高考化学一轮复习第7章化学反应速率和化学平衡第4讲化学反应原理在物质制备中的调控作用训练含解析

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1．(2021·广西南宁二中检测)汽车尾气(含烃类、CO、NO与SO2等)，是城市主要污染源之一，治理的办法之一是在汽车排气管上装催化转化器，它使NO与CO反应生成可参与大气生态循环的无毒气体，反应原理：2NO(g)＋2CO(g)===N2(g)＋2CO2(g)，在298 K、101 kPa下，ΔH＝－113 kJ/ml、ΔS＝－145 J/(ml·K)。下列说法中错误的是( )
A．该反应中反应物的总能量高于生成物的总能量
B．该反应常温下不能自发进行，因此需要高温和催化剂
C．该反应常温下能自发进行，高温和催化剂只是加快反应的速率
D．汽车尾气中的这两种气体会与血红蛋白结合而使人中毒
B [该反应是放热反应，则反应物的总能量高于生成物的总能量，A项正确；在298 K、101 kPa下，ΔH＝－113 kJ/ml、ΔS＝－145 J/(ml·K)，则有ΔH－TΔS＝(－113 kJ/ml)－298 K×[－0.145 kJ/(ml·K)]＝－69.79 kJ/mlv逆，B项错误；温度升高，反应速率加快，d点温度高于b点，则反应速率：vb＜vd；CO转化率达到最大值后，升高温度，CO的转化率降低，说明达到平衡后，升高温度，平衡逆向移动，平衡常数减小，则该反应是放热反应，平衡常数K(75 ℃)＞K(85 ℃)，C项正确；图中在80～85 ℃时，CO转化率较大，故生产时反应温度控制在80～85 ℃为宜，D项正确。]
3．(2021·河北衡水中学调研)335 ℃时，在恒容密闭反应器中1.00 ml C10H18(l)催化脱氢的反应过程如下：
反应1∶C10H18(l)⇌C10H12(l)＋3H2(g) ΔH1
反应2∶C10H12(l)⇌C10H8(l)＋2H2(g) ΔH2
测得C10H12和C10H8的产率x1和x2(以物质的量分数计)随时间的变化关系及反应过程能量变化如下图所示。下列说法错误的是( )
A．催化剂能改变反应历程
B．更换催化剂后，ΔH1、ΔH2也会随之改变
C．8 h时，反应2未处于平衡状态
D．x1显著低于x2，是因为反应2的活化能比反应1的小，反应1生成的C10H12很快转变成C10H8
B [使用催化剂，产生多种中间产物，改变反应历程，A项正确；焓变(ΔH)取决于反应物具有的总能量和生成物具有的总能量，更换催化剂后，反应历程改变，但ΔH1、ΔH2不会随之改变，B项错误；图中8 h后，C10H8的产率x2逐渐增大，故反应2未处于平衡状态，C项正确；由图可知，反应1的活化能大于反应2的活化能，则反应1的速率比反应2的速率慢，反应1生成的C10H12很快转变成C10H8，故x1显著低于x2，D项正确。]
4．(2021·山东肥城检测)氢能作为新型能源，可利用CO制得，北京大学马丁教授等团队向容积为V L的密闭容器中充入等物质的量的CO和H2O进行反应。
已知：
反应Ⅰ：FeO(s)＋CO(g)⇌Fe(s)＋CO2(g) ΔH1
反应Ⅱ：FeO(s)＋H2(g)⇌Fe(s)＋H2O(g) ΔH2
反应Ⅲ：CO(g)＋H2O(g)⇌CO2(g)＋H2(g) ΔH
反应Ⅲ在不同催化剂作用下(反应相同时间)，温度与CO转化率的关系如图所示。
(1)反应Ⅲ的ΔH与ΔH1、ΔH2关系式：ΔH＝________。
(2)若反应Ⅰ和反应Ⅱ的平衡常数分别为K1和K2，则反应Ⅲ的平衡常数K与K1、K2的关系式：K＝________。
(3)随着温度的升高，CO的转化率先升后降，“后降”的可能原因是________________________________。
(4)由图可知，ΔH________0(填“大于”或“小于”)，催化剂应选择________(填“Au/αMC”或“Au/αMC/NaCN”)。
(5)已知T＝1 025 K时，K＝1。则平衡时CO的转化率α(CO)＝________。当T＞1 025K时，平衡时，H2的体积分数ω的取值范围为________。此时，CO还原FeO(s)的能力________H2(填“大于”或“小于”)。
(6)欲提高H2的体积分数，可采取的措施为________________________________。
解析 (1)由反应Ⅰ－Ⅱ可得反应Ⅲ，根据盖斯定律，则反应Ⅲ的ΔH＝ΔH1－ΔH2 。
(2)由于反应Ⅰ－Ⅱ＝Ⅲ，反应I和II的平衡常数分别为K1和K2，则反应Ⅲ的平衡常数为K＝ eq \f(K1,K2) 。
(3)由图可知，催化剂的催化活性随温度先增大后减小，温度过高，催化剂的催化活性下降，会引起CO的转化率降低。
(4)由图可知，随着温度的升高，CO平衡转化率逐渐减小，说明升高温度，平衡逆向移动，则该反应的ΔH