2.4化学反应条件的优化——工业合成氮同步练习-鲁科版高中化学选择性必修1
学校:___________姓名：___________班级：___________考号：___________
一、单选题
1．工业上利用CO和H2合成二甲醚：3CO(g)＋3H2(g) CH3OCH3(g)＋CO2(g) ΔH<0；其它条件不变时，相同时间内CO的转化率随温度T的变化情况如图所示。下列说法不正确的是
A．状态X时，v消耗(CO)=v生成(CO)
B．一定压强下，升高温度，CO的平衡转化率降低
C．相同温度时，增大压强，可以提高CO的转化率
D．状态X时，选择合适催化剂，可以提高相同时间内CO的转化率
2．在刚性密闭容器中充入CO2和H2发生反应：CO2(g)+3H2(g)CH3OH(g)+H2O(g) △H，测得反应过程如图所示。下列说法正确的是
A．平衡常数：K1＞K2 B．反应温度：T2＞T1
C．加催化剂，△H不变 D．平衡后再通入CO2，其转化率增大
3．某温度下，发生反应 ，的平衡转化率()与体系总压强(p)的关系如图所示。下列说法正确的是
A．将1和3置于1L密闭容器中发生反应，放出的热量为92.4
B．平衡状态由A到B时，平衡常数
C．上述反应在达到平衡后，增大压强，的转化率减小
D．升高温度，平衡常数K减小
4．一定温度下，向四个体积不等的恒容密闭容器中（a
B．C、D两点的压强之比为28：25
C．若体积为b L的容器中t min时达到平衡，再通入1mol NOCl和1mol NO，平衡不发生移动
D．当四个容器中反应都达到平衡状态时，体积为c L的容器中NOCl的转化率最高
5．某化学科研小组研究在其他条件不变时，改变某一条件对化学平衡的影响，得到如下变化规律(图中P表示压强，T表示温度，n表示物质的量)，下列结论正确的是
反应Ⅰ：
反应Ⅱ：
反应Ⅲ：
反应Ⅳ：
A．反应Ⅰ：， B．反应Ⅱ：，
C．反应Ⅲ：若，则 D．反应Ⅳ：若，
6．下列事实不能用勒夏特列原理解释的是
A．甲基橙滴加到pH=2的溶液中呈红色，滴加到pH=6的溶液中呈黄色
B．由NO2和N2O4组成的平衡体系：2NO2(g)N2O4(g)，恒温缩小容积，平衡后气体颜色比原平衡深
C．Na(l) + KCl(l)2NaCl(l)+K(g)，工业上将钾蒸气从反应混合体系中分离出来，以制备金属钾
D．实验室配制氯化铁溶液时，先将FeCl3晶体溶解在较浓的盐酸中，然后加水稀释到需要的浓度
7．研究表明与在某催化剂作用下发生反应的能量变化及反应历程如图所示，其中催化剂为
A． B． C． D．
8．对于反应CO2(g)+3H2(g) CH3OH(g)+H2O(g) H=-49.0 kJ·mol-1，下列有关说法正确的是
A．增大的值，可提高H2的转化率
B．升高温度能提高 CO2的反应速率和转化率
C．达平衡时缩小容器体积，v(正)增大，v(逆)减小
D．1 mol CO2和3 mol H2充分反应时放出的热量为 49.0 kJ
9．反应在一可变容积的容器中进行反应，下列条件的改变对其反应速率几乎无影响的是
A．将容器的体积缩小一半 B．保持体积不变，充入N2
C．保持体积不变，升高温度 D．压强不变，充入N2使体积增大
10．氢气是合成氨的重要原料，合成氨反应的热化学方程式为N2(g)＋3H2(g) 2NH3(g)ΔH=-92.4kJ·mol-1，当该反应达到平衡后，改变某一外界条件(不改变N2、H2和NH3的量)，反应速率随时间的变化关系如图所示，下列说法正确的是
A．图中t1时刻引起平衡移动的条件可能是升高温度
B．表示平衡混合物中NH3的含量最高的一段时间是t5～t6
C．图中t3时刻引起平衡移动的条件可能是增大压强
D．在t2～t3时间段，保持容器容积不变，充入一定量的惰性气体，N2的浓度不变
二、填空题
11．I.已知Sn与稀硫酸能发生反应：Sn+H2SO4 =SnSO4+H2↑
(1)若要使该反应的反应速率加快，下列措施可行的是_______ (填字母)。
A．改锡片为锡粉 B．加入少量醋酸钠固体
C．滴加少量CuSO4 D．将稀硫酸改为98%的浓硫酸
(2)若将上述反应设计成原电池，石墨棒为原电池某一极材料， 则石墨棒为 极(填“正”或“负”)。原电池工作时溶液中的SO向 极移动(填“正”或“负”)。
(3)实验后同学们经过充分讨论，观察原电池反应特点，认为符合某些要求的化学反应都可以通过原电池来实现。下列化学反应在理论上可以设计成原电池的是 。
A．CO2+H2O=H2CO3 B．NaOH+HCl=NaCl+H2O
C．2H2+O2 =2H2O D．CuO+H2SO4= CuSO4+H2O
以KOH为电解质溶液，将所选反应设计成原电池，该电池负极的电极反应为： 。
II.有甲、乙两位同学均想利用原电池反应检测金属的活动性顺序，两人均用镁片和铝片作电极，但甲同学将电极放入6mol·L-1的H2SO4溶液中，乙同学将电极放入6mol·L-1的NaOH溶液中，如图所示。
(4)写出甲中正极的电极反应式： 。
(5)写出乙中负极的电极反应式： 。
12．回答下列问题
(1)向容积为的恒容密闭容器中加入活性炭(足量)和，发生反应，和的物质的量的变化情况如表所示。
物质的量/mol
0
0
①内，以表示的反应速率 。
②第后，温度调整到，数据变化如表所示，则 (填“>”“<”或“=”)。
(2)通过重整反应可以得到用途广泛的合成气，已知热化学方程式为。重整反应的反应速率方程为，其中为反应速率常数。下列说法正确的是 (填标号)。
a．增大的浓度，增大
b．增大的浓度，增大
c．及时分离出合成气，增大
d．升高温度，增大
(3)甲烷和水蒸气催化制氢主要有如下两个反应：
①
②
关于甲烷和水蒸气催化制氢反应，下列叙述正确的是___________(填标号)。
A．恒温、恒容条件下，加入稀有气体，压强增大，反应速率增大
B．恒温、恒容条件下，加入水蒸气，活化分子百分数增大，反应速率增大
C．升高温度，活化分子百分数增大，有效碰撞频率增大，反应速率增大
D．加入合适的催化剂，同时降低反应温度，能实现单位时间内转化率不变
13．(Ⅰ)某化学兴趣小组在用稀硫酸与纯锌粒制取氢气时发现反应速率较慢，为了加快该反应速率，他们进行了多项探究，针对他们的探究回答下列问题：
(1)他们进行的下列探究中不能达到实验目的的是 （填选项）
A．升高反应温度 B．适当增加硫酸的浓度 C．加水 D．把锌粒改用锌粉
(2)他们探究中还发现加入少量硫酸铜溶液也可加快氢气的生成速率，你认为原因是： 。
(3)他们分析后认为下列某一物质溶液也有类似硫酸铜的作用，你认为是 （填选项）
A．Na2SO4 B．Ag2SO4 C．MgSO4 D．K2SO4
(II)把0.2molX气体和0.5molY气体混合于1L密闭容器中，使它们发生如下反应：
2X(g)＋3Y(g)＝nZ(g)＋4W(g)。2min末已生成0.2molW，若测知以Z的浓度变化表示的反应速率为0.05mol/（L min），试计算：
(4)前2min内用W的浓度变化表示的平均反应速率是
(5)2min末时Y的浓度是
(6)化学反应方程式中n的值是
14．根据有关要求回答问题：
(1)如图是1mol NO2(g)和1mol CO(g)反应生成CO2和NO过程中能量变化示意图，若在反应体系中加入催化剂，反应速率增大，E1的变化是 ，△H的变化是 (填“增大”、“减小”、“不变”)。请写出NO2和CO反应的热化学方程式： 。
(2)以太阳能为热源，热化学硫碘循环分解水是一种高效、无污染的制氢方法。其反应过程如图所示。反应Ⅱ包含两步反应：
第一步：H2SO4(l)=SO3(g)+H2O(g) △H1=+177kJ/mol
第二步：2SO3(g)=2SO2(g)+O2(g) △H2=+196kJ/mol
①写出第一步反应自发进行的条件是： 。
②写出反应Ⅱ的热化学方程式： 。
15．氮元素可形成多种化合物，在工业生产中具有重要价值。 请回答下列问题：
（1）一定温度下，将一定量的N2和H2充入固定体积的密闭容器中进行合成氨反应，
①下列描述能说明该可逆反应达到化学平衡状态的有
A．容器内气体的密度不变 B．c(N2)∶c(H2)∶c(NH3)=1∶3∶2
C．容器内的压强不变 D．3v正(H2) =2v逆(NH3)
E. 容器内气体的平均相对分子质量不变
F. 相同时间内有3molH-H键断裂，有6mol N-H键形成
②恒温恒压条件下，为提高合成氨反应中N2和H2的利用率，可采用的方法 （一种即可）。
（2）一定温度下，2L密闭容器中充入0.40 mol N2O4，发生反应：N2O4(g)2NO2(g)，一段时间后达到平衡，测得数据如下：
时间／s 20 40 60 80 100
c(NO2)/(mol/L) 0.12 0.20 0.26 0.30 0.30
①20s内，v(NO2)= ，该温度下反应的化学平衡常数数值为 。
②升高温度时，气体颜色加深，则正反应是 (填“放热”或“吸热”)反应。
③相同温度下，若开始向该容器中充入0.40 mol NO2，则达到平衡后: c(NO2) 0.15 mol·L-1(填“>”、 “=”或“<”)
16．密闭容器中发生如下反应：A(g)＋3B(g)2C(g) ΔH<0，根据下列速率—时间图象，回答下列问题。
(1)下列时刻所改变的外界条件是：t1 ；t4 ；
(2)物质A的体积分数最大的时间段是 ；（时间段用t0~t1形式表示，下同）
(3)反应速率最大的时间段是 。
(4)t0~t1、t3~t4、t5~t6时间段的平衡常数K0、K3、K5的关系 。
17．按要求完成下列问题。
(1)①NaBH4(s)与H2O(l)反应生成NaBO2(s)和氢气，在25℃、101kPa下，已知每消耗3.8gNaBH4(s)放热21.6kJ，该反应的热化学方程式是 。
②用H2O2和H2SO4的混合溶液可溶出废旧印刷电路板上的铜。
已知：
在H2SO4溶液中，Cu与H2O2反应生成Cu2+(aq)和H2O(l)的反应热等于
(2)NOx可“变废为宝”，由NO电解可制备NH4NO3，其工作原理如图所示(M、N为多孔电极)。为使电解产物全部转化为NH4NO3，需向电解产物中补充适量NH3.电解时M和电源 极(填“正”或“负”相连，书写N极发生的电极反应式 。
(3)将CO2转化为甲醚的反应原理为，在80℃时，向体积为0.5L的密闭容器中加入2molCO2和6molH2，20min后反应达到平衡，此时CH3OCH3的物质的量为0.5mol，则该反应的平均反应速率v(CO2)= ，H2的转化率 ，在80℃时该反应的化学平衡常数为 (列出计算式即可)。
18．300℃时，将2molA和2molB两种气体混合于2L密闭容器中，发生如下反应：3A(g)+B(g) 2C(g)+2D(g) ΔH=Q，2min末达到平衡，生成0.8molD。
(1)300℃时，该反应的平衡常数表达式为：K= 。已知K300℃
(2)在2min末时，B的平衡浓度为 ，D的平均反应速率为 。
(3)若温度不变，缩小容器容积，则A的转化率 (填“增大”“减小”或“不变”)，原因是 。
(4)如果在相同的条件下，上述反应从逆反应方向开始，开始时加入C、D各1mol。若使平衡时各物质的物质的量浓度与原平衡相同，则还应该加入B mol。
19．某同学利用Al、Fe、Mg和2 mol/L的稀硫酸，设计实验方案研究影响反应速率的因素。实验报告如表：
实验步骤 反应快慢 结论
①分别取等体积的2 mol/L的硫酸于试管中 ②分别投入大小、形状相同的Al、Fe、Mg Mg>Al>Fe 反应物的性质越活泼，反应速率越快
该同学的实验目的是 。
20．I．在一定温度下的2L密闭容器中，发生反应：，达到平衡时，各物质平衡浓度为：c(X)=0.8mol/L；c(Y)=0.1mol/L；c(Z)=1.6mol/L。若用a、b、c分别表示X、Y、Z的起始的物质的量，回答下列问题：
(1)若在恒温恒容条件下进行反应，可判断该反应达到化学平衡状态的是
A．单位时间内生成nmolX的同时生成2nmolZ
B．密闭容器中密度不再改变的状态
C．用X、Y、Z的物质的量浓度变化表示反应速率的比为1∶1∶2的状态
D．反应容器中Y的物质的量分数不再改变的状态
E．密闭容器中压强不再改变的状态
F．混合气体的平均相对分子质量不再改变的状态
(2)a、b应满足的关系是 。
(3)a的取值范围是 。
Ⅱ．恒温、恒压下，在一个可变容积的容器中发生发应：。
(1)若开始时放入1molA和1molB，到达平衡后，生成amolC，若开始时放入xmolA，2molB和1molC，到达平衡后，C的物质的量是3amol，则x= mol，平衡时，B的物质的量 (填序号)
①大于2mol ②等于2 mol ③小于2 mol ④可能大于、等于或小于2mol
(2)若开始时放入6molA和6molB，到达平衡后再加入3molC，待再次到达平衡后，C的物质的量分数是 。
三、实验题
21．为验证化学反应“2Fe3++2I-=2Fe2++I2”是可逆反应，并探究平衡移动与物质的浓度、性质的关系，甲、乙两同学进行如下实验。
已知：a.含I2的溶液呈黄色或棕黄色。
b.利用色度计可测定溶液的透光率，通常溶液颜色越深，透光率数值越小。
I.甲同学设计下列实验进行相关探究，实验如图1所示。
回答下列问题：
(1)甲同学利用实验②中ⅰ和ⅱ证明Fe2(SO4)3溶液与KI溶液的反应为可逆反应，实验ⅰ中的现象是 ，实验ⅱ中a是 (填化学式)溶液。
(2)用离子方程式表示实验②ⅲ中产生黄色沉淀的原因 。
II.乙同学：利用色度计对Fe2(SO4)3溶液与KI溶液的反应进行再次探究。
【实验过程】
序号 实验步骤1 实验步骤2
实验③ 将盛有2mL蒸馏水的比色皿放入色度计的槽孔中 向比色皿中逐滴滴入5滴(每滴约0.025mL)0.05mol L-1Fe2(SO4)3溶液，同时采集溶液的透光率数据
实验④ 将盛有2mL0.1mol L-1KI溶液的比色皿放入色度计的槽孔中 同上
实验⑤ 将盛有2mL0.2mol L-1KI溶液的比色皿放入色度计的槽孔中 同上
实验中溶液的透光率数据变化如图2所示。
回答下列问题：
(3)乙同学实验③的目的是 。
(4)乙同学通过透光率变化推断：FeCl3溶液与KI溶液的反应为可逆反应.理由是 。
(5)乙同学根据氧化还原反应的规律，用图3装置(a、b均为石墨电极)，探究化学平衡移动与I-、Fe2+的浓度及还原性强弱关系，操作过程如图：
①K闭合时，电流计指针向右偏转，乙同学得出结论：2Fe3++2I-2Fe2++I2向正反应方向进行，b作 (填“正”或“负”)极，还原性I-＞Fe2+。
②当指针归零(反应达到平衡)后，向U型管右管滴加0.1mol L-1FeSO4溶液，电流计指针向左偏转，由此得出还原性为Fe2+ I-(填“>”或“<”)。
(6)综合甲、乙两位同学的实验探究过程，可得出结论：2Fe3++2I-=2Fe2++I2为可逆反应，改变条件可使平衡移动；Fe3+和I2的氧化性强弱受 影响。
22．H2O2不稳定、易分解，Fe3+、Cu2+等对其分解起催化作用，为比较Fe3+和Cu2+对H2O2分解的催化效果，某化学研究小组同学分别设计了如图甲、乙两种实验装置。
(1)A仪器的名称为 。
(2)若利用图甲装置，可通过观察 现象，从而定性比较得出结论。
(3)有同学提出将FeCl3改为Fe2(SO4)3更为合理，其理由是 。
(4)若利用乙实验可进行定量分析，实验时均以生成40 mL气体为准，其他可能影响实验的因素均已忽略，实验中还需要测量的数据是 。
(5)将0.1 mol MnO2粉末加入50 mL H2O2溶液中，在标准状况下放出气体的体积和时间的关系如图丙所示，解释反应速率变化的原因： 。
23．I．为了探究化学反应速率及其影响因素，某研究小组以盐酸和碳酸钙反应进行了如下实验。实验方案与数据如下表，t表示收集a mLCO2所需的时间。
序号 反应温度/℃ C(HCl)/ mol·L-1 V(HCl)/ mL 10g碳酸钙的形状 t/min
1 20 2 10 块状 t1
2 20 2 10 粉末 t2
3 20 4 10 粉末 t3
4 40 2 10 粉末 t4
(1)设计实验1和实验2的目的是研究 对化学反应速率的影响。
(2)为研究温度对对化学反应速率的影响，可以将实验 和实验 （填序号）作对比。
(3)将实验2和实验3作对比，可知t2 t3（填“﹥”、“﹤”或“﹦”）。
Ⅱ．在一体积为10L密闭容器中，通入一定量的CO和H2O，在 850℃时发生如下反应：
CO(g)+H2O(g)CO2(g)+H2(g)，CO浓度变化如图，
(4)则0～4 min的平均反应速率v(CO)= mol·L-1·min -1。
(5)该反应达到最大限度所需的时间为 ，此时CO的转化率为 。
试卷第1页，共3页
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参考答案：
1．A
2．C
3．D
4．C
5．C
6．B
7．A
8．A
9．B
10．D
11．(1)AC
(2) 正 负
(3) C
(4)
(5)
12．(1) >
(2)ad
(3)CD
13．(1)C
(2)CuSO4与Zn反应产生的 Cu 与Zn形成铜锌原电池，加快了氢气产生的速率
(3)B
(4)0.1 mol/(L·min)
(5)0. 35mol/L
(6)2
14．(1) 减小 不变 NO2(g)+CO(g)=NO(g)+CO2(g) △H=-234kJ mol-1
(2) 高温(或较高温度) 2H2SO4(l)=2SO2(g)+O2(g)+2H2O(g) △H=+550kJ mol-1
15． CE 及时将NH3冷却液化分离出去，及时将氮气和氢气进行循环利用 0.006 mol·L-1·s-1 1.8 吸热 ＞
16． 升高温度 减小压强 t5~t6 t3~t4 K0 〉K3=K5
17．(1)
(2) 负
(3) 0.1 50%
18．(1) ； >；
(2) 0.8 mol·L-1； 0.2 mol·L-1·min-1 ；
(3) 不变； 反应前后气体分子数不变，压强对平衡无影响；
(4)1.5。
19．探究反应物本身的性质对反应速率的影响
20． AD 2 ④
21．(1) 溶液变蓝 KSCN
(2)Ag++I-=AgI↓
(3)排除实验④和实验⑤中Fe3+对溶液透光率的干扰
(4)溶液的透光率不再随时间改变后，实验⑤的溶液透光率低于实验④，说明实验④中虽然KI过量但仍有未反应的Fe3+
(5) 正 ＞
(6)浓度
22． 分液漏斗 生成气体的快慢 可以消除阴离子不同对实验的干扰 产生40mL气体所需的时间 随着反应进行，反应物的浓度逐渐减小
23．(1)固体接触面积
(2) 2 4
(3)>
(4)0.03
(5) 4min 60%
答案第1页，共2页
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