4化学反应条件的优化合成氨.docx
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4化学反应条件的优化合成氨
第四节《化学反应条件的优化—合成氨》测试题
本试卷分为第一卷（选择题）和第二卷（非选择题）两部分，共100分，测试时间90分钟请将第一卷的答案涂在答题卡上。
可能用到的原子量：
第I卷（选择题，共49分）
一、选择题（本题包括18个小题，1—5每题2分，共10分；6—18题每题3分，共39分。
每题只有一个选项符合题意）
1．合成氨工业中控制的反应条件应（）
A．温度越高越好B．压强越大越好
C．混合气体中氢气含量越高越好D．所选的催化剂活性越大越好
2．（2006广东变形）合成氨工业对国民经济和社会发展具有重要的意义。
对于密闭容器中的反应：
N2（g）+3H2（g）2NH3（g），673K、30MPa下，n（NH3）和n（H2）随时间的变化关系如下图所示，下列说法正确的是
A．点a的正反应速率比点b的大
B．点c处反应达到平衡
C．点d（t1时刻）和点e（t2时刻）处n（N2）不一样
D．其他条件不变，773K下反应至t1时刻，n（H2）比上图中的d点值要小。
3.（2005辽宁）哈伯因发明了由氮气和氢气合成氨气的方法而获得1918年诺贝尔化学奖。
现向一密闭容器中充人1molN2和3molH2，在一定条件下使该反应发生。
下列有关说法正确的是（）
A．达到化学平衡时，N2将完全转化为NH3
B．达到化学平衡时，N2、H2和NH3的物质的量浓度一定相等
C．达到化学平衡时，N2、H2和NH3的物质的量浓度不再变化
D．达到化学平衡时，正反应和逆反应的速率都为零
4．（2004北京14）在一定温度下，一定体积的密闭容器中有如下平衡：
已知H2和I2的起始浓度均为
时，达平衡时HI的浓度为
。
若H2和I2的起始浓度均变为
，则平衡时H2的浓度（
）是（）
A．0.16B．0.08C．0.04D．0.02
5．（2001天津16）将4molA气体和2molB气体在2L的容器中混合并在一定条件下发生如下反应2A（气）＋B（气）＝2C（气）若经2s（秒）后测得C的浓度为0.6mol·L－1，现有下列几种说法：
①用物质A表示的反应的平均速率为0.3mol·L－1·s－1
②用物质B表示的反应的平均速率为0.6mol·L－1·s－1
③2s时物质A的转化率为70％
④2s时物质B的浓度为0.7mol·L－1
其中正确的是（）
A．①③B.①④C.②③D.③④
6.（2003试测题17）对于xA（g）＋yB（g）
zC（g）＋wD（g）的平衡体系，当升高温度时，体系的平均相对分子质量从26变为29，则下列说法中正确的是（）
A．x＋y＞z＋w，正反应是放热反应B．x＋y＞z＋w，正反应是吸热反应
C．x＋y＜z＋w，逆反应是放热反应D．x＋y＜z＋w，逆反应是吸热反应
7.（2003试测题）在一恒定的容器中充入2molA和1molB发生反应：
2A（g）＋B（g）
xC（g），达到平衡后，C的体积分数为W%；若维持容器的容积和温度不变，按起始物质的量A：
0.6mol、B：
0.3mol、C：
1.4mol充入容器，达到平衡后，C的体积分数仍为W%，则x值为（）
A.只能为2B.只能为3C.可能是2，也可能是3D.无法确定
8．（2006黑龙江）反应2A（g）＋B（g）
2C（g）；△H＞0。
下列反应条件有利于生成C的是（）
A．低温、低压B.低温、高压C.高温、高压D.高温、低压
9．下列关于N2+3H22NH3反应速率与时间图中，纵坐标为反应速率V，横坐标为时间，当反应达到平衡后，条件发生改变与速率变化的关系中不符合实际的是（）
A．恒容、恒压升高温度B．恒温加压压缩体积
C．增大催化剂的表面积D．补充N2和H2，分离出NH3
10．可逆反应：
N2+3H22NH3的正、逆反应速率可用各反应物或生成物浓度变化来表示。
下列各关系中能说明反应已经达到化学平衡的是（）
A．3v正（N2）=v逆（H2）B．v正（N2）=v逆（NH3）
C．v正（H2）=3v逆（NH3）D．v正（N2）=3v逆（H2）
11．对于可逆反应aA（g）+bB（g）cC（g）+dD（g），达到平衡后改变不同的条件重新达到新的平衡，根据图示判断下列哪个时间段中反应物的转化率最高（）
A．t1—t2B．t3—t4C．t4—t5D．t6—t7
12．图2—5中的曲线是表示其他条件一定时，2NO＋O2
2NO2放出热量。
反应中NO的转化率与温度的关系曲线，图中标有a、b、c、d四点，其中表示未达到平衡状态，且v（正）＞v（逆）的点是（）
A．a点B．b点C．c点D．d点
13．下列哪种说法可以证明反应.N2＋3H2
2NH3已达到平衡状态（）
A．1个N≡N键断裂的同时，有3个H—H键形成
B．1个N≡N键断裂的同时，有3个H—H键断裂
C．1个N≡N键形成的同时，有6个N—H键断裂
D．1个N≡N键断裂的同时，有6个N—H键形成
14．反应2Ｘ（ｇ）＋Ｙ（ｇ）
2Ｚ（ｇ）；△H＜0。
在不同温度（Ｔ1和Ｔ2）及压强（p1和p2）下，产物Z的物质的量［ｎ（Ｚ）］与反应时间（ｔ）的关系如图2—16所示。
则下述判断正确的是（）
A．Ｔ1＜Ｔ2，p1＜p2B．Ｔ1＜Ｔ2，p1＞p2
C．Ｔ1＞Ｔ2，p1＞p2D．Ｔ1＞Ｔ2，p1＜p2
15．两种气态单质X和Y能直接化合成气态化合物Z。
X和Y按一定比例混合，在不同温度下，经过一段时间，反应体系混合物中X的含量变化如图3-1所示，分析该反应是（）
A．吸热反应B．放热反应
C．较低温阶段为放热反应D．较高温阶段为吸热反应
16．相同容积的四个密闭容器中进行同样的可逆反应：
2A（气）+B（气）
3C（气）+2D（气）
起始时四个容器所盛A、B的物质的量分别为
甲
乙
丙
丁
A/mol
2
1
2
1
B/mol
1
1
2
2
在相同温度下建立平衡时，A或B的转化率大小关系正确的是（）。
A．αA：
甲<丙<乙<丁B．αA：
甲<乙<丙<丁
C．αB：
甲<丙<乙<丁D．αB：
丁<乙<丙<甲
17．在密闭容器中存在下列平衡：
，CO2的平衡浓度为C1mol·L-1，现再充入CO2使其浓度达到2C1mol·L-1，重新达到平衡后，CO2的浓度为C2mol·L-1（设温度不变），则C1和C2的关系是（）。
A．C1C2D．无法确定
18．已知真空炼铷的原理如下：
2RbCl+Mg=MgCl2+2Rb（气）。
对于此反应的进行能给予正确解释的是（）。
A．铷的金属活动性不如镁强，镁可置换出铷
B．铷的沸点比镁低，把铷蒸气抽出时，平衡向右移
C．铷的单质状态较化合态更稳定
D．MgCl2的热稳定性不如RbCl强
第I卷（选择题）答案栏
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
16
17
18
第二卷（非选择题，共51分）
二、填空题（共分）
19．（6分）在某固定容积的密闭容器中，存在下列化学平衡：
ａA（ｇ）
ｂB（ｇ）＋ｃC（ｇ），在温度不变的条件下，向容器中再充入一定量的A物质，重新达到平衡时，判断在下列情况下有关物质量的变化趋势（在下列空白中填写“增大”“减小”或“不变”）
（1）当a=b+c时，B的物质的量分数___________。
（2）当a＞b+c时，A的物质的量分数___________。
（3）当a＜b+c时，A的转化率___________。
20．（6分）在水溶液中橙红色的Cｒ2O72-与黄色的CｒO42-有下列平衡关系：
Cｒ2O72-＋H2O
2CｒO42-＋2H+，把Ｋ2Cｒ2O7溶于水配成稀溶液是橙色。
（1）向上述溶液中加入NaOH溶液，溶液呈___________色，因为____________________
________________________________________。
（2）向已加入NaOH溶液的
（1）中再加入过量稀H2SO4，则溶液呈___________色，因为______________________________________________________________________。
（3）向原溶液中加入Ba（NO3）2溶液（已知BａCｒO4为黄色沉淀）则平衡___________，溶液颜色将____________。
21．（2002上海24）（5分）在一定体积的密闭容器中，进行如下化学反应：
CO2（g）＋H2（g）
CO（g）＋H2O（g），其化学平衡常数K和温度t的关系如下表：
t℃
700
800
830
1000
1200
K
0.6
0.9
1.0
1.7
2.6
回答下列问题：
（1）该反应的化学平衡常数表达式为K＝。
（2）该反应为反应（选填吸热、放热）。
（3）能判断该反应是否达到化学平衡状态的依据是（多选扣分）。
（a）容器中压强不变（b）混合气体中c（CO）不变
（c）v正（H2）＝v逆（H2O）（d）c（CO2）＝c（CO）
（4）某温度下，平衡浓度符合下式：
c（CO2）·c（H2）＝c（CO）·c（H2O），试判断此时的温度为℃。
22．（2003江苏26）（11分）I．恒温、恒压下，在一个可变容积的容器中发生如下发应：
A（气）＋B（气）
C（气）
（1）若开始时放入1molA和1molB，到达平衡后，生成amolC，这时A的物质的量为mol。
（2）若开始时放入3molA和3molB，到达平衡后，生成C的物质的量为mol。
（3）若开始时放入xmolA，2molB和1molC，到达平衡后，A和C的物质的量分别是ymol和3amol，则x＝mol，y＝mol。
平衡时，B的物质的量（选填一个编号）
（甲）大于2mol（乙）等于2mol
（丙）小于2mol（丁）可能大于、等于或小于2mol
作出此判断的理由是
。
（4）若在（3）的平衡混合物中再加入3molC，待再次到达平衡后，C的物质的量分数是。
II．若维持温度不变，在一个与
（1）反应前起始体积相同、且容积固定的容器中发生上述反应。
（5）开始时放入1molA和1molB到达平衡后生成bmolC。
将b与
（1）小题中的a进行比较（选填一个编号）。
（甲）a＜b（乙）a＞b（丙）a＝b（丁）不能比较a和b的大小
作出此判断的理由是
。
23．（2003上海24）（5分）钾是—种活泼的金属，工业上通常用金属钠和氯化钾在高温下反应制取。
该反应为：
Na（l）＋KCl（l）
NaCl（l）＋K（g）；△H＜0
该反应的平衡常数可表示为：
K＝c（K），各物质的沸点与压强的关系见右表。
（1）在常压下金属钾转变为气态从反应混合物中分离的最低温度约为，而反应的最高温度应低于。
（2）在制取钾的过程中，为了提高原料的转化率可以采取的措施是
。
（3）常压下，当反应温度升高900℃时，该反应的平衡常数可表示为：
K＝
三、（开放性试题）（共7分）
24．（2001上海）（7分）利用天然气合成氨的工艺流程示意如下：
依据上述流程，完成下列填空：
（1）天然气脱硫时的化学方程式是
（2）nmolCH4经一次转化后产生CO0.9nmol、产生H2mol（用含n的代数式表示）
（3）K2CO3（aq）和CO2反应在加压下进行，加压的理论依据是（多选扣分）
（a）相似相溶原理（b）勒沙特列原理（c）酸碱中和原理
（4）由KHCO3分解得到的CO2可以用于（写出CO2的一种重要用途）。
（5）整个流程有三处循环，一是Fe（OH）3循环，二是K2CO3（aq）循环，请在上述流程图中标出第三处循环（循环方向、循环物质）。
四、实验题（共7分）
25．（2006预测）（7分）氨是最重要的氮肥，是产量最大的化工产品之一。
课本里介绍的合成氨技术叫哈伯法，是德国人哈伯在1905年发明的,其合成原理为：
N2（g）+3H2（g）2NH3（g）；△H=－92.4kJ·mol－1。
他因此获得了1918年度诺贝尔化学奖。
试回答下列问题
（1）合成氨工业中采取的下列措施可用勒夏特列原理解释的是（填序号）。
A．采用较高压强（20Mpa～50MPa）；
B．采用500℃的高温；
C．用铁触媒作催化剂；
D．将生成的氨液化并及时从体系中分离出来，N2和H2循环到合成塔中并补充N2和H2。
（2）下图是实验室模拟工业法合成氨的简易装置。
简述检验有氨气生成的方法
。
（3）在298K时，将10molN2和30molH2放入合成塔中，为何放出的热量小于924kJ?
答：
。
（4）1998年希腊亚里斯多德大学的Marnellos和Stoukides采用高质子导电性的SCY陶瓷（能传递H+），实现了高温常压下高转化率的电化学合成氨。
其实验装置如图。
阴极的电极反应式为：
。
五、计算题（共5分）
26．（5分）合成氨工厂常通过测定反应前后混合气体的密度来确定反应物的转化率。
某工厂测得合成塔中N2、H2混合气体密度为0.554g·L-1（标况）从合成塔中出来的混合气体在相同条件下密度为0.693g·L-1。
求该合成氨厂N2的转化率为多少？
错题统计
题号
错因
《化学反应条件的优化—合成氨》测试题答案
第I卷（选择题，共49分）答案：
1．D2．A3．C4．C5．B6．B7.A8．C9．A10．A11．A12．C13．AC14．C15．B16．A17．B18．B
第二卷（非选择题，共51分）答案：
19．
（1）不变
（2）减小（3）减小
20．（每空1分）
（1）黄；中和H+平衡向正反应方向移动。
（2）橙红色；增加生成物浓度平衡向逆反应方向移动。
（3）正反应移动；变浅。
21．
（1）
（1分）
（2）吸热（1分）（3）b、c（2分）（4）830（1分）
22．
（1）（1－a）（1分）
（2）3a（1分）（3）23－3a丁（3分）
若3a＞1，B的物质的量小于2mol；若
，B的物质的量等于2mol；
若3a＜1，B的物质的量大于2mol（2分）
（4）
（1分）
（5）乙（1分）因为（5）小题中容器容积不变，而
（1）小题中容器的容积缩小，所以（5）小题的容器中的压力小于
（1）小题容器中的压力，有利于逆向反应，故反应达到平衡后a＞b。
（2分）
23．
（1）770℃890℃（2分）
（2）降低压强或移去钾蒸气适当升高温度（2分）
（3）K＝c（K）/c（Na）（1分）
24．（2001上海）（7分）
（1）3H2S＋2Fe（OH）3＝Fe2S3＋6H2O（2分）
（2）27n（1分）（3）b（1分）
（4）生产纯碱（或作制冷剂等，其它合理答案也给分）（1分）
（5）
（2分）
25．（2006预测）（7分）
（1）AD（2分）
（2）用湿润的红色石蕊试纸放在管口处，若试纸变蓝说明有氨气生成。
（1分）
（3）该反应是可逆反应，10molN2与30molH2不可能完成反应，所以放出的热量小于10×92.4kJ=924kJ。
（2分）（4）N2+6H++6e－=2NH3（2分）
26．（5分）解：
设反应前混合气体中N2的体积分数为x
28g·mol-1/22.4L·mol-1×x＋2g·mol-1/22.4L·mol-1×（1－x）＝0.554
得x＝0.4
设反应前混合气体中N2的物质的量为2mol，则H2的物质的量为3mol，N2转化的物质的量a
N2（g）+3H2（g）
2NH3（g）
起始物质的量（单位均为mol）230
转化物质的量a3a2a
平衡物质的量2-a3-3a2a
[（2-a）+（3-3a）+2a]mol/（2+3）mol＝0.554g·L-1/0.693g·L-1
得a＝0.5mol
N2转化率为：
0.5mol/2mol×100%＝25%
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