?及時(shí)液化分離，可以降低生成物的濃度，根據(jù)勒夏特列原理，平衡會(huì)向減弱這種變化的方向移動(dòng)，即正向移動(dòng)，從而提高H?的轉(zhuǎn)化率，故C選項(xiàng)正確。D選項(xiàng)，對于氣體參加的反應(yīng)，增大壓強(qiáng)會(huì)使反應(yīng)物和生成物的濃度都增大，從而加快正、逆反應(yīng)速率。由于反應(yīng)前后氣體的物質(zhì)的量發(fā)生變化（正反應(yīng)是氣體物質(zhì)的量減小的反應(yīng)），所以增大壓強(qiáng)會(huì)使平衡向氣體物質(zhì)的量減小的方向移動(dòng)，即正向移動(dòng)。因此，正反應(yīng)速率增加的倍數(shù)會(huì)大于逆反應(yīng)速率增加的倍數(shù)，故D選項(xiàng)正確。綜上所述，錯(cuò)誤的選項(xiàng)是B。10、在可逆反應(yīng)2A(氣)+B(氣)?2C(氣)△H＜0中，為了有利于A的利用，應(yīng)采用的反應(yīng)條件是：A.高溫、高壓B.高溫、低壓C.低溫、低壓D.適當(dāng)溫度、高壓答案：D解析：本題主要考察化學(xué)反應(yīng)條件對化學(xué)平衡的影響。對于可逆反應(yīng)2A(氣)+B(氣)?2C(氣)△H＜0，其特點(diǎn)為放熱反應(yīng)且氣體物質(zhì)的量減小。根據(jù)勒夏特列原理，當(dāng)改變一個(gè)可逆反應(yīng)的條件（如濃度、壓強(qiáng)或溫度等）時(shí)，平衡會(huì)向減弱這種改變的方向移動(dòng)。A.高溫、高壓：雖然高壓有利于平衡向氣體物質(zhì)的量減小的方向移動(dòng)，即有利于A的利用，但高溫會(huì)使平衡向吸熱方向移動(dòng)，即逆向移動(dòng)，不利于A的利用。故A錯(cuò)誤。B.高溫、低壓：高溫使平衡逆向移動(dòng)，低壓使平衡向氣體物質(zhì)的量增大的方向移動(dòng)，即逆向移動(dòng)，均不利于A的利用。故B錯(cuò)誤。C.低溫、低壓：低溫使平衡向放熱方向移動(dòng)，即正向移動(dòng)，有利于A的利用；但低壓使平衡逆向移動(dòng)，不利于A的利用。兩者效果相反，且在此反應(yīng)中，壓強(qiáng)對平衡的影響更大，因此總體效果不利于A的利用。故C錯(cuò)誤。D.適當(dāng)溫度、高壓：適當(dāng)溫度可以保持較高的反應(yīng)速率（不過高也不過低），同時(shí)高壓有利于平衡向氣體物質(zhì)的量減小的方向移動(dòng)，即有利于A的利用。故D正確。綜上所述，正確答案為D。11、在合成氨工業(yè)生產(chǎn)中，下列措施有利于提高平衡時(shí)氨氣產(chǎn)率的是（）。A.高溫、高壓B.高溫、低壓C.低溫、低壓D.適當(dāng)溫度、高壓答案：D。解析：合成氨反應(yīng)是一個(gè)氣體體積減小的放熱反應(yīng)，根據(jù)勒夏特列原理，增大壓強(qiáng)平衡向氣體體積減小的方向移動(dòng)，即正向移動(dòng)，所以高壓有利于氨的合成；升高溫度反應(yīng)速率加快，但合成氨是放熱反應(yīng)，溫度升高平衡向吸熱方向移動(dòng)，即逆向移動(dòng)，不利于氨的合成，所以應(yīng)適當(dāng)降低溫度。因此，有利于提高平衡時(shí)氨氣產(chǎn)率的措施是適當(dāng)溫度、高壓，D選項(xiàng)正確。12、在合成氨工業(yè)中，以下哪種措施既有利于增大氨的產(chǎn)率，又能加快化學(xué)反應(yīng)速率？A.降低溫度和壓強(qiáng)B.提高溫度和壓強(qiáng)C.使用催化劑并降低溫度D.使用催化劑并適當(dāng)提高溫度和壓強(qiáng)答案：D解析：合成氨的反應(yīng)是一個(gè)氣體分子數(shù)減小的放熱反應(yīng)。根據(jù)勒夏特列原理，降低溫度會(huì)使平衡向放熱方向移動(dòng)，即有利于氨的合成，但會(huì)降低反應(yīng)速率；增大壓強(qiáng)則有利于平衡向氣體分子數(shù)減小的方向移動(dòng)，同樣有利于氨的合成，并且會(huì)增大反應(yīng)速率。然而，過高的壓強(qiáng)對設(shè)備的要求也高，因此壓強(qiáng)不能特別大。催化劑可以加快反應(yīng)速率，但不影響平衡移動(dòng)。A選項(xiàng)，降低溫度和壓強(qiáng)雖然有利于平衡向生成氨的方向移動(dòng)，但會(huì)降低反應(yīng)速率，故A錯(cuò)誤；B選項(xiàng)，提高溫度會(huì)加快反應(yīng)速率，但會(huì)使平衡向吸熱方向移動(dòng)，即不利于氨的合成，故B錯(cuò)誤；C選項(xiàng)，使用催化劑能加快反應(yīng)速率，但降低溫度會(huì)使平衡向放熱方向移動(dòng)的同時(shí)降低反應(yīng)速率，故C錯(cuò)誤；D選項(xiàng)，使用催化劑能加快反應(yīng)速率，適當(dāng)提高溫度雖然會(huì)使平衡向吸熱方向移動(dòng)，但在此反應(yīng)中，由于催化劑和適當(dāng)提高溫度的綜合作用，仍然可以保持較高的反應(yīng)速率，并且通過調(diào)整壓強(qiáng)等其他條件，可以使平衡向生成氨的方向移動(dòng)，達(dá)到增大氨產(chǎn)率的目的，故D正確。因此，正確答案是D。13、在合成氨反應(yīng)N?(g)+3H?(g)?2NH?(g)中，為了提高合成氨的產(chǎn)率，下列措施中最佳的是（）A.升高溫度并按1:3的體積比充入反應(yīng)物B.降低溫度，增大壓強(qiáng)，并從體系中不斷移出NH?C.使用催化劑，并按1:3的體積比充入反應(yīng)物D.升高溫度，增大壓強(qiáng)，并按1:3的體積比充入反應(yīng)物答案：B解析：本題考查合成氨條件的選擇，把握反應(yīng)速率及平衡移動(dòng)的影響為解答的關(guān)鍵。A選項(xiàng)：合成氨為放熱反應(yīng)，升高溫度平衡逆向移動(dòng)，產(chǎn)率降低，故A錯(cuò)誤；B選項(xiàng)：降低溫度平衡正向移動(dòng)，增大壓強(qiáng)平衡正向移動(dòng)，且從體系中不斷移出NHC選項(xiàng)：催化劑對平衡移動(dòng)無影響，不能提高合成氨的產(chǎn)率，故C錯(cuò)誤；D選項(xiàng)：升高溫度平衡逆向移動(dòng)，產(chǎn)率降低，故D錯(cuò)誤。因此，為了提高合成氨的產(chǎn)率，最佳措施是B選項(xiàng)。14、在合成氨工業(yè)中，對于N?(g)+3H?(g)?2NH?(g)，△H<0，下列說法正確的是（）。A.高溫、高壓及使用催化劑均能提高反應(yīng)速率，且都能使平衡向正反應(yīng)方向移動(dòng)B.高溫、高壓及使用催化劑都能提高反應(yīng)速率，但其中只有高壓才能使平衡向正反應(yīng)方向移動(dòng)C.采用正催化劑時(shí)，反應(yīng)的活化能降低，使反應(yīng)明顯加快，平衡向正反應(yīng)方向移動(dòng)D.上述反應(yīng)是放熱的，所以升高溫度，反應(yīng)速率減慢，平衡向逆反應(yīng)方向移動(dòng)答案：B。解析：該題考查合成氨反應(yīng)的條件對反應(yīng)速率和化學(xué)平衡的影響，并且該題要求選擇正確的選項(xiàng)。選項(xiàng)A，合成氨的反應(yīng)為氣體分子數(shù)減小的放熱反應(yīng)，高溫不利于平衡向氨合成的方向移動(dòng)，故A錯(cuò)誤。選項(xiàng)B，增大壓強(qiáng)、升高溫度、使用催化劑均可加快反應(yīng)速率，但只有增大壓強(qiáng)平衡向正反應(yīng)方向移動(dòng)，故B正確。選項(xiàng)C，加入催化劑，能同等程度地改變正逆反應(yīng)速率，平衡不移動(dòng)，故C錯(cuò)誤。選項(xiàng)D，升高溫度，反應(yīng)速率加快，平衡向吸熱方向移動(dòng)，即向逆反應(yīng)方向移動(dòng)，故D錯(cuò)誤。綜上所述，答案選B。15、工業(yè)合成氨過程中，下列哪種因素對氨的產(chǎn)率影響最大？（）A.氮?dú)夂蜌錃獾膲毫.氮?dú)夂蜌錃獾臏囟菴.氮?dú)夂蜌錃獾臐舛菵.催化劑的使用答案：A解析：工業(yè)合成氨是通過哈柏法進(jìn)行的，該反應(yīng)為放熱反應(yīng)，根據(jù)勒夏特列原理，提高氮?dú)夂蜌錃獾膲毫τ欣谄胶庀蛏砂钡姆较蛞苿?dòng)，從而提高氨的產(chǎn)率。因此，壓力是影響氨產(chǎn)率的最主要因素。溫度、濃度和催化劑雖然也會(huì)對反應(yīng)速率和產(chǎn)率有影響，但相比壓力而言，其影響較小。16、工業(yè)合成氨過程中，下列哪一項(xiàng)措施可以降低生產(chǎn)成本，提高氨的產(chǎn)率？A.提高反應(yīng)溫度B.增加反應(yīng)壓力C.減少催化劑的使用D.減少氮?dú)夂蜌錃獾幕旌媳壤鸢福築解析：在工業(yè)合成氨的過程中，根據(jù)勒夏特列原理，增加反應(yīng)壓力有利于平衡向生成氨的方向移動(dòng)，從而提高氨的產(chǎn)率。同時(shí)，通過增加壓力也可以提高氮?dú)夂蜌錃獾臐舛?，有利于反?yīng)的進(jìn)行。因此，選項(xiàng)B是正確的。其他選項(xiàng)A、C、D都會(huì)對氨的產(chǎn)率產(chǎn)生負(fù)面影響，不是最佳選擇。二、非選擇題（本大題有4小題，每小題13分，共52分）第一題題目：下列關(guān)于工業(yè)合成氨過程中化學(xué)反應(yīng)條件的優(yōu)化的說法中，錯(cuò)誤的是（）A.合成氨反應(yīng)為放熱反應(yīng)，因此提高溫度有利于提高氨的產(chǎn)率。B.合成氨反應(yīng)為氣體體積縮小的反應(yīng)，增大壓強(qiáng)有利于提高氨的產(chǎn)率。C.合成氨反應(yīng)需要使用催化劑，因此選擇合適的催化劑可以提高反應(yīng)速率。D.合成氨反應(yīng)需要使用氮?dú)夂蜌錃庾鳛樵希虼嗽黾拥獨(dú)夂蜌錃獾募兌瓤梢蕴岣甙钡漠a(chǎn)率。答案：A解析：A選項(xiàng)錯(cuò)誤。雖然合成氨反應(yīng)是放熱反應(yīng)，但提高溫度會(huì)導(dǎo)致反應(yīng)速率加快，但同時(shí)也會(huì)使平衡逆向移動(dòng)，從而降低氨的產(chǎn)率。因此，為了提高氨的產(chǎn)率，工業(yè)合成氨通常采用較低的溫度。B選項(xiàng)正確。合成氨反應(yīng)為氣體體積縮小的反應(yīng)，增大壓強(qiáng)可以使平衡向生成氨的方向移動(dòng)，從而提高氨的產(chǎn)率。C選項(xiàng)正確。合成氨反應(yīng)需要使用催化劑，催化劑可以降低反應(yīng)的活化能，從而提高反應(yīng)速率。D選項(xiàng)正確。合成氨反應(yīng)需要使用氮?dú)夂蜌錃庾鳛樵?，增加氮?dú)夂蜌錃獾募兌瓤梢詼p少雜質(zhì)對反應(yīng)的影響，提高氨的產(chǎn)率。第二題某工廠采用哈伯法合成氨，在實(shí)驗(yàn)中，為了探究反應(yīng)條件對合成氨反應(yīng)的影響，進(jìn)行了以下實(shí)驗(yàn)：實(shí)驗(yàn)一：在100℃、1.0atm、氮?dú)夂蜌錃馕镔|(zhì)的量之比為1:3的條件下，合成氨的反應(yīng)速率較慢。實(shí)驗(yàn)二：在實(shí)驗(yàn)一的條件下，增加反應(yīng)物的濃度，發(fā)現(xiàn)合成氨的反應(yīng)速率明顯加快。實(shí)驗(yàn)三：在實(shí)驗(yàn)一的條件下，將溫度升高到200℃，發(fā)現(xiàn)合成氨的反應(yīng)速率加快，但氨的產(chǎn)率降低。實(shí)驗(yàn)四：在實(shí)驗(yàn)一的條件下，使用催化劑，發(fā)現(xiàn)合成氨的反應(yīng)速率顯著提高。請回答以下問題：（1）根據(jù)實(shí)驗(yàn)結(jié)果，分析實(shí)驗(yàn)二和實(shí)驗(yàn)三中反應(yīng)速率變化的原因。（2）比較實(shí)驗(yàn)一、實(shí)驗(yàn)二、實(shí)驗(yàn)三和實(shí)驗(yàn)四中，哪種實(shí)驗(yàn)條件下的合成氨反應(yīng)速率最快？請簡要說明理由。（3）從工業(yè)生產(chǎn)的角度考慮，如果需要在較低溫度下提高合成氨的產(chǎn)率，應(yīng)采取哪些措施？答案：（1）實(shí)驗(yàn)二中，增加反應(yīng)物的濃度，根據(jù)碰撞理論，反應(yīng)物分子之間的有效碰撞次數(shù)增加，因此反應(yīng)速率加快。實(shí)驗(yàn)三中，提高溫度雖然加快了反應(yīng)速率，但由于合成氨的反應(yīng)是放熱反應(yīng)，根據(jù)勒夏特列原理，提高溫度會(huì)使平衡向反應(yīng)物方向移動(dòng)，導(dǎo)致氨的產(chǎn)率降低。（2）實(shí)驗(yàn)四中合成氨的反應(yīng)速率最快。因?yàn)樵趯?shí)驗(yàn)一中，使用催化劑可以降低反應(yīng)的活化能，增加反應(yīng)物分子之間的有效碰撞次數(shù)，從而顯著提高反應(yīng)速率。（3）在較低溫度下提高合成氨的產(chǎn)率，可以采取以下措施：使用合適的催化劑，以降低反應(yīng)的活化能，提高反應(yīng)速率；增加反應(yīng)物的壓力，根據(jù)勒夏特列原理，提高壓力會(huì)使平衡向生成氨的方向移動(dòng)；優(yōu)化反應(yīng)物的物質(zhì)的量比，使氮?dú)夂蜌錃獾奈镔|(zhì)的量比接近于化學(xué)計(jì)量比，以提高氨的產(chǎn)率。第三題題目：工業(yè)合成氨過程中，氮?dú)夂蜌錃庠诟邷?、高壓和催化劑的作用下反?yīng)生成氨。請回答以下問題：1.氮?dú)猓∟?）和氫氣（H?）反應(yīng)生成氨（NH?）的化學(xué)方程式是什么？2.簡述高壓對合成氨反應(yīng)的影響。3.舉例說明合成氨過程中常用的催化劑及其作用。4.請簡述工業(yè)合成氨過程中，如何通過調(diào)節(jié)反應(yīng)條件來提高氨的產(chǎn)率。答案：1.氮?dú)夂蜌錃夥磻?yīng)生成氨的化學(xué)方程式為：N?+3H??2NH?。2.高壓有助于提高合成氨的產(chǎn)率。根據(jù)勒夏特列原理，增加壓強(qiáng)會(huì)使反應(yīng)平衡向生成氨的方向移動(dòng)，從而提高氨的產(chǎn)率。3.常用的催化劑為鐵催化劑（Fe）。鐵催化劑在合成氨過程中起催化作用，降低反應(yīng)活化能，提高反應(yīng)速率。4.為了提高氨的產(chǎn)率，可以采取以下措施：調(diào)節(jié)反應(yīng)條件：提高溫度、增加壓強(qiáng)、提高氫氣的濃度。使用合適的催化劑：選用合適的鐵催化劑，提高反應(yīng)速率。反應(yīng)器設(shè)計(jì)：采用合適的反應(yīng)器，優(yōu)化反應(yīng)條件，提高傳質(zhì)效率。解析：1.本題考查了合成氨的化學(xué)方程式，答案為N?+3H??2NH?。2.本題考查了高壓對合成氨反應(yīng)