第三节化学反应条件的优化工业合成氨

第三节化学反应条件的优化--------工业合成氨1．在一真空密闭的定容容器中放入N2O4晶体并使之气化，当反应N2O42NO2建立平衡后，再通入一些N2O4气体(温度不变)，待反应再次达到新的平衡，则平衡混合气体中[NO2][N2O4]的比值，新平衡与旧平衡相比()A．新平衡时大B．新平衡时小C．不变D．无法确定解析：平衡后，再通入一些N2O4气体，相当于增大压强，平衡向体积减小的方向即逆反应方向移动。答案：B2.在容积不变的密闭容器中，在一定条件下发生反应2AB(g)＋C(s)，且达到化学平衡。当升高温度时容器内气体的密度增大。则下列判断正确的是()A．若正反应是吸热反应，则A为非气态B．若正反应是放热反应，则A为气态C．若在平衡体系中加入少量C，该平衡向逆反应方向移动D．压强对该平衡的移动无影响解析：升高温度时其容器内气体的密度增大，如A为非气态，则平衡必向正反应方向移动，正反应为吸热反应；如A为气态，平衡必向逆反应方向移动，正反应为放热反应。所以A、B正确。答案：AB3．已知反应：X(g)＋2Y(g)2Z(g)。现将X和Y气体按体积比1∶2混合于一密闭容器中，并加压到3×107Pa时达到平衡状态。此时反应物、生成物的物质的量之比为6∶1，则此时对应于图中的温度应为()A．100℃B．200℃C．300℃D．400℃解析：本题目通过求出X或Y的转化率，然后查图像就可以确定其相应温度。设达到平衡时，X转化的物质的量为x，则：X(g)＋2Y(g)2Z(g)起始/mol120转化/molx2x2x平衡/mol1－x2－2x2x所以有2x3－3x＝16，x＝0.2mol。故X和Y的转化率均为20%，对应温度为100℃。答案：A4．氯气溶于水达到平衡后，若其他条件不变，只改变某一条件，下列叙述正确的是()A．再通入少量氯气，c(H＋)c(ClO－)减小B．通入少量SO2，溶液漂白性增强C．加入少量固体NaOH，一定有c(Na＋)＝c(Cl－)＋c(ClO－)D．加入少量水，水的电离平衡向正反应方向移动解析：Cl2溶于水后，存在如下平衡Cl2＋H2OH＋＋Cl－＋HClO，HClOH＋＋ClO－，再通入少量Cl2，上述平衡右移前者程度大，后者程度小，c(H＋)增大的多，c(ClO－)增大的少，c(H＋)c(ClO－)增大；SO2＋Cl2＋2H2O===2HCl＋H2SO4，溶液漂白性减弱；加入少量NaOH固体后，可能HCl与HClO都有剩余，溶液不一定呈中性，故c(Na＋)＝c(Cl－)＋c(ClO－)不一定成立。答案：D5．(2008·四川理综，8)在密闭容器中进行如下反应：H2(g)＋I2(g)2HI(g)。在温度T1和T2时，产物的量与反应时间的关系如图所示。符合图示的正确判断是()A．T1T2，ΔH0B．T1T2，ΔH0C．T1T2，ΔH0D．T1T2，ΔH0解析：从图像上可以看出，T2达到平衡所用的时间短，因此T2的温度高，即T2T1。随温度升高，HI的含量降低，因此该反应正反应为放热反应，即ΔH0。答案：D6．在一定条件下，合成氨反应达到平衡后，混合气体中氨的体积分数为25%，若反应前后条件不变，则反应后缩小的体积与原反应物体积的比值为()A．1/5B．1/4C．1/3D．1/2解析：由合成氨的反应N2(g)＋3H2(g)2NH3可知：反应过程中缩小的体积等于生成的氨的体积，若设反应前气体的总体积为V，达到平衡后有x体积的N2转化，则生成氨的体积为2x，气体的总体积为V－2x，据题意知：2xV－2x×100%＝25%，解得：2xV＝15。答案：A7．(2009·广东单科，7，有改动)难挥发性二硫化钽(TaS2)可采用如下图所示装置提纯。将不纯的TaS2粉末装入石英管一端，抽真空后引入适量碘并封管，置于加热炉中。反应如下：TaS2(s)＋2I2(g)TaI4(g)＋S2(g)下列说法正确的是()A．在不同温度区域，TaI4的量保持不变B．在提纯过程中，I2的量不断减少C．在提纯过程中，I2的作用是将TaS2从高温区转移到低温区D．该反应的平衡常数与TaI4和S2的浓度乘积成反比解析：A项，TaI4主要存在于高温区；B项，在提纯过程中，I2的量应基本保持不变；D项，该反应的平衡常数为：K＝[TaI4]·[S2][I2]2。答案：C8.在一定条件下，xA＋yBzC的可逆反应达到平衡：(1)已知A、B、C都是气体，在减压后平衡向逆反应方向移动，则x、y、z的关系是：____________。(2)已知C是气体，且x＋y＝z，在加压时，如果平衡发生移动，则平衡必向________方向移动。(3)已知B、C是气体，现增加A物质的量(其他条件不变)，平衡不移动，则A是______态。(4)加热后C的质量分数减少，则正反应是________热反应。解析：(1)减压平衡向化学计量数增大的方向移动，则x＋yz。(2)如果都是气体，则平衡不移动；如果A、B至少一种为非气体，则平衡向逆反应方向移动。(3)A是非气态物质，如液态或固态。(4)加热平衡向吸热方向移动，则逆反应是吸热反应，正反应是放热反应。答案：(1)x＋yz(2)逆反应(3)固或液(4)放9．(2008·海南，15)反应A(g)＋B(g)C(g)＋D(g)过程中的能量变化如下图所示，回答下列问题。(1)该反应是________反应(填“吸热”或“放热”)；(2)当反应达到平衡时，升高温度，A的转化率________(填“增大”“减小”或“不变”)，原因是________________________________________________________。(3)反应体系中加入催化剂对反应热是否有影响？________________________________________________________________________，原因是______________________________________________________；(4)在反应体系中加入催化剂，反应速率增大，E1和E2的变化是：E1________，E2__________(填“增大”“减小”或“不变”)。解析：(1)从图像上可以看出，反应物的总能量比生成物的总能量高，因此该反应为放热反应。(2)升高温度，平衡左移，因此A的转化率减小。(3)加入催化剂，对反应热无影响，因为催化剂不改变反应进行的程度，反应物参加反应的量不变，所以反应热也不变。(4)催化剂改变了反应的历程，降低了反应所需要的活化能，使E1减小，E2也减小。答案：(1)放热(2)减小根据勒夏特列原理，升高温度反应向吸热方向移动，因而该反应中A的转化率减小(3)没有催化剂只能改变化学反应的速率和途径，不能改变化学反应始态和终态的能量，因此对反应热没有影响(4)减小减小10．将各2amol的P、Q、R、S在一密闭容器中混合，发生如下反应：xP＋yQzR＋wS。达到平衡后，测得n(P)＝amol，n(Q)＝3a2mol，n(R)＝7a2mol，n(S)＝3amol，已知四种物质中只有R是固体。(1)若该反应中物质的化学计量数x＝2，则z＝________，w＝________。(2)达到平衡时，P的转化率是____________。(3)如果只改变压强，化学反应速率发生变化，但化学平衡不移动。则该反应中各物质的聚集状态分别是：Q____________，S____________。(4)如果只升高温度，反应一段时间后，各物质的物质的量均变为2amol，则该反应的正反应为________热反应。解析：(1)xP＋yQzR＋wS始/mol:2a2a2a2a平/mol:a32a72a3a变/mol:aa232aax∶y∶z∶w＝a∶a2∶32a∶a＝2∶1∶3∶2，由x＝2得z＝3，w＝2。(2)P的转化率为a2a×100%＝50%。(3)若改变压强，化学反应速率发生变化，但化学平衡不移动，则该反应为气体体积不变的反应。Q为液态(因已知只有R为固态，故Q不能为固态)，S为气态。(4)由题设条件可推知，升温平衡向逆反应方向移动，因此正反应为放热反应。答案：(1)32(2)50%(3)液态气态(4)放11．反应2A(g)＋B(g)3C(g)，起始时按5∶2的体积比将A、B两气体混合后，充入一体积不变的密闭容器中，在恒定温度下使其反应，达到平衡时混合气体中C的体积分数为60%。求：(1)A、B的转化率分别为：αA＝________，αB＝________。(2)平衡混合气体的平均相对分子质量(设A的相对分子质量为MA，B的相对分子质量为MB)：__________。(3)平衡时压强与起始相比，有何变化？________(填“增大”“不变”或“减小”)。解析：(1)2A(g)＋B(g)3C(g)起始量520变化量2xx3x平衡量5－2x2－x3x由已知得3x5－2x＋2－x＋3x×100%＝60%x＝1.4，所以αA＝2×1.45×100%＝56%αB＝1.42×100%＝70%。(2)总质量、总体积保持不变，则恒温下，平衡后的混合气体平均相对分子质量即为A、B两气体混合时的平均相对分子质量。(3)反应2A(g)＋中两边气体总系数相等，反应前后气体的总的物质的量不变，则在恒温恒容条件下，压强不变。答案：(1)56%70%(2)M＝5MA＋2MB7(3)不变1．已建立化学平衡的某可逆反应，当条件改变使化学平衡向正反应方向移动时，下列叙述正确的是()①生成物的质量分数一定增加②生成物产量一定增加③反应物的转化率一定增大④反应物的浓度一定降低⑤正反应速率一定大于逆反应速率⑥一定使用催化剂A．①②③B．③④⑤C．②⑤D．④⑥解析：当增加某反应物的浓度平衡正向移动，生成物的质量分数可能减小，该反应物的浓度增大；当多种物质作反应物时增加一种反应物浓度，平衡正向移动，该反应物的转化率降低，其余反应物的转化率增大；使用催化剂不改变化学平衡移动的方向。答案：C2．(2008·全国理综Ⅰ，11)已知：4NH3(g)＋5O2(g)4NO(g)＋6H2O(g)；ΔH＝－1025kJ/mol，该反应是一个可逆反应。若反应物起始物质的量相同，下列关于该反应的示意图不正确的是()解析：由于该反应为放热反应，升高温度平衡左移，NO的含量降低，因此A正确、C错；又由于该反应为气体体积增大的反应，增大压强平衡左移，因此压强越大，NO的含量越低，故B正确；而催化剂只能提高反应速率，不会引起平衡的移动，因此D正确。答案：C3．一定条件下，在可变容积的密闭容器中进行下列可逆反应：S2Cl2(l)＋Cl2(g)2SCl2(l)；ΔH＝－51.16kJ·mol－1浅黄色鲜红色下列说法正确的是()A．达到平衡时，抽出少量氯气，反应混合液颜色变深B．单位时间内生成2nmolS2Cl2，同时生成nmolSCl2时，平衡向逆反应方向移动C．达平衡时，降低温度，混合液的颜色将变浅D．单位时间内有nmolCl2被还原，同时氧化生成nmolCl2时，平衡向正反应方向移动解析：抽出Cl2，平衡不移动，混合液颜色不变，A项错误；B项正确；降温，平衡正移，混合液颜色变深，C项错误；nmolCl2被还原，同时nmolCl2被氧化，即v正＝v逆，平衡不移动，故D项错误。答案：B4．如下图所示，三个烧瓶中分别充满NO2气体并分别放置在盛有下列物质的烧杯(烧杯内有水)中：在(1)中加入无水CaCl2，在(3)中加入NH4Cl晶体，(2)中不加其他任何物质，发现(1)中红棕色变深，(3)中红棕色变浅，下列叙述正确的是()A．CaCl2溶于水时放出热量B．烧瓶(1)中气体的压强不变C．NH4Cl溶于水时放出热量D．烧瓶(3)中气体的压强增大解析：三个烧瓶中都存在如下平衡：2NO2(g)N2O4(g)；ΔH0，(1)中红棕色变深，平衡左移，所以CaCl2溶于水放热，(3)中变浅，平衡右移，说明NH4Cl溶于水时吸热答案：A5.在容积不变的密闭容器中存在如下反应：2SO2(