2.3 第3课时 化学平衡移动原理的应用 学案（含答案） 2023-2024学年高二化学苏教版（2020）选择性必修第一册
文档属性
| 名称 | 2.3 第3课时 化学平衡移动原理的应用 学案（含答案） 2023-2024学年高二化学苏教版（2020）选择性必修第一册 |  | |
| 格式 | docx | ||
| 文件大小 | 152.7KB | ||
| 资源类型 | 教案 | ||
| 版本资源 | 苏教版（2019） | ||
| 科目 | 化学 | ||
| 更新时间 | 2024-04-09 21:47:28 | ||
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文档简介
2.3 第3课时 化学平衡移动原理的应用
【学习目标】
1.了解合成氨反应的特点以及外部条件对合成氨反应的影响,了解合成氨生产的主要流程,体会应用化学原理分析化工生产条件的思路和方法。
2.认识化学反应速率和化学平衡的调控在工业生产中的重要应用,探索最适宜的化工生产条件。
【合作探究】
任务1 工业合成氨反应的适宜条件
【学习情境】
合成氨工业是关系我国国民经济的重要行业,是我国化肥工业的基础,也是传统煤化工的重要组成部分。氨是重要的化工原料,主要用于制造氮肥、硝酸、丁腈橡胶等;氨在冶金、机械加工、电子、造纸等行业用途广泛。合成氨从第一次实验室研究到工业化生产经历了约150年的时间。为什么合成氨的工业化生产会经历如此漫长的过程呢 合成氨工厂为什么需要庞大而复杂的生产设备和特殊生产条件呢 应该从哪些方面选择合成氨的反应条件呢
【新知生成】
1.增大合成氨反应速率的方法
2.提高平衡混合物中氨含量的方法
3.合成氨的适宜条件
(1)压强: 。
(2)温度: 。
(3)催化剂: 。
(4)浓度:在反应器中注入过量的 ;不断将氨 ,并及时 液氨;未反应的氮气和氢气 利用。
【答案】1.升高 增大 增大 催化剂
2.降低 增大 增大
3.(1)1.3×107~3×107 Pa (2)<500℃ (3)铁触媒 (4)氮气 液化 移去 循环
【活动探究】
1.原理分析:根据合成氨反应的特点,利用我们学过的影响反应速率的因素和勒夏特列原理分析应如何选择反应条件,以增大合成氨的反应速率、提高平衡混合物中氨的含量,请填写下表。
条件 提高反应速率 提高平衡转化率
压强
温度
催化剂
浓度 反应物浓度 反应物浓度, 生成物浓度
【答案】增大 增大 升高 降低 使用 无影响 增大 增大 减小
2.通过原理分析,增大合成氨的反应速率、提高平衡混合物中氨的含量采取的措施是否一致
【答案】二者在压强这一措施上是一致的,在温度这一措施上是不一致的。
3.在工业生产中,可以通过以下途径来提高合成氨的产率,请利用有关知识分析采取这些措施的原因。
(1)向反应器中注入过量N2: 。
(2)采用适当的催化剂: 。
(3)在高压下进行反应: 。
(4)在较高温度下进行反应: 。
(5)不断将氨液化,并移去液氨: 。
【答案】(1)平衡正向移动,提高氢气的利用率
(2)加快反应速率,提高单位时间内氨气的产量,提高生产效率
(3)增大化学反应速率,使平衡正向移动,提高单位时间内氨气的产量和原料的转化率
(4)加快化学反应速率
(5)平衡正向移动,提高氨气的产率
4.工业生产中增大压强既可提高反应速率,又可提高氨的产量,那么在合成氨工业中压强是否越大越好 为什么
【答案】不是,温度一定时,增大混合气的压强对合成氨的速率和平衡都有利,但压强越大,需要的动力也越大,对材料的强度和设备的制造要求也越高,这将会大大增加生产投资成本,并可能降低综合经济效益,一般采用1.3×107~3×107 Pa。
【核心突破】
典例1 下列有关合成氨工业的说法中,正确的是( )
A.增大H2的浓度,可提高H2的转化率
B.由于氨易液化,N2、H2在实际生产中可循环使用,所以总体来说氨的产率很高
C.合成氨工业的反应温度控制在500 ℃,目的是使化学平衡向正反应方向移动
D.合成氨厂采用的压强是1.3×107~3×107 Pa,因为该压强下铁触媒的活性最大
【解析】A项,增大H2的浓度,H2的转化率减小;C项,温度控制在500 ℃的目的是此温度下催化剂活性最大;D项,压强采用1.3×107~3×107 Pa压强是考虑对设备材料的要求。
【答案】B
归纳总结：合成氨的工艺流程
训练1 下列有关合成氨工业的叙述,不能用平衡移动原理来解释的是( )
A.使用铁触媒有利于合成氨的反应
B.高压比常压更加有利于合成氨的反应
C.温度过高不利于氨的生成
D.使反应混合物中的氨液化有利于合成氨的反应
【解析】使用铁触媒,能同等程度地加快正逆反应的速率,但正逆反应速率仍相等,因而平衡不发生移动,只是可以缩短达到平衡所需的时间,不能用平衡移动原理来解释。
【答案】A
训练2 下列说法正确的是( )
A.H2(g)+I2(g)2HI(g),其他条件不变,缩小反应容器体积,正逆反应速率不变
B.C(s)+H2O(g)H2(g)+CO(g),气体的总物质的量不再改变不能说明反应已达平衡
C.若压强不再随时间变化能说明反应2A( )+B(g)2C( )已达平衡,则A、C不能同时是气体
D.1 mol N2和3 mol H2反应达到平衡时H2的转化率为10%,放出的热量为Q1;在相同温度和压强下,当2 mol NH3分解为N2和H2的转化率为10%时,吸收的热量为Q2,Q2等于Q1
【答案】D
任务2 工业反应条件的优化
【新知生成】
1.在实际生产过程中,工艺条件的选择往往会受到反应 、反应温度和压强、 、 、催化剂选择、装置设备、产物分离、环境保护等诸多因素的制约。
2.在不同的化工生产中,对这些因素的要求往往是各异的,并非与化学平衡移动原理所预测的结果一致。此时,必须针对不同的生产实际进行 ,综合考虑各种因素的影响,比较、权衡后设计 的工艺方案。
【答案】1.原料 反应速率 反应限度
2.具体分析 最优
【核心突破】
典例2 硫酸工业中通过下列反应使SO2氧化成SO3:2SO2(g)+O2(g)2SO3(g) ΔH=-198kJ·mol-1。已知制SO3过程中催化剂是V2O5,它在400~500 ℃时催化效果最好。下表为不同温度和压强下SO2的转化率(%):
压强 转化率 温度 1×105Pa 1×106Pa 5×106Pa 1×107Pa
450℃ 97.5% 99.2% 99.6% 99.7%
550℃ 85.6% 94.9% 97.7% 98.3%
(1)根据化学原理综合分析,从化学反应速率和原料转化率角度分析,生产中应采取的条件是 。
(2)实际生产中,选定400~500 ℃作为操作温度,其原因是 。
(3)实际生产中,采用的压强为常压,其原因是 。
(4)在生产中,通入过量空气的目的是 。
(5)尾气中有SO2必须回收是为了 。
【答案】(1)常压、450 ℃、催化剂 (2)在此温度下催化剂的活性最高 (3)在常压下SO2的转化率已经很高(97.5%),若采用高压,平衡能向右移动,但效果并不明显,比起高压设备,得不偿失 (4)增大反应物O2的浓度,提高SO2的转化率
(5)防止污染环境
归纳总结：(1)选择适宜工业生产条件的流程
①分析反应特点。主要分析反应的方向性、可逆性、反应热和熵变等。
②原理分析。根据反应特点,利用影响反应速率的因素和勒夏特列原理分析增大反应速率、提高原料转化率的反应条件。
③根据实验数据进一步分析反应条件,确定适宜条件的范围及催化剂的筛选。
④根据工业生产的实际情况、经济效益及环保要求等最终确定适宜的条件。
(2)工业生产中化学反应条件优化的原则
外界 条件 有利于增大速率的 条件控制 有利于平衡移动 的条件控制 综合分析结果
浓度 增大反应物的浓度 增大反应物的浓度,减小生成物的浓度 不断地补充反应物,及时地分离出生成物
催化 剂 加合适的催化剂 无影响 加合适的催化剂
温度 高温 ΔH<0 低温 兼顾速率和平衡,考虑催化剂的适宜温度
ΔH>0 高温 在设备条件允许的前提下,尽量采取高温并选取适宜的催化剂
压强 高压(有 气体参加) ΔVg<0 (气体分子数减少) 高压 在设备条件允许的前提下,尽量采取高压
ΔVg>0 (气体分子数增加) 低压 兼顾速率和平衡,选取适宜的压强
训练3 NH3与O2作用分别生成N2、NO、N2O的反应均为放热反应。工业尾气中的NH3可通过催化氧化为N2除去。将一定比例NH3、O2和N2的混合气体以一定流速通过装有催化剂的反应管,NH3的转化率、N2的选择性与温度的关系如图所示。下列说法正确的( )
A.其他条件不变,升高温度,NH3的平衡转化率增大
B.其他条件不变,在175~300 ℃范围,随着温度的升高,出口处氮气、氮氧化物的量均不断增大
C.催化氧化除去尾气中的NH3应选择反应温度高于250 ℃
D.高效除去尾气中的NH3,需研发低温下NH3转化率高和N2选择性高的催化剂
【解析】由于“NH3与O2作用分别生成N2、NO、N2O的反应均为放热反应”,根据化学平衡移动原理,升高温度,平衡将向吸热方向移动,即逆反应方向移动,因此NH3的平衡转化率减小,A项错误;由图示可知,在175~300 ℃范围,随着温度的升高,NH3的转化率增大,但N2的选择性减小,根据曲线走势可知,出口处N2物质的量不断减小,氮氧化物的量不断增大,B项错误;温度高于250 ℃时,NH3转化率增大,但N2的选择性降低,C项错误;要高效除去尾气中的NH3,既要考虑反应的速率,又要考虑转化率,还要考虑节能,D项正确。
【答案】D
课堂小结
【随堂检测】
1.工业合成氨的反应使用催化剂并施以高压,下列有关叙述正确的是( )
A.都能提高反应速率,都对化学平衡状态无影响
B.都对化学平衡状态有影响,都不影响达到平衡状态所用的时间
C.都能缩短达到平衡状态所用的时间,只有压强对化学平衡状态有影响
D.催化剂能缩短反应达到平衡状态所用的时间,而压强无此作用
【解析】对化学反应N2(g)+3H2(g)2NH3(g),催化剂只能提高反应速率,使反应达到平衡状态所用的时间缩短,不能使化学平衡发生移动。高压能提高反应速率,使反应达到平衡状态所用的时间缩短,也能使化学平衡向生成NH3的方向移动。
【答案】C
2.在一定条件下,可逆反应N2(g)+3H2(g)2NH3(g) ΔH<0达到平衡,当单独改变下列条件后,有关叙述错误的是( )
A.加催化剂,v正、v逆都发生变化,且变化的倍数相等
B.加入氩气,v正、v逆都增大,且v正增大的倍数大于v逆增大的倍数
C.加压,v正、v逆都增大,且v正增大的倍数大于v逆增大的倍数
D.降温,v正、v逆都减小,且v正减小的程度小于v逆减小的程度
【解析】使用催化剂,平衡不移动,v正、v逆同等倍数增大,A项正确;若在恒容条件下加入氩气,反应体系中各物质的浓度不变,v正、v逆均不变,若在恒压条件下加入氩气,反应体系中各物质的浓度均减小,平衡左移,v正、v逆均减小,且v正减小的程度大于v逆减小的程度,B项错误;加压,平衡右移,v正、v逆都增大,且v正增大的倍数大于v逆增大的倍数,C项正确;降温,平衡右移,v正、v逆都减小,且v正减小的程度小于v逆减小的程度,D项正确。
【答案】B
3.下列有关工业生产的叙述正确的是( )
A.合成氨生产过程中将NH3液化分离,可加快正逆反应速率,提高N2、H2的转化率
B.硫酸厂靠近原料产地比靠近硫酸消费中心更为有利
C.2SO2(g)+O2(g)2SO3(g)为气体分子数减少的反应,故硫酸生产中常采用高压条件提高SO2的转化率
D.充分利用硫酸厂生产过程中产生的“废热”,可使硫酸厂向外界输出大量的能量
【解析】从原理上讲,合成氨时将氨液化使正逆反应速率都减小,A项错误;厂址的选择要综合考虑,B项错误;对于二氧化硫与氧气催化氧化为三氧化硫的反应,在常压下二氧化硫的转化率已相当高,不用再提高成本采取高压,C项错误;工业生产中要充分合理地利用能源,D项正确。
【答案】D
4.合成氨工业对化学工业和国防工业具有重要意义。工业合成氨生产过程如图所示。
(1)X的化学式为 。
(2)图中条件选定的主要原因是 (填字母)。
A.温度、压强对化学平衡的影响
B.铁触媒在该温度时活性大
C.工业生产受动力、材料、设备等条件的限制
(3)改变反应条件,会使平衡发生移动。下图表示随条件改变,平衡混合物中氨气的百分含量的变化趋势。
当横坐标为压强时,变化趋势正确的是 ,当横坐标为温度时,变化趋势正确的是 。(填字母)
【解析】(1)原料气N2和H2在一定条件下反应,生成的NH3(X)冷却后从设备中分离出来,同时尾气中含有的N2(Y)和H2(Y)进行循环利用。(2)温度选择在500 ℃并不是从化学平衡的影响分析的,而是因为催化剂在此温度时活性大,而且还可以适当提高化学反应速率,压强选择1.3×107~3×107 Pa是从化学平衡理论分析的,压强越大,越有利于平衡向生成NH3的方向移动,但不能过大,因为压强过大,对设备、材料的要求高,投资大,这样就不经济了。
【答案】(1)NH3 (2)BC (3)c a
2
【学习目标】
1.了解合成氨反应的特点以及外部条件对合成氨反应的影响,了解合成氨生产的主要流程,体会应用化学原理分析化工生产条件的思路和方法。
2.认识化学反应速率和化学平衡的调控在工业生产中的重要应用,探索最适宜的化工生产条件。
【合作探究】
任务1 工业合成氨反应的适宜条件
【学习情境】
合成氨工业是关系我国国民经济的重要行业,是我国化肥工业的基础,也是传统煤化工的重要组成部分。氨是重要的化工原料,主要用于制造氮肥、硝酸、丁腈橡胶等;氨在冶金、机械加工、电子、造纸等行业用途广泛。合成氨从第一次实验室研究到工业化生产经历了约150年的时间。为什么合成氨的工业化生产会经历如此漫长的过程呢 合成氨工厂为什么需要庞大而复杂的生产设备和特殊生产条件呢 应该从哪些方面选择合成氨的反应条件呢
【新知生成】
1.增大合成氨反应速率的方法
2.提高平衡混合物中氨含量的方法
3.合成氨的适宜条件
(1)压强: 。
(2)温度: 。
(3)催化剂: 。
(4)浓度:在反应器中注入过量的 ;不断将氨 ,并及时 液氨;未反应的氮气和氢气 利用。
【答案】1.升高 增大 增大 催化剂
2.降低 增大 增大
3.(1)1.3×107~3×107 Pa (2)<500℃ (3)铁触媒 (4)氮气 液化 移去 循环
【活动探究】
1.原理分析:根据合成氨反应的特点,利用我们学过的影响反应速率的因素和勒夏特列原理分析应如何选择反应条件,以增大合成氨的反应速率、提高平衡混合物中氨的含量,请填写下表。
条件 提高反应速率 提高平衡转化率
压强
温度
催化剂
浓度 反应物浓度 反应物浓度, 生成物浓度
【答案】增大 增大 升高 降低 使用 无影响 增大 增大 减小
2.通过原理分析,增大合成氨的反应速率、提高平衡混合物中氨的含量采取的措施是否一致
【答案】二者在压强这一措施上是一致的,在温度这一措施上是不一致的。
3.在工业生产中,可以通过以下途径来提高合成氨的产率,请利用有关知识分析采取这些措施的原因。
(1)向反应器中注入过量N2: 。
(2)采用适当的催化剂: 。
(3)在高压下进行反应: 。
(4)在较高温度下进行反应: 。
(5)不断将氨液化,并移去液氨: 。
【答案】(1)平衡正向移动,提高氢气的利用率
(2)加快反应速率,提高单位时间内氨气的产量,提高生产效率
(3)增大化学反应速率,使平衡正向移动,提高单位时间内氨气的产量和原料的转化率
(4)加快化学反应速率
(5)平衡正向移动,提高氨气的产率
4.工业生产中增大压强既可提高反应速率,又可提高氨的产量,那么在合成氨工业中压强是否越大越好 为什么
【答案】不是,温度一定时,增大混合气的压强对合成氨的速率和平衡都有利,但压强越大,需要的动力也越大,对材料的强度和设备的制造要求也越高,这将会大大增加生产投资成本,并可能降低综合经济效益,一般采用1.3×107~3×107 Pa。
【核心突破】
典例1 下列有关合成氨工业的说法中,正确的是( )
A.增大H2的浓度,可提高H2的转化率
B.由于氨易液化,N2、H2在实际生产中可循环使用,所以总体来说氨的产率很高
C.合成氨工业的反应温度控制在500 ℃,目的是使化学平衡向正反应方向移动
D.合成氨厂采用的压强是1.3×107~3×107 Pa,因为该压强下铁触媒的活性最大
【解析】A项,增大H2的浓度,H2的转化率减小;C项,温度控制在500 ℃的目的是此温度下催化剂活性最大;D项,压强采用1.3×107~3×107 Pa压强是考虑对设备材料的要求。
【答案】B
归纳总结：合成氨的工艺流程
训练1 下列有关合成氨工业的叙述,不能用平衡移动原理来解释的是( )
A.使用铁触媒有利于合成氨的反应
B.高压比常压更加有利于合成氨的反应
C.温度过高不利于氨的生成
D.使反应混合物中的氨液化有利于合成氨的反应
【解析】使用铁触媒,能同等程度地加快正逆反应的速率,但正逆反应速率仍相等,因而平衡不发生移动,只是可以缩短达到平衡所需的时间,不能用平衡移动原理来解释。
【答案】A
训练2 下列说法正确的是( )
A.H2(g)+I2(g)2HI(g),其他条件不变,缩小反应容器体积,正逆反应速率不变
B.C(s)+H2O(g)H2(g)+CO(g),气体的总物质的量不再改变不能说明反应已达平衡
C.若压强不再随时间变化能说明反应2A( )+B(g)2C( )已达平衡,则A、C不能同时是气体
D.1 mol N2和3 mol H2反应达到平衡时H2的转化率为10%,放出的热量为Q1;在相同温度和压强下,当2 mol NH3分解为N2和H2的转化率为10%时,吸收的热量为Q2,Q2等于Q1
【答案】D
任务2 工业反应条件的优化
【新知生成】
1.在实际生产过程中,工艺条件的选择往往会受到反应 、反应温度和压强、 、 、催化剂选择、装置设备、产物分离、环境保护等诸多因素的制约。
2.在不同的化工生产中,对这些因素的要求往往是各异的,并非与化学平衡移动原理所预测的结果一致。此时,必须针对不同的生产实际进行 ,综合考虑各种因素的影响,比较、权衡后设计 的工艺方案。
【答案】1.原料 反应速率 反应限度
2.具体分析 最优
【核心突破】
典例2 硫酸工业中通过下列反应使SO2氧化成SO3:2SO2(g)+O2(g)2SO3(g) ΔH=-198kJ·mol-1。已知制SO3过程中催化剂是V2O5,它在400~500 ℃时催化效果最好。下表为不同温度和压强下SO2的转化率(%):
压强 转化率 温度 1×105Pa 1×106Pa 5×106Pa 1×107Pa
450℃ 97.5% 99.2% 99.6% 99.7%
550℃ 85.6% 94.9% 97.7% 98.3%
(1)根据化学原理综合分析,从化学反应速率和原料转化率角度分析,生产中应采取的条件是 。
(2)实际生产中,选定400~500 ℃作为操作温度,其原因是 。
(3)实际生产中,采用的压强为常压,其原因是 。
(4)在生产中,通入过量空气的目的是 。
(5)尾气中有SO2必须回收是为了 。
【答案】(1)常压、450 ℃、催化剂 (2)在此温度下催化剂的活性最高 (3)在常压下SO2的转化率已经很高(97.5%),若采用高压,平衡能向右移动,但效果并不明显,比起高压设备,得不偿失 (4)增大反应物O2的浓度,提高SO2的转化率
(5)防止污染环境
归纳总结：(1)选择适宜工业生产条件的流程
①分析反应特点。主要分析反应的方向性、可逆性、反应热和熵变等。
②原理分析。根据反应特点,利用影响反应速率的因素和勒夏特列原理分析增大反应速率、提高原料转化率的反应条件。
③根据实验数据进一步分析反应条件,确定适宜条件的范围及催化剂的筛选。
④根据工业生产的实际情况、经济效益及环保要求等最终确定适宜的条件。
(2)工业生产中化学反应条件优化的原则
外界 条件 有利于增大速率的 条件控制 有利于平衡移动 的条件控制 综合分析结果
浓度 增大反应物的浓度 增大反应物的浓度,减小生成物的浓度 不断地补充反应物,及时地分离出生成物
催化 剂 加合适的催化剂 无影响 加合适的催化剂
温度 高温 ΔH<0 低温 兼顾速率和平衡,考虑催化剂的适宜温度
ΔH>0 高温 在设备条件允许的前提下,尽量采取高温并选取适宜的催化剂
压强 高压(有 气体参加) ΔVg<0 (气体分子数减少) 高压 在设备条件允许的前提下,尽量采取高压
ΔVg>0 (气体分子数增加) 低压 兼顾速率和平衡,选取适宜的压强
训练3 NH3与O2作用分别生成N2、NO、N2O的反应均为放热反应。工业尾气中的NH3可通过催化氧化为N2除去。将一定比例NH3、O2和N2的混合气体以一定流速通过装有催化剂的反应管,NH3的转化率、N2的选择性与温度的关系如图所示。下列说法正确的( )
A.其他条件不变,升高温度,NH3的平衡转化率增大
B.其他条件不变,在175~300 ℃范围,随着温度的升高,出口处氮气、氮氧化物的量均不断增大
C.催化氧化除去尾气中的NH3应选择反应温度高于250 ℃
D.高效除去尾气中的NH3,需研发低温下NH3转化率高和N2选择性高的催化剂
【解析】由于“NH3与O2作用分别生成N2、NO、N2O的反应均为放热反应”,根据化学平衡移动原理,升高温度,平衡将向吸热方向移动,即逆反应方向移动,因此NH3的平衡转化率减小,A项错误;由图示可知,在175~300 ℃范围,随着温度的升高,NH3的转化率增大,但N2的选择性减小,根据曲线走势可知,出口处N2物质的量不断减小,氮氧化物的量不断增大,B项错误;温度高于250 ℃时,NH3转化率增大,但N2的选择性降低,C项错误;要高效除去尾气中的NH3,既要考虑反应的速率,又要考虑转化率,还要考虑节能,D项正确。
【答案】D
课堂小结
【随堂检测】
1.工业合成氨的反应使用催化剂并施以高压,下列有关叙述正确的是( )
A.都能提高反应速率,都对化学平衡状态无影响
B.都对化学平衡状态有影响,都不影响达到平衡状态所用的时间
C.都能缩短达到平衡状态所用的时间,只有压强对化学平衡状态有影响
D.催化剂能缩短反应达到平衡状态所用的时间,而压强无此作用
【解析】对化学反应N2(g)+3H2(g)2NH3(g),催化剂只能提高反应速率,使反应达到平衡状态所用的时间缩短,不能使化学平衡发生移动。高压能提高反应速率,使反应达到平衡状态所用的时间缩短,也能使化学平衡向生成NH3的方向移动。
【答案】C
2.在一定条件下,可逆反应N2(g)+3H2(g)2NH3(g) ΔH<0达到平衡,当单独改变下列条件后,有关叙述错误的是( )
A.加催化剂,v正、v逆都发生变化,且变化的倍数相等
B.加入氩气,v正、v逆都增大,且v正增大的倍数大于v逆增大的倍数
C.加压,v正、v逆都增大,且v正增大的倍数大于v逆增大的倍数
D.降温,v正、v逆都减小,且v正减小的程度小于v逆减小的程度
【解析】使用催化剂,平衡不移动,v正、v逆同等倍数增大,A项正确;若在恒容条件下加入氩气,反应体系中各物质的浓度不变,v正、v逆均不变,若在恒压条件下加入氩气,反应体系中各物质的浓度均减小,平衡左移,v正、v逆均减小,且v正减小的程度大于v逆减小的程度,B项错误;加压,平衡右移,v正、v逆都增大,且v正增大的倍数大于v逆增大的倍数,C项正确;降温,平衡右移,v正、v逆都减小,且v正减小的程度小于v逆减小的程度,D项正确。
【答案】B
3.下列有关工业生产的叙述正确的是( )
A.合成氨生产过程中将NH3液化分离,可加快正逆反应速率,提高N2、H2的转化率
B.硫酸厂靠近原料产地比靠近硫酸消费中心更为有利
C.2SO2(g)+O2(g)2SO3(g)为气体分子数减少的反应,故硫酸生产中常采用高压条件提高SO2的转化率
D.充分利用硫酸厂生产过程中产生的“废热”,可使硫酸厂向外界输出大量的能量
【解析】从原理上讲,合成氨时将氨液化使正逆反应速率都减小,A项错误;厂址的选择要综合考虑,B项错误;对于二氧化硫与氧气催化氧化为三氧化硫的反应,在常压下二氧化硫的转化率已相当高,不用再提高成本采取高压,C项错误;工业生产中要充分合理地利用能源,D项正确。
【答案】D
4.合成氨工业对化学工业和国防工业具有重要意义。工业合成氨生产过程如图所示。
(1)X的化学式为 。
(2)图中条件选定的主要原因是 (填字母)。
A.温度、压强对化学平衡的影响
B.铁触媒在该温度时活性大
C.工业生产受动力、材料、设备等条件的限制
(3)改变反应条件,会使平衡发生移动。下图表示随条件改变,平衡混合物中氨气的百分含量的变化趋势。
当横坐标为压强时,变化趋势正确的是 ,当横坐标为温度时,变化趋势正确的是 。(填字母)
【解析】(1)原料气N2和H2在一定条件下反应,生成的NH3(X)冷却后从设备中分离出来,同时尾气中含有的N2(Y)和H2(Y)进行循环利用。(2)温度选择在500 ℃并不是从化学平衡的影响分析的,而是因为催化剂在此温度时活性大,而且还可以适当提高化学反应速率,压强选择1.3×107~3×107 Pa是从化学平衡理论分析的,压强越大,越有利于平衡向生成NH3的方向移动,但不能过大,因为压强过大,对设备、材料的要求高,投资大,这样就不经济了。
【答案】(1)NH3 (2)BC (3)c a
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