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PAGE9-化學反應的調控(40分鐘70分)一、選擇題(本題包括9小題,每小題5分,共45分)1.(2024·蘇州高二檢測)煉鐵高爐中冶煉鐵的反應為Fe2O3(s)+3CO(g)eq\o(,\s\up7(高溫))2Fe(s)+3CO2(g),下列說法正確的是()A.上升溫度,反應速率減慢B.當反應達到化學平衡時,v(正)=v(逆)=0C.提高煉鐵高爐的高度可削減尾氣中CO的濃度D.某溫度下達到平衡時,eq\f(n(CO),n(CO2))不再隨時間而變更【解析】選D。上升溫度,反應速率加快,故A錯誤;當反應達到平衡時,正逆反應速率相等,但不等于零,故B錯誤;高爐煤氣成分與高爐高度沒有關系,增加煉鐵高爐的高度對尾氣中CO的含量無影響,故C錯誤;當反應達到平衡時,體系中的組成保持不變,所以一氧化碳與二氧化碳的物質的量之比也保持不變,故D正確。2.工業(yè)上利用可逆反應N2(g)+3H2(g)2NH3(g)合成氨,下列敘述正確的是()A.合成氨的適宜條件是高溫、高壓、催化劑,其中催化劑不變更該反應的逆反應速率B.恒容通入氬氣,使反應體系的壓強增大,反應速率確定增大C.該反應是放熱反應,降低溫度將縮短反應達到平衡的時間D.在t1、t2時刻,NH3(g)的濃度分別是c1、c2,則時間間隔t1~t2內,NH3(g)生成的平均速率為v=eq\f(c2-c1,t2-t1)【解析】選D。A.催化劑既影響正反應速率,也影響逆反應速率,故A錯誤;B.恒容通入氬氣,使反應體系的壓強增大,由于反應體系中各組分的濃度不變,所以反應速率不變,故B錯誤;C.溫度降低,反應速率減小,反應達到平衡須要的時間增加,故C錯誤;D.在t1、t2時刻,NH3(g)的濃度分別是c1、c2,則該時間段內NH3(g)生成的平均速率為v=eq\f(c2-c1,t2-t1),故D正確。3.據(jù)統(tǒng)計,約有80%~85%的化工生產過程運用催化劑,同樣在化學試驗室進行物質的制取時,也用到催化劑。以下反應不運用催化劑能順當進行的是()A.試驗室用過氧化氫制取氧氣B.試驗室制取氯氣C.工業(yè)上合成氨D.工業(yè)上制備硫酸【解析】選B。過氧化氫制取氧氣須要二氧化錳作催化劑,加速分解,故A錯誤;試驗室制氯氣可用濃鹽酸和二氧化錳在加熱的條件下反應,此處的二氧化錳是氧化劑而非催化劑,則該反應不運用催化劑能順當進行,故B正確;工業(yè)合成氨條件為高溫、高壓、催化劑,則須要運用催化劑,故C錯誤;工業(yè)上制備硫酸須要三氧化硫,三氧化硫須要二氧化硫和氧氣在五氧化二釩的催化下生成,故D錯誤。4.(2024·廈門高二檢測)如圖所示為接觸法制硫酸的設備和工藝流程,其中關鍵步驟是SO2的催化氧化:2SO2+O22SO3ΔH<0。下列說法正確的是()A.反應后氣體分子數(shù)削減,增大反應容器內壓強確定有利于提高生產效益B.反應放熱,為提高SO2轉化率,應盡可能在較低溫度下反應C.工業(yè)生產要求高效,為加快反應速率,應運用催化劑并盡可能提高體系溫度D.沸騰爐流出的氣體必需經過凈化,并補充適量空氣,再進入接觸室【解析】選D。反應后氣體分子數(shù)削減,增大反應容器內壓強,有利于平衡正向移動,但由于增大壓強對設備要求和動力要求很高,成本太高,效益不佳,故A錯誤;反應放熱,為提高SO2轉化率,應盡可能在較低溫度下反應,但反應速率太慢,經濟效益低,故B錯誤;工業(yè)生產要求高效,為加快反應速率,應運用催化劑,還須要考慮催化劑的最佳活性溫度,不愿定溫度越高反應速率越大,故C錯誤;沸騰爐流出的氣體含有許多粉塵和有害氣體,會導致催化劑中毒,因此必需經過凈化,第一階段反應,氧氣含量下降明顯,因此凈化后要補充適量空氣,再進入接觸室,故D正確?!狙a償訓練】(2024·合肥高二檢測)鉬酸鈉和月桂酰肌氨酸的混合液常作為碳素鋼的緩蝕劑。常溫下,碳素鋼在三種不同介質中的腐蝕速率試驗結果如圖所示。下列說法不正確的是()A.鹽酸的濃度越大,腐蝕速率越快B.鉬酸鈉和月桂酰肌氨酸的濃度相等時,腐蝕速率最小C.碳素鋼的腐蝕速率不隨硫酸的濃度增大而增大,說明反應速率不與c(H+)成正比D.對比鹽酸和硫酸兩條曲線,可知Cl-也會影響碳素鋼的腐蝕速率【解析】選C。由圖可知,鹽酸的濃度越大,腐蝕速率越快,A正確;依據(jù)圖示可知,當鉬酸鈉、月桂酰肌氨酸濃度相等時,腐蝕速率最小,緩蝕效果最優(yōu),B正確;碳素鋼的腐蝕速率不隨硫酸的濃度增大而增大,是由于在硫酸濃度很高時,硫酸主要以H2SO4的形式存在,具有強的氧化性,F(xiàn)e被濃硫酸氧化,在金屬表面產生一層致密的氧化物愛惜膜,阻擋金屬的進一步氧化,即發(fā)生鈍化,與溶液中c(H+)大小無關,C錯誤;對比鹽酸和硫酸兩條曲線,發(fā)覺碳素鋼在鹽酸中的腐蝕速率明顯快于在硫酸的腐蝕速率,說明Cl-有助于碳素鋼的腐蝕,而SOeq\o\al(\s\up1(2-),\s\do1(4))不利于碳素鋼的腐蝕,D正確。K5.對于合成氨反應N2(g)+3H2(g)2NH3(g)ΔH<0,下列探討結果和示意圖相符的是()ABCD探討結果壓強對反應的影響溫度對反應的影響平衡體系增加N2對反應的影響催化劑對反應的影響圖示【解析】選C。A項由于p1條件先達到平衡,故p1>p2,由p1→p2,壓強降低,化學平衡左移,NH3的體積分數(shù)應降低,故錯誤;B項由于此反應ΔH<0,故升溫平衡左移,N2的轉化率降低,所以錯誤;C項增大N2的量,會使正反應速率增大,使化學平衡右移,故正確;D項運用催化劑能加快反應速率縮短到達平衡的時間,故錯誤。6.在某恒容密閉容器內,N2、H2的起始物質的量分別為10mol、30mol,達到平衡時N2的轉化率為25%。若從NH3起先反應,在相同條件下欲使平衡時各組分的百分含量相同,則應加入的NH3的物質的量及NH3的轉化率為()A.15mol,25%B.20mol,50%C.20mol,75%D.40mol,80%【解析】選C。從N2、H2起先反應時,N2為10mol,H2為30mol,若從NH3起先反應,并且平衡時各組分的百分含量與前者相同,則NH3的物質的量必需是20mol,故A、D項錯誤。設從NH3起先反應時,NH3轉化的物質的量為x,則有20mol-x=2×10mol×25%,解得x=15mol,故NH3的轉化率為eq\f(15mol,20mol)×100%=75%。7.(2024·濟南高二檢測)在確定條件下,利用CO2合成CH3OH的反應CO2(g)+3H2(g)CH3OH(g)+H2O(g)ΔH1,探討發(fā)覺,反應過程中會發(fā)生副反應為CO2(g)+H2(g)CO(g)+H2O(g)ΔH2,溫度對CH3OH、CO的產率影響如圖所示。下列說法中不正確的是()A.ΔH1<0,ΔH2>0B.增大壓強有利于加快合成反應的速率C.選用合適的催化劑可以減弱副反應的發(fā)生D.生產過程中,溫度越高越有利于提高CH3OH的產率【解析】選D。依據(jù)圖示上升溫度CH3OH的產率降低,反應CO2(g)+3H2(g)CH3OH(g)+H2O(g)向逆反應方向移動,ΔH1<0,上升溫度CO的產率增大,反應CO2(g)+H2(g)CO(g)+H2O(g)向正反應方向移動,ΔH2>0,A正確;反應有氣體參與,增大壓強有利于加快合成反應的速率,B正確;催化劑有確定的選擇性,選用合適的催化劑可以減弱副反應的發(fā)生,C正確;依據(jù)圖示溫度越高CH3OH的產率越低,D錯誤。8.某溫度下,發(fā)生反應N2(g)+3H2(g)2NH3(g)ΔH=-92.4kJ·mol-1,N2的平衡轉化率(α)與體系總壓強(p)的關系如圖所示。下列說法正確的是()A.將1molN2和3molH2置于1L密閉容器中發(fā)生反應,放出的熱量為92.4kJB.平衡狀態(tài)由A到B時,平衡常數(shù)K(A)<K(B)C.上述反應在達到平衡后,增大壓強,H2的轉化率增大D.上升溫度,平衡常數(shù)K增大【解析】選C。該反應為可逆反應,加入的1molN2和3molH2不行能完全反應生成NH3,所以反應放出的熱量小于92.4kJ,A項錯誤;從狀態(tài)A到狀態(tài)B,變更的是壓強,溫度未發(fā)生變更,所以平衡常數(shù)不變,B項錯誤;該反應是反應前后氣體分子數(shù)減小的反應,增大壓強平衡向正反應方向移動,H2的轉化率增大,C項正確;上升溫度,平衡逆向移動,K減小,D項錯誤。9.確定溫度下,在恒壓容器a和恒容容器b中,分別充入體積比為1∶3的N2和H2。起先時兩容器的體積相同,則達到平衡時兩容器中N2的轉化率()A.a中大 B.b中大C.a、b中一樣大 D.無法推斷【解析】選A。由題給信息可知,容器a中的反應與容器b中的反應相比,相當于增大壓強,則平衡正向移動,因此平衡時容器a中N2的轉化率大于容器b中N2的轉化率。二、非選擇題(本題包括2小題,共25分)10.(10分)合成氨工業(yè)中,原料氣(N2、H2及少量CO、NH3的混合氣)在進入合成塔前常用醋酸二氨合銅(Ⅰ)溶液來吸取原料氣中的CO,其反應是[Cu(NH3)2]Ac+CO+NH3[Cu(NH3)3]Ac·COΔH<0。(1)必需除去原料氣中CO的緣由是____________________________________________________________________________________________________。(2)醋酸二氨合銅(Ⅰ)吸取CO的生產適宜條件應是______________________。(3)吸取CO后的醋酸銅氨溶液經過適當處理又可再生,復原其吸取CO的實力以供循環(huán)運用。醋酸銅氨溶液再生的生產適宜條件應是__________________?!窘馕觥糠治鑫O反應的特點:正反應是氣體體積減小的放熱反應,對于這樣一個可逆反應,用化學平衡原理及有關合成氨適宜條件的選擇學問即可作答。答案:(1)防止合成塔中的催化劑中毒(2)低溫、高壓(3)高溫、低壓11.(15分)在硫酸工業(yè)中,通過下列反應使SO2被氧化成SO3:2SO2(g)+O2(g)eq\o(,\s\up7(催化劑),\s\do5(△))2SO3(g)ΔH=-198kJ·mol-1。下表為不同溫度和壓強下SO2的轉化率(%)p/PaT/℃1×1055×1051×1065×1061×10745097.598.999.299.699.755085.692.994.997.798.3(1)從理論上分析,為了使二氧化硫盡可能轉化為三氧化硫,可限制的條件是___________________________________________________________________。(2)實際生產中,選定400~500℃作為操作溫度,其緣由是__________________________________________________________________________________。(3)實際生產中,接受的壓強為常壓,其緣由是____________________________________________________________________________________________。(4)在生產中,通入過量空氣的目的是____________________________________________________________________________________________________。(5)尾氣中有SO2必需回收是為了________________________________________________________________________________________________________。答案:(1)低溫、高壓(2)該溫度是催化劑的活性溫度,選擇此溫度可提高反應速率,縮短反應達到平衡所須要的時間(3)因為在常壓下,400~500℃時,SO2的轉化率已經很高了,若再加壓,對設備及動力系統(tǒng)要求高,加大了成本和能量消耗,不適宜(4)增大氧氣的濃度,使平衡向生成SO3的方向移動,提高SO2的轉化率(5)削減對環(huán)境的污染(20分鐘30分)一、選擇題(本題包括2小題,每小題5分,共10分)1.確定條件下,將10.0molH2和1.0molN2充入恒容密閉容器中,發(fā)生反應N2(g)+3H2(g)2NH3(g),并達到平衡狀態(tài),則H2的轉化率可能是()A.15%B.30%C.35% D.75%【解析】選A。對可逆反應而言,任何一種物質都不能完全轉化;利用“極限法”,假設N2完全轉化,則消耗的H2的物質的量為n(H2)=3n(N2)=3.0mol,但事實上,N2是不行能完全轉化的,因而消耗的H2的物質的量確定小于3.0mol,故H2的轉化率α(H2)<eq\f(3.0mol,10.0mol)×100%=30%。綜上所述,A正確。2.相同溫度下,有體積相同的甲、乙兩個恒容容器,甲容器中充入1gN2和1gH2,乙容器中充入2gN2和2gH2,分別進行合成氨反應。下列敘述中錯誤的是()A.化學反應速率:乙>甲B.平衡后N2的濃度:乙>甲C.H2的平衡轉化率:乙>甲D.平衡混合氣體中H2的體積分數(shù):乙>甲【解析】選D。因為乙容器中的原料投入量正好是甲的2倍,故A項正確。假設起先時乙容器的體積也是甲的2倍(如圖所示),則此時甲、乙兩容器中達到的平衡是等效平衡。再將乙容器的體積壓縮至與甲相等(如圖中丙),則在此過程中化學平衡要向正反應方向移動,即N2、H2的平衡轉化率增大,它們在平衡混合氣體中的體積分數(shù)減小,故C項正確,D項錯誤。此時,丙中N2、H2、NH3的濃度分別比甲中N2、H2、NH3濃度大,但丙中N2、H2的濃度要分別小于甲中N2、H2濃度的2倍,而丙中NH3的濃度要大于甲中NH3濃度的2倍,B項正確。二、非選擇題(本題包括1小題,共20分)3.工業(yè)上合成氨是在確定條件下進行反應:N2(g)+3H2(g)2NH3(g)ΔH=-92.4kJ·mol-1,其部分工藝流程如圖所示。反應體系中各組分的部分性質如下表所示:氣體氮氣氫氣氨熔點/℃-210.01-259.23-77.74沸點/℃-195.79-252.77-33.42回答下列問題:(1)寫出該反應的化學平衡常數(shù)表達式:K=__________。溫度上升,K值__________(填“增大”“減小”或“不變”)。(2

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