人教版 (2019)选择性必修1第四节 化学反应的调控精品随堂练习题

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1．通过化学反应速率和化学平衡的影响因素，掌握合成氨工业中温度、压强、浓度、催化剂选择的原因。
2．利用化学反应原理，了解调控化学反应速率和平衡的方法。
3．结合工业生产实际，了解化工条件的选择。
【素养目标】
1．认识反应条件对化学反应速率和化学平衡的影响，能运用化学反应原理分析影响化学变化的因素，初步学会运用变量控制的方法研究化学反应。培养学生“变化观念与平衡思想”的学科素养。
2．能从宏观和微观结合上收集证据，能依据证据从不同视角分析问题，推出合理的结论。培养学生“证据推理与模型认知”的学科素养。
3．具有理论联系实际的观念，能依据实际条件并运用所学的化学知识和方法解决生产、生活中简单的化学问题。培养学生“科学态度与社会责任”的学科素养。
必备知识与关键能力
知识点一：合成氨条件的选择
工业合成氨是人类科学技术的一项重大突破，其热化学方程式如下：
N2(g)＋3H2(g) 2NH3(g) ΔH＝－92.4 kJ·ml－1
合成氨工业简要流程图：
该反应的特点：①可逆反应；②正反应为放热反应；③气体总体积缩小的反应。
结合反应方程式，可知升高温度、增大压强、增大反应物的浓度、使用催化剂等，都可以使合成氨速率增大；降低温度、增大压强、增大反应物浓度有利于提高平衡混合物中氨的含量。
合成氨温度、压强与氨的含量关系如下表：

1．压强
理论和实验数据的分析均表明，合成氨时压强增大可以同时提高反应速率和转化率。但是，压强越大，对材料的强度和设备的要求也越高，增加生产投资并可能降低综合经济效益。一般采用的压强为eq \x(4)10～30 MPa。
2．温度
温度升高有利于提高反应速率，温度降低有利于提高反应转化率。因此，需要选择一个适宜的温度，一般采用的温度为400～500 ℃。
3．催化剂
加入催化剂可以提高反应速率，对化学平衡无影响，一般选择铁触媒作为合成氨工业的催化剂。该催化剂在500 ℃左右时活性最大，这也是温度选择的原因之一。另外，为了防止杂质使催化剂“中毒”，原料气必须经过净化。
4．浓度
为提高平衡转化率，工业上采取迅速冷却的方法，使氨气变成液氨并及时分离，分离后的原料气循环使用，并及时补充N2和H2，使反应物保持一定的浓度。
典例1．下列关于工业合成氨的叙述正确的是( )
A．工业合成氨温度选择为700 K左右，主要是为了提高NH3产率
B．使用催化剂和施加高压，都能提高反应速率，但对化学平衡状态无影响
C．合成氨生产过程中将NH3液化分离，可提高N2、H2的转化率
D．合成氨工业中为了提高氢气的利用率，可适当增加氢气浓度
【答案】C
【解析】合成氨反应为放热反应，温度较高不利于提高NH3产率，故A错误；催化剂和高压能加快反应速率，增大压强平衡正移，催化剂对平衡无影响，故B错误；减少生成物的浓度平衡正向移动，所以将NH3液化分离，可提高N2、H2的转化率，故C正确；增加一种反应物的浓度可以提高另一种反应物的转化率，而本身转化率降低，所以合成氨工业中为了提高氢气的利用率，可适当增加氮气的浓度，故D错误。
典例2．对于合成氨工业，只从提高原料转化率看，从下列条件中选择最适宜的组合是( )
①高温 ②低温 ③低压 ④高压 ⑤催化剂 ⑥加氨 ⑦除氨
A．②④⑤ B．②④⑦ C．①④⑤ D．②③⑥
【答案】B
【解析】N2＋3H22NH3 ΔH