《2025年新坐标同步练习高中化学选择性必修第一册人教版青海专版》

3. (2025·广州高二月考) 合成氨反应达到平衡时,$NH_{3}$ 的体积分数与温度、压强的关系如下图所示。根据此图分析合成氨工业最有前途的研究方向是(C)

A.提高分离技术
B.研制耐高压的合成塔
C.研制低温催化剂
D.探索不用 $N_{2}$ 和 $H_{2}$ 合成氨的新途径

答案： C

1. (2025·上海南汇中学高二检测) 合成氨工业对人类生存和发展有着重要意义,1909 年德国化学家哈伯在实验室中首次利用氮气与氢气反应合成氨,实现了人工固氮,合成原理为 $N_{2}(g)+3H_{2}(g)\rightleftharpoons 2NH_{3}(g)$ $\Delta H＜0$。下列符合工业合成氨生产实际的是(B)
A.$V_{2}O_{5}$ 为催化剂
B.反应温度由催化剂决定
C.将 $N_{2}$ 和 $H_{2}$ 液化
D.$NH_{3}$ 由吸收塔吸收

答案： B

2. (2025·德州高二检测) 下列有关合成氨条件选择的说法正确的是(A)
A.适当增加氮气的浓度可提高氢气的平衡转化率
B.温度越高,速率越大,生产效益越好
C.使用铁触媒能提高合成氨反应的平衡转化率
D.将氨及时液化分离不利于提高氨的产率

答案： A

3. 纳米钴常用作 $CO$ 加氢反应的催化剂：$CO(g)+3H_{2}(g)\rightleftharpoons CH_{4}(g)+H_{2}O(g)$ $\Delta H＜0$。下列说法正确的是(B)
A.纳米技术的应用,优化了催化剂的性能,提高了反应物的转化率
B.缩小容器的容积,平衡向正反应方向移动,$CO$ 的浓度增大
C.从平衡体系中分离出 $H_{2}O(g)$ 能增大正反应速率
D.工业生产中在高温条件下进行,其目的是提高 $CO$ 的平衡转化率

答案： B

4. 在 $300^{\circ}C$、$70 MPa$ 条件下由二氧化碳和氢气合成乙醇已成为现实,反应为 $2CO_{2}(g)+6H_{2}(g)\rightleftharpoons CH_{3}CH_{2}OH(g)+3H_{2}O(g)$。下列叙述错误的是(B)
A.使用合适的催化剂可大大提高生产效率
B.反应需在 $300^{\circ}C$ 下进行,可推测该反应是吸热反应
C.充入过量 $CO_{2}$ 可提高 $H_{2}$ 的转化率
D.从平衡混合气体中分离出 $CH_{3}CH_{2}OH$ 和 $H_{2}O$,可提高 $CO_{2}$ 和 $H_{2}$ 的利用率

答案： B

5. 合成氨技术是人类科学技术领域的重要突破。请回答下列问题：
(1) 下列有关获取原料气的说法正确的是(AB)(填字母)。
A. 可通过液化空气分离法得到氮气
B. 可用煤、天然气与水蒸气反应制备水煤气,进而获取氢气
C. 电解水法获取氢气是一种较为廉价且高效的方法
(2) 工业生产中氮气与氢气按物质的量之比为 $1:2.8$ 进行投料,合成塔压强 $p$ 恒定。若起始时通入 $x mol$ 氮气,一段时间后测得氮气的平衡转化率为 $80\%$,则用平衡分压代替平衡浓度表示的平衡常数 $K_{p}= $$\frac{968}{p^{2}}$(用 $p$ 表示,气体分压 = 总压×物质的量分数)。
(3) 据统计,每年全世界在合成氨工业中向外排放的 $CO_{2}$ 高达 40 亿吨,为循环使用 $CO_{2}$ 以减少浪费,常见的方法是利用合成氨的产品 $NH_{3}$ 和副产品 $CO_{2}$ 合成尿素,发生的反应如下：
① $2NH_{3}(g)+CO_{2}(g)\rightleftharpoons NH_{2}COONH_{4}(l)$ $\Delta H_{1}= -100.5 kJ/mol$ $E_{a1}$
② $NH_{2}COONH_{4}(l)\rightleftharpoons CO(NH_{2})_{2}(l)+H_{2}O(l)$ $\Delta H_{2}= +27.6 kJ/mol$ $E_{a2}$
副反应：$NH_{2}COONH_{4}+H_{2}O\rightleftharpoons (NH_{4})_{2}CO_{3}$
已知活化能：$E_{a1}\ll E_{a2}$。
某科研小组模拟工业生产合成尿素,发现反应温度在 $140^{\circ}C$ 时生成尿素的反应速率反而比 $80^{\circ}C$ 时小,可能原因是反应①的活化能远小于反应②的活化能,反应①很快达到平衡,升高温度,反应①的平衡逆向移动,NH₄COONH₄(l)浓度减小,导致生成尿素的反应速率减小(答案合理即可)。
(4) 工业合成尿素中,通常氨碳投料比大于 2 的可能原因是(BCD)(填字母)。
A. 氨易获得,成本较低
B. 氨过量可提高二氧化碳的转化率,增大合成速率
C. 氨可与体系内水结合,抑制副反应发生
D. 氨结合水,促进反应②的平衡正向移动

答案：
(1)AB
(2)$\frac{968}{p^{2}}$
(3)反应①的活化能远小于反应②的活化能,反应①很快达到平衡,升高温度,反应①的平衡逆向移动,NH₄COONH₄(l)浓度减小,导致生成尿素的反应速率减小(答案合理即可)
(4)BCD