假期作业(6)化学反应的调控-【百汇大课堂·寒假作业】2024-2025学年高二化学假期作业

假期作业 学为 假期作业（六）化学反应的调控 一别识导图· 如图，压强越大，合成氨反应的反应速率越 大，原料的转化率越高，平衡混合物中氨的体 N(g)+3H,(g)一2NH(g)△H=-92.4k/mol 积分数越高 案例 优 低温 化学 化学 高温 反应 平衡 反应 高国 高压 速率 角度 的调 增大反应物浓度 20 增大反应 角度 (转化率) 控 使用催化剂 0 20406080100 物浓度 Ht贤/MPa 工业合成氨的条件： 400℃下平衡时氨的体积分数随压强的变化示意图 铁触媒，400一500℃ 10~30MPa 压强越大，对材料的强度和设备的制造要求 点 也越高，需要的动力也越大，这将会大大增加 一重摊精训 生产投资，并可能降低综合经济效益 (2)目前，我国合成氨厂一般采用的压强为 一、合成氨反应的特点 10~30MPa。 2.温度 (1)反应 (1)根据平衡移动原理，合成氨应该采用低 N2(g)+3H2(g)=2NH(g) 温以提高平衡转化率。温度对工业合成氨 △H=-92.4kJ/mol。 的影响如下： (2)特点 ①放热反应（△H<0): 如图，温度越低，原料的转化率越高，平衡混 合物中氨的体积分数越高 ②嫡减小的反应（△S<0),即反应过程中气体 901 分子总数减小的反应： ③可逆反应。 点 50 0 二、工业合成氨适宜条件的分析 20 1 0 00元 500600 1.压强 10MPa下平衡时氨的体积分数随温度的变化示意图 (1)理论分析和对实验数据的分析均表明， 合成氨时压强越大越好。压强对工业合成 温度降低会使化学反应速率减小，反应达到 点 平衡所需时间变长，经济效益降低 氨的影响如下： 17 有女商二寒假·化学 (2)目前，在实际生产中一般采用的温度为 3.工业上合成氨一般采用500℃左右的温度， 400~500℃。 其原因是 3.催化剂 ①适当增大NH的合成速率②提高氢气 (1)目前，合成氨工业中普遍使用的催化剂： 铁触媒（以铁为主体的多成分催化剂）。 的转化率③提高氨的产率④催化剂在 (2)催化原理：改变反应历程，降低反应的活 500℃左右活性最大 化能。如图所示： A.① B.①③ 无：化剂 C.①④ D.②③④ 有催化剂 4.如图所示为工业合成氨的流程图，下列有关 NH, 反应过程 说法不正确的是 (3)铁触媒在500℃左右时的活性最大，这 ②加国 催化反应 ④液化液态 也是合成氨反应一般选择400~500℃进行 净化 (2×1wh (500℃，催化剂) 分离 NH 的重要原因。 N,和H 再循环 [注意] 原料气需预先净化，防止原料气中的杂质 A.步骤①中“净化”可以防止催化剂“中毒” 使催化剂“中毒”。 B.步骤②中“加压”既可以提高原料的转化 率，又可以增大反应速率 ·跟踪纵习 G∠LA C.步骤③④⑤均有利于提高原料的平衡转 1.下列有关以H2和N2为原料气的工业合成 化率 氨反应的说法不正确的是 ( D.液态NH3除可生产化肥外，还可作制 A.属于放热反应 冷剂 B.△S>0 5.对于合成氨反应，达到平衡后，以下分析正 C.属于可逆反应 确的是 () D.在恒容容器中反应，压强逐渐减小 A.升高温度，对正反应的反应速率影响 2.已知298K时，合成氨反应N(g)+3H(g)= 更大 2NH3(g)△H=-92.4kJ·mol1,将此 B.增大压强，对正反应的反应速率影响更大 温度下的1molN2和3molH2放在一密闭 C.减小反应物浓度，对逆反应的反应速率影 容器中，在催化剂存在条件下进行反应，测 响更大 得反应放出的热量（忽略能量损失）() A.一定大于92.4kJ D.加入催化剂，对逆反应的反应速率影响 B.一定等于92.4kJ 更大 C.一定小于92.4kJ 6.已知合成氨反应：N2(g)十3H2(g) D.不能确定 2NH(g)△H<0,在一定条件下，其反应 18 假期作业 芳 速率与参加反应的物质的浓度的关系式= 8.CO2的资源化利用能有效减少CO,排放， kc(N2)·c5(H2)·c-I(NH)。既要提高 充分利用碳资源。 合成氨的产率，又要使反应速率增大，可采 CO2催化加氢合成二甲醚是一种CO2转化 取的方法是 方法，其过程中主要发生下列反应： 反应I:CO2(g)+H2(g)—CO(g)+HO(g) A.升高温度 △H=41.2kJ·mol B.使用催化剂 反应：2CO2(g)+6H(g)CH OCH(g)+ C.及时从平衡混合气体中分离出NH 3H2O(g)△H=-122.5kJ·mol D.减小压强 在恒压、CO2和H2的起始量一定的条件 7.已知：N2(g)+3H2(g)=→2NH(g)△H= 下，CO,平衡转化率和平衡时CH,OCH的 一92.4kJ·mol1。起始反应物为N2和 选择性随温度的变化如图。 H2,物质的量之比为1：3，且总物质的量不 100 80 CIL0CⅡ，的远抒性 变，在不同压强和温度下，反应达到平衡时， A C0,平衡转化率 体系中NH的物质的量分数如下表，下列 说法正确的是 ( 20024D280.320 360 温度℃ 温度 其中：CH,OCH2 的选择性 400℃ 450℃ 500℃ 600℃ 压强 2×CH OCH3的物质的量 ×100% 20 MPa 0.387 0.274 0.189 0.088 反应的CO,的物质的量 30 MPa 0.478 0.359 0.260 0.129 (1)温度高于300℃，CO2平衡转化率随温 度升高而上升的原因是 A.体系中NH的物质的量分数越大，则正 反应速率越大 B.反应达到平衡时，N2和H2的转化率之 比均为1：1 (2)220℃时，在催化剂作用下CO2与H C.反应达到平衡时，放出的热量均 反应一段时间后，测得CH,OCH3的选择性 为92.4kJ 为48%（图中A点）。不改变反应时间和温 D.600℃，30MPa下反应达到平衡时，生成 度，一定能提高CH,OCH,选择性的措施有 NH?的物质的量最多 19假期作业 为丰 2.0 mol CH3OH,保持温度不变，Q= 0.4 △S>0,若△H>0,则反应不一定能自发进行，C项错 0.4×0.6 误：只有活化分子之间的有效碰撞才能发生化学反 2.8,Q<K,则平衡正向移动。 应，D项错误。] 答案(1)<(2)增大压强（或增大氢气浓度） 5.B[氯化钠固体溶于水，电离为离子，熵增大，A项为 (3)d4站molL1·min1(6)6.25正向 △S>0的过程：气体反应生成固体，熵减小，B项为 △S<0的过程：物质由固态变为气态或固体分解生成 9.解析(1)密闭容器的容积不变，气体总质量不变，则 气体，城均增大，故C项和D项均为△S>0的过程，] 气体密度恒不变，气体密度不变不能说明反应达到平 6.B[物质由气态变为液态，混乱度减小，即△S<0, 衡状态a错误：该反应前后气体总物质的量不变，则气 A项不符合题意：硝酸铵溶于水是吸热的熵增加过程， 体总压恒不变，气体总压不变不能说明反应达到平衡 △S>0,可自发进行，B项符合题意：一个反应的△H> 状态，b错误；CH,与S2的起始物质的量之比等于其 0,△S>0,根据复合判据可知，高温时，△H一T△S<0, 化学计量数之比，则CH与S2的体积比恒不变，CH4 即高温条件下，反应能自发进行，C项不符合题意：由 与S2体积比不变不能说明反应达到平衡状态，c错 △H<0,△S>0知，△H一T△S<0,故该反应在任何温 误：随着反应的进行，气体总体积不变，CS的体积分 度下都能自发进行，D项不符合题意。] 数不断增大，当CS2的体积分数不变时说明反应达到 7,D[由“两种气体分子都逐渐扩散到两个容器中”可 平衡状态，d正确。 知，此过程为混乱度增大，由有序到无序的过程，属于 (2)设起始时H2S的物质的量为1mol,Ar的物质的 嫡增大的过程，A、C项正确；由“此过程为不伴随能量 量为4mol,平衡时消耗H2S的物质的量为xmol,则 变化的自发过程”可知，此过程中没有热量的吸收或 2H2S(g)S2(g)+2H2(g) 放出，B项正确：此过程是自发进行的，则它的逆过程 起始/mol 1 0 0 是非自发的，D项错误。] 8.C[气体扩散过程中，混乱度增大，此过程自发地从 转化/mol 2 有序向无序方向进行，A、B项错误：根据题给信息可 平衡/mol 1-x 知，反应H2(g)十C2(g)一2HC1(g)可自发进行，其 反应前后气体的分子数不变，不属于嫡增反应，C项正 由题意可知，1一x=x,解得x=0.5,则H2S的转化率 确，D项错误。门 为50%。平衡时H2S(g)、S2(g)、H2(g)、Ar的物质的 9.C[由题图可知，生成物的总能量低于反应物的总能 量分别为0.5mol、0.25mol,0.5mol,4mol,因此气体 量，该反应的△H<0,由化学方程式可知，△S>0,A项 的总物质的量为5.25mol。则 错误：△H<0,则升高温度，平衡逆向移动，平衡常数 K。= p(S2)·p2(H2) 减小，B、D项错误：△H<0,△S>0,则△G<0,反应能 p2(H2S) 自发进行，C项正确。] 25md×10okPa× 0.25 mol 0.5 mol ×100kPa) 10.C[NH,NO3溶于水是混乱度增大的过程，即△S> 5.25 mol 0,能自发进行，A项错误：该反应为吸热反应，△H> 0.5 mol 0,依据反应方程式可知，该反应为嫡增反应，即△S> 5.25 mol ×100kPa 0,根据复合判据△G=△H一T△S可知，反应在高温 4.76 kPa. 下才能自发进行，B项错误：根据复合判据△G= 答案(1)d(2)50%4.76 △H一T△S可知，熵增加的放热反应一定是自发反 假期作业（五） 应，C项正确：有些非自发反应在一定条件下能够实 现，如水分解生成氢气和氧气是非自发反应，但在电 跟踪练习 解条件下可以实现，D项错误，] 1.D[自然界中水由高处向低处流，天然气的燃烧、铁 在潮湿空气中生锈、室温下冰的融化都属于自发过 假期作业（六） 程，其逆过程在相同条件下都是非自发的。] 跟踪练习 2.C[化学反应的摘变与反应的方向有关，A项错误； 1.B[工业合成氨反应为N2(g)十3H2(g)一 化学反应的摘变和焓变都会影响化学反应进行的方 2NH3(g)△H=-92.4kJ/mol,该反应为放热反应， 向，所以墒变不能直接决定反应的方向，B项错误；熵 A项正确：该反应为气体分子数减小的反应，则△S< 值增大的反应都是混乱度增大的反应，C项正确：熵值 O,B项错误：H2和N2合成NH3的反应为可逆反应， 增大的反应不一定都能自发进行，D项错误。] C项正确：建立平衡的过程中，气体分子数逐渐减小， 3.A[碳酸铵分解是吸热反应，因此不能用烩判据来解 容器内压强逐渐减小，D项正确。] 释反应的自发性，其反应能自发进行，是因为气体的 2.C[由合成氢的热化学方程式可知，1molN2和 生成使体系的嫡增大，A项正确，B、C项错误；不同碳 3molH2完全反应，放出92.4kJ热量，而合成氨反应 酸盐的稳定性不同，如CCO3非常稳定，在高温下才 为可逆反应，故1molN2和3molH2不可能完全反 能自发分解，D项错误。] 应，则达到平衡时，放出的热量小于92.4kJ,C项 4.A[某些在常温下不能自发进行的反应，升高温度时 正确。] 能自发进行，A项正确：吸热反应的△H>0,若△S> 3.C[温度较高，化学反应速率较快，①正确：工业合成 0,则适当升高温度可以使反应自发进行，B项错误： 氨的反应为放热反应，则升高温度时，平衡逆向移动， 63 有女代尊商二寒假·化学 反应物的转化率降低，NH3的产率降低，②、③错误； 催化剂活性受温度影响较大，工业合成氨普遍使用铁 假期作业（七） 触媒作为催化剂，它在500℃左右时的活性最大，④正 跟踪练习 确，故C项正确。] 1.B[NH3、S)2均为非电解质，H1是强电解质，A项 4.C[步聚①中“净化”可以除去原料气中的杂质气体， 错误：B组中的各化合物在水中都只能部分电离，均为 防止杂质气体降低催化剂的催化效果，A项正确：合 弱电解质，B项正确：BaSO,的溶解度很小，但溶于水 成氨反应是气体分子数减小的反应，则步骤②中“加 的BaS)4能全部电离，是强电解质，Cl2是单质，既不 压”可使平衡正向移动，即可提高原料转化率，增大压 是电解质也不是非电解质，C项错误：NaHSO3是盐， 强，可以使反应物浓度增大，则可增大反应速率，B项 溶于水时能全部电离，是强电解质，H2O、H2CO3为弱 正确；步骤③为“催化反应”，催化剂只能改变反应速 电解质，CO2是非电解质，D项错误。] 率，不能使平衡移动，故不能改变平衡转化率，C项错 2.C[C2是单质，既不是电解质也不是非电解质， 误：氨是制备氨肥的原料，氨的液化温度低，可以作为 A错误：KHSO4溶于水电离成K+、H+和SO, 制冷剂，D项正确。] B错误：溶液的导电能力与离子浓度有关，强电解质溶 5.B[合成复反应为放热反应，升高温度，正，逆反应速 液的导电能力不一定都强，弱电解质溶液的导电能力 率均增大，但是升高温度对吸热反应的速率影响更 不一定都弱，C正确：电解质强弱与溶解性无关， 大，所以对该反应来说，对逆反应速率影响更大，A项 BaSO,是强电解质，醋酸铅是弱电解质，D错误。] 错误：合成氨反应是气体分子数减小的反应，增大压 (①CaCO难溶于水，但属于强电解质 强，正、逆反应速率均增大，但对正反应速率影响更 ②(CH3COO)2Pb、HgC2均为可溶于水 大，B项正确：减小反应物浓度，使正反应速率瞬时减 的盐，是弱电解质 小，由于生成物的浓度瞬时不变，所以逆反应速率瞬 时不变，故对正反应速率彩响更大，C项错误：加入催 3.C[③0.5molL醋酸中，c(H+)<0.5molL] 化剂，使正、逆反应速事改变的倍数相同，故正、逆反 ④浓度极稀的盐酸中的c(H)比浓度较 应速率相同，D项错误。] 大的醋酸中的c(H十)小 6.C[升高温度可增大反应速率，但合成氢的产率降 1⑥液态HCI、HNO2均不导电 低，A项错误：催化剂可增大反应速率，但合成氨的产 4.A[电解质溶液导电能力的强弱与电解质溶液中离 率不变，B项错误；及时从平衡混合气体中分离出氨， 子的浓度及离子所带电荷数有关，离子浓度之和越大 平衡正向移动，合成复的产率提高，根据v=kc(N2)· 且离子所带电荷数越多，则导电能力越强。HSO、HCI cl.5(H2)·eI(NH3)可知，反应速率也增大，C项正 为强电解质，而CH COOH、NH·H2O为弱电解质，且 确：减小压强可同时使合成氨的产率降低和反应速率 1mol·L.1HSO,溶液中离子所带电荷数是1mol·L.-1 减小，D项错误。] HC溶液中离子所带电荷数的2倍，故1mol·L一 7.B[体系中NH3的物质的量分数越大，不能表示正 H2SO1溶液的导电能力最强。] 反应速率越大，如20MPa、500℃时NH3的物质的量 加入能产生NH或OH 平衡逆向移动 分数大于30MPa,600℃时NH1的物质的量分数，但 的物质 5.C[ 后者的温度和压强较大，反应速率较快，A项错误：起 加入浓氨水或加水稀释或加 始反应物N2和H2的物质的量之比为1：3，因此反 平衡正向移动{入与OHNH反应的物质 应达到平衡时，N2和H2的转化率之比为1：1，B项 加入固体氢氧化钠后，平衡逆向移动，且溶液中 正确：由于无法确定参与反应的N2和H2具体的物质 c(OH)增大。] 的量，故无法求得生成的NH3的物质的量，因此无法 6.D[弱电解质在水溶液中也发生电离，A项错误；溶 计算达到平衡时放出的热量，C项错误：根据表中数据 于水能生成电解质的非电解质（如S)3),其水溶液可 可知，400℃，30MPa下反应达到平衡时，生成NH3 导电，B项错误：电解质的强弱与溶液的导电能力没有 的物质的量最多，D项错误。] 必然联系，溶解度非常小的强电解质，在水溶液中电 8.解析(1)①反应I为吸热反应，反应Ⅱ为放热反应， 离产生的离子浓度太小而使其导电能力很弱，而弱电 当升高温度时，反应I平衡正向移动，CO2转化为CO 解质的浓度较大时，其导电能力也会较强，C项错误： 的平衡转化率上升，反应Ⅱ平衡逆向移动，C)2转化 相司条件下，pH相司的盐酸和CH3COOH溶液中的 为CHOCH3的平衡转化率下降，且上升幅度超过下 总离子浓度及离子所带电荷数相同，故导电能力相 降幅度。(2)反应1是气体分子数不变的反应，反应 同，D项正确。] Ⅱ是气体分子数减小的反应，所以可以通过加压使反 7.A[弱电解质的电离是吸热的，升滥促进醋酸的电 应Ⅱ平衡正向移动，或者加入有利于反应Ⅱ进行的催 离，c(H十)增大，溶液的酸性增强，A错误，B,C正确； 化剂。 醋酸电离平衡正移，c(H+)增大，c(CH COOH)减小， 答案(1)反应1的△H>0,反应Ⅱ的△H<0,温度升 c(HT) 高使C)2转化为C)的平衡转化率上升，使CO2转化 则(CH,CO0m增大.D正确.] 为CH3OCH3的平衡转化率下降，且上升幅度超过下 8.B[电离常数只受温度影响，与溶液浓度无关，A项 降幅度(2)增大压强、使用对反应Ⅱ催化活性更高 错误：电离常数的大小可以表示弱电解质的相对强 的催化剂 弱，电离常数越大，弱电解质的电离程度越大，B项正 64