《第4節(jié) 化學反應條件的優(yōu)化-工業(yè)合成氨》（同步訓練）高中化學選擇性必修1

《第4節(jié)化學反應條件的優(yōu)化——工業(yè)合成氨》同步訓練(答案在后面)一、單項選擇題（本大題有16小題，每小題3分，共48分）1、工業(yè)上合成氨反應為N2(g)+3H2(g)?2NH3(g)，在實際生產中為提高合成氨的反應速率，下列說法正確的是（）。A.溫度越高，反應速率越快，因此采取的溫度越高越好B.壓強越高，反應速率越快，因此采取的壓強越高越好C.催化劑能加快反應速率，因此可選用適當?shù)拇呋瘎〥.可向容器中加入一定量的水蒸氣，使氨氣溶解以提高反應速率2、合成氨的反應為N2+3H2?2NH3ΔH=-92.4kJ/mol，下列有關說法中錯誤的是（）。A.對原料氣進行壓縮，可增大原料氣的平衡轉化率B.采用高溫條件的目的是為了提高原料的平衡轉化率C.使用催化劑能降低反應的活化能，加快反應速率D.混合氣分離氨后進行循環(huán)利用，遵循綠色化學思想3、在合成氨工業(yè)中，為增加NH?的日產量，下列措施中正確的是：A.不斷將NH?分離出來B.使用催化劑C.采用700K左右的高溫D.采用低壓4、在地殼內，深度每增加1km，壓強大約增加25250～30300kpa，在這樣的壓強下，對固體物質的平衡會發(fā)生較大的影響。如：CaAl?Si?O?（鈣長石）+Mg?SiO?=（鎂橄欖石）+CaMg?Al?Si?O??（鈣鎂石榴子石），摩爾質量(g/mol)：278、140.6、322、413.6，密度(g/cm3)：2.70、3.22、3.50。在地殼區(qū)域變質的高壓條件下，有利于（）A.鈣長石生成B.鎂橄欖石生成C.鈣長石和鎂橄欖石共存D.（鈣鎂）石榴子石生成5、下列有關合成氨工業(yè)的說法正確的是：A.N2的量越多，H2的轉化率越大，因此，充入的N2越多越有利于NH3的合成B.恒容條件下充入稀有氣體有利于NH3的合成C.工業(yè)合成氨的反應是熵增加的放熱反應，在任何溫度下都可自發(fā)進行D.工業(yè)合成氨的反應是熵減小的放熱反應，在常溫時可自發(fā)進行6、對于合成氨的反應來說，使用催化劑和施加高壓，下列敘述中正確的是（）。A.都能提高反應速率，都對化學平衡狀態(tài)無影響B(tài).都對化學平衡狀態(tài)有影響，都不影響達到平衡狀態(tài)所用的時間C.都能縮短反應達到平衡狀態(tài)所用的時間，加壓促進化學平衡正向移動D.催化劑能縮短反應達到平衡狀態(tài)所用的時間，而加壓不能7、下列有關合成氨工業(yè)的說法正確的是：A.N2的量越多，H2的轉化率越大，因此，充入的N2越多越有利于NH3的合成B.恒容條件下充入稀有氣體有利于NH3的合成C.工業(yè)合成氨的反應是熵增加的放熱反應，在任何溫度下都可自發(fā)進行D.工業(yè)合成氨的反應是熵減小的放熱反應，在常溫時可自發(fā)進行8、合成氨工業(yè)中采用循環(huán)操作，主要是為了（）A.增大化學反應速率B.提高氮氣和氫氣的利用率C.利用反應放出的熱量，同時降低氨氣的沸點D.提高平衡混合物中氨氣的含量9、對于工業(yè)合成氨的反應，下列說法錯誤的是（）。A.使用催化劑能加快反應速率B.升高溫度有利于氨的合成C.反應達到平衡后，將NH?及時液化分離有利于提高H?的轉化率D.其他條件不變時增大壓強，正、逆反應速率均加快，且正反應速率增加的倍數(shù)大于逆反應速率增加的倍數(shù)10、在可逆反應2A(氣)+B(氣)?2C(氣)△H＜0中，為了有利于A的利用，應采用的反應條件是：A.高溫、高壓B.高溫、低壓C.低溫、低壓D.適當溫度、高壓11、在合成氨工業(yè)生產中，下列措施有利于提高平衡時氨氣產率的是（）。A.高溫、高壓B.高溫、低壓C.低溫、低壓D.適當溫度、高壓12、在合成氨工業(yè)中，以下哪種措施既有利于增大氨的產率，又能加快化學反應速率？A.降低溫度和壓強B.提高溫度和壓強C.使用催化劑并降低溫度D.使用催化劑并適當提高溫度和壓強13、在合成氨反應N?(g)+3H?(g)?2NH?(g)中，為了提高合成氨的產率，下列措施中最佳的是（）A.升高溫度并按1:3的體積比充入反應物B.降低溫度，增大壓強，并從體系中不斷移出NH?C.使用催化劑，并按1:3的體積比充入反應物D.升高溫度，增大壓強，并按1:3的體積比充入反應物14、在合成氨工業(yè)中，對于N?(g)+3H?(g)?2NH?(g)，△H<0，下列說法正確的是（）。A.高溫、高壓及使用催化劑均能提高反應速率，且都能使平衡向正反應方向移動B.高溫、高壓及使用催化劑都能提高反應速率，但其中只有高壓才能使平衡向正反應方向移動C.采用正催化劑時，反應的活化能降低，使反應明顯加快，平衡向正反應方向移動D.上述反應是放熱的，所以升高溫度，反應速率減慢，平衡向逆反應方向移動15、工業(yè)合成氨過程中，下列哪種因素對氨的產率影響最大？（）A.氮氣和氫氣的壓力B.氮氣和氫氣的溫度C.氮氣和氫氣的濃度D.催化劑的使用16、工業(yè)合成氨過程中，下列哪一項措施可以降低生產成本，提高氨的產率？A.提高反應溫度B.增加反應壓力C.減少催化劑的使用D.減少氮氣和氫氣的混合比例二、非選擇題（本大題有4小題，每小題13分，共52分）第一題題目：下列關于工業(yè)合成氨過程中化學反應條件的優(yōu)化的說法中，錯誤的是（）A.合成氨反應為放熱反應，因此提高溫度有利于提高氨的產率。B.合成氨反應為氣體體積縮小的反應，增大壓強有利于提高氨的產率。C.合成氨反應需要使用催化劑，因此選擇合適的催化劑可以提高反應速率。D.合成氨反應需要使用氮氣和氫氣作為原料，因此增加氮氣和氫氣的純度可以提高氨的產率。第二題某工廠采用哈伯法合成氨，在實驗中，為了探究反應條件對合成氨反應的影響，進行了以下實驗：實驗一：在100℃、1.0atm、氮氣和氫氣物質的量之比為1:3的條件下，合成氨的反應速率較慢。實驗二：在實驗一的條件下，增加反應物的濃度，發(fā)現(xiàn)合成氨的反應速率明顯加快。實驗三：在實驗一的條件下，將溫度升高到200℃，發(fā)現(xiàn)合成氨的反應速率加快，但氨的產率降低。實驗四：在實驗一的條件下，使用催化劑，發(fā)現(xiàn)合成氨的反應速率顯著提高。請回答以下問題：（1）根據(jù)實驗結果，分析實驗二和實驗三中反應速率變化的原因。（2）比較實驗一、實驗二、實驗三和實驗四中，哪種實驗條件下的合成氨反應速率最快？請簡要說明理由。（3）從工業(yè)生產的角度考慮，如果需要在較低溫度下提高合成氨的產率，應采取哪些措施？第三題題目：工業(yè)合成氨過程中，氮氣和氫氣在高溫、高壓和催化劑的作用下反應生成氨。請回答以下問題：1.氮氣（N?）和氫氣（H?）反應生成氨（NH?）的化學方程式是什么？2.簡述高壓對合成氨反應的影響。3.舉例說明合成氨過程中常用的催化劑及其作用。4.請簡述工業(yè)合成氨過程中，如何通過調節(jié)反應條件來提高氨的產率。第四題題目描述在工業(yè)合成氨的過程中，為了提高產率和效率，通常需要對化學反應條件進行優(yōu)化。已知合成氨反應為：N21.溫度的選擇：為什么工業(yè)上會選擇大約700K的高溫來合成氨？請從化學平衡的角度解釋這一選擇的原因。2.壓力的選擇：為什么高壓有利于提高合成氨的產率？請給出合理的解釋。3.催化劑的作用：在工業(yè)合成氨過程中，為何要使用鐵作為催化劑？請簡述其作用。4.實際應用中的考慮：除了理論上的最佳反應條件外，在實際工業(yè)生產中還需要考慮哪些因素？答案與解析1.溫度的選擇：2.壓力的選擇：3.催化劑的作用：4.實際應用中的考慮：《第4節(jié)化學反應條件的優(yōu)化——工業(yè)合成氨》同步訓練及答案解析一、單項選擇題（本大題有16小題，每小題3分，共48分）1、工業(yè)上合成氨反應為N2(g)+3H2(g)?2NH3(g)，在實際生產中為提高合成氨的反應速率，下列說法正確的是（）。A.溫度越高，反應速率越快，因此采取的溫度越高越好B.壓強越高，反應速率越快，因此采取的壓強越高越好C.催化劑能加快反應速率，因此可選用適當?shù)拇呋瘎〥.可向容器中加入一定量的水蒸氣，使氨氣溶解以提高反應速率答案：C解析：A選項，雖然升高溫度可以加快反應速率，但合成氨的反應是一個放熱反應，過高的溫度會使平衡逆向移動，降低氨氣的產率，所以并不是溫度越高越好，故A錯誤；B選項，增大壓強可以加快反應速率，并且能使平衡正向移動，提高氨氣的產率。但是，在實際生產中，設備的耐壓能力是有限的，不能無限制地增大壓強，故B錯誤；C選項，催化劑可以降低反應的活化能，從而加快反應速率，并且催化劑對化學平衡無影響，所以可選用適當?shù)拇呋瘎﹣硖岣吆铣砂钡姆磻俾?，故C正確；D選項，向容器中加入一定量的水蒸氣，雖然可以使氨氣溶解，但這并不能提高合成氨的反應速率，反而可能因為水的存在影響反應物的濃度和反應速率，故D錯誤。綜上所述，正確答案是C。2、合成氨的反應為N2+3H2?2NH3ΔH=-92.4kJ/mol，下列有關說法中錯誤的是（）。A.對原料氣進行壓縮，可增大原料氣的平衡轉化率B.采用高溫條件的目的是為了提高原料的平衡轉化率C.使用催化劑能降低反應的活化能，加快反應速率D.混合氣分離氨后進行循環(huán)利用，遵循綠色化學思想答案：A、B。解析：本題主要考查合成氨反應的條件優(yōu)化及平衡移動原理的應用。A選項，合成氨的反應是一個氣體分子數(shù)減小的反應，對原料氣進行壓縮，即增大壓強，根據(jù)勒夏特列原理，平衡會向氣體分子數(shù)減小的方向移動，即正向移動，有利于氨的合成。但是，平衡轉化率是指反應達到平衡時，某一反應物的轉化率，它受到反應條件（如溫度、壓強、濃度等）的影響，但并非總是隨壓強的增大而增大。特別是當反應物濃度已經(jīng)很高，或者反應已經(jīng)接近平衡時，再增大壓強對平衡轉化率的影響就很小了。此外，增大壓強還會增加設備的負擔和能耗。因此，不能簡單地說對原料氣進行壓縮就可以增大原料氣的平衡轉化率，故A錯誤。B選項，合成氨的反應是一個放熱反應，根據(jù)勒夏特列原理，升高溫度會使平衡向吸熱方向移動，即逆向移動，不利于氨的合成。因此，采用高溫條件并不能提高原料的平衡轉化率，反而會使轉化率降低。當然，在實際生產中，升高溫度可以加快反應速率，縮短反應時間，但這是在犧牲平衡轉化率的前提下實現(xiàn)的。因此，B錯誤。C選項，催化劑可以降低反應的活化能，從而降低反應所需的能量，使反應更容易進行。因此，使用催化劑可以加快反應速率。這是催化劑的基本作用之一，故C正確。D選項，混合氣分離氨后進行循環(huán)利用，可以提高原料的利用率，減少廢物的排放，符合綠色化學的思想。因此，D正確。綜上所述，錯誤的選項是A和B。3、在合成氨工業(yè)中，為增加NH?的日產量，下列措施中正確的是：A.不斷將NH?分離出來B.使用催化劑C.采用700K左右的高溫D.采用低壓答案：A解析：本題主要考察合成氨反應條件的選擇與優(yōu)化。選項A，根據(jù)勒夏特列原理，如果改變影響平衡的一個條件（如濃度、壓強或溫度等），平衡就向能夠減弱這種改變的方向移動。在合成氨反應中，及時將生成的氨氣從反應體系中分離出來，可以降低生成物的濃度，從而使平衡向正反應方向移動，提高氨的產率。因此，A選項正確。選項B，催化劑可以降低反應的活化能，從而加快反應速率，但它對化學平衡沒有影響。也就是說，催化劑不能提高氨的平衡轉化率，只是縮短了達到平衡所需的時間。因此，B選項雖然能加快反應速率，但不符合題目要求增加NH?的日產量的條件，故B錯誤。選項C，合成氨反應是一個放熱反應，升高溫度會使平衡向吸熱方向移動，即逆向移動，從而降低氨的產率。雖然升高溫度能加快反應速率，但不利于氨的合成。因此，C選項錯誤。選項D，合成氨反應是一個氣體體積減小的反應，增大壓強可以使平衡向氣體體積減小的方向移動，即正反應方向移動，從而提高氨的產率。因此，采用低壓不利于氨的合成。D選項錯誤。綜上所述，正確答案是A。4、在地殼內，深度每增加1km，壓強大約增加25250～30300kpa，在這樣的壓強下，對固體物質的平衡會發(fā)生較大的影響。如：CaAl?Si?O?（鈣長石）+Mg?SiO?=（鎂橄欖石）+CaMg?Al?Si?O??（鈣鎂石榴子石），摩爾質量(g/mol)：278、140.6、322、413.6，密度(g/cm3)：2.70、3.22、3.50。在地殼區(qū)域變質的高壓條件下，有利于（）A.鈣長石生成B.鎂橄欖石生成C.鈣長石和鎂橄欖石共存D.（鈣鎂）石榴子石生成答案：D。解析：根據(jù)題目中給出的化學反應方程式和地殼內壓強隨深度增加而增大的條件，可以分析出各選項的可能性。A選項，鈣長石生成：這個反應是鈣長石和鎂硅酸鹽反應生成鎂橄欖石和鈣鎂石榴子石，所以在高壓條件下，反應會向生成鎂橄欖石和鈣鎂石榴子石的方向進行，而不是生成鈣長石，故A錯誤。B選項，鎂橄欖石生成：雖然鎂橄欖石是反應的產物之一，但在高壓條件下，反應還會進一步生成鈣鎂石榴子石，所以不能說高壓條件僅有利于鎂橄欖石的生成，故B錯誤。C選項，鈣長石和鎂橄欖石共存：在高壓條件下，反應會向生成鎂橄欖石和鈣鎂石榴子石的方向進行，所以鈣長石和鎂橄欖石不可能共存，故C錯誤。D選項，（鈣鎂）石榴子石生成：在高壓條件下，反應會向生成鎂橄欖石和鈣鎂石榴子石的方向進行，且由于鈣鎂石榴子石的摩爾質量和密度都比其他物質大，所以在高壓下更有利于鈣鎂石榴子石的生成，故D正確。綜上所述，正確答案是D。5、下列有關合成氨工業(yè)的說法正確的是：A.N2的量越多，H2的轉化率越大，因此，充入的N2越多越有利于NH3的合成B.恒容條件下充入稀有氣體有利于NH3的合成C.工業(yè)合成氨的反應是熵增加的放熱反應，在任何溫度下都可自發(fā)進行D.工業(yè)合成氨的反應是熵減小的放熱反應，在常溫時可自發(fā)進行答案：D解析：本題主要考察合成氨反應的特點以及反應條件對合成氨的影響。A選項，雖然從化學平衡的角度來看，增大反應物的濃度可以提高其他反應物的轉化率，但在這里，增大N2的量并不能無限制地提高H2的轉化率。因為當N2的量增加到一定程度時，由于反應物和生成物的濃度變化，平衡會發(fā)生移動，使得H2的轉化率不再增加。而且，過多的N2會增加生產成本，降低經(jīng)濟效益。因此，A選項的說法是錯誤的。B選項，在恒容條件下充入稀有氣體，雖然總壓強會增加，但由于反應物和生成物的分壓并未改變，所以反應速率和平衡狀態(tài)都不會受到影響。因此，B選項的說法是錯誤的。C選項，工業(yè)合成氨的反應是一個氣體分子數(shù)減少的反應，因此是一個熵減小的反應。同時，該反應是一個放熱反應。但是，即使在放熱反應中，也不能保證在任何溫度下都能自發(fā)進行。因為反應的自發(fā)性還取決于焓變和熵變的相對大小以及溫度的影響。因此，C選項的說法是錯誤的。D選項，工業(yè)合成氨的反應是一個熵減小的放熱反應。在常溫下，由于焓變的負值較大且熵變的負值較小，所以ΔH-TΔS的值小于0，反應能夠自發(fā)進行。因此，D選項的說法是正確的。6、對于合成氨的反應來說，使用催化劑和施加高壓，下列敘述中正確的是（）。A.都能提高反應速率，都對化學平衡狀態(tài)無影響B(tài).都對化學平衡狀態(tài)有影響，都不影響達到平衡狀態(tài)所用的時間C.都能縮短反應達到平衡狀態(tài)所用的時間，加壓促進化學平衡正向移動D.催化劑能縮短反應達到平衡狀態(tài)所用的時間，而加壓不能答案：A解析：本題主要考察催化劑和壓強對化學反應速率和化學平衡的影響。對于催化劑，它可以降低反應的活化能，從而加快反應速率。但催化劑對化學平衡狀態(tài)無影響，即它不能改變平衡時各物質的濃度或轉化率。對于施加高壓，由于合成氨的反應是一個氣體體積減小的反應，所以增加壓強會使平衡向氣體體積減小的方向移動，即促進化學平衡正向移動。同時，增加壓強也會加快反應速率，因為壓強增大，單位體積內的反應物分子數(shù)增多，碰撞的機會增多，反應速率增大。但需要注意的是，加壓雖然能改變平衡狀態(tài)，但并不能縮短達到平衡狀態(tài)所用的時間，因為加壓同時加快了正逆反應速率。而真正能縮短達到平衡狀態(tài)所用時間的是使用催化劑，因為催化劑能同等程度地加快正逆反應速率，使反應更快達到平衡。綜上所述，選項A正確，它正確地指出了催化劑和壓強對反應速率和平衡狀態(tài)的影響。選項B錯誤，因為催化劑對平衡狀態(tài)無影響，而加壓對平衡狀態(tài)有影響。選項C錯誤，因為雖然加壓能加快反應速率和促進平衡正向移動，但不能縮短達到平衡狀態(tài)所用的時間。選項D錯誤，因為加壓也能加快反應速率。7、下列有關合成氨工業(yè)的說法正確的是：A.N2的量越多，H2的轉化率越大，因此，充入的N2越多越有利于NH3的合成B.恒容條件下充入稀有氣體有利于NH3的合成C.工業(yè)合成氨的反應是熵增加的放熱反應，在任何溫度下都可自發(fā)進行D.工業(yè)合成氨的反應是熵減小的放熱反應，在常溫時可自發(fā)進行答案：D解析：對于合成氨的反應N2(g)+3H2(g)?2NH3(g)，它是一個氣體分子數(shù)減少的反應，因此熵變ΔS<0。同時，該反應是放熱反應，即ΔH<0。A選項：雖然增加N2的量會使平衡向生成NH3的方向移動，但H2的轉化率并不會無限增大，而是會受到化學平衡的限制。此外，過多的N2會增加生產成本，因此并不是充入的N2越多越好。故A錯誤。B選項：在恒容條件下充入稀有氣體，雖然總壓強會增加，但參與反應的N2和H2的分壓并沒有改變，因此反應速率和平衡狀態(tài)都不會受到影響。故B錯誤。C選項：由于合成氨的反應是熵減小的反應（ΔS<0），根據(jù)吉布斯自由能公式ΔG=ΔH-TΔS，在高溫下ΔG可能大于0，反應不能自發(fā)進行。因此，并不是在任何溫度下都可自發(fā)進行。故C錯誤。D選項：合成氨的反應是熵減小的放熱反應，在常溫下（如298K），由于ΔH<0且ΔS<0，但ΔH的絕對值大于TΔS的絕對值（即ΔH-TΔS<0），因此反應能自發(fā)進行。故D正確。8、合成氨工業(yè)中采用循環(huán)操作，主要是為了（）A.增大化學反應速率B.提高氮氣和氫氣的利用率C.利用反應放出的熱量，同時降低氨氣的沸點D.提高平衡混合物中氨氣的含量答案：B解析：本題主要考察合成氨工業(yè)中循環(huán)操作的目的。選項A，雖然循環(huán)操作可能會在一定程度上增大反應物的濃度，從而提高反應速率，但這并不是循環(huán)操作的主要目的，故A錯誤。選項B，合成氨工業(yè)中，氮氣和氫氣是主要的原料，通過循環(huán)操作，可以將未反應的氮氣和氫氣重新利用，從而提高它們的利用率，這是循環(huán)操作的主要目的，故B正確。選項C，雖然合成氨反應是放熱反應，可以利用反應放出的熱量，但降低氨氣的沸點并不是循環(huán)操作的主要目的，且在實際操作中，氨氣的沸點較低，容易液化，這通常是有利于氨的分離和收集的，而不是需要降低的，故C錯誤。選項D，循環(huán)操作并不能直接提高平衡混合物中氨氣的含量，因為平衡狀態(tài)是由反應條件和反應物、生成物的性質決定的，循環(huán)操作只是提高了原料的利用率，并沒有改變平衡狀態(tài)，故D錯誤。綜上所述，正確答案是B。9、對于工業(yè)合成氨的反應，下列說法錯誤的是（）。A.使用催化劑能加快反應速率B.升高溫度有利于氨的合成C.反應達到平衡后，將NH?及時液化分離有利于提高H?的轉化率D.其他條件不變時增大壓強，正、逆反應速率均加快，且正反應速率增加的倍數(shù)大于逆反應速率增加的倍數(shù)答案：B解析：本題主要考查了工業(yè)合成氨的反應條件及其影響。A選項，催化劑可以降低反應的活化能，從而加快反應速率，對化學平衡無影響。在工業(yè)合成氨中，使用鐵觸媒作為催化劑，可以顯著提高反應速率，故A選項正確。B選項，合成氨的反應是一個放熱反應，升高溫度會使平衡向吸熱方向移動，即逆向移動，不利于氨的合成。因此，B選項錯誤。C選項，反應達到平衡后，將NH?及時液化分離，可以降低生成物的濃度，根據(jù)勒夏特列原理，平衡會向減弱這種變化的方向移動，即正向移動，從而提高H?的轉化率，故C選項正確。D選項，對于氣體參加的反應，增大壓強會使反應物和生成物的濃度都增大，從而加快正、逆反應速率。由于反應前后氣體的物質的量發(fā)生變化（正反應是氣體物質的量減小的反應），所以增大壓強會使平衡向氣體物質的量減小的方向移動，即正向移動。因此，正反應速率增加的倍數(shù)會大于逆反應速率增加的倍數(shù)，故D選項正確。綜上所述，錯誤的選項是B。10、在可逆反應2A(氣)+B(氣)?2C(氣)△H＜0中，為了有利于A的利用，應采用的反應條件是：A.高溫、高壓B.高溫、低壓C.低溫、低壓D.適當溫度、高壓答案：D解析：本題主要考察化學反應條件對化學平衡的影響。對于可逆反應2A(氣)+B(氣)?2C(氣)△H＜0，其特點為放熱反應且氣體物質的量減小。根據(jù)勒夏特列原理，當改變一個可逆反應的條件（如濃度、壓強或溫度等）時，平衡會向減弱這種改變的方向移動。A.高溫、高壓：雖然高壓有利于平衡向氣體物質的量減小的方向移動，即有利于A的利用，但高溫會使平衡向吸熱方向移動，即逆向移動，不利于A的利用。故A錯誤。B.高溫、低壓：高溫使平衡逆向移動，低壓使平衡向氣體物質的量增大的方向移動，即逆向移動，均不利于A的利用。故B錯誤。C.低溫、低壓：低溫使平衡向放熱方向移動，即正向移動，有利于A的利用；但低壓使平衡逆向移動，不利于A的利用。兩者效果相反，且在此反應中，壓強對平衡的影響更大，因此總體效果不利于A的利用。故C錯誤。D.適當溫度、高壓：適當溫度可以保持較高的反應速率（不過高也不過低），同時高壓有利于平衡向氣體物質的量減小的方向移動，即有利于A的利用。故D正確。綜上所述，正確答案為D。11、在合成氨工業(yè)生產中，下列措施有利于提高平衡時氨氣產率的是（）。A.高溫、高壓B.高溫、低壓C.低溫、低壓D.適當溫度、高壓答案：D。解析：合成氨反應是一個氣體體積減小的放熱反應，根據(jù)勒夏特列原理，增大壓強平衡向氣體體積減小的方向移動，即正向移動，所以高壓有利于氨的合成；升高溫度反應速率加快，但合成氨是放熱反應，溫度升高平衡向吸熱方向移動，即逆向移動，不利于氨的合成，所以應適當降低溫度。因此，有利于提高平衡時氨氣產率的措施是適當溫度、高壓，D選項正確。12、在合成氨工業(yè)中，以下哪種措施既有利于增大氨的產率，又能加快化學反應速率？A.降低溫度和壓強B.提高溫度和壓強C.使用催化劑并降低溫度D.使用催化劑并適當提高溫度和壓強答案：D解析：合成氨的反應是一個氣體分子數(shù)減小的放熱反應。根據(jù)勒夏特列原理，降低溫度會使平衡向放熱方向移動，即有利于氨的合成，但會降低反應速率；增大壓強則有利于平衡向氣體分子數(shù)減小的方向移動，同樣有利于氨的合成，并且會增大反應速率。然而，過高的壓強對設備的要求也高，因此壓強不能特別大。催化劑可以加快反應速率，但不影響平衡移動。A選項，降低溫度和壓強雖然有利于平衡向生成氨的方向移動，但會降低反應速率，故A錯誤；B選項，提高溫度會加快反應速率，但會使平衡向吸熱方向移動，即不利于氨的合成，故B錯誤；C選項，使用催化劑能加快反應速率，但降低溫度會使平衡向放熱方向移動的同時降低反應速率，故C錯誤；D選項，使用催化劑能加快反應速率，適當提高溫度雖然會使平衡向吸熱方向移動，但在此反應中，由于催化劑和適當提高溫度的綜合作用，仍然可以保持較高的反應速率，并且通過調整壓強等其他條件，可以使平衡向生成氨的方向移動，達到增大氨產率的目的，故D正確。因此，正確答案是D。13、在合成氨反應N?(g)+3H?(g)?2NH?(g)中，為了提高合成氨的產率，下列措施中最佳的是（）A.升高溫度并按1:3的體積比充入反應物B.降低溫度，增大壓強，并從體系中不斷移出NH?C.使用催化劑，并按1:3的體積比充入反應物D.升高溫度，增大壓強，并按1:3的體積比充入反應物答案：B解析：本題考查合成氨條件的選擇，把握反應速率及平衡移動的影響為解答的關鍵。A選項：合成氨為放熱反應，升高溫度平衡逆向移動，產率降低，故A錯誤；B選項：降低溫度平衡正向移動，增大壓強平衡正向移動，且從體系中不斷移出NHC選項：催化劑對平衡移動無影響，不能提高合成氨的產率，故C錯誤；D選項：升高溫度平衡逆向移動，產率降低，故D錯誤。因此，為了提高合成氨的產率，最佳措施是B選項。14、在合成氨工業(yè)中，對于N?(g)+3H?(g)?2NH?(g)，△H<0，下列說法正確的是（）。A.高溫、高壓及使用催化劑均能提高反應速率，且都能使平衡向正反應方向移動B.高溫、高壓及使用催化劑都能提高反應速率，但其中只有高壓才能使平衡向正反應方向移動C.采用正催化劑時，反應的活化能降低，使反應明顯加快，平衡向正反應方向移動D.上述反應是放熱的，所以升高溫度，反應速率減慢，平衡向逆反應方向移動答案：B。解析：該題考查合成氨反應的條件對反應速率和化學平衡的影響，并且該題要求選擇正確的選項。選項A，合成氨的反應為氣體分子數(shù)減小的放熱反應，高溫不利于平衡向氨合成的方向移動，故A錯誤。選項B，增大壓強、升高溫度、使用催化劑均可加快反應速率，但只有增大壓強平衡向正反應方向移動，故B正確。選項C，加入催化劑，能同等程度地改變正逆反應速率，平衡不移動，故C錯誤。選項D，升高溫度，反應速率加快，平衡向吸熱方向移動，即向逆反應方向移動，故D錯誤。綜上所述，答案選B。15、工業(yè)合成氨過程中，下列哪種因素對氨的產率影響最大？（）A.氮氣和氫氣的壓力B.氮氣和氫氣的溫度C.氮氣和氫氣的濃度D.催化劑的使用答案：A解析：工業(yè)合成氨是通過哈柏法進行的，該反應為放熱反應，根據(jù)勒夏特列原理，提高氮氣和氫氣的壓力有利于平衡向生成氨的方向移動，從而提高氨的產率。因此，壓力是影響氨產率的最主要因素。溫度、濃度和催化劑雖然也會對反應速率和產率有影響，但相比壓力而言，其影響較小。16、工業(yè)合成氨過程中，下列哪一項措施可以降低生產成本，提高氨的產率？A.提高反應溫度B.增加反應壓力C.減少催化劑的使用D.減少氮氣和氫氣的混合比例答案：B解析：在工業(yè)合成氨的過程中，根據(jù)勒夏特列原理，增加反應壓力有利于平衡向生成氨的方向移動，從而提高氨的產率。同時，通過增加壓力也可以提高氮氣和氫氣的濃度，有利于反應的進行。因此，選項B是正確的。其他選項A、C、D都會對氨的產率產生負面影響，不是最佳選擇。二、非選擇題（本大題有4小題，每小題13分，共52分）第一題題目：下列關于工業(yè)合成氨過程中化學反應條件的優(yōu)化的說法中，錯誤的是（）A.合成氨反應為放熱反應，因此提高溫度有利于提高氨的產率。B.合成氨反應為氣體體積縮小的反應，增大壓強有利于提高氨的產率。C.合成氨反應需要使用催化劑，因此選擇合適的催化劑可以提高反應速率。D.合成氨反應需要使用氮氣和氫氣作為原料，因此增加氮氣和氫氣的純度可以提高氨的產率。答案：A解析：A選項錯誤。雖然合成氨反應是放熱反應，但提高溫度會導致反應速率加快，但同時也會使平衡逆向移動，從而降低氨的產率。因此，為了提高氨的產率，工業(yè)合成氨通常采用較低的溫度。B選項正確。合成氨反應為氣體體積縮小的反應，增大壓強可以使平衡向生成氨的方向移動，從而提高氨的產率。C選項正確。合成氨反應需要使用催化劑，催化劑可以降低反應的活化能，從而提高反應速率。D選項正確。合成氨反應需要使用氮氣和氫氣作為原料，增加氮氣和氫氣的純度可以減少雜質對反應的影響，提高氨的產率。第二題某工廠采用哈伯法合成氨，在實驗中，為了探究反應條件對合成氨反應的影響，進行了以下實驗：實驗一：在100℃、1.0atm、氮氣和氫氣物質的量之比為1:3的條件下，合成氨的反應速率較慢。實驗二：在實驗一的條件下，增加反應物的濃度，發(fā)現(xiàn)合成氨的反應速率明顯加快。實驗三：在實驗一的條件下，將溫度升高到200℃，發(fā)現(xiàn)合成氨的反應速率加快，但氨的產率降低。實驗四：在實驗一的條件下，使用催化劑，發(fā)現(xiàn)合成氨的反應速率顯著提高。請回答以下問題：（1）根據(jù)實驗結果，分析實驗二和實驗三中反應速率變化的原因。（2）比較實驗一、實驗二、實驗三和實驗四中，哪種實驗條件下的合成氨反應速率最快？請簡要說明理由。（3）從工業(yè)生產的角度考慮，如果需要在較低溫度下提高合成氨的產率，應采取哪些措施？答案：（1）實驗二中，增加反應物的濃度，根據(jù)碰撞理論，反應物分子之間的有效碰撞次數(shù)增加，因此反應速率加快。實驗三中，提高溫度雖然加快了反應速率，但由于合成氨的反應是放熱反應，根據(jù)勒夏特列原理，提高溫度會使平衡向反應物方向移動，導致氨的產率降低。（2）實驗四中合成氨的反應速率最快。因為在實驗一中，使用催化劑可以降低反應的活化能，增加反應物分子之間的有效碰撞次數(shù)，從而顯著提高反應速率。（3）在較低溫度下提高合成氨的產率，可以采取以下措施：使用合適的催化劑，以降低反應的活化能，提高反應速率；增加反應物的壓力，根據(jù)勒夏特列原理，提高壓力會使平衡向生成氨的方向移動；優(yōu)化反應物的物質的量比，使氮氣和氫氣的物質的量比接近于化學計量比，以提高氨的產率。第三題題目：工業(yè)合成氨過程中，氮氣和氫氣在高溫、高壓和催化劑的作用下反應生成氨。請回答以下問題：1.氮氣（N?）和氫氣（H?）反應生成氨（NH?）的化學方程式是什么？2.簡述高壓對合成氨反應的影響。3.舉例說明合成氨過程中常用的催化劑及其作用。4.請簡述工業(yè)合成氨過程中，如何通過調節(jié)反應條件來提高氨的產率。答案：1.氮氣和氫氣反應生成氨的化學方程式為：N?+3H??2NH?。2.高壓有助于提高合成氨的產率。根據(jù)勒夏特列原理，增加壓強會使反應平衡向生成氨的方向移動，從而提高氨的產率。3.常用的催化劑為鐵催化劑（Fe）。鐵催化劑在合成氨過程中起催化作用，降低反應活化能，提高反應速率。4.為了提高氨的產率，可以采取以下措施：調節(jié)反應條件：提高溫度、增加壓強、提高氫氣的濃度。使用合適的催化劑：選用合適的鐵催化劑，提高反應速率。反應器設計：采用合適的反應器，優(yōu)化反應條件，提高傳質效率。解析：1.本題考查了合成氨的化學方程式，答案為N?+3H??2NH?。2.本題考查了高壓對合成氨反應