2022-2023学年人教版（2019）选择性必修一第二章 第四节 化学反应的调控 同步课时训练(word版含答案)
文档属性
| 名称 | 2022-2023学年人教版（2019）选择性必修一第二章 第四节 化学反应的调控 同步课时训练(word版含答案) |  | |
| 格式 | docx | ||
| 文件大小 | 412.4KB | ||
| 资源类型 | 教案 | ||
| 版本资源 | 人教版（2019） | ||
| 科目 | 化学 | ||
| 更新时间 | 2022-08-31 17:07:45 | ||
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文档简介
第二章 第四节 化学反应的调控 同步课时训练
学校：___________姓名：___________班级：___________考号：___________
一、单选题(共40分)
1、(4分)工业合成氨：，一般采用700K左右的温度，其原因是( )
①提高的转化率
②适当提高氨的合成速率
③提高氨的产率
④催化剂在700K左右时活性最大
A.只有① B.②④ C.②③④ D.①②
2、(4分)已知工业合成氨反应为，该反应在一定条件下进行时的热效应如图1所示，的平衡转化率如图2所示，下列说法正确的是( )
A.由图1可知，该反应的逆反应的活化能为
B.图2中L、X表示的物理量是温度或压强，依据信息可判断
C.图2中a、b、c三点中最大的是b点
D.图2中a、b、c三点平衡常数的关系为
3、(4分)目前工业上利用甲烷催化裂解生产不含一氧化碳和二氧化碳的清洁氢气。该过程多用铁、钴和镍等过渡金属纳米催化剂：，已知温度升高，甲烷的平衡转化率增大。下列有关说法不正确的是( )
A.甲烷裂解属于吸热反应
B.在反应体系中加催化剂，反应速率增大
C.增大体系压强，不能提高甲烷的转化率
D.在1500℃以上时，甲烷的转化率很高，但几乎得不到C，是因为该反应为放热反应
4、(4分)化学反应的调控对于工业生产具有积极意义，下列关于调控措施的说法错误的是( )
A. 硫酸工业中，为提高的转化率，通入的空气越多越好
B. 工业合成氨，从生产实际条件考虑，不盲目增大反应压强
C. 工业合成氨，考虑催化剂的活性选择400~500℃的反应温度
D. 炼铁高炉的进风口设置在下端有利于燃料充分利用
5、(4分)在绝热恒容的密闭容器中，通入0.1 mol 和0.3 mol ，发生反应：，下列说法不正确的是( )
A．当容器中和物质的量浓度之比保持不变时，可判断反应已达到平衡
B．当容器内的温度不再变化时，可判断反应已达到平衡
C．保持其他条件不变，在反应过程中不断将氨液化并移去液氨，可提高合成氨的产率
D．该反应可通过加入铁触媒做催化剂，降低反应所需活化能，增加活化分子百分数，从而加快反应速率
6、(4分)在合成氨工业中，原料气(、及少量、的混合气)在进入合成塔前，需经过铜氨液处理，目的是除去其中的，其反应为： ,下列有关说法不正确的是( )
A. 铜氨液吸收适宜的生产压强是高压
B. 铜氨液再生适宜的生产温度是低温
C. 工业合成氨选择下进行，是因为铁触媒在左右时活性最大
D. 通过改变反应条件可以使一个可能发生的反应按照某一方向进行
7、(4分)我国科研人员合成了单原子催化剂，可用于电化学催化氢气还原氮气的反应。反应历程与相对能量模拟计算结果如图所示（图中*表示稀土单原子催化剂）。下列说法错误的是( )
A.新型催化剂会降低合成氨反应的焓变，从而降低生产能耗
B.将催化剂附着在纳米多孔载体的表面可提高氮气的生产效率
C.使用单原子催化剂的反应历程中，最大能垒的反应过程可表示为
D.单原子催化剂的催化效率理论上应高于单原子催化剂
8、(4分)在一个不传热的固定容积的密闭容器中，发生可逆反应，当、、、为任意整数时，一定达到平衡的标志是( )
①体系的温度不再改变
②体系密度不再改变
③各组分的浓度不再改变
④各组分的质量分数不再改变
⑤反应速率
⑥单位时间内 A发生断键反应，同时 C也发生断键反应
A.③④⑤⑥ B.①③④⑥ C.②③④⑥ D.①③④⑤
9、(4分)某工业生产中发生反应：。下列有关该工业生产的说法正确的是( )
A.工业上合成M时，一定采用高压条件，因为高压有利于M的生成
B.若物质B价廉易得，工业上一般采用加入过量的B以提高A和B的转化率
C.工业上一般采用较高温度合成M，因温度越高，反应物的转化率越高
D.工业生产中常采用催化剂，因为生产中使用催化剂可提高M的日产量
10、(4分)有平衡体系：，为了增加甲醇单位时间的产量，应采用的最佳反应条件是( )
A.高温、高压
B.低温、高压、催化剂
C.低温、低压
D.适宜温度、高压、催化剂
二、填空题(共30分)
11、(15分)丙烷氧化脱氢法制备丙烯的主要反应如下：
。
在催化剂作用下，丙烷氧化脱氢除生成丙烯外，还生成等物质。丙烷的转化率和丙烯的产率随温度变化关系如图所示。
（1）图中丙烷的转化率随温度升高而增大的原因可能是_______。
（2）575℃时，丙烯的选择性为_______。（丙烯的选择性=×100％）
（3）基于本研究结果，能提高丙烯选择性的措施是_______。
12、(15分)、NO、CO均为大气污染物，它们在一定条件下可以转化为其他物质，以减少对环境的污染。
（1）一定条件下，将2 mol与1 mol 置于恒容密闭容器中发生反应，下列状态能说明该反应达到化学平衡的是________（填序号）。
A.混合气体的密度保持不变 B.的转化率保持不变
C.和的物质的量之比保持不变 D. 的消耗速率和的消耗速率相等
（2）已知反应，在不同条件时的体积分数随时间的变化如图甲所示。根据图象可以判断曲线、对应的下列反应条件中不同的是______________（填序号）。
A.压强
B.温度
C.催化剂
（3）CO和在一定条件下可以合成甲醇：。现在体积为1L的恒容密闭容器（如图乙所示）中通入1 mol CO和2 mol ，测定不同时间、不同温度下容器中CO的物质的量，结果如表所示：
0 min 10 min 20 min 30 min 40 min
1 mol 0.8 mol 0.62 mol 0.4 mol 0.4 mol
1 mol 0.7 mol 0.5 mol a a
请回答下列问题。
①__________（填“>”或“<”或“=”），理由是_____________。已知时，第20 min时容器内压强不再改变，此时的转化率为________，该温度下的化学平衡常数为____________。
②若将1 mol CO和2 mol 通入原体积为1 L的恒压密闭容器（如图丙所示）中，时该反应的平衡常数为___________；若再向容器中通入1 mol，重新达到平衡时，在体系中的体积分数____________（填“变大”“变小”或“不变”）。
三、实验题(共30分)
13、(15分)甲醇是一种可再生能源，具有广泛的开发和应用前景。工业上一般采用下列两种反应合成甲醇。
反应Ⅰ：
反应Ⅱ：
下表所列数据是反应Ⅰ在不同温度下的化学平衡常数(K)：
温度 250 ℃ 300 ℃ 350 ℃
K 2.0 0.27 0.012
（1）在一定条件下将2 mol CO和6 mol充入2 L的密闭容器中发生反应Ⅰ，5 min后测得，计算可得此段时间的反应速率(用表示)为__________。
（2）由表中数据判断__________(填“>”“<”或“=”)0；反应__________(用和表示)。
（3）若容器容积不变，则下列措施可提高反应Ⅰ中CO转化率的是__________(填序号)。
a.充入CO，使体系总压强增大
b.将从体系中分离
c.充入He，使体系总压强增大
d.使用高效催化剂
（4）写出反应Ⅱ的化学平衡常数表达式： __________；保持恒温恒容，将反应Ⅱ的平衡体系中各物质浓度均增大为原来的2倍，则化学平衡__________(填“正向”“逆向”或“不”)移动，平衡常数__________(填“变大”“变小”或“不变”)。
（5）比较这两种合成甲醇的方法，原子利用率较高的是__________(填“Ⅰ”或“Ⅱ”)。
14、(15分)甲醇是重要的化工原料，利用煤化工生产中的CO、和可制取甲醇等有机物，发生的反应有：
①
②
相关物质的化学键键能数据如表所示：
化学键 C=O H—H C—O H—O C—H
745 436 351 463 413
（1）________________。
（2）关于反应①，下列说法正确的是______________（填序号）。
A.该反应在任何温度下都能自发进行
B.升高温度，正反应速率增大，逆反应速率减小
C.使用催化剂，不能提高CO的平衡转化率
D.增大压强，该反应的化学平衡常数不变
（3）在某温度下，将1 mol CO与2 mol充入体积为2 L的钢瓶中，发生反应①，在第5 min时达到化学平衡状态，此时甲醇的物质的量分数为0.1。
已知甲醇的浓度随时间的变化情况如图所示：
①0~5 min内，用甲醇表示的平均反应速率为____________。
②的平衡转化率_____________，化学平衡常数____________（保留两位有效数字）。
③1 min 时，_____________（填“大于”“小于”或“等于”）。
④1 min时____________（填“大于”“小于”或“等于”）4 min时。
⑤若将钢瓶换成等容积的绝热容器，重复上述实验，平衡时甲醇的物质的量分数_____________（填“大于”“小于”或“等于”）0.1。
参考答案
1、答案：B
解析：工业合成氨：，正反应为放热反应，温度越低原料的平衡转化率越高，但是低温下反应速率较小，为提高氨的合成速率，温度不能太低，且催化剂在700K左右时活性最大，综合考虑转化率和反应速率，一般采用700K左右的温度。
2、答案：C
解析：由题图1可知，该反应的逆反应的活化能为，A错误；根据化学方程式可知，温度相同时，增大压强，平衡正向移动，的平衡转化率增大，所以X代表温度，L代表压强且，B错误；一般，温度越高反应速率越大，压强越大反应速率越大，题图2中a、b、c三点中b点温度高、压强大，所以最大的是b点，C正确；对于确定的反应，平衡常数只与温度有关，a、c点温度相同，平衡常数相同，升高温度平衡逆向移动，减小，所以题图2中a、b、c三点平衡常数的关系为，D错误。
3、答案：D
解析：根据温度升高，甲烷的平衡转化率增大可知，甲烷裂解属于吸热反应，A正确，D错误；催化剂能加快化学反应速率，B正确；甲烷发生裂解，反应后气体体积增大，故增大体系压强，平衡向逆反应方向移动，C正确。
4、答案：A
解析：A.为提高的转化率，不是通入的空气越多越好，通入空气越多，导致体系温度下降，需要更多的能量，故A错误;
B.压强越大，对设备的要求越高，故工业合成氨，从生产实际条件考虑，故B正确;C.升高温度可加快反应速率，为放热反应，升高温度平衡逆向移动，且催化剂的活性与温度有关，则反应温度选择400～ 500°C是该反应催化剂的催化活性、反应速率、反应限度等角度综合考虑的结果，故C正确;
D.炼铁高炉的进风口设置在下端，气流往上走，有利于燃料充分利用，故D正确;故选: A。
5、答案：A
解析：A．该反应中加入、的物质的量的比是1:3，反应消耗的、的物质的量的比是1:3，因此无论反应是否达到平衡，容器中和，物质的量及浓度之比都为1:3，因此不能据此判断反应是否达到平衡状态，A错误；B.该反应在绝热恒容的密闭容器中，反应的正反应是放热反应，若反应正向进行，则容器内气体温度会升高，若反应逆向进行，反应体系温度会降低，因此当容器内的温度不再变化时，可判断反应已达到平衡，B正确；C.保持其他条件不变，在反应过程中，不断将氨液化并移去液氨，化学平衡正向移动，可以产生更多的，因此可提高合成复的产率，C正确；D.该反应可通过加入铁触媒作催化剂，能够降低反应所需的活化能。可以使更多的普通分子变为活化分子，活化分子数增加，活化分子百分数增加，化学反应速率加快，D正确；故合理选项是A。
6、答案：B
解析：A.加压平衡向气体体积减小的方向进行，铜氨液吸收CO适宜的生产压强是高压，
，平衡正向移动，故A正确；B.，正向放热，铜液再生适宜的生产温度是高温，使平衡逆向移动，故B错误；C．工业合成复选择400-500℃下进行，是因为铁触媒在500℃左右时活性最大，催化效率最高，故C正确；D.通过改变反应条件可以使一个可能发生的反应按照某一方向进行，控制反应进行的方向，故D正确；故选B。
7、答案：A
解析：催化剂能降低反应的活化能，改变反应的途径，但不熊改变反应的焓变，A项错误；催化剂能降低反应的活化能，加快反应速率，可提高氮气的生产效率，B项正确；由图可知，使用单原子催化剂的反应历程中，最大能垒的反应过程可表示为，C项正确；由图可知，单原子催化剂催化的反应历程中有一步反应的活化能最高，则理论上其催化效率应低于单原子催化剂，D项正确。
8、答案：B
解析：①在一个不传热的固定容积的密闭容器中，体系的温度为变量，当温度不再改变时，说明正、逆反应速率相等，所以能据此判断该反应达到平衡状态，正确；②反应体系中各物质都是气体，气体的质量不变，容器的容积不变，所以气体的密度始终不变，不能说明该反应达到平衡状态，错误；③各组分的浓度不再改变说明正、逆反应速率相等，反应达平衡状态，正确；④各组分的质量分数不再改变，说明体系中各物质的质量不再改变，正、逆反应速率相等，反应达平衡状态，正确；⑤只要反应发生，就有反应速率，错误；⑥单位时间内 A发生断键反应等效于生成 C也发生断键反应，正、逆反应速率相等，反应达平衡状态，正确。
9、答案：D
解析：高压对设备的要求较高，则合成M时选择合适的压强即可，故A错误；增大一种反应物浓度，可促进另一种反应物的转化，若物质B价廉易得，工业上一般采用加入过量的B以提高A的转化率，但不能提高B的转化率，故B错误；该反应为放热反应，升高温度平衡逆向移动，反应物的转化率减小，故C错误；催化剂可加快反应速率，不影响平衡移动，可提高M的日产量，故D正确。
10、答案：D
解析：该反应为气体分子数减小的放热反应，降低温度平衡正向移动，但温度过低时反应速率较慢，增大压强平衡正向移动，且能加快反应速率，使用催化剂可以加快反应速率，缩短反应达平衡的时间，则应采取的反应条件是适宜温度、高压、催化剂，D项正确。
11、答案：（1）温度升高，反应速率加快（或催化剂的活性增强）
（2）51.5%
（3）选择相对较低的温度
解析：（1）该反应为放热反应，升高温度，平衡逆向移动，的转化率应该减小，但实际上的转化率随温度升高而增大，说明所得转化率不是平衡转化率，可能是升高温度反应速率加快或催化剂的活性增强导致的。
（2）根据图像，575℃时，的转化率为33%，丙烯的产率为17%，假设参加反应的为100mol，生成的丙烯为17mol，丙烯的选择性为。
（3）根据图像，535℃时，丙烯的选择性为，550℃时，丙烯的选择性为，575℃时，丙烯的选择性为51.5%，故选择相对较低的温度能够提高丙烯的选择性。
12、答案：（1）B
（2）B
（3）①<；相同时间内，时CO的减少量大于时CO的减少量；50%；1.0；②1.0；不变
解析：（1）、和都是气体，恒容条件下反应时混合气体的密度始终不变，A项不能说明反应达到化学平衡；反应正向进行，的转化率增大，反应逆向进行，的转化率减小，故的转化率保持不变，说明该反应达到平衡状态，B项能说明反应达到化学平衡。起始加入和的物质的量之比为2︰1，与其化学计量数之比相等，则二者的物质的量之比始终等于2︰1，C项不能说明反应达到化学平衡。的消耗速率与的消耗速率之比为1︰2时，说明该反应达到平衡状态，D项不能说明反应达到化学平衡。
（2）由图甲可知，曲线代表的反应比曲线代表的反应先达到平衡状态。A项，改变压强，平衡不移动，的体积分数不变，与图象不符合。B项，该反应的，由题图知曲线代表的反应温度高于曲线，升高温度，平衡逆向移动，的体积分数减小，与图象符合。C项，使用催化剂，只能改变反应速率，但平衡不移动，的体积分数不变，与图象不符合。
（3）①由表中数据可知，未达到平衡之前，相同时间内，时CO的减少量大于时CO的减少量，说明时化学反应速率快，而温度越高，反应速率越快，故。时，第20 min时容器内压强不再改变，则反应达到平衡状态，此时，则有：
故20 min时的转化率为，该温度下化学平衡常数。②若将1 mol CO和2 mol 通入原体积为1 L的恒压密闭容器中，由于温度不变，化学平衡常数不变，则时该反应的平衡常数为1.0。若再向容器中通入1 mol，由于是恒压条件，该平衡与之前的平衡等效，故重新达到平衡时，在体系中的体积分数不变。
13、答案：（1）0.24
（2）<；
（3）b；
（4）；正向；不变
（5）Ⅰ
解析：（1）CO浓度变化量为，，不同物质的速率之比等于化学计量数之比，故。
（2）由表中数据可知，随温度升高，平衡常数K减小，说明温度升高，平衡逆向移动，所以正反应是放热反应，即；根据盖斯定律，由反应Ⅱ—反应I得。
（3）充入CO，使体系总压强增大，平衡向正反应方向移动，但CO的转化率降低，a项错误；将从体系中分离，平衡向正反应方向移动，CO转化率增大，b项正确；充入He，体系总压强增大，但各物质的浓度不变，平衡不移动，CO转化率不变，c项错误；使用高效催化剂，平衡不移动，d项错误。
（4）反应Ⅱ：的平衡常数；
保持恒温恒容，将反应Ⅱ的平衡体系中各物质浓度均增大为原来的2倍，相当于增大压强，则平衡正向移动，因为温度不变，所以平衡常数不变。
14、答案：（1）
（2）CD
（3）①；②25%；0.59；③大于；④大于；⑤小于
解析：（1）
（2）反应①的，，该反应在低温下能自发进行，故A项错误；升高温度，正反应速率增大，逆反应速率也增大，故B项错误；使用催化剂，不改变化学平衡状态，不能提高CO的平衡转化率，故C项正确；平衡常数只与温度有关，与压强无关，增大压强，该反应的化学平衡常数不变，故D项正确。
（3）设5 min时生成甲醇的浓度为，列“三段式”得：
起始浓度/（） 0.5 1 0
变化浓度/（）
平衡浓度/（）
甲醇的物质的量分数为，所以。①0~5 min内，用甲醇表示的反应速率为。
②由上述计算知，参与反应的为，的转化率为。达到平衡时CO、和的物质的量浓度分别为0.375、0.75和0.125，所以平衡常数。
③1 min时，反应未达到平衡，反应向正反应方向进行，。
④反应的速率一时间图象如图所示：
在达到平衡前任意点的正反应速率大于任意点的逆反应速率，即1 min时大于4 min时。
⑤若将钢瓶换成等容积的绝热容器，重复上述实验，则反应放出的热量不能散发，会使体系温度升高，正反应为放热反应，与原平衡相比，平衡逆向移动，甲醇的物质的量分数将减小，所以小于0.1。
学校：___________姓名：___________班级：___________考号：___________
一、单选题(共40分)
1、(4分)工业合成氨：，一般采用700K左右的温度，其原因是( )
①提高的转化率
②适当提高氨的合成速率
③提高氨的产率
④催化剂在700K左右时活性最大
A.只有① B.②④ C.②③④ D.①②
2、(4分)已知工业合成氨反应为，该反应在一定条件下进行时的热效应如图1所示，的平衡转化率如图2所示，下列说法正确的是( )
A.由图1可知，该反应的逆反应的活化能为
B.图2中L、X表示的物理量是温度或压强，依据信息可判断
C.图2中a、b、c三点中最大的是b点
D.图2中a、b、c三点平衡常数的关系为
3、(4分)目前工业上利用甲烷催化裂解生产不含一氧化碳和二氧化碳的清洁氢气。该过程多用铁、钴和镍等过渡金属纳米催化剂：，已知温度升高，甲烷的平衡转化率增大。下列有关说法不正确的是( )
A.甲烷裂解属于吸热反应
B.在反应体系中加催化剂，反应速率增大
C.增大体系压强，不能提高甲烷的转化率
D.在1500℃以上时，甲烷的转化率很高，但几乎得不到C，是因为该反应为放热反应
4、(4分)化学反应的调控对于工业生产具有积极意义，下列关于调控措施的说法错误的是( )
A. 硫酸工业中，为提高的转化率，通入的空气越多越好
B. 工业合成氨，从生产实际条件考虑，不盲目增大反应压强
C. 工业合成氨，考虑催化剂的活性选择400~500℃的反应温度
D. 炼铁高炉的进风口设置在下端有利于燃料充分利用
5、(4分)在绝热恒容的密闭容器中，通入0.1 mol 和0.3 mol ，发生反应：，下列说法不正确的是( )
A．当容器中和物质的量浓度之比保持不变时，可判断反应已达到平衡
B．当容器内的温度不再变化时，可判断反应已达到平衡
C．保持其他条件不变，在反应过程中不断将氨液化并移去液氨，可提高合成氨的产率
D．该反应可通过加入铁触媒做催化剂，降低反应所需活化能，增加活化分子百分数，从而加快反应速率
6、(4分)在合成氨工业中，原料气(、及少量、的混合气)在进入合成塔前，需经过铜氨液处理，目的是除去其中的，其反应为： ,下列有关说法不正确的是( )
A. 铜氨液吸收适宜的生产压强是高压
B. 铜氨液再生适宜的生产温度是低温
C. 工业合成氨选择下进行，是因为铁触媒在左右时活性最大
D. 通过改变反应条件可以使一个可能发生的反应按照某一方向进行
7、(4分)我国科研人员合成了单原子催化剂，可用于电化学催化氢气还原氮气的反应。反应历程与相对能量模拟计算结果如图所示（图中*表示稀土单原子催化剂）。下列说法错误的是( )
A.新型催化剂会降低合成氨反应的焓变，从而降低生产能耗
B.将催化剂附着在纳米多孔载体的表面可提高氮气的生产效率
C.使用单原子催化剂的反应历程中，最大能垒的反应过程可表示为
D.单原子催化剂的催化效率理论上应高于单原子催化剂
8、(4分)在一个不传热的固定容积的密闭容器中，发生可逆反应，当、、、为任意整数时，一定达到平衡的标志是( )
①体系的温度不再改变
②体系密度不再改变
③各组分的浓度不再改变
④各组分的质量分数不再改变
⑤反应速率
⑥单位时间内 A发生断键反应，同时 C也发生断键反应
A.③④⑤⑥ B.①③④⑥ C.②③④⑥ D.①③④⑤
9、(4分)某工业生产中发生反应：。下列有关该工业生产的说法正确的是( )
A.工业上合成M时，一定采用高压条件，因为高压有利于M的生成
B.若物质B价廉易得，工业上一般采用加入过量的B以提高A和B的转化率
C.工业上一般采用较高温度合成M，因温度越高，反应物的转化率越高
D.工业生产中常采用催化剂，因为生产中使用催化剂可提高M的日产量
10、(4分)有平衡体系：，为了增加甲醇单位时间的产量，应采用的最佳反应条件是( )
A.高温、高压
B.低温、高压、催化剂
C.低温、低压
D.适宜温度、高压、催化剂
二、填空题(共30分)
11、(15分)丙烷氧化脱氢法制备丙烯的主要反应如下：
。
在催化剂作用下，丙烷氧化脱氢除生成丙烯外，还生成等物质。丙烷的转化率和丙烯的产率随温度变化关系如图所示。
（1）图中丙烷的转化率随温度升高而增大的原因可能是_______。
（2）575℃时，丙烯的选择性为_______。（丙烯的选择性=×100％）
（3）基于本研究结果，能提高丙烯选择性的措施是_______。
12、(15分)、NO、CO均为大气污染物，它们在一定条件下可以转化为其他物质，以减少对环境的污染。
（1）一定条件下，将2 mol与1 mol 置于恒容密闭容器中发生反应，下列状态能说明该反应达到化学平衡的是________（填序号）。
A.混合气体的密度保持不变 B.的转化率保持不变
C.和的物质的量之比保持不变 D. 的消耗速率和的消耗速率相等
（2）已知反应，在不同条件时的体积分数随时间的变化如图甲所示。根据图象可以判断曲线、对应的下列反应条件中不同的是______________（填序号）。
A.压强
B.温度
C.催化剂
（3）CO和在一定条件下可以合成甲醇：。现在体积为1L的恒容密闭容器（如图乙所示）中通入1 mol CO和2 mol ，测定不同时间、不同温度下容器中CO的物质的量，结果如表所示：
0 min 10 min 20 min 30 min 40 min
1 mol 0.8 mol 0.62 mol 0.4 mol 0.4 mol
1 mol 0.7 mol 0.5 mol a a
请回答下列问题。
①__________（填“>”或“<”或“=”），理由是_____________。已知时，第20 min时容器内压强不再改变，此时的转化率为________，该温度下的化学平衡常数为____________。
②若将1 mol CO和2 mol 通入原体积为1 L的恒压密闭容器（如图丙所示）中，时该反应的平衡常数为___________；若再向容器中通入1 mol，重新达到平衡时，在体系中的体积分数____________（填“变大”“变小”或“不变”）。
三、实验题(共30分)
13、(15分)甲醇是一种可再生能源，具有广泛的开发和应用前景。工业上一般采用下列两种反应合成甲醇。
反应Ⅰ：
反应Ⅱ：
下表所列数据是反应Ⅰ在不同温度下的化学平衡常数(K)：
温度 250 ℃ 300 ℃ 350 ℃
K 2.0 0.27 0.012
（1）在一定条件下将2 mol CO和6 mol充入2 L的密闭容器中发生反应Ⅰ，5 min后测得，计算可得此段时间的反应速率(用表示)为__________。
（2）由表中数据判断__________(填“>”“<”或“=”)0；反应__________(用和表示)。
（3）若容器容积不变，则下列措施可提高反应Ⅰ中CO转化率的是__________(填序号)。
a.充入CO，使体系总压强增大
b.将从体系中分离
c.充入He，使体系总压强增大
d.使用高效催化剂
（4）写出反应Ⅱ的化学平衡常数表达式： __________；保持恒温恒容，将反应Ⅱ的平衡体系中各物质浓度均增大为原来的2倍，则化学平衡__________(填“正向”“逆向”或“不”)移动，平衡常数__________(填“变大”“变小”或“不变”)。
（5）比较这两种合成甲醇的方法，原子利用率较高的是__________(填“Ⅰ”或“Ⅱ”)。
14、(15分)甲醇是重要的化工原料，利用煤化工生产中的CO、和可制取甲醇等有机物，发生的反应有：
①
②
相关物质的化学键键能数据如表所示：
化学键 C=O H—H C—O H—O C—H
745 436 351 463 413
（1）________________。
（2）关于反应①，下列说法正确的是______________（填序号）。
A.该反应在任何温度下都能自发进行
B.升高温度，正反应速率增大，逆反应速率减小
C.使用催化剂，不能提高CO的平衡转化率
D.增大压强，该反应的化学平衡常数不变
（3）在某温度下，将1 mol CO与2 mol充入体积为2 L的钢瓶中，发生反应①，在第5 min时达到化学平衡状态，此时甲醇的物质的量分数为0.1。
已知甲醇的浓度随时间的变化情况如图所示：
①0~5 min内，用甲醇表示的平均反应速率为____________。
②的平衡转化率_____________，化学平衡常数____________（保留两位有效数字）。
③1 min 时，_____________（填“大于”“小于”或“等于”）。
④1 min时____________（填“大于”“小于”或“等于”）4 min时。
⑤若将钢瓶换成等容积的绝热容器，重复上述实验，平衡时甲醇的物质的量分数_____________（填“大于”“小于”或“等于”）0.1。
参考答案
1、答案：B
解析：工业合成氨：，正反应为放热反应，温度越低原料的平衡转化率越高，但是低温下反应速率较小，为提高氨的合成速率，温度不能太低，且催化剂在700K左右时活性最大，综合考虑转化率和反应速率，一般采用700K左右的温度。
2、答案：C
解析：由题图1可知，该反应的逆反应的活化能为，A错误；根据化学方程式可知，温度相同时，增大压强，平衡正向移动，的平衡转化率增大，所以X代表温度，L代表压强且，B错误；一般，温度越高反应速率越大，压强越大反应速率越大，题图2中a、b、c三点中b点温度高、压强大，所以最大的是b点，C正确；对于确定的反应，平衡常数只与温度有关，a、c点温度相同，平衡常数相同，升高温度平衡逆向移动，减小，所以题图2中a、b、c三点平衡常数的关系为，D错误。
3、答案：D
解析：根据温度升高，甲烷的平衡转化率增大可知，甲烷裂解属于吸热反应，A正确，D错误；催化剂能加快化学反应速率，B正确；甲烷发生裂解，反应后气体体积增大，故增大体系压强，平衡向逆反应方向移动，C正确。
4、答案：A
解析：A.为提高的转化率，不是通入的空气越多越好，通入空气越多，导致体系温度下降，需要更多的能量，故A错误;
B.压强越大，对设备的要求越高，故工业合成氨，从生产实际条件考虑，故B正确;C.升高温度可加快反应速率，为放热反应，升高温度平衡逆向移动，且催化剂的活性与温度有关，则反应温度选择400～ 500°C是该反应催化剂的催化活性、反应速率、反应限度等角度综合考虑的结果，故C正确;
D.炼铁高炉的进风口设置在下端，气流往上走，有利于燃料充分利用，故D正确;故选: A。
5、答案：A
解析：A．该反应中加入、的物质的量的比是1:3，反应消耗的、的物质的量的比是1:3，因此无论反应是否达到平衡，容器中和，物质的量及浓度之比都为1:3，因此不能据此判断反应是否达到平衡状态，A错误；B.该反应在绝热恒容的密闭容器中，反应的正反应是放热反应，若反应正向进行，则容器内气体温度会升高，若反应逆向进行，反应体系温度会降低，因此当容器内的温度不再变化时，可判断反应已达到平衡，B正确；C.保持其他条件不变，在反应过程中，不断将氨液化并移去液氨，化学平衡正向移动，可以产生更多的，因此可提高合成复的产率，C正确；D.该反应可通过加入铁触媒作催化剂，能够降低反应所需的活化能。可以使更多的普通分子变为活化分子，活化分子数增加，活化分子百分数增加，化学反应速率加快，D正确；故合理选项是A。
6、答案：B
解析：A.加压平衡向气体体积减小的方向进行，铜氨液吸收CO适宜的生产压强是高压，
，平衡正向移动，故A正确；B.，正向放热，铜液再生适宜的生产温度是高温，使平衡逆向移动，故B错误；C．工业合成复选择400-500℃下进行，是因为铁触媒在500℃左右时活性最大，催化效率最高，故C正确；D.通过改变反应条件可以使一个可能发生的反应按照某一方向进行，控制反应进行的方向，故D正确；故选B。
7、答案：A
解析：催化剂能降低反应的活化能，改变反应的途径，但不熊改变反应的焓变，A项错误；催化剂能降低反应的活化能，加快反应速率，可提高氮气的生产效率，B项正确；由图可知，使用单原子催化剂的反应历程中，最大能垒的反应过程可表示为，C项正确；由图可知，单原子催化剂催化的反应历程中有一步反应的活化能最高，则理论上其催化效率应低于单原子催化剂，D项正确。
8、答案：B
解析：①在一个不传热的固定容积的密闭容器中，体系的温度为变量，当温度不再改变时，说明正、逆反应速率相等，所以能据此判断该反应达到平衡状态，正确；②反应体系中各物质都是气体，气体的质量不变，容器的容积不变，所以气体的密度始终不变，不能说明该反应达到平衡状态，错误；③各组分的浓度不再改变说明正、逆反应速率相等，反应达平衡状态，正确；④各组分的质量分数不再改变，说明体系中各物质的质量不再改变，正、逆反应速率相等，反应达平衡状态，正确；⑤只要反应发生，就有反应速率，错误；⑥单位时间内 A发生断键反应等效于生成 C也发生断键反应，正、逆反应速率相等，反应达平衡状态，正确。
9、答案：D
解析：高压对设备的要求较高，则合成M时选择合适的压强即可，故A错误；增大一种反应物浓度，可促进另一种反应物的转化，若物质B价廉易得，工业上一般采用加入过量的B以提高A的转化率，但不能提高B的转化率，故B错误；该反应为放热反应，升高温度平衡逆向移动，反应物的转化率减小，故C错误；催化剂可加快反应速率，不影响平衡移动，可提高M的日产量，故D正确。
10、答案：D
解析：该反应为气体分子数减小的放热反应，降低温度平衡正向移动，但温度过低时反应速率较慢，增大压强平衡正向移动，且能加快反应速率，使用催化剂可以加快反应速率，缩短反应达平衡的时间，则应采取的反应条件是适宜温度、高压、催化剂，D项正确。
11、答案：（1）温度升高，反应速率加快（或催化剂的活性增强）
（2）51.5%
（3）选择相对较低的温度
解析：（1）该反应为放热反应，升高温度，平衡逆向移动，的转化率应该减小，但实际上的转化率随温度升高而增大，说明所得转化率不是平衡转化率，可能是升高温度反应速率加快或催化剂的活性增强导致的。
（2）根据图像，575℃时，的转化率为33%，丙烯的产率为17%，假设参加反应的为100mol，生成的丙烯为17mol，丙烯的选择性为。
（3）根据图像，535℃时，丙烯的选择性为，550℃时，丙烯的选择性为，575℃时，丙烯的选择性为51.5%，故选择相对较低的温度能够提高丙烯的选择性。
12、答案：（1）B
（2）B
（3）①<；相同时间内，时CO的减少量大于时CO的减少量；50%；1.0；②1.0；不变
解析：（1）、和都是气体，恒容条件下反应时混合气体的密度始终不变，A项不能说明反应达到化学平衡；反应正向进行，的转化率增大，反应逆向进行，的转化率减小，故的转化率保持不变，说明该反应达到平衡状态，B项能说明反应达到化学平衡。起始加入和的物质的量之比为2︰1，与其化学计量数之比相等，则二者的物质的量之比始终等于2︰1，C项不能说明反应达到化学平衡。的消耗速率与的消耗速率之比为1︰2时，说明该反应达到平衡状态，D项不能说明反应达到化学平衡。
（2）由图甲可知，曲线代表的反应比曲线代表的反应先达到平衡状态。A项，改变压强，平衡不移动，的体积分数不变，与图象不符合。B项，该反应的，由题图知曲线代表的反应温度高于曲线，升高温度，平衡逆向移动，的体积分数减小，与图象符合。C项，使用催化剂，只能改变反应速率，但平衡不移动，的体积分数不变，与图象不符合。
（3）①由表中数据可知，未达到平衡之前，相同时间内，时CO的减少量大于时CO的减少量，说明时化学反应速率快，而温度越高，反应速率越快，故。时，第20 min时容器内压强不再改变，则反应达到平衡状态，此时，则有：
故20 min时的转化率为，该温度下化学平衡常数。②若将1 mol CO和2 mol 通入原体积为1 L的恒压密闭容器中，由于温度不变，化学平衡常数不变，则时该反应的平衡常数为1.0。若再向容器中通入1 mol，由于是恒压条件，该平衡与之前的平衡等效，故重新达到平衡时，在体系中的体积分数不变。
13、答案：（1）0.24
（2）<；
（3）b；
（4）；正向；不变
（5）Ⅰ
解析：（1）CO浓度变化量为，，不同物质的速率之比等于化学计量数之比，故。
（2）由表中数据可知，随温度升高，平衡常数K减小，说明温度升高，平衡逆向移动，所以正反应是放热反应，即；根据盖斯定律，由反应Ⅱ—反应I得。
（3）充入CO，使体系总压强增大，平衡向正反应方向移动，但CO的转化率降低，a项错误；将从体系中分离，平衡向正反应方向移动，CO转化率增大，b项正确；充入He，体系总压强增大，但各物质的浓度不变，平衡不移动，CO转化率不变，c项错误；使用高效催化剂，平衡不移动，d项错误。
（4）反应Ⅱ：的平衡常数；
保持恒温恒容，将反应Ⅱ的平衡体系中各物质浓度均增大为原来的2倍，相当于增大压强，则平衡正向移动，因为温度不变，所以平衡常数不变。
14、答案：（1）
（2）CD
（3）①；②25%；0.59；③大于；④大于；⑤小于
解析：（1）
（2）反应①的，，该反应在低温下能自发进行，故A项错误；升高温度，正反应速率增大，逆反应速率也增大，故B项错误；使用催化剂，不改变化学平衡状态，不能提高CO的平衡转化率，故C项正确；平衡常数只与温度有关，与压强无关，增大压强，该反应的化学平衡常数不变，故D项正确。
（3）设5 min时生成甲醇的浓度为，列“三段式”得：
起始浓度/（） 0.5 1 0
变化浓度/（）
平衡浓度/（）
甲醇的物质的量分数为，所以。①0~5 min内，用甲醇表示的反应速率为。
②由上述计算知，参与反应的为，的转化率为。达到平衡时CO、和的物质的量浓度分别为0.375、0.75和0.125，所以平衡常数。
③1 min时，反应未达到平衡，反应向正反应方向进行，。
④反应的速率一时间图象如图所示：
在达到平衡前任意点的正反应速率大于任意点的逆反应速率，即1 min时大于4 min时。
⑤若将钢瓶换成等容积的绝热容器，重复上述实验，则反应放出的热量不能散发，会使体系温度升高，正反应为放热反应，与原平衡相比，平衡逆向移动，甲醇的物质的量分数将减小，所以小于0.1。