第2章 第4节
(45分钟 100分)
一、选择题(本题包括10小题,每小题5分,共50分)
1.合成氨反应的特点是( )
①可逆 ②不可逆 ③正反应放热 ④正反应吸热 ⑤正反应气体总体积增大 ⑥正反应气体总体积缩小
A.①③⑤ B.②④⑥
C.①③⑥ D.④⑤⑥
答案: C
2.合成氨工业上采用了循环操作,主要原因是( )
A.加快反应速率 B.提高NH3的平衡浓度
C.降低NH3的沸点 D.提高N2和H2的利用率
解析: 合成氨是可逆反应,在中压工艺条件下合成氨厂出口气中的氨含量一般为13%~14%,循环使用可提高N2和H2的利用率。
答案: D
3.(2010•上海高考)1913年德国化学家哈伯发明了以低成本制造大量氨的方法,从而大大满足了当时日益增长的人口对粮食的需求。下列是哈伯法的流程图,其中为提高原料转化率而采取的措施是( )
A.①②③ B.②④⑤
C.①③⑤ D.②③④
解析: 合成氨反应为N2(g)+3H2(g) 2NH3(g) ΔH<0,加压、降温、减小NH3的浓度均有利于平衡向正反应方向移动,②、④正确;将原料气循环利用也可提高原料的转化率,⑤正确。
答案: B
4.下列有关合成氨工业的说法中,正确的是( )
A.从合成塔出来的混合气体,其中氨气只占13%~14%,所以生产氨的工厂效率都很低
B.由于氨易液化,N2(g)、H2(g)是循环使用的,总体来讲氨的产率比较高
C.合成氨反应温度控制在500 ℃左右,目的是使化学平衡向正反应方向移动
D.合成氨采用的压强是2×107~5×107Pa,因为该压强下铁触媒的活性最大
解析: 虽然从合成塔出来的混合气体中氨气只占13%~14%,但由于氮气、氢气是循环使用的,总体来讲氨的产率比较高;合成氨是放热反应,选择高温不利于氨气的合成,选择500 ℃左右的温度在于提高化学反应速率和增大催化剂的活性;催化剂的活性取决于温度的大小,而不是取决于压强的高低。
答案: B
5.(2011•汕头高二质检)合成氨反应达到平衡时NH3的体积分数与温度、压强的关系如图所示。根据此图分析合成氨工业最有前途的研究方向是( )
A.提高分离技术
B.研制耐高压的合成塔
C.研制低温催化剂
D.探索不用N2和H2合成氨的新途径
解析: 由图可知:φ(NH3)随着温度的升高而显著下降,故要提高φ(NH3)必须降低温度,但目前所用催化剂——铁触媒活性最好时的温度在700 K左右。故最有前途的研究方向为研制低温催化剂。
答案: C
6.高温下,某反应达平衡,平衡常数K=[CO]•[H2O][CO2]•[H2]。恒容时,温度升高,H2浓度减小。下列说法正确的是( )
A.该反应的焓变为正值
B.恒温恒容下,增大压强,H2浓度一定减小
C.升高温度,逆反应速率减小
D.该反应化学方程式为CO+H2O催化剂高温CO2+H2
解析: 由平衡常数表达式写出可逆反应为CO2(g)+H2(g) CO(g)+H2O(g),D项错误;由于升高温度,H2浓度减小,说明升温平衡向正反应方向进行,因此正反应是吸热的,焓变为正值,A项正确;由于反应前后气体体积相等,增大压强平衡不移动,但若通入H2其浓度会增大,B项错误;升高温度,正逆反应速率都会增大,C项错误。
答案: A
7.工业合成氨的正反应是放热反应,下列关于N2(g)+3H2(g) 2NH3(g)反应的图象中,错误的是( )