高中化学人教版 (2019)选择性必修1第四节 化学反应的调控课时作业

这是一份高中化学人教版 (2019)选择性必修1第四节 化学反应的调控课时作业，共6页。试卷主要包含了4 kJ·ml-1，4177等内容，欢迎下载使用。
第四节　化学反应的调控课后·训练提升基础巩固1.合成氨工业中既能增大反应速率,又能提高氨的产率的方法是(　　)。①减小压强　②增大压强　③升温　④降温　⑤及时从平衡混合气中分离出NH3　⑥分离出NH3后的N2、H2加压后输入合成塔　⑦加催化剂A.①④⑤⑦ B.③⑤ C.②⑥ D.②③⑥⑦答案:C解析:合成氨反应N2(g)+3H2(g)2NH3(g)　ΔH<0的特点为可逆、放热、气体体积减小。要使平衡向正反应方向移动且反应速率增大,可以增大压强或反应物浓度。2.合成氨工业中有关催化剂的性质、作用的说法不正确的是(　　)。A.合成氨反应若不使用催化剂,该反应就不能自发进行B.反应前后催化剂的质量和化学性质都不改变C.催化剂不能使化学平衡发生移动,但能缩短反应达到平衡所用的时间D.催化剂可以同等程度地改变正、逆反应速率答案:A解析:催化剂可以增大化学反应速率,但不能改变化学反应的方向。3.一定温度下,在恒压容器a和恒容容器b中,分别充入体积比为1∶3的N2和H2。开始时体积相同,达到平衡时两容器中N2的转化率比较(　　)。A.a大B.b大C.a、b一样大D.无法判断答案:A解析:先假设a容器开始时也保持容积不变,达到平衡时,容器a中N2的转化率α(a)与容器b中N2的转化率α(b)相等,即α(a)=α(b)。但达到平衡时,a容器的压强比开始变小了。若要保持开始时的压强,必须缩小容器a的容积,则平衡正向移动。因此再达平衡时,N2的转化率α1(a)变大了。即α1(a)>α(a),则α1(a)>α(b)。4.德国化学家哈伯因发明用氮气和氢气合成氨的方法而获得1918年诺贝尔化学奖。下列所示是哈伯法的流程图,其中为提高原料转化率而采取的措施是(　　)。A.①②③ B.②④⑤C.①③⑤ D.②③④答案:B解析:②④⑤操作均有利于合成氨的化学平衡向右移动,提高转化率。5.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)的关系如图所示。下列说法正确的是(　　)。A.将1 mol氮气、3 mol氢气,置于1 L密闭容器中发生反应,放出的热量为92.4 kJB.平衡状态由M变为N时,平衡常数K(M)<K(N)C.上述反应在达到平衡后,增大压强,H2的转化率增大D.升高温度,平衡常数K增大答案:C解析:该反应为可逆反应,加入的1molN2和3molH2不可能完全反应生成NH3,所以反应放出的热量小于92.4kJ,A项错误;从状态M到状态N,改变的是压强,温度未发生变化,所以平衡常数不变,B项错误;该反应是反应前后气体分子数减小的反应,增大压强平衡向正反应方向移动,H2的转化率增大,C项正确;升高温度,平衡逆向移动,K减小,D项错误。6.下列说法中,能用勒夏特列原理解释的是(　　)。A.加入催化剂可以提高单位时间内氨的产量B.高压有利于合成氨的反应C.500 ℃比室温更有利于合成氨的反应D.恒温恒容下,在合成氨平衡体系中充入He,使压强增大,则平衡正向移动,NH3的产量增大答案:B解析:A项,加入催化剂只能增大反应速率,缩短达到平衡的时间,不能使化学平衡发生移动。B项,合成氨是一个气体体积减小的反应,所以增大压强,使平衡正向移动,有利于合成氨,符合勒夏特列原理。C项,因为合成氨是一个放热反应,所以从化学平衡角度分析,应采用较低温度。500℃高温较室温不利于平衡向合成氨方向移动,但500℃左右催化剂活性最大,故500℃高温比室温更有利于合成氨的反应。D项,恒温恒容下充入He,惰性气体He不与N2、H2、NH3反应。虽然总压强增大了,但实际上平衡体系中各组分浓度不变,所以平衡不移动,NH3的产量不变。7.2018年是合成氨工业先驱哈伯(F·Haber)获得诺贝尔奖100周年。N2和H2生成NH3的反应为N2(g)+H2(g)NH3(g)　ΔH(298 K)=-46.2 kJ·mol-1,在Fe催化剂作用下的反应历程如下(*表示吸附态)。化学吸附:N2(g)→2N*;H2(g)→2H*表面反应:N*+H*NH*;NH*+H*NH2*;NH2*+H*NH3*脱附:NH3*NH3(g)其中,N2吸附分解反应活化能高、速率小,决定了合成氨的整体反应速率。请回答下列问题。(1)利于提高合成氨平衡产率的条件有　　　(填字母)。 A.低温　B.高温　C.低压　D.高压　E.催化剂(2)实际生产中,常用Fe作催化剂,控制温度773 K,压强3.0×107 Pa,原料中N2和H2的物质的量之比为1∶2.8。分析说明原料气中N2过量的两个理由: 　　　   　　　、　 　。 (3)关于合成氨工艺的下列理解,正确的是　　　　(填字母)。 A.合成氨反应在不同温度下的ΔH和ΔS都小于零B.当温度、压强一定时,在原料气(N2和H2的比例不变)中添加少量惰性气体,有利于提高平衡转化率C.基于NH3有较强的分子间作用力可将其液化,不断将液氨移去,利于反应正向进行D.分离空气可得N2,通过天然气和水蒸气转化可得H2,原料气须经过净化处理,以防止催化剂“中毒”答案:(1)AD(2)原料气中N2相对易得,适度过量有利于提高H2的转化率　N2的吸附分解是决定反应速率的步骤,适度过量有利于提高整体反应速率(3)ACD解析:(1)N2(g)+H2(g)NH3(g)　ΔH(298K)=-46.2kJ·mol-1是气体分子数减小的放热反应,低温有利于平衡正向移动,提高平衡产率,A项正确、B项错误;低压平衡逆向移动,不利于提高平衡产率,C项错误、D项正确;催化剂只改变反应速率,不改变化学平衡,不能提高平衡产率,E项错误。(3)N2(g)+H2(g)NH3(g)　ΔH(298K)=-46.2kJ·mol-1是气体分子数减小的放热反应,该反应在不同温度下的ΔH和ΔS都小于零,A项正确;NH3易液化,不断将液氨移去,有利于反应正向进行,C项正确;合成氨的反应在合成塔中发生,原料气中的N2是从空气中分离得到的,原料气须经过净化处理,以防止催化剂“中毒”,D项正确。能力提升1.合成氨工业对国民经济和社会发展具有重要的意义。对于密闭容器中的反应N2(g)+3H2(g)2NH3(g),在400 ℃、30 MPa下,n(NH3)和n(H2)随时间变化的关系如图所示。据图推测下列叙述正确的是(　　)。A.正反应速率:M>NB.点P处反应达到平衡C.点Q(t1时刻)和点R(t2时刻)处n(N2)不一样D.其他条件不变时,500 ℃下反应至t1时刻,n(H2)比图中Q点的n(H2)小答案:A解析:由图可以看出,N2与H2反应生成NH3,点M处比点N处的n(H2)大,点M处的正反应速率大,A项正确;P点处n(NH3)=n(H2),还没有达到平衡,B项错误;t1时已经达到平衡,点Q(t1时刻)处和点R(t2时刻)处n(N2)相同,C项错误;500℃高于400℃,升温,平衡逆向移动,t1时刻n(H2)在500℃时比在400℃时的大,D项错误。2.在一定条件下,将N2和H2按体积比1∶3充入恒容密闭容器中发生反应N2(g)+3H2(g)2NH3(g)　ΔH<0,下列说法正确的是(　　)。A.达到平衡时反应物和生成物浓度一定相等B.达到平衡后,其他条件不变再充入氨气,新平衡时氨气的体积分数比原平衡时大C.达到平衡时,升高温度加快了吸热反应的速率,降低了放热反应的速率,所以平衡向逆反应方向移动D.加入催化剂可以缩短到达平衡的时间,这是因为增大了正反应的速率,而减小了逆反应的速率答案:B解析:反应物和生成物浓度是否相等与反应是否达到平衡状态无关,A项错误;升高温度,不论放热反应还是吸热反应的反应速率都增大,C项错误;催化剂可以同等程度地改变正、逆反应的反应速率,D项错误;B项正确。3.(2023江苏南京一中高二月考)甲醇水蒸气重整制氢(SRM)是获取理想氢源的有效方法。重整过程发生的反应如下:反应Ⅰ:CH3OH(g)+H2O(g)CO2(g)+3H2(g)　ΔH1=+49.4 kJ·mol-1反应Ⅱ:CH3OH(g)CO(g)+2H2(g)　ΔH2=+92 kJ·mol-1在常压、催化剂下,向密闭容器中充入1 mol CH3OH和1.2 mol H2O的混合气体,t时刻测得CH3OH转化率及CO、CO2的选择性随温度的变化情况如图所示(曲线a为CO2的选择性),下列说法正确的是(　　)。A.曲线b为CO的选择性B.图中270 ℃时,容器中的H2(g)约为2.744 molC.选择300 ℃作为反应温度比较适宜D.选用CO2选择性较高的催化剂有利于提高CH3OH的平衡转化率答案:B解析:从图中可知,270℃时,CO2的选择性为80%,则CO的选择性为20%,故曲线c为CO的选择性,A项错误;从图中可知,270℃时,甲醇的转化率为98%,CO、CO2的选择性分别为20%和80%,由反应可知容器中H2(g)约为1mol×98%×(20%×2+80%×3)=2.744mol,B项正确;从图中可知260℃时甲醇转化率已经很大,且二氧化碳的选择性较大,故选择260℃作为反应温度比较适宜,C项错误;催化剂无法改变CH3OH的平衡转化率,D项错误。4.下表的实验数据是在不同温度和压强下,平衡混合物中NH3含量(体积分数)的变化情况。[投料V(N2)∶V(H2)=1∶3]氨的含量/%0.1 MPa10 MPa20 MPa30 MPa60 MPa100 MPa20015.381.586.489.995.498.83002.2052.064.271.084.292.64000.4025.138.247.065.279.85000.1010.619.126.442.257.56000.054.509.1013.823.131.4(1)比较200 ℃和300 ℃时的数据,可判断升高温度,平衡向　　　　(填“正反应”或“逆反应”)方向移动,正反应方向为　　　　(填“吸热”或“放热”)反应。 (2)根据平衡移动原理,合成氨适宜的条件是　　　　。 A.高温高压 B.高温低压C.低温高压 D.低温低压(3)500 ℃和30 MPa时N2的转化率为　　　　　　。 (4)实际工业生产氨时,考虑浓度对化学平衡的影响,及500 ℃对反应速率的影响,还采取了一些措施。请分别写出其中的一个措施: 　。答案:(1)逆反应　放热(2)C(3)41.77%(4)加过量N2或及时从平衡体系中移走NH3,选择合适的催化剂(如铁触媒)解析:(1)表中数据表明:恒压时,升高温度,NH3的体积分数减小,说明平衡逆向移动,则正反应为放热反应。(2)由反应N2(g)+3H2(g)2NH3(g)　ΔH<0,合成氨适宜条件是低温、高压,此时平衡正向移动,反应物转化率大。(3)假设N2的用量为1mol,H2的用量为3mol,N2的消耗量为xmol,则:　　　　    N2(g)   +  3H2(g) 2NH3(g)初始量/mol 1 3 0转化量/mol x 3x 2x平衡量/mol 1-x 3-3x 2x得:×100%=26.4%x≈0.4177α(N2)=×100%=41.77%。(4)增大反应物浓度或减小产物浓度有利于平衡正向移动;低温时虽然有利于化学反应正向进行,但速率较小,为增大化学反应速率,500℃时加入合适的催化剂(如铁触媒),既增大化学反应速率,又使铁的催化剂性能最好。