第4周 化学反应的方向和调控-【周测必刷】2025-2026学年高二化学选择性必修1+2（人教版2019）

— 14 — 第四周 化学反应的方向和调控 (时间:45分钟 满分:100分) 􀤌􀤌􀤌􀤌􀤌􀤌􀤌􀤌􀤌􀤌􀤌􀤌􀤌􀤌􀤌􀤌􀤌􀤌􀤌􀤌􀤌􀤌􀤌􀤌􀤌􀤌􀤌􀤌􀤌􀤌􀤌􀤌􀤌􀤌􀤌􀤌􀤌􀤌􀤌􀤌􀤌􀤌􀤌􀤌􀤌􀤌􀤌􀤌􀤌􀤌􀤌􀤌 􀤌 􀤌 􀤌􀤌􀤌􀤌􀤌􀤌􀤌􀤌􀤌􀤌􀤌􀤌􀤌􀤌􀤌􀤌􀤌􀤌􀤌􀤌􀤌􀤌􀤌􀤌􀤌􀤌􀤌􀤌􀤌􀤌􀤌􀤌􀤌􀤌􀤌􀤌􀤌􀤌􀤌􀤌􀤌􀤌􀤌􀤌􀤌􀤌􀤌􀤌􀤌􀤌􀤌􀤌 􀤌 􀤌 􀦌 􀦌 􀦌􀦌 周推好题 第13题。该题主要以哈伯法制氨的流程图考查工业合成氨,题目难度不大,但紧扣 课本知识,对学生的理解和应用能力要求较高,值得推荐。 一、选择题(本题包括14小题,每小题4分,共56分,每小题只有一个选项符合题目要求) 【考点·一应俱全】 考点一 自发过程和自发反应 1.下列关于自发过程的叙述正确的是 ( ) A.只有不需要任何条件就能够自动进行的过程才是自发过程 B.需要加热才能进行的过程肯定不是自发过程 C.同一可逆反应的正、逆反应在不同条件下都有自发的可能 D.非自发过程在任何条件下都不可能变为自发过程 2.下列反应属于非自发反应的是 ( ) A.铁与稀盐酸反应 B.氢气在氧气中燃烧生成水 C.水分解变成氢气和氧气 D.氨气和氯化氢相遇变成氯化铵 考点二 反应焓变与反应方向 3.下列关于化学反应的焓变的叙述正确的是 ( ) A.化学反应的焓变与反应的方向性无关 B.化学反应的焓变直接决定了反应的方向 C.焓变为正的反应都是吸热反应 D.焓变为正的反应都能自发进行 4.下列自发反应可用焓判据来解释的是 ( ) A.2N2O5(g)􀪅􀪅4NO2(g)+O2(g) ΔH=+56.7kJ·mol-1 B.(NH4)2CO3(s)􀪅􀪅NH4HCO3(s)+NH3(g) ΔH=+74.9kJ·mol-1 C.2H2(g)+O2(g)􀪅􀪅2H2O(l) ΔH=-571.6kJ·mol-1 D.CaCO3(s)􀪅􀪅CaO(s)+CO2(g) ΔH=+178.2kJ·mol-1 考点三 反应熵变与反应方向 5.下列对熵的理解错误的是 ( ) A.同种物质气态时熵值最大,固态时熵值最小 B.体系越有序,熵值越小;越混乱,熵值越大 C.与外界隔离的体系,自发过程将导致体系的熵减小 D.25℃、1.01×105Pa时,2N2O5(g)􀪅􀪅4NO2(g)+O2(g)是熵增反应 6.下列变化过程为熵增的是 ( ) A.2NH4NO3(s)􀪅􀪅2N2(g)+4H2O(g)+O2(g) B.CO(g)+H2O(g)􀪅􀪅CO2(g)+H2(g) C.2CO(g)+O2(g)􀪅􀪅2CO2(g) D.3O2(g)􀪅􀪅2O3(g) 考点四 自由能与反应进行方向的判断 7.关于反应CO(g)+2H2(g)􀪅􀪅CH3OH(g) ΔH<0。下列说法正确的是 ( ) A.该反应是熵增大的反应(即ΔS>0) B.该反应在低温条件下能较快发生 C.该反应是放热反应,能在任何温度下自发进行 D.反应是否自发要综合考虑焓变和熵变两个因素 8.研究化学反应进行的方向对于反应设计等具有重要意义,下列说法正确的是 ( ) A.ΔH<0、ΔS>0的反应在低温时不能自发进行 B.在其他外界条件不变的情况下,汽车排气管中使用催化剂,可以改变产生尾气的反应的方向 C.反应CaCO3(s)􀪅􀪅CaO(s)+CO2(g)在室温下不能自发进行,说明该反应的ΔH<0 D.高温下,反应 MgCl2(l)􀪅􀪅Mg(l)+Cl2(g)能自发进行,则其ΔH>0、ΔS>0 考点五 工业合成氨条件的理论分析 9.可逆反应:3H2(g)+N2(g)􀜩􀜨􀜑 2NH3(g) ΔH<0,达到平衡后,为了使 H2 的转化率增大,下列 选项中采用的三种方法都正确的是 ( ) A.升高温度,减小压强,增加氮气 B.降低温度,增大压强,加入催化剂 C.升高温度,增大压强,增加氮气 D.降低温度,增大压强,分离出部分氨 10.N2(g)+3H2(g)􀜩􀜨􀜑 2NH3(g) ΔH<0,向容器中通入1molN2 和3molH2,当反应达到平衡 时,下列措施能提高N2 转化率的是 ( ) ①降低温度 ②维持温度、容积不变,按照物质的量之比为1∶3再通入一定量的 N2 和 H2 ③增加NH3 的物质的量 ④维持恒压条件,通入一定量惰性气体 A.①④ B.①② C.②③ D.③④ 考点六 化学反应的调控 11.下列关于化学反应调控措施的说法不正确的是 ( ) A.硫酸工业中,为提高SO2 的转化率,通入过量的空气 B.工业上增加炼铁高炉的高度可以有效降低尾气中CO的含量 C.合成氨工业中,从生产实际条件考虑,不盲目增大反应压强 D.工业以CO和 H2 为原料合成甲醇,为提高原料的利用率采用循环操作 12.已知工业上常用石灰乳吸收尾气中的 NO和 NO2,涉及的反应为 NO+NO2+Ca(OH)2 􀪅􀪅 Ca(NO2)2+H2O、4NO2+2Ca(OH)2􀪅􀪅Ca(NO3)2+Ca(NO2)2+2H2O。下列措施一定能提 高尾气中NO和NO2 去除率的是 ( ) A.加快通入尾气的速率 B.用石灰水替代石灰乳 C.适当补充O2 D.升高温度 考点七 工业合成氨的适宜条件 13.下列所示是哈伯法制氨的流程图,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 14.合成氨问题,关乎世界化工发展和粮食安全问题。下列对合成氨工业的叙述不正确的是 ( ) A.高压条件比常压条件更有利于合成氨的反应 B.合成氨时采用循环操作,可以提高原料利用率 C.工业生产采用500℃而不采用常温,是为了提高合成氨的转化率 D.铁触媒的使用有利于提高合成氨的生产效率 — 13 — — 16 — 二、非选择题(本题包括3小题,共44分) 【探究·一举突破】 探究主题 (16分)我国自主开发的“钛战甲”是一种钛合金材料,为深潜万米的“奋斗者”号建造了世界最大、 搭载人数最多的潜水器载人舱球壳。钛的主要矿床有钛铁矿(FeTiO3)和金红石(TiO2)等。 TiCl4(常温下为液体)是制备钛及其化合物的重要中间体,有研究者研究两种方案制取四氯化 钛(a)不加焦炭直接氯化金红石;(b)用过量焦炭与矿石混合,高温下通入氯气。已知(a)反应: ΔH=149kJ·mol-1,ΔS=41J·mol-1·K-1;(b)反应:ΔH=-72kJ·mol-1,ΔS=220J· mol-1·K-1;上述数据均对应1molTiO2 的相关反应。 探究问题: (1)写出氯化过程的热化学方程式 (a) ;(b) 。 (2)从氧化物制取四氯化钛为什么要加入焦炭,不加焦炭直接氯化是否可行? 请从热力学角度加 以分析 。 (3)下列说法正确的是 。 A.制备TiCl4 时要保持无水环境 B.氯化时加炭,既增大了反应的趋势,又为氯化提供了能量 C.反应过程中需保持炭过量是为了使氧元素尽可能转化为CO,从而使ΔS更大,反应趋势更大 (4)利用滴定法测定TiCl4 产品的纯度,实验如下:称取wg产品,加入足量的水,使产品充分水解 TiCl4+(2+x)H2O=TiO2·xH2O↓+4HCl。将上层清液全部定容于250mL容量瓶中,移取 10.00mL溶液于锥形瓶中,加入V1mLC1mol·L-1AgNO3 溶液,加入少量CCl4 用力摇动,使沉 淀表面被有机物覆盖,以x试剂为指示剂,用C2mol·L-1KSCN标准溶液滴定过量的AgNO3 至 终点时,消耗标准溶液KSCN溶液V2mL(已知:Ag++SCN-􀪅􀪅AgSCN↓)。 ①试剂x为 (填名称或化学式)。 ②达到滴定终点的标志为 。 ③用0.1000mol·L-1KSCN标准溶液进行滴定,滴定前排气泡时,应选择图中的 。 A. B. C. D. ④有关该滴定实验,下列说法正确的是 。 A.滴定前仰视,滴定后俯视,将会导致结果偏大 B.盛装标准液的滴定管装液前用蒸馏水润洗过,未用标准液润洗会导致所测TiCl4 含量偏大 C.滴定时,眼睛一直注视着刻度线 D.锥形瓶应用待测液润洗后,方可盛装待测液 ⑤样品中TiCl4 的质量分数为 。 【综合·一练到底】 (14分)人工固氮是目前研究的热点。Haber-Bosch合成NH3 法是以铁为主要催化剂、在400~ 500℃和10~30MPa的条件下,由N2 和 H2 直接合成NH3。 (1)上述反应生成17gNH3 时放出46kJ热量,写出该反应的热化学方程式: 。 (2)我国科学家研制出一种新型催化剂,将合成氨的温度、压强分别降到350℃、1MPa,该催化剂 对工业生产的意义是 。 (3)在2L恒容密闭容器中,按投料比 n(H2) n(N2) 分别为1∶1、2∶1、3∶1进行反 应,相同时间内测得N2 的转化率与温度、投料比的关系如图所示(不考虑催化 剂失活)。 ①曲线Ⅰ表示投料比 n(H2) n(N2) = 。某温度下,曲线Ⅰ对应反应达到平衡 时N2 的转化率为x,则此时混合气体中NH3 的体积分数为 (用含x的代数 式表示)。 ②下列有关图像的分析错误的是 (填字母)。 A.投料比越大,H2 的平衡转化率越大 B.T<T0,投料比一定时,升高温度,反应速率增大 C.T>T0,投料比一定时,升高温度,平衡向左移动 D.T>T0,投料比一定时,升高温度,反应速率减小 【选做·一飞冲天】 (14分)工业上,常采用氧化还原法处理尾气中的CO、NO。已知沥 青混凝土可作为反应2CO(g)+O2(g)􀜩􀜨􀜑 2CO2(g)的催化剂。如 图表示在相同的恒容密闭容器中,相同起始浓度、相同反应时间段 内,使用相同质量的不同沥青混凝土(α、β型)催化时,CO的转化率 与温度的关系。 (1)在a、b、c、d四点中,一定未达到平衡状态的是 。 (2)已知c点时容器中O2 浓度为0.04mol·L-1,则50℃时,在α型沥青混凝土中CO转化反应 的平衡常数K= (用含x的代数式表示)。 (3)CO转化反应的平衡常数:K(a) (填“>”“<”或“=”)K(c)。 (4)在均未达到平衡状态时,相同反应时间段内,同温下 (填“α”或“β”)型沥青混凝土 中CO转化速率大。 (5)e点转化率出现突变的原因可能是 。 【错题重做】 错因 基础不牢 题意不明 思路不对 理解不够 分析不透 方法不对 根本不会 其他原因 题号 题号 题号 — 15 — — 68 — 第三周 化学平衡 【考点·一应俱全】 1.D [A选项加入 KCl溶液,红色变浅;B选项所用的 FeCl3 溶液和 CuSO4 溶 液 的 浓 度 不 一 致,且 浓 度 大 的 FeCl3 溶液的催化效果好,所以无法比较;C选项在室温 下混合后就开始反应,所以无法准确观察温度的影响。] 2.A [将两个装有 NO2 的圆底烧瓶分别浸泡在热水、冰 水中,根据颜色变化判断平衡移动的方向,故A正确;实 验改 变 了 温 度、催 化 剂 两 个 变 量,不 能 验 证 FeCl3 对 H2O2 分解反应有催化作用,故B错误;碳酸钠溶液与二 氧化碳、二氧化硫都能反应,不能用饱和碳酸钠溶液除 去CO2 气体中混有的SO2,故C错误;氯化氢易挥发,氯 化氢能与硅酸钠溶液反应生成硅酸沉淀,不能根据图示 装置比较H2CO3 和H2SiO3 的酸性强弱,故D错误。] 3.D [加入 KI固体,c(I-)增大,平衡正向移动,A项正 确;由图可知,温度越高,c(I-3 )越小,则升高温度,平衡 逆向移动,正反应为放热反应,ΔH<0,B项正确;T1℃ 时,反应进行到状态d时,c(I-3 )小于平衡时的浓度,则平 衡向正反应方向移动,则一定有v正>v逆,C项正确;a、b 点均为平衡点,a点时c(I-3 )大,则状态a时I2 的转化率 更高,D项错误。] 4.B [N2(g)+3H2(g)􀜩􀜨􀜑 2NH3(g)为气体分子数减小 的反 应,其 他 条 件 相 同 时,增 大 压 强 平 衡 正 向 移 动,φ (NH3)增大,故压强大小关系为p1>p2>p3,A错误;达 平衡时a点NH3 的物质的量分数为0.6,设此时N2 转 化了amol,根据“三段式”法有: N2(g)+ 3H2(g)􀜩􀜨􀜑 2NH3(g) 起始/mol 0.1 0.3 0 转化/mol a 3a 2a 平衡/mol 0.1-a 0.3-3a 2a 则 2a 0.4-2a=0.6 ,解得a=0.075,N2 的分压p(N2)= 0.1-0.075 0.4-2×0.075p2=0.1p2 ,B正确;容器体积未知,且该 反应为反应前后气体分子数不等的反应,根据所给条件 无法计算K,C错误;由题图可知,同一压强下,升高温度 φ(NH3)减小,平衡逆向移动,平衡常数减小,温度:a点 <b点<c点,故Ka>Kb>Kc,D错误。] 5.C [NH4HS(s)􀜩􀜨􀜑 NH3(g)+H2S(g) 起始 0 0 平衡 12p 1 2p 则该反应的平衡常数Kp=p(H2S)·p(NH3)= 1 2p ·1 2p =14p 2。] 6.B [由初期阶段的速率方程可知,增加甲烷浓度,v 增 大,故A正确;该温度下,随着反应的进行,甲烷的浓度 逐渐减小,乙烷的生成速率逐渐减小,故C正确;升高反 应温度,反应速率增大,则k增大,故D正确。] 7.C [温度越高,反应速率越大,则正反应速率:v(d)> v(c)>v(b),A错误;正反应为放热反应,升高温度平衡 逆向移动,K 减小,则化学平衡常数:K(d)<K(c),B错 误;由c点向d点变化时,平衡逆向移动,可知v正<v逆, C正确;d点时加入催化剂不会使平衡移动,C%不变,D 错误。] 8.D [由虚线可知,随温度升高,NO的平衡转化率逐渐降低, 说明平衡逆向移动,则NO与O2 反应生成NO2 的反应为放 热反应,ΔH<0,A项错误;由图像知,X点未达到平衡,延长 时间反应继续向右进行,NO的转化率增大,B项错误;Y点 为平衡点,增大O2 的浓度,平衡正向移动,可以提高NO的 转化率,C项错误;设NO的起始浓度为amol·L-1,NO的 转化率为50%,则平衡时NO、O2 和NO2 的浓度分别为 0.5a mol·L-1、(5.0×10-4 -0.25a)mol·L-1、 0.5amol·L-1,该反应的平衡常数K= c2(NO2) c2(NO)·c(O2) = 1 5.0×10-4-0.25a > 1 5.0×10-4 =2000,D项正确。] 【探究·一举突破】 探究路径 (1)升高温度,溶液橙色加深,平衡Cr2O2-7 +H2O􀜩􀜨􀜑 2CrO2-4 +2H+向着吸热方向移动,故正反应 是放热反应。 (2)“只降低生成物的浓度,该平衡正向移动”,则需要加 入的试剂a是可以和产物离子反应的物质,可以是氢氧 化钾或碳酸钾等。 (5)②溶液变绿色,则出现的是Cr3+(绿色),重铬酸根离 子和亚硫酸根离子之间发生氧化还原反应:Cr2O2-7 + 8H++3SO2-3 􀪅􀪅2Cr3++3SO2-4 +4H2O。 参考答案 (1)放热 (2)KOH(合理即可) (3)不能 浓硫酸溶于水放出大量的热,平衡会逆向移 动,所以溶液橙色加深,不能说明是由于氢离子浓度的 增大使平衡逆向移动引起的 (4)在酸性条件下,K2Cr2O7 的氧化性更强 (5)①K2Cr2O7 中存在平衡:Cr2O2-7 +H2O􀜩􀜨􀜑 2CrO2-4 +2H+,亚硫酸根离子可以和氢离子结合,降低氢离子 浓度,平衡正向移动,溶液变为黄色 ②Cr2O2-7 +8H+ +3SO2-3 􀪅􀪅2Cr3++3SO2-4 +4H2O 【综合·一练到底】 解析 (1)由 盖 斯 定 律 知,反 应 A+反 应B可 得 反 应 CO2(g)+3H2(g)􀜩􀜨􀜑 CH3OH(g)+H2O(g) ΔH= ΔH1+ΔH2=+41.1kJ·mol-1-90.1kJ·mol-1= -49kJ·mol-1。 (2)①0~4min内,v(CO2)= 1.00mol·L-1-0.50mol·L-1 4min =0.125mol·L-1·min-1。 ②平衡时Δc(CO2)=1.00mol·L-1-0.25mol·L-1= 0.75mol·L-1,故Δc(H2)=3Δc(CO2)=2.25mol·L-1, 则H2 的转化率为 2.25mol·L-1 3mol·L-1 ×100%=75%。 ④根据题意可知,CO2、H2 起始浓度分别为1mol·L-1、 3mol·L-1,由 题 图 1 可 知 平 衡 时 c(CH3OH)= 0.75mol·L-1,列“三段式”可得: CO2(g)+3H2(g)􀜩􀜨􀜑 CH3OH(g)+H2O(g) 起始/(mol·L-1) 1 3 00 转化/(mol·L-1) 0.75 2.25 0.750.75 平衡/(mol·L-1) 0.25 0.75 0.750.75 平衡后CO2、H2、CH3OH 和 H2O的分 压 分 别 为 1 10p0 MPa、310p0 MPa 、3 10p0 MPa 、3 10p0 MPa ,则 Kp = p(CH3OH)·p(H2O) p(CO2)·p3(H2) = 3 10p0MPa× 3 10p0MPa 1 10p0MPa× (3 10p0MPa )3 = 100 3p20 MPa-2。 答案 (1)CO2(g)+3H2(g)􀜩􀜨􀜑 CH3OH(g)+H2O(g) ΔH=-49kJ·mol-1 (2)①0.125mol·L-1·min-1 ②75% ③B ④100 3p20 (3)不处于 反应为放热反应,温度升高,平衡逆向移 动,且催化剂的催化活性降低 【选做·一飞冲天】 解析 (1)①由于v(O2)=k1c2(NO)·c(O2),v(NO2) =k2c2(NO)·c(O2),k1 与k2 均表示速率常数,则 k1 k2 = v(O2) v(NO2) ,根据反应2NO(g)+O2(g)􀪅􀪅2NO2(g)可知, v(O2) v(NO2) =12 ,所以k1 k2 =12 。②反应速率常数与压强无 关,增大压强,反应速率常数不变,A错误;第一步反应 是快反应,第二步反应为慢反应,所以第一步反应的活 化能小于第二步反应的活化能,B正确。 (2)①根据反应2NO2(g)􀜩􀜨􀜑 N2O4(g) ΔH<0可知, 该反应的正反应为放热反应,升高温度,1 T 减小,平衡逆 向移动,Kp 减小,所以表示lgKp 与 1 T 关系的曲线是a。 ②假设起始NO2 的物质的量为1mol,转化率为x,列出 “三段式”: 2NO2(g)􀜩􀜨􀜑 N2O4(g) n(起始)/mol 1 0 n(转化)/mol x 0.5x n(平衡)/mol 1-x 0.5x 同温同体积下,气体的压强之比等于其物质的量之比, 则p(NO2)∶p(N2O4)=(1-x)∶0.5x=100kPa∶p (N2O4),则 p(N2O4)= 50x 1-x kPa ,因 此,Kp= 50x 1-x 1002 kPa-1=2.7×10-3kPa-1,解得x≈0.35,所以 NO2 的 平衡转化率为35%。 (3)①从上到下给反应分别编号为ⅰ、ⅱ、ⅲ,根据盖斯 定律,将反应ⅱ×2-ⅲ可得4NH3(g)+4NO(g)+O2 (g)􀪅􀪅4N2(g)+6H2O(g),则ΔH1=2ΔH2-ΔH3=2 ×(-1267.1kJ·mol-1)-(-907.3kJ·mol-1)= -1626.9kJ·mol-1。②根据图2可知,在温度为900 ~1000℃时,出口的NO的残留浓度小,故选b。 答案 (1)①12 ②B (2)①a ②35% (3)①-1626.9kJ·mol-1 ②b 温度过高,NH3 容易 与氧气发生反应产生NO,使NO浓度升高(或反应温度 过高,副反应发生程度变大,产生更多的 NO,其他答案 合理也可) 第四周 化学反应的方向和调控 【考点·一应俱全】 1.C [在一定条件下,不用借助外力即可自发进行的过程 为自发过程,所以自发过程也需要特定的条件,A、B项 错误;可逆反应在不同的条件下,可以向不同方向自发 进行,C项正确;改变条件,可以使某些非自发过程转变 为自发过程,D项错误。] 2.C 3.C [焓变与反应的方向性有关,A项错误;化学反应的 焓变不能直接决定化学反应的方向,还要结合熵变等条 件,B、D项错误。] 4.C [从焓变的角度分析,化学反应由高能状态向低能状 态转化,有使体系能量降低的趋势,表现为放热反应较 易进行。] 5.C [C项,体系都有从有序自发转变为无序的倾向,此过程 为熵增过程,错误。] 6.A [反应CO(g)+H2O(g)􀪅􀪅CO2(g)+H2(g)有气体参与 反应,但反应前后气体分子数没有变化,熵没有增加,B错 误;C、D项反应中均有气体参与反应,反应后气体分子数减 少,变化过程为熵减,错误。] 7.D [该反应反应前后气体的物质的量减小,是熵减小的 反应,A错误;ΔH-TΔS<0的反应可自发进行,该反应 的ΔH<0、ΔS<0,即该反应在低温时可自发进行,但反 应速率较慢,B、C错误;反应是否自发要综合考虑焓变 和熵变两个因素,D正确。] 8.D [对于ΔH<0、ΔS>0的反应,任何温度下都有ΔH -TΔS<0,即在任何温度下反应均能自发进行,A项错 误;催化剂只能改变反应速率,不改变反应的方向,B项 错误;反应CaCO3(s)􀪅􀪅CaO(s)+CO2(g)的ΔS>0,由 于在室温下不能自发进行,所以此时ΔG=ΔH-TΔS> 0,即该反应的ΔH>0,C项错误;反应 MgCl2(l)􀪅􀪅Mg (l)+Cl2(g)的ΔS>0,高温下该反应能自发进行,则ΔH >0,D项正确。] 9.D [合成氨是放热反应,从理论上分析应采用尽可能低的 温度,选项A、C中升高温度是错误的;合成氨是一个气体体 积减小的反应,所以增大压强会使平衡向正反应方向移动; 增加反应物(N2)浓度或减小反应产物(NH3)浓度,会使平 衡向正反应方向移动,D正确;加入催化剂可提高反应速率, 但对平衡移动无影响,B错误。] 10.B [①合成氨反应的正反应为放热反应,降低温度,平 衡正向移动,氮气的平衡转化率增大;②维持温度、容 积不变,按照物质的量之比为1∶3再通入一定量的N2 和H2,压强增大,平衡正向移动,氮气的平衡转化率增 大;③增加NH3 的物质的量,平衡逆向移动,氮气的平 衡转化率降低;④维持恒压条件,通入一定量惰性气 体,相当于减小压强,平衡逆向移动,氮气的平衡转化 率降低。] 11.B [硫酸工业中涉及反应:2SO2(g)+O2(g) 催化剂 △􀜩 􀜨􀜑􀜑􀜑 2SO3(g),通入过量空气,平衡正向移动,SO2 转化率提 高,A正确;高炉炼铁时发生反应:Fe2O3(s)+3CO(g) 􀜩􀜨􀜑 2Fe(s)+3CO2(g),增加高炉的高度不能降低尾气 中CO的含量,B错误;工业合成氨中,若压强过大,不 仅会增大能源消耗,还会增大动力消耗,对设备的要求 也高,C正确;工业合成甲醇,采用原料循环操作可提高 原料的利用率,D正确。] 12.C [通入尾气的速率加快,可能导致气体吸收不充分, 尾气中NO和NO2 去除率降低,A不符合题意;用石灰 水替代石灰乳,溶液中溶质的浓度减小,吸收效果变 差,尾气中NO和 NO2 去除率降低,B不符合题意;适 当补充O2,可将尾气中过量的NO氧化为NO2 进而被 吸收,从而提高尾气中 NO和 NO2 去除率,C符合题 意;升高温度,气体的溶解度降低,从而降低尾气中NO 和NO2 去除率,D不符合题意。] 13.B 14.C [合成氨的反应为气体分子数减小的反应,增大压 强有利于反应正向进行,A正确;合成氨的反应为可逆 反应,原料不能完全反应,采用循环操作,可以提高原 料利用率,B正确;合成氨的反应为放热反应,升温会使 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 — 67 — — 70 — 平衡逆向移动,工业生产采用500℃而不采用常温,是 为了提高反应速率,C错误;铁触媒为催化剂,可以大大 提高反 应 速 率,有 利 于 提 高 合 成 氨 的 生 产 效 率,D 正确。] 【探究·一举突破】 探究路径 (1)反应(a)不 加 焦 炭 直 接 氯 化 金 红 石 (TiO2)生成TiCl4 和O2,已知1molTiO2 反应的ΔH= 149kJ·mol-1,热化学方程式为:TiO2(s)+2Cl2(g) 􀪅􀪅TiCl4(l)+O2(g) ΔH=149kJ·mol-1,反应(b) 用过量焦炭与矿石混合,高温下通入氯气生成TiCl4 和 CO,已知1molTiO2 反应的ΔH=-72kJ·mol-1,热 化学方程式为:TiO2(s)+2Cl2(g)+2C(s)􀪅􀪅TiCl4(l) +2CO(g) ΔH=-72kJ·mol-1; (2)根据反应自发进行的综合判据ΔG=ΔH-TΔS<0, 反应(a)反应ΔG=ΔH-TΔS=149×103J·mol-1-T ×41J·mol-1K-1<0,解得T>3634K,反应(a)必须 大于3634K才能进行,显然不行;(b)反应ΔS>0、ΔH <0,则ΔG <0,对于熵增、焓减的反应在任何温度均自 发进行,因此需要加入焦炭; (3)A.TiCl4 易发生水解反应,因此制备TiCl4 时要保持 无水环境,A正确;B.反应(a)的ΔH>0是吸热反应,反 应(b)的ΔH<0是放热反应,且反应前后的气体体积增 大,熵增加,因此氯化时加炭,既增大了反应的趋势,又 为氯化提供了能量,B正确;C.已知(a)反应的 ΔS= 41J·mol-1K-1,(b)反应的ΔS=220J·mol-1K-1,反 应过程中需保持炭过量是为了使氧元素尽可能转化为 CO,从而使ΔS更大,熵增加有利于反应自发进行,则反 应趋势更大,C正确;故选ABC; (4)①用KSCN标准溶液滴定,根据KSCN溶液可用来 检验铁离子,溶液显红色,可选用Fe3+做指示剂,则试剂 x为Fe(NO3)3;②已知滴定原理:Ag+ +SCN- 􀪅􀪅 AgSCN↓,当滴定结束时,稍过量的KSCN和指示剂硝 酸铁反应,溶液变成浅红色,则达到滴定终点的标志为: 当加入最后半滴KSCN标准溶液,溶液变浅红色且半分 钟内不褪色;③KSCN标准溶液应该盛装在碱式滴定管 内,碱式滴定管中排气泡的方法:把滴定管的胶头部分 稍微向上弯曲,再排气泡,故选C;④A.滴定前仰视,滴 定后俯视,消耗标准溶液体积偏小,则滴定过量的n(Ag- NO3)偏小,那么与HCl反应的n(AgNO3)偏多,计算产 品中n(TiCl4)偏多,将会导致结果偏大,A正确;B.盛装 标准液的滴定管装液前用蒸馏水润洗过,未用标准液润 洗会造成消耗标准溶液体积偏多,则滴定过量的n(Ag- NO3)偏大,那么与HCl反应的n(AgNO3)偏小,会导致 所测TiCl4 含量偏小,B错误;C.滴定时,眼睛应观察溶 液的颜色变化,不是一直注视着刻度线,C错误;D.锥形 瓶水洗后不需要用待测液润洗,不然会消耗标准溶液体 积偏大,造成实验误差,D错误;故选 A;⑤已知滴定原 理:Ag++SCN-􀪅􀪅AgSCN↓,过量的n(AgNO3)=n (KSCN)=C2V2mol,由 HCl+AgNO3 􀪅􀪅AgCl↓+ HNO3,则 n(HCl)= (C1V1 -C2V2)mol,产 品 中 n (TiCl4)= 1 4×n (HCl)=14× (C1V1-C2V2)mol× 250mL 10.00mL= 25 4× (C1V1-C2V2)mol,样品中TiCl4 的质量 分数 为 25 4× (C1V1-C2V2)mol×190g·mol-1 wg ×100%= 1187.5×(C1V1-C2V2) w ×100% 。 参考答案 (1)(a)TiO2(s)+2Cl2(g)􀪅􀪅TiCl4(l)+O2(g) ΔH=149kJ·mol-1 (b)TiO2(s)+2Cl2(g)+2C(s) 􀪅􀪅TiCl4(l)+2CO(g) ΔH=-72kJ·mol-1 (2)(a)反应:必须大于3634K才能进行,显然不行;(b) 反应ΔG<0,任何温度均自发进行 (3)ABC (4)①Fe(NO3)3 ②当加入最后半滴KSCN标准溶液, 溶液变浅红色且半分钟内不褪色 ③C ④A ⑤ 1187.5×(C1V1-C2V2) w ×100% 【综合·一练到底】 解析 (1)17gNH3 的 物 质 的 量 是 17g 17g·mol-1 = 1mol,生成1molNH3 时放出46kJ热量,则生成2mol 氨气放出的热量是92kJ,所以该反应的热化学方程式是 N2(g)+3H2(g)􀜩􀜨􀜑 2NH3(g) ΔH=-92kJ·mol-1。 (3)①在相同温度下,投料比 n(H2) n(N2) 越大,氮气的转化率 越高,则曲线Ⅰ表示投料比 n(H2) n(N2) =3∶1,设 H2、N2 的 初始物质的量分别为3mol、1mol,列出三段式: N2(g)+3H2(g)􀜩􀜨􀜑 2NH3(g) 起始/mol 1 3 0 转化/mol x 3x 2x 平衡/mol 1-x 3-3x 2x 所以混合气体中 NH3 的体积分数为 2x 1-x+3-3x+2x ×100%= x2-x×100% 。②投料比越大,H2 的平衡转 化率越小,故A错误;投料比一定时,升高温度,化学反 应速率增大,故B正确、D错误;投料比一定时,由于该 反应是放热反应,所以平衡之后,升高温度,平衡逆向移 动,故C正确。 答案 (1)N2(g)+3H2(g)􀜩􀜨􀜑 2NH3(g) ΔH= -92kJ·mol-1 (2)节能、降低生产成本(答案合理即可) (3)①3∶1 x2-x×100% ②AD 【选做·一飞冲天】 解析 (1)由题图可知,相同反应时间段内,随着温度的 升高,CO的转化率先增大后减小,温度越高,反应速率 越快,则温度较低时未达到平衡状态,达到平衡状态后 随着温度的升高,平衡发生移动。当反应达到平衡后, 升高温度,CO的转化率降低,所以2CO(g)+O2(g)􀜩􀜨􀜑 2CO2(g)是放热反应,a点反应未达到平衡状态。(2)c点 时,CO的转化率为x,设CO的起始浓度为amol·L-1, 可列出三段式: 2CO(g)+O2(g)􀜩􀜨􀜑 2CO2(g) 起始浓度/(mol·L-1) a 0 变化浓度/(mol·L-1) ax ax 平衡浓度/(mol·L-1) a(1-x) 0.04 ax 则K= c2(CO2) c2(CO)·c(O2) = (ax)2 [a(1-x)]2×0.04 = 25x 2 (1-x)2 。 (3)由上述分析可知,该反应为放热反应,升高温度,平 衡逆向移动,K 减小,c点温度高于a点温度,则 K(a)> K(c)。 (4)由题图可知,同温下反应未达到平衡状态时,相同反 应时间段内,β型沥青混凝土中CO转化率高,则其转化 速率大。 (5)催化剂有一定的活性温度,e点时转化率突变,原因 可能是温度较高,催化剂失去活性。 答案 (1)a (2)25x 2 (1-x)2 (3)> (4)β (5)温度较高,催化剂失去活性 第五周 电离平衡与溶液的酸碱性 【考点·一应俱全】 1.C [Cl2 是单质,既不属于电解质,也不属于非电解质,A 项不符合题意;BaSO4 难溶于水,但是其溶于水的部分在 水中完全电离,故BaSO4 属于强电解质,B项不符合题意; HI在水中完全电离,属于强电解质,D项不符合题意。] 2.D [CaCO3、BaSO4 虽难溶,但溶解部分完全电离,是强 电解质。] 3.B [A项表明 HClO性质不稳定,不符合题意;B项表 明HClO发生部分电离,说明 HClO为弱电解质,符合 题意;C项表明 NaClO是强电解质,不符合题意;D项 HClO与Na2SO3 反应生成Na2SO4,表明 HClO具有强 氧化性,不符合题意。] 4.C [若在氨水中加入NH4Cl固体,c(NH+4 )增大,平衡 向左移 动,c(OH-)减 小,①不 符 合;硫 酸 中 的 H+ 与 OH-反应,使c(OH-)减小,平衡向右移动,②不符合; 当在氨水中加入 NaOH 固体后,c(OH-)增大,平衡向 左移动,③符合;若在氨水中加入水,稀释溶液,平衡向 右移动,但c(OH-)减小,④不符合;电离属于吸热过程, 加热使平衡向右移动,c(OH-)增大,⑤不符合;加入少 量MgSO4固体发生反应:Mg2++2OH-􀪅􀪅Mg(OH)2 ↓,溶液中c(OH-)减小,⑥不符合。] 5.B [判断溶液酸碱性的关键是看c(H+)和c(OH-)的相对 大小,若c(H+)>c(OH-),溶液呈酸性;由c(H+)>1× 10-7mol·L-1判断溶液显酸性,仅适用于常温时,若温度不 确定,就不能进行判断。而B项中溶液可使紫色石蕊溶液 变红,则该溶液为酸性溶液。] 6.B [氢 离 子 浓 度 越 大,酸 性 越 强,常 温 下,①pH=3 的硫酸 溶 液 中c(H+)=10-3 mol·L-1,②醋 酸 为 弱 酸,不完全电离,所 以0.0001mol·L-1的 醋 酸 溶 液 中c(H+)<10-4 mol·L-1,③溶液中的c(H+)=1× 10-4 mol·L-1,④溶 液 中 Kw c(H+) =10-12,则c(H+)= 10-2mol·L-1;综上所述酸性由强到弱为④①③②。] 7.C [根据pH与7的关系判断溶液的酸碱性,必须是在 25℃时,A、B错误;若c(H+)和c(OH-)相等,无论其 数值等于多少,溶液必定呈中性,C正确,D错误。] 8.D [A项,因pH=-lgc(H+),所以pH越小,c(H+) 越大,酸性越强;pH 越大,c(H+)越小,则c(OH-)越 大,碱性越强,正确;C项,当溶液中的c(H+)或c(OH-) 小于1mol·L-1时,使用pH表示其酸碱度更为方便, 正确;D项,用广泛pH试纸测溶液pH时,读数为整数, 错误。] 9.A [该温度下,Kw=1×10-13,则pH=12的 NaOH 溶液中c(OH-)=0.1mol·L-1,pH=2的 HCl溶液 中c(H+)=0.01mol·L-1,混 合 后 溶 液 的pH=11, 即c(OH-)=0.01mol·L-1,则 0.1mol·L-1×V(NaOH)-0.01mol·L-1×V(HCl) V(HCl)+V(NaOH) = 0.01mol·L-1,可得V (NaOH) V(HCl)= 2 9 。] 10.B [设该一元强酸溶液的pH为a,该一元强碱溶液的 pH为b,强酸、强碱溶液的体积分别为2L、5L,由题意 可得:10-amol·L-1×2L=10 -14 10-b mol·L-1×5L,解 得10a+b-14=0.4,a+b-14=2lg2-1,则a+b≈ 13.6,故该强酸与强碱溶液的pH之和约为13.6。] 11.A [相同条件下 K 越大,弱电解质的电离程度越大, 所以相同条件下,电离平衡常数越小,表示弱电解质的 电离能力越弱,A正确;电离平衡常数(K)是温度的函 数,随温度的变化而变化,不随浓度的变化而变化,B、C 错误;多元弱酸分步电离,电离程度依次减小,所以多 元弱酸各步电离平衡常数相互关系为 Ka1>Ka2>Ka3, D错误。] 12.D [CH3COOH 的 电 离 常 数 表 达 式 为 Ka = c(H+)·c(CH3COO-) c(CH3COOH) ,B项 错 误;向 CH3COOH 溶 液中加入少量CH3COONa固体,虽然平衡向左移动, 但温度不变,电离常数不变,C项错误。] 13.B [相同温度下,一元弱酸的电离平衡常数越大其酸 性 越 强,根 据 表 格 中 的 信 息 可 知 酸 性:H3PO2 > CH3COOH>HCN,A错误;根据较强酸制较弱酸的规 律,反 应 H3PO2 + CH3COO- 􀪅􀪅 CH3COOH + H2PO-2 能够发生,B正确;根据电离常数可判断三种酸 均不能完全电离,均为弱酸,C错误;等物质的量浓度、 等体积的三种酸溶液,酸的物质的量相等,与足量锌粉 反应,生成等量的H2,D错误。] 14.A [方法一:一水合氨是弱电解质,加水稀释,一水合氨的 电离平衡右移,n(OH-)和n(NH+4 )增大,n(NH3·H2O) 减小,但c(OH-)和c(NH+4)减小。A、B、C各项中,浓度之 比等于物质的量之比。方法二:根据电离平衡常数判断溶 液中微粒浓度比值的变化情况。] 【探究·一举突破】 参考答案 (1)都产生无色气泡,锌粒逐渐溶解 a中 起始反应速率较大 HCl是强酸,CH3COOH 是弱酸, 盐酸中c(H+)大 (2)> = 反应开始时,盐酸中c(H+)较大,但二者最 终能电离出的H+的总物质的量相等 (3)= < 开 始 时c(H+)相 同,所 以 速 率 相 等, CH3COOH是弱电解质,最终电离出的 H+的总物质的 量大 【综合·一练到底】 (1)H3PO4>CH3COOH>H2CO3>H2S (2)第一步电离产生的氢原子对第二步电离起抑制作用 (3)S2->CO2-3 >HCO-3 >CH3COO- (4)1×10-5 (5)不能 能 【选做·一飞冲天】 解析 (1)标准状况下,水的离子积Kw<1×10-14,该温 度下0.01mol·L-1的 NaOH 溶液中c(OH-)=1× 10-2mol·L-1,则 c(H+)= Kw 1×10-2 mol·L-1< 1×10-14 1×10-2 mol·L-1=1×10-12 mol·L-1,所 以 pH >12。 (2)水电离产生的氢离子浓度和氢氧根离子浓度相等, 某温度下,纯水中的c(H+)=5×10-7mol·L-1,则此 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 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