化学·选修/化学反应原理(鲁科版)
本章概述
本章以化学能与热能、电能的相互转化为主线，重点介绍反应热、盖斯定律、原电池原理、电解原理等基础理论以及能源的充分利用、金属的腐蚀与防护等与日常生活关系密切的内容。通过本章的学习，我们不仅可以掌握有关热化学和电化学的一些基本原理，还可以在探究活动的过程中进一步认识学习化学的方法和途径，同时也可以认识到化学知识在解决日常问题中的重要作用。
化学·选修/化学反应原理(鲁科版)
化学·选修/化学反应原理(鲁科版)
第1节 化学反应的方向
1．过程的自发性的作用是( )
A．判断过程的方向
B．确定过程是否一定会发生
C．判断过程发生的速率
D．判断过程的热效应
解析：反应过程的自发性用于判断反应过程的方向。
答案：A
2．(双选题)下列反应中，熵显著增加的反应是( )
A．CO(g)＋2H2(g)===CH3OH(g)
B．CaCO3(s)＋2HCl(l)===CaCl2(l)＋CO2(g)＋H2O(l)
C．C(s)＋O2(g)===CO2(g)
D．2HgO(s)===2Hg(l)＋O2(g)
解析：一个化学反应能够进行，从熵变化角度来讲一般是增加的，熵增加的标志是反应中分子数增加，特别是气态分子数增多。A项中分子数由3→1，B项中分子数由无→1，C项中分子数不变，D项中分子数由无→1。
答案：BD
3．已知反应CO(g)===C(s)＋O2(g)的ΔH为正值，ΔS为负值。该ΔH与ΔS不随温度而变，下列说法中正确的是( )
A．低温下是自发变化
B．高温下是自发变化
C．低温下是非自发变化，高温下是自发变化
D．任何温度下都是非自发变化
解析：由知ΔH－TΔS>0，且随温度升高而增加。
答案：D
4．下列说法正确的是( )
A．凡是放热反应都是自发的，凡是吸热反应都是非自发的
B．自发反应一定是熵增大，非自发反应一定是熵减小或不变
C．自发反应在恰当条件下才能实现
D．自发反应在任何条件下都能实现
解析：放热反应常常是容易进行的过程，吸热反应有些也是自发反应，故A项错误；自发反应的熵不一定增大，可能减小，也可能不变，故B项错误；过程的自发性只能用于判断过程的方向，是否能实现还要看具体的条件，故D项错误。
答案：C
5．能源是人类生存和发展的重要支柱。研究化学反应中的能量变化在能源紧缺的今天具有很重要的意义。已知下列热化学方程式：
① 2H2(g)＋O2(g)=== 2H2O(l) ΔH＝－570 kJ·mol－1
② H2(g)＋O2(g)===H2O(g) ΔH＝－242 kJ·mol－1
③ C(s)＋O2(g)===CO(g) ΔH＝－110.5 kJ·mol－1
④ C(s)＋O2(g)===CO2(g) ΔH＝－393.5 kJ·mol－1
⑤ CO2(g)＋2H2O(g)===CH4(g)＋2O2(g) ΔH＝890 kJ·mol－1
回答下列问题：
(1)向上述反应中属于放热反应的是(填序号)________。
解析：由ΔH<0时为放热反应可知，①②③④为放热反应；
答案：①②③④
(2)盖斯定律在生产和科学研究中具有很重要的意义。有些反应的反应热虽然很难直接测量，但可通过间接的方法求得。根据以上反应的ΔH值求出反应C(s)＋H2O(g)===H2(g)＋CO(g)的ΔH＝________。
解析：将③－②可得C(s)＋H2O(g)＝H2(g)＋CO(g)
ΔH＝(－110.5 kJ/mol)－(－242 kJ/mol)＝＋131.5 kJ/mol；
答案：131.5 kJ·mol－1
(3)(2)中反应的熵ΔS________0(填“＞”、“＝”或“＜”)；又已知：ΔG＝ΔH－TΔS(T指温度)，当ΔG＜0时可自发进行，则该反应在什么条件下可自发进行？________。
解析：该反应吸热，且气体分子数增加，ΔS＞0，则反应在高温条件下能自发进行。
答案：＞ 高温
6．高炉炼铁中常用焦炭还原Fe2O3。请运用所学知识判断用焦炭还原Al2O3炼制金属铝的可能性。如果要实现这一过程，最低温度需要是多少？
已知298 K时反应2Al2O3(s)＋3C(s)===4Al(s)＋3CO2(g)的ΔH＝2 171 kJ·mol－1，ΔS＝635.5 J·mol－1·K－1。
解析：据反应自发性的判据：
ΔH－TΔS＝2 171 kJ·mol－1－298 K×635.5×10－3 kJ·mol－1·K－1＝1 981.62 kJ·mol－1>0，可见在298 K时用炭还原Al2O3制Al是不可能实现的。由于温度对ΔH、ΔS的影响不大，可认为ΔH、ΔS为常数，则T>时反应可以自发进行，即：＝＝3 416 K＜T。
答案：炼制金属铝不可能实现。如果要实现这一过程，最低温度需要3416 K。
1．(双选题)下列过程属于熵增加的是( )
A．固体的溶解过程
B．气体扩散过程
C．水蒸气变为液态水
D．CO(g)＋2H2O(g)===CH3OH(g)＋O2(g)
解析：固体的溶解过程、气体的扩散过程都是体系混乱度增加的过程，即熵增加的过程。
答案：AB
2．对于温度与反应方向的关系，下列判断不正确的是( )
A．ΔH<0，ΔS>0，所有温度下反应自发进行
B．ΔH>0，ΔS>0，所有温度下反应自发进行
C．ΔH<0，ΔS<0，低温度下反应自发进行
D．ΔH>0，ΔS<0，所有温度下反应不能自发进行
解析：ΔH＞0，ΔS＞0则反应在高温条件下能自发进行故B说法不正确。
答案：B
3．下列关于冰融化为水的过程判断正确的是( )
A．ΔH>0，ΔS<0 B．ΔH<0，ΔS>0
C．ΔH>0，ΔS>0 D．ΔH<0，ΔS<0
解析：冰融化为水，吸收热量，所以ΔH>0，冰的熵值低于水的，因此ΔS>0。
答案：C
4．实验证明，多数能自发进行的反应都是放热反应。下列对此说法的理解的叙述中，正确的是( )
A．所有的放热反应都是自发进行的
B．所有的自发反应都是放热的
C．焓变是影响反应是否具有自发性的一种重要因素
D．焓变是决定反应是否具有自发性的判据
解析：多数能自发进行的反应都是放热反应，并不是所有自发进行的反应都是放热反应，因此说焓变是影响反应是否具有自发性的一种重要因素，但不是唯一因素。
答案：C
5．在图甲中A、B两容器里，分别收集着两种互不作用的理想气体。若将中间活塞打开(如乙图所示)，两种气体分子立即都分布在两个容器中。这是一个不伴随能量变化的自发过程。关于此过程的下列说法不正确的是( )
A．此过程为混乱程度小的向混乱程度大的方向的变化过程，即熵增大的过程
B．此过程为自发过程，而且没有热量的吸收或放出
C．此过程从有序到无序，混乱度增大
D．此过程是自发可逆的
解析：由题意知ΔH＝0，ΔS>0，由ΔH－TΔS知该过程的逆过程不能自发进行，所以D项错误。
答案：D
6．某化学反应其ΔH＝122 kJ·mol－1，ΔS＝231 J·mol－1·K－1，则此反应在下列哪种情况下可自发进行( )
A．在任何温度下都能自发进行
B．在任何温度下都不能自发进行
C．仅在高温下自发进行
D．仅在低温下自发进行
解析：当ΔH－TΔS＜0时反应可以自发进行，由于该反应的ΔH、ΔS均为正值，则只有在高温时ΔH－TΔS才可能为负值，反应才可自发进行。
答案：C
7．对于平衡体系mA(g)＋nB(g)??pC(g)＋qD(g)，下列结论正确的是( )
A．若此反应为放热反应，则该反应在任何条件下均可自发进行
B．若m＋n＜p＋q，则此反应的ΔS＞0
C．根据ΔH－TΔS，若此反应的ΔH＞0，ΔS＜0，则该反应在任何条件下均可自发进行
D．该反应无论m＋n与p＋q大小如何，均是熵值增加的过程
解析：放热的熵增反应才能在任何条件下自发进行，A、C两项错误；气体分子数增加，ΔS＞0，故B项正确，D项错误。
答案：B
8．(1)化学反应：CaCO3(s)===CaO(s)＋CO2(g) ΔH(298 K)＝178.2 kJ·mol－1，ΔS(298 K)＝169.6 J·mol－1·K－1，常温下该反应________(选填“能”或“不能”)自发进行，CaCO3分解反应要自发进行，温度T应高于______K。
解析：298 K时ΔH－TΔS＝178.2 kJ·mol－1－298 K×169.6×10－3 kJ·mol－1·K－1＝128 kJ·mol－1>0，故常温下反应不能自发进行。
当ΔH－TΔS＝0时，
T＝＝＝1 051 K，故当T>1 051 K时，ΔH－TΔS<0，反应才能自发进行。
答案：不能 1 051
(2)化学反应2NO(g)＋2CO(g)===N2(g)＋2CO2(g)，在298 K、100 kPa下：ΔH＝－113.0 kJ·mol－1，ΔS＝－145.3 J·mol－1·K－1，反应在常温下________(选填“能”或“不能”)自发进行。
解析：298 K时，ΔH－TΔS＝－113.0 kJ·mol－1－298 K×(－145.3×10－3 kJ·mol－1·K－1)＝－69.7 kJ·mol－1<0，因此常温下反应能自发进行。
答案：能
(3)求反应2HCl(g)===H2(g)＋Cl2(g)标准熵变。已知：HCl(g)的S＝186.6 J·mol－1·K－1，H2(g)的S＝130 J·mol－1·K－1，Cl2(g)的S＝223 J·mol－1·K－1，ΔS＝________。
解析：ΔS＝130 J·mol－1·K－1＋223 J·mol－1·K－1－2×186.6 J·mol－1·K－1＝－20.2 J·mol－1·K－1。
答案：－20.2 J·mol－1·K－1
9．在冶金工业中，以C作为还原剂温度高于980 K时的氧化产物是以CO为主，低于980 K时以CO2为主。已知2CO(g)? CO2(g)＋C(s)，T＝980 K时，ΔH－TΔS＝0。当体系温度低于980 K时，估计ΔH－TΔS的正负符号为________；当体系温度高于980 K时，ΔH－TΔS的正负符号为________。
解析：温度高于980 K时C的氧化产物是以CO为主，说明反应2CO(g)??CO2(g)＋C(s)逆向进行，因此，当体系温度高于980 K时，ΔH－TΔS的正负符号为正，温度低于980 K时C的氧化产物是以CO2为主，说明反应2CO(g)??CO2(g)＋C(s)正向进行，因此，当体系温度低于980 K时，ΔH－TΔS的正负符号为负。
答案：负 正
10．已知C2H5OH(l)===C2H5OH(g) ΔH＝42.3 kJ·mol－1，ΔS＝121 J·mol－1·K－1
已知焓变和熵变随温度变化很小，试回答下面问题：
(1)在298 K下，C2H5OH(l)能否自发转变为C2H5OH(g)?
解析：在298 K时ΔH－TΔS＝42.3 kJ·mol－1－298 K×121×10－3 kJ·mol－1·K－1＝6.2 kJ·mol－1＞0，故在298 K时乙醇不能自发蒸发为气体。
答案：不能
(2)在373 K下，C2H5OH(l)能否自发转变为C2H5OH(g)?
解析：在373 K时ΔH－TΔS＝42.3 kJ·mol－1－373 K×121×10－3 kJ·mol－1·K－1＝－2.8 kJ·mol－1＜0，故在373 K时乙醇能自发蒸发为气体。
答案：能
(3)请估算C2H5OH的沸点。
解析：当ΔH－TΔS＝0时为此变化的平衡态即乙醇的沸点。故T＝＝349 K，即乙醇的沸点约为76 ℃。
答案：76 ℃
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第2节 化学反应的限度
1．在一密闭容器中进行反应：2SO2(g)＋O2(g)??2SO3(g)。已知反应过程中某一时刻SO2、O2、SO3的浓度分别为0.2 mol/L、0.1 mol/L、0.2 mol/L。当反应达到平衡时可能存在的数据是( )
A．SO2为0.4 mol/L，O2为0.2 mol/L
B．SO2为0.25 mol/L
C．SO2、SO3均为0.15 mol/L
D．SO3为0.4 mol/L
解析：A项数据表明，题中0.2 mol/L的SO3完全转化成了SO2和O2，即平衡时，c(SO3)＝0，这是不可能的；B项说明在题给浓度的基础上又有0.05 mol/L SO2和0.025 mol/L O2化合生成0.05 mol/L SO3，这是可能的；C项数据表明SO2、SO3的浓度都在原浓度基础上减少了0.05 mol/L，这也是不可能的；D项数据说明SO2完全转化成了SO3，即平衡时c(SO2)＝0，c(O2)＝0，这也是不可能的。
答案：B
2．(双选题)一定条件下，在容积为10 L的密闭容器中，将1 mol X和1 mol Y进行如下反应：2X(g)＋Y(g)??Z(g)，经60 s达到平衡生成0.3 mol的Z，下列说法正确的是( )
A．60 s时Z的平衡浓度为0.03 mol/L
B．将容器容积变为20 L，Z的新平衡浓度将小于原平衡浓度的一半
C．若温度和体积不变，往容器内增加1 mol X，X的转化率将增大
D．若升高温度，X的体积分数增大，则该反应的ΔH >0
解析：60 s时Z的平衡浓度＝0.3 mol/10 L，故A项正确；将容器容积变为20 L，浓度变为一半，同时相当于减压，化学平衡向逆反应方向移动，Z的新平衡浓度将小于原平衡浓度的一半，故B项也正确；若温度和体积不变，往容器内增加1 mol X，Y的转化率将增大，但X的转化率将减小，故C项错；升高温度，X的体积分数增大，说明化学平衡向逆反应方向移动，则该反应为放热反应，ΔH<0，故D项错。
答案：AB
3．关于C (s)＋H2O (g)??CO (g)＋H2(g)的平衡常数书写形式，正确的是( )
A．K＝ B．K＝
C．K＝ D．K＝
解析：根据化学平衡常数的定义，可以写出化学平衡常数的表达式为K＝，值得注意的是，固体物质的浓度应该视为常数。
答案：C
4．(双选题)某化学科研小组研究在其他条件不变时，改变某一条件对化学平衡的影响，得到如下图所示的变化规律(图中p表示压强，T表示温度，n表示物质的量)：
根据以上规律判断 ，下列结论正确的是( )
A．反应Ⅰ：ΔH>0，p2>p1
B．反应Ⅱ：ΔH<0，T1>T2
C．反应Ⅲ：ΔH>0，T2>T1或ΔH<0，T2
D．反应Ⅳ：ΔH<0，T2>T1
解析：解此题的关键是抓住压强、温度对化学平衡状态的影响及条件改变时平衡移动的规律。其中：反应Ⅰ，温度升高，A的转化率降低，说明化学平衡向逆反应方向移动，则正反应为放热反应，ΔH<0，在温度一定时，增大压强，化学平衡向正反应方向移动，α(A)应增大，则p2>p1，A项不正确；由题给反应Ⅱ的图示可知，T1>T2，温度升高时n(C)减少，说明平衡向逆反应方向移动，故正反应放热，ΔH<0，B项正确；对于反应Ⅲ若为放热反应，φ(C)减少时，平衡向逆反应方向移动，则T2T2，D项不正确。
答案：BC
5．在一定体积的密闭容器中，进行如下化学反应：CO2 (g)＋H2 (g)??H2O(g)＋CO(g)，其化学平衡常数K和温度t的关系如下表所示：
t/℃
700
800
830
1000
1200
K
0.6
0.9
1.0
1.7
2.6
完成下列问题：
(1)该反应的化学平衡常数表达式为K＝________。
解析：根据化学平衡常数的定义式即可写出K＝。
答案：
(2)该反应为________反应(选填“吸热”或“放热”)。
解析：由表中数据可以看出温度越高，平衡常数越大，说明反应混合物中CO或水的浓度越大，即升温，平衡向右移动，正反应为吸热反应。
答案：吸热
(3)能判断该反应是否达到化学平衡状态的依据是( )
A．容器中压强不变
B．混合气体中c(CO)不变
C．v正(H2)＝v逆(H2O)
D．[CO2]＝[CO]
解析：该反应为物质的量不变的反应，反应过程中压强始终不变，与平衡与否无关。
答案：BC
(4)某温度下，平衡浓度符合下式：[CO2]·[H2]＝[CO]·[H2O]，试判断此时的温度为________℃。
解析：当[CO2]·[H2]＝[CO]·[H2O]时K＝1，此时的温度由表中数据可知为830 ℃。
答案：830
6．高炉炼铁过程中发生的主要反应为：Fe2O3(s)＋CO(g)??Fe(s)＋CO2(g)
已知该反应在不同温度下的平衡常数如下：
温度/℃
1 000
1 150
1 300
平衡常数
4.0
3.7
3.5
请回答下列问题：
(1)该反应的平衡常数表达式K＝______，ΔH______0(选填“＞”“＜”或“＝”)；
解析：因Fe和Fe2O3均为固体，无法表示其浓度，故K＝，升高温度，K减小，说明平衡向左移动，故逆反应是吸热反应，正反应是放热反应，ΔH＜0；
答案： ＜
(2)在一个容积为10 L的密闭容器中，1 000 ℃时加入Fe、Fe2O3、CO、CO2各1.0 mol，反应后达到平衡。则CO的平衡转化率＝________；
解析：Fe2O3(s)＋CO(g)??Fe(s)＋CO2(g)
初始/mol 1 1 1 1
转化/mol x x
平衡/mo 1－ 1－x 1＋x 1＋x
K＝＝4，解得x＝0.6，则CO的平衡转化率＝0.6 mol÷1 mol×100%＝60%；
答案：60%
(3)欲提高(2)中CO的平衡转化率，可采取的措施是________。
A．减少Fe的量 B．增加Fe2O3的量
C．移出部分CO2 D．提高反应温度
E．减小容器的体积 F．加入合适的催化剂
解析：增加或减少固体的量，不影响正、逆反应速率，对平衡状态没有影响；加入催化剂同等程度的加快正、逆反应速率，对平衡状态没有影响，A、B、F对CO的平衡转化率没有影响；移出部分CO2，生成物浓度减小，平衡向右移动，CO的平衡转化率增大；因正反应是放热反应，提高反应温度，平衡向左移动，CO的平衡转化率减小；因反应前后气体的化学计量数不变，压强对平衡没有影响，故减小容器的容积不影响CO的平衡转化率。
答案：C
1．人体血液内的血红蛋白(Hb)易与O2结合生成HbO2，因此具有输氧能力，CO吸入肺中发生反应：CO＋HbO2??O2＋HbCO,37 ℃时，该反应的平衡常数K＝220。HbCO的浓度达到HbO2浓度的0.02倍，导致人智力受损。据此，下列结论错误的是( )
A．CO与HbO2反应的平衡常数K＝
B．人体吸入的CO越多，与血红蛋白结合的O2越少
C．当吸入的CO与O2浓度之比大于或等于0.02时，人的智力才会受损
D．把CO中毒的病人放入高压氧舱中解毒，其原理是使上述平衡向左移动
解析：根据化学平衡常数的表达式的书写规则，判断A选项正确；B选项可根据反应方程式分析，CO浓度增大，则平衡右移，与血红蛋白(Hb) 结合的O2越少，故B选项正确；D选项同样可从化学方程式分析，其实就是B选项的逆过程；C选项正确的表述应该为：HbCO的浓度与HbO2浓度之比大于或等于0.02时，人的智力才会受损，故C错误。
答案：C
2．一定条件下，发生如下反应：2A(g)＋2B(g)??3C(g)＋D(g)。在容积不变的密闭容器中进行，达到化学平衡状态的标志是( )
A．单位时间内生成n mol B，同时消耗了3n mol C
B．容器内压强不随时间而变化
C．混合气体的密度不随时间而变化
D．单位时间内生成2n mol A，同时生成 n mol D
解析：化学平衡状态的最根本特征是正、逆反应速率相等，但在题目中往往有许多不同的表达方法，如单位时间内总物质的量的变化、密度的变化等。解此题时的易错点是忽略此反应是反应前后气体的体积不变的反应，只要反应一开始，其气体的总压、总物质的量、密度(ρ＝，气体的总质量和容器的容积均不变)均不随时间变化。对于反应：2A(g)＋2B(g)??3C(g)＋D(g)，由于反应中Δvg＝0，气体的总压、气体的密度(ρ、m、V均不变)不变，也不能说明达到平衡状态；单位时间内生成n mol A则消耗n mol D，同时生成n mol D，则各物质的量不随时间改变而发生变化，说明已达到平衡状态。
答案：D
3．对于3Fe(s)＋4H2O(g)?? Fe3O4(s)＋4H2(g)，反应的化学平衡常数的表达式为( )
A．K＝ B．K＝
C．K＝ D．K＝
解析：化学平衡常数是化学反应达到平衡以后生成物浓度的化学计量数次方之积与反应物浓度的化学计量数次方之积的比值。在表达时，注意不能用固体、纯液体表示，因为它们的浓度可视为常数。
答案：D
4．在密闭容器中，一定条件下，进行如下反应：NO(g)＋CO(g)??N2(g)＋CO2(g) ΔH＝－373.2 kJ·mol－1达到平衡后，为提高该反应的速率和NO的转化率，采取的正确措施是( )
A．加催化剂同时升高温度
B．加催化剂同时增大压强
C．升高温度同时充入N2
D．降低温度同时增大压强
解析：该可逆反应中正反应为气体体积减小的放热反应，升高温度，反应速率增大，平衡左移，NO转化率减小；降低温度，反应速率减小，平衡右移，NO转化率增加；增大压强，反应速率增大，平衡右移，NO转化率增大；加催化剂，反应速率增大，不影响平衡；充入N2，若容器体积不变，则速率、平衡不受影响，若容器体积扩大，则反应速率减小；故答案选B。
答案：B
5．(2013·全国卷) 反应X(g)＋Y(g) ??2Z(g) ΔH<0，达到平衡时，下列说法正确的是( )
A．减小容器体积，平衡向右移动
B．加入催化剂，Z的产率增大
C．增大c(X)，X的转化率增大
D．降低温度，Y的转化率增大
解析：该反应前后气体分子数不变，改变压强，平衡不移动，故A项错误；催化剂不影响化学平衡，故B项错误；增大X的浓度，平衡右移，但X的转化率减小，故C项错误；该反应为放热反应，降温，平衡右移，Y的转化率增大，故D项正确。
答案：D
6．在一定温度不同压强(p1＜p2)下，可逆反应2X(g)??2Y(g) ＋Z(g)中，生成物Z在反应混合物中的体积分数(φ)与反应时间(t)的关系如图所示，其中正确的是( )
解析：由于p1答案：B
7. COCl2(g)??CO(g)＋Cl2(g) ΔH＞0，当反应达到平衡时，下列措施：①升温；②恒容通入惰性气体；③增加CO的浓度；④减压；⑤加催化剂；⑥恒压通入惰性气体，能提高COCl2转化率的是( )
A．①②④ B．①④⑥
C．②③⑥ D．③⑤⑥
解析：该反应正向为气体体积增大的吸热反应。故：①升温；④减压可使平衡正向移动；⑥恒压通入惰性气体则原体系所承受的分压减小，相当于减压；都能提高CoCl2的转化率。
答案： B
8．在某温度下，将H2和I2各0.10 mol 的气态混合物充入10 L的密闭容器中，充分反应，达到平衡后，测得[H2]＝0.0080 mol·L－1。
(1)求该反应的平衡常数K。
解析：根据题意知：
Kc＝＝
＝0.25
答案：0.25
(2)在上述温度下，该容器中若通入H2和I2蒸气各0.20 mol，试求达到化学平衡状态时各物质的浓度。
解析：设转化了x mol·L－1的H2，依据题意知：
H2(g)＋I2(g)??2HI(g)
c起始/mol·L－1 0.020 0.020 0
c转化/mol·L－1 x x 2x
c平衡/mol·L－1 0.020－x 0.020－x 2x
由于温度不变，则Kc不变，故有：
解得x＝0.0040 mol ·L－1
则平衡时[H2]＝[I2]＝0.016 mol·L－1
[HI]＝0.0080 mol·L－1
答案：[H2]＝[I2]＝0.016 mol·L－1
[HI]＝0.0080 mol·L－1
9．将一定量的SO2和含0.7 mol氧气的空气(忽略CO2)放入一定体积的密闭容器中，550 ℃时，在催化剂作用下发生反应：2SO2＋O2 2SO3(正反应放热)。反应达到平衡后，将容器中的混合气体通过过量NaOH溶液，气体体积减小了21.28 L；再将剩余气体通过焦性没食子酸的碱性溶液吸收O2，气体的体积又减少了5.6 L(以上气体体积均为标准状况下的体积，计算结果保留一位小数)。
请回答下列问题：
(1)判断该反应达到平衡状态的标志是________(填字母)。
a．SO2和SO3浓度相等
b．SO2百分含量保持不变
c．容器中气体的压强不变
d．SO3的生成速率与SO2的消耗速率相等
e．容器中混合气体的密度保持不变
解析：化学平衡的标志本质上是正、逆反应速率相等，但d不对，SO3的生成速率与SO2的消耗速率是同一方向，不是指正逆反应；a只能说明反应过程中某个瞬间可能出现的浓度，但可能下一个瞬间又变化了，所以不能作为平衡标志；e由于容器体积不变，混合气体质量不变，反应过程中密度一直不变，所以密度不能作为平衡标志；而其它b、c两个选项能体现出物质的量不再变化，可以作为平衡标志。
答案：bc
(2)欲提高SO2的转化率，下列措施可行的是________(填字母)。
a．向装置中再充入N2
b．向装置中再充入O2
c．改变反应的催化剂
d．升高温度
解析：向体积固定的密闭容器中充入N2，总压强虽然增大，但对浓度没有影响，所以平衡不移动；加入催化剂也不会对平衡产生影响，不会提高转化率；由于反应是放热反应，升高温度反应逆向进行，SO2的转化率降低；充入O2，使平衡右移，故SO2的转化率提高，答案选b。
答案：b
(3)求该反应达到平衡时SO2的转化率(用百分数表示)。
解析：根据题意可分析出平衡后硫的氧化物共0.95 mol。根据硫守恒可以分析出反应前SO2为0.95 mol，剩余O2为0.25 mol，即反应消耗O2为0.45 mol，消耗SO2为0.9 mol，所以SO2的转化率为94.7%。
答案：消耗O2的物质的量：
0.7mol－＝0.45 mol
生成SO3的物质的量：
0．45 mol×2＝0.9 mol
SO2和SO3的物质的量的和：
＝0.95 mol
反应前SO2的物质的量：0.95 mol
SO2的转化率：×100%≈94.7%
(4)若将平衡混合气体的5%通入过量的BaCl2溶液，生成沉淀多少克？
解析：由于SO2不跟氯化钡溶液反应，所以沉淀只有硫酸钡。
答案：在给定的条件下，溶液呈强酸性，BaSO3不会沉淀。因此BaSO4的质量0.9 mol×0.05×233 g·mol－1≈10.5 g
10．在2 L密闭容器内，800 ℃时发生如下反应：2CuO(S)＋CO(g)===Cu2O(s)＋CO2(g)，n(CuO)随时间的变化如表：
时间/min
0
1
2
3
4
5
n(CuO)
/mol
0.080
0.060
0.040
0.020
0.020
0.020
(1)写出该反应的平衡常数表达式________________________________________________________________________。
已知：K(400 ℃)＞K(350 ℃)，则该反应是______热反应。
解析：已知2CuO(S)＋CO(g)===Cu2O(s)＋CO2(g)，则K＝c(CO2)/c(CO)；已知：K(400 ℃)＞K(350 ℃)，即升高温度K增大，平衡正移，所以正方向为吸热方向。
答案：K＝c(CO2)/c(CO) 吸
(2)如图中表示Cu2O的物质的量随时间变化的曲线是______(选填“A”或“B”)。
解析：Cu2O是生成物，物质的量增大，因此表示Cu2O的物质的量随时间变化的曲线是B。
答案：B
(3)能说明该反应已达到平衡状态的是( )
a．v(CO)＝v(CO2)
b．容器内压强保持不变
c．v逆(CO)＝v正(CO2)
d．容器内气体的密度保持不变
解析：v(CO)＝v(CO2)，没有说明正速率和逆速率的关系，故a错误；反应前后气体的物质的量不变，所以压强始终不变，不能用容器内压强判断平衡，故b错误；v逆(CO)＝v正(CO2)，由于二者的计量数相等，所以v正(CO)＝v正(CO2)，因此v逆(CO)＝v正(CO)，所以是平衡状态，故c正确；反应前后气体的体积不变，气体质量增大，所以密度增大，因此密度不变就是平衡状态，故d正确。
答案：cd
(4)能使该反应的正反应速率增大，且平衡向正反应方向移动的是( )
a．增加CuO的量 b．适当升高温度
c．及时移去CO2 d．增大CO的浓度
e．选择高效催化剂 f．增大压强
解析：a.CuO是固体，增加CuO的量，速率不变，平衡不移动；b.适当升高温度，速率增大，平衡正移；c.及时移去CO2，速率减小，平衡正移；d.增大CO的浓度，速率增大，平衡正移；e.选择高效催化剂，速率增大，平衡不移动；f.增大压强，速率增大，平衡不移动；所以能使该反应的正反应速率增大，且平衡向正反应方向移动的是bd。
答案：bd
化学·选修/化学反应原理(鲁科版)
第3节 化学反应的速率
1．将4 mol A气体和2 mol B气体在2 L的容器中混合并在一定条件下发生如下反应：2A(g)＋B(g)??2C(g)，若经2 s后测得C浓度为0.6 mol·L－1，现有下列几种说法：①用物质A表示的反应的平均速率为0.3 mol·L－1·s－1
②用物质B表示的反应的平均速率为0.6 mol·L－1·s－1
③2 s时物质A的转化率为70%
④2 s时物质B的浓度为0.7 mol·L－1
其中正确的是( )
A．①③ B．①④ C．②③ D．③④
解析：解决本题的关键是抓住有关化学反应速率的计算公式及转化率的含义，即可速解。具体分析如下：
首先，解题时先利用所给条件列出反应式：
2A(g)＋B(g) ? 2C(g)
起始浓度/mol·L－1 ＝2 ＝1 0
2 s时浓度/mol·L－1 2－0.6＝1.4 1－＝0.7 0.6
其次，利用算出的数据，对问题进行分析：
①依据化学反应速率的定义可知：
v(A)＝＝0.3 mol·L－1·s－1；
②同理可知：
v(B)＝＝0.15 mol·L－1·s－1；
③依据转化率的定义可知：
A的转化率＝
×100%＝30%；
④2 s时B的浓度为0.7 mol·L－1。
检查题目中的4种说法，只有①④正确，故B项正确。
答案：B
2．(双选题)反应C(s)＋H2O(g)??CO(g)＋H2(g)在一可变容积的密闭容器中进行，下列条件的改变对其反应速率几乎无影响的是( )
A．增加C的量
B．将容器的体积减小一半
C．保持体积不变，充入氮气使体系的压强增大
D．保持压强不变，充入氮气使体系的体积增大
解析：C为固态物质，增加其用量对反应速率几乎无影响；容器的体积减小，则体系的压强增大，反应速率增大；充入氮气使体系的压强增大，但体积不变，反应混合物的浓度不变，化学反应速率不变；保持压强不变，充入氮气使体系的体积增大，反应混合物的浓度减小，反应变慢。
答案：AC
3．(双选题)在一定条件下，当单独改变可逆反应N2＋3H2??2NH3(放热反应)的下列条件后，有关的叙述中错误的是( )
A．加入催化剂，v正、v逆都发生变化，且变化的倍数相等
B．增大压强，v正、v逆都增大，且v正增大的倍数大于v逆增大的倍数
C．降低温度，v正、v逆都减小，且v正减小的倍数大于v逆减小的倍数
D．加入氩气，v正、v逆都增大，且v正增大的倍数大于v逆增大的倍数
解析：催化剂能同等倍数地改变正、逆反应速率；增大压强，v正、v逆都增大，且气体系数之和较大的一侧增大的倍数大于气体系数之和较小的一侧增大的倍数；降低温度，v正、v逆都减小，且吸热反应减小的倍数大于放热反应减小的倍数，如本题中应是v逆减小的倍数大于v正减小的倍数；加入氩气，若是恒温恒容，则v正、v逆均不变，若是恒温恒压，相当于减小原体系的压强，v正、v逆均减小。
答案：CD
4．(双选题)在一定条件下，向2 L密闭容器中加入2 mol N2和10 mol H2，发生反应N2(g)＋3H2(g)??2NH3(g)，2 min时测得剩余N2为1 mol，此时表示化学反应速率的下列选项中不正确的是( )
A．v(N2)＝0.25 mol·L－1·min－1
B．v(H2)＝0.75 mol·L－1·min－1
C．v(NH3)＝1 mol·L－1·min－1
D．v(NH3)＝0.25 mol·L－1·min－1
解析：解法一(模式法)：求化学反应速率，需先求物质的量浓度的变化量和反应时间，据物质的量的变化量与体积的比可得出浓度的变化量
N2(g)＋3H2(g) ?? 2NH3(g)
起始量/mol 2 10 0
2 min末量/mol 1 (10－3) 2
变化量/mol (2－1) 3 2
则v(N2)＝(2－1)mol/(2 L×2 min)＝
0．25 mol·L－1·min－1，
v(H2)＝3 mol/(2 L×2 min)＝0.75 mol·L－1·min－1，
v(NH3)＝2 mol/(2 L×2 min)＝0.5 mol·L－1·min－1。
解法二(规律法)：
v(N2)＝＝0.25 mol·L－1·min－1，
由于v(H2)∶v(H2)∶v(NH3)＝1∶3∶2，故v(H2)＝0.75 mol·L－1·min－1，v(NH3)＝0.5 mol·L－1·min－1。
答案：CD
5．某温度时在2 L容器中X、Y、Z三种气态物质的变化曲线如图所示：
由图中数据分析该反应的化学方程式______________________________。反应开始至2 min末Z的平均反应速率________________。
解析：反应开始时，X、Y的物质的量均为1.0 mol，Z为0；反应进行至2 min时，X为0.9 mol、Y为0.7 mol，Z为0.2 mol，且各物质的物质的量不再改变。则相同时间内X、Y、Z物质的量的变化比为1∶3∶2，故化学方程式为X＋3Y?? 2Z。Z的平均反应速率为(Z)＝＝＝0.05 mol·L－1·min－1。
答案：X＋3Y??2Z 0.05 mol·L－1·min－1
6．在相同条件下进行Mg与HCl、CH3COOH反应的对照实验，相关数据如下：
Mg的
质量
酸及酸的用量
开始时
反应速率
产生H2
总量
Ⅰ
0.24 g
HCl
0．2 mol·L－1 100 mL
v1
n1
Ⅱ
0.24 g
CH3COOH
0．2 mol·L－1 100 mL
v2
n2
请填空：
(1)试比较有关量的大小：v1________v2，n1________n2(选填“＞”、“＝”或“＜”)。
(2)现欲改变条件，使实验Ⅰ中的v1降低，但不改变n1的值，试写出两种可行的方法。
方法
①________________________________________________________________________
________________________________________________________________________；
方法
②________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
解析：该题考查影响化学反应速率的主要因素——反应物的性质。相同浓度、相同体积的盐酸和醋酸分别与Mg反应，显然盐酸的反应速率快；降低v1，但不改变n1的值，则要求降低盐酸中c(H＋)，但不能改变n(H＋)，因此可采用的方法有：加水稀释、将Mg粉改为Mg块或降低温度等。
答案：(1)＞ ＝
(2)①降低温度 ②加水(其他答案合理也可)
1．下列关于化学反应速率的说法正确的是( )
A．化学反应速率是指一定时间内任何一种反应物浓度的减少或任何一种生成物浓度的增加
B．化学反应速率为“0.8 mol·L－1·s－1”所表示的意思是：时间为1 s时，某物质的浓度为0.8 mol·L－1
C．根据化学反应速率的大小可以知道化学反应进行得快慢
D．对于任何化学反应来说，反应速率越大，反应现象就越明显
解析：化学反应速率是指单位时间内反应物物质的量浓度的减少或生成物浓度的增加，是正值，是反应的平均速率，故A、B两项错误。对于无明显现象的化学反应来说，无法通过现象体现反应速率的大小，故D项也错误。
答案：C
2．反应4A(s)＋3B(g)===2C(g)＋D(g)，经2 min后B的浓度减少0.6 mol·L－1。对此反应速率的表示正确的是( )
A．用A表示的反应速率是0.4 mol·L－1·min－1
B．分别用B、C、D表示反应速率，其比值是3∶2∶1
C．在2 min末的反应速率，用B表示是0.3 mol·L－1·min－1
D．在2 min内的反应速率，用C表示是0.3 mol·L－1·min－1
解析：反应速率不能用纯固体或纯液体的物质的量变化来表示，故A项不正确；化学反应速率是平均速率而不是瞬时速率，故C项错误；同一反应用不同的物质表示反应速率，速率之比等于系数之比，故B项正确；利用v＝计算可知D项错误。
答案：B
3．下列事实能说明影响化学反应速率的决定性因素是反应物本身性质的是( )
A．Cu能与浓硝酸反应，而不与浓盐酸反应
B．Cu与浓硝酸反应比与稀硝酸反应快
C．N2与O2在常温、常压下不反应，放电时可反应
D．Fe与浓盐酸反应快，与稀盐酸反应慢
解析：该实验事实应区别在反应物本身而不是外界因素，如浓度、压强，温度、催化剂等。其中选项B、D为浓度不同所致，选项C为反应条件不同所致，只有选项A是因浓硝酸与浓盐酸本身性质不同所致。
答案：A
4．一定温度下，在固定体积的密闭容器中发生下列反应：
2HI(g)??H2 (g)＋I2 (g)。若c(HI)由0.1 mol·L－1降到0.07 mol·L－1时，需要15 s，那么c(HI)由0.07 mol·L－1降到0.05 mol·L－1时，所需反应的时间为( )
A．等于5 s B．等于10 s
C．大于10 s D．小于10 s
解析：前15 s内，c(HI)由0.1 mol·L－1降至0.07 mol·L－1，则v(HI)＝＝0.002 mol·L－1·s－1，若再降低0.02 mol·L－1，反应速率不变，所需时间t＝＝10 s，但是随着c(HI)的降低，反应速率越来越慢，故所需时间大于10 s。
答案：C
5．下列有关化学反应速率的说法正确的是( )
A．用铁片和稀硫酸反应制取氢气时，改用98%的浓硫酸可以加快产生氢气的速率
B．100 mL 2 mol·L－1的盐酸跟锌片反应，加入适量的氯化钠溶液，反应速率不变
C．SO2的催化氧化是一个放热的反应，所以升高温度，反应速率减慢
D．汽车尾气中的NO和CO可以缓慢反应生成N2和CO2，减小压强，反应速率减慢
解析：A项中，Fe与98%的浓硫酸发生钝化，不能产生气体，就是加热时反应也不会生成H2；B项中，向盐酸中加NaCl溶液会将盐酸稀释，降低反应速率；C项中，升温一般会使反应速率加快，不论是放热反应还是吸热反应；D项中，增大压强，提高气体的浓度，会加快反应速率，反之减小压强，降低了气体的浓度，会减慢反应速率。
答案：D
6．2SO2(g)＋O2(g) 2SO3(g)是制备硫酸的重要反应，下列叙述正确的是( )
A．催化剂V2O5不改变该反应的逆反应速率
B．增大反应体系的压强，反应速率一定增大
C．该反应是放热反应，降低温度将缩短反应达到平衡的时间
D．在t1、t2时刻，SO3(g)的浓度分别是c1、c2，则时间间隔t1～t2内，生成SO3(g)的平均速率为v＝
解析：A项中催化剂改变正、逆反应速率，但对平衡移动无影响；该反应有气体参加和生成，增大压强反应速率不一定增大，如体积不变，充入稀有气体，虽然体系压强增大，但反应速率不变；不论反应是吸热还是放热，升高温度，反应速率均会加快；D项中v＝，故选D。
答案：D
7．在2 L的密闭容器中，一定条件下发生化学反应：2NO(g)＋2CO(g)??N2(g)＋2CO2(g) ΔH＝－746.4 kJ·mol－1。起始反应时NO和CO各为4 mol,10秒钟后达到化学平衡，测得N2为1 mol。下列有关反应速率的说法中正确的是( )
A．反应前5秒钟内，用NO表示的平均反应速率为0.1 mol·(L·s)－1
B．达到平衡后，升高温度，正反应速率将减小，逆反应速率将增大
C．达到平衡后，反应速率的关系有：v正(CO)＝2v逆(N2)
D．保持容器体积不变，往容器中充入1 mol O2，正、逆反应速率都不改变
解析：10 s内，由化学反应方程式知，参加反应的NO为2 mol，则v(NO)＝＝0.1 mol·(L·s)－1，所以5 s内的速率不是0.1 mol·(L·s)－1，故A项错；升高温度，正、逆反应速率均加快，故B项错；由方程式知，v正(CO)＝2v正(N2)，结合C项中的关系，可说明v正(N2)＝v逆(N2)，即为平衡状态，故C项正确；充入O2可以与NO反应，则正反应速率减小，逆反应速率瞬时不变，随后减小，故D项错。
答案：C
8．为了提高煤的利用率，人们先把煤转化为CO和H2，再将它们转化为甲醇，某实验人员在一定温度下的密闭容器中，充入一定量的H2和CO，发生反应：2H2(g)＋CO(g) CH3OH(g)，测定的部分实验数据如下：
t/s
0
500 s
1 000 s
c(H2)/(mol·L－1)
5.00
3.52
2.48
c(CO)/(mol·L－1)
2.50
(1)在500 s内用H2表示的化学反应速率为________mol·L－1·s－1。
解析：在500 s内，
v(H2)＝
＝2.96×10－3 mol·L－1·s－1。
答案：2.96×10－3
(2)在1 000 s内用CO表示的化学反应速率为________mol·L－1·s－1,1 000 s时H2的转化率是________。
解析：在1 000 s时反应了的H2的浓度是Δc(H2)＝5.00 mol·L－1－2.48 mol·L－1＝2.52 mol·L－1，则反应了的CO的浓度是：Δs(CO)＝Δc(H2)＝1.26 mol·L－1，用CO表示此段时间内的平均速率为：v(CO)＝＝1.26×10－3 mol·L－1·s－1，H2的转化率为×100%＝50.4%。
答案：1.26×10－3 50.4%
(3)在500 s时生成的甲醇的浓度是________mol·L－1。
解析：在500 s时反应了的H2的浓度为：c(H2)＝1.48 mol·L－1，则生成的CH3OH的浓度为：c(CH3OH)＝c(H2)＝0.74 mol·L－1。
答案：0.74
9．把在空气中久置的铝片5.0 g投入盛有500 mL 0.5 mol·L－1盐酸溶液的烧杯中该铝片与盐酸反应产生氢气的速率与反应时间可用如图所示的坐标曲线来表示，回答下列问题：
(1)曲线由0→a段不产生氢气的原因，用化学方程式为______________________________________；
解析：因铝的表面有一层致密的Al2O3能与HCl反应得到盐和水，无氢气放出。
答案：Al2O3＋6HCl===2AlCl3＋3H2O
(2)曲线由b→c段产生氢气的速率增加较快的主要原因________________________________________；
解析：在反应过程中，浓度减小，反应速率减小，但反应放热，溶液温度升高，反应速率加快，且后者为主要因素。
答案：反应放热，溶液温度升高，反应速率加快
(3)向溶液中加入下列物质，能加快上述化学反应速率的是__________。
A．蒸馏水 B．改用铝粉
C．饱和氯化钠溶液 D．浓盐酸
E．少量硫酸铜溶液
解析：加入蒸馏水，酸的浓度减少，反应速率减慢，故A项错误；改用铝粉，固体的表面增大，反应速率加快，故B项正确；加入饱和氯化钠溶液，酸的浓度减少，反应速率减慢，故C项错误；加入浓盐酸，酸的浓度增大，反应速率加快，故D项正确；铝为活泼金属，加入硫酸铜，发生2Al＋3CuSO4===Al2(SO4)3＋3Cu，置换出铜，与Al形成原电池反应，化学反应速率加快，故E项正确。
答案：BDE
10．碘在科研与生活中有重要应用。某兴趣小组用0.50 mol·L－1KI、0.2%淀粉溶液、0.20 mol·L－1K2S2O8、0.10 mol·L－1Na2S2O3等试剂，探究反应条件对化学反应速率的影响。
已知：S2O＋2I－===2SO＋I2(慢)
I2＋2S2O ===2I－＋S4O(快)
(1)向KI、Na2S2O3与淀粉的混合溶液中加入一定量的K2S2O8溶液，当溶液中的________耗尽后，溶液颜色将由无色变为蓝色，为确保能观察到蓝色，S2O与S2O初始的物质的量需满足的关系为：n(S2O)∶n(S2O)____________。
解析：当Na2S2O3足量时，已知S2O＋2I－===2SO＋I2的反应速率慢，I2＋2S2O===2I－＋S4O的反应速率快，则I2的生成速率小于消耗速率，即溶液中只有I－而无I2，淀粉溶液遇I－不变色；当Na2S2O3耗尽时，S2O与I－反应生成I2，淀粉溶液遇生成的I2变蓝；设Na2S2O3为2 mol，则S2O的初始物质的量为2 mol，由I2＋2S2O===2I－＋S4O可知，I2大于1 mol时才能耗尽2 mol S2O，过量的I2才能使淀粉溶液变为蓝色，由S2O＋2I－===2SO＋I2可知，S2O的初始物质的量必须大于1 mol，才能使生成的I2大于1 mol，因此初始时S2O与S2O的物质的量之比一定小于2∶1。
答案：S2O (其他合理写法也可) ＜2
(2)为探究反应物浓度对化学反应速率的影响，设计的实验方案如下表：
体积
V/mL
实验序号
K2S2O8
溶液
水
KI
溶液
Na2S2O3
溶液
淀粉
溶液
①
10.0
0.0
4.0
4.0
2.0
②
9.0
1.0
4.0
4.0
2.0
③
8.0
Vx
4.0
4.0
2.0
表中Vx＝________mL，理由是
________________________________________________________________________。
解析：只有其他条件相同时，才能实验探究反应物浓度对化学反应速率的影响规律，因此实验①②③的溶液总体积一定相同，则8.0＋Vx＝9.0＋1.0＝10.0＋0.0，所以Vx＝2.0，仅使反应物中S2O的浓度改变，而其他物质浓度不变，控制变量探究才能得出合理的实验结论。
答案：2.0 保持溶液总体积相同，仅改变S2O的浓度而其他物质浓度不变
(3)已知某条件下，浓度c(S2O2－8)～反应时间t的变化曲线如图，若保持其他条件不变，请在答题卡坐标图中，分别画出降低反应温度和加入催化剂时c(S2O2－8)～t的变化曲线示意图(进行相应的标注)。
解析：降低反应温度，反应速率减小，单位时间内消耗的S2O减少，相同时间内减小的c(S2O)变小，则反应停止之前的图像应画在已知曲线的右边；当S2O过量时，反应停止，c(S2O)不随时间增加而改变，与已知曲线重叠在一起。加入催化剂，反应速率明显增大，单位时间内消耗的S2O明显增大，相同时间内减小的c(S2O)变大，则反应停止之前的图像应画在已知曲线的左边；当S2O过量时，反应停止，c(S2O)不随时间增加而改变，也与已知曲线重叠在一起。
答案：
化学·选修/化学反应原理(鲁科版)
第4节 化学反应条件的优化—工业合成氨
1．有关合成氨工业的说法中，正确的是( )
A．从合成塔出来的混合气体，其中NH3只占15%，所以生产氨的工厂的效率都很低
B．由于氨易液化，N2、H2在实际生产中是循环使用，所以总体来说氨的产率很高
C．合成氨工业的反应温度控制在500 ℃，目的是使化学平衡向正反应方向移动
D．合成氨厂采用的压强是2×107～5×107 Pa，因为该压强下铁触媒的活性最大
解析：合成氨的反应在适宜的生产条件下达到平衡时，原料的转化率并不高，但生成的NH3分离出后，再将未反应的N2、H2循环利用，这样处理后，可使生产氨的产率都较高，故A项错误，B项正确；合成氨工业选择500 ℃左右的温度，是综合了多方面的因素确定的，因合成氨的反应是放热反应，低温才有利于平衡向正反应方向移动，故C项错误；无论从反应速率还是化学平衡考虑，高压更有利于合成氨，但压强太大，对设备、动力的要求更高，基于此选择了2×107～5×107 Pa的高压，催化剂活性最大时的温度是500 ℃，故D项错误。
答案：B
2．工业合成氨的反应是在500 ℃左右进行的，这主要是因为( )
A．500 ℃时此反应速率最快
B．500 ℃时NH3的平衡浓度最大
C．500 ℃时N2的转化率最高
D．500 ℃时该反应的催化剂活性最大
解析：工业合成氨反应采用500 ℃的温度，有三个方面的原因：①有较高的反应速率；②反应物有较大的转化率；③催化剂的活性最大。
答案：D
3．合成氨时，既要使合成氨的产率增大，又要使反应速率增快，不可采取的方法是( )
A．补充N2 B．升高温度
C．增大压强 D．分离出NH3
解析：补充N2、增大压强既能加快反应速率，又能促进平衡向生成氨的大向移动；分离出NH3，能使平衡向生成氨的方向移动，反应速率是提高的；升高温度能加快反应速率，但不利于氨的生成。
答案：B
4．(双选题)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673 K、30 MPa下n(NH3)和n(H2)随时间变化的关系如图所示。下列叙述正确的是( )
A．点A的正反应速率比点B的大
B．点C处反应达到平衡
C．点D(t1时刻)和点E(t2时刻)处n(N2)不一样
D．其他条件不变，773 K下反应至t1时刻，n(H2)比上图中D点的值大
解析：在AB段可逆反应向正反应方向移动，随着反应的进行，反应物浓度在减小，正反应速率在降低，故选项A正确；C点时NH3、H2的物质的量仍在变化，未达到化学平衡，故选项B不正确；t1时刻和t2时刻都处于同样的化学平衡状态，则n(N2)不变，故选项C不正确；由于正反应是一个放热反应，升高温度化学平衡向逆反应方向移动，平衡时n(H2)比题图中D点的值要大，故选项D正确。
答案：AD
5．氨是一种重要的化工原料，氨的合成和应用是当前的重要研究内容之一。传统哈伯法合成氨工艺中相关的反应式为：N2＋3H2?? 2NH3 ΔH＜0。
(1)该反应的平衡常数K的表达式为：K＝______；升高温度，K值 ______(选填“增大”“减小”或“不变”)。
解析：根据化学方程式可写出平衡常数为K＝c2(NH3)/ [c(N2)·c3(H2)]，由于反应放热，升高温度平衡向逆反应方向移动，则平衡常数减小。
答案：c2(NH3)/ [c(N2)·c3(H2)] 减小
(2)不同温度、压强下，合成氨平衡体系中NH3的物质的量分数见下表(N2和H2的起始物质的量之比为1∶3)。分析表中数据，________(填温度和压强)时H2转化率最高，实际工业生产不选用该条件的主要原因是
________________________________________________________________________。
压强/MPa
氮的平衡
含量/%
温度/摄氏度
0.1
10
20
30
60
100
200
15.3
81.5
86.4
89.9
95.4
98.8
300
2.2
52.0
64.2
71.0
84.2
92.6
400
0.4
25.1
38.2
47.0
65.2
79.8
500
0.1
10.6
19.1
26.4
42.2
57.5
600
0.05
4.5
9.1
13.8
23.1
31.4
解析：在200 ℃、100 MPa时氨气的含量最大，则H2转化率最高，但实际工业生产中压强不能太大，因压强太高，对生产设备要求也高，难以实现。
答案：200 ℃、100 MPa 压强太高，对生产设备要求也高，难以实现
(3)下列关于合成氨说法正确是 ________(填字母)。
A．使用催化剂可以提高氮气的转化率
B．寻找常温下的合适催化剂是未来研究的方向
C．由于ΔH＜0、ΔS＞0，故合成氨反应一定能自发进行
D．增大n(N2)∶n(H2)的比值，有利于提高H2的转化率
解析：催化剂不影响平衡移动，故A错误；寻找常温下的合适催化剂可减少能量的消耗，为研究的主要方向，故B正确；ΔS＜0，需在一定温度4才能进行，故C错误；增大n(N2)可提高H2的转化率，故D正确。
答案：BD
6．CO可用于合成甲醇，反应方程式为CO(g)＋2H2(g)??CH3OH(g)。CO在不同温度下的平衡转化率与压强的关系如图所示。该反应的ΔH____0(选填“＞”或“＜”)。实际生产条件控制在250 ℃、1.3×104 kPa左右，选择此压强的理由
________________________________________________________________________。
解析：根据图示，当压强相同时，降低温度，CO的平衡转化率升高，说明降温平衡向正反应方向移动，因此正反应为放热反应，则ΔH＜0。
答案：< 在1.3×104 kPa下，CO的平衡转化率已较高，再增大压强，CO的平衡转化率提高不大，而生产成本增加，得不偿失
1．下列有关合成氨的说法中正确的是( )
A．降温并加压有利于提高氨在平衡混合物中的百分含量
B．升温并加压有利于提高氨在平衡混合物中的百分含量
C．通过调控温度和压强，就一定能获得氨在平衡混合物中的百分含量
D．通过调控温度、压强、氮气和氢气的分压比，就一定能使氮气和氢气完全转化为氨
解析：氮气与氢气合成氨是气体物质的量减小的放热反应，降温和加压均能使化学平衡状态向生成氨的反应方向移动；改变反应物的浓度或气态反应物的分压也能改变氨在平衡混合物中的百分含量；无论采取什么措施，使可逆反应的反应限度达到100%都是不可能的。
答案：A
2．合成氨所需H2可由煤和水反应制得，其中的一步反应为CO(g)＋H2O(g)??CO2(g)＋H2(g)(正反应是放热反应)，欲提高CO的转化率可采用的方法有：①降低温度；②增大压强；③使用催化剂；④增大CO的浓度；⑤增大水蒸气的浓度；其中正确的组合是( )
A．①②③ B．④⑤
C．①⑤ D．⑤
解析：该反应为气体体积不变的反应，改变压强只能改变反应速率，但不能改变CO的转化率；该反应的正方向为放热反应，所以降低温度可使平衡向正反应方向移动，提高CO的转化率；增大反应物的浓度可使另一反应物的转化率提高，而本身转化率降低；催化剂只能改变化学反应速率，但不能使平衡移动。
答案：C
3．NO2蒸气易形成N2O4：2NO2(g)??N2O4(g)(正反应为放热反应)，现欲较准确测定NO2的相对分子质量，应采用的反应条件是( )
A．高温低压 B．低温高压
C．低温低压 D．高温高压
解析：题目要求准确测定NO2的相对分子质量，而NO2(g)易形成N2O4(g)，不利于NO2的相对分子质量的测定。故要准确测定NO2的相对分子质量，就必须使上述平衡向生成NO2分子的方向移动，由于上述正反应是一个体积缩小的放热反应，要使平衡向逆反应方向移动，则应采取高温低压的措施才行。
答案：A
4．反应N2 (g)＋3H2(g) 2NH3(g) ΔH<0在某一时间段中反应速率与反应过程的曲线关系如右图所示，则氨的百分含量最高的一段时间段是(t1～t6，只改变了温度或压强)( )
A．t0～t1 B．t2～t3
C．t3～t4 D．t5～t6
解析：此题考查了对速率—时间图象的分析。化学平衡时v正＝v逆，氨的百分含量不变。t1～t2、t4 ～ t5，v逆大于v正，平衡向左移动，致使氨的百分含量减少。所以氨的百分含量最高时是t0～t1。
答案：A
5．合成氨的温度和压强通常控制在约500 ℃以及2×107～5×107 Pa的范围，且进入合成塔的N2和H2的体积比为1∶3，经科学实验测定，在相应条件下，N2和H2反应所得氨的平衡浓度(体积分数)如下表所示，而实际从合成塔出来的混合气体中含有氨约为15%，这表明( )
压强
温度
2×107 Pa
6×107 Pa
500 ℃
19 .1
42.2
A.表中所测数据有明显误差
B．生产条件控制不当
C．氨的分解速率大于预测值
D．合成塔中的反应并未达到平衡
解析：表中数据为科学实验测定，不可能有明显误差；合成氨连续进行，不会突然改变生产条件；平衡的浓度问题与速率的大小没有直接关系，而达到平衡状态的时间则取决于反应速率的大小；平衡浓度是该条件下该可逆反应的最高生成物浓度，所以D项正确。
答案：D
6．在合成氨的反应中，N2和H2的初始加入量为110 mL、130 mL，当达到平衡时，气体的总体积变为220 mL，则生成NH3的体积为( )
A．10 mL B．20 mL
C．25 mL D．30 mL
解析：根据
N2 ＋ 3H2??2NH3
1 3 2 ΔV＝2
110 mL 130 mL V(NH3) ΔV＝110 mL＋130 mL－
220 mL＝20 mL
缩小2体积也等于生成NH3的体积数，即：
V(NH3)＝20 mL
答案：B
7．合成氨时，必须除去原料气中的杂质，其主要目的是( )
A．防止催化剂中毒
B．有利于平衡的移动
C．提高N2与H2的转化率
D．减少副反应
解析：原料气中的杂质能使催化剂中毒，所以原料气在进入合成塔以前需要除去这些杂质。
答案：A
8．工业上合成氨是在一定条件下进行如下反应：N2 (g)＋3H2(g)?? 2NH3 (g) ΔH＝－92.44 kJ·mol－1，其部分工艺流程如下图所示：
反应体系中各组分的部分性质见下表：
气体
氮气
氢气
氨
熔点/℃
－210.01
－252.77
－77.74
沸点/℃
－195.79
－259.23
－33.42
回答下列问题：
(1)写出该反应的化学平衡常数表达式：K＝________。随着温度升高，K值________(选填“增大”、“减小”或“不变”)。
解析：由方程式N2(g)＋3H2 (g)??2NH3 (g)不难写出：K＝ ，根据此反应ΔH<0，说明正反应为放热反应，升高温度平衡向吸热方向移动，即向左移动，[NH3]减小，[N2]和[H2]增大，故K减小。
答案： 减小
(2)平衡常数K值越大，表明________(填字母)。
A．N2的转化率越高
B．NH3的产率越大
C．原料中N2的含量越高
D．化学反应速率越快
解析：平衡常数K值越大，说明[NH3]越大，[N2]和[H2]就越小，说明反应进行的程度大，故N2的转化率就越高，NH3的产率就越大。(注：产率是指实际产生的NH3与理论产生的NH3的物质的量之比)
答案：A、B
(3)合成氨反应的平衡常数很小，所以在工业上采取气体循环的流程。即反应后通过把混合气体的温度降低到________使__________分离出来；继续循环的气体是________。
解析：根据气体的熔、沸点可知，氨气容易液化，使其分离可使平衡正向移动，剩余N2和H2循环使用，以提高产率。
答案：－33.42 ℃ 氨 N2和H2
9．合成氨反应在工业生产中的大量运用，满足了人口的急剧增长对粮食的需求，也为有机合成提供了足够的原料——氨。合成氨反应是一个可逆反应：N2(g)＋3H2(g)??2NH3(g)。在298 K时：ΔH＝－92.2 kJ·mol－1，K＝4.1×106(mol·L－1)－2。
(1)从平衡常数来看，反应的限度已经很大，为什么还需要使用催化剂？
________________________________________________________________________。
解析：对于一个实际工业生产的反应原理，既要考虑反应的限度问题，也要考虑反应的速率问题，使用催化剂主要是为了在不影响限度的情况下加快反应速率。
答案：使用催化剂主要是为了在不影响限度的情况下加快反应速率，提高单位时间内的产量
(2)试分析实际工业生产中采取700 K左右的温度的原因：
________________________________________________________________________。
解析：在该温度下，催化剂的活性最大。
答案：在该温度下，催化剂的活性最高，速率较大，反应的限度虽然有所降低，但综合分析，单位时间内的产量还是最理想的
(3)298 K,1.01×105 Pa，在10 L密闭容器中充入10 mol氮气、30 mol氢气和20 mol氨气，开始的瞬间，反应向________(选填“正”或“逆”)方向进行，反应进行5 min后体系能量的变化为________(选填“吸收”或“放出”)184.4 kJ，容器内压强变为原来的________倍。
解析：依据Q＝[(20 mol/10 L)2]/[(10 mol/10 L)·(30 mol/10 L)3 ]＝4/27(mol·L－1)－2 N2(g)＋3H2(g)??2NH3(g)
起始量(mol) 10 30 20
转化量(mol) 2 6 4
5 min时(mol) 8 24 24
故5 min时气体总物质的量为8＋24＋24＝56(mol)，容器内压强变为原来的56/60＝14/15。
答案：正 放出 14/15
(4)从开始至5 min时，用N2浓度变化表示该反应的平均速率为____________。
解析：v(N2)＝(2 mol/10 L)/5 min＝0.04 mol·L－1·min－1
答案：0.04 mol·L－1·min－1
10．工业上生产硫酸时，利用催化氧化反应将SO2转化为SO3是一个关键步骤。压强及温度对SO2转化率的影响如下表所示(原料气各成分的体积分数为：SO2 7%，O2 11%，N2 82%)：
压强/Mpa
转化率/%
温度/℃
0.1
0.5
1
10
400
99.2
99.6
99.7
99.9
500
93.5
96.9
97.8
99.3
600
73.7
85.8
89.5
96.4
(1)已知SO2的氧化是放热反应，如何利用表中数据推断此结论？
________________________________________________________________________。
答案：压强一定时，温度升高，SO2转化率下降，说明升温有利于逆反应进行，所以正反应为放热反应
(2)在400～500 ℃时，SO2的催化氧化采用常压而不是高压，主要原因是：
________________________________________________________________________。
答案：增大压强对提高SO2转化率无显著影响，反而会增加生产成本
(3)选择适宜的催化剂，是否可以提高SO2的转化率？________(选填“是”或“否”)，是否可以增大该反应所放出的热量？________(选填“是”或“否”)。
答案：否 否
(4)为提高SO3吸收率，实际生产中用________吸收SO3。
答案：浓硫酸
(5)已知：2SO3(g)＋O2(g)===2SO3(g) ΔH＝－196.6 kJ·mol－1，计算每生产1万吨98%硫酸所需要的SO3质量和由SO2生产这些SO3所放出的热量。
答案：1万吨98%的硫酸含H2SO4的质量为9.8×109 g，设需要SO3的质量为x，该反应产生的热量为y，则：
H2SO4 ～ SO3 ～ ΔH
98 g 80 g 196.6×0.5 kJ
9.8×109 g x y
x＝＝8.0×109 g＝8.0×103 t，
y＝＝9.83×109 kJ
