第六節(jié) 合成氨工業(yè) 1．在氮氣、氫氣合成氨的合成塔中，進入的氣體按氮氣與氫氣體積之比為，塔中的壓強為，又知從塔出來的氣體中，氨氣占（體積分數(shù)）。求： （1）在合成塔出來的混合氣體中，氮氣和氫氣的體積分數(shù)； （2）合成塔出來氣體的壓強。 解析：（1），反應中和的體積比和原料混合氣體中的比值相同，因此從塔中出來的氣體中。即， 。 （2） 起始（） 平衡（） 因此 ， 即：，，，得，而。 不變時，，則。 本題答案為：（1）：；：。（2）。 2．工業(yè)上生產(chǎn)苯乙烯是應用脫氫反應： 試問： （1）在什么條件下反應，有利于平衡向正方向移動？為什么？ （2）設反應體系壓強恒定在，溫度恒定在時，原料氣中加入不參加反應的水蒸氣，乙苯、水蒸氣的物質(zhì)的量之比為。當反應達到平衡時，乙苯的轉(zhuǎn)化率為多大？（已知，時反應的平稀、衡常數(shù)）。 解析：（1）該反應是分解反應，反應中吸熱且熵增大，，；由可知：高溫低壓的條件有利于正向反應。 （2）設，，設生成了。 初始 反應 平衡時：，，，。 平衡常數(shù)，得：，。 本題答案為：（1）該反應是分解反應，反應中吸熱且熵增大，，；由 可知：高溫低壓條件下有利于正反反應。（2）。 3．工業(yè)合成氨的反應為：，。該反應應采取的適宜條件是（ ）。 A．低溫、高壓、催化劑 B．適宜的溫度、高壓、催化劑 C．低溫、常壓、催化劑 D．適宜的溫度和壓強、催化劑 解析：低溫條件下，反應速率較小，催化劑的催化活性也會受到影響，所以選項A錯誤； 高壓條件下，對于設備的耐高壓承受能力提出了更高的要求，所以選項B錯誤； 低溫條件下，反應速率較小，這是一個體積減小的反應，常壓不利于正反應，所以選項C錯誤； 適宜的溫度和壓強，可以提高反應物的轉(zhuǎn)化率，讓化學反應有利于向正反應方向進行，催化劑的催化活性也較高，催化劑可以加大反應速率，所以選項D正確。 本題答案為選項D。 4．在合成氨生產(chǎn)中，可以提高轉(zhuǎn)化率的措施是（ ）。 A．延長反應時間 B．充入過量 C．充入過量 D．升高溫度 解析：以合成氨為例，考查化學平衡移動。 延長反應時間不改變轉(zhuǎn)化率，反應達到平衡狀態(tài)時，平衡處于動態(tài)平衡，所以選項A錯誤； 充入過量，平衡向正反應方向移動，但是的轉(zhuǎn)化率會減小，所以選項B錯誤； 充入過量，平衡向正反應方向移動，轉(zhuǎn)化率會增大，所以選項C正確； 合成氨正反應是放熱反應，升高溫度平衡向逆反應方向移動，的轉(zhuǎn)化率減小，所以選項D錯誤。 本題答案為選項C。 5．下列事實不能用勒夏特列原理解釋的是（ ）。 A．往氫硫酸中加入稀鹽酸，降低 B．溫度不變時，敞口久置于空氣中的飽和硝酸鉀溶液中會有晶體析出 C．在合成氨工業(yè)生產(chǎn)中，使用較高的溫度，有利于提高產(chǎn)量 D．在密閉容器中，水面上的蒸汽壓隨溫度升高而增大 解析：本題考查勒夏特列原理的應用。 氫硫酸是弱酸，屬于弱電解質(zhì)，加入鹽酸后，氫離子濃度增加，抑制了氫硫酸的電離，所以降低，選項A錯誤。 當溫度不變時，飽和硝酸鉀溶液存在溶解平衡，敞口置于空氣中時，溶液中的水會減少，平衡向析出固體方向進行，選項B錯誤。 合成氨是放熱反應，根據(jù)勒夏特列原理，升高溫度，平衡會向逆反應方向移動，所以較高的溫度，不利于平衡向正反應方向移動。不過溫度提高，反應速率加大、催化劑活性增強，選擇的反應條件，所以選項C正確。 一個體系中，水的汽化、水蒸氣的液化，是一個平衡，水的汽化是吸熱的，體系溫度升高，為了降低溫度，就要不斷汽化吸熱，所以蒸汽壓升高。符合勒夏特列原理，所以選項D錯誤。 本題答案為選項C。 6．工業(yè)上合成氨一般采用左右的溫度，其原因是（ ）。 ①適當提高氨的合成速率 ②提高的轉(zhuǎn)化率 ③提高氨的產(chǎn)率 ④催化劑在時活性最大 A．只有① B．①② C．②③④ D．①④ 解析：從影響化學反應速率和催化劑的活性兩方面考慮。 本題答案為選項D。 7．有關(guān)合成氨工業(yè)的說法中，正確的是（ ）。 A．從合成塔出來的混合氣體中只占，所以合成氨廠的效率很低 B．由于氨易液化，、在實際生產(chǎn)中是循環(huán)使用，所以總體來說氨的產(chǎn)率很高 C．合成氨工業(yè)的反應溫度控制在，目的是使化學平衡向正反應方向移動 D．合成氨廠采用的壓強是，因為該壓強下鐵觸煤的活性最大 解析：合成氨是生成的分離出后，再將未反應的、循環(huán)利用，這樣循環(huán)后，可使氨的產(chǎn)率較高，所以選項A錯誤，選項B正確； 因合成氨的反應是放熱反應，低溫才有利于平衡向正反應方向移動，合成氨工業(yè)的反應溫度控制在左右，是綜合多方面的因素確定的，所以選項C錯誤； 合成氨中，高壓更有利于正反應，但壓強太大，對設備、動力的要求更高，因此選擇 的高壓，催化劑活性最大時的溫度是，所以選項D錯誤。 本題答案為選項B。 8．在合成氨時，既要使氨的產(chǎn)率增大．又要使化學反應速率增大，可以采取的措施有（ ）。 ①增大體積使壓強減小 ②減小體積使壓強增大 ③升高溫度 ④降低溫度 ⑤恒溫恒容，再充入等量的和 ⑥恒溫恒壓，再充入等量的和 ⑦及時分離產(chǎn)生的 ⑧使用合適的催化劑 A．②④⑤⑦ B．②③④⑤⑦⑧ C．②⑤ D．②③⑤⑧ 解析：減小壓強，反應速率變小，平衡左移，氨的產(chǎn)率降低，①不合題意，②合題意；升高溫度，反應速率雖然加大，但是平衡左移，降低溫度，反應速率變小，平衡右移，所以③④不合題意；恒溫恒容，再充入等量的和，相當于加壓，增大了反應物濃度，反應速率加大，平衡向右移動，氨氣產(chǎn)率增加，⑤合題意；恒溫恒壓，再充入等量的和，反應物濃度不變，反應速率不變，平衡也不移動，氨的產(chǎn)率不變，⑥不合題意；分離出，減小生成物濃度，反應速率減小，平衡右移，氨的產(chǎn)率增加，⑦不合題意；使用合適的催化劑，可使反應速率加大，但是催化劑不影響反應平衡，所以⑧不合題意。 本題答案為選項C。 9．年月日，德國科學家格哈德埃爾特生日的當天獲得了諾貝爾化學獎，以獎勵他在表面化學領(lǐng)域作出的開拓性貢獻。合成氨反應在鐵催化劑表面進行時效率顯著提高是埃爾特的研究成果。下列關(guān)于合成氨反應的敘述中正確的是（ ）。 A．鐵做催化劑可增大反應速率，且有利于平衡向合成氨的方向移動 B．將氨從混合氣體中分離，有利于平衡向合成氨的方向移動 C．升高溫度可以增大反應速率，且有利于平衡向合成氨的方向移動 D．增大壓強可增大反應速率，且有利于平衡向合成氨的方向移動 解析：本題考查合成氨條件的選擇以及外界條件對平衡移動的影響。 催化劑可以增大反應速率，但不改變平衡移動，所以選項A錯誤； 將氨從混合氣體中分離，生成物的濃度降低，平衡向合成氨的方向移動，所以選項B正確； 合成氨為放熱反應，升高溫度反應速率增大，但平衡向逆反應方向移動，所以選項C錯誤； 增大壓強可增大反應速率，但平衡向合成氨的方向移動，所以選項D正確。 本題答案為選項B、D。 10．在一定溫度和壓強下，有某氣體，發(fā)生如下反應：（氣）（氣）（氣）。當達到平衡時，在混合氣體中的體積分數(shù)為，混合氣體的總質(zhì)量為，平均相對分子質(zhì)量為。求： （1）的分解率？ （2）值為多少？ 解析：（1）設達到平衡時，轉(zhuǎn)化了 起始（） 轉(zhuǎn)化（） 平衡（） 由阿伏加德羅定律知： （總）， 則 ，所以， 故 的轉(zhuǎn)化率。 （2）將代入，得。