文档介绍：【提分必做】高中化学-第2章第4节-化学反应条件的优化——工业合成氨作业1-鲁科版选修4
第4节 化学反应条件的优化——工业合成氨
[基础达标]
对于可逆反应N2(g)＋3H2(g) 2NH3(g)(正反应为放热反应)，下列说法中正确的是( )
A．达到平衡后加入N2，当重新达到平衡时，NH3的浓度比原平衡的大，N2的浓度比原平衡的小
B．达到平衡后，升高温度，既加快了正、逆反应速率，又提高了NH3的产率
C．达到平衡后，缩小容器体积，既有利于加快正、逆反应速率，又有利于提高氢气的转化率
D．加入催化剂可以缩短达到平衡的时间，是因为正反应速率增大，逆反应速率减小
解析：选C。达到平衡后，加入N2，平衡将正向移动，达到新平衡后，NH3的浓度会增大，而N2的浓度比原平衡的大；达到平衡后，升高温度，正、逆反应速率都增大，但平衡逆向移动，不利于NH3的生成；达到平衡后，缩小容器体积即增大压强，正、逆反应速率都增大，平衡正向移动
，有利于提高H2的转化率；加入催化剂，能同等程度地增大正、逆反应速率，缩短反应达到平衡的时间。
可逆反应N2(g)＋3H2(g) 2NH3(g) ΔH<0，达到平衡后，为了使氢气的转化率增大，下列选项中采用的三种方法正确的是( )
A．升高温度、降低压强、增加氮气
B．降低温度、增大压强、加入催化剂
C．升高温度、增大压强、增加氮气
D．降低温度、增大压强、分离出部分氨气
解析：选D。要使氢气的转化率增大，需使平衡向正反应方向移动，根据合成氨反应的特点，由于正反应为放热反应，所以需降低温度；正反应为气体总体积减小的反应，所以需增大压强；另外还可通过及时分离出部分氨气，减小生成物浓度的方法，促使平衡右移，故选D。
在密闭容器内，N2、H2起始的物质的量分别为10 mol、30 mol，达到平衡时N2的转化率为25%。若从NH3开始，在相同条件下欲使平衡时各成分的百分含量与前者相同，则应加入NH3的物质的量及NH3的转化率为( )
A．15 mol和25% B．20 mol和50%
选项
A
B
C
D
研究目的
压强对反应的影响(p2>p1)
温度对反应的影响
平衡体系增加N2对反应的影响
催化剂对反应的影响
示
意
图
解析：选C。A项，p1达平衡时间短，所以p1>p2，压强增大时，平衡正向移动，氨气的体积分数增大，不符合；B项，合成氨反应正向放热，温度升高平衡逆向移动，氮气的转化率变小，不符合；C项，向平衡体系中增加氮气，反应速率加快，平衡正向移动，符合；D项，催化剂能缩短反应达到平衡时间，不符合。
一定温度下， mol mol H2，反应达到平衡时， mol。 mol， mol，则平衡时NH3的物质的量为( )
A．若为定容容器，n(NH3)＝ mol
B．若为定容容器，n(NH3)< mol
C．若为定压容器，n(NH3)＝ mol
D．若为定压容器，n(NH3)> mol
解析：选C。若为定压容器，由等效平衡原理可知C正确；若为定容容器，可假定让后者在前者2倍体积的容器中反应，建立平衡时，n(NH3)＝ mol，再缩小容积跟前者的相同，此时平衡正移，n(NH3)增大，即n(NH3)> mol。
下面是合成氨简要流程示意图：
沿x路线回去的物质是( )
A．N2和H2 B．催化剂
C．N2 D．H2
解析：选A。反应混合气经过合成塔发生反应：N2＋3H22NH3，成分变为N2、H2、NH3的混合气体，经冷凝，NH3液化，N2、H2沸点很低，未液化，故再送入压缩机，循环使用，提高原料利用率。
在2 L密闭容器中，合成氨反应N2(g)＋3H2(g) 2NH3(g)达到平衡。请回答下列问题：
(1)已知：450 ℃时NH3的浓度大于550 ℃时，则正反应是________热反应。
(2)反应进程中：0～2 s内N2的物质的量由2 mol变为1 mol，则v(H2)＝________________。
(3)能说明该反应已经达到平衡状态的是________。
A．[N2]＝[H2]＝[NH3]
B．容器内压强保持不变
C．v(N2)＝3v(H2)
D．容器内的密度保持不变
(4)可使该反应的反应速率增大，且平衡向正反应方向移动的措施是________。
A．及时分离出NH3
B．适当升高温度
C．增大压强
D．选择高效的催化剂
解析：(1)450 ℃时NH3的浓度大于550