2.4 工业合成氨课后强化习题（word版含答案）

第二章第四节工业合成氨课后强化习题
一、单选题（共16题）
1．低温脱氮技术可用于处理废弃中的氮氧化物。发生的化学反应为：4NH3(g)+6NO(g)5N2(g)+6H2O(g)+Q。在恒容密闭容器中，下列说法正确的是（ ）
A．该反应是放热反应，降低温度将缩短反应达到平衡的时间
B．其他条件不变，使用高效催化剂，废气中氮氧化物的转化率增大
C．4mol氨气与足量的NO充分反应，放出的热量为Q
D．增大压强，正逆反应速率都增大，平衡逆向移动
2．一定温度下，在10L的密闭容器中，X、Y、Z三种气体的物质的量随时间变化的曲线如图所示，下列叙述正确的是（ ）
A．平衡时X的转化率约为70%
B．反应的化学方程式为X(g)Y(g)+3Z(g)
C．2min时，该反应达到化学平衡，即该条件下的最大限度
D．0～4min的时间内，平均反应速率：v(X)=v(Y)=0.0075mol·L-1·s-1
3．在一定温度下的密闭容器中发生反应：xA(g)+yB(g) zC(g)，平衡时测得A的浓度为0.80mol/L。保持温度不变，将容器的容积扩大到原来的两倍，再达平衡时，测得A的浓度为0.50mol/L。下列有关判断正确的是（ ）
A．x+yC．B的转化率增大 D．C的体积分数减小
4．对于反应X(g) +3Y(g) 2Z(g)，若X、Y、Z的起始浓度分别为c1、c2、c3(都不为零)，达到平衡时，X、Y、Z浓度分别为0.1 mol·L-1、0.3 mol·L-1和0.08 mol·L-1 ，则下列判断不合理的是（ ）
A．cl： c2=1 ：3 B．平衡时， Y和Z的生成速率之比为2：3
C．X和Y的转化率相等 D．cl 的取值范围为05．已知反应：N2(g)+3H2(g) 2NH3(g) △H<0。某温度下，N2的平衡转化率(α)与体系总压强(P)的关系如图甲所示。将lmolN2与3molH2置于10L的密闭容器中，反应达到平衡后，下列说法正确的是（ ）
A．由图甲知，A点N2的平衡浓度为0.2mol·L-1
B．由图甲知，B点N2、H2、NH3的平衡浓度之比为1：3：2
C．达到平衡后，缩小容器体积，则反应速率变化图像可以用图乙表示
D．压强为0.5MPa时，在不同温度下N2的转化率与温度的关系如图丙，则T16．某温度下，在一恒容密闭容器中进行如下两个反应并达到平衡：
①
②
下列叙述错误的是（ ）
A．加入适量Z，反应①和反应②的平衡均不移动 B．通入稀有气体Ar，反应①的平衡正向移动
C．降温时反应②的平衡逆向移动 D．通入Y，则N的浓度增大
7．某体积为2L的恒容密闭容器中通入1molCO和，一定温度下发生反应：，10min时达到化学平衡状态，测得的物质的量为0.2mol，下列有关叙述正确的是（ ）
A．达平衡后正、逆反应速率相等且均为零 B．10min内的平均速率为
C．平衡时，CO的转化率为60% D．升高温度，正反应速率加快，逆反应速率减慢
8．在恒容密闭容器中，对于工业合成氨反应N2(g)+3H2(g)2NH3(g)ΔH<0，仅改变一个外界条件，下列对应图像正确的是（ ）
A．图甲表示温度对氢气平衡转化率的影响 B．图乙表示压强对混合体系中NH3体积分数的影响
C．图丙表示催化剂对混合气体密度的影响 D．图丁表示t1时刻增大c(N2)对反应速率的影响
9．亚硝酰氯()是有机合成中的重要试剂，由与反应制取的反应为：。对该反应下列分析错误的是（ ）
A．
B．使用催化剂是为了增大反应速率，提高生产效率
C．通过调控反应条件，可以提高该反应进行的程度
D．若恒温、恒容，不能根据反应体系中气体的密度保持不变来判断是否达到化学平衡状态
10．一定温度下，在三个容积相同的恒容密闭容器中按不同方式投入反应物，发生反应2SO2(g)+O2(g)2SO3(g)(正反应放热)，测得反应的相关数据如下：
容器1 容器2 容器3
反应温度T/K 700 700 800
反应物投入量 2molSO2、1molO2 4molSO3 2molSO2、1molO2
平衡v正(SO2)/mol/(L·s) v1 v2 v3
平衡c(SO3)mol/L c1 c2 c3
平衡体系总压强p/Pa p1 p2 p3
物质的平衡转化率/α α1(SO2) α2(SO3) α3(SO2)
平衡常数K K1 K2 K3
下列说法正确的是（ ）
A．v1＜v2，c2＜2c1 B．K1＞K3，p2＞2p3
C．v1＞v3，α1(SO2)＞α3(SO2) D．c2＞2c3，α2(SO3)+α3(SO2)＜1
11．二氧化碳的化工利用是降低大气中二氧化碳浓度的有效途径，二氧化碳加氢制甲烷是该领域的最佳选择。反应体系中，主要发生反应的热化学方程式如下：
反应Ⅰ：CO2(g)+4H2(g)CH4(g)+2H2O(g)△H=-164.7kJ mol-1
反应Ⅱ：CO2(g)+H2(g)CO(g)+H2O(g)△H=+41.2kJ mol-1
反应Ⅲ：2CO(g) +2H2(g)CO2(g)+CH4(g)△H=-247.1kJ mol-1
向恒压密闭容器中通入1molCO2和4molH2，不同温度下，使反应均进行tmin，测得CH4、CO、CO2的物质的量随温度的变化如图所示。下列说法中不正确的是（ ）
A．反应Ⅰ的平衡常数可表示为K=
B．图中曲线B表示CH4的物质的量随温度的变化
C．为提高CO2转化为CH4的转化率，需要研发在低温区高效的催化剂
D．CH4(g)+H2O(g)CO(g)+3H2(g)在任何温度下均能自发
12．下列说法正确的是（ ）
A．在恒容恒温条件下，当N2O4(g)2NO2(g)达到平衡后，再充入一定的N2O4后达平衡，N2O4转化率将增大
B．在恒容恒温条件下，甲以A，B均为１mol，乙以A，B均为2mol进行A(g)+B(g)D(g)反应，平衡后乙中A转化率高
C．在恒容恒温条件下，当N2O4(g)→2NO2(g)达到平衡后，再充入一定的Ar后，活化分子百分数减少，反应速率减慢
D．在恒温条件下，当A(g)+B(g)→D(g)反应平衡后，缩小体积，活化分子百分数增加，反应速率加快
13．在一密闭容器中加入和发生反应：。测得的平衡转化率与压强、温度之间的关系如图所示。下列说法错误的是（ ）
A．
B．温度升高，该反应的平衡常数减小
C．增加或移走既能提高原料的平衡转化率又能加快反应速率
D．保持温度和容器体积不变，往平衡体系中再充入一定量的，再次平衡时，的体积分数减小
14．在3个容积均为2.0L的恒容密闭容器中，反应H2O(g) ＋ C(s) CO(g) ＋H2(g) ΔH＞0 ，分别在一定温度下达到平衡，下列说法正确的是（ ）
容器 温度 (T1＞T2) 起始时物质的量/mol 平衡时物质的量/mol
n(H2O) n(C) n(CO) n(H2) n(CO)
I T1 0.6 1.2 0 0 0.2
II T1 1.2 1.2 0 0 x
III T2 0 0 0.6 0.6 y
A．当温度为T1时，该反应的化学平衡常数值为0.1
B．达到平衡时，容器II中H2O的转化率比容器I中的小
C．若5min后容器I中达到平衡，则H2O的平衡浓度为1.0 mol/L
D．达到平衡时，容器III中 CO的转化率小于66.6%
15．在相同温度下，向容积均为1L的恒容密闭容器①和②中分别加入一定量的反应物(如表所示)，发生反应CO(g)+H2O(g)H2(g)+CO2(g) △H=-41kJ/mol，若容器①中反应达到平衡时CO的转化率为80%。下列说法正确的是（ ）
容器编号 起始时各物质物质的量/mol
n(CO) n(H2O) n(CO2) n(H2)
① 1 4 0 0
② 0 3 1 1
A．容器①中反应达平衡时放出热量大于41kJ
B．容器①中反应达到平衡时CO和水蒸气的转化率相等
C．平衡时，两容器中CO的物质的量浓度不相等
D．容器①与容器②中反应达到平衡时热量变化的绝对值不相等
16．三个恒容密闭容器中(容积均相等)按不同方式投料，发生反应 ，测得相关数据如下：
容器1 容器2 容器3
反应温度T/K 770 770 800
反应物投入量 、 、
平衡 v1 v2 v3
平衡 c1 c2 c3
平衡体系总压强p/Pa p1 p2 p3
平衡转化率/α
平衡常数K K1 K2 K3
下列说法正确的是（ ）
A．， B．，
C．， D．，
二、综合题（共5题）
17．氢最有可能成为21世纪的主要能源，但氢气需要由其他物质来制备，制氢的方法之一是以煤的转化为基础。基本原理是用碳、水在气化炉中发生如下反应：
C(s) + H2O(g) CO(g) + H2(g) (1)
CO(g) + H2O(g) CO2(g) + H2(g) (2)
利用CaO吸收产物中的CO2：
CaO(s) + CO2(g) CaCO3(S) (3)
产物中的H2与平衡体系中的C、CO、CO2发生反应，生成CH4：
C(s) + 2H(g) CH4(g) (4)
CO(g) + 3H2(g) CH4(g) + H2O(g) (5)
CO2(g) + 4H2(g) CH4(g) + 2H2O(g) (6)
将2 mol C(s)、2 mol H2O(g)、2 mol CaO(s)放入气化炉，在850 °C下发生反应。
已知850 °C下相关物种的热力学参数：
物质 / (kJ· mol-1) /(J·mol-1·K-1)
C(s) CO(g) CO(g) CaO(s) CaCO3(s) H2(g) H2O(g) CH4(g) 8.70 - 93.65 - 368.10 - 606.97 - 1147.40 16.21 -221.76 - 46.94 21.04 229.22 260.49 90.58 196.92。 161.08 226.08 236.16 。
(1)计算气化炉总压为2.50 ×106 Pa时， H2在平衡混合气中的摩尔分数__________。
(2)计算850 °C从起始原料到平衡产物这一过 程的热效应__________。
(3)碳在高温下是一种优良的还原剂，可用于冶炼多种金属。试写出600 °C碳的可能氧化产物的化学式__________。从热力学角度说明原因__________ (假设600 °C反应的熵变、焓变和850°C下的熵变、焓变相同)
18．节能减排是中国转型发展的必经之路，工业生产中联合生产是实现节能减排的重要措施，下图是几种工业生产的联合生产工艺：
请回答下列问题：
（1）装置甲为电解池（惰性电极），根据图示转化关系可知：A为__________（填化学式），阴极反应式为__________。
（2）装置丙的反应物为Ti，而装置戊的生成物为Ti，这两个装置在该联合生产中并不矛盾，原因是__________装置戊进行反应时需要的环境为__________（填字母序号）．
A．HCl气体氛围中 B．空气氛围中 C．氩气氛围中 D．水中
①该反应在不同温度下的化学平衡常数（K）如下表：
温度/℃
250
350
K
2.041
x
符合表中的平衡常数x的数值是__________（填字母序号）．
A．0 B．0.012 C．32.081 D．100
②若装置乙为容积固定的密闭容器，不同时间段各物质的浓度如下表：
c（CO）/mol L-1
c（H2）/mol L-1
c（CH3OH）/mol L-1
0min
0.8mol L-1
1.6mol L-1
0
2min
0.6mol L-1
y
0.2mol L-1
4min
0.3mol L-1
0.6mol L-1
0.5mol L-1
6min
0.3mol L-1
0.6mol L-1
0.5mol L-1
反应从2min到4min之间，H2的平均反应速率为__________，反应达到平衡时CO的转化率为__________，反应在第2min时改变了反应条件，改变的条件可能是__________（填字母序号）．
A．使用催化剂 B．降低温度 C．增加H2的浓度
19．物质A～G是中学化学中常见的物质，这些物质有如图所示的转化关系(部分反应物、生成物没有列出)。其中A、B、F含有一种相同的元素，C、D、G含有一种相同的元素，F具有磁性，G为黑色非金属单质。
(1)物质A溶解于盐酸，然后加入KSCN溶液，溶液不变色，再滴加几滴氯水，溶液变为血红色，由此推知A的化学式为__________。
(2)反应③的化学方程式是_______________________。
(3)写出下列物质的化学式：E__________、F__________。
(4)若C是一种气体，在温度为1 100 ℃的某固定容积的密闭容器中发生反应：A(s)＋C(g)??B(s)＋D(g)　ΔH＝a kJ·mol－1(a>0)，该温度下平衡常数K＝0.263。若生成1 mol B，则吸收的热量________(选填“大于”、“等于”或“小于”)a kJ；若加入过量的A，则C的转化率________(选填“升高”、“不变”或“降低”)；若容器内压强不再随时间变化，则该反应__________(选填“达到”、“未达到”或“不一定达到”)化学平衡状态；该反应达到化学平衡状态时，若[C]＝0.100 mol·L－1，则[D]＝________mol·L－1。
20．A、B、C、D、E五种短周期元素，原子序数依次增大，A、E同主族，A元素的原子半径最小，B元素原子的最外层电子数是内层电子数的2倍，C元素的最高价氧化物对应的水化物X与其氢化物反应生成一种盐Y，A、B、C、E四种元素都能与D元素形成原子个数比不相同的常见化合物，E2D2可用于呼吸面具或潜水艇中氧气的来源。请根据以上信息回答下列问题：
(1)BD2的电子式为________。
(2)EAB2D4水溶液显酸性的原因是________。
(3)将等浓度等体积的EABD3溶液和E2BD3溶液混合，所得混合溶液中各离子的离子浓度由大到小的顺序为____。
(4)A、B、D、E四种元素组成的某无机化合物，受热易分解。写出该化合物的溶液与足量的Ba(OH)2溶液反应的离子方程式______。
(5)常温下，测得X和Y的水溶液的pH均为5，则两种水溶液中由水电离出的H+浓度之比是____。
(6)在一个装有可移动活塞的密闭容器中进行如下可逆反应：C2(g)+3A2(g）2CA3(g)△H=－92.4 kJ/mol。反应达到平衡后，测得容器中各物质的物质的量分别为C2：0.5mol、A2：0.2mol、CA3：0.2 mol，此时容器体积为1.0 L。如果保持温度和压强不变，向上述平衡体系中加入0.18molC2，平衡将____移动（填“正向”、“逆向”或“不”）。
21．W、X、Y、Z是原子序数依次增大的四种短周期元素。W的气态氢化物能使紫色石蕊溶液变蓝，W和X两种元素的最高价氧化物的水化物均能与Y的氢氧化物发生反应，W、X、Y、Z的最外层电子数之和为16。
（1）W单质的电子式是____________。
（2）请用化学用语解释W的气态氢化物能使紫色石蕊溶液变蓝的原因：________________。
（3）已知As元素的原子序数为33，与W在同一主族，As在元素周期表中的位置是_______________。
（4）W的最高价氧化物的水化物与Y的氢氧化物发生反应的离子方程式是___________________。
（5）X与Z的单质之间发生反应的化学方程式是________________。
（6）已知Q与Z是位于相邻周期的同主族元素。某温度下，两种元素的气态单质与H2发生化合反应生成气态氢化物的平衡常数分别为KQ= 5.6×107，KZ = 9.7×1012。Q的元素符号是__________，理由是____________。
参考答案
1．D
2．B
3．D
4．B
5．D
6．B
7．C
8．D
9．A
10．D
11．D
12．B
13．C
14．B
15．D
16．C
17．（1）47.0% （2） 一17.0kJ
（3） CO2 CO在600°C不稳定，它会自发歧化为C和CO2。碳的氧化产物是CO2
18．（1）Cl2 2H++2e-=H2↑
（2） 进入装置丙的Ti含有的杂质较多，从装置戊中出来的Ti较为纯净 C
（3） B 0.3mol L-1 min-1 62.5% A
（3）装置乙中发生的是工业合成甲醇的反应：CO（g）+2H2（g）=CH3OH（g）△H＜0．
19．（1）FeO （2） CO2＋2MgC＋2MgO
（3） O2 Fe3O4 （4） 等于 不变 不一定达到 0.0263
20．（1）
（2） HC2O4-的电离程度大于其水解程度，溶液中c(H+)＞c(OH-)，溶液显酸性
（3） c(Na+)＞c(HCO3-)＞c(CO32-)＞c(OH-)＞c(H+)
（4） Ba2++HCO3-+OH-＝BaCO3↓+H2O
（5） 10-4:1或1:104
（6） 逆向
21．（1）
（2） NH3+H2ONH3·H2ONH4++OH-
（3） 第四周期 第VA族
（4） 3H++Al（OH）3＝Al3++3H2O
（5） 2Na+Cl22NaCl
（6） Br 理由：由KQ