高中化学鲁科版 (2019)选择性必修1第4节 化学反应条件的优化——工业合成氨复习练习题

这是一份高中化学鲁科版 (2019)选择性必修1第4节 化学反应条件的优化——工业合成氨复习练习题，共14页。试卷主要包含了单选题，填空题，实验题等内容，欢迎下载使用。

一、单选题
1．在容积不变的密闭容器中，一定量的SO2与O2发生反应：2SO2(g)+O2(g)⇌2SO3(g)。温度分别为t1和t2时，SO3的体积分数随时间的变化如图所示，下列关系不正确的是
A．t1K2
2．若在绝热、恒容的密闭容器中充入一定量的SO2Cl2(g)和SCl2(g)，发生反应： SO2Cl2(g)+SCl2(g) 2SOCl2(g)，下列示意图能说明t1时刻反应达到平衡状态的是
A．a和cB．b和dC．c和dD．b和c
3．在某一恒温体积可变的密闭容器中发生如下反应：A(g)+B(g)⇌2C(g) ΔH0，既可以加快反应速率，又可以提高H2平衡产率的措施有
A．加入催化剂B．增大压强C．升高温度D．降低CO2(g)浓度
5．现有两支盛有溶液的试管，在其中一支中加入少量，迅速产生气体，放出大量的热。下列与相关图像正确的是
A．B．
C．D．
6．合成氨生产技术的发展方案如下表，下列说法错误的是
A．上述方案中原料应循环利用
B．铁催化剂在500℃左右催化效能最好
C．平衡时，的体积分数取决于催化剂的选择
D．寻找温和条件下的催化剂可以作为合成氨工业发展方向
7．我国科学家通过对月壤样本的研究提出，未来在月球可利用月壤做催化剂进行人工光合作用，其中涉及的反应之一为(该条件下所有物质均为气态)。下列说法错误的是
A．月壤可以加快该化学反应的速率
B．改变温度可以改变该化学反应的限度
C．1ml和3ml充分反应可得到1ml
D．混合气体的总物质的量保持不变可判断该反应达到化学平衡状态
8．体积恒定的密闭容器中发生反应： ，其他条件不变时，下列说法正确的是
A．升高温度可使平衡正向移动
B．增大压强可使化学平衡常数增大
C．移走可提高CO的平衡转化率
D．使用催化剂可提高NO的平衡转化率
9．在反应C(s)+CO2(g) 2CO(g)中，可使化学反应速率明显增大的措施是
①增大压强 ②升高温度 ③增大CO2的浓度 ④增加碳的量 ⑤降低压强
A．①②③B．②③④
C．①②③④D．②③④⑤
10．已知化合物A与H2O在一定条件下反应生成化合物B与HCOO−，其反应历程如图所示，其中TS表示过渡态，Ⅰ表示中间体。下列说法正确的是
A．化合物A与H2O之间的碰撞均为有效碰撞
B．平衡状态时，升温使反应逆向移动
C．该历程中的最大活化能E正=16.87kJ·ml-1
D．使用更高效的催化剂可降低反应所需的活化能和反应热
11．用活性炭还原NO2可防止空气污染，其反应原理为2C(s)＋2NO2(g) N2(g)＋2CO2(g)。在密闭容器中1 ml NO2和足量C发生上述反应，反应相同时间内测得NO2的生成速率与N2的生成速率随温度变化的关系如图1所示；维持温度不变，反应相同时间内测得NO2的转化率随压强的变化如图2所示。
下列说法错误的是
A．图1中的A、B、C三个点中只有C点达平衡状态
B．图2中E点的v逆小于F点的v正
C．图2中平衡常数K(E)=K(G)，则NO2的平衡浓度c(E)=c(G)
D．在恒温恒容下，向图2中G点平衡体系中充入一定量的NO2，与原平衡相比，NO2的平衡转化率减小
12．在溶液中存在如下平衡：，下列说法中不正确的是
A．将固体溶于少量水中得到绿色溶液
B．将固体溶于大量水中得到蓝色溶液
C．向溶液中加入少量固体，平衡向逆反应方向移动
D．向溶液中加入固体，平衡向逆反应方向移动
13．一定条件下，二氧化氮和四氧化二氮之间存在下列平衡： ，在测定二氧化氮的相对分子质量时，下列条件中，测定结果与真实值最接近的是
A．温度130℃、压强B．温度25℃、压强
C．温度130℃、压强D．温度0℃、压强
14．反应A(g)+3B(g)2C(g) 达到平衡后，将反应体系的温度降低，下列叙述中正确的是
A．正反应速率增大，逆反应速率减小，平衡向正反应方向移动
B．正反应速率减小，逆反应速率增大，平衡向逆反应方向移动
C．正反应速率和逆反应速率都减小，平衡向正反应方向移动
D．正反应速率和逆反应速率都减小，平衡向逆反应方向移动
15．对于可逆反应：(正反应放热)，下列图象中正确的是
A．B．C．D．
二、填空题
16．回答下列问题：
Ⅰ.一定条件下，在容积为的密闭容器中， A、B、C三种气体的物质的量n随时间t的变化如图所示。已知达到平衡后，降低温度，A的体积分数减小。
(1)达到平衡后加压，C的含量_______(填写“变大”“变小”或“不变”)。
(2)该反应的反应速率v随时间t的关系如图所示。
①根据图判断，在时刻改变的外界条件是_______。
②a、b、c对应的平衡状态中，A的转化率最大的是状态_______。
Ⅱ.在密闭容器中充入一定量的，发生反应 。如图所示为气体分解生成和的平衡转化率与温度、压强的关系。
(3)该反应的逆反应是_______(填“吸热反应”或“放热反应”)。
(4)N点的体积分数是_______。
(5)M点对应的平衡常数_______(用平衡分压代替平衡浓度计算，分压=总压×物质的量分数)。
17．I.实验室利用下列方案探究影响化学反应速率的因素。请回答相关问题：
(1)实验时，分别量取溶液和酸性溶液，迅速混合并开始计时，通过测定_______来判断反应的快慢。
(2)实验①、②、③所加溶液均要过量，理由是_______。
(3)实验①和实验②是探究_______对化学反应速率的影响，实验②和③是探究_______对化学反应速率的影响。
(4)实验①和②起初反应均很慢，过了一会儿速率突然增大，可能原因是_______。
II.在恒容密闭容器中，用H2还原SO2，生成S的反应分两步完成(如图1所示)，该过程中相关物质的物质的量浓度随时间的变化关系如图2所示，请分析并回答如下问题：
(5)分析可知X为_______(填化学式)。
(6)时间段的温度为_______。
(7)时间段用SO2表示的化学反应速率为_______。
三、实验题
18．回答下列问题
(1)的分解速率受温度、浓度、催化剂以及溶液酸碱性等多种因素影响。实验测得70℃时，甲、乙两种条件下浓度随时间的变化如下图所示：
①图甲表明，_______条件相同时，_______越大，分解速率越快。
②图乙表明，_______条件相同时，_______越大，分解速率越快。
(2)对于分解反应，也有一定的催化作用。为比较和对分解的催化效果，研究小组的同学设计了如图所示的实验。
①可通过观察_______，比较得出结论。
②有同学提出将溶液改为更为合理，其理由是_______。
19．Ⅰ.为比较和对分解的催化效果，某化学研究小组的同学分别设计了如图甲、乙所示的实验。请回答相关问题：
(1)定性分析：如图甲可通过观察___________的快慢，定性比较得出结论。有同学提出将，改为___________，更为合理，其理由是___________；
(2)定量分析。如图乙所示，实验时均以生成气体为准，其它可能影响实验的因素均己忽略。实验中需要测量的数据是___________；
(3)查阅资料得知：将作为催化剂的溶液加入溶液后，溶液中会发生两个氧化还原反应，且两个反应中均参加了反应，试从催化剂的角度分析，这两个氧化还原反应的离子方程式分别是：和______。
Ⅱ．欲用下图所示实验来证明是分解反应的催化剂。
(4)加入粉末于溶液中，在标准状况下放出气体的体积和时间的关系如图所示，A、B、C、D各点反应速率快慢的顺序为______(从大到小)。
Ⅲ．乙同学利用控制变量法探究影响硫代硫酸钠与稀硫酸反应速率的因素时，设计了如下系列实验：
(5)该实验①、②可探究___________对反应速率的影响，因此是___________。实验①、③可探究硫酸浓度对反应速率的影响，因此___________。
压强/MPa
温度/℃
催化剂
平衡时氨的体积分数
能斯特方案
5
685
铂粉
0.96%
哈伯方案
20
550
铀
8.25%
现代方案
20
500
铁催化剂
19.1%
编号
温度/℃
溶液
酸性溶液
浓度/
体积/
浓度/
体积/
①
25
0.10
2.0
0.010
4.0
②
25
0.20
2.0
0.010
4.0
③
50
0.20
2.0
0.010
4.0
实验序号
反应温度/
浓度
稀硫酸
①
20
10.0
0.10
10.0
0.50
0
②
40
0.10
0.50
③
20
0.10
4.0
0.50
参考答案：
1．C
【详解】A．根据“先拐先平”者大，从图像中可以看出t2先达到平衡，所以温度t2>t1，A正确；
B．该正反应的气体分子数减小，则体系的混乱度减小，即∆SK2，D正确；
故选C。
2．B
【详解】由图像可知正反应是放热反应，a中t1时刻正反应速率在减小，说明反应没有达到平衡；b中反应放热，温度升高压强增大，当压强不变时说明反应达到平衡；c中两种物质的浓度保持不变时说明达到平衡，所以此时并没有达到平衡；d中所示反应物的转化率不再变化说明达到平衡，B正确；
故选B。
3．B
【分析】该反应的正反应是气体分子数不变的放热反应，该容器为恒温体积可变的密闭容器；t2时刻改变条件逆反应速率突然增大，后逆反应速率逐渐减小直至达到新平衡，新平衡状态时逆反应速率与旧平衡状态时的相等，说明t2时刻改变的条件是向密闭容器中加C。
【详解】A．由图可知，0~t1逆反应速率逐渐增大，反应正向进行v正＞v逆，t1~t2反应保持平衡状态，v正=v逆，A项错误；
B．根据分析，t2时刻改变的条件可以是向密闭容器中加C，B项正确；
C．I、Ⅱ两过程达到平衡时反应速率相等，结合反应的特点，达到平衡时A的体积分数I=Ⅱ，C项错误；
D．I、Ⅱ两过程达到平衡时温度相同，则平衡常数I=Ⅱ，D项错误；
答案选B。
4．C
【详解】A．加入催化剂反应速率加快，但平衡不移动，H2的平衡产率不变，选项A不合题意；
B．增大压强即缩小体积，反应物、生成物浓度增大，反应速率加快，该反应正反应是一个气体体积增大的方向，故增大压强平衡逆向移动，H2的平衡产率减小，选项B不合题意；
C．升高温度反应速率加快，该反应正反应是一个吸热反应，则升高温度平衡正向移动，H2的平衡产率增大，选项C符合题意；
D．降低CO2(g)浓度反应速率减慢，减小生成物浓度，平衡正向移动，H2的平衡产率增大，选项D不符合题意；
答案选C。
5．C
【详解】A．H2O2分解成O2和H2O的过程中MnO2作催化剂，MnO2的质量和化学性质在反应前后不变，A项错误；
B．使用MnO2作催化剂，反应速率更快，但随着反应的进行，H2O2的浓度减小，最后反应速率会减慢，不可能保持不变，B项错误；
C．反应过程中放出大量的热，说明该反应为放热反应，反应物的总能量大于生成物的总能量，使用催化剂能降低反应的活化能，但不改变反应的反应热，C项正确；
D．使用MnO2作催化剂，反应速率更快，反应完全消耗的时间短，但最终产生气体的质量相等，D项错误；
答案选C。
6．C
【详解】A．氮气、氢气合成氨的反应为可逆反应，反应不能进行到底，故上述方案中原料应循环利用，提高反应物的利用率，故A正确；
B．铁催化剂在500℃左右催化效能最好，故B正确；
C．催化剂不影响平衡移动，故平衡时，的体积分数不取决于催化剂，故C错误；
D．寻找温和条件下的催化剂，可以减少能源消耗，可以作为合成氨工业发展方向，故D正确；
故选C。
7．C
【详解】A．题目中指出月壤做催化剂，催化剂可以加快化学反应速率，A正确；
B．反应伴随着能量变化，温度可以使化学平衡发生移动，即可以改变该化学反应的限度，B正确；
C．该反应是可逆反应反应物不能完全转化为生成物，故1ml和3ml充分反应不可得到1ml，C错误；
D．该反应前后气体总物质的量发生改变，故混合气体的总物质的量保持不变可判断该反应达到化学平衡状态，D正确；
故选C。
8．C
【详解】A．反应是放热反应，升高温度可使平衡逆向移动，故A错误；
B．平衡常数只受温度影响，增大压强可使化学平衡常数不变，故B错误；
C．移走，平衡正向移动，CO的平衡转化率增大，故C正确；
D．催化剂不改变平衡状态，不能提高NO的平衡转化率，故D错误；
故选C。
9．A
【详解】①该反应是有气体参加和生成的反应，增大压强，化学反应速率明显增大，故符合题意；
②升高温度，化学反应速率明显增大，故符合题意；
③增大二氧化碳的浓度，反应物浓度增大，化学反应速率明显增大，故符合题意；
④碳是浓度为定值的固体，增加碳的量，反应速率不变，故不符合题意；
⑤该反应是有气体参加和生成的反应，降低压强，化学反应速率明显减小，故不符合题意；
①②③符合题意，故选A。
10．B
【详解】A．活化分子间的部分碰撞为有效碰撞，A错误；
B．据图可知该反应为放热反应，升高温度平衡逆向一定，B正确；
C．据图可知第二步反应的能垒最大，为E正=[16.87-(-1.99)]kJ·ml-1=18.86 kJ·ml-1，C错误；
D．催化剂可降低反应活化能，但不改变反应热，D错误；
综上所述答案为B。
11．C
【详解】A．由2C(s)＋2NO2(g)N2(g)＋2CO2(g)可知，NO2的生成速率(逆反应速率)应该是N2的生成速率(正反应速率)的二倍时才能使正、逆反应速率相等，即达到平衡，只有C点满足，故A正确；
B．由图2知，E点反应未达到平衡，F点反应达到平衡，且压强E＜F，则E点的v逆小于F点的v正，故B正确；
C．由题中信息可知，维持温度不变，即E、G两点温度相同，平衡常数K(E)=K(G)，混合气体中气体压强与浓度有关，压强越大，体积越小，浓度越大，所以G点压强大，浓度大，即c(E)＜c(G)，故C错误；
D．在恒温恒容下，向G点平衡体系中充入一定量的NO2，等效于加压，平衡逆向移动，NO2的平衡转化率减小，故D正确；
故选：C。
12．C
【详解】A．固体溶于少量水中，溶液中同时存在和离子，黄色和蓝色混合得到的是绿色，故A正确；
B．将固体溶于大量水中得到的是它的稀溶液，铜离子主要以存在，溶液显蓝色，故B正确；
C．溶液中加入少量固体，氯离子和银离子生成氯化银沉淀，溶液中氯离子浓度减小，根据平衡移动原理，平衡正向移动，故C错误；
D．向溶液中加入固体，溶液中氯离子浓度增大，根据平衡移动原理，平衡逆方向移动，故D正确；
答案C。
13．C
【详解】由于NO2体系中存在平衡，N2O4的存在会影响NO2的相对分子质量测定，故应采取措施使平衡向左移动，减小N2O4的含量，该反应正反应是体积减小的放热反应，减小压强平衡向逆反应移动，升高温度平衡向逆反应移动，故应采取高温低压，故题给条件最优为C项。
14．C
【详解】反应A(g)+3B(g)2C(g)的焓变，即该反应正向放热，反应达到平衡后，降低温度，正逆反应速率都将减小，降低温度，平衡将向放热反应移动，即平衡向正反应方向移动，故答案为C。
15．B
【详解】A．该反应为放热反应，平衡后继续升高温度平衡逆向移动，所以交点后逆反应速率应该大于正反应速率，A错误；
B．该反应放热，压强相同时，温度升高平衡逆向移动，A的物质的量分数越大；该反应为气体系数之和减小的反应，温度相同时，增大压强平衡正向移动，A的物质的量分数减小，图像正确，B正确；
C．温度越高反应速率越快，达到平衡所需时间越短，且反应放热，温度越高，A的物质的量分数越大，C错误；
D．增大压强，正逆反应速率都增大，且正反应速率应该大于逆反应速率，D错误；
综上所述答案为B。
16．(1)变大
(2) 升高温度 a
(3)放热反应
(4)40%
(5)1
【详解】（1）根据图示可知：随着反应的进行，A、B物质的量减少，C物质的量增加，说明A、B是反应物，C是生成物，3 ml后三种物质的物质的量都不再发生变化，说明该反应为可逆反应。在3 min内A、B、C改变的物质的量分别是0.3 ml、0.6 ml、0.6 ml，改变的物质的量的比为1：2：2，故该反应方程式为：A(g)+2B(g)2C(g)。该反应的正反应是气体体积减小的反应，在其他条件不变时，增大压强，化学平衡向气体体积减小的正反应方向移动，故达到平衡后C的含量变大；
（2）①已知达到平衡后，降低温度，A的体积分数减小。，说明降低温度化学平衡正向移动，该反应的正反应为放热反应。在t3时刻改变条件时正、逆反应速率都增大且逆反应速率大于正反应速率，化学平衡逆向移动，故改变的条件是升高温度；
②t3时刻改变条件后化学平衡逆向移动，导致A的转化率降低；t5时刻正、逆反应速率都增大但仍然相等，化学平衡不移动，平衡正向移动A的转化率增大，所以A转化率最大时生成物C体积分数最大的是a点；
（3）根据图像可知：在压强不变时，升高温度H2S的平衡转化率增大，说明升高温度，化学平衡正向移动，则该反应的正反应为吸热反应，则逆反应为放热反应；
（4）根据图示可知：在N点时H2S的平衡转化率为50%，假设反应开始时n(H2S)=1 ml，则平衡时n(H2S)=0.5 ml，n(H2)=0.5 ml，n(S2)=0.25 ml，在相同外界条件下气体的体积比等于气体的物质的量的比，则H2的体积分数为；
（5）假设反应开始时加入1 ml H2S，M点时H2S的平衡转化率为50%，则根据物质反应转化关系可知平衡时n(H2S)=0.5 ml，n(H2)=0.5 ml，n(S2)=0.25 ml，n(总)=0.5 ml+0.5 ml+0.25 ml=1.25 ml，则p(H2S)=p(H2)=，p(S2)= ，所以该反应的化学平衡常数Kp=。
17．(1)溶液褪色时间
(2)根据反应方程式：，实验通过测定溶液的褪色时间判断反应的快慢，则三个实验中所加溶液均要过量
(3) 浓度 温度
(4)反应生成了具有催化作用的物质，其中可能起催化作用为
(5)H2S
(6)300℃
(7)
【详解】（1）溶液和酸性溶液反应的化学方程式为：，通过测量溶液褪色时间来判断反应的快慢；
（2）根据反应方程式：，实验通过测定溶液的褪色时间判断反应的快慢，则三个实验中所加溶液均要过量；
（3）①实验①和实验②溶液的浓度不同，其他实验条件均相同，则实验①和实验②探究溶液的浓度对化学反应速率的影响；
②实验②和实验③中温度不同，其他实验条件均相同，则验②和实验③探究温度对化学反应速率的影响；
（4）实验①和②起初反应均很慢，过了一会儿速率突然增大，说明可能反应生成了具有催化作用的物质，其中可能起催化作用为；
（5）根据图1可知，在300℃时，H2和SO2在催化剂条件下生成H2S，在100℃到200℃时，H2S与SO2在催化剂生成S和H2O，则物质X为H2S；
（6）由图2可知，时间段H2完全转化为H2S， H2和SO2的浓度降低且H2S的浓度增大，则时间段的温度为300℃；
（7）时间段用SO2浓度的变化量为，SO2的化学反应速率为。
18．(1) pH c (H2O2） c (H2O2） pH
(2) ①气泡产生的快慢 ②消除阴离子 对H2O2分解催化作用的干扰
【详解】（1）从图甲看出，相同时间内，起始 c (H2O2）越大，H2O2的浓度变化量越大，即分解速率越快，从图乙看出，NaOH 溶液浓度越大，即 pH 越大，H2O2分解速率越快，故本题答案为：pH；c (H2O2）；c (H2O2）； pH。
（2）①气泡产生的快慢，可以看出反应速率的快慢，故本题的答案为：气泡产生的快慢；控制变量的做法，阴离子都是，只有阳离子的不同对反应的催化效果不同，故本题的答案为：②消除 对H2O2分解起到催化作用的干扰。
19．(1) 产生气泡 0.05 排出阴离子的干扰
(2)生成40mL气体所需要的时间
(3)2Fe2++H2O2+2H+=2Fe3++2H2O
(4)D＞C＞B＞A
(5) 反应温度 10.0 6.0
【分析】由题意可知，该实验的目的是应用变量唯一化原则探究催化剂、温度和浓度对反应速率的影响。
【详解】（1）过氧化氢在催化剂作用下分解生成氧气和水，所以可依据反应生成气泡的快慢程度定性判断铁离子和铜离子对过氧化氢分解的催化效果；由于氯化铁和硫酸铜的阴离子也不相同，为排出阴离子对实验的干扰，应用0.05ml/L硫酸铁溶液替代0.1ml/L氯化铁溶液完成对比实验，故答案为：产生气泡；0.05；排出阴离子的干扰；
（2）由题意可知，实验时应测定生成40mL气体所需要的时间来比较反应的快慢，定量判断铁离子和铜离子对过氧化氢分解的催化效果，故答案为：生成40mL气体所需要的时间；
（3）由题给信息可知，铁离子是反应的催化剂，由催化剂改变反应途径，但反应前后的组成和性质不变可知，铁离子与过氧化氢反应生成的亚铁离子在酸性条件下能与过氧化氢反应生成铁离子和水，反应的离子方程式为2Fe2++H2O2+2H+=2Fe3++2H2O，故答案为：2Fe2++H2O2+2H+=2Fe3++2H2O；
（4）反应的瞬时速率与曲线的斜率有关，曲线的斜率越大，反应的瞬时速率越大，由图可知，斜率的大小顺序为D＞C＞B＞A，则反应速率的大小顺序为D＞C＞B＞A，故答案为：D＞C＞B＞A；
（5）由表格数据可知，实验①、②探究反应温度对反应速率的影响，由变量唯一化原则可知，实验①、②反应物的浓度应保持相同，所以硫代硫酸钠溶液的体积应相同，则V1为10.0；实验①、③探究硫酸浓度对反应速率的影响，由变量唯一化原则可知，实验①、②的反应温度、硫代硫酸钠溶液的浓度和混合溶液的总体积应保持不变，所以V5=20.0—14.0=6.0，故答案为：反应温度；10.0；6.0。