第4节化学反应的调控A级·基础达标练一、选择题1．在某恒容密闭容器内，N2、H2的起始物质的量分别为10mol、30mol，达到平衡时N2的转化率为25%。若从NH3开始反应，在相同条件下欲使平衡时各组分的百分含量相同，则应加入的NH3的物质的量及NH3的转化率为(C)A．15mol,25%B．20mol,50%C．20mol,75%D．40mol,80%解析：从N2、H2开始反应时，N2的物质的量为10mol，H2的物质的量为30mol，若从NH3开始反应，并且平衡时各组分的百分含量与前者相同，则NH3的物质的量必须是20mol，故A、D项错误。设从NH3开始反应时，NH3转化的物质的量为x，则有20mol－x＝2×10mol×25%，解得x＝15mol，故NH3的转化率为eq\f(15mol,20mol)×100%＝75%。2．在合成氨工业中，要使氨的产率增大，同时又能提高化学反应速率，可采取的措施有(C)①增大容器体积使压强减小②减小容器体积使压强增大③升高温度④降低温度⑤恒温恒容，再充入等量的N2和H2⑥恒温恒压，再充入等量的N2和H2⑦及时分离产生的NH3⑧使用催化剂A．②④⑤⑥⑦B．②③④⑤⑦⑧C．只有②⑤D．①②③⑤⑧解析：从反应速率的角度分析，①④⑦均使化学反应速率降低，②③⑤⑧均使化学反应速率升高，⑥不影响化学反应速率。从平衡移动的角度分析，②④⑤⑦使化学平衡向右移动，使氨的产率增大，⑥⑧不影响化学平衡，①③使化学平衡向左移动。3．合成氨反应通常控制在10MPa～30MPa的压强和400～500℃左右的温度，且进入合成塔的氮气和氢气的体积比为1︰3，经科学测定，在相应条件下氮气和氢气反应所得氨的平衡浓度(体积分数)如表所示：压强20MPa30MPa500℃19.126.4而实际从合成塔出来的混合气体中含有氨约为15%，这表明(D)A．表中所测数据有明显误差B．生产条件控制不当C．氨的分解速率大于预测值D．合成塔中的反应并未达到平衡解析：这说明实际合成氨工业中需要考虑单位时间的产量问题，并未让合成氨反应达到平衡，因为让反应达到平衡需要一定的时间，时间太长得不偿失。二、非选择题4．2018年是合成氨工业先驱哈伯(F·Haber)获得诺贝尔奖100周年。N2和H2生成NH3的反应为eq\f(1,2)N2(g)＋eq\f(3,2)H2(g)NH3(g)ΔH(298K)＝－46.2kJ·mol－1，在Fe催化剂作用下的反应历程如下(*表示吸附态)化学吸附：N2(g)→2N*；H2(g)→2H*；表面反应：N*＋H*NH*；NH*＋H*NHeq\o\al(*,2)；NHeq\o\al(*,2)＋H*NHeq\o\al(*,3)脱附：NHeq\o\al(*,3)===NH3(g)其中，N2的吸附分解反应活化能高、速率慢，决定了合成氨的整体反应速率。请回答：(1)利于提高合成氨平衡产率的条件有__AD__。A．低温B．高温C．低压D．高压E．催化剂(2)实际生产中，常用Fe作催化剂，控制温度773K，压强3.0×107Pa，原料中N2和H2物质的量之比为1：2.8。分析说明原料气中N2过量的两个理由__原料气中N2相对易得，适度过量有利于提高H2的转化率__；__N2在Fe催化剂上的吸附是决速步骤，适度过量有利于提高整体反应速率__。(3)关于合成氨工艺的下列理解，正确的是__ACD__。A．合成氨反应在不同温度下的ΔH和ΔS都小于零B．当温度、压强一定时，在原料气(N2和H2的比例不变)中添加少量惰性气体，有利于提高平衡转化率C．基于NH3有较强的分子间作用力可将其液化，不断将液氨移去，利于反应正向进行D．分离空气可得N2，通过天然气和水蒸气转化可得H2，原料气须经过净化处理，以防止催化剂中毒和安全事故发生解析：(1)eq\f(1,2)N2(g)＋eq\f(3,2)H2(g)NH3(g)ΔH(298K)＝－46.2kJ·mol－1是气体体积减小的放热反应。低温有利于平衡正向进行，提高氨气产率，故A正确；高温平衡逆向进行，不利于提高氨气产率，故B错误；低压平衡逆向进行，不利于提高氨气产率，故C错误；高压平衡正向进行，利于提高氨气产率，故D正确；催化剂只改变反应速率，不改变化学平衡，不能提高氨气产率，故E错误。(2)原料中N2和H2物质的量之比为1︰2.8，原料气中N2过量的两个理由：原料气中N2相对易得，适度过量有利于提高H2的转化率；N2在Fe催化剂上的吸附是决速步骤，适度过量有利于提高整体反应速率。(3)eq\f(1,2)N2(g)＋eq\f(3,2)