高中化学人教版 (2019)选择性必修1第四节 化学反应的调控优秀一课一练
展开1.在一定温度和压强下,在密闭容器中充入H2、N2、NH3,开始时其物质的量之比为3∶1∶1,反应达平衡后,H2、N2、NH3的物质的量之比为9∶3∶4,则此时氮气的转化率为
A.10%B.20%
C.15%D.30%
2.一定温度下,向一恒容密闭容器中充入一定量的和,测得容器中的百分含量随时间的变化如图所示,已知该条件下,、和均为气体,下列说法正确的是
A.该温度和压强下,和一定不发生反应
B.时刻与时刻,的百分含量也一定相同
C.若时刻与时刻的压强不同,则%
D.时刻与时刻,反应均处于平衡状态
3.下列关于工业合成氨的叙述正确的是
A.合成氨工业温度选择为700 K左右,主要是为了提高NH3产率
B.使用催化剂和施加高压,都能提高反应速率,但对化学平衡状态无影响
C.合成氨生产过程中将NH3液化分离,可提高其自身的转化率
D.合成氨工业中为了提高氢气的利用率,可适当增加氮气浓度
4.接触法制硫酸生产中接触室的反应为2SO2(g)+O2(g)2SO3(g) ΔH=-196.6 kJ/ml,能提高SO2转化率的条件是
A.400~500 ℃B.常压C.催化剂D.过量的空气
5.工业合成氨:,一般采用左右的温度,其原因是:
①提高的平衡转化率 ②适当提高氨的合成速率 ③提高氨的产率 ④催化剂在左右时活性最大
A.只有①B.②④C.②③④D.①②
在固定容积的密闭容器中,进行如下反应:N2(g)+3H2(g)⇄2NH3(g) ,其化学平衡常数与温度的关系如下表。下列说法正确的是
A.能说明反应已达平衡
B.平衡常数
C.混合气体的平均摩尔质量不再改变不能说明反应已达平衡
D.为提高反应速率和平衡转化率,工业生产时通常选择400~500℃、10~30MPa的反应条件
7.对已达到平衡的反应进行操作后发现:仅升高温度,X(g)的平衡转化率减小;仅增大容器体积,混合体系中W(g)的质量分数减小。下列说法一定正确的是
A.
B.反应物的总能量小于生成物的总能量
C.恒容时,降低温度,当容器内压强不变时,反应达到了平衡
D.保持容器体积不变,再加入X(g),平衡正向移动,X(g)的平衡转化率增大
8.中国科学院天津工业生物技术研究所研究员马延和研究团队,采用一种类似“搭积木”的方式,以二氧化碳、氢气为原料,首次在实验室实现了二氧化碳到淀粉的合成。回答下列问题:
(1)用CO2人工合成淀粉,其中前两步分别合成甲醇、甲醛,涉及的反应如下:
①CO2(g)+3H2(g) CH3OH(g)+H2O(g) ΔH1
②CH3OH(g)+O2(g) HCHO(g)+H2O2(l) ΔH2
③2H2O2(l) 2H2O(g)+O2(g) ΔH3
已知反应④2H2(g)+O2(g)=2H2O(g) ΔH4,则反应CO2(g)+2H2(g) HCHO(g)+H2O(g) ΔH= 。
(2)一定温度下,在一个刚性密闭容器中同时进行反应①和反应②,下列说法正确的是 (填标号)。
A.平衡时向容器中充入惰性气体,反应①的平衡正向移动
B.混合气体的密度保持不变时,说明反应体系已达到平衡
C.选用合适的催化剂可以提高CH3OH的平衡产率
D.增加H2O2的量,可加快反应速率
E.体系达平衡后,若压缩容器容积,则反应②平衡正向移动
(3)CO2与CH3OH反应可制备HCOOCH3和HCOOH,发生的主要反应如下:
Ⅰ.CH3OH(g)+CO2(g)HCOOH(g)+HCHO(g) ΔH5>0
Ⅱ.HCOOH(g)+CH3OH(g)HCOOCH3(g)+H2O(g) ΔH6>0
Ⅲ.2HCHO(g)HCOOCH3(g) ΔH7<0
一定温度下,在一装有压强传感器的2 L刚性密闭容器中,充入2.0 ml CH3OH(g)和1.0 ml CO2(g)发生反应Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ,测得压强变化如表:
达到平衡时,测得容器中HCOOH、HCHO的物质的量分别为0.10 ml、0.20 ml。
①0~20 min内,反应Ⅲ的平均反应速率v(HCHO)= ml·L-1·min-1。
②CO2的平衡转化率为 。
③该温度下,反应Ⅱ的压强平衡常数Kp= 。
④不同压强下,投入足量CH3OH(g)和CO2(g)发生反应Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ,实验测定HCOOCH3的平衡产率随温度的变化关系如图所示。随温度升高,HCOOCH3的平衡产率先升高后降低,其原因为 。
压强p1、p2、p3由大到小的顺序为 ;图中T1温度时,三条曲线几乎交于一点的原因是 。
9.利用CO2和H2合成甲醇时主要涉及以下反应:
CO2(g)+3H2(g)CH3OH(g)+H2O(g);ΔH1=-58kJ·ml-1
CO2(g)+H2(g)CO(g)+H2O(g);ΔH2=41kJ·ml-1
向含有催化剂的密闭容器中充入充入物质的量之比为1∶3的CO2和H2混合气体,其他条件一定,反应相同时间,测得CO2的转化率和CH3OH的选择性[×100%]与温度的关系如图所示。下列说法正确的是
A.反应CO(g)+2H2(g)CH3OH(g)的ΔH=+99kJ·ml-1
B.250℃时容器中CH3OH的物质的量小于210℃时容器中
C.平衡时CO2的转化率为20%,CH3OH的选择性为75%,则H2的转化率为33.4%
D.研发低温下催化活性强、对CH3OH的选择性高的催化剂有利于CH3OH的合成
10.温度为T1时,在三个容积均为1 L的恒容密闭容器中仅发生反应:2NO2(g)⇌2NO(g)+O2(g)(正反应吸热)。实验测得:v正=v(NO2)消耗=k正·c2(NO2),v逆=v(NO)消耗=2v(O2)消耗=k逆·c2(NO)·c(O2),k正、k逆为速率常数,受温度影响。下列说法正确的是
A.设K为该反应的化学平衡常数,则有K=
B.达平衡时,容器Ⅱ与容器Ⅲ中的总压强之比为20∶17
C.容器Ⅱ中起始时平衡正向移动,达到平衡时,容器Ⅱ中NO2的转化率比容器Ⅰ中的小
D.若改变温度为T2,且T2>T1,则k正∶k逆<0.8
11.在t ℃时,向a L密闭容器中加入1.6 ml HI(g),发生反应2HI(g)H2(g)+I2(g) ΔH>0,H2的物质的量随时间的变化如图所示,下列有关说法中正确的是
A.平衡时,I2蒸气的体积分数为25%
B.若在1.5 min时降低温度,则反应将向左进行
C.平衡后若升高温度,υ正增大,υ逆减小
D.平衡后向容器中加入一定量的H2后,平衡向左移动,H2的体积分数减小
12.已知某化学反应的平衡常数表达式为K=,在不同的温度下该反应的平衡常数如下表所示:
下列有关叙述不正确的是
A.该反应的化学方程式是CO(g)+H2O(g)CO2(g)+H2(g)
B.升温,该反应进行的程度减小
C.如果在一定体积的密闭容器中充入CO2和H2各1 ml,5 min后温度升高到830 ℃,此时测得CO2为0.4 ml时,该反应达到平衡状态
D.某温度下,如果平衡浓度符合下列关系式:,判断此时的温度是1000 ℃
13.镧镍合金在一定条件下可吸收氢气形成氢化物:LaNi5(s)+3H2(g)LaNi5H6(s) ΔH<0,欲使LaNi5H6(s)释放出气态氢,根据平衡移动原理,可改变的条件是
A.增加LaNi5H6(s)的量B.降低温度
C.减小压强D.使用催化剂
14.用CH4还原SO2不仅可以消除污染,而且可以得到单质S,反应如下:t℃时,在容积为2L的恒容密闭容器中测的反应在不同时刻各物质的物质的量如下表:
下列说法不正确的是
A.前2min的平均反应速率v(CH4)=0.27ml·L-1·min-1
B.6min时SO2的转化率等于10min时SO2的转化率
C.其它条件不变,在第10min后降低温度,可使容器中的CO2的浓度升高到1.4ml·L-1
D.向容器内通入适量的H2S,会使平衡逆向移动
15.在三种不同条件下,分别向容积为的恒容密闭容器中充入和,发生反应: 。相关条件和数据如表所示:
下列说法正确的是
A.三种条件下,实验Ⅲ的平衡常数最大
B.催化剂降低了反应的活化能,使实验Ⅱ的平衡常数最大
C.实验Ⅰ条件下,若向容器中充入的是,达到平衡时的转化率为25%
D.可以计算出实验Ⅲ的平衡常数为1
16.航天员呼吸产生的CO2用下列反应处理,可实现空间站中O2的循环利用。
Sabatier反应:CO2(g)+4H2(g)CH4(g)+2H2O(g)
水电解反应:2H2O(g)=2H2(g)+O2(g)
一种新的循环利用方案是用Bsch反应CO2(g)+2H2(g)C(s)+2H2O(g) ΔH<0代替Sabatier反应,再电解水实现O2的循环利用。
回答下列问题:
(1)有关上述反应,下列说法正确的是 (填标号)。
A.室温下,2H2O(g)⇌2H2(g)+O2(g)不能自发进行的原因为ΔS<0
B.可逆反应都有一定的限度,限度越大反应物的转化率一定越高
C.可逆反应中,若反应物的总能量>生成物的总能量,则ΔH<0
(2)在Sabatier反应[反应Ⅰ:CO2(g)+4H2(g) CH4(g)+2H2O(g) KⅠ]体系中,还会发生副反应(反应Ⅱ):CO2(g)+H2(g) CO(g)+H2O(g) KⅡ;一定压强下,向某容积可变的密闭容器中通入CO2和H2的混合气体(其中CO2和H2的物质的量之比为1∶4),在某催化剂的作用下同时发生反应Ⅰ和反应Ⅱ,测得CO2的转化率、CH4的选择性、CO的选择性随反应温度的变化情况如图所示。
已知:CH4或CO的选择性指反应生成CH4或CO时所消耗的CO2的物质的量占参与反应的CO2总物质的量的百分比。相同温度下,反应2CO(g)+2H2(g)⇌CO2(g)+CH4(g)的平衡常数为 (用含KⅠ、KⅡ的式子表示);提高CH4的选择性的措施有 、 。
(3)对于Bsch反应CO2(g)+2H2(g)⇌C(s)+2H2O(g) ΔH<0,下列关于各图像的解释或得出的结论正确的是_____(填标号)。
A.由甲图可知,反应在t1min时可能改变了压强或使用了催化剂
B.由乙图可知,反应在m点可能达到了平衡状态
C.由丙图可知,反应过程中v正>v逆的点是C点
D.由丁图可知,交点A表示的反应一定处于平衡状态
(4)室温下,向体积为2L的恒容密闭容器中通入4mlH2和1mlCO2发生Sabatier反应:CO2(g)+4H2(g) CH4(g)+2H2O(g)(不考虑副反应);若反应时保持温度恒定,测得反应过程中压强随时间的变化如下表所示:
①0~10min内,v(CO2)= ml·L-1·min-1,该温度下Sabatier反应的Kp= (Kp为用气体的分压表示的平衡常数,分压=气体的体积分数×体系总压)。
②Sabatier反应的速率方程:v正=k正c(CO2)c4(H2),v逆=k逆c(CH4)c2(H2O)(k是速率常数,只与温度有关)。20min时, ;反应达平衡时,升高温度,k正增大的倍数 k逆增大的倍数。(填“>”“<”或“=”)温度(℃)
25
125
225
…
平衡常数
…
时间/min
0
10
20
30
40
∞
压强/kPa
60
57
55.5
54.5
54
54
容器
编号
物质的起始浓度(ml·L-1)
物质的平衡浓度(ml·L-1)
c(NO2)
c(NO)
c(O2)
c(O2)
Ⅰ
0.6
0
0
0.2
Ⅱ
0.3
0.5
0.2
Ⅲ
0
0.5
0.35
T/℃
700
800
830
1 000
1 200
K
1.67
1.11
1.00
0.60
0.38
物质的量(ml)时间(min)
物质
0
2
4
6
8
10
SO2
4.8
2.64
1.8
1.8
2.1
2.1
CO2
0
1.08
1.5
1.5
1.75
1.75
实验编号
Ⅰ
Ⅱ
Ⅲ
反应温度/℃
450
450
500
有无催化剂
无
有
无
平衡时
1.5
1.5
1
时间/min
0
10
20
30
40
50
60
压强
5.00p
4.60p
4.30p
4.15p
4.06p
4.00p
4.00p
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