课时作业9(Word练习)-【金榜题名】2025-2026学年高二化学选择性必修1高中同步学案（人教版）

课时作业(九) 1．恒温下，在某密闭容器中发生反应xA(g)＋yB(g)z C(g)，平衡时测得A的浓度为0.30 mol·L－1。保持温度不变，将容器的容积扩大到原来的2倍，再次达到平衡时，测得A的浓度变为0.16 mol·L－1。下列有关判断正确的是(　　) A．x＋y<z B．改变条件后，A的平衡转化率降低 C．改变条件后，反应的平衡常数变小 D．改变条件后，C的平衡体积分数增大 【解析】　A．将容器的容积扩大到原来2倍的瞬间，A浓度变为原来的一半，即0.15 mol·L－1，再次达到平衡后A浓度为0.16 mol·L－1，增大容器体积相当于减小压强，A浓度增大，平衡逆向移动，则x＋y>z，故A错误；B．根据A知，减小压强平衡逆向移动，A的平衡转化率降低，故B正确；C．反应的平衡常数只与温度有关，温度不变，反应的平衡常数不变，故C错误；D．平衡逆向移动，则C的体积分数减小，故D错误；故选：B。 【答案】　B 2．在温度T1和T2时，分别将0.5 mol CH4和1.2 mol NO2充入体积为2 L的密闭容器中，发生反应：CH4(g)＋2NO2(g)N2(g)＋CO2(g)＋2H2O(g)，测得有关数据如表： 时间/min 0 10 20 40 50 T1 n(CH4)/mol 0.50 0.35 0.25 0.10 0.10 T2 n(CH4)/mol 0.50 0.30 0.18 a 0.15 下列说法不正确的是(　　) A．温度：T1<T2 B．T1时0～10 min内NO2的平均反应速率为0.015 mol·L－1·min－1 C．a＝0.15，且该反应ΔH<0 D．T1达到平衡后，保持其他条件不变，再充入0.1 mol CH4(g)和0.2 mol H2O(g)，平衡逆向移动 【解析】　A．从表中数据可知，T2时的反应速率大于T1时的反应速率，温度越高反应速率越快，则T2>T1，A正确；B．T1时0－10 min内CH4物质的量变化量为0.15 mol，则NO2物质的量变化量为0.3 mol，则0－10 min内NO2的平均反应速率为＝0.015 mol·L－1·min－1，B正确；C．T2时反应速率大于T1，达到平衡的时间也应该小于T1,40 min时T1已达到平衡状态，则T2在40 min时也应该达到了平衡状态，a＝0.15，T2>T1，但是T2时甲烷剩余的量大于T1，说明升高温度化学平衡逆向移动，该反应为放热反应，C正确；D．T1温度下平衡时该反应的化学平衡常数为3.2，T1达到平衡后，再充入0.1 mol CH4和0.2 mol H2O，此时甲烷浓度变为0.1 mol/L，H2O浓度变为0.5 mol/L，此时Qc＝2.5<3.2，则化学平衡正向移动，D错误；故答案选D。 【答案】　D 3．氨是最重要的化学品之一，我国目前氨的生产能力位居世界首位。工业合成氨的反应为：N2(g)＋H2(g)NH3(g)，能量转化关系如图所示。下列有关说法错误的是(　　) A．低温、高压有利于提高合成氨平衡产率 B．选择铁做催化剂可以提高N2和H2的转化率 C．将NH3液化分离有利于提高产率 D．合成氨采取循环操作，能提高N2和H2的利用率 【解析】　由图可知，该反应是一个正向体积减小的放热反应。A．反应正向是体积减小的放热反应，因此低温、高压有利于平衡正向移动提高合成氨平衡产率，故A正确；B．催化剂只能提高反应速率，不能使平衡发生移动，故B错误；C．将NH3液化分离使平衡正向移动有利于提高产率，故C正确；D．循环操作可以让未反应的N2和H2再次作为原料参与反应，能提高N2和H2的利用率，故D正确；故选B。 【答案】　B 4．目前工业上利用甲烷催化裂解生产不含一氧化碳和二氧化碳的清洁氢气。该过程多用铁、钴和镍等过渡金属纳米催化剂：CH4(g)C(s)＋2H2(g)，已知温度升高，甲烷的平衡转化率增大。下列有关说法不正确的是(　　) A．甲烷裂解属于吸热反应 B．在反应体系中加催化剂，反应速率增大 C．增大体系压强，不能提高甲烷的转化率 D．在1 500 ℃以上时，甲烷的转化率很高，但几乎得不到C，是因为该反应为放热反应 【解析】　根据温度升高，甲烷的平衡转化率增大，可知甲烷裂解属于吸热反应，A正确，D错误；催化剂能加快化学反应速率，B正确；甲烷发生裂解，反应后气体体积增大，故增大压强，平衡向逆反应方向移动，C正确。 【答案】　D 5．甲烷重整时涉及以下两个反应 ①CH4(g)＋H2O(g)CO(g)＋3H2(g)　K1； ②CO(g)＋H2O(g)CO2(g)＋H2(g)　K2； 它们的平衡常数随温度的变化如图所示，下列说法正确的是(　　) A．反应①、②都是放热反应 B．两曲线交点表示此时①、②两反应速率相等 C．相同温度下，CH4(g)＋2H2O(g)CO2(g)＋4H2(g)的平衡常数为K1＋K2 D．相同条件下，增大反应①、②中水蒸气的浓度，CH4、CO的转化率均增大 【解析】　反应①，随着温度的升高，平衡常数增大，说明正反应是吸热反应，A错误；交点代表两个反应的平衡常数相同，但是不能说明反应速率相等，B错误； K1＝，K2＝，K3＝， 所以K3＝K1·K2，C错误；增大一种反应物浓度，则另一种反应物的转化率增大，D正确。 【答案】　D 6．常压下羰基化法精炼镍的原理为Ni(s)＋4CO(g)Ni(CO)4(g)。230 ℃时，该反应的平衡常数K＝2×10－5。已知：Ni(CO)4的沸点为42.2 ℃，固体杂质不参与反应。 第一阶段：将粗镍与CO反应转化成气态Ni(CO)4； 第二阶段：将第一阶段反应后的气体分离出来，加热至230 ℃制得高纯镍。 下列判断不正确的是(　　) A．该反应达到平衡时，v分解[Ni(CO)4]＝4v消耗(CO) B．第一阶段应选择稍高于42.2 ℃的反应温度 C．第二阶段，230 ℃时Ni(CO)4分解率较高 D．其他条件不变，增大c(CO)，平衡正向移动，该反应的平衡常数不变 【解析】　同一化学反应中，反应速率之比等于对应物质的化学计量数之比，该反应达到平衡时，应满足4v分解[Ni(CO)4]＝v消耗(CO)，A错误；第一阶段得到气态Ni(CO)4，应选择稍高于42.2 ℃的反应温度，B正确；230 ℃时可得到高纯镍，说明此时Ni(CO)4分解率较高，C正确；通常情况下，平衡常数只与温度有关，温度不变，平衡常数不变，D正确。 【答案】　A 7．某温度下，对于反应N2(g)＋3H2(g)2NH3(g)　ΔH＝－92.4 kJ·mol－1。N2的平衡转化率(α)与体系总压强(p)的关系如下图所示。下列说法正确的是(　　) A．将1.0 mol氮气、3.0 mol氢气，置于1 L密闭容器中发生反应，放出的热量为92.4 kJ B．平衡状态由A变到B时，平衡常数K(A)<K(B) C．上述反应在达到平衡后，增大压强，H2的转化率提高 D．升高温度，平衡向逆反应方向移动，说明逆反应速率增大，正反应速率减小 【解析】　A项此反应为可逆反应，1.0 mol氮气、3.0 mol氢气在实际过程中不能完全转化，故放出的热量小于92.4 kJ，A错；B项温度不变，改变压强，平衡常数不变，B错；C项由图知，增大压强，平衡向正反应方向移动，H2的转化率提高，C正确；D项升高温度，逆反应速率、正反应速率都增大，D错。 【答案】　C 8．(双选)在一定条件下，对于在密闭容器中进行的合成氨的反应，下列说法不正确的是(　　) A．当氮气和氢气投料比(物质的量之比)为1∶3时，达到平衡时氨的体积分数最大 B．增加铁触媒的接触面积，不可能提高合成氨工厂的年产量 C．达到平衡时，氢气和氨气的浓度比一定为3∶2 D．分别用氮气和氢气来表示合成氨反应的反应速率时，数值大小不相同 【解析】　当氮气和氢气投料比为1∶3时，v(N2)∶v(H2)＝1∶3，两种原料的转化率相同，故达到平衡时氨的体积分数最大，A正确；增加铁触媒的接触面积，加快反应速率，可以提高合成氨工厂的年产量，B错误；平衡时，H2和NH3的浓度比不一定为3∶2，C错误；同一反应中，反应速率之比等于对应物质的化学计量数之比，因氮气和氢气的化学计量数不同，则反应速率的数值不同，D正确。 【答案】　BC 9．(双选)CO常用于工业冶炼金属，如图是在不同温度下CO还原四种金属氧化物达平衡后气体中lg[c(CO)/c(CO2)]与温度(T)的关系曲线图。下列说法正确的是(　　) A．工业上可以通过增高反应装置来延长矿石和CO接触的时间，减少尾气中CO的含量 B．CO不适宜用于工业冶炼金属铬(Cr) C．工业冶炼金属铜(Cu)时较低的温度有利于提高CO的利用率 D．CO还原PbO2的反应ΔH＞0 【解析】　增高炉的高度，增大CO与矿石的接触，不能影响平衡移动，CO的利用率不变，A错误；由图像可知用CO工业冶炼金属铬时，lg[c(CO)/c(CO2)]一直很高，说明CO转化率很低，故不适合，B正确；由图像可知还原氧化铜或氧化铅时，温度越高，lg[c(CO)/c(CO2)]越高，说明CO转化率越低，平衡逆向移动，说明这两个反应均为放热反应，低温有利于提高CO利用率，C正确、D错误。 【答案】　BC 10．肼(N2H4)和氧气的反应情况受温度影响。某同学设计方案探究温度对产率影响的结果如图所示。下列说法不正确的是(　　) A．温度较低时，肼和氧气主要发生的反应：N2H4＋O2===N2＋2H2O B．900 ℃时，能发生N2＋O2===2NO C．900 ℃时，N2的产率与NO的产率之和可能小于1 D．该探究方案是将一定量的肼和氧气，在密闭容器中进行不断升温实验 【解析】　由图可知，温度较低时，肼和氧气主要发生的反应：N2H4＋O2===N2＋2H2O，A正确；由图可知，在400 ℃到900 ℃之间，N2的产率逐渐减小、NO的产率逐渐升高，所以900 ℃时，能发生N2＋O2===2NO，B正确；由图可知， 当温度高于900 ℃时反应不可能完全进行，N2的产率与NO的产率之和小于1，C正确；D．该探究方案是将一定量的肼和氧气在密闭容器、不同温度下达到平衡的实验，反应达到平衡需要一定的时间，所以不能不断升高温度，D不正确。 【答案】　D 11．硝酸工业的基础是氨的催化氧化，在催化剂作用下发生如下反应： ①4NH3(g)＋5O2(g)4NO(g)＋6H2O(g)　ΔH＝－905 kJ·mol－1　①主反应 ②4NH3(g)＋3O2(g)2N2(g)＋6H2O(g) ΔH＝－1268 kJ·mol－1　②副反应 有关物质产率与温度的关系如图： (1)由反应①②可知反应③N2(g)＋O2(g)2NO(g)的反应热ΔH＝________。 (2)由图可知工业上氨催化氧化生成NO时，反应温度最好控制在________。 【解析】　(1)由盖斯定律，(①－②)×可得N2(g)＋O2(g)2NO(g)，故ΔH＝×[(－905 kJ·mol－1)－(－1 268 kJ·mol－1)]＝＋181.5 kJ·mol－1； (2)从图像可以看出，反应温度在780～840 ℃，NO的产率最大，故选择780～840 ℃。 【答案】　(1)＋181.5 kJ·mol－1　 (2)780～840 ℃ 12．醇烃化新技术是近几年合成氨工业净化精炼原料气、除去少量CO的一种新方法。其原理可分为甲醇化和甲烷化两个部分。 甲醇化：CO(g)＋2H2(g)CH3OH(g)　ΔH1＝－111 kJ·mol－1 甲烷化：CO(g)＋3H2(g)CH4(g)＋H2O(g)　ΔH2＝－203 kJ·mol－1 (1)下列措施有利于提高醇烃化过程CO转化率的是________。 A．及时分离出CH3OH B．适当升高反应温度 C．使用高效的催化剂 D．适当增大压强 (2)甲醇化平衡常数可用Kα＝表示；α为平衡组分中各物质的物质的量分数。若CO与H2混合原料气中CO的体积分数为1%，经甲醇化后CO的平衡转化率为w，则Kα＝______(用含w的表达式表示)。 (3)测试a、b两种催化剂在不同压强和温度条件下，甲醇化过程中催化效率如图： 从上图可知选择哪种催化剂较好________(填a或b)，理由是_________________ ________________________________________________________________________。 【解析】　(1)及时分离出CH3OH，平衡向正反应方向移动，CO转化率增大，故A正确；反应为放热反应，升高反应温度，平衡逆向移动，CO转化率减小，故B错误；使用高效的催化剂，催化剂不影响化学平衡，故C错误；反应为气体体积减小的反应，适当增大压强，平衡正向移动，CO转化率增大，故D正确； (2)CO与H2混合原料气中CO的体积分数为1%，设参与反应的CO为1 mol，则H2为99 mol，经甲醇化后CO的平衡转化率为w，列三段式： 　　　　　CO(g)＋2H2(g)CH3OH(g) 起始n: 1 99 0 转化n: w 2w w 平衡n: 1－w 99－2w w 根据α＝，Kα＝＝＝； (3)由图可知，b催化剂达到较高催化效率时的压强小，达到较高催化效率时温度低且受温度影响小，故选择b催化剂。 【答案】　(1)AD　(2)　(3)b　达到较高催化效率时的压强小，达到较高催化效率时温度低且受温度影响小 13．CH4—CO2催化重整不仅可以得到合成气(CO和H2)，还对温室气体的减排具有重要意义。 回答下列问题： 反应中催化剂活性会因积碳反应而降低，同时存在的消碳反应则使积碳量减少。 相关数据如下表： 积碳反应 CH4(g)===C(s)＋2H2(g) 消碳反应 CO2(g)＋C(s)===2CO(g) ΔH/(kJ·mol－1) 75 172 活化能/(kJ·mol－1) 催化剂X 33 91 催化剂Y 43 72 (1)由上表判断，催化剂X________Y(填“优于”或“劣于”)，理由是 ________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________。 在反应进料气组成、压强及反应时间相同的情况下，某催化剂表面的积碳量随温度的变化关系如图所示。升高温度时，下列关于积碳反应、消碳反应的平衡常数(K)和速率(v)的叙述正确的是____________(填标号)。 A．K积、K消均增加 B．v积减小，v消增加 C．K积减小，K消增加 D．v消增加的倍数比v积增加的倍数大 (2)在一定温度下，测得某催化剂上沉积碳的生成速率方程为v＝k·p(CH4)·[p(CO2)]－0.5(k为速率常数)。在p(CH4)一定时，不同p(CO2)下积碳量随时间的变化趋势如图所示，则pa(CO2)、pb(CO2)、pc(CO2)从大到小的顺序为__________________。 【解析】　(1)根据表中数据可知相对于催化剂X，催化剂Y积碳反应的活化能大，积碳反应的速率小；而消碳反应活化能相对小，消碳反应速率大，所以催化剂X劣于Y。正反应均是吸热反应，升高温度平衡向正反应方向进行，因此K积、K消均增加，A正确；C错误；升高温度反应速率均增大，B错误；积碳量达到最大值以后再升高温度积碳量降低，这说明v消增加的倍数比v积增加的倍数大，D正确。 (2)根据反应速率方程式可知在p(CH4)一定时，沉积碳生成速率随p(CO2)的升高而降低，所以根据图像可知pa(CO2)、pb(CO2)、pc(CO2)从大到小的顺序为pc(CO2)、pb(CO2)、pa(CO2)。 【答案】　(1)劣于　相对于催化剂X，催化剂Y积碳反应的活化能大，积碳反应的速率小；而消碳反应活化能相对小，消碳反应速率大　AD (2)pc(CO2)、pb(CO2)、pa(CO2) 学科网（北京）股份有限公司 $$