-新教材高中化學課時檢測9化學反應(yīng)的調(diào)控含解析新人教版選擇性必修

PAGEPAGE8化學反應(yīng)的調(diào)控1．在下列合成氨事實中N2(g)＋3H2(g)2NH3(g)ΔH＜0，不能用勒夏特列原理解釋的是()①使用鐵作催化劑有利于合成氨的反應(yīng)②在高溫下反應(yīng)，更有利于合成氨的反應(yīng)③增大體系的壓強，可以提高氨的產(chǎn)量④在合成氨中要不斷補充N2、H2的混合氣A．①③ B．②④C．①② D．③④解析：選C①催化劑能改變化學反應(yīng)速率，但不能改變平衡的移動，故不能用勒夏特列原理解釋，正確；②該反應(yīng)的正反應(yīng)是放熱反應(yīng)，溫度升高，平衡逆向移動，不利于合成氨的反應(yīng)，但合成氨需催化劑催化反應(yīng)，此溫度更有利于催化劑發(fā)揮作用，該事實不能用勒夏特列原理解釋，正確；③增大壓強，平衡正向移動，故增大壓強，可以提高氨的產(chǎn)量，可以用勒夏特列原理解釋，錯誤；④合成氨中不斷補充N2、H2的混合氣，增大反應(yīng)物的濃度，平衡向正反應(yīng)方向移動，可以用勒夏特列原理解釋，錯誤。2．合成氨反應(yīng)的正反應(yīng)是氣體體積減小的放熱反應(yīng)。合成氨工業(yè)的生產(chǎn)流程如下：關(guān)于合成氨工業(yè)的說法中不正確的是()A．混合氣進行循環(huán)利用遵循綠色化學思想B．合成氨反應(yīng)須在低溫下進行C．對原料氣進行壓縮是為了增大原料氣的轉(zhuǎn)化率D．使用催化劑可以提高反應(yīng)的速率，但是不能使平衡向正反應(yīng)方向移動解析：選B混合氣進行循環(huán)利用可以節(jié)約資源、提高原料的利用率，這遵循綠色化學思想，選項A正確；降低溫度，反應(yīng)速率減慢，為保證速率較快，催化劑的活性高，產(chǎn)物的產(chǎn)率又不低，則選擇適宜的溫度即可，不能在低溫下進行，選項B錯誤；對原料氣進行壓縮，即增大壓強，化學平衡正向移動，可以增大原料氣的轉(zhuǎn)化率，選項C正確；使用催化劑可以提高反應(yīng)的速率，但是不能使平衡向正反應(yīng)方向移動，選項D正確。3．硫酸是一種重要的化工產(chǎn)品，目前主要采用“接觸法”進行生產(chǎn)。有關(guān)反應(yīng)2SO2＋O2eq\o(,\s\up7(催化劑),\s\do5(△))2SO3的說法中不正確的是()A．實際生產(chǎn)中，SO2、O2再循環(huán)使用提高原料利用率B．實際生產(chǎn)中，為了提高經(jīng)濟效益壓強越高越好C．在生產(chǎn)中，通入過量空氣的目的是提高SO2的轉(zhuǎn)化率D．實際生產(chǎn)中，選定400～500℃作為操作溫度的主要原因是此溫度下催化劑的活性最高解析：選BSO2、O2再循環(huán)使用可避免污染，提高利用率，故A正確；壓強不能過大，在常壓下轉(zhuǎn)化率已經(jīng)很大，且應(yīng)考慮設(shè)備的承受力，故B錯誤；氧氣過量，可使平衡正向移動，可提高SO2的轉(zhuǎn)化率，故C正確；正反應(yīng)為放熱反應(yīng)，操作溫度應(yīng)考慮催化劑的活性以及反應(yīng)的速率，故D正確。4．下列說法不符合生產(chǎn)實際的是()A．硫酸工業(yè)的尾氣中含有少量SO2，可用石灰水吸收，然后再用硫酸處理B．工業(yè)上，常采用鐵觸媒催化劑，在400～500℃和10MPa～30MPa的條件下合成氨C．工業(yè)合成氨造氣中產(chǎn)生的CO，可在催化劑作用下，與水蒸氣反應(yīng)生成CO2和H2D．在硫酸生產(chǎn)中，SO2催化氧化選擇1MPa～10MPa、400～500℃條件下進行解析：選D二氧化硫是污染氣體用石灰水吸收生成亞硫酸鈣，再用硫酸處理得到高濃度的SO2，可以循環(huán)使用，故A正確；工業(yè)上通常采用鐵觸媒、在400～500℃和10MPa～30MPa的條件下合成氨，故B正確；一氧化碳和水蒸氣反應(yīng)生成二氧化碳和氫氣，此反應(yīng)為合成氨的原料氣制備，故C正確；二氧化硫的催化氧化反應(yīng)在常壓下轉(zhuǎn)化率已經(jīng)很高，加壓變化不大，且對設(shè)備要求較高，成本增大，400～500℃條件下催化劑活性最大，可以提高反應(yīng)速率，故D錯誤。5．下列有關(guān)合成氨工業(yè)的說法正確的是()A．高溫、低壓、催化劑都有利于提高合成氨的速率B．合成氨時將氨液化分離，可提高合成氨的產(chǎn)率C．工業(yè)合成氨的反應(yīng)是熵減的放熱反應(yīng)，任何溫度下均可自發(fā)進行D．目前，合成氨生產(chǎn)一般選擇控制反應(yīng)溫度為700℃左右解析：選B合成氨的反應(yīng)是一個氣體體積減小的放熱反應(yīng)，增大壓強，升高溫度，加入催化劑都可以增大反應(yīng)速率，低壓反應(yīng)速率減小，故A錯誤；合成氨時，氨氣是生成物，將氨液化分離，可促進平衡正向移動，可提高合成氨的產(chǎn)率，B正確；工業(yè)合成氨的反應(yīng)是熵減的放熱反應(yīng)，較低溫度下可自發(fā)進行，高溫下可能ΔH－TΔS>0，故C錯誤；目前，合成氨生產(chǎn)一般選擇控制反應(yīng)溫度為700K左右，D錯誤。6．合成氨的溫度和壓強通?？刂圃诩s500℃以及20MPa～50MPa的范圍，且進入合成塔的N2和H2的體積比為1∶3，經(jīng)科學測定，在相應(yīng)條件下，N2和H2反應(yīng)所得氨的平衡濃度(體積分數(shù))如下表所示。20MPa60MPa500℃19.1%42.2%而實際從合成塔出來的混合氣體中氨的含量約為15%，這表明()A．表中所測數(shù)據(jù)有明顯誤差B．生產(chǎn)條件控制不當C．氨的分解速率大于預測值D．合成塔中的反應(yīng)并未達到平衡解析：選D表中數(shù)據(jù)為科學家通過科學實驗所得，不會存在明顯誤差，故A錯誤；合成氨生成過程是連續(xù)的，不會對生產(chǎn)條件控制不當，故B錯誤；氨氣平衡時的濃度大小與速率的大小沒有直接關(guān)系，若是分解速率的影響，可以通過改變條件，降低分解速率，但無論在什么條件下氨氣的體積分數(shù)都會低于預測值，說明與氨氣的分解速率無關(guān)，故C錯誤；從合成塔出來的混合氣體中氨的含量約為15%，與科學測定結(jié)果相比偏低，只能說明合成塔中的可逆反應(yīng)并沒有達到平衡狀態(tài)，故D正確。7．2007年諾貝爾化學獎授予德國化學家格哈德·埃特爾，以表彰其在固體表面化學研究領(lǐng)域作出的開拓性貢獻。如圖是氫氣與氮氣在固體催化劑表面合成氨的反應(yīng)過程示意圖，下列有關(guān)合成氨反應(yīng)的敘述中不正確的是()A．過程②吸收能量、過程③放出能量B．常溫下該反應(yīng)難以進行，是因為常溫下反應(yīng)物的化學鍵難以斷裂C．在催化劑的作用下，該反應(yīng)的ΔH變小而使反應(yīng)變得更容易發(fā)生D．該過程表明，在化學反應(yīng)中存在化學鍵的斷裂與形成解析：選C過程②為分子中的化學鍵斷裂生成原子，需吸收能量，過程③原子重新組合成分子需放出能量，故A正確；因為氮氣中含氮氮三鍵，鍵能大，所以常溫下該反應(yīng)難以進行，是因為常溫下反應(yīng)物的化學鍵難以斷裂，故B正確；ΔH與反應(yīng)條件無關(guān)，則在催化劑的作用下，該反應(yīng)的ΔH仍然不變，故C錯誤；該過程表明，在化學反應(yīng)中首先是舊化學鍵的斷裂，然后是新化學鍵的形成，故D正確。8．科研工作者結(jié)合實驗與計算機模擬來研究釕催化劑表面不同位點上合成氨反應(yīng)歷程，如圖所示，其中實線表示位點A上合成氨的反應(yīng)歷程，虛線表示位點B上合成氨的反應(yīng)歷程，吸附在催化劑表面的物種用*標注。下列說法錯誤的是()A．由圖可以判斷合成氨反應(yīng)屬于放熱反應(yīng)B．氮氣在位點A上轉(zhuǎn)變成2N*速率比在位點B上的快C．整個反應(yīng)歷程中活化能最大的步驟是2N*＋3H2→2N*＋6H*D．從圖中知選擇合適的催化劑位點可加快合成氨的速率解析：選C據(jù)圖可知，始態(tài)*＋N2＋3H2的相對能量為0eV，生成物*＋2NH3的相對能量約為－1.8eV，反應(yīng)物的能量高于生成物，所以為放熱反應(yīng)，故A正確；圖中實線標示出的位點A最大能壘(活化能)低于圖中虛線標示出的位點B最大能壘(活化能)，活化能越低，有效碰撞幾率越大，化學反應(yīng)速率越大，故B正確；由圖像可知，整個反應(yīng)歷程中2N*＋3H2→2N*＋6H*活化能幾乎為零，為最小，故C錯誤；由圖像可知氮氣活化在位點A上活化能較低，速率較快，故D正確。9．可逆反應(yīng)2NO2(g)N2O4(g)，ΔH<0。在密閉容器中進行，當達到平衡時，欲通過改變條件，使反應(yīng)達到新平衡后，NO2(g)百分含量減小，不可采取的措施是()A．減小容器容積B．溫度和體積不變，充入NO2(g)C．溫度和壓強不變，充入NO2(g)D．溫度和體積不變，充入N2O4(g)解析：選C減小容器體積，相當于增大壓強，平衡向正反應(yīng)方向移動，達到新平衡后NO2(g)百分含量減??；保持溫度和體積不變，充入NO2(g)或N2O4(g)，根據(jù)等效平衡規(guī)律，相當于在保持壓強不變，體積擴大的情況下建立了等效平衡，然后又把體積壓縮回原體積，此時壓強增大，平衡向正反應(yīng)方向移動，所以達到新平衡后NO2(g)百分含量減?。槐３譁囟群蛪簭姴蛔?，充入NO2(g)，根據(jù)等效平衡規(guī)律，建立的新平衡與原平衡是等效平衡，所以NO2(g)的百分含量保持不變。10．硫酸是一種重要的化工產(chǎn)品，目前主要采用“接觸法”進行生產(chǎn)。有關(guān)接觸氧化反應(yīng)2SO2＋O2eq\o(,\s\up7(催化劑),\s\do5(△))2SO3。下列說法不正確的是()A．只要選擇適宜的條件，SO2和O2就能全部轉(zhuǎn)化為SO3B．升高溫度會使正反應(yīng)速率、逆反應(yīng)速率均加快C．若用18O原子組成的O2參加反應(yīng)，平衡時SO2中也會含有18OD．在工業(yè)合成SO3時，要同時考慮反應(yīng)速率和反應(yīng)能達到的限度兩方面的問題解析：選ASO2和O2轉(zhuǎn)化為SO3的反應(yīng)是可逆反應(yīng)，可逆反應(yīng)有限度，則SO2和O2不能全部轉(zhuǎn)化為SO3，A錯誤；升高溫度，正、逆反應(yīng)速率都會加快，B正確；化學反應(yīng)的實質(zhì)是原子重新組合，在重新組合過程中，SO2中也會含有18O，C正確；因合成SO3的反應(yīng)是可逆反應(yīng)，所以工業(yè)合成SO3時，要同時考慮反應(yīng)速率和反應(yīng)能達到的限度兩方面的問題，D正確。11．工業(yè)上生產(chǎn)硫酸時，利用催化氧化反應(yīng)將SO2轉(zhuǎn)化為SO3是一個關(guān)鍵步驟。反應(yīng)2SO2＋O2eq\o(,\s\up7(催化劑),\s\do5(△))2SO3在不同條件下達到平衡狀態(tài)時SO2的轉(zhuǎn)化率如下表(原料氣各成分的體積分數(shù)為SO2：70%、O2：11%、N2：82%)：壓強/MPa轉(zhuǎn)化率/%溫度/℃0.10.511040099.299.699.799.950093.596.997.899.360073.785.889.596.4試回答下列問題：(1)已知SO2的氧化是放熱反應(yīng)，如何利用表中數(shù)據(jù)推斷此結(jié)論？________________________________________________________________________；(2)提高該化學反應(yīng)限度的途徑有________________________________________________________________________；(3)在400～500℃時，SO2的催化氧化采用常壓而不是高壓，主要原因是________________________________________________________________________________________________________________________________________________；(4)有資料報道：“最近研制出一種性能優(yōu)越的催化劑，可以將SO2全部催化氧化為SO3：2SO2＋O2eq\o(,\s\up7(催化劑),\s\do5(△))2SO3”，這種資料報道可信嗎？為什么？________________________________________________________________________________________________________________________________________________；(5)酸雨的危害很大，為從源頭上減少酸雨產(chǎn)生的途徑，可采取的措施是________(填字母)。A．少用煤作燃料 B．把工廠的煙囪造高C．植樹造林 D．開發(fā)利用太陽能解析：(1)由表中數(shù)據(jù)可知，壓強一定時，溫度升高，SO2的轉(zhuǎn)化率降低，說明升高溫度有利于平衡向逆反應(yīng)方向移動，故正反應(yīng)為放熱反應(yīng)；(2)由表中數(shù)據(jù)可知，壓強和溫度對平衡移動都有影響，增大壓強SO2的轉(zhuǎn)化率增大，但增大的幅度較小，升高溫度SO2的轉(zhuǎn)化率減小，說明該反應(yīng)為放熱反應(yīng)，升高溫度平衡向逆反應(yīng)方向移動，所以提高該化學反應(yīng)限度的途徑有增大壓強或在一定范圍內(nèi)降低溫度；(3)由表中數(shù)據(jù)可知，增大壓強對SO2的轉(zhuǎn)化率影響不大，但會增大成本，故通常采用常壓而不是高壓；(4)催化劑縮短到達平衡時間，不影響平衡移動，所以二氧化硫的轉(zhuǎn)化率不變，性能優(yōu)越的催化劑也不可能將SO2全部催化氧化為SO3；(5)減少酸雨產(chǎn)生的就是減少二氧化硫的排放，也就要減少含硫的燃料的使用，所以要開發(fā)潔凈的能源，太陽能就是其中之一，故選A、D。答案：(1)壓強一定時，升高溫度，SO2的轉(zhuǎn)化率降低，說明升高溫度有利于平衡向逆反應(yīng)方向移動，故正反應(yīng)為放熱反應(yīng)(2)增大壓強或在一定范圍內(nèi)降低溫度(3)增大壓強對SO2的轉(zhuǎn)化率影響不大，但會增大成本(4)不可信；二氧化硫與氧氣的反應(yīng)是可逆反應(yīng)，使用催化劑只能改變反應(yīng)速率，不能使平衡移動，更不能使SO2全部轉(zhuǎn)化為SO3(5)AD12．Ⅰ.合成氨工業(yè)中，原料氣(N2、H2及少量的CO、NH3的混合氣)在進入合成塔前常用醋酸二氨合銅溶液來吸收原料氣中的CO，其反應(yīng)是[Cu(NH3)2CH3COO]＋CO＋NH3[Cu(NH3)3]CH3COO·CO(正反應(yīng)為放熱反應(yīng))(1)必須除去原料氣中CO的原因是________；(2)醋酸二氨合銅溶液吸收CO的適宜生產(chǎn)條件是________；(3)吸收CO后的醋酸銅氨溶液經(jīng)過適當處理又可再生，恢復其吸收CO的能力以供循環(huán)使用，醋酸銅氨溶液再生的適宜條件是________。Ⅱ.硝酸工業(yè)的基礎(chǔ)是氨的催化氧化，在催化劑作用下發(fā)生如下反應(yīng)：①4NH3(g)＋5O2(g)4NO(g)＋6H2O(g)ΔH＝－905kJ·mol－1①主反應(yīng)②4NH3(g)＋3O2(g)2N2(g)＋6H2O(g)ΔH＝－1268kJ·mol－1②副反應(yīng)有關(guān)物質(zhì)產(chǎn)率與溫度的關(guān)系如圖：(4)由圖可知，工業(yè)上氨催化氧化生成NO時，反應(yīng)溫度最好控制在________；(5)當溫度大于900℃時，NO的產(chǎn)率下降的主要原因是___________________________。解析：Ⅰ.(1)除去一氧化碳防止催化劑中毒；(2)[Cu(NH3)2CH3COO](aq)＋CO(g)＋NH3(g)[Cu(NH3)3]CH3COO·CO(aq)ΔH<0，由反應(yīng)可知，該反應(yīng)為氣體體積減小的放熱反應(yīng)，所以加壓和采取較低的溫度可使平衡向正反應(yīng)方向移動，有利于CO的吸收；(3)要使吸收CO后的醋酸銅氨溶液經(jīng)過適當處理后又可再生，恢復其吸收CO的能力以供循環(huán)使用，只要使平衡向逆反應(yīng)方向移動即可，逆反應(yīng)方向為氣體體積增大的吸熱反應(yīng)，所以在高溫、低壓下使平衡逆向移動。Ⅱ.(4)從圖像可以看出，反應(yīng)溫度在780～840℃，NO的轉(zhuǎn)化率最高，故選擇780～840℃；(5)從圖像上看出，當溫度高于900℃時，部分NH3轉(zhuǎn)化成N2，故造成NO的產(chǎn)率下降。答案：Ⅰ.(1)防止催化劑中毒(2)低溫高壓(3)高溫低壓Ⅱ.(4)780～840℃(5)部分NH3轉(zhuǎn)化為N213．合成氨是人類科學技術(shù)上的一項重大突破，其反應(yīng)原理為N2(g)＋3H2(g)2NH3(g)ΔH＝－92.4kJ·mol－1。一種工業(yè)合成氨的簡式流程如圖1所示：(1)天然氣中的H2S雜質(zhì)常用氨水吸收，產(chǎn)物為NH4HS。一定條件下向NH4HS溶液中通入空氣，得到單質(zhì)硫并使吸收液再生，寫出再生反應(yīng)的化學方程式：________________________________________________________________________。(2)步驟Ⅱ中制氫氣的原理如下：①CH4(g)＋H2O(g)CO(g)＋3H2(g)ΔH＝＋206.4kJ·mol－1②CO(g)＋H2O(g)CO2(g)＋H2(g)ΔH＝－41.2kJ·mol－1對于反應(yīng)①，一定可以提高平衡體系中H2的百分含量，且能加快反應(yīng)速率的措施是________(填字母)。a．升高溫度 B．增大水蒸氣濃度c．加入催化劑 D．降低壓強利用反應(yīng)②，將CO進一步轉(zhuǎn)化，可提高H2的產(chǎn)量。若1molCO和H2的混合氣體(CO的體積分數(shù)為20%)與H2O反應(yīng)，得到1.18molCO、CO2和H2的混合氣體，則CO的轉(zhuǎn)化率為________。(3)圖2表示500℃、60.0MPa條件下，原料氣投料比與平衡時NH3體積分數(shù)的關(guān)系。根據(jù)圖中a點數(shù)據(jù)計算N2的平衡體積分數(shù)：________。(4)上述流程圖中，使合成氨放出的能量得到充分利用的主要步驟是(填序號)________。簡述本流程中提高合成氨原料總轉(zhuǎn)化率的方法：_____________________。解析：(1)H2S雜質(zhì)常用氨水吸收，產(chǎn)物為NH4HS，一定條件下向NH4HS溶液中通入空氣，得到單質(zhì)硫并使吸收液再生，反應(yīng)過程中生成一水合氨，依據(jù)原子守恒和電子守恒配平書寫化學方程式為2NH4HS＋O2eq\o(=,\s\up7(一定條件))2NH3·H2O＋2S↓；(2)反應(yīng)①CH4(g)＋H2O(g)CO2(g)＋3H2(g)ΔH＝＋206.4kJ·mol－1，是氣體體積增大的吸熱反應(yīng)。反應(yīng)是吸熱反應(yīng)，升高溫度，反應(yīng)速率增大，平衡正向進行，平衡體系中H2百分含量增大，故a符合；增大水蒸氣濃度，平衡正向進行，反應(yīng)速率增大，但平衡體系中H2百分含量不一定增大，故b不符合；加入催化劑，改變反應(yīng)速率不改變化學平衡，反應(yīng)速率增大，氫氣百分含量不變，故c不符合；降低壓強，反應(yīng)速率減小，平衡正向進行，氫氣百分含量增大，故d不符合；利用反應(yīng)②，將CO進一步轉(zhuǎn)化，可提高H2產(chǎn)量，若1molCO和H2的混合氣體(CO的