2023新教材人教版化學作業(yè)與測評第2章 第4節(jié) 素養(yǎng)提升練

化學選擇性必修1［人教版］作業(yè)與測評素養(yǎng)提升練(建議用時：40分鐘)一、選擇題1．下列說法正確的是()A．同一物質(zhì)的固、液、氣三種狀態(tài)的熵值相同B．自發(fā)反應(yīng)一定是熵增大的反應(yīng)，非自發(fā)反應(yīng)一定是熵減小或不變的反應(yīng)C．自發(fā)反應(yīng)在一定條件下才能實現(xiàn)D．自發(fā)反應(yīng)在任何條件下都能實現(xiàn)答案C解析同一物質(zhì)：S(g)>S(l)>S(s)，A錯誤。反應(yīng)是否自發(fā)，是由熵變和焓變共同決定的，即ΔG＝ΔH－TΔS<0時，反應(yīng)能自發(fā)進行，故自發(fā)反應(yīng)的熵不一定增大，也可能減小，B錯誤。過程的自發(fā)性只能用于判斷過程的方向，是否能實現(xiàn)還要看具體的條件，C正確，D錯誤。2．N2＋3H2eq\o(,\s\up10(一定條件))2NH3是目前工業(yè)上合成氨的反應(yīng)，下列關(guān)于該反應(yīng)的說法正確的是()A．增加N2的濃度能加快反應(yīng)速率B．降低體系溫度能加快反應(yīng)速率C．使用催化劑不影響反應(yīng)速率D．若反應(yīng)在密閉容器中進行，N2和H2能100%轉(zhuǎn)化為NH3答案A3．(2023·蘇北四市高三統(tǒng)考)對于反應(yīng)4Fe2O3(s)＋3CH4(g)8Fe(s)＋6H2O(g)＋3CO2(g)，下列說法正確的是()A．上述反應(yīng)的ΔS>0B．上述反應(yīng)的平衡常數(shù)K＝eq\f(c3（CO2）,c3（CH4）)C．增大體系壓強，可提高CH4的平衡轉(zhuǎn)化率D．CH4與CO2濃度相同時，反應(yīng)達到平衡狀態(tài)答案A解析由方程式可知，該反應(yīng)的平衡常數(shù)K＝eq\f(c3（CO2）c6（H2O）,c3（CH4）)，B錯誤；該反應(yīng)是氣體分子數(shù)增大的反應(yīng)，增大壓強平衡向氣體分子數(shù)減小的方向移動，即平衡逆向移動，甲烷的平衡轉(zhuǎn)化率降低，C錯誤；達到平衡時，二氧化碳和甲烷的濃度不一定相等，D錯誤。4．下列說法正確的是()A．凡是放熱反應(yīng)都是自發(fā)的，吸熱反應(yīng)都是非自發(fā)的B．自發(fā)反應(yīng)的現(xiàn)象不一定非常明顯C．常溫下，反應(yīng)C(s)＋CO2(g)2CO(g)不能自發(fā)進行，則該反應(yīng)的ΔH<0D．反應(yīng)2Mg(s)＋CO2(g)=C(s)＋2MgO(s)能自發(fā)進行，則該反應(yīng)的ΔH>0答案B解析不能僅僅根據(jù)焓變判斷反應(yīng)的自發(fā)性，放熱反應(yīng)不一定都是自發(fā)進行的，吸熱反應(yīng)也可能是自發(fā)進行的，A錯誤；根據(jù)反應(yīng)C(s)＋CO2(g)2CO(g)常溫下不能自發(fā)進行可知，該反應(yīng)的ΔH－TΔS>0，又知該反應(yīng)ΔS>0，則該反應(yīng)的ΔH>0，C錯誤；反應(yīng)2Mg(s)＋CO2(g)=C(s)＋2MgO(s)能自發(fā)進行，則ΔH－TΔS<0，因ΔS<0，則ΔH<0，D錯誤。5．下列有關(guān)合成氨反應(yīng)的說法正確的是()A．反應(yīng)的ΔS＞0B．反應(yīng)的ΔH＝E(N—N)＋3E(H—H)－6E(N—H)(E表示鍵能)C．反應(yīng)中每消耗1molH2轉(zhuǎn)移電子的數(shù)目約等于2×6.02×1023D．反應(yīng)在高溫、高壓和催化劑條件下進行可提高H2的平衡轉(zhuǎn)化率答案C解析在合成氨反應(yīng)中，生成物氣體分子數(shù)小于反應(yīng)物氣體分子數(shù)，所以反應(yīng)的ΔS＜0，A錯誤；反應(yīng)的ΔH＝反應(yīng)物的鍵能總和－生成物的鍵能總和＝E(N≡N)＋3E(H—H)－6E(N—H)(E表示鍵能)，B錯誤；由合成氨反應(yīng)N2(g)＋3H2(g)2NH3(g)，可建立關(guān)系式：N2～3H2～6e－，則反應(yīng)中每消耗1molH2轉(zhuǎn)移電子的數(shù)目約等于2mol×6.02×1023mol－1＝2×6.02×1023，C正確；合成氨反應(yīng)為放熱的可逆反應(yīng)，高溫可加快反應(yīng)速率，但會使平衡逆向移動，不能提高H2的平衡轉(zhuǎn)化率，使用催化劑只能改變反應(yīng)速率，但不能改變H2的平衡轉(zhuǎn)化率，D錯誤。6．在合成氨時，既要使氨的產(chǎn)率增大，又要使化學反應(yīng)速率增大，可以采取的措施有()A．減小體積使壓強增大B．升高溫度C．降低溫度D．恒溫恒壓，再充入等量的N2和H2答案A解析壓強增大，速率增大，同時平衡右移，A正確；升溫平衡左移，降溫速率變慢，B、C錯誤；D項，恒溫恒壓條件下加入等量的N2和H2，反應(yīng)物濃度不變，速率不變。[重難點撥]工業(yè)生產(chǎn)中選擇適宜生產(chǎn)條件的思路(1)分析化學反應(yīng)的特點：從可逆性、反應(yīng)前后氣體體積的變化、焓變?nèi)齻€角度分析。(2)根據(jù)反應(yīng)特點具體分析外界條件對反應(yīng)速率和平衡的影響。(3)從反應(yīng)速率和平衡的角度進行綜合分析，再充分考慮實際情況，選出適宜的外界條件。7．合成氨廠所需H2可由焦炭與水反應(yīng)制得，其中有一步反應(yīng)為CO(g)＋H2O(g)CO2(g)＋H2(g)ΔH<0。欲提高CO的利用率，可采用的方法是()①降低溫度②增大壓強③使用催化劑④增大CO的濃度⑤增大水蒸氣的濃度A．①②③ B．④⑤C．①⑤ D．②⑤答案C解析增大壓強，平衡不移動；使用催化劑，平衡不移動，CO的轉(zhuǎn)化率不變；增大CO的濃度，平衡向右移動，但CO的轉(zhuǎn)化率降低；降低溫度或增大水蒸氣的濃度，平衡均向右移動，CO的轉(zhuǎn)化率增大。8．已知298K、101kPa時，下列說法不正確的是()反應(yīng)1：4Fe(s)＋3O2(g)=2Fe2O3(s)ΔH1＝－1648kJ/mol反應(yīng)2：C(s)＋O2(g)=CO2(g)ΔH2＝－393kJ/mol反應(yīng)3：2Fe(s)＋2C(s)＋3O2(g)=2FeCO3(s)ΔH3＝－1480kJ/mol反應(yīng)4：2FeCO3(s)＋eq\f(1,2)O2(g)=2CO2(g)＋Fe2O3(s)ΔH4A．上述反應(yīng)1、2、3、4在熱力學上自發(fā)趨勢都很大B．反應(yīng)1和3在較低溫度下能自發(fā)反應(yīng)，反應(yīng)4是熵增反應(yīng)C．自發(fā)反應(yīng)不一定能發(fā)生，只能判斷過程的方向，不能確定過程發(fā)生的速率D．反應(yīng)1表示鐵在氧氣中燃燒的熱化學方程式答案D解析根據(jù)蓋斯定律知，反應(yīng)4＝反應(yīng)1×eq\f(1,2)＋反應(yīng)2×2－反應(yīng)3，ΔH4＝eq\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(－1648×\f(1,2)－393×2＋1480))kJ/mol＝－130kJ/mol，反應(yīng)1、2、3、4均為放熱反應(yīng)。題述反應(yīng)1、2、3、4都是放熱反應(yīng)且放出的熱量較多，在熱力學上自發(fā)趨勢很大，A正確；反應(yīng)1和3都是放熱的熵減反應(yīng)，根據(jù)ΔH－TΔS＜0知，在較低溫度下能自發(fā)進行，反應(yīng)4是氣體分子數(shù)增大的反應(yīng)，它是熵增反應(yīng)，B正確；化學反應(yīng)的自發(fā)性只能判斷過程的方向，不能確定反應(yīng)是否一定會發(fā)生和過程發(fā)生的速率，C正確；鐵在氧氣中燃燒只生成四氧化三鐵，不是氧化鐵，D錯誤。9．一定條件下合成乙烯：6H2(g)＋2CO2(g)eq\o(,\s\up7(催化劑))CH2=CH2(g)＋4H2O(g)。已知起始投料比n(H2)∶n(CO2)為5∶2時，溫度對CO2的平衡轉(zhuǎn)化率和催化劑催化效率的影響如圖所示。下列說法正確的是()A．生成乙烯的速率：v(M)一定小于v(N)B．Q點：v逆＜v正C．X→Y，因平衡逆向移動，從而使催化劑的催化效率降低D．M點乙烯的體積分數(shù)約為9.1%答案D解析由圖可知250℃時催化劑催化效率最高，所以M點反應(yīng)速率可能大于N點，A錯誤；溫度一定時，Q點要想達到平衡狀態(tài)，二氧化碳轉(zhuǎn)化率應(yīng)該降低，平衡逆向移動，則v逆>v正，B錯誤；催化劑催化效率降低與平衡移動無關(guān)，C錯誤；M點二氧化碳轉(zhuǎn)化率為50%，起始投料比n(H2)∶n(CO2)為5∶2，設(shè)開始時n(H2)＝5xmol、n(CO2)＝2xmol，消耗的n(CO2)＝2xmol×50%＝xmol，列三段式：6H2(g)＋2CO2(g)eq\o(,\s\up7(催化劑))CH2=CH2(g)＋4H2O(g)eq\a\vs4\al(開始,/mol)5x2x00eq\a\vs4\al(轉(zhuǎn)化,/mol)3xx0.5x2xeq\a\vs4\al(平衡,/mol)2xx0.5x2x平衡時氣體總物質(zhì)的量＝(2x＋x＋0.5x＋2x)mol＝5.5xmol，乙烯的體積分數(shù)等于其物質(zhì)的量分數(shù)＝eq\f(0.5xmol,5.5xmol)×100%≈9.1%，D正確。二、非選擇題10．(2023·遼寧省鞍山市高三模擬)硫酸的消耗量常用來衡量一個國家工業(yè)發(fā)展水平。其中SO2的催化氧化是重要的一步，其反應(yīng)為2SO2(g)＋O2(g)2SO3(g)ΔH＝－196kJ/mol?；卮鹣铝袉栴}：(1)SO2催化氧化反應(yīng)在________溫下自發(fā)(填“高”或“低”，下同)，________壓有利于提高反應(yīng)速率，________壓有利于提高平衡轉(zhuǎn)化率。根據(jù)下表數(shù)據(jù)(450℃條件下測得)闡述實際工業(yè)生產(chǎn)選擇0.1MPa的理由：________________________________________________________________________________________________________________________。壓強0.1MPa0.5MPa1MPa5MPa10MPa平衡時SO2的轉(zhuǎn)化率97.5%98.9%99.2%99.6%99.7%(2)科研人員使用CaCO3為基礎(chǔ)固硫材料，復合不同的催化劑(V2O5、V2O5-MnO2、V2O5-GeO2)催化SO2向SO3的轉(zhuǎn)化。同時研究了不同溫度下使用三種催化劑對CaCO3固硫效率(用單位時間內(nèi)SO2的轉(zhuǎn)化率表示)的影響，結(jié)果如下圖：①僅使用CaCO3而不使用催化劑獲得的X線的實驗?zāi)康氖莀_________________________。②下列有關(guān)說法正確的是________。a．三種催化劑中V2O5催化劑效率最低b．同溫同壓下，使用復合催化劑有利于提高SO3的平衡產(chǎn)率c．如圖為V2O5-MnO2為催化劑時的反應(yīng)機理，由圖可知Mn4＋比Mn3＋更易獲得電子d．溫度越高一定越有利于催化劑催化效率的提升(3)某SO2催化氧化生成SO3反應(yīng)的速率方程為：v＝k·pα(SO2)·pβ(O2)·pγ(SO3)，根據(jù)表中數(shù)據(jù)，β＝________。答案(1)低高高0.1MPa是常壓，轉(zhuǎn)化率已經(jīng)很高，且加壓到10MPa時SO2平衡轉(zhuǎn)化率并沒有顯著提升，成本大大提高，但收益不大，所以選擇常壓(2)①便于和有催化劑的實驗數(shù)據(jù)形成對照，相當于空白實驗②ac(3)eq\f(1,2)解析(1)該反應(yīng)的ΔH＜0，ΔS＜0，根據(jù)ΔG＝ΔH－TΔS<0能自發(fā)進行知，在低溫下反應(yīng)能自發(fā)進行；壓強增大，碰撞幾率增大，速率加快，所以高壓下有利于提高反應(yīng)速率；正反應(yīng)是氣體分子數(shù)減小的反應(yīng)，壓強增大平衡正向移動，所以高壓下利于提高平衡轉(zhuǎn)化率。(2)②表示V2O5的曲線在其他兩條曲線的下方，即催化效果最差，a正確；使用催化劑只能改變反應(yīng)速率，無法提高平衡產(chǎn)率，b錯誤；從圖中的表達式Mn4＋＋O2＋V5＋＋e－→Mn3＋＋O2＋V5＋可以看出，Mn4＋得到電子生成Mn3＋，即Mn4＋的得電子能力更強，c正確；溫度過高會使催化劑失去活性，降低催化效率，d錯誤。(3)取實驗1和4的數(shù)據(jù)，得到表達式eq\b\lc\{(\a\vs4\al\co1(q＝kmαnβpγ,1.414q＝kmα（2n）βpγ))，解得β＝eq\f(1,2)。11．(2022·江西省重點中學高三第一次聯(lián)考)CH4-CO2干重整技術(shù)(簡稱“DRM技術(shù)”)在轉(zhuǎn)化利用CH4的同時可以大量利用CO2，從而成為一項“綠色”的化工技術(shù)而受到科研人員的廣泛關(guān)注。該過程中涉及的反應(yīng)如下：主反應(yīng)：CH4(g)＋CO2(g)2CO(g)＋2H2(g)ΔH1副反應(yīng)：CO2(g)＋H2(g)CO(g)＋H2O(g)ΔH2＝＋41.0kJ·mol－1回答下列問題：(1)已知CH4、CO和H2的燃燒熱分別為890.3kJ·mol－1、283.0kJ·mol－1和285.8kJ·mol－1，DRM技術(shù)主反應(yīng)的ΔH1＝________kJ·mol－1。主反應(yīng)在高溫下能自發(fā)進行的原因是____________________________________________。(2)在恒容密閉容器中發(fā)生上述主反應(yīng)和副反應(yīng)，a、b、c三條曲線分別代表不同進料比eq\f(n（CO2）,n（CH4）)，反應(yīng)達到平衡狀態(tài)時eq\f(n（H2）,n（CO）)隨溫度變化的關(guān)系如圖甲所示，則a、b、c進料比eq\f(n（CO2）,n（CH4）)由大到小的順序為____________。(3)在一剛性密閉容器中，CH4和CO2的分壓分別為20kPa、25kPa，加入Ni/α-AlO3催化劑并加熱至1123K使其只發(fā)生主反應(yīng)CH4(g)＋CO2(g)2CO(g)＋2H2(g)。①研究表明CO的生成速率v(CO)＝1.3×10－2p(CH4)p(CO2)mol·g－1·s－1，某時刻測得p(CO)＝20kPa，則此時p(CO2)＝________kPa，v(CO)＝________mol·g－1·s－1。②達到平衡后測得體系壓強是起始時的1.8倍，則該反應(yīng)的分壓平衡常數(shù)Kp＝____________(kPa)2。(列出計算式即可)(4)主反應(yīng)的Arrhenius經(jīng)驗公式的實驗數(shù)據(jù)如圖乙中曲線a所示，已知Arrhenius經(jīng)驗公式為Rlnk＝－eq\f(Ea,T)＋C(Ea為活化能，k為速率常數(shù)，R和C為常數(shù))。則該反應(yīng)的活化能Ea＝________kJ·mol－1。當改變外界條件時，實驗數(shù)據(jù)如圖中的曲線b所示，則實驗可能改變的外界條件是________________________________________________________________________。答案(1)＋247.3該反應(yīng)的ΔS大于0，ΔH大于0，所以高溫下是自發(fā)反應(yīng)(2)c>b>a(3)①151.95②eq\f(362×362,2×7)(4)32使用更高效的催化劑解析(1)由題意可得：①CH4(g)＋2O2(g)=CO2(g)＋2H2O(l)ΔH①＝－890.3kJ·mol－1；②CO(g)＋eq\f(1,2)O2(g)=CO2(g)ΔH②＝－283.0kJ·mol－1；③H2(g)＋eq\f(1,2)O2(g)=H2O(l)ΔH③＝－285.8kJ·mol－1；反應(yīng)①－②×2－③×2得到CH4(g)＋CO2(g)2CO(g)＋2H2(g)，根據(jù)蓋斯定律，ΔH1＝ΔH①－ΔH②×2－ΔH③×2＝＋247.3kJ·mol－1；反應(yīng)自發(fā)的條件為ΔH－TΔS＜0，該反應(yīng)的ΔH＞0，ΔS＞0，高溫下ΔG小于0，所以高溫下是自發(fā)反應(yīng)。(2)主反應(yīng)生成物為H2和CO，副反應(yīng)消耗H2生成CO，eq\f(n（CO2）,n（CH4）)的比值越大，CO2越易與H2反應(yīng)生成CO，使得eq\f(n（H2）,n（CO）)的值越小，則a、b、c進料比eq\f(n（CO2）,n（CH4）)由大到小的順序為c>b>a。(3)①在一剛性密閉容器中，CH4和CO2的分壓分別為20kPa、25kPa，某時刻測得p(CO)＝20kPa，則此時p(CO2)＝eq\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(25－\f(20,2)))kPa＝15kPa，p(CH4)＝eq\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(20－\f(20,2)))kPa＝10kPa，v(C