2.4化学反应的调控同步练习题
一、选择题
1.中国首条“生态马路”在上海复兴路隧道建成,它运用了“光触媒”技术,在路面涂上一种光催化剂涂料,可将汽车尾气中45%的NO和CO转化成和:,下列对此反应的叙述中正确的是
A.降低温度,有效碰撞频率降低,不利于该反应的正向进行
B.增大压强能使该反应的化学平衡常数K增大
C.NO和CO分子间只要有合理取向的碰撞就能发生化学反应
D.使用光催化剂能降低反应的活化能,增大活化分子的百分数
2.对于反应,下列说送正确的是
A.该反应的
B.该反应的平衡常数可表示为
C.其他条件相同,增大,转化率减小
D.使用催化剂能降低该反应的焓变
3.在800℃密闭容器中进行反应:CO(g)+H2O(g)CO2(g)+H2(g)。若CO起始浓度为1.0mol·L-1,水蒸气起始浓度1.5mol·L-1,达到平衡后,测得CO2浓度为0.6mol·L-1。下列计算结果不正确的是
A.c平(CO)=0.9mol·L-1 B.α(CO)=60%
C.α(H2O)=40% D.K=1.0
4.比较合成氨工业与制硫酸中催化氧化的生产过程,下列说法错误的是
A.都使用了合适的催化剂
B.都选择了较高的温度
C.都按化学方程式中的系数进行投料
D.合成氨工业采用了高压生产条件,的催化氧化采用了常压生产条件
5.2 mol A与2 mol B混合于2 L的密闭容器中,发生如下反应:2A(g)+3B(g)2C(g)+zD(g),若2 s后,A的转化率为50%,测得v(D)=0.25 mol·L-1·s-1,下列推断正确的是
A.v(C)=0.2 mol·L-1·s-1
B.z=3
C.B的转化率为75%
D.反应前后压强之比为7:8
6.下列有关化学工业的叙述错误的是
A.工业制备硝酸的第一步反应是N2+O22NO
B.煤通过直接液化和间接液化可制得燃料和化工原料
C.合成氨工业采用循环操作,目的是提高氮气和氢气的利用率
D.玻璃是将石灰石、纯碱、石英砂在玻璃窑中高温熔融制得
7.在一定条件下发生反应3A(g)+2B(g)zC(g)+2D(g),在2L的密闭容器中把4 mol A和2 mol B混合,2 min后反应达到平衡时生成1.6 mol C,又测得D的浓度为0.4mol·L–1。则下列说法不正确的是
A.z=4
B.B的转化率是40%
C.A的平衡浓度是1.4 mol·L–1
D.平衡时气体压强是原来的1.2倍
8.已知反应CO(g)+H2O(g) CO2(g)+H2(g) ΔH<0,在一定温度和压强下于密闭容器中,反应达到平衡。下列叙述正确的是
A.升高温度,K减小 B.减小压强,n(CO2)增加
C.更换高效催化剂,α(CO)增大 D.充入一定量的氮气,n(H2)改变
二、非选择题
9.Ⅰ.甲醇可以与水蒸气反应生成氢气,反应方程式如下:CH3OH(g)+H2O(g)CO2(g)+3H2(g);△H>0
(1)一定条件下,向体积为2L的恒容密闭容器中充入1molCH3OH(g)和3molH2O(g),20s后,测得混合气体的压强是反应前的1.2倍,则用甲醇表示该反应的速率为___。
(2)如图中P是可自由平行滑动的活塞,关闭K,在相同温度时,向A容器中充入1molCH3OH(g)和2molH2O(g),向B容器中充入1.2molCH3OH(g)和2.4molH2O(g),两容器分别发生上述反应。已知起始时容器A和B的体积均为aL,反应达到平衡时容器B的体积为1.5aL,维持其他条件不变,若打开K,一段时间后重新达到平衡,容器B的体积为___L(连通管中气体体积忽略不计,且不考虑温度的影响)。
Ⅱ.甲醇是一种可再生能源,具有开发和应用的广阔前景,工业上一般可采用如下反应来合成甲醇(于固定容器中进行):2H2(g)+CO(g)CH3OH(g)
下表所列数据是该反应在不同温度下的化学平衡常数(K)
温度 250℃ 300℃ 350℃
K 2.041 0.27 0.012
(1)300℃下,将2molCO、6molH2和4molCH3OH充入2L的密闭容器中,判断反应___(填“正向”或“逆向”)进行。
(2)要提高CO的转化率,可以采取的措施是___(填序号)。
a.升温 b.加入催化剂 c.增加CO的浓度 d.加入H2加压 e.加入惰性气体加压 f.分离出甲醇
10.二氧化碳与氢气催化合成甲醇,发生的反应为:
(1)已知:
化学键 H H C O C=O H O C H
键能/kJ mol-1 436 326 803 464 414
计算上述反应的___________。
(2)一定条件下,往2L恒容密闭容器中充入和,在不同催化剂作用下的反应I、反应II与反应III,相同时间内CO2转化率随温度变化的数据如表所示,据表中数据绘制下图:
相同时间内CO2转化率
反应I 65% 77% 80% 80% 66.67%
反应II 56% 67% 76% 80% 66.67%
反应III 48% 62% 72% 80% 66.67%
(时,图中c点转化率为66.67%,即转化了2/3)
①催化剂效果最佳的反应是___________(填“反应I”,“反应II”,“反应III”)。
②的b点υ(正)___________ υ(逆) (填“>”,“<”,“=”)。
③的a点转化率比的c点高的原因是___________。
④求温度为时,该反应的平衡常数K__________。写出计算过程(结果保留三位有效数字)。
【参考答案】
一、选择题
1.D
解析:A.反应是放热反应,降低温度反应向正方向移动,A错误;
B.K值与温度有关,压强不影响K值,B错误;
C.有效碰撞的前提是具有一定的能量,C错误;
D.使用光催化剂能降低反应的活化能,增大活化分子的百分数,D正确;
故选D。
2.C
解析:A.该反应是气体分子数减少的反应,△S<0,A错误;
B.该反应的平衡常数为:K=,B错误;
C.其他条件相同,增大,由于H2的总量变多,无法按原比例消耗,转化率降低,C正确;
D.催化剂降低反应活化能,不改变反应焓变,D错误;
答案选C。
3.A
【分析】依据题意列三段式:。
解析:A.平衡时c平(CO)=0.4mol·L-1,A错误;
B.α(CO)==60%,B正确;
C.α(H2O)==40%,C正确;
D.平衡常数K=,D正确;
答案选A。
4.C
解析:A.为了提高反应速率,合成氨和的催化氧化都使用了合适的催化剂,A正确;
B.为了提高反应速率,合成氨和的催化氧化都选择了较高的温度,B正确;
C.为了提高转化率,一般会使较廉价的原料稍过量,C错误;
D.合成氨反应在常压下平衡转化率过低,需采用高压条件;的催化氧化在常压下平衡转化率已足够高,所以采用常压条件,D正确;故选C。
5.C
解析:A.若2 s后,A的转化率为50%,则A的浓度变化量为0.5mol/L,v(A)==0.25 mol·L-1·s-1,根据速率与系数成正比,则v(C)=0.25 mol·L-1·s-1,A项错误;
B.根据速率与系数成正比,,则z=2,B项错误;
C.A的浓度变化量为0.5mol/L,则B转化了1.5mol,则,转化率是75%,C项正确;
D.若2 s后,A、B、、C、D剩余物质的量是1mol、0.5mol、1mol、1mol。同温同体积下,体系压强与气体总物质的量成正比,,D项错误;
故答案选C。
6.A
解析:A.现代工业采用氨氧化法制硝酸,第一步为氨气与氧气反应制得一氧化氮,故A错误;
B.煤通过直接液化和间接液化可得燃料和多种化工原料,故B正确;
C.合成氨是可逆反应,采用循环操作,目的是提高氮气和氢气的利用率,故C正确;
D.普通玻璃是将石灰石、纯碱、石英砂在玻璃窑中高温熔融反应制得,故D正确;
故选A。
7.D
解析:A.生成D的物质的量=0.4×2mol=0.8mol,生成C的物质的量1.6mol,根据化学反应方程式,z=4,故A说法正确;
B.消耗B的物质的量为0.4×2mol=0.8mol,因此B的转化率为0.8/2×100%=40%,故B说法正确;
C.消耗A的物质的量为3×0.8/2mol=1.2mol,平衡时n(A)=(4-1.2)/2mol·L-1=1.4mol·L-1,故C说法正确;
D.,等温等容时,压强之比等于物质的量之比,即p2/p1 =6.4/6≈1.07,故D说法错误。
答案选D。
8.A
解析:A.正反应为放热反应,升高温度平衡逆向移动,则K减小,故A正确;
B.为气体体积不变的反应,减小压强平衡不移动,n (CO2) 不变,故B错误;
C.催化剂不影响平衡移动,则更换高效催化剂,α (CO)不变,故C错误;
D.压强不变,充入一定量的氮气,体积变大,相当于压强减小,平衡不移动,n (H2) 不变,故D错误;
故选A。
二、非选择题
9.01mol·L-1·s-1 1.75a 正向 df
【分析】Ⅰ. ⑴根据压强之比等于物质的量之比,得出20s时混合物的物质的量,再根据三段式建立关系,计算甲醇消耗得物质的量,再计算速率。
⑵先计算单独B容器达到平衡时的体积,再计算AB中容器所有物质反应后的物质的量的,再根据体积之比等于物质的量之比,得到反应后总的容器体积,再计算B容器的体积。
Ⅱ.⑴根据浓度商与平衡常数比较。
⑵根据温度升高,平衡常数减小,说明反应是放热反应,a.升温,平衡逆向移动,转化率降低;b.加入催化剂,平衡不移动,转化率不变;c.增加CO的浓度,平衡正向移动,但CO转化率降低;d.加入H2加压,平衡正向移动,CO转化率增大;e.加入惰性气体加压,平衡不移动,转化率不变;f.分离出甲醇,平衡正向移动,转化率增大。
解析:Ⅰ.⑴一定条件下,向体积为2L的恒容密闭容器中充入1molCH3OH(g)和3molH2O(g),20s后,测得混合气体的压强是反应前的1.2倍,则有,则n(20s)=4.8mol,
1 x + 3 x + x+3x = 4.8,则x = 0.4,甲醇表示该反应的速率为;故答案为:0.01mol·L-1·s-1。
⑵如图中P是可自由平行滑动的活塞,关闭K,在相同温度时,向A容器中充入1molCH3OH(g)和2molH2O(g),向B容器中充入1.2molCH3OH(g)和2.4molH2O(g),两容器分别发生上述反应。已知起始时容器A和B的体积均为aL,反应达到平衡时容器B的体积为1.5aL,根据,则,得到B中反应后物质的量n(B) =5.4mol,为维持其他条件不变,若打开K,一段时间后重新达到平衡,A、B的比例相同,可以理解为全部混合,n(总) = 1mol+2mol+1.2mol+2.4mol = 6.6mol,根据B中容器反应前后物质的量的比例关系得出3.6mol:5.4mol = 6.6mol :n(反应后总),n(反应后总)= 9.9mol,再根据,得到,V = 2.75a L,原来A容器为aL,因此容器B的体积为2.75a L a L = 1.75aL ;故答案为:1.75a。
Ⅱ.⑴300℃下,将2molCO、6molH2和4molCH3OH充入2L的密闭容器中,,因此反应正向进行;故答案为:正向。
⑵根据温度升高,平衡常数减小,说明反应是放热反应,
a.升温,平衡逆向移动,转化率降低,故a不符合题意;
b.加入催化剂,平衡不移动,转化率不变,故b不符合题意;
c.增加CO的浓度,平衡正向移动,但CO转化率降低,故c不符合题意;
d.加入H2加压,平衡正向移动,CO转化率增大,故d符合题意;
e.加入惰性气体加压,平衡不移动,转化率不变,故e不符合题意;
f.分离出甲醇,平衡正向移动,转化率增大,故f符合题意;
综上所述,答案为df。
10. (1) 46
(2) 反应I > 该反应为放热反应,温度升高,平衡逆向移动 3.70
解析:(1) =436×3+803×2 414×3 326 464×3= 46;故答案为: 46。
(2)①根据图中曲线,温度低时反应I的转化率较大,说明催化剂效果最佳的反应是反应I;故答案为:反应I。
②时处于平衡状态,正反应为放热反应,温度越高转化率越小,平衡时转化率应大于,a、b点转化率相等,则b点应正反应进行,因此υ(正)>υ(逆) ;故答案为:>。
③的a点转化率比的c点高的原因是该反应为放热反应,温度升高,平衡逆向移动;故答案为:该反应为放热反应,温度升高,平衡逆向移动。
④温度为时,建立三段式,该反应的平衡常数;故答案为:3.70