课时作业9 化学反应的调控(word练习)-【状元桥·优质课堂】2024-2025学年新教材高中化学选择性必修第一册(人教版2019）

课时作业（九） （建议用时：40 min） （见学生用书P158） 1.下列措施与控制化学反应速率无关的是（　　） A.汽车加大油门 B.使用加酶洗衣粉 C.搅拌使食盐在水中溶解 D.在月饼包装中放置脱氧剂 答案　C　 解析　汽车加大油门，增大反应物浓度，反应速率加快，A项不符合题意；使用加酶洗衣粉，酶为催化剂，可以加快反应速率，B项不符合题意；食盐在水中溶解为物理变化，不涉及化学反应，C项符合题意；在月饼包装中放置脱氧剂，降低氧气浓度，减缓反应速率，D项不符合题意。 2.对化学反应速率和平衡的研究具有十分重要的意义，下列认识正确的是（　　） A.用冰箱冷藏食物，能使其永远不腐败变质 B.尾气转化催化剂可以完全消除汽车尾气污染 C.调整反应条件无法使可逆反应正向进行到底 D.化学反应速率越快可逆反应正向进行的程度越大 答案　C　 解析　用冰箱冷藏食物，可以减小腐败变质的化学反应速率，故可以对食物进行短期内的保鲜，但不可能使其永远不腐败变质，A项错误；尾气的转化是有一定限度的，故尾气转化催化剂不可能完全消除汽车尾气污染，B项错误；调整反应条件可以使化学平衡尽可能地向正反应方向移动，但无法使可逆反应正向进行到底，C项正确；化学反应速率表示化学反应进行的快慢，这与可逆反应正向进行的程度无关，D项错误。 3.1913年德国化学家哈伯发明了以低成本制造大量氨的方法，从而大大满足了当时日益增长的人口对粮食的需求。如图所示是哈伯法合成氨的流程图，其中为提高原料转化率而采取的措施是（　　） A.①②③ B.②④⑤ C.①③⑤ D.②③④ 答案　B　 解析　②④⑤操作均有利于合成氨的化学平衡向右移动，提高原料转化率。 4.合成氨时既要使氨的产率增大，又要使反应速率加快，可采取的办法是（　　） ①减压　②加压　③升温　④降温　⑤及时从平衡混合气中分离出NH3　⑥补充N2或H2　⑦加催化剂　⑧减小N2或H2的量 A.③④⑤⑦ B.①②⑤⑥ C.②⑥ D.②③⑥⑦ 答案　C　 解析　合成氨反应为N2（g）＋3H2（g）2NH3（g）　ΔH＜0，该反应的正反应是气体体积减小的放热反应，要使平衡向正反应方向移动且同时加快反应速率，可采取加压或增大反应物浓度的措施，故②⑥符合题意，C项正确。 5.接触法制硫酸工艺中，其主要反应2SO2（g）＋O2（g）2SO3（g）　ΔH＜0，在450 ℃并有催化剂存在条件下建立平衡，能使该反应的反应速率增大，且平衡向正反应方向移动的是（　　） A.及时分离出SO3气体 B.选择高效的催化剂 C.适当升高温度 D.增大O2的浓度 答案　D　 解析　增大O2浓度可加速反应的进行，并使平衡向正反应方向移动。 6.合成氨工业中，原料气中杂质CO在进入合成塔之前需经过铜氨液处理，其反应为Cu（NH3＋CO＋NH3　ΔH＜0，吸收CO后的醋酸铜氨溶液经过适当处理又可再生，再生的适宜条件是（　　） A.高温低压 B.高温高压 C.低温低压 D.低温高压 答案　A　 解析　结合反应特点可知，高温低压，平衡逆向移动，A项正确。 7.下列有关工业生产的叙述正确的是（　　） A.合成氨工业中增大压强既可加快反应速率，又可提高原料转化率，所以压强越高越好 B.合成氨工业中将NH3液化分离，可加快正反应速率，提高N2、H2的转化率 C.硫酸工业中，催化氧化SO2时常通入稍过量氧气，目的是提高SO2的转化率 D.自来水厂用液氯进行自来水的消毒时会加入少量液氨，发生以下反应，生成比HClO稳定的NH2Cl：NH3＋HClOH2O＋NH2Cl，目的是降低HClO的毒性 答案　C　 解析　合成氨反应正向气体分子数减小，增大压强既能提高速率也能使平衡正向移动提高原料转化率，但压强太高对设备要求提高，增加了生成成本，因此压强不是越高越好，A项错误；分离产物可使平衡正向移动，从而提高反应物的转化率，但降低浓度使速率降低，B项错误；硫酸工业中，适当增大反应物氧气的浓度，可使平衡正向移动，提高二氧化硫的转化率，C项正确；该处理方式的目的是防止HClO分解，并能缓慢释放HClO，让消毒更持久，D项错误。 8.可逆反应A（s）＋B（g）2C（g）　ΔH＜0在密闭容器中达到平衡后，改变条件，能使B转化率提高的是（　　） A.保持温度不变，减小压强 B.保持恒温恒容，充入氦气 C.其他条件不变时，升高温度 D.其他条件不变时，加入少量A 答案　A　 解析　正反应是放热、气体体积增大的可逆反应，保持温度不变，减小压强，平衡正向移动，转化率提高，A项正确；保持恒温恒容，充入氦气，平衡不移动，转化率不变，B项错误；其他条件不变时，升高温度，平衡逆向移动，转化率降低，C项错误；其他条件不变时，加入少量A，A是固体，平衡不移动，转化率不变，D项错误。 9.合成氨的温度和压强通常控制在约500 ℃以及20～50 MPa的范围，当进入合成塔的N2和H2的体积比为1∶3时，经科学实验测定，在相应条件下N2和H2反应所得氨的平衡浓度（体积分数）如表所示： 压强 20 MPa 50 MPa 平衡浓度（体积分数） 19.1 42.2 而实际上从合成塔出来的混合气体中含氨量约为15％。请回答下列问题： （1）298 K下合成氨时，每生成1 mol氨气，同时放出46.2 kJ的热量，则该反应的热化学方程式为N2（g）＋3H2（g）2NH3（g）　ΔH＝－92.4 kJ·mol－1。 在该温度下，取1 mol N2和3 mol H2放在一密闭容器中，在催化剂存在的条件下进行反应，测得反应放出的热量总小于92.4 kJ，其原因是　　　　。 （2）实际上从合成塔出来的混合气体中氨的体积分数小于理论值的根本原因是　　　　（填序号）。 A.表中所测数据有明显误差 B.生产条件控制不当 C.氨的分解速度大于预测值 D.合成塔中的反应未达到平衡状态 （3）若工业生产中N2和H2按投料比1∶2.8的比例进入合成塔，那么转化率较大的应该是　　　　，采用此投料比的原因是　　　　，若从合成塔出来的混合气体中氨的体积分数仍为15％，则N2和H2的转化率之比是　　　　。 解析　（2）从合成塔出来的混合气体中氨的体积分数小于理论值，其根本原因是反应没有达到平衡状态，D项正确。（3）若投料之比为1∶2.8，相当于增加了N2的用量，可以提高H2的转化率。设氮气转化了x，可列三段式： 　　　　　N2（g）＋3H2（g）2NH3（g） 起始量　 1　2.8　 0 变化量　 x　3x2x 平衡量1－x2.8－3x2x 根据题意可知×100％＝15％，解得x≈0.248。则N2、H2的转化率之比为∶＝2.8∶3≈1∶1.07。 答案：（1）合成氨的反应是一个可逆反应，1 mol N2和3 mol H2反应不可能完全转化为NH3　（2）D　（3）H2　增加相对廉价原料N2的用量，提高相对贵重原料H2的转化率，降低生产成本　1∶1.07 10.工业合成氨技术反应原理为：N2 （g）＋3H2（g）2NH3（g）　ΔH＝ －92.4 kJ·mol－1。 （1）T ℃ 时，在有催化剂、体积为1.0 L的恒容密闭容器中充入3 mol H2、1 mol N2，10 min时反应达到平衡，测得c（NH3）＝1.2 mol·L－1。 ①前10 min的平均反应速率v（H2）＝　　　　mol·L－1·min－1。 ②化学平衡常数K＝　　　　。 （2）T ℃时，在有催化剂的恒容密闭容器中充入N2和H2。如图1为不同投料比[n（H2）/n（N2）]时某反应物X的平衡转化率变化曲线。 ①反应物X是　　　　（填“N2”或“H2”）。 ②判断依据是　　　　。 （3）在其他条件相同时，图2为分别测定不同压强、不同温度下，N2的平衡转化率。 L表示　　　　，其中X1　　　　X2（填“＞”或“＜”）。 解析　（1）①v（H2）＝v（NH3）＝×＝0.18 mol·L－1·min－1。②平衡时，c（NH3）＝1.2 mol·L－1，c（N2）＝0.4 mol·L－1，c（H2）＝1.2 mol·L－1，则K＝＝＝。（2）①假设n（N2）＝1 mol，投料比[n（H2）/n（N2）]增大，即n（H2）增大时，X的转化率增大，则X为N2。②判断依据是增大H2的浓度可以提高N2的转化率，但不能提高自身转化率。（3）该反应是放热反应，也是气体体积减小的反应，若L为温度，则随着温度升高，平衡逆向移动，N2的转化率降低而不是升高，所以L是压强；X代表温度，X2→X1，N2的转化率升高，说明平衡正向移动，则X2＞X1。 答案：（1）①0.18　②　（2）①N2　②增大H2 浓度可以提高N2的转化率，但不能提高自身转化率　（3）压强（p）　＜ 11.在2 L恒容密闭容器中充入1 mol CO、2 mol H2，在一定条件下发生如下反应：2H2（g）＋CO（g）CH3OH（g）　ΔH＝－90.1 kJ·mol－1；CO的平衡转化率与温度、压强之间的关系如图所示。下列推断正确的是（　　） A.工业上，利用上述反应合成甲醇，温度越高越好 B.图像中X代表压强，M1与M2代表不同温度，且M2＞M1 C.图像中P点代表的平衡常数K的数值为4 D.若维持温度和容器容积不变，再充入1 mol CO、2 mol H2，达到平衡时CO的转化率不变 答案　C　 解析　该反应的正反应为放热反应，升高温度，虽然化学反应速率加快，但平衡逆向移动，甲醇的产率减小，故利用该反应合成甲醇时温度不是越高越好，A项错误；该反应的正反应为气体体积减小的放热反应，温度一定时，增大压强，平衡正向移动，CO的平衡转化率增大，压强一定时升高温度，平衡逆向移动，CO的平衡转化率减小，图像中X代表压强，M1与M2代表温度且M2＜M1，B项错误；图像中P点CO的平衡转化率为50％，列三段式： 　　　　　　　　　CO（g）＋2H2（g）CH3OH（g） c（起始）（mol/L）0.5　10 c（转化）（mol/L）0.5×0.5　0.50.25 c（平衡量）（mol/L）0.25　0.50.25， 平衡常数K＝＝＝4，C项正确；该反应的正反应气体体积减小，若维持温度和容器容积不变，再充入1 mol CO、2 mol H2，相当于增大压强，平衡正向移动，达到平衡时CO的转化率增大，D项错误。 12.某工业生产中发生反应：2A（g）＋B（g）2M（g）　ΔH＜0。下列有关该工业生产的说法正确的是（　　） A.工业上合成M时，一定采用高压条件，因为高压有利于M的生成 B.若物质B价廉易得，工业上一般采用加入过量的B以提高A和B的转化率 C.工业上一般采用较高温度合成M，因温度越高，反应物的转化率越高 D.工业生产中常采用催化剂，因为生产中使用催化剂可提高M的日产量 答案　D　 解析　工业上合成M可能采用常压，如H2SO4工业中SO3的生成，A项错误；加入过量B只能提高A的转化率，B的转化率降低，B项错误；温度升高，平衡逆向移动，反应物的转化率降低，C项错误；使用催化剂可降低反应的活化能，提高反应速率，D项正确。 13.下列有关工业生产的叙述正确的是（　　） A.合成氨生产过程中将NH3液化分离，可加快正、逆反应速率，提高N2、H2的转化率 B.硫酸厂靠近原料产地比靠近硫酸消费中心更为有利 C.由于2SO2（g）＋O2（g）2SO3（g），所以硫酸生产中常采用高压条件提高SO2的转化率 D.充分利用硫酸厂生产过程中产生的“废热”，可使硫酸厂向外界输出大量的能量 答案　D　 解析　从原理上讲，合成氨时将氨液化使正、逆反应速率都减小，A项错误；厂址的选择要综合考虑，B项错误；对于二氧化硫与氧气反应生成三氧化硫的反应，在常压下二氧化硫的转化率已相当高，不用再提高成本采取高压，C项错误；要充分合理地利用能源，D项正确。 14.硫酸是一种重要的化工产品，目前主要采用“接触法”进行生产。有关接触氧化反应2SO2＋O22SO3的说法中正确的是（　　） A.只要选择适宜的条件，SO2和O2就能全部转化为SO3 B.该反应达到平衡后，反应就完全停止了，即正、逆反应速率均为零 C.在达到平衡的体系中，充入由18O原子组成的O2后，SO2中18O含量减少，SO3中18O含量增多 D.在工业合成SO3时，要同时考虑反应速率和反应能达到的限度两方面的问题 答案　D　 解析　反应为可逆反应，SO2和O2不能全部转化为SO3，A项错误；达到平衡后反应不停止，正、逆反应速率相等但不为0，B项错误；达到平衡后充入由18O原子组成的O2，平衡向正方向移动，SO3中18O含量增多，因为反应可逆，SO2中18O含量也增多，C项错误。 15.合成氨对人类的生存和发展有着重要意义，1909年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。 （1）化学家Gethard Ertl证实了氢气与氮气在固体催化剂表面合成氨的过程，示意图如图所示。 下列说法正确的是　　　　（填标号）。 a.①表示N2、H2分子中均是单键 b.该过程表示化学变化中包含旧化学键的断裂和新化学键的生成 c.③→④需要吸收能量 d.②→③需要吸收能量 （2）已知N2（g）＋O2（g）2NO（g）　K（298 K）＝5×10－31；N2（g）＋3H2（g）2NH3（g） K（298 K）＝4.1×106，请分析工业上选用氮气与氢气反应固氮，而没有选用氮气和氧气反应固氮的原因是　　　　 　　　　。 （3）对于反应N2（g）＋3H2（g）2NH3（g），在一定条件下氨的平衡含量如表所示。 温度/ ℃ 压强/MPa 氨的平衡含量 200 10 81.5％ 550 10 8.25％ 哈伯选用的条件是550 ℃、10 MPa，而非200 ℃、10 MPa，可能的原因是　　　　。 （4）合成氨需要选择合适的催化剂，分别选用A、B、C三种催化剂进行实验，所得结果如图1所示（其他条件相同），则实际生产中适宜选择的催化剂是　　　　（填“A”“B”或“C”）。 （5）如图2是当反应器中按n（N2）∶n（H2）＝1∶3投料后，在200 ℃、400 ℃、600 ℃反应达到平衡时，混合物中NH3的物质的量分数随总压强的变化曲线。 ①曲线a、b、c对应温度较高的是　　　　（填“a”或“b”或“c”）。 ②列出b点平衡常数计算式Kp＝　　　　 （用平衡分压代替平衡浓度计算，分压＝总压×物质的量分数；不要求计算结果）。 解析　（1）图示①并不表示N2分子和H2分子的化学键，因为N2是三键，H2分子中是单键，a项错误；②→③表示N≡N、H—H断裂，③→④表示N—H键的形成，b项正确；由图可知，③→④是表示化学键的形成，将释放能量，c项错误；由图可知，②→③是断开化学键的过程，需要吸收能量，d项正确。（2）平衡常数越大，化学反应向正反应方向进行的程度越大，即反应的限度越大，反应物的转化率越大。 （3）在工业生产中，注重的是生产效率，而化学反应速率决定了生产效率，哈伯选用的条件是550 ℃、10 MPa，原因可能是：在该条件下催化剂的活性最好，可以提高合成氨的化学反应速率。（4）由图可知，催化剂A在较低温度下具有较高的催化活性，且合成氨反应是放热反应，低温对氨的合成有利，所以实际生产中适宜选择的催化剂是A。（5）①合成氨反应为放热反应，升高温度，平衡逆向移动，NH3的物质的量分数减小，曲线a、b、c对应温度较高的是c。②根据图中的数据可知，b点时NH3的平衡物质的量分数为20％，总压强p＝70 MPa；起始投料比等于化学计量数之比，则b点时N2的物质的量分数为（1－20％）×＝20％，H2的物质的量分数为20％×3＝60％，则 Kp＝。 答案：（1）bd　（2）在298 K时，氮气与氢气反应的化学平衡常数远大于氮气与氧气反应的化学平衡常数，氮气与氢气反应正向进行的程度大　（3）在该条件下催化剂的活性最好，可以提高合成氨的化学反应速率　（4）A （5）①c② 学科网（北京）股份有限公司 $$