高中化学人教版（2019）选择性必修1 第二章第四节 化学反应的调控
一、单选题
1．（2020·浦东新模拟）合成氨反应难以发生的根本原因是（ ）
A．该反应是可逆反应 B．氮分子中存在氮氮叁键
C．该反应需要催化剂 D．氨气容易液化
2．（2019·普陀模拟）比较合成氨工业与制硫酸中SO2催化氧化的生产过程，正确的是（ ）
A．都按化学方程式中的系数比投料
B．都选择了较大的压强
C．使用不同的催化剂加快反应速率
D．都采用吸收剂分离产物
3．（2019高三上·闵行期末）合成氨生产中，说法正确的是（ ）
A．使用催化剂，提高原料的利用率
B．采用高温、高压工艺提高氨的产率
C．产物用水吸收，剩余气体循环利用
D．增大反应物浓度，对v正影响更大
4．合成氨工业采用下列措施是为了使平衡正向移动而提高反应物转化率的是（ ）
A．采用高温 B．采用高压 C．使用催化剂 D．以上均不对
5．从化学反应速率和化学平衡两个角度考虑，合成氨应采用的条件是（ ）
A．低温、高压、催化剂 B．低温、低压、催化剂
C．适当温度、高压、催化剂 D．高温、高压、催化剂
二、综合题
6．（2017高二上·临川期中）氨是最重要的氮肥，是产量最大的化工产品之一．德国人哈伯在1905年发明了合成氨的方法，其合成原理为：N2(g)+3H2(g) 2NH3(g) ΔH=-92.4 kJ·mol-1，他因此获得了1918年诺贝尔化学奖．在密闭容器中，将2 mol N2和6 mol H2混合发生下列反应：N2(g)+3H2(g) 2NH3(g) ΔH=-92.4 kJ·mol-1。
（1）当反应达到平衡时，N2和H2的浓度比是 ；N2和H2的转化率比是 ．反应放出的热量 （填“大于”“小于”或“等于”）184.8 kJ。
（2）降低平衡体系的温度(保持体积不变)，混合气体的平均相对分子质量 ，密度 ．平衡常数K (填“增大”“减小”或“不变”)．
（3）当达到平衡时，充入氩气，并保持压强不变，平衡将 (填“正向”“逆向”或“不”)移动．
（4）若容器恒容、绝热，加热使容器内温度迅速升至原来的2倍，平衡将 (填“向左移动”“向右移动”或“不移动”)．达到新平衡后，容器内温度 (填“大于”“小于”或“等于”)原来的2倍。
7．（2019高一下·上海期末）
（1）合成氨反应中使用的催化剂是 （填名称），该反应温度一般控制在500℃，主要原因是 。
（2）下列措施，既能加快合成氨反应的反应速率，又能增大反应物转化率的是（_____）
A．使用催化剂 B．缩小容积体积
C．提高反应温度 D．移走NH3
（3）在t2时刻，将容器的容积迅速扩大到原来的2倍，在其他条件下不变的情况下，t3时刻达到新的平衡状态，之后不再改变条件。请在下图中补充画出从t2到t4时刻正反应速率随时间的变化曲线 。
（4）常温下，在氨水中加入一定量的氯化铵晶体，下列说法错误的是（________）
A．溶液的pH增大 B．氨水的电离程度减小
C．c(NH4+)减小 D．c(OH－)减小
（5）石蕊（用HZ表示）试液中存在的电离平衡HZ（红色） H+ + Z-（蓝色）。通入氨气后石蕊试液呈蓝色，请用平衡移动原理解释 。
8．（2018高二上·承德期末）氨是重要的无机化工产品，合成氨工业对国民经济和社会发展具有重要的意义。其原理如下：N2(g)+3H2(g) 2NH3 (g) ΔH< 0。在恒温恒容密闭容器中进行合成氨反应，各组分浓度与时间的关系如图所示。
（1）表示N2浓度变化的曲线是 (填字母)，25 min 时c (NH3)= 。
（2）0~25min内，用H2 浓度变化表示的化学反应速率是 。
（3）此温度下，上述反应的平衡常数K 的数值为 。
（4）若升高温度，则平衡向 (填“正反应”或“逆反应”)方向移动；正反应速率 (填“增大”“减小”或“不变”，下同 )， 逆反应速率 。
9．（2018高一下·百色期末）工业上合成氨反应为：N2+3H2 2NH3，回答下列问题：
（1）反应过程中拆开的化学键是 ；
（2）反应放热，从价键角度分析，反应放热的原因是 ，下列图像正确的是 。
（3）在体积是2L的密闭容器中开始加入1molN2，3molH2，反应过程浓度中，物质的浓度与时间的关系如图所示。
①t1时生成NH3的物质的量是 ；用H2表示的化学反应速率υ（H2）= 。
②下列各项能表明反应达到化学平衡状态的是 。
A.容器中气体的密度保持不变
B.容器中气体的压强不变
C.氨气的含量不变
D.拆开3molH-H键同时形成6molN-H键
（4）下列措施中能提高合成氨反应化学反应速率的是 。
A.使用高效催化剂
B.恒温恒容再充入氢气
C.降低反应温度
D.扩大容器体积
10．氨是重要的化工产品之一，研究合成氨反应具有重要意义．σ
（1）已知断裂下列化学键需要吸收的能量分别为：N≡N 946.0kJ mol﹣1、H﹣H 436kJ mol﹣1、N﹣H 390.8kJ mol﹣1，写出以N2（g）和H2（g）为原料合成NH3（g）的热化学方程式
（2）某小组研究了其他条件不变时，改变某一条件对上述反应的影响，实验结果如图1所示：
①t1时刻改变的条件为
②t2时刻，恒压充入氦气，t3时刻达到平衡．在图中画出t2时刻后的速率变化图象．
（3）相同温度下，A、B、C三个密闭容器，A、B恒容，C带有可自由移动的活塞K，各向其中充入如图2所示反应物，初始时控制活塞K，使三者体积相等，一段时间后均达到平衡．
①达到平衡时，A、C两个容器中NH3的浓度分别为c1、c2，则c1 c2（填“＞”、“＜”或“=”）．
②达到平衡时，若A、B两容器中反应物的转化率分别为α（A）、α（B），则 α（A）+α（B） 1（填“＞”、“＜”或“=”）．
③达到平衡时，若容器C的体积是起始时的，则平衡时容器C中H2的体积分数为
（4）直接供氨式碱性燃料电池（DAFC），以KOH溶液为电解质溶液，其电池反应为 4NH3+3O2═2N2+6H2O，则负极的电极反应式为
答案解析部分
1．【答案】B
【知识点】合成氨条件的选择
【解析】【解答】A．合成氨反应N2 + 3H2 2NH3是可逆反应，与反应的难以发生没有关系，故A不选；
B．氮气分子中存在N≡N，三键中1个σ键、2 个π键，键能大，分子结构稳定，使得合成氨反应难以发生，故B选；
C．该反应需要加入催化剂，能够使反应较容易发生，与反应的难以发生没有关系，故C不选；
D．氨气容易液化与反应的难以发生没有关系，故D不选；
故答案为：B。
【分析】合成氨的化学方程式为：N2 + 3H2 2NH3，此反应要想发生需要断开反应物中所有的化学键。
2．【答案】C
【知识点】工业制取硫酸；合成氨条件的选择
【解析】【解答】A．为提高价格贵的原料的转化率，工业合成氨氮气和氢气按照1：2.8投料比，二氧化硫的催化氧化是氧气过量，不是按化学方程式中的系数比投料，故A不符合题意；
B.工业制备硫酸，SO2的催化氧化不采用高压，是因为常压下SO2转化率已经很高了，故B不符合题意；
C.工业合成氨使用铁触媒做催化剂，二氧化硫催化氧化是使用了五氧化二钒做催化剂，使用不同的催化剂加快反应速率，故C符合题意；
D.合成氨生产中将NH3液化分离，没有用吸收剂分离，工业制备硫酸是利用吸收剂浓硫酸吸收三氧化硫，故D不符合题意；
故答案为：C。
【分析】A.两个反应都是可逆反应，为了提高原料的利用率，一般使容易得到的气体过量；
B.二氧化硫与氧气的反应在常压下转化率较高；
C.催化剂具有选择性；
D.分离产物需要根据产物的性质进行选择，氨气易液化，三氧化硫易溶于浓硫酸。
3．【答案】D
【知识点】工业合成氨；合成氨条件的选择
【解析】【解答】A. 使用催化剂，加快反应的速率，但是平衡不移动，不能提高原料的利用率，A不符合题意；
B. 合成氨反应为体积缩小的放热反应，采用高温，平衡左移，不能提高氨的产率，B不符合题意；
C.合成氨反应达到平衡后，平衡混合气可以采用水冷凝后氨气液化，分离出液氨，有利于平衡向正反应方向移动，剩余气体可以循环利用，C不符合题意；
D.增大反应物浓度，活化分子数增大，有效碰撞次数增大，反应速率加快，对v正影响更大，D符合题意；
故答案为：D
【分析】A.合成氨的反应为可逆反应，加入催化剂不能改变平衡移动；
B.结合温度、压强对平衡移动的影响分析；
C.应将氨气液化分离，以促进平衡移动；
D.结合浓度对反应速率的影响分析；
4．【答案】B
【知识点】化学平衡的调控；合成氨条件的选择
【解析】【解答】解：A．升高温度，能使反应速率加快，但该反应正反应为放热反应，升高温度，平衡向逆反应方向移动，不利于氨的合成，故A选；
B．增大压强，能使反应速率加快，反应也向正反应方向移动，但过高的压强，反应成本高，故B选；
C．铁触媒的使用有利于加快反应速率，但平衡不移动，故C不选；
D．为提高原料的转化率，使平衡正向移动，采用高压，故D不选；
故选B．
【分析】合成氨工业N2+3H2 2NH3，该反应为可逆反应，根据化学平衡移动原理进行解答．
5．【答案】C
【知识点】合成氨条件的选择
【解析】【解答】解：A．低温条件下，化学反应速率较慢，催化剂的催化活性受到影响，在高压条件下，对于设备的耐高压承受能力提出了较高的要求，会造成设备造价和耗能增加，故A错误；
B．低温化学反应速率较慢，低压条件下不利于反应的正向进行，故B错误；
C．合成氨的反应，500℃左右时催化剂的活性最大，所以选择采用500℃左右的温度进行，增大压强平衡向正反应方向移动，则氨气的产率增大，但在高压条件下，对于设备的耐高压承受能力提出了较高的要求，所以在适宜的温度和压强下，可以提高反应物的转化率，使得催化剂的催化活性较高，让化学反应有利于正向进行，同时加入催化剂可以加快反应速率，故C正确；
D．在高压条件下，对于设备的耐高压承受能力提出了较高的要求，会造成设备造价和耗能增加，生产设备成本过高，不符合工业生产经济效益的要求，合成氨的反应为放热反应，温度过高，转化率反而降低，故D错误；
故选C．
【分析】根据影响化学平衡移动的因素以及影响化学反应速率的因素来解答．N2+3H2 2NH3 △H＜0，该反应是气体体积减小、放热的可逆反应，要使平衡向正反应方向移动，应降低温度、增大压强，但温度过低反应速率过小，不利于工业生成效益；温度越高，反应速率越大，所以应适当升高温度，使反应速率增大；使用催化剂也能增大反应速率，但在500℃左右时催化剂的活性最大，所以选择采用500℃左右的温度进行．压强越大，生成氨气的量越大，但压强过大，生产设备成本过高，所以合成氨应采用的条件是适当温度、高压、催化剂，据此分析解答．
6．【答案】（1）1：3；1：1；小于
（2）增大；不变；增大
（3）逆向
（4）向左移动；小于
【知识点】合成氨条件的选择
【解析】【解答】解：(1)加入的氮气和氢气的物质的量之比等于其化学计量数之比，无论反应到什么程度，用氮气和氢气表示的速率之比都等于化学计量数之比，所以氮气和氢气的浓度之比永始终是1：3，转化率之比1：1。
故答案为：1：3；1：1。
(2)该反应是放热反应，所以降温，平衡正向移动，气体物质的量减小，但根据质量守恒定律，质量不变，气体的平均相对分子质量=气体质量总和除以气体物质的量总和，所以，混合气体的平均相对分子质量增大；因容器体积没变，气体质量不变，所以密度不变；因K只与温度有关，降低温度，平衡正向移动，则生成物浓度增加、反应物浓度减小，根据平衡常数的定义可知，K增大。
故答案为：增大；不变；增大。
(3)充入氩气并保持压强不变，体积变大，相关气体的分压变小，平衡向体积增大的逆向移动。
故答案为：逆向。
(4)升温，平衡向吸热的逆向移动，使体系温度降低。
故答案为：向左移动；小于。
【分析】本题考查了氨气的合成及与化学平衡的相关知识。解此题的关键是：(1)熟练掌握化学反应速率与化学计量数的计算。(2)求出平均相对分子质量是关键，同时平衡常数与温度关系。(3)熟练掌握化学平衡移动的影响因素。(4)升温使化学平衡向吸热方向移动。
7．【答案】（1）铁触媒；催化剂活性最大且反应温度较快
（2）B
（3）
（4）A；C
（5）通入氨气后生成一水合氨，一水合氨电离产生氢氧根，与氢离子结合，使氢离子浓度减小，促使平衡正向移动生成蓝色的阴离子，因此溶液成蓝色
【知识点】工业合成氨；化学平衡的影响因素；合成氨条件的选择；化学平衡移动原理
【解析】【解答】(1)合成氨工业用铁触媒做催化剂；升高温度可增大反应速率，提高产量；该温度时，催化剂的活性最大，有利于增大反应速率，提高产量，故答案为：铁触媒；催化剂的活性温度且反应速率较快；(2)A.使用催化剂，加快了反应速率，但是不影响化学平衡，反应物的转化率不变，故A错误；
B. 缩小容器体积，增大了压强，增大了反应速率，平衡向着正向移动，反应物转化率增大，故B正确；
C. 提高反应温度，增大了反应速率，但是平衡向着逆向移动，反应物转化率减小，故C错误；
D. 移走氨气，反应物减小，正逆反应速率都将减小，故D错误；
故答案为：B；（3）将容器的容积迅速扩大到原来的2倍，在其他条件不变的情况下，相当于减小压强，正逆反应速率都比原来的小，平衡逆向移动，所V正＜V逆，故图象为： ；(4)A.氨水中加入氯化铵，溶液中铵离子浓度增大，抑制了一水合氨的电离，溶液中氢氧根离子浓度减小，溶液的pH减小，故A错误；
B. 氨水中铵离子浓度增大，一水合氨的电离平衡向着逆向移动，所以氨水的电离度减小，故B正确；
C. 加入了氯化铵，溶液中铵离子浓度增大，故C错误；
D. 氨水中的铵离子浓度增大，溶液中氢氧根离子浓度减小，c(OH－)减小，故D正确；
故答案为：AC。（5）通入氨气后溶液显碱性，消耗氢离子，使平衡右移，溶液显蓝色。
【分析】（1）)合成氨工业用铁触媒做催化剂；升高温度可增大反应速率，提高产量；该温度时，催化剂的活性最大；
（2）注意催化剂能够加快化学反应速率但是不能使平衡发生移动，缩小体积能够加快化学反应速率且正向移动；
（3）体积扩大二倍，正逆反应速率同时减小，但是正反应速率减小的快；
（4）加入氯化铵晶体，铵根离子浓度增大，抑制一水合氨的电离，故pH减小；
（5）通入氨气后溶液显碱性，消耗氢离子，平衡正向移动。
8．【答案】（1）C；2.0mol/L
（2）0.12mol·L-1·min-1
（3）0.15(或4/27)
（4）逆反应；增大；增大
【知识点】工业合成氨；合成氨条件的选择；化学反应速率和化学计量数的关系
【解析】【解答】(1)根据图像可知，反应进行到25min时曲线A减少了6mol/L-3mol/L=3mol/L，C减少了2.0mol/L-1.0mol/L=1.0mol/L，因此根据方程式可知曲线C表示N2浓度变化，曲线A表示H2浓度变化，B为氨气的浓度变化曲线，25 min 时c (NH3)= 2.0mol/L，故答案为：C；2.0mol/L；
(2)前25 min内，氨气浓度增加了2mol/L，则用NH3浓度变化表示的化学反应速率是 =0.08 mol L- min-1，则用H2 浓度变化表示的化学反应速率= ×0.08 mol L- min-1=0.12mol·L-1 ·min-1，故答案为：0.12mol L- min-1；
(3)根据图像，平衡时N2、H2、NH3的浓度分别为1.0mol/L、3.0mol/L、2.0mol/L，反应的平衡常数K = = ，故答案为： ；
(4)该反应为放热反应，升高温度，平衡向逆反应方向移动；正反应速率增大，逆反应速率也增大，故答案为：逆反应；增大；增大。
【分析】（1）结合图像中浓度的变化量与方程式中计量数的的比值关系即可解答；
（2）根据速率之比等于计量数之比即可解答，速率V (H2)：V(NH3)=3：2；
（3）根据平衡常数的计算公式K=；
（4）、ΔH< 0，正反应放热，根据勒夏特列原理即可解答；升温能够提高反应速率；
9．【答案】（1）N≡N键和H一H键
（2）拆开反应物中的化学键吸收的能量小于形成化学键放出的能量；乙、丙
（3）2/3mol； mol·L-1·s-1；B、C
（4）A、B
【知识点】工业合成氨；合成氨条件的选择
【解析】【解答】（1）反应过程中拆开的是反应物中的化学键，合成氨的反应中反应物为N2和H2，N2的结构式为N N，H2的结构式为H—H，反应过程中拆开的化学键是N N键和H—H键。（2）反应放热的原因是：拆开反应物中的化学键吸收的能量小于形成生成物中化学键释放的能量。N2与H2合成NH3的反应为放热反应，放热反应反应物的总能量大于生成物的总能量，N2和H2的总能量大于NH3的总能量；NH3分解成N2和H2的反应为吸热反应，正确的图像是乙、丙。（3）①设0~t1内转化N2物质的量浓度为xmol/L，用三段式
N2+ 3H2 2NH3
起始（mol/L） 0.5 1.5 0
转化（mol/L） x 3x 2x
t1末）（mol/L） 0.5-x 1.5-3x 2x
根据图像，t1时NH3与N2的浓度相等，则0.5-x=2x，解得x= ，t1时生成NH3物质的量为2xmol/L 2L=2 2mol= mol。用H2表示的化学反应速率υ（H2）= = = mol/（L·s）。②A.根据质量守恒定律，混合气体的总质量始终不变，容器的容积不变，混合气体的密度始终不变，容器中气体的密度保持不变不能说明反应达到平衡状态；
B.该反应的正反应气体分子数减小，建立平衡过程中气体分子物质的量减小，恒温恒容容器中，气体的压强减小，达到平衡时气体分子物质的量不变，气体的压强不变，容器中气体的压强不变能说明反应达到平衡状态；
C.氨气的含量不变能说明反应达到平衡状态；
D.拆开3molH—H键同时形成6molN—H键只表明正反应，不能说明反应达到平衡状态；能表明反应达到平衡状态的是BC，
故答案为：BC。（4）A.使用高效催化剂能加快合成氨的化学反应速率；
B.恒温恒容再充入氢气，增大反应物H2的浓度能加快合成氨的化学反应速率；
C.降低反应温度，减慢合成氨的化学反应速率；
D.扩大容器体积，即减小各物质的浓度，合成氨的化学反应速率减慢；能提高合成氨化学反应速率的是AB，
故答案为：AB。
【分析】（3）可逆反应达到平衡时，正逆反应速率相等，各物质的物质的量，物质的量的浓度，百分比含量由此引起一系列物理量不变，即可得出本题答案
（4）增大反应物的浓度，或改变条件使反应正向移动
10．【答案】N2（g）+3H2（g） 2NH3（g）△H=﹣90.8 kJ mol﹣1；升高温度；＜；＜；50% ；2NH3﹣6e﹣+6OH﹣═N2+6H2O
【知识点】合成氨条件的选择
【解析】【解答】（1）在反应N2+3H2 2NH3中，断裂3molH﹣H键，1mol N≡N键共吸收的能量为：3×436kJ+946kJ=2254kJ，生成2mol NH3，共形成6mol N﹣H键，放出的能量为：6×390.8kJ=2344.8kJ，吸收的能量少，放出的能量多，该反应为放热反应，放出的热量为：2344.8kJ﹣2254kJ=90.8kJ，
故答案为：N2（g）+3H2（g） 2NH3（g）△H=﹣90.8kJ mol﹣1；
（2）①t1时刻改变的条件后正逆反应速率都增大，逆反应速率大于正反应速率，平衡逆移，所以改变条件为升高温度，
故答案为：升高温度；
②t2恒压充入氦气，体积膨胀，各反应物质浓度减小，参加反应的气体所占分压减小，平衡向体积增大方向移动，正逆反应速率都减小，画出图象为：
故答案为：
（3）①A为恒容容器反应到达平衡是容器内压强减小，C为恒压容器，容器内压强不变，所以C容器内的压强大于A的，压强增大平衡正移氨气的浓度增大，所以C容器内氨气浓度大，
故答案为：＜；
②因体积相同，将乙中的量极限转化后为甲中的2倍，则压强大于甲中的压强，增大压强向生成氨气的方向移动，所以减小了氨气的转化率，所以α（A）+α（B）＜1，
故答案为：＜；
③N2 （g）+3H2（g） 2NH3（g）
起始（mol） 1 3 0
反应（mol） x 3x 2x
平衡（mol） 1﹣x 3﹣3x 2x
达到平衡时，若容器C的体积是起始时的，
则=，
解得x=0.5，
所以平衡是氢气为3﹣3x=1.5mol，
容器内气体总物质的量为3mol，
所以平衡时容器C中H2的体积分数为×100%=50%，
故答案为：50%；
（4）燃料电池中，负极是燃料发生失电子的氧化反应，所以氨作为燃料电池燃气时，负极上是氨气失电子的过程，即2NH3﹣6e﹣+6OH﹣═N2+6H2O，
故答案为：2NH3﹣6e﹣+6OH﹣═N2+6H2O．
【分析】（1）化学反应中，化学键断裂吸收能量，形成新化学键放出能量，根据方程式计算分别吸收和放出的能量，以此计算反应热并判断吸热还是放热；
（2）①t1时刻改变的条件后正逆反应速率都增大，平衡逆移；
②t2恒压充入氦气，体积膨胀，参加反应的气体所占分压减小，平衡向体积增大方向移动，据此画出图象；
（3）①A为恒容容器，C为恒压容器，根据压强对平衡的影响分析；
②因体积相同，将乙中的量极限转化后为甲中的2倍，则压强大于甲中的压强，减小氨气的转化率；
③根据已知数据列三段式计算，根据恒压条件下物质的量之比等于体积比；
（4）燃料电池中，负极是燃料发生失电子的氧化反应．
1 / 1高中化学人教版（2019）选择性必修1 第二章第四节 化学反应的调控
一、单选题
1．（2020·浦东新模拟）合成氨反应难以发生的根本原因是（ ）
A．该反应是可逆反应 B．氮分子中存在氮氮叁键
C．该反应需要催化剂 D．氨气容易液化
【答案】B
【知识点】合成氨条件的选择
【解析】【解答】A．合成氨反应N2 + 3H2 2NH3是可逆反应，与反应的难以发生没有关系，故A不选；
B．氮气分子中存在N≡N，三键中1个σ键、2 个π键，键能大，分子结构稳定，使得合成氨反应难以发生，故B选；
C．该反应需要加入催化剂，能够使反应较容易发生，与反应的难以发生没有关系，故C不选；
D．氨气容易液化与反应的难以发生没有关系，故D不选；
故答案为：B。
【分析】合成氨的化学方程式为：N2 + 3H2 2NH3，此反应要想发生需要断开反应物中所有的化学键。
2．（2019·普陀模拟）比较合成氨工业与制硫酸中SO2催化氧化的生产过程，正确的是（ ）
A．都按化学方程式中的系数比投料
B．都选择了较大的压强
C．使用不同的催化剂加快反应速率
D．都采用吸收剂分离产物
【答案】C
【知识点】工业制取硫酸；合成氨条件的选择
【解析】【解答】A．为提高价格贵的原料的转化率，工业合成氨氮气和氢气按照1：2.8投料比，二氧化硫的催化氧化是氧气过量，不是按化学方程式中的系数比投料，故A不符合题意；
B.工业制备硫酸，SO2的催化氧化不采用高压，是因为常压下SO2转化率已经很高了，故B不符合题意；
C.工业合成氨使用铁触媒做催化剂，二氧化硫催化氧化是使用了五氧化二钒做催化剂，使用不同的催化剂加快反应速率，故C符合题意；
D.合成氨生产中将NH3液化分离，没有用吸收剂分离，工业制备硫酸是利用吸收剂浓硫酸吸收三氧化硫，故D不符合题意；
故答案为：C。
【分析】A.两个反应都是可逆反应，为了提高原料的利用率，一般使容易得到的气体过量；
B.二氧化硫与氧气的反应在常压下转化率较高；
C.催化剂具有选择性；
D.分离产物需要根据产物的性质进行选择，氨气易液化，三氧化硫易溶于浓硫酸。
3．（2019高三上·闵行期末）合成氨生产中，说法正确的是（ ）
A．使用催化剂，提高原料的利用率
B．采用高温、高压工艺提高氨的产率
C．产物用水吸收，剩余气体循环利用
D．增大反应物浓度，对v正影响更大
【答案】D
【知识点】工业合成氨；合成氨条件的选择
【解析】【解答】A. 使用催化剂，加快反应的速率，但是平衡不移动，不能提高原料的利用率，A不符合题意；
B. 合成氨反应为体积缩小的放热反应，采用高温，平衡左移，不能提高氨的产率，B不符合题意；
C.合成氨反应达到平衡后，平衡混合气可以采用水冷凝后氨气液化，分离出液氨，有利于平衡向正反应方向移动，剩余气体可以循环利用，C不符合题意；
D.增大反应物浓度，活化分子数增大，有效碰撞次数增大，反应速率加快，对v正影响更大，D符合题意；
故答案为：D
【分析】A.合成氨的反应为可逆反应，加入催化剂不能改变平衡移动；
B.结合温度、压强对平衡移动的影响分析；
C.应将氨气液化分离，以促进平衡移动；
D.结合浓度对反应速率的影响分析；
4．合成氨工业采用下列措施是为了使平衡正向移动而提高反应物转化率的是（ ）
A．采用高温 B．采用高压 C．使用催化剂 D．以上均不对
【答案】B
【知识点】化学平衡的调控；合成氨条件的选择
【解析】【解答】解：A．升高温度，能使反应速率加快，但该反应正反应为放热反应，升高温度，平衡向逆反应方向移动，不利于氨的合成，故A选；
B．增大压强，能使反应速率加快，反应也向正反应方向移动，但过高的压强，反应成本高，故B选；
C．铁触媒的使用有利于加快反应速率，但平衡不移动，故C不选；
D．为提高原料的转化率，使平衡正向移动，采用高压，故D不选；
故选B．
【分析】合成氨工业N2+3H2 2NH3，该反应为可逆反应，根据化学平衡移动原理进行解答．
5．从化学反应速率和化学平衡两个角度考虑，合成氨应采用的条件是（ ）
A．低温、高压、催化剂 B．低温、低压、催化剂
C．适当温度、高压、催化剂 D．高温、高压、催化剂
【答案】C
【知识点】合成氨条件的选择
【解析】【解答】解：A．低温条件下，化学反应速率较慢，催化剂的催化活性受到影响，在高压条件下，对于设备的耐高压承受能力提出了较高的要求，会造成设备造价和耗能增加，故A错误；
B．低温化学反应速率较慢，低压条件下不利于反应的正向进行，故B错误；
C．合成氨的反应，500℃左右时催化剂的活性最大，所以选择采用500℃左右的温度进行，增大压强平衡向正反应方向移动，则氨气的产率增大，但在高压条件下，对于设备的耐高压承受能力提出了较高的要求，所以在适宜的温度和压强下，可以提高反应物的转化率，使得催化剂的催化活性较高，让化学反应有利于正向进行，同时加入催化剂可以加快反应速率，故C正确；
D．在高压条件下，对于设备的耐高压承受能力提出了较高的要求，会造成设备造价和耗能增加，生产设备成本过高，不符合工业生产经济效益的要求，合成氨的反应为放热反应，温度过高，转化率反而降低，故D错误；
故选C．
【分析】根据影响化学平衡移动的因素以及影响化学反应速率的因素来解答．N2+3H2 2NH3 △H＜0，该反应是气体体积减小、放热的可逆反应，要使平衡向正反应方向移动，应降低温度、增大压强，但温度过低反应速率过小，不利于工业生成效益；温度越高，反应速率越大，所以应适当升高温度，使反应速率增大；使用催化剂也能增大反应速率，但在500℃左右时催化剂的活性最大，所以选择采用500℃左右的温度进行．压强越大，生成氨气的量越大，但压强过大，生产设备成本过高，所以合成氨应采用的条件是适当温度、高压、催化剂，据此分析解答．
二、综合题
6．（2017高二上·临川期中）氨是最重要的氮肥，是产量最大的化工产品之一．德国人哈伯在1905年发明了合成氨的方法，其合成原理为：N2(g)+3H2(g) 2NH3(g) ΔH=-92.4 kJ·mol-1，他因此获得了1918年诺贝尔化学奖．在密闭容器中，将2 mol N2和6 mol H2混合发生下列反应：N2(g)+3H2(g) 2NH3(g) ΔH=-92.4 kJ·mol-1。
（1）当反应达到平衡时，N2和H2的浓度比是 ；N2和H2的转化率比是 ．反应放出的热量 （填“大于”“小于”或“等于”）184.8 kJ。
（2）降低平衡体系的温度(保持体积不变)，混合气体的平均相对分子质量 ，密度 ．平衡常数K (填“增大”“减小”或“不变”)．
（3）当达到平衡时，充入氩气，并保持压强不变，平衡将 (填“正向”“逆向”或“不”)移动．
（4）若容器恒容、绝热，加热使容器内温度迅速升至原来的2倍，平衡将 (填“向左移动”“向右移动”或“不移动”)．达到新平衡后，容器内温度 (填“大于”“小于”或“等于”)原来的2倍。
【答案】（1）1：3；1：1；小于
（2）增大；不变；增大
（3）逆向
（4）向左移动；小于
【知识点】合成氨条件的选择
【解析】【解答】解：(1)加入的氮气和氢气的物质的量之比等于其化学计量数之比，无论反应到什么程度，用氮气和氢气表示的速率之比都等于化学计量数之比，所以氮气和氢气的浓度之比永始终是1：3，转化率之比1：1。
故答案为：1：3；1：1。
(2)该反应是放热反应，所以降温，平衡正向移动，气体物质的量减小，但根据质量守恒定律，质量不变，气体的平均相对分子质量=气体质量总和除以气体物质的量总和，所以，混合气体的平均相对分子质量增大；因容器体积没变，气体质量不变，所以密度不变；因K只与温度有关，降低温度，平衡正向移动，则生成物浓度增加、反应物浓度减小，根据平衡常数的定义可知，K增大。
故答案为：增大；不变；增大。
(3)充入氩气并保持压强不变，体积变大，相关气体的分压变小，平衡向体积增大的逆向移动。
故答案为：逆向。
(4)升温，平衡向吸热的逆向移动，使体系温度降低。
故答案为：向左移动；小于。
【分析】本题考查了氨气的合成及与化学平衡的相关知识。解此题的关键是：(1)熟练掌握化学反应速率与化学计量数的计算。(2)求出平均相对分子质量是关键，同时平衡常数与温度关系。(3)熟练掌握化学平衡移动的影响因素。(4)升温使化学平衡向吸热方向移动。
7．（2019高一下·上海期末）
（1）合成氨反应中使用的催化剂是 （填名称），该反应温度一般控制在500℃，主要原因是 。
（2）下列措施，既能加快合成氨反应的反应速率，又能增大反应物转化率的是（_____）
A．使用催化剂 B．缩小容积体积
C．提高反应温度 D．移走NH3
（3）在t2时刻，将容器的容积迅速扩大到原来的2倍，在其他条件下不变的情况下，t3时刻达到新的平衡状态，之后不再改变条件。请在下图中补充画出从t2到t4时刻正反应速率随时间的变化曲线 。
（4）常温下，在氨水中加入一定量的氯化铵晶体，下列说法错误的是（________）
A．溶液的pH增大 B．氨水的电离程度减小
C．c(NH4+)减小 D．c(OH－)减小
（5）石蕊（用HZ表示）试液中存在的电离平衡HZ（红色） H+ + Z-（蓝色）。通入氨气后石蕊试液呈蓝色，请用平衡移动原理解释 。
【答案】（1）铁触媒；催化剂活性最大且反应温度较快
（2）B
（3）
（4）A；C
（5）通入氨气后生成一水合氨，一水合氨电离产生氢氧根，与氢离子结合，使氢离子浓度减小，促使平衡正向移动生成蓝色的阴离子，因此溶液成蓝色
【知识点】工业合成氨；化学平衡的影响因素；合成氨条件的选择；化学平衡移动原理
【解析】【解答】(1)合成氨工业用铁触媒做催化剂；升高温度可增大反应速率，提高产量；该温度时，催化剂的活性最大，有利于增大反应速率，提高产量，故答案为：铁触媒；催化剂的活性温度且反应速率较快；(2)A.使用催化剂，加快了反应速率，但是不影响化学平衡，反应物的转化率不变，故A错误；
B. 缩小容器体积，增大了压强，增大了反应速率，平衡向着正向移动，反应物转化率增大，故B正确；
C. 提高反应温度，增大了反应速率，但是平衡向着逆向移动，反应物转化率减小，故C错误；
D. 移走氨气，反应物减小，正逆反应速率都将减小，故D错误；
故答案为：B；（3）将容器的容积迅速扩大到原来的2倍，在其他条件不变的情况下，相当于减小压强，正逆反应速率都比原来的小，平衡逆向移动，所V正＜V逆，故图象为： ；(4)A.氨水中加入氯化铵，溶液中铵离子浓度增大，抑制了一水合氨的电离，溶液中氢氧根离子浓度减小，溶液的pH减小，故A错误；
B. 氨水中铵离子浓度增大，一水合氨的电离平衡向着逆向移动，所以氨水的电离度减小，故B正确；
C. 加入了氯化铵，溶液中铵离子浓度增大，故C错误；
D. 氨水中的铵离子浓度增大，溶液中氢氧根离子浓度减小，c(OH－)减小，故D正确；
故答案为：AC。（5）通入氨气后溶液显碱性，消耗氢离子，使平衡右移，溶液显蓝色。
【分析】（1）)合成氨工业用铁触媒做催化剂；升高温度可增大反应速率，提高产量；该温度时，催化剂的活性最大；
（2）注意催化剂能够加快化学反应速率但是不能使平衡发生移动，缩小体积能够加快化学反应速率且正向移动；
（3）体积扩大二倍，正逆反应速率同时减小，但是正反应速率减小的快；
（4）加入氯化铵晶体，铵根离子浓度增大，抑制一水合氨的电离，故pH减小；
（5）通入氨气后溶液显碱性，消耗氢离子，平衡正向移动。
8．（2018高二上·承德期末）氨是重要的无机化工产品，合成氨工业对国民经济和社会发展具有重要的意义。其原理如下：N2(g)+3H2(g) 2NH3 (g) ΔH< 0。在恒温恒容密闭容器中进行合成氨反应，各组分浓度与时间的关系如图所示。
（1）表示N2浓度变化的曲线是 (填字母)，25 min 时c (NH3)= 。
（2）0~25min内，用H2 浓度变化表示的化学反应速率是 。
（3）此温度下，上述反应的平衡常数K 的数值为 。
（4）若升高温度，则平衡向 (填“正反应”或“逆反应”)方向移动；正反应速率 (填“增大”“减小”或“不变”，下同 )， 逆反应速率 。
【答案】（1）C；2.0mol/L
（2）0.12mol·L-1·min-1
（3）0.15(或4/27)
（4）逆反应；增大；增大
【知识点】工业合成氨；合成氨条件的选择；化学反应速率和化学计量数的关系
【解析】【解答】(1)根据图像可知，反应进行到25min时曲线A减少了6mol/L-3mol/L=3mol/L，C减少了2.0mol/L-1.0mol/L=1.0mol/L，因此根据方程式可知曲线C表示N2浓度变化，曲线A表示H2浓度变化，B为氨气的浓度变化曲线，25 min 时c (NH3)= 2.0mol/L，故答案为：C；2.0mol/L；
(2)前25 min内，氨气浓度增加了2mol/L，则用NH3浓度变化表示的化学反应速率是 =0.08 mol L- min-1，则用H2 浓度变化表示的化学反应速率= ×0.08 mol L- min-1=0.12mol·L-1 ·min-1，故答案为：0.12mol L- min-1；
(3)根据图像，平衡时N2、H2、NH3的浓度分别为1.0mol/L、3.0mol/L、2.0mol/L，反应的平衡常数K = = ，故答案为： ；
(4)该反应为放热反应，升高温度，平衡向逆反应方向移动；正反应速率增大，逆反应速率也增大，故答案为：逆反应；增大；增大。
【分析】（1）结合图像中浓度的变化量与方程式中计量数的的比值关系即可解答；
（2）根据速率之比等于计量数之比即可解答，速率V (H2)：V(NH3)=3：2；
（3）根据平衡常数的计算公式K=；
（4）、ΔH< 0，正反应放热，根据勒夏特列原理即可解答；升温能够提高反应速率；
9．（2018高一下·百色期末）工业上合成氨反应为：N2+3H2 2NH3，回答下列问题：
（1）反应过程中拆开的化学键是 ；
（2）反应放热，从价键角度分析，反应放热的原因是 ，下列图像正确的是 。
（3）在体积是2L的密闭容器中开始加入1molN2，3molH2，反应过程浓度中，物质的浓度与时间的关系如图所示。
①t1时生成NH3的物质的量是 ；用H2表示的化学反应速率υ（H2）= 。
②下列各项能表明反应达到化学平衡状态的是 。
A.容器中气体的密度保持不变
B.容器中气体的压强不变
C.氨气的含量不变
D.拆开3molH-H键同时形成6molN-H键
（4）下列措施中能提高合成氨反应化学反应速率的是 。
A.使用高效催化剂
B.恒温恒容再充入氢气
C.降低反应温度
D.扩大容器体积
【答案】（1）N≡N键和H一H键
（2）拆开反应物中的化学键吸收的能量小于形成化学键放出的能量；乙、丙
（3）2/3mol； mol·L-1·s-1；B、C
（4）A、B
【知识点】工业合成氨；合成氨条件的选择
【解析】【解答】（1）反应过程中拆开的是反应物中的化学键，合成氨的反应中反应物为N2和H2，N2的结构式为N N，H2的结构式为H—H，反应过程中拆开的化学键是N N键和H—H键。（2）反应放热的原因是：拆开反应物中的化学键吸收的能量小于形成生成物中化学键释放的能量。N2与H2合成NH3的反应为放热反应，放热反应反应物的总能量大于生成物的总能量，N2和H2的总能量大于NH3的总能量；NH3分解成N2和H2的反应为吸热反应，正确的图像是乙、丙。（3）①设0~t1内转化N2物质的量浓度为xmol/L，用三段式
N2+ 3H2 2NH3
起始（mol/L） 0.5 1.5 0
转化（mol/L） x 3x 2x
t1末）（mol/L） 0.5-x 1.5-3x 2x
根据图像，t1时NH3与N2的浓度相等，则0.5-x=2x，解得x= ，t1时生成NH3物质的量为2xmol/L 2L=2 2mol= mol。用H2表示的化学反应速率υ（H2）= = = mol/（L·s）。②A.根据质量守恒定律，混合气体的总质量始终不变，容器的容积不变，混合气体的密度始终不变，容器中气体的密度保持不变不能说明反应达到平衡状态；
B.该反应的正反应气体分子数减小，建立平衡过程中气体分子物质的量减小，恒温恒容容器中，气体的压强减小，达到平衡时气体分子物质的量不变，气体的压强不变，容器中气体的压强不变能说明反应达到平衡状态；
C.氨气的含量不变能说明反应达到平衡状态；
D.拆开3molH—H键同时形成6molN—H键只表明正反应，不能说明反应达到平衡状态；能表明反应达到平衡状态的是BC，
故答案为：BC。（4）A.使用高效催化剂能加快合成氨的化学反应速率；
B.恒温恒容再充入氢气，增大反应物H2的浓度能加快合成氨的化学反应速率；
C.降低反应温度，减慢合成氨的化学反应速率；
D.扩大容器体积，即减小各物质的浓度，合成氨的化学反应速率减慢；能提高合成氨化学反应速率的是AB，
故答案为：AB。
【分析】（3）可逆反应达到平衡时，正逆反应速率相等，各物质的物质的量，物质的量的浓度，百分比含量由此引起一系列物理量不变，即可得出本题答案
（4）增大反应物的浓度，或改变条件使反应正向移动
10．氨是重要的化工产品之一，研究合成氨反应具有重要意义．σ
（1）已知断裂下列化学键需要吸收的能量分别为：N≡N 946.0kJ mol﹣1、H﹣H 436kJ mol﹣1、N﹣H 390.8kJ mol﹣1，写出以N2（g）和H2（g）为原料合成NH3（g）的热化学方程式
（2）某小组研究了其他条件不变时，改变某一条件对上述反应的影响，实验结果如图1所示：
①t1时刻改变的条件为
②t2时刻，恒压充入氦气，t3时刻达到平衡．在图中画出t2时刻后的速率变化图象．
（3）相同温度下，A、B、C三个密闭容器，A、B恒容，C带有可自由移动的活塞K，各向其中充入如图2所示反应物，初始时控制活塞K，使三者体积相等，一段时间后均达到平衡．
①达到平衡时，A、C两个容器中NH3的浓度分别为c1、c2，则c1 c2（填“＞”、“＜”或“=”）．
②达到平衡时，若A、B两容器中反应物的转化率分别为α（A）、α（B），则 α（A）+α（B） 1（填“＞”、“＜”或“=”）．
③达到平衡时，若容器C的体积是起始时的，则平衡时容器C中H2的体积分数为
（4）直接供氨式碱性燃料电池（DAFC），以KOH溶液为电解质溶液，其电池反应为 4NH3+3O2═2N2+6H2O，则负极的电极反应式为
【答案】N2（g）+3H2（g） 2NH3（g）△H=﹣90.8 kJ mol﹣1；升高温度；＜；＜；50% ；2NH3﹣6e﹣+6OH﹣═N2+6H2O
【知识点】合成氨条件的选择
【解析】【解答】（1）在反应N2+3H2 2NH3中，断裂3molH﹣H键，1mol N≡N键共吸收的能量为：3×436kJ+946kJ=2254kJ，生成2mol NH3，共形成6mol N﹣H键，放出的能量为：6×390.8kJ=2344.8kJ，吸收的能量少，放出的能量多，该反应为放热反应，放出的热量为：2344.8kJ﹣2254kJ=90.8kJ，
故答案为：N2（g）+3H2（g） 2NH3（g）△H=﹣90.8kJ mol﹣1；
（2）①t1时刻改变的条件后正逆反应速率都增大，逆反应速率大于正反应速率，平衡逆移，所以改变条件为升高温度，
故答案为：升高温度；
②t2恒压充入氦气，体积膨胀，各反应物质浓度减小，参加反应的气体所占分压减小，平衡向体积增大方向移动，正逆反应速率都减小，画出图象为：
故答案为：
（3）①A为恒容容器反应到达平衡是容器内压强减小，C为恒压容器，容器内压强不变，所以C容器内的压强大于A的，压强增大平衡正移氨气的浓度增大，所以C容器内氨气浓度大，
故答案为：＜；
②因体积相同，将乙中的量极限转化后为甲中的2倍，则压强大于甲中的压强，增大压强向生成氨气的方向移动，所以减小了氨气的转化率，所以α（A）+α（B）＜1，
故答案为：＜；
③N2 （g）+3H2（g） 2NH3（g）
起始（mol） 1 3 0
反应（mol） x 3x 2x
平衡（mol） 1﹣x 3﹣3x 2x
达到平衡时，若容器C的体积是起始时的，
则=，
解得x=0.5，
所以平衡是氢气为3﹣3x=1.5mol，
容器内气体总物质的量为3mol，
所以平衡时容器C中H2的体积分数为×100%=50%，
故答案为：50%；
（4）燃料电池中，负极是燃料发生失电子的氧化反应，所以氨作为燃料电池燃气时，负极上是氨气失电子的过程，即2NH3﹣6e﹣+6OH﹣═N2+6H2O，
故答案为：2NH3﹣6e﹣+6OH﹣═N2+6H2O．
【分析】（1）化学反应中，化学键断裂吸收能量，形成新化学键放出能量，根据方程式计算分别吸收和放出的能量，以此计算反应热并判断吸热还是放热；
（2）①t1时刻改变的条件后正逆反应速率都增大，平衡逆移；
②t2恒压充入氦气，体积膨胀，参加反应的气体所占分压减小，平衡向体积增大方向移动，据此画出图象；
（3）①A为恒容容器，C为恒压容器，根据压强对平衡的影响分析；
②因体积相同，将乙中的量极限转化后为甲中的2倍，则压强大于甲中的压强，减小氨气的转化率；
③根据已知数据列三段式计算，根据恒压条件下物质的量之比等于体积比；
（4）燃料电池中，负极是燃料发生失电子的氧化反应．
1 / 1
