2.4 化学反应条件的优化 工业合成氨 同步练习题2023-2024学年高二上学期鲁科版（2019）化学选择性必修1

2.4 化学反应条件的优化--工业合成氨 同步练习题 一、选择题 1．下列有关化学反应限度的说法不正确的是 A．任何可逆反应的进程都有一定限度 B．化学反应的限度不可以通过改变条件而改变 C．化学平衡状态是指一定条件下进行的可逆反应达到的最大限度 D．化学反应的限度决定了反应物在该条件下转化为生成物的最大转化率 2．某MOFs多孔超分子材料的空腔大小适配N2O4可将其“固定”得到R(如下图所示)，实现从烟气中分离出N2O4并可制备HNO3。 已知反应；ΔH<0。下列说法正确的是 A．图示过程属于氮的固定 B．高温、高压下有利于从烟气中分离出N2O4 C．R在O2中水洗，可制得HNO3同时实现MOFs再生 D．该MOFs材料也可用于储存H2 3．下列说法正确的是 A．一定温度下，对平衡体系缩小体积，再次平衡时不变 B．加入适量的催化剂或增大压强，均可使反应物分子中活化分子的百分数增大 C．燃烧热随化学方程式中各物质的化学计量数的改变而改变 D．水结冰的过程， 4．下列事实中，不能用勒夏特列原理解释的是 A．加入催化剂，有利于SO2与O2反应生成SO3 B．红棕色的NO2，加压后颜色先变深后变浅 C．工业合成氨使用过量氮气以提高氢气的平衡转化率 D．黄绿色的氯水光照后颜色变浅 5．某对于平衡体系xA(g)＋yB(g)mC(g)＋nD(g)，其他条件不变增大压强，C的百分含量减少，则下列关系中正确的是 A．x＋m<n B．x＋y<m＋n C．m＋n>x D．m＋n<y＋x 6．下列措施或现象不能用勒夏特列原理解释的是 A．硫酸工业在高压条件下合成三氧化硫 B．用盐酸清洗锅炉水垢中的难溶碳酸盐 C．实验室橱柜中的氯水久置变质 D．生铁制品比纯铁制品更易发生锈蚀 7．下列有关电离平衡的叙述错误的是 A．氯化钠溶液中不存在电离平衡 B．达到平衡时电离过程仍在不断进行 C．达到电离平衡时，溶液中各种离子浓度、分子浓度不变 D．温度改变(其它条件不变时)电离平衡必发生移动 8．最新报道：科学家首次用X射线激光技术观察到CO与O在催化剂表面形成化学键的过程。反应过程的示意图如图： 下列说法正确的是 A．在该过程中，CO断键形成C和O B．状态I→状态III表示CO与的反应过程 C．CO和O生成是吸热反应 D．CO和O生成了具有极性共价键的 二、填空题 9．在一定条件下，反应 在一密闭体系中达到化学平衡。 (1)请写出该反应的平衡常数表达式： (2)请说明改变下列条件时，平衡如何移动。 a.保持压强不变，升高温度 ； b.保持温度不变，缩小容器的体积 ； c.保持体积不变，通入氢气 。 10．催化加氢合成二甲醚是资源化利用的有效途径之一，合成二甲醚的总反应可表示为：总反应：(表示平衡常数，下同) 该反应可通过如下步骤来实现： 反应Ⅰ： 反应Ⅱ： 请回答： (1) (用表示)， (用表示)。 (2)、的条件下，平衡时转化率和的选择性随温度变化如图1所示。 其中：的选择性 ①下列说法正确的是 。 A． B．若反应在恒容密闭容器中进行，当体系压强不再变化，则反应Ⅰ、Ⅱ均达到平衡状态 C．提高氢碳比，平衡时的转化率增大，的选择性减小 ②时，不考虑其他副反应，反应Ⅰ的平衡常数为 。 ③、的条件下，催化加氢反应一段时间，不同温度下实际转化率和实际选择性数据如表： 温度/ 220 240 260 280 300 实际转化率% 7.6 12.4 14.8 18.6 22.9 二甲醚实际选择性% 68.7 77.2 61.0 41.5 27.5 该体系合成二甲醚的最佳反应温度为 。 ④由上表数据可知，二甲醚的实际选择性逐渐减小，从化学反应速率角度分析原因 。 (3)、、，平衡时转化率和的收率与进料气中体积分数有关，其变化如图2所示，其中： 的收率 的收率 请在图2中选出在之间平衡收率的变化趋势 (填“a”或“b”或“c”) 11．在一体积固定的密闭容器中，某化学反应在四种不同条件下进行，B、D的起始浓度均为0。反应物A的浓度随反应时间的变化情况如下表： 实验序号 时间 浓度 温度/℃ 0 10 20 30 40 50 60 1 800 1.0 0.80 0.67 0.57 0.50 0.50 0.50 2 800 0.60 0.50 0.50 0.50 0.50 0.50 3 800 0.92 0.75 0.93 0.60 0.60 0.60 4 820 1.0 0.40 0.25 0.20 0.20 0.20 0.20 根据上述数据，完成下列填空： (1)实验1中，在10～20min内，用A表示的该反应的平均速率为 。 (2)实验2中 ，反应经20min就达到平衡，可推测实验2中还隐含的条件是 。 (3)设实验1的反应速率为，实验3的反应速率为，则 (填“>”“<”或“=”，下同)，且 1.0。 (4)请根据以上实验指出要加快该反应速率可采取的方法： (列举3种方法)。 12．为了净化汽车尾气，目前工业上采用CO与NO在催化剂的作用下反应转化为无害气体的工艺：。某实验小组在实验室进行模拟实验。250℃条件下，在5L恒容密闭容器内通入等物质的量的CO和NO，测得n(CO)随时间的变化情况如下表： 时间/s 0 1 2 3 4 5 n(CO)/mol 0.40 0.35 0.31 0.30 0.30 0.30 回答下列问题： (1)0～2s内用N2表示的反应速率是 。 (2)平衡时CO2的物质的量浓度为 。 (3)达到平衡时，反应前后总压强之比p(前)：p(后)= 。 (4)达到平衡时，NO的转化率为 。 【参考答案】 一、选择题 1．B 解析：A．可逆反应均不能进行到底，任何可逆反应的进程都有一定限度，A正确； B．根据勒夏特列原理可知，化学反应的限度可以通过改变条件而改变，B错误； C．在一定条件下，当达到化学反应限度时，正逆反应速率相等，反应物的浓度和生成物的浓度不再改变，即可逆反应达到的最大限度，C正确； D．当达到化学反应限度时，正逆反应速率相等，反应物的浓度和生成物的浓度不再改变，反应物在该条件下的转化率最大，D正确； 故选B。 2．C 解析：A．氮的固定是指游离态的氮气转化为氮的化合物，是两种含氮化合物的相互转化，不属于氮的固定，A错误； B．该反应的放热反应，高温下平衡逆向移动，不利于从烟气中分离出，B错误； C．由图可知，R在中水洗，发生反应：，可制得HNO3同时实现再生，C正确 D．材料可以于储存，但是不一定能储存，D错误； 故选C。 3．A 解析：A．反应体系中只有氧气一种气体，一定温度下，Kp为定值，故平衡体系缩小体积，再次平衡时不变，故A正确； B．增大压强不会改变反应物中活化分子的比例，故B错误； C．燃烧热是在101 kPa时，1 mol物质完全燃烧生成稳定的氧化物时所放出的热量；不会随化学方程式中各物质的化学计量数的改变而改变，故C错误； D．水结冰的过程是一个放热熵减过程，，，故D错误； 故选A。 4．A 解析：A．催化剂加快反应速率，不能改变平衡移动，不能用勒夏特列原理解释，A符合题意； B．红棕色的NO2，加压后颜色先变深后变浅，说明平衡向消耗二氧化氮的方向移动，能用勒夏特列原理解释，B不符合题意； C．使用过量氮气可以促进氢气的转化，提高氢气的平衡转化率，能用勒夏特列原理解释，C不符合题意； D．黄绿色的氯水光照后颜色变浅，说明次氯酸分解后氯气向生成次氯酸的方向移动，能用勒夏特列原理解释，D不符合题意； 故选A。 5．B 解析：增加压强，平衡向气体分子数减小的方向移动，C的百分含量减少，说明平衡逆向移动了；所以逆向是气体减少的方向，则有x＋y<m＋n。 故选B。 6．D 解析：A．在高压条件下，合成三氧化硫的反应会持续生成产物，符合勒夏特列原理，故A正确； B．使用的盐酸的浓度不一样，清洗水垢的效果也不一样，可以用勒夏特列原理解释，故B正确； C．氯水放久了之后，其中的HClO容易分解掉，反应就会向正反应方向移动，符合勒夏特列原理，故C正确； D．生铁中除了铁之外还有别的杂质，在潮湿的环境中更易形成微小的原电池，更容易被腐蚀，所以D用原电池原理来解释，故D错误； 故本题选D． 7．A 解析：A．氯化钠溶液中存在水的电离平衡，A错误； B．电离平衡是动态平衡，达到平衡时电离过程仍在不断进行，B正确； C．达到电离平衡时，电离速率与离子结合成分子的速率相等，溶液中各种离子浓度、分子浓度不变，C正确； D．电离是吸热的，温度改变电离平衡必发生移动，D正确； 故选A。 8．D 解析：A．由图可知不存在CO的断键过程，故A错误； B．状态Ⅰ→状态Ⅲ表示CO与O反应的过程，而不是与氧气反应，故B错误； C．由图可知反应物总能量大于生成物总能量，反应为放热反应，故C错误； D．CO与O在催化剂表面形成CO2，所以状态Ⅰ→状态Ⅲ表示CO与O反应生成了具有极性共价键的CO2，故D正确。 综上所述，答案为D。 二、填空题 9．(1) (2)逆向移动 不移动 正向移动 解析：（1）平衡常数：可逆化学反应达到平衡状态时生成物与反应物的浓度(方程式系数幂次方)乘积之比或反应产物与反应底物的浓度(方程式系数幂次方)乘积之比。因此的平衡常数。 （2）a．该反应正向为放热反应，保持压强不变，升高温度，平衡将向吸热反应方向移动，即平衡逆向移动； b．该反应为气体等体积反应，保持温度不变，缩小容器的体积，平衡不发生移动； c．保持体积不变，通入氢气，反应物浓度增大，平衡将正向移动。 10．(1) (2)AB 0.052 ，在催化剂作用下，随着温度升高，反应Ⅰ速率加快的程度比反应Ⅱ大，故二甲醚的实际选择性逐渐减小 (3)a 解析：（1）反应Ⅰ： 反应Ⅱ：根据盖斯定律分析，有Ⅰ×2+Ⅱ得热化学方程式，则平衡常数有K=。 （2）①从图分析，随着温度升高，甲醚的平衡选择性降低，说明生成甲醚的反应为放热反应，二氧化碳的平衡转化率先降低后升高，说明反应Ⅰ为放热反应，而反应Ⅱ为吸热反应，但总反应为放热反应，故A正确；若反应在恒容密闭容器中进行，当体系压强不再变化，因为反应Ⅱ为前后气体总物质的量不同的反应，故反应Ⅱ达到平衡，进而推知反应Ⅰ、Ⅱ也达到平衡状态，故B正确；若提高氢碳比，从反应Ⅰ分析，二氧化碳的转化率应该降低，但平衡时的转化率增大，说明反应Ⅱ进行的程度较大，故的选择性增大。故选AB。 ②从图中（360,35）点分析，二氧化碳的转化率为35%，此时没有生成甲醚，故有 ，则平衡常数K=。 ③从表中数据分析，在二甲醚的实际选择性最大，故最佳反应温度为。 ④，在催化剂作用下，随着温度升高，反应Ⅰ速率加快的程度比反应Ⅱ大，故二甲醚的实际选择性逐渐减小。 （3）从图分析，二氧化碳的转化率降低，而二甲醚的平衡收率增大，故一氧化碳的平衡收率应逐渐降低且降低程度比二氧化碳大，故选择a曲线。 11．(1)0.013 (2)1.0 使用了催化剂(或增大压强) (3)> > (4)①增大反应物A的浓度，②升高温度，③使用催化剂 解析：（1）在实验1中，反应在10~20min时间内的平均速率； （2）实验1和实验2达到平衡时，A的浓度不改变且相等，说明实验2与实验1其他条件完全相同，实验2与实验1中A的初始浓度应相同，起始浓度；实验2较实验1达到平衡时间短，故推测实验2中还隐含的条件是使用了合适的催化剂； （3）对比实验3与实验1可知，从10min至20min，实验1中A是浓度变化为0.13mol/L，而实验3中A的浓度变化为0.17mol/L，这说明了，又知实验1的起始浓度为1mol/L，由平衡浓度可知，实验3的起始浓度大于1mol/L，即； （4）加快该反应速率可采取的方法：①增大反应物A的浓度，②升高温度，③使用催化剂。 12．0045mol·L-1·s-1 0.02mol·L-1 16：15 25% 解析：(1)0～2s内消耗0.09mol CO，则生成0.045mol N2，用N2表示的反应速率是0.0045mol·L-1·s-1。 (2)根据表格数据，3s时反应达到平衡状态，消耗0.1molCO，生成0.1mol CO2，平衡时CO2的物质的量浓度为0.02mol·L-1； (3) 同温、同体积，压强比等于物质的量比，达到平衡时，反应前后总压强之比p(前)：p(后)=(0.4+0.4)：(0.3+0.3+0.1+0.05)=16:15。 (4)达到平衡时，消耗0.1molNO，NO的转化率为25%。 学科网（北京）股份有限公司 $$