高中化学沪科技版（2020）选择性必修12.4工业合成氨课后作业题

这是一份高中化学沪科技版（2020）选择性必修12.4工业合成氨课后作业题，共15页。试卷主要包含了单选题，填空题，实验题等内容，欢迎下载使用。

一、单选题
1．工业上合成氨反应为，关于实际生产中的说法正确的是
A．催化剂能加快反应速率，因此可选用适当的催化剂
B．压强越高，反应速率越快，因此采取的压强越高越好
C．温度越高，反应速率越快，因此采取的温度越高越好
D．反应原料氢气可通过电解水制得，不需要考虑成本问题
2．在硫酸工业中，通过如下反应使SO2转化为SO3：2SO2(g)＋O2(g)2SO3(g) ∆H P1温度： T1 > T2；增大压强，平衡向气体体积减小的方向移动，C含量增大，说明正反应是气体体积减小的反应；升高温度，C含量减小，说明平衡逆向移动，逆反应为吸热反应，则正反应为放热反应，故该反应的正反应是气体体积减小的放热反应，故满足反应：2A(g)+B(g) 2C(g) ΔH＜0，B正确；
C．该反应是可逆反应，应该用可逆号“"，不能用等号“=”表示，正确方程式为:
2A(g) B(g)+3C(g)，C错误；
D．根据图④可知，压强增大，A的转化率增大，理论上压强越大，越有利于平衡正向移动，但是，工业生产要考虑实际情况，压强越大,对设备的要求越高,压缩气体所需要的动力成本越大，故压强不能无限大，只能在一定范围内尽可能的大一些，D错误；
故本题选B。
13．D
【详解】A． 正反向气体分子总数减小，，A错误；
B． 采用的高温是有利于提高催化剂活性、提供反应速率，正反应是放热反应，升温平衡左移、平衡转化率小，B错误；
C． 采用的高压能增大反应速率、能使平衡右移，但平衡常数只受温度影响，故增压不影响平衡常数， C错误；
D．使用铁触媒可以降低反应的活化能、加快反应速率，D正确；
答案选D。
14．D
【详解】A．合成氨的反应是放热反应，根据平衡移动原理，应该采用低温以提高反应物的转化率；所以工业上采用这一温度范围，主要是基于提高催化剂活性，次要是该温度下反应物的转化率较高这两点考虑，与化学平衡无关，A错误；
B．该反应是反应前后气体体积不变的反应，反应达平衡后，缩小容器体积，化学平衡不发生移动，但由于缩小容器的体积，使物质浓度增大，因此混合气体颜色变深，与平衡移动无关，B错误；
C．木炭粉碎后与反应，速率更快，没有平衡移动，C错误；
D．由于，故实验室常用排饱和食盐水法除去中的，是增大浓度使上述平衡逆向移动，减小的溶解度，同时极易溶于水而除去，能用勒夏特列原理解释，D正确；
故选D。
15．C
【详解】A．，说明消耗1mlCO，反应放出41kJ热量，容器①达到平衡时放出32.8kJ热量，32.8则消耗CO物质的量为，CO的转化率为，A正确；
B．化学平衡常数只与温度有关，容器①、②温度相同，则化学平衡常数相等，根据容器①数据，列化学平衡三段式：

，B正确；
C．反应前后气体体积不变，反应①②是等效平衡，则容器②消耗CO物质的量为1.6ml，放热的热量Q = 1.6ml x 41kJ/ml = 65.6kJ，C错误；
D．起始时，容器②的浓度大于容器①，浓度越大，反应速率越快，则反应开始进行时，反应速率②>①，D正确；
故选C。
16．(1)时，以为催化剂，甲烷化反应已达平衡，升高温度平衡左移；以为催化剂，甲烷化反应速率较慢，升高温度反应速率加快，反应相同时间时转化率增加
(2)
【详解】（1）由图可知，320℃前，在相同温度下以Ni—CeO2为催化剂反应相同时间CO2的转化率高于以Ni为催化剂时，说明在相同温度下Ni—CeO2的催化效果更好、反应达到平衡的时间更短；由图(a)可知，高于320℃后，以Ni—CeO2为催化剂，CO2转化率略有下降，CH4的选择性略下降，而以Ni为催化剂，CO2转化率仍在上升，其原因是：320℃时，以Ni—CeO2为催化剂，CO2甲烷化反应已达平衡，升高温度平衡左移；以Ni为催化剂，CO2甲烷化反应速率较慢，升高温度反应速率加快，反应相同时间时CO2转化率增加；答案为：320℃时，以Ni—CeO2为催化剂，CO2甲烷化反应已达平衡，升高温度平衡左移；以Ni为催化剂，CO2甲烷化反应速率较慢，升高温度反应速率加快，反应相同时间时CO2转化率增加。
（2）由图(a)和(b)可知，320℃前，相同温度下反应相同时间，使用Ni—CeO2为催化剂时CO2的转化率和CH4的选择性都大于Ni为催化剂时，故工业上应选择的催化剂是Ni—CeO2；在该条件下，320℃时CO2的转化率最大、CH4的选择性大，使用的合适温度为320℃；答案为：Ni—CeO2；320℃。
17．(1) 升高温度、增大压强、增大反应物的浓度、使用催化剂等，都可以使合成氨的反应速率增大 降低温度、增大压强、增大反应物浓度或减小生成物浓度等有利于提高氨气或氢气的转化率
(2) 使用铁触媒作催化剂改变了反应历程，降低了反应的活化能，提高了活化分子的百分数，有效碰撞次数增加，反应速率加快 不能。因为催化剂对化学平衡无影响 能。因为实际合成氨过程为非平衡状态下进行，反应速率大，单位时间里生产的氨气的量多
(3)考虑速率因素，时催化剂的催化活性最好
(4)合成氨时增大压强尽管可以同时提高反应速率和反应物的转化率。但是，压强越大，对材料的强度和设备的要求也越高，增加生产投资将降低综合经济效益，故一般采用的压强为
(5)使氨气变成液氨并及时分离，分离后的原料气循环使用
【详解】（1）影响反应速率的因素有温度、压强、浓度、催化剂等，升高温度、增大压强、增大反应物的浓度、使用催化剂等，都可以使合成氨的反应速率增大；要提高氮气或氢气的转化率，需要合成氨的反应正向移动，合成氨的反应为系数变小的放热反应，根据勒夏特列原理，降低温度、增大压强、增大反应物浓度或减小生成物浓度等时，该反应正向移动；
（2）①铁触媒是工业合成氨的催化剂，使用铁触媒作催化剂改变了反应历程，降低了反应的活化能，提高了活化分子的百分数，有效碰撞次数增加，使反应速率加快；
②铁触媒作催化剂能加快工业合成氨速率，但是对化学平衡无影响，所以铁触媒不能提高氢气的平衡转化率；
③铁触媒能提高反应混合物中氨的体积分数，因为实际合成氨过程为非平衡状态下进行，反应速率越大，单位时间里生产的氨气的量越多；
（3）尽管常温有利于反应正向移动，但是常温下催化剂活性低，反应速率慢，效率低，故选择时，催化剂的催化活性最好，可以加快反应速率；
（4）合成氨时增大压强尽管可以同时提高反应速率和反应物的转化率。但是，压强越大，对材料的强度和设备的要求也越高，增加生产投资将降低综合经济效益，故一般采用的压强为；
（5）影响合成氨转化率的因素有温度、压强、浓度等，除了要求温度为500℃、压强为外，还可以使氨气变成液氨并及时分离，分离后的原料气循环使用以提高反应物的转化率。
18．(1) C 热水浴
(2) 减小 滴加乙酸引入使次氯酸浓度增大，氧化性增强，醋酸加入过多后次氯酸分解导致氧化性减弱。 B C
(3) 探究调节pH对溶液有效氯含量(COAC)的影响 大于 相同条件下碳酸钠稳定效果更好，pH较低时稳定剂影响不大等 D
【详解】（1）i．量取冰醋酸时应选用仪器是量筒，选C；
ii．醋酸的熔点是16.6℃，冬季低温环境冰醋酸凝固时可以采用热水浴使醋酸熔化，然后取出。
（2）i．由图1可知，随着少量乙酸的滴入，溶液的pH在减小。
ii．滴加乙酸引入使次氯酸浓度增大，氧化性增强，醋酸加入过多后次氯酸分解导致氧化性减弱，所以溶液氧化性在最大。
iii．根据图示，70℃、pH=5.75时氧化氧化电位高，氧化性强，所以选BC。
（3）i．根据表示数据，可知实验1和2的pH不同，设计实验1和2的目的是探究调节pH对溶液有效氯含量(COAC)的影响。
ii．由实验3和4可知碳酸钠的质量分数越大，12h后COAC/初始COAC值越大，实验5中的a大于0.935。
iii．根据实验3-5，可得出的结论是相同条件下碳酸钠稳定效果更好，pH较低时稳定剂影响不大等。
iv．具有能还原NaClO，不能NaClO溶液稳定剂，pH越大稳定效果越好，所以最适宜做为NaClO溶液稳定剂的是，选D。
19．(1)在5左右时，钴、锂的分离效率高
(2)继续向萃取分液后的有机相中加稀调以下(或1以下)，然后分液
(3)B
【详解】（1）由图中“萃取分离”溶液中钴、锂的萃取率与平衡时溶液的关系可知，在5左右时，钴离子萃取率较高，锂离子萃取率几乎为0，钴、锂的分离效率高，答案：在5左右时，钴、锂的分离效率高；
（2）向萃取分液后的有机相中含、，加稀硫酸调，进入有机相萃取率几乎达100％，分液可得溶液；继续向萃取分液后的有机相中加稀调以下(或1以下)，进入水层，然后分液，可得溶液，答案：继续向萃取分液后的有机相中加稀调以下(或1以下)，然后分液；
（3）除去溶液中的，应选择合适萃取剂，两者在萃取剂中萃取率相差越大，分离越彻底，所以应选择萃取剂B，答案：B。