内容正文:
假期作业(七) 化学反应的调控
化
学
反
应
的
调
控
化学反应速率
温度
压强
催化剂
ì
î
í
ï
ï
ï
ï
化学平衡
温度
压强{
合成氨条件的选择
温度:400~500℃
压强:10MPa~30MPa
催化剂:铁触媒
ì
î
í
ï
ï
ï
ï
ì
î
í
ï
ï
ï
ï
ï
ï
ï
ï
ï
ï
ï
ï
ï
ï
一、工业合成氨的原理是N2(g)+3H2(g)
2NH3(g) ΔH=-92.4kJmol-1,从速
率角度分析,反应需要在 (填“较
高”或“较低”)温度下进行,而从提高反应物
转化率的角度分析,反应需要在
(从压强和温度方面回答)条件下进行,原因
是合成氨的反应为
.
二、合成氨反应条件的原理分析
1.反应原理:N2(g)+3H2(g) 2NH3(g)
ΔH=-92.4kJmol-1.
2.反应特点
3.影响因素
(1)增大合成氨反应速率的措施:升高温度、增
大压强、增大反应物浓度、使用催化剂等.
(2)提高平衡混合气体中氨的含量措施:降低
温度、增大压强、增大反应物浓度等.
三、实际合成氨工业中选择的生产条件
1.压强:合成氨厂一般采用的压强为
.
2.温度:一般采用的温度为 .
3.催化剂:合成氨工业普遍使用的是以铁为主
体的多成分催化剂,又称 .
一、较高 低温、高压 正反应为气体体积减
小的放热反应
二、2.可逆 减小 <
三、1.10MPa~30MPa 2.400~500℃
3.铁触媒
1.合成氨生产中,说法正确的是 ( )
A.使用催化剂,提高原料的利用率
B.采用高温、高压工艺提高氨的产率
C.产物用水吸收,剩余气体循环利用
D.增大反应物浓度,对v正 影响更大
2.把NO2 和N2O4 的混合气体盛在甲、乙两个
大小相同的连通烧瓶里,然后用夹子夹住橡
皮管,把甲烧瓶放进冷水里(N2O4 没有液
化),乙烧瓶放入热水里,一段时间后,两个
烧瓶中气体具有相同的 ( )
A.分子数 B.质量
C.颜色 D.平均相对分子质量
91
3.某已平衡的化学可逆反应,下列有关叙述正
确的是 ( )
A.使用合适的催化剂可以使平衡正向移动
B.升高温度,平衡一定正向移动
C.增加生成物的质量,平衡一定逆向移动
D.有气体参加的可逆反应,减小体积增大
压强能够加快反应速率
4.在合成氨的工业中,为增加氨的日产量而采
取的措施中,与平衡移动无关的是 ( )
A.不断将氨分离出来
B.使用催化剂
C.增大原料气的浓度
D.采用2×107~3×107Pa的压强
5.合成氨工业采取循环操作,主要目的是
( )
A.加快反应速率
B.提高NH3 的平衡浓度
C.降低NH3 的沸点
D.提高N2 和 H2 的利用率
6.CO2 和 H2 在 一 定 条 件 下 可 合 成
CH3OCH3.已知在恒容密闭容器中发生
反应:2CO2(g)+6H2(g) CH3OCH3(g)+
3H2O(g),下列判断正确的是 ( )
A.容器中压强不变可说明反应达到平衡
状态
B.增大 H2 浓度,逆反应速率减小
C.若 该 反 应 为 放 热 反 应,则 反 应 不 需
要加热
D.反 应 过 程 中 正 反 应 速 率:v(CO2)
=3v(H2)
7.2022年全球首套千吨级二氧化碳加氢制汽
油装置在中国山东开车成功,生产出符合国
Ⅵ标准的清洁汽油产品,对助力实现“碳中
和”及缓解石油短缺具有重大意义.其合成
过程如图,下列有关说法正确的是 ( )
A.CO转变成烯烃反应只有碳氢键的形成
B.催化剂 HZMSG5可以提高汽油中芳香烃
的平衡产率
C.由图可知合成过程中CO2 转化为汽油的
转化率为78%
D.若生成C5 及以上的烷烃和水,则起始时
CO2 和H2 的物质的量之比不低于5∶16
8.反应NH4HS(s) NH3(g)+H2S(g)在
一定温度下达到平衡,下列各种情况下,不
能使平衡发生移动的是 ( )
①温度、容积不变时,通入SO2 气体 ②移
走一部分NH4HS固体 ③容积不变,充入
氮气 ④充入氮气,保持压强不变
A.①② B.①③
C.①②③ D.②③
9.以下是关于合成氨的有关问题,请回答:
(1)若在一容积为2L的密闭容器中加入
02mol的N2 和06mol的 H2 在一定条件
下发生反应:N2(g)+3H2(g) 2NH3(g)
ΔH<0,若在5分钟时反应达到平衡,此时
测得NH3 的物质的量为02mol.则平衡
时c(N2)= .平衡时 H2 的转化率
为 %.
02
(2)平衡后,若提高 H2 的转化率,可以采取
的措施有 .
A.加了催化剂
B.增大容器体积
C.降低反应体系的温度
D.加入一定量N2
(3)若在05L的密闭容器中,一定量的氮
气和氢气进行如下反应:N2(g)+3H2(g)
2NH3(g) ΔH<0,其化学平衡常数K
与温度T 的关系如表所示:
T/℃ 200 300 400
K K1 K2 05
请完成下列问题:
①写出化学平衡常数K 的表达式 .
②试比较K1、K2 的大小,K1 K2(填
“>”“<”或“=”);
③400℃时,反应2NH3(g) N2(g)+3H2(g)
的化学平衡常数为 .当测得 NH3、
N2 和 H2 物质的量分别为3mol、2mol和
1mol时,则该反应的v(N2)正 v(N2)逆
(填“>”“<”或“=”).
1.(2024广东卷,15)对反应S(g) T(g)
(I为中间产物),相同条件下:①加入催化
剂,反应达到平衡所需时间大幅缩短;②提
高反应温度,c平(S)/c平(T)增大,c平(S)/c平
(I)减小.基于以上事实,可能的反应历程
示意图(———为无催化剂,------为
有催化剂)为 ( )
2.(2022湖北卷)硫代碳酸钠能用于处理废
水中的重金属离子,可通过如下反应制备:
2NaHS(s)+CS2(l)Na2CS3(s)+H2S(g),
下列说法正确的是 ( )
A.Na2CS3 不能被氧化
B.Na2CS3 溶液显碱性
C.该制备反应是熵减过程
D.CS2 的热稳定性比CO2 的高
催化剂的发展和应用
物理化学之父奥斯特瓦尔德最早提出
现代催化剂的定义:在化学反应里能够改变其
他物质的化学反应速率,而本身的质量和化学
性质在反应前后都没有改变的物质叫催化剂.
由于在研究催化、化学平衡和化学反应速率方
面的卓著功绩,1909年他第一个在催化方面
获得诺贝尔化学奖.
人们对催化剂的认识是长期实践的结果.
早在古代,人类就开始利用曲(酶)酿酒制醋;
中世纪炼金术士用硝石作催化剂,以硫黄为原
料制造硫酸;13世纪发现硫酸能使乙醇变为
乙醚;1835年瑞典化学家贝采尼乌斯首次提
出“催化”的概念;1905年德国科学家哈伯利
用催化剂将空气中的氮气与氢气合成氨,在工
业上取得成果;20世纪30年代,石油炼制工
业广泛使用催化剂;近年来,催化剂更是发挥
着重大的作用.
12
到平衡时CO2 和 H2 的摩尔分数相等.A.根据分析,T1
比T2 反应速率快,反应速率常数与温度有关,结合反应
速率方程知k1>k2,A项正确;B.反应的速率方程为v=
kc05(H2)c(CO2),则
v(T1)
v(T2)
=
k1c0.5(H2)1c(CO2)1
k2c0.5(H2)2c(CO2)2
,T1
温度下达到平衡时反应物的摩尔分数低于T2 温度下平
衡时,则v
(T1)
v(T2)
<
k1
k2
,B项正确;C.温度不变,仅改变体系
初始压力,虽然平衡不移动,但反应物的浓度改变,反应
速率改变,反应达到平衡的时间改变,反应物摩尔分数随
时间的变化曲线变化,C项错误;D.T2 温度下,改变初始
投料比,相当于改变某一反应物的浓度,达到平衡时 H2
和CO2 的摩尔分数不可能相等,故不能使平衡时各组分
摩尔分数与T1 温度时相同,D项错误;答案选CD.
2.BD A.反应为乙苯制备苯乙烯的过程,开始反应物浓度
最大,生成物浓度为0,所以曲线①表示的是正反应的vGt
关系,曲线②表示的是逆反应的vGt关系,故 A 错误;B.t2
时,正逆反应速率相等,体系处于平衡状态,故B正确;C.
反应进行到t1 时,反应正向进行,故Q<K,故C错误;D.
催化剂能降低反应的活化能,使反应的v1、v2 都增大,故
D正确;故选BD.
假期作业(七)
1.D 2.B 3.D 4.B
5.D 合成氨反应是可逆反应,采取循环操作的主要目的是
提高 N2 和 H2 的利用率.
6.A A.反应前后气体体积变小,容器中压强不变可说明
反应达到平衡状态,故 A 正确;B.增大 H2 浓度,正、逆反
应速率均增大,故B错误;C.加热是反应条件,与反应是
吸热反应还是放热反应无必然联系,故C错误;D.反应过
程中正反应速率:3v(CO2)=v(H2),故 D错误;故选 A.
7.D A.碳原子之间存在碳碳双键的烃为烯烃,即烯烃中
除了C-H 键、碳碳单键外,还有碳碳双键,故CO转变成
烯烃反应不止有碳氢键的形成,还有碳碳单键、碳碳双键
的形成,故 A错误;B.催化剂只能改变反应速率,不能使
平衡移动,催化剂 HZMSG5不可以提高汽油中芳香烃的
平衡产率,故B错误;C.由图可知合成过程中 CO2 除了
转化为汽油外,还有其他的产物生成,其中生成汽油的选
择性是78%,故 C错误;D.生成的烷烃分子中 C原子数
越少,耗氢量越低,当生成C5 的烷烃和水时,起始时 CO2
和 H2 的物质的量之比为5∶16,故当生成 C5 及以上的
烷烃和水,则起始时 CO2 和 H2 的物质的量之比不低于
5∶16,故 D正确;故选:D.
8.D 温度、容积不变时,通入SO2 气体,SO2 与硫化氢反应
生成S,硫化氢的浓度降低,平衡向正反应方向移动,故①
不符合;NH4HS为固体,改变 NH4HS固体的用量,不影
响平衡移动,故②符合;容积不变,充入氮气,反应气体混
合物各组分的浓度不变,平衡不移动,故③符合;充入氮
气,保持压强不变,体积增大,反应气体混合物各组分的
浓度降 低,压 强 降 低,平 衡 向 正 反 应 方 向 移 动,故 ④
不符合.
9.解析:(1)若在5分钟时反应达到平衡,此时测得 NH3 的
物质的量为02mol,消耗01mol氮气,平衡时氮气的浓度
是0.2mol-0.1mol
2L =005mol
/L,消耗氢气的物质的量是
02mol×15=03 mol,氢 气 的 转 化 率 为:0.3mol0.6mol×
100%=50%;
(2)A.加了催化剂加快反应速率,不影响平衡移动,氢气
转化率不变,A项不选;B.增大容器体积,压强减小,平衡
向逆反应方向移动,氢气转化率减小,B项不选;C.正反
应为放热反应,降低反应体系的温度,平衡正向移动,氢
气转化率增大,C 项选;D.加入一定量 N2,平衡正向移
动,氢气转化率增大,D项选;答案选CD;
(3)① 由 反 应 可 知 平 衡 常 数 的 表 达 式 为:K =
c2(NH3)
c(N2)c3(H2)
;②正反应为放热反应,升高温度平衡逆
向移 动,平 衡 常 数 减 小,故 K1>K2;③400℃ 时,反 应
2NH3(g) N2(g)+3H2(g)的化学平衡常数与 N2(g)
+3H2(g) 2NH3(g)的平衡常数互为倒数,则400℃
时,反应2NH3(g) N2(g)+3H2(g)的化学平衡常数
K= 10.5=2
;此时浓度商Qc=
4×23
62
=89<K=2
,反应向
正反应进行,则该反应的v(N2)正 >v(N2)逆 .
答案:(1)005mol/L 50
(2)CD
(3)①
c2(NH3)
c(N2)c3(H2)
②> ③2 >
高考冲浪
1.A 提高反应温度,c平 (S)/c平 (T)增大,说明反应 S(g)
T(g)的平衡逆向移动,即该反应为放热反应,c平 (S)/
c平(I)减小,说明S生成中间产物I的反应平衡正向移动,
属于吸热反应,由此可排除 C、D 选项,加入催化剂,反应
达到平衡所需时间大幅缩短,即反应的决速步骤的活化
能下降,使得反应速率大幅加快,活化能大的步骤为决速
步骤,符合条件的反应历程示意图为 A,故 A正确.
84
2.B A.Na2CS3 中硫元素为-2价,还原性比较强,能被氧
化,故 A错误;B.类比 Na2CO3 溶液,O与S同主族,可知
Na2CS3 溶液显碱性,故B正确;C.由反应方程式可知,固
体与液体反应制备了硫化氢气体,故该制备反应是熵增
过程,故C错误;D.S的原子半径比 O 大,故 CS键长
比CO 键长长,键能小,故 CS2 的热稳定性比 CO2 的
低,故 D错误;故选B.
假期作业(八)
1.D 2.A 3.B
4.C A.1000L某湖水含有0.5molH2SO4,则c(H+)=
0.5mol×2
1000L =0.001mol
/L,溶液的pH=3,不适合七彩
神仙鱼生长,故 A错误;B.当前湖水中含有硫酸,硫酸抑
制了 水 的 电 离,根 据 溶 液 的 pH =3 可 知 溶 液 中 的
c(OH-)=10-11mol/L,则 水 电 离 的c(H+ )=1.0×
10-11mol/L,故B错误;C.若将该湖水稀释103 倍,湖水
的pH=6,仍然不利于七彩神仙鱼生长,故 C正确;D.该
湖水是酸性的,将该湖水稀释107 倍,湖水仍是酸性的,其
pH<7,故 D错误;故选C.
5.C A.pH 试纸测稀碱液的pH,若湿润,相当于稀释,氢
氧根离子浓度减小,则测定值偏小,故 A 错误;B.硅酸钠
溶液具有粘性,能将玻璃塞和试剂瓶粘结在一起,所以硅
酸钠溶液应该保存在橡胶塞试剂瓶中,故B错误;C.滴定
管的0刻度在上方,滴定前滴定管内无气泡,终点读数时
有气泡,使溶液的体积差偏小,则读取数值偏小,故 C正
确;D.润洗酸式滴定管时应从滴定管上口加入3~5mL
所要盛装的酸溶液,倾斜着转动滴定管,使液体润湿其内
壁,再从下口放出,重复2~3次,故 D错误;答案为C.
6.BD 7.BD
8.解析:(1)加入氨水前滤液的pH 为4,所以土壤显酸性;
(2)根据图表数据可知,当氨水体积加到12mL后溶液pH
保持不变,此时溶液的pH 可以近似为氨水的pH,即氨水
的pH=10,c(OH-)=10
-14
10-10
mol/L=10-4mol/L;(3)根
据表格数据可知加入8mL氨水时溶液pH为6,加入10mL
氨水时pH为8,则使该滤液呈中性的氨水的体积V=9mL.
答案:(1)酸性 (2)10 10-4mol/L (3)9mL
9.解析:25 ℃ 时,Kw=c(H+ )c(OH- )=1×10-14,
100℃时,Kw=c(H+)c(OH- )=1×10-12,故水的离
子积增大,原因是温度升高,水的电离程度增大,水电离出
来的c(H+)与c(OH-)增大,Kw 增大.
答案:1×10-14 1×10-12 水的电离是吸热过程,温度
升高,水 的 电 离 程 度 增 大,水 电 离 出 来 的c(H+)与
c(OH-)增大,Kw 增大
高考冲浪
1.B A.H2SO4 是二元酸,CH3COOH 是一元酸,通过该实
验无法说明 H2SO4 和 CH3COOH 酸性的强弱,故 A 错
误;B.向2mL0.1molL-1Na2S溶液中滴加几滴溴水,
振荡,产生淡黄 色 沉 淀,说 明 发 生 反 应:S2- +Br2
2Br-+S↓,氧化剂的氧化性大于氧化产物,因此氧化性:
Br2>S,故B正确;C.CaCO3和 BaCO3 均为白色沉淀,无
法通过现象确定沉淀种类,无法比较 CaCO3 和BaCO3溶
度积常数的大小,故 C错误;D.比较 CH3COO- 和 NO-2
结 合 H+ 能 力,应 在 相 同 条 件 下 测 定 相 同 浓 度
CH3COONa溶液和 NaNO2 溶液的pH,但题中未明确指
出两者浓度相等,故 D错误;故选B.
2.C A.氯化铵受热分解生成氨气和氯化氢,遇冷又化合
生成氯化铵,则直接加热氯化铵无法制得氨气,实验室用
加热氯化铵和氢氧化钙固体的方法制备氨气,故 A 错误;
B.高锰酸钾溶液具有强氧化性,会腐蚀橡胶管,所以高锰
酸钾溶液应盛放在酸式滴定管中,不能盛放在碱式滴定
管中,故B错误;C.配制一定物质的量浓度的溶液时,俯
视刻度线定容会使溶液的体积偏小,导致所配溶液浓度
偏大,故C正确;D.由图可知,锌铜原电池中,锌电极为原
电池的负极,铜为正极,盐桥中阳离子向硫酸铜溶液中迁
移,故 D错误;故选C.
假期作业(九)
1.B 2.D 3.B
4.C A.若溶液为醋酸和醋酸钠的混合液时,溶液有可能
显酸性,pH<7,故 A错误;
B.若溶液为氢氧化钠和醋酸钠的混合液时,溶液中离子
浓度大 小 关 系 可 以 是c(Na+ )>c(OH- )>c(A-)>
c(H+),故B错误;
C.根据电荷守恒,得c(A-)=c(Na+)时一定有c(OH-)
=c(H+),溶液呈中性,故C正确;
D.若 NaA 是强酸强碱盐,则c(A- )=c(Na+ ),故 D 错
误.故选C.
5.C
6.D A 项,酸浸工序中分次加入稀 HNO3 相当于减小了
酸的浓度,也就减小了金属与酸的反应速率,即降低反应
剧烈程度,正确;B项,转化工序中,Bi(NO3)3+H2O
BiONO3+2HNO3,加入稀 HCl能够抑制该水解平衡正
向移动,也就抑制生成BiONO3,正确;C项,水解工序中,
BiCl3+H2O BiOCl+2HCl,加入少量CH3COONa(s)与
HCl反应,有利于水解平衡正向移动,提高了 Bi3+ 水解程
度,正确;D 项,NH4NO3 水解显酸性,BiCl3+H2O
BiOCl+2HCl,不利于水解平衡正向移动,不利于 BiOCl
的生成.
94