我國有豐富的天然氣資源。以天然氣為原料合成尿素的主要步驟如下圖所示(圖中某些轉(zhuǎn)化步驟及生成物未列出):

(1)“造合成氣”發(fā)生的熱化學(xué)方程式是CH4(g)+H2O(g) CO(g)+3H2(g);△H>0
在恒溫恒容的條件下,欲提高CH4的反應(yīng)速率和轉(zhuǎn)化率,下列措施可行的是     。
A、增大壓強(qiáng)    B、升高溫度 C、充入He氣   D、增大水蒸氣濃度
(2)“轉(zhuǎn)化一氧化碳”發(fā)生的方程式是H2O(g) +CO(g) H2(g)+CO2(g),該反應(yīng)平衡常數(shù)隨溫度的變化如下:

溫度/℃
400
500
800
平衡常數(shù)K
9.94
9
1
 
提高氫碳比[ n(H2O)/n(CO)],K值   (填“增大”、“不變”或“減小”);若該反應(yīng)在400℃時(shí)進(jìn)行,起始通入等物質(zhì)的量的H2O和CO,反應(yīng)進(jìn)行到某一時(shí)刻時(shí)CO和CO2的濃度比為1∶3,此時(shí)v(正)   v(逆)(填“>”、“=”或“<”)。
(3)有關(guān)合成氨工業(yè)的說法中正確的是     。
A、該反應(yīng)屬于人工固氮
B、合成氨工業(yè)中使用催化劑能提高反應(yīng)物的利用率
C、合成氨反應(yīng)溫度控制在500℃左右,目的是使化學(xué)平衡向正反應(yīng)方向移動(dòng)
D、合成氨工業(yè)采用循環(huán)操作的主要原因是為了加快反應(yīng)速率
(4)生產(chǎn)尿素過程中,理論上n(NH3)∶n(CO2)的最佳配比為  ,而實(shí)際生產(chǎn)過程中,往往使n(NH3)∶n(CO2)≥3,這是因?yàn)?u>     。
(5)當(dāng)甲烷合成氨氣的轉(zhuǎn)化率為60%時(shí),以3.0×108 L甲烷為原料能夠合成     L 氨氣。(假設(shè)體積均在標(biāo)準(zhǔn)狀況下測(cè)定)

(1)B D (選對(duì)1個(gè)得1分,只要選錯(cuò)得0分) 
(2)不變;>      (3)A
(4)2:1;有利于提高CO2的轉(zhuǎn)化率,因?yàn)镹H3極易溶于水,便于分離、回收利用
(5)4.8×108  

解析試題分析:(1)A、增大壓強(qiáng),反應(yīng)速率加快,平衡向逆反應(yīng)方向移動(dòng),甲烷的轉(zhuǎn)化率降低,故A錯(cuò)誤;
B、升高溫度,反應(yīng)速率加快,平衡向正反應(yīng)方向移動(dòng),甲烷的轉(zhuǎn)化率增大,故B正確;
C、充入He氣,反應(yīng)混合物的濃度不變,反應(yīng)速率不變,平衡不移動(dòng),甲烷的轉(zhuǎn)化率不變,故C錯(cuò)誤;
D、增大水蒸氣濃度,反應(yīng)速率加快,平衡向逆反應(yīng)方向移動(dòng),甲烷的轉(zhuǎn)化率增大,故D正確;
故答案為:BD;
(2)平衡常數(shù)只受溫度影響,與反應(yīng)物的濃度無關(guān),提高氫碳比(2)平衡常數(shù)只受溫度影響,與反應(yīng)物的濃度無關(guān),提高氫碳比,K值不變;
令開始H2O和CO的物質(zhì)的量都是1mol,某一時(shí)刻時(shí)CO和CO2的濃度比為1:3,設(shè)此時(shí)參加反應(yīng)CO為xmol,則(1-x):x=1:3,解得x=0.75,則:
H2O(g)+CO(g)H2(g)+CO2(g),
開始(mol):1       1       0      0
變化(mol):0.75    0.75     0.75   0.75
某時(shí)刻(mol):0.25    0.25     0.75   0.75
故產(chǎn)生濃度商Qc=<9.94,反應(yīng)向正反應(yīng)進(jìn)行,故v(正)>v(逆),
故答案為:不變;>;
(3)A.固氮指由游離態(tài)的氮轉(zhuǎn)化為化合態(tài)的氮,合成氨屬于人工固氮,故A正確;
B.催化劑加快反應(yīng)速率,不能影響平衡移動(dòng),不能提高反應(yīng)物的利用率,故B錯(cuò)誤;
C.該反應(yīng)正反應(yīng)是放熱反應(yīng),高溫不利用氨氣的合成,合成氨反應(yīng)溫度控制在500℃左右,在該溫度下反應(yīng)速率較快、催化劑活性較高,故C錯(cuò)誤;
D.合成氨工業(yè)采用循環(huán)操作,目的是提高原料的利用率,故D錯(cuò)誤;
故答案為:A;
(4)根據(jù)尿素的化學(xué)式CO(NH2)2,C、N原子完全利用最后,由C、N原子守恒可知生產(chǎn)尿素過程中,理論上n(NH3):n(CO2)的最佳配比為2:1;
往往使n(NH3):n(CO2)≥3,這是由于:有利于提高CO2的轉(zhuǎn)化率,且NH3極易溶于水,便于分離、回收利用;
故答案為:2:1;有利于提高CO2的轉(zhuǎn)化率,且NH3極易溶于水,便于分離、回收利用;
(5)由CH4(g)+H2O(g)CO(g)+3H2(g),N2(g)+3H2(g)2NH3(g),可得CH4(g)~3H2(g)~2NH3(g),設(shè)能夠合成氨氣的體積為VL,則:
CH4(g)~3H2(g)~2NH3(g),
1                   2
3.0×108L×60%        VL
故V=3.0×108L×60%×2=3.6×108L
合成氣的反應(yīng)中:CH4    ~      CO    ~     3H2
3.0×108L×60%     3.0×108L×60%    3.0×108L×60%×3
分離二氧化碳過程生成的H2體積:CO    ~      H2,
3.0×108L×60%    3.0×108L×60%   
所以產(chǎn)生的氫氣的總體積為3.0×108L×60%×3+3.0×108L×60%=12×108L×60%
令產(chǎn)生氨氣的體積為V,則:
3H2        ~     2NH3
3                    2
12×108L×60%         V
故V=12×108L×60%×2/3
=4.8×108L
故答案為:4.8×108
考點(diǎn):化學(xué)平衡的影響因素;化學(xué)平衡的調(diào)控作用

練習(xí)冊(cè)系列答案
相關(guān)習(xí)題

科目:高中化學(xué) 來源: 題型:填空題

工業(yè)上一般以CO和H2為原料合成甲醇,該反應(yīng)的熱化學(xué)方程式為:
CO ( g ) + 2H2 ( g )  CH3OH ( g )    △H=-116kJ/mol
(1)該反應(yīng)的化學(xué)平衡常數(shù)表達(dá)式為                       ;
(2)下列措施中有利于增大該反應(yīng)的反應(yīng)速率且提高轉(zhuǎn)化率的是         (填字母序號(hào)) 。
a.隨時(shí)將CH3OH與反應(yīng)混合物分離     b.降低反應(yīng)溫度
c.使用高效催化劑                    d.增大體系壓強(qiáng)
(3)一定條件下,將1 mol CO與3 mol H2的混合氣體在催化劑作用下發(fā)生反應(yīng)生成甲醇,平衡后將容器的容積壓縮到原來的l/2,其他條件不變,對(duì)平衡體系產(chǎn)生的影響是       (填字母序號(hào)).
a.c ( H2 )減少                 b.正反應(yīng)速率加快,逆反應(yīng)速率減慢
c.CH3OH 的物質(zhì)的量增加     d.重新平衡c ( H2 )/ c (CH3OH )減小
(4) 在密閉容器中充有1mol CO與2 mol H2,在催化劑作用下反應(yīng)生成甲醇,CO的轉(zhuǎn)化率(α)與溫度(T)、壓強(qiáng)(P)的關(guān)系如圖所示。

①A、C兩點(diǎn)都表示達(dá)到的平衡狀態(tài),則自反應(yīng)開始到達(dá)平衡狀態(tài)所需的時(shí)間,tA       tC(填“大于”、“小于’’或“等于")。
②若A點(diǎn)時(shí)容器的體積為1 L,該溫度下B點(diǎn)的平衡常數(shù)  K=            。 

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科目:高中化學(xué) 來源: 題型:填空題

(6分)已知:T℃、P kpa時(shí),容積為V 的密閉容器中充有1molA和2molB,保持恒溫恒壓使反應(yīng)達(dá)平衡:A(g)+B(g)C(g),平衡時(shí)C 的體積分?jǐn)?shù)為40℅。
(1)欲保持溫度、壓強(qiáng)在上述條件下不變,在密閉容器中充入2molA和4molB,則平衡時(shí)體系容積為          ,C的體積分?jǐn)?shù)為             。
(2)另取一個(gè)容積固定不變的密閉容器,仍控制溫度為T℃,加入1molB和1molC,要使平衡時(shí)C 的體積分?jǐn)?shù)仍為40℅,則該密閉容器體積為              

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科目:高中化學(xué) 來源: 題型:填空題

煤化工中常需研究不同溫度下平衡常數(shù)、投料比及熱值等問題。已知:
CO(g)+H2O(g)H2(g)+CO2(g)平衡常數(shù)隨溫度的變化如下表:

溫度/℃
400
500
800
平衡常數(shù)K
9.94
9
1
 
試回答下列問題
(1)上述正向反應(yīng)是              反應(yīng) (填“放熱”或“吸熱”)
(2)要使上述反應(yīng)的逆反應(yīng)速率增大且平衡正反應(yīng)方向移動(dòng),下列措施不可行的有         
A、加入催化劑    B、增大CO的物質(zhì)的量以提高體系的壓強(qiáng)
C、降低溫度       D、減小H2的濃度
(3)向某密閉容器中充入2molCO和4molH2O(g),發(fā)生反應(yīng):CO(g)+H2O(g)H2(g)+CO2(g),當(dāng)反應(yīng)達(dá)平衡時(shí),CO的體積分?jǐn)?shù)為X,若維持容器的體積和溫度不變,起始物質(zhì)按下列四種配比充入該容器中,達(dá)到平衡時(shí)CO的體積分?jǐn)?shù)不等于X的有         
A、1molCO(g)+4molH2O+2molCO2(g)+2molH2(g)      B、2molCO(g)+2molH2O+2molCO2(g)+2molH2(g)
C、1molCO(g)+3molH2O+0.8molCO2(g)+0.8molH2(g)   D、1molCO(g)+3molH2O+1molCO2(g)+1molH2(g)
(4)若反應(yīng)在800℃時(shí)進(jìn)行,設(shè)起始CO和H2O(g)共為5mol,水蒸氣的體積分?jǐn)?shù)為X;平衡時(shí)CO的轉(zhuǎn)化率為y,則y隨x變化的函數(shù)關(guān)系式為y=         
(5)在VL密閉容器中通入10mol CO和10mol水蒸氣,在T℃達(dá)到平衡,然后急速通過堿石灰,將所得混合氣體燃燒,測(cè)得放出的熱量為2845KJ(已知CO燃燒熱為283KJ/mol,H2燃燒熱為286KJ/mol),則T℃平衡常數(shù)K=             ,T=         K(0℃時(shí)T=273K)

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科目:高中化學(xué) 來源: 題型:填空題

在一定體積的密閉容器中,進(jìn)行如下反應(yīng):A(g)     B(g)+C(g),其化學(xué)平衡常數(shù)K和溫度t的關(guān)系如下表所示:

    toC
700
800
830
1000
1200
K
0.6
0.9
1.0
1.7
2.6
 
回答下列問題:
(1)該反應(yīng)化學(xué)平衡常數(shù)的表達(dá)式:K=                                  。
(2)在下圖中用實(shí)線畫出該反應(yīng)的能量變化曲線,同時(shí)在此基礎(chǔ)上用虛線畫出加入催化劑后的能量變化曲線。

(3)一定溫度和體積下,下列說法中能說明該反應(yīng)達(dá)平衡狀態(tài)的是             。
①容器內(nèi)壓強(qiáng)不變
②混合氣體中c(C)不變
③混合氣體的密度不變
④v(A)=v(B)
⑤化學(xué)平衡常數(shù)K不變
⑥混合氣體平均式量不變
(4)反應(yīng)時(shí)間(t)與容器內(nèi)氣體A的濃度數(shù)據(jù)見下表
時(shí)間t/min
0
1
2
4
8
16
20
C(A)/(mol·L-1
10.4
8.6
7.5
6.6
5.9
5.5
5.5
 
回答下列問題:
①2~4min內(nèi),B的平均速率為                  。
②反應(yīng)達(dá)平衡時(shí),A的轉(zhuǎn)化率為                 
③欲提高A韻平衡轉(zhuǎn)化率,可以采取的措施有              

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科目:高中化學(xué) 來源: 題型:填空題

恒溫恒容條件下,硫可以發(fā)生如下轉(zhuǎn)化,其反應(yīng)過程和能量關(guān)系如圖1所示.
(已知:2SO2 (g)+O2(g)2SO3(g) △H=-196.6 KJ·mol-1

請(qǐng)回答下列問題:
(1)寫出能表示硫的燃燒熱的熱化學(xué)方程式:     
(2)ΔH2 =     
(3)恒溫恒容時(shí),1molSO2和2molO 2充分反應(yīng),放出熱量的數(shù)值比∣ΔH2      (填“大”、“小”或 “相等”)
(4)將Ⅲ中的混合氣體通入足量的NaOH溶液中消耗NaOH的物質(zhì)的量為     ,若溶液中發(fā)生了氧化還原反應(yīng),則該過程的離子方程式為     
(5)恒容條件下,下列措施中能使n(SO3)/ n(SO2 )增大的有     
a.升高溫度;
b.充入He氣
c.再充入1molSO2 (g)和1molO 2 (g)
d.使用催化劑
(6)某SO2 (g)和O2 (g)體系,時(shí)間t1達(dá)到平衡后,改變某一外界條件,反應(yīng)速率與時(shí)間t的關(guān)系如圖2所示,若不改變SO2 (g)和O2 (g)的量,則圖中t4時(shí)引起平衡移動(dòng)的條件可能是     ;圖中表示平衡混合物中SO3的含量最高的一段時(shí)間是     

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科目:高中化學(xué) 來源: 題型:填空題

如圖是煤化工產(chǎn)業(yè)鏈的一部分,試運(yùn)用所學(xué)知識(shí),解決下列問題:

(1)已知該產(chǎn)業(yè)鏈中某反應(yīng)的平衡常數(shù)表達(dá)式為:,它所對(duì)應(yīng)反應(yīng)的化學(xué)方程式是
_________________________________。
(2)合成甲醇的主要反應(yīng)是:2H2(g)+CO(g)CH3OH(g)+90.8kJ,t℃下此反應(yīng)的平衡常數(shù)為160。此溫度下,在密閉容器中開始只加入CO、H2,反應(yīng)l0min后測(cè)得各組分的濃度如下:

物質(zhì)
H2
CO
CH3OH
濃度(mol/L)
0.2
0.1
0.4
 
①該時(shí)間段內(nèi)反應(yīng)速率v(H2)=      
②比較此時(shí)正、逆反應(yīng)速率的大。簐       v(填“>”、“<”或“=”)
③反應(yīng)達(dá)到平衡后,保持其它條件不變,若只把容器的體積縮小一半,平衡向      (填“逆向”、“正向”或“不”)移動(dòng),平衡常數(shù)K          (填“增大”、“減小” 或“不變”)。
(3)固氮是科學(xué)家致力研究的重要課題。自然界中存在天然的大氣固氮過程:N2 (g) + O2 (g) →2NO (g) -180.8 kJ,工業(yè)合成氨則是人工固氮。分析兩種固氮反應(yīng)的平衡常數(shù),下列結(jié)論正確的是       
 反應(yīng)
大氣固氮
工業(yè)固氮
溫度/℃
27
2000
25
350
400
450
K
3.84×10-31
0.1
5×108
1.847
0.507
0.152
 
A.常溫下,大氣固氮很難進(jìn)行,而工業(yè)固氮卻能非常容易進(jìn)行
B.模擬大氣固氮應(yīng)用于工業(yè)上的意義不大
C.工業(yè)固氮時(shí)溫度越低,氮?dú)馀c氫氣反應(yīng)越完全
D.K越大說明合成氨反應(yīng)的速率越大

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科目:高中化學(xué) 來源: 題型:填空題

鋼鐵是21世紀(jì)用途最廣的結(jié)構(gòu)材料和功能材料。其成分主要是Fe和少量C。
(1)工業(yè)上在煉鐵高爐中用CO熱還原Fe2O3冶煉鐵。寫出該反應(yīng)的化學(xué)方程式并用單線橋表示電子轉(zhuǎn)移的方向和數(shù)目                                        。
(2)鐵鎂合金是目前已發(fā)現(xiàn)的儲(chǔ)氫密度最高的儲(chǔ)氫材料之一,其晶胞結(jié)構(gòu)如圖(黑球代表Fe,白球代表Mg)。則鐵鎂合金的化學(xué)式為        。

(3)Fe3的電子排布式為          ;CH3+微粒的中心原子雜化軌道類型為         ;
(4)向一定量的FeCl3溶液中加入適量KSCN溶液,溶液變紅色。該反應(yīng)體系中存在化學(xué)平衡                                  (用反應(yīng)式表示);向上述紅色溶液中加入Mg(OH)2固體,可觀察到溶液紅色變淺,有紅褐色沉淀析出。試用平衡移動(dòng)原理解釋該現(xiàn)象             。(不考慮SCN與Mg2+反應(yīng))

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科目:高中化學(xué) 來源: 題型:問答題

工業(yè)上可以利用廢氣中的CO2為原料制取甲醇,其反應(yīng)方程式為:CO2+3H2CH3OH+H2O。請(qǐng)回答下列問題:
(1)已知常溫常壓下下列反應(yīng)的能量變化如下圖所示:

1molCO(g)+1mol H2O(l)

 
1molCO(g)+2mol H2(g)
 
1molCH3OH(l)
 
1molCO2(g)+1mol H2(g)
 

寫出由二氧化碳和氫氣制備甲醇的熱化學(xué)方程式__               _。
該反應(yīng)的△S­­­­­­­­­­­­­­____0(填“>”或“<”或“=”),在 ______情況下有利于該反應(yīng)自發(fā)進(jìn)行。
(2)如果上述反應(yīng)方程式的平衡常數(shù)K值變大,則該反應(yīng)__     (選填編號(hào))。
A.一定向正反應(yīng)方向移動(dòng)   B.在平衡移動(dòng)時(shí)正反應(yīng)速率先增大后減小
C.一定向逆反應(yīng)方向移動(dòng)    D.在平衡移動(dòng)時(shí)逆反應(yīng)速率先減小后增大
(3)如果上述反應(yīng)在體積不變的密閉容器中發(fā)生,能說明反應(yīng)已達(dá)到平衡狀態(tài)的是       __     (選填編號(hào))。
A.3v(H2)=v(CO2)        B.C(H2) = C(CO2)
C.容器內(nèi)氣體的密度不變    D.容器內(nèi)壓強(qiáng)不變
(4)若反應(yīng)的容器容積為2.0L,反應(yīng)時(shí)間4.0 min,容器內(nèi)氣體的密度增大了2.0g/L,在這段時(shí)間內(nèi)CO2的平均反應(yīng)速率為           。反應(yīng)在t1時(shí)達(dá)到平衡,過程中c(CO2)隨時(shí)間t變化趨勢(shì)曲線右圖所示。保持其他條件不變,t1時(shí)將容器體積壓縮到1L,請(qǐng)畫出t1后c(CO2)隨時(shí)間t變化趨勢(shì)曲線(t2達(dá)到新的平衡)。

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