高中化學(xué) 電子題庫 第二章 第4節(jié)知能演練輕松闖關(guān) 魯科版選修4

PAGEPAGE6高中化學(xué)電子題庫第二章第4節(jié)知能演練輕松闖關(guān)魯科版選修41．合成氨工業(yè)上采用了循環(huán)操作，主要原因是()A．加快反響速率 B．提高NH3的平衡濃度C．降低NH3的沸點 D．提高N2和H2的利用率解析：選D。合成氨是可逆反響，在中壓工藝條件下合成氨廠出口氣中的氨含量一般為13%～14%，循環(huán)使用可提高N2和H2的利用率。2．工業(yè)上合成氨一般采用700K左右的溫度，其原因是()①適當(dāng)提高氨的合成速率②提高H2的轉(zhuǎn)化率③提高氨的產(chǎn)率④催化劑在700K時活性最大A．只有① B．①②C．②③④ D．①④解析：選D。從影響化學(xué)反響速率和催化劑的活性兩方面考慮。3．有關(guān)合成氨工業(yè)的說法中，正確的選項是()A．從合成塔出來的混合氣體，其中NH3只占15%，所以生產(chǎn)氨的工廠的效率都很低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)的反響溫度控制在500℃，目的是使化學(xué)平衡向正反響方向移動D．合成氨廠采用的壓強是2×107～5×107Pa，因為該壓強下鐵觸煤的活性最大解析：選B。合成氨的反響在適宜的生產(chǎn)條件下到達平衡時，原料的轉(zhuǎn)化率并不高，但生成的NH3別離出后，再將未反響的N2、H2循環(huán)利用，這樣處理后，可使氨的產(chǎn)率較高，據(jù)此可知A項錯誤，B項正確；合成氨工業(yè)選擇500℃左右的溫度，是綜合了多方面的因素而確定的。因合成氨的反響是放熱反響，低溫才有利于平衡向正反響方向移動，故C項錯誤；不管從反響速率還是化學(xué)平衡考慮，高壓更有利于合氨，但壓強太大，對設(shè)備、動力的要求更高，基于此選擇了20MPa～50MPa的高壓，催化劑活性最大時的溫度是500℃，故D項錯誤。4．在N2(g)＋3H2(g)2NH3(g)ΔH<0的平衡體系中，當(dāng)別離出NH3時，以下說法正確的選項是()A．平衡正向移動B．平衡逆向移動C．平衡體系中NH3的含量增大D．N2的平衡轉(zhuǎn)化率降低解析：選A。降低產(chǎn)物濃度，平衡正向移動，反響物的轉(zhuǎn)化率提高。5．對于可逆反響N2(g)＋3H2(g)2NH3(g)(正反響為放熱反響)，以下說法中正確的選項是()A．到達平衡后參加N2，當(dāng)重新到達平衡時，NH3的濃度比原平衡的大，N2的濃度比原平衡的小B．到達平衡后，升高溫度，既加快了正、逆反響速率，又提高了NH3的產(chǎn)率C．到達平衡后，縮小容器體積，既有利于加快正、逆反響速率，又有利于提高氫氣的轉(zhuǎn)化率D．參加催化劑可以縮短到達平衡的時間，是因為正反響速率增大，逆反響速率減小解析：選C。到達平衡后，參加N2，平衡將正向移動，到達新平衡后，NH3的濃度會增大，而N2的濃度比原平衡的大；到達平衡后，升高溫度，正、逆反響速率都增大，但平衡逆向移動，不利于NH3的生成；到達平衡后，縮小容器體積即增大壓強，正、逆反響速率都增大，平衡正向移動，有利于提高H2的轉(zhuǎn)化率；參加催化劑，能同等程度地增大正、逆反響速率，縮短反響到達平衡的時間。6．在合成氨時，既要使氨的產(chǎn)率增大，又要使化學(xué)反響速率增大，可以采取的措施有()①增大體積使壓強減?、跍p小體積使壓強增大③升高溫度④降低溫度⑤恒溫恒容，再充入等量的N2和H2⑥恒溫恒壓，再充入等量的N2和H2⑦及時別離產(chǎn)生的NH3⑧使用適宜的催化劑A．②④⑤⑦B．②③④⑤⑦⑧C．②⑤D．②③⑤⑧解析：選C。①減小壓強，產(chǎn)率降低，速率變慢，所以②正確；③升溫平衡左移，④降溫速率變慢，所以③④錯；⑤相當(dāng)于加壓，正確，⑥錯；⑦反響速率變慢；⑧對平衡無影響。7．(2023·高考上海理科綜合能力測試)1913年德國化學(xué)家哈伯創(chuàng)造了以低本錢制造大量氨的方法，從而大大滿足了當(dāng)時日益增長的人口對糧食的需求。以下是哈伯法的流程圖，其中為提高原料轉(zhuǎn)化率而采取的措施是()A．①②③ B．②④⑤C．①③⑤ D．②③④解析：選B。合成氨反響為N2(g)＋3H2(g)2NH3(g)ΔH<0，加壓、降溫、減小NH3的濃度均有利于平衡向正反響方向移動，②、④正確；將原料氣循環(huán)利用也可提高原料的轉(zhuǎn)化率，⑤正確。8．(2023·濟南高二調(diào)研)工業(yè)合成氨的正反響是放熱反響，以下關(guān)于N2(g)＋3H2(g)2NH3(g)反響的圖像中，錯誤的選項是()解析：選C。合成氨的正反響是放熱反響，升溫，正、逆反響速率都增大，但逆反響增大的程度大，A正確；在T1時NH3%最大，到達平衡，再升高溫度，平衡逆向移動，NH3%減小，B正確；低溫下到達平衡，NH3的含量大，C錯誤；增大壓強，平衡向右移動，NH3%增大，D正確。9．在一定條件下，合成氨反響到達平衡后，混合氣體中NH3的體積分?jǐn)?shù)為25%。假設(shè)反響前后保持條件不變，那么反響后縮小的氣體體積與原反響物體積的比值是()A．1/5 B．1/4C．1/3 D．1/2解析：選A。設(shè)平衡后混合氣體的體積為100mL，那么其中氨的體積為25mL。由反響的化學(xué)方程式N2＋3H22NH3可以看出，每生成2體積的NH3，反響體系的總體積也縮小2體積，從而推知，反響后縮小的氣體體積和平衡后混合氣體中NH3的體積相等，即縮小的氣體體積為25mL，那么反響前的氣體體積為100mL＋25mL＝125mL。反響后縮小的氣體體積與原反響物體積的比值是25∶125＝1/5，即選項A正確。10.合成氨工業(yè)對化學(xué)工業(yè)和國防工業(yè)具有重要意義。工業(yè)合成氨的原理是：N2(g)＋3H2(g)2NH3(g)ΔH<0，生產(chǎn)流程如下圖。(1)X的化學(xué)式為__________。(2)如圖中條件選定的主要原因是(選填字母)__________。A．升高溫度、增大壓強均有利于氨的合成B．鐵在該溫度時活性最大C．工業(yè)生產(chǎn)受動力、材料、設(shè)備等條件的限制(3)改變反響條件，會使平衡發(fā)生移動。如圖表示隨條件改變，產(chǎn)物中氨氣的百分含量的變化趨勢。當(dāng)橫坐標(biāo)為壓強時，變化趨勢正確的選項是(填字母)__________。當(dāng)橫坐標(biāo)為溫度時，變化趨勢正確的選項是(填字母)__________。解析：(1)由合成塔中合成的流程標(biāo)識知最后冷卻別離出去的是液態(tài)NH3。(2)綜合選擇的合成條件，選擇的主要原因是溫度影響鐵的催化活性，壓強影響到設(shè)備、材料等。(3)增大壓強，平衡右移，w(NH3)增大；升高溫度，平衡左移，w(NH3)減小。答案：(1)NH3(2)BC(3)ca11．合成氨工業(yè)中，采用氮氣和氫氣1∶2.8的物質(zhì)的量之比進入合成塔。從合成塔出來的混合氣體中，氨氣占體積的15%。為使氮氣和氫氣得到充分利用，工業(yè)上采用將氨氣別離向剩余反響物中不斷補充新鮮的原料氣使氮氣和氫氣的物質(zhì)的量之比仍為1∶2.8，并將其重新充入合成塔的方法來合成氨。(1)不用計算，說出H2、N2平衡轉(zhuǎn)化率較大的是__________________________。(2)從合成塔出來的氣體eq\f(nN2,nH2)__________eq\f(1,2.8)(填“<”、“>”或“＝”)。(3)采用相同溫度、相同壓強，假設(shè)初始n(N2)∶n(H2)＝1∶3，那么氨氣的體積分?jǐn)?shù)__________15%(填“<”、“>”或“＝”)。(4)計算氮氣和氫氣以1∶2.8的物質(zhì)的量之比反響時H2、N2的平衡轉(zhuǎn)化率__________________________。解析：很明顯，當(dāng)反響物按照化學(xué)方程式中的系數(shù)之比參加時，各物質(zhì)的轉(zhuǎn)化率相同，生成物的體積分?jǐn)?shù)最大。當(dāng)不按照反響的系數(shù)比參加時，比例變小的轉(zhuǎn)化率高，平衡時所占比例會更小。假設(shè)參加氮氣和氫氣分別為1mol、2.8mol，反響的氮氣的物質(zhì)的量為xmol，那么3H2＋N22NH3初始物質(zhì)的量/mol2.810轉(zhuǎn)化物質(zhì)的量/mol3xx2x平衡物質(zhì)的量/mol2.8－3x1－x2xeq\f(2x,1－x＋2.8－3x＋2x)×100%＝15%x＝0.248N2的平衡轉(zhuǎn)化率為eq\f(0.248mol,1mol)×100%＝24.8%H2的平衡轉(zhuǎn)化率為eq\f(0.248mol×3,2.8mol)×100%＝26.6%答案：(1)H2(2)>(3)>(4)α(N2)＝24.8%α(H2)＝26.6%12．鐵在高溫下可以與CO2或水蒸氣反響，化學(xué)方程式及對應(yīng)的平衡常數(shù)如下：①Fe(s)＋CO2(g)FeO(s)＋CO(g)K′c②Fe(s)＋H2O(g)FeO(s)＋H2(g)K″c請答復(fù)以下各題：(1)反響①的平衡常數(shù)K′c的表達式為____________________________________________________。(2)在不同溫度下，K′c和K″c的值如下表所示：T(K)K′cK″c9731.472.3611732.151.67a.反響①的正反響是__________(填“吸熱”或“放熱”，下同)反響，反響②的正反響是__________反響。b．現(xiàn)有可逆反響③：CO2(g)＋H2(g)CO(g)＋H2O(g)，其正反響的焓變ΔH__________(填“>”或“<”)0。(3)要使反響③在一定條件下建立的平衡向正反響方向移動，可采取的措施為__________(填字母)。A．縮小容器體積 B．降低溫度C．升高溫度 D．使用適宜的催化劑解析：由表中數(shù)據(jù)知：反響①隨溫度升高，K′增大，說明反響①為吸熱反響；同理知反響②為放熱反響。即有①Fe(s)＋CO2(g)FeO(s)＋CO(g)ΔH′>0②Fe(s)＋H2O(g)FeO(s)＋H2(g)ΔH″<0，將①式減去②式整理得：CO2(g)＋H2(g)CO(g)＋H2O(g)ΔH＝ΔH′－ΔH″>0。答案：(1)K′c＝eq\f([CO],[CO2])(2)吸熱放熱>(3)C13．(2023·石嘴山高二競賽考試)科學(xué)家一直致力于“人工固氮”的新方法研究。(1)目前合成氨技術(shù)原理為：N2(g)＋3H2(g)2NH3(g)ΔH＝－92.2kJ·mol－1。①673K,30MPa下，上述合成氨反響中n(NH3)和n(H2)隨時間變化的關(guān)系如下圖。以下表達正確的選項是__________。A．點a的正反響速率比點b的大B．點c處反響到達平衡C．點d和點e處的n(N2)相同D．773K,30MPa下，t2時刻也是該反響的平衡點，那么n(NH3)比圖中e點的值大②在容積為2.0L恒容的密閉容器中充入0.80molN2(g)和1.60molH2(g)，反響在673K、30MPa下進展，到達平衡時，NH3的體積分?jǐn)?shù)為20%。該條件下反響N2(g)＋3H2(g)2NH3(g)的平衡常數(shù)K＝__________。(2)希臘亞里斯多德大學(xué)的兩位科學(xué)家曾采用高質(zhì)子導(dǎo)電性的SCY陶瓷(能傳遞H＋)，實現(xiàn)了高溫常壓下高轉(zhuǎn)化率的電解合成氨。其實驗裝置如圖。陰極的電極反響式為______________________。(3)根據(jù)最新“人工固氮”的研究報道，在常溫、常壓、光照條件下，N2在催化劑(摻有少量Fe2O3的TiO2)外表與水發(fā)生以下反響：N2(g)＋3H2O(l)2NH3(g)＋eq\f(3,2)O2(g)ΔH＝akJ·mol－1進一步研究NH3生成量與溫度的關(guān)系，常壓下到達平衡時測得局部實驗數(shù)據(jù)如下表：T/K303313323NH3生成量/(10－6mol)4.85.96.0①此合成反響的a__________0；ΔS__________0。(填“>”、“<”或“＝”)②已知：N2(g)＋3H2(g)2NH3(g)ΔH＝－92.2kJ·mol－12H2(g)＋O2(g)=2H2O(l)ΔH＝－571.6kJ·mol－1那么N2(g)＋3H2O(l)2NH3(g)＋eq\f(3,2)O2(g)ΔH＝__________。解析：(1)①a、b兩點均未到達平衡，正反響速率大于逆反響速率，且正反響速率逐漸減小，逆反響速率逐漸增大，那么點a的正反響速率比點b的大；點c處，c(H2)＝c(NH3)，相等并不是不變，此點未到達平衡；點d(t1時刻)和點e(t2時刻)處都是處在平衡狀態(tài)，n(N2)或c(N2)不變；溫度升高，合成氨的可逆反響平衡逆向移動，n(H2)或c(H2)增大，n(NH3)減小。②設(shè)在反響過程中N2的物質(zhì)的量的變化為x。3H2＋N22NH3始/mol1.600.800變/mol3xx2x平/mol1.6－3x0.8－x2xeq\f(2x,1.6－3x＋0.8－x＋2x)×100%＝20%，解得x＝0.2。K＝eq\f([NH3]2,[N2]·[H2]3)＝eq\f(\f(0.4mol,2L)2,\f(0.6mol,2L)×\f(1mol,2L)3)＝eq\f(16,15)mol－2·L2(2)合成氨反響中H2是復(fù)原劑，N2是氧化劑，N2在陰極得電子變成N3－，與H2失電