人教版高中化学选择性必修1 第5周 化学反应的方向与调控 练习(含答案)

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名称 人教版高中化学选择性必修1 第5周 化学反应的方向与调控 练习(含答案)
格式 docx
文件大小 614.1KB
资源类型 教案
版本资源 人教版(2019)
科目 化学
更新时间 2025-10-10 09:46:15

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文档简介

第5周 化学反应的方向与调控
一、选择题(每小题3分)
1.下列说法正确的是( )
A.ΔH>0的反应一定不能自发进行
B.2mol (g)的混乱度和1mol (g)的混乱度相同
C.化学反应室温下不能自发进行,说明该反应的△H<0
D.冰在室温下自动熔化成水,这是熵增的过程
2.下列对化学反应的预测正确的是( )
选项 化学方程式 已知条件 预测
A 它一定是非自发反应
B 能自发反应 一定小于0
C ,能自发反应 a可能等于1或3
D 常温下,能自发反应
3.下列说法正确的是( )
A.反应 ,该反应在加热条件下能自发进行,则
B.反应常温下可自发进行,该反应为吸热反应
C.一定条件下,在管式反应器中发生如下反应: (g)+3H2(g) (g) ,高温有利于上述反应自发进行
D.反应在常温下可自发进行,说明该反应在常温下反应很快
4.已知,下图为工业合成氨的流程图。下列说法正确的是( )
A.此反应自发进行的温度应低于
B.步骤②中“加压”不能提高原料的转化率,但可以加快反应速率
C.步骤④中反应温度越高,催化剂活性越大,反应速率越快
D.步骤④⑤均有利于提高原料的平衡转化率
5.工业合成氨发生的反应为N2(g)+3H2 (g) 2NH3 (g) ΔH < 0。其中丙图是恒温恒容条件下,t1时刻加入H2的变化图,且每个图像的自变量只有一个。下列图像不符合实际的是( )
A. B. C. D.
甲 乙 丙 丁
6.在硫酸工业中,通过下列反应使氧化为: 。下表列出了恒容刚性容器中,在不同温度和压强下,反应达到平衡时的转化率。下列说法错误的是( )
温度/℃ 平衡时的转化率/%
0.1MPa 0.5MPa 1MPa 5MPa 10MPa
450 97.5 98.9 99.2 99.6 99.7
500 85.6 92.9 94.9 97.7 98.3
A.为了增大的转化率,可以控制与的投料比大于2
B.在到达平衡时充入He增大压强,不能增大转化率
C.该反应的正反应方向是放热反应
D.在实际生产中,选定的温度为400~500℃,主要原因是考虑催化剂的活性最佳
7.合成氨工业中,原料气(、及少量CO、的混合气)在进入合成塔前需经过铜氨液处理以除去其中的CO,其反应为 ,所得溶液经过处理可使铜氨液再生,重复利用。以下说法正确的是( )
A.高温、低压条件有利于铜氨液再生
B.该反应在任何温度下都能自发进行
C.合成塔控制温度在400~500℃左右,主要目的是使合成氨反应平衡正向移动
D.合成氨过程中的加压、加催化剂都有利于提高原料的平衡转化率
8.往某密闭容器中加入、和充入,发生反应 ,氢气的平衡转化率随温度和压强的变化如图所示,下列说法错误的是( )
A.压强:
B.低温条件有利于该反应自发进行
C.平衡常数:
D.当的质量不再改变时,该反应达到平衡
9.金属硫化物()催化反应 ,T℃时,平衡常数为K。该反应既可以除去天然气中的,又可以获得。下列说法正确的是( )
A.该反应的
B.T℃时,若,则
C.选择金属硫化物()作催化剂能降低反应活化能和焓变
D.该反应每消耗1mol可除去44.8L
10.工业合成甲醇的原理为 H<0,其工艺流程如图所示。下列叙述正确的是( )
A.“干燥净化”的目的是防止催化剂失活
B.合成甲醇时压强越大越好
C.“冷却装置”能提高原料平衡转化率和反应速率
D.采用“高温”有利于提高甲醇的平衡产率
11.一定条件下,用 Fe2O3、 NiO 或 Cr2O3作催化剂对燃煤烟气进行回收,使 SO2转化生成S。催化剂不同,其他条件(浓度、温度、压强)相同情况下, 相同时间内 SO2的转化率随反应温度的变化如下图所示,下列说法不正确的是( )

A.不考虑催化剂价格因素,选择 Fe2O3作催化剂可以节约能源
B.其他条件相同情况下,选择 Cr2O3作催化剂, SO2的平衡转化率最小
C.a 点后 SO2的转化率减小的原因可能是温度升高催化剂活性降低
D.选择 Fe2O3作催化剂,最适宜温度范围为 340~380℃
二、非选择题
12.(14分)乙炔是重要化工原料,可通过图1路线合成乙酰胺(,结构式如图2)。
(1)(4分)①(2分)反应Ⅰ:,反应在 (填“低温”或“高温”)可以自发。
②(2分),向恒容密闭容器中通入乙炔和水蒸气各发生反应Ⅰ,后利用传感器测得剩余乙炔,前的反应速率: 。
(2)(4分)上述工艺制备乙酰胺需要,工业上利用和在和下,利用铁触媒催化制得。
①(2分)补充完整化学方程式,反应: 。
②(2分)合成氨工业中采用的高温,和常温相比,主要目的是 (填字母)。
A.节约控温成本
B.提高和的平衡转化率
C.加快合成氨反应速率
D.此温度下催化剂活性最强,有利于提高催化效率
(3)(2分)某温度下(此温度较高,不会生成),向恒容密闭容器中充入乙炔、水蒸气和氨各,发生反应Ⅰ和反应Ⅱ,达到平衡时,压强减小为原来的。反应Ⅰ的平衡常数K(I)= 。
(4)(4分)我国科研人员提出了冶炼金属过程合成,再制备乙炔的绿色环保新路线,制备的反应为。
①(2分)恒温恒容密闭容器中该反应达到平衡,加入焦炭,质量 (填“变大”“变小”或“不变”)。
②(2分)恒温密闭容器中加入足量碳酸钡和焦炭,反应从开始至,容器内压强随时间变化趋势如图所示,若在时压缩容器体积,请在下图中画出至达到新平衡时,压强随时间的变化趋势图。
第5周 化学反应的方向与调控
D 【解析】的反应能自发进行,故ΔH>0的熵增反应可能自发进行,A错误;2mol (g)的物质的量大于1mol (g)的物质的量,则2mol (g)的混乱度大于1mol (g)的混乱度,B错误;化学反应为熵增反应,室温下不能自发进行,说明该反应为吸热反应,即ΔH>0,C错误; 熵代表混乱度,液体混乱度>固体混乱度,则冰在室温下自动熔化成水,是熵增的过程,D正确。
C 【解析】为气体体积增大的反应,,,所以在高温条件下能自发进行,A错误;为气体体积增大的反应,,所以当时,一定满足,反应一定能够自发进行,当时,高温下,成立,也可以自发进行,B错误;时,若a=1,则,任意温度自发进行;若a=3,则,低温自发进行,C正确;为气体体积减小的反应,,若,则,一定不能自发进行,D错误。
A 【解析】该反应,根据反应自发进行,该反应在加热(高温)条件下能自发进行,则,A正确;根据ΔH-TΔS<0反应能自发进行,反应4Fe(s)+3O2(g)=2Fe2O3(s)常温下可自发进行,△S<0,则该反应为放热反应,B错误;该反应是熵减的放热反应,低温条件下反应ΔH-TΔS<0能自发进行,则低温有利于苯催化加氢生成环己烷的反应自发进行,C错误;反应N2(g)+3H2(g)2NH3(g)为放热的熵减反应,ΔH<0,ΔS<0,根据ΔH-TΔS<0反应能自发进行,该反应在常温下可自发进行,但是并不能说明该反应在常温下反应很快,D错误。
A 【解析】氮气和氢气的混合气体经过干燥、净化后进入压缩机加压至10MPa~30MPa,再进入热交换机,在铁触媒、400~500℃条件下反应生成氨,生成的NH3和未反应的氮气和氢气都进入热交换机,液化分离得到液态NH3,氮气和氢气进入热交换机重复利用,据此解答。根据ΔH-TΔS<0反应可自发进行,即-92.2×103+T×198.2<0,则T<465.1K,所以此反应自发进行的温度应低于465.1K,A正确;该反应为气体体积减小的反应,加压使其平衡正向移动,能提高原料的转化率,也可以加快反应速率,B错误;并不是温度越高,催化剂活性越大,铁触媒在500℃左右时活性最大,若温度过高,催化剂可能失活,反应速率减小,C错误;步骤④中催化剂不影响化学平衡移动,且该反应为放热反应,理论上降低温度,才能使其平衡正向移动,而采用高温主要是为了加快反应速率,则步骤④中的两个条件对提高原料的平衡转化率没有帮助;步骤⑤将NH3液化分离,使生成物NH3(g)浓度减小,平衡正向移动,有利于提高原料的平衡转化率,D错误。
B 【解析】图甲表示在不同温度下的变化,且反应为放热反应,下最先平衡,并且温度越低平衡生成的氨越多,图中曲线对应较低温度,氨的平衡量较大,A正确;图乙表示随压强增大,正、逆反应速率随之变化。由于提高压强有利于体积变小的正反应,压强以后,v正小于v逆说明反应逆向进行,此图不能反映“增压促进正反应”的事实,B错误;时刻加入氢气后,v正会突增而大于v逆,随后二者逐渐趋于相等,新平衡建立,曲线趋势正确,C正确;随着氮气的物质的量增加,其平衡转化率会随增加而减小,D正确。
A 【解析】增加一种反应物的浓度,可以提高另一种反应物的转化率,故控制二氧化硫和氧气的投料比小于2可以增大二氧化硫的转化率,A符合题意;容器为恒容刚性容器,充入与反应无关的气体,相关反应气体的浓度不变,转化率不变,B不符合题意;由表可知,相同压强时,温度高时二氧化硫的转化率小,则升温平衡左移,该反应的正反应方向是放热反应,C不符合题意;结合选项C可知,高温不利于三氧化硫生成,在实际生产中,考虑到综合经济效益,选定的温度为400~500℃,主要原因是考虑催化剂的活性最佳,D不符合题意。
A 【解析】根据铜氨液与CO、NH3的反应可知,使铜氨液再生,需使化学平衡向逆反应方向移动。由于该反应的正反应是气体体积减小的放热反应,根据平衡移动原理可知,升高温度或减小压强均可使平衡逆向移动,A正确;反应的△H<0,反应后气体分子数减少,△S<0,根据体系的自由能,只有在低温时,反应才能自发进行,B错误;该反应的正反应是放热反应,要使平衡正向移动,应该采用低温条件。合成塔使用热交换控制体系温度在400~500℃左右,主要目的是使催化剂铁触媒的活性达到最佳状态,C错误;使用催化剂只能改变反应途径,降低反应的活化能,但是不能使平衡移动,故使用催化剂无法提高原料的平衡转化率,D错误。
B 【解析】该反应的正反应是一个气体体积增大的反应,增大压强平衡逆向移动,氢气的转化率降低,根据图知,A正确;压强一定时,升高温度氢气的平衡转化率增大,说明升高温度平衡正向移动, 升高温度平衡向吸热方向移动,则该反应的正反应是吸热反应,,产物的气体的物质的量较反应物增加,则,根据<0自发进行,所以高温下才有利于该反应自发进行,B错误;该反应的正反应是吸热反应,三个点的温度高低为,升高温度,平衡正向移动,所以温度越高,平衡常数越大,C正确;当的质量不再改变时,说明反应中各物质的物质的量均不发生改变,反应达到平衡,D正确。
B 【解析】该反应为气体分子数增大的反应,为熵增反应,,A错误;T℃时,反应的平衡常数为,若,则反应正向进行,,B正确;催化剂可以降低反应的活化能加快反应速率,但是不能改变反应的焓变,C错误;没有说明是否处于标准状况,则硫化氢的体积不一定是44.8L,D错误。
A 【解析】“净化”步骤是除去杂质以防止铜触媒中毒失活,确保工业生产过程中的效率和产品质量,A正确;是气体体积减小的反应,增大压强可以使平衡正向移动,增大反应物的转化率,但压强过大会增加对设备材料和制造的要求,提高投资费用,在实际生产中,压强的选择并不是越大越好,而是需要综合考虑多个因素,B错误;是放热反应,“冷却装置”能提高原料平衡转化率,但不能提高反应速率,C错误;是放热反应,采用“高温”不利于提高甲醇的平衡产率,D错误。
B 【解析】根据图像可知,当温度在340℃时,在Fe2O3作催化剂条件下,反应先达到平衡,SO2 的平衡转化率最大,A正确;其他条件相同情况下,选择 Cr2O3作催化剂,在温度为300℃时,SO2 的平衡转化率不是最小的,NiO作催化剂时,相同温度下,SO2 的转化率是最小的,B错误;催化剂催化能力需要维持在一定的温度下,温度太高,催化剂活性可能会降低,C正确;340~380℃温度范围内,催化剂的催化能力最大,二氧化硫的转化率也是最大,反应速率最快,D正确。
12.【答案】(1)①低温 ②
(2)① ②CD
(3)4
(4)①不变 ②
【解析】(1)①反应Ⅰ:,该反应,时反应能自发,则该反应在低温条件下可以自发。②,向恒容密闭容器中通入乙炔和水蒸气各发生反应Ⅰ,后利用传感器测得剩余乙炔,消耗乙炔,同时生成,前的反应速率:。(2)①根据元素守恒,反应:_________的另一产物为。故化学方程式为 。②升温会增加成本,A错误;合成氨反应放热,温度升高,平衡逆向移动,平衡转化率降低,B错误;升温能加快合成氨反应速率,且铁触媒催化活性最强,C正确;此温度下催化剂活性最强,有利于提高催化效率,D正确。(3)某温度下(此温度较高,不会生成),向恒容密闭容器中充入乙炔、水蒸气和氨各, 反应前气体的物质的量共,反应后压强为原来的,则反应后气体的物质的量共,则反应后减少,反应Ⅱ反应前后气体体积不变,则减少的气体的物质的量为消耗的乙炔的物质的量,则反应Ⅰ中有,在1L的容器中,平衡时,反应Ⅰ的平衡常数。(4)①加入固体的量对平衡无影响,加入焦炭,质量不变;②压缩体积,压强增大,平衡逆向移动,所以压强突然增大,随后逐渐减小;但温度不变,平衡常数K不变:Kp=p3(CO),新平衡时的压强和原平衡相等,则至达到新平衡时,压强随时间的变化趋势图如图所示。