化学选择性必修1第2章 化学反应的方向、 限度与速率微项目 探讨如何利用工业废气中的二氧化碳合成甲醇——化学反应选择与反应条件优化课时作业

这是一份化学选择性必修1第2章 化学反应的方向、 限度与速率微项目 探讨如何利用工业废气中的二氧化碳合成甲醇——化学反应选择与反应条件优化课时作业，共19页。试卷主要包含了单选题，共15小题，非选择题，共5小题等内容，欢迎下载使用。
化学反应的选择与反应条件的优化（五）

一、单选题，共15小题
1．已知2SO2(g)+O2(g)⇌2SO3(g) △H=-198kJ⋅mol-1，当有V2O5存在时，该反应机理为：V2O5+SO2→2VO2+SO3(快)；4VO2+O2→2V2O5 (慢)，下列说法正确的是（ ）
A．由反应机理可知VO2和V2O5都是该反应的催化剂
B．该反应在高温下易自发进行
C．该反应的逆反应的活化能大于198kJ⋅mol-1
D．当V2O5存在时，加快化学反应速率，△H会减小
2．A(g)+B(g)C(g)+D(g)反应过程中的能量（单位：kJ•mol-1）变化如图所示：下列有关该反应的说法正确的是

A．正反应与逆反应的活化能相等
B．加入催化剂后，△E、E1、E2均不变
C．一定条件下，1molA（g）与1molB（g）在密闭容器中充分反应，放出的热量等于△E
D．图中反应的焓变为△E，该反应是吸热反应
3．下图为反应2H2(g)+O2(g)=2H2O(g)的能量变化示意图，下列说法正确的是

A．形成2mol H2(g)和1mol O2(g)中的化学键，共吸收1370.8kJ能量
B．1mol H2(g)和0.5mol O2(g)生成1mol H2O(l)放出240.2kJ能量
C．2mol H2(g)和1mol O2(g)反应生成2mol H2O(g)，共放出480.4kJ能量
D．2mol H2(g)和1mol O2(g)的总能量低于2mol H2O(g)的总能量
4．在含Fe3+的S2O82－和I－的混合溶液中，反应S2O82－(aq)+2I－(aq)=2SO42－(aq)+I2(aq)的分解机理及反应进程中的能量变化如下：
步骤①：2Fe3+(aq)+2I－(aq)=I2(aq)+2Fe2+(aq)
步骤②：2Fe2+(aq)+S2O82－(aq)=2Fe3+(aq)+2SO42－(aq)
下列有关该反应的说法正确的是

A．化学反应速率与Fe3+浓度的大小有关
B．该反应为吸热反应
C．Fe2+是该反应的催化剂
D．若不加Fe3+，则正反应的活化能比逆反应的大
5．在一定温度下的定容容器中，当下列哪些物理量不再发生变化时，表明反应：
A（s）+2B（g）C（g）+D（g）已达到平衡状态的是（ ）
① 混合气体的压强；② 混合气体的密度；③ B的物质的量浓度；④ 气体总物质的量；⑤ 混合气体的平均相对分子质量；⑥ C、D反应速率的比值
A．②③⑤ B．①②③ C．②③④⑥ D．①③④⑤
6．下列措施对增大化学反应速率无明显效果的是
A．分解制氧气时，加入催化剂且加热
B．做铝与稀盐酸反应的实验时，将铝片改为铝粉
C．铁与稀硫酸反应制取氢气时，改用质量分数为98%的浓硫酸
D．锌与稀硫酸反应时，加入少量铜粉
7．下列实验现象或图像信息不能说明相应的化学反应是放热反应的是

A．反应物总能量大于生成物总能量 B．反应开始后，甲处液面低于乙处液面
C．反应开始后，针筒活塞向右移动 D．反应开始后，饱和石灰水变浑浊
8．下列图示与对应的叙述正确的是

A．图甲表示一定条件下反应2SO2(g) + O2(g)2SO3(g)中各物质的物质的量浓度随时间的变化，说明t2时刻仅缩小了容器的容积
B．图乙表示反应CO2(g) + 3H2(g) CH3OH(g) + H2O(g) ΔH＜0在恒容密闭容器中，其他条件相同时，仅改变反应温度，n(CH3OH)随时间的变化，说明KⅠ＞KⅡ
C．图丙表示用0.01 mol·L−1 AgNO3溶液滴定浓度均为0.01 mol·L−1的NaX、NaY混合溶液时，－lgc随AgNO3溶液体积的变化，说明Ksp(AgY) ＞Ksp(AgX)
D．图丁表示25℃时，加水稀释10 mL pH均为5的HF与HCN溶液时，溶液的pH随溶液体积的变化，说明Ka(HCN) ＞Ka(HF)
9．已知：A(g)＋2B(g)2C(g) ΔH=−Q kJ·mol-1（Q＞0），在恒容的密闭容器中充入1 mol A和2 mol B，一定条件下发生反应。下列有关说法正确的是
A．平衡时，该反应放出的热量为Q kJ
B．平衡后，缩小容器容积，A的浓度增大
C．平衡前，随着反应进行，容器内气体密度逐渐减小
D．平衡后，再向容器中通入1 mol氦气，A的转化率增大
10．工业制备硫酸接触室的反应2SO2+O2ƒ2SO3+Q，下列说法正确的是（ ）
A．生成的SO3在吸收塔中用水吸收
B．分离出SO3对正反应的反应速率影响大
C．接触室中装配热交换器来充分利用能源
D．工业上选择高压、低温做到又快又好
11．下列与化学反应能量变化相关的叙述正确的是
A．2CH3CH2OH(l)＋6O2(g)===4CO2(g)＋6H2O(l) ΔH＝－1367kJ/mol，可见乙醇燃烧热ΔH＝－1367 kJ/mol
B．放热反应的反应速率总是大于吸热反应的反应速率
C．应用盖斯定律，可计算某些难以直接测量的反应焓变
D．同温同压下，H2(g)＋Cl2(g)===2HCl(g)在光照和点燃条件下的ΔH不同
12．下列反应中的能量变化关系符合如图所示的是

A．盐酸与烧碱反应
B．天然气燃烧
C．三氧化硫与水反应
D．煅烧石灰石
13．下列变化不属于氧化还原反应的是
A．Na2SO3溶液在空气中变质 B工业上炼铁
B．工业炼铁
C．二氧化硫的漂白原理
D．将氯气通入冷的消石灰浊液中
14．如图表示反应 N2(g)+3H2(g)2NH3(g)+Q的正反应速率随时间的变化情况，试根据如图曲线判断下列说法可能正确的是

A．t1时只减小了压强
B．t1时只降低了温度
C．t1时只减小了NH3的浓度，平衡向正反应方向移动
D．t1时减小N2浓度，同时增加了NH3的浓度
15．下列叙述中，不能用勒夏特列原理解释的是
A．打开汽水瓶盖时有大量气泡冒出
B．装有的密闭容器，加热后气体颜色变深
C．用排饱和食盐水方法收集
D．加入催化剂有利于氨的合成


二、非选择题，共5小题
16．一定温度下，向1.0L的密闭容器中加入0.60molX（g），发生反应X(g)Y(s)+2Z(g)，测得反应物X的浓度与反应时间的关系如表所示：
反应时间t/min
0
1
2
3
4
6
8
c(X)/(mol·L-1)
0.60
0.42
0.30
0.21
0.15
a
0.0375

(1)0～3min内用Z表示的平均反应速度v(Z)=___。
(2)分析该反应中反应物的浓度与时间的关系，得出的结论是___。由此规律推出在6min时反应物X的浓度为___mol·L-1。
(3)该反应的逆反应速率随时间变化的曲线如图所示，t2时改变的条件可能是___、___。

17．CO2和CH4是两种重要的温室气体，通过CH4和CO2反应制造更高价值化学品是目前的研究目标。请回答下列问题：
I.工业上可以利用CO2和H2合成CH3OH：CO2(g)＋3H2(g)⇌CH3OH(g)＋H2O(g) ΔH＜0。该反应在起始温度和体积均相同(T℃、1L)的两个密闭容器中分别进行，反应物起始物质的量见下表：

CO2(mol)
H2(mol)
CH3OH(mol)
H2O(mol)
反应a(恒温恒容)
1
3
0
0
反应b(绝热恒容)
0
0
1
1
(1)达到平衡时，反应a，b对比：CO2的体积分数φ(a)_______φ(b)(填“>”、“＜”或“=”))。
(2)下列能说明反应a达到平衡状态的是_______(填字母)。
A．v正(CO2)=3v逆(H2)
B．混合气体的平均摩尔质量不再改变
C．c(CH3OH)=c(H2O)
D．容器内压强不再改变
II.我国科学家研究了不同反应温度对含碳产物组成的影响。
已知：反应1：CO2(g)+4H2(g)⇌CH4(g)+2H2O(g) ΔH＜0
反应2：CO2(g)+H2(g)⇌CO(g)+H2O(g) ΔH>0
在密闭容器中通入3mol的的H2和1mol的CO2，分别在1MPa和10MPa下进行反应。实验中对平衡体系组成的三种物质(CO2、CO、CH4)进行分析，其中温度对CO和CH4的影响如图所示。

(3)1MPa时，表示CH4和CO平衡组成随温度变化关系的曲线分别是_______和_______。M点平衡组成含量高于N点的原因是_______。
(4)图中当CH4和和CO平衡组成均为40%时，若容器的体积为1L，该温度下反应1的平衡常数K的值为_______。
III.在在T1时，向体积为2L的恒容容器中充入物质的量之和为3mol的的CO和和H2，发生反应CO(g)＋2H2(g) ⇌ CH3OH(g)，反应达到平衡时CH3OH(g)的体积分数(φ)与n(H2)/n(CO)的关系如下图所示。

(5)当时，达到平衡后，CH3OH的体积分数可能是图像中的_______(填“D”、“E”或“F”)点。
(6)=_______时，CH3OH的体积分数最大。
18．合理应用和处理元素化合物，在生产生活中有重要意义。尿素[CO(NH2)2]是一种高效化肥，也是一种化工原料。
（1）以尿素为原料在一定条件下发生反应：CO(NH2)2(s)+H2O(l)2NH3(g)+CO2(g) △H=＋133.6 kJ·mol-1。该反应的化学平衡常数的表达式K=_________。
关于该反应的下列说法正确的是________（填字母序号）。
A．从反应开始到平衡时容器中混合气体的平均相对分子质量保持不变
B．在平衡体系中增加水的用量可使该反应的平衡常数增大
C．当容器中NH3的体积分数不再改变时，反应处于平衡状态
（2）尿素在一定条件下可将氮的氧化物还原为氮气。

根据图像，结合（1）中信息，尿素还原NO(g)的热化学方程式是_____________________________________。
（3）密闭容器中以等物质的量的NH3和CO2为原料，在120℃、催化剂作用下反应生成尿素：CO2(g)+NH3(g)CO(NH2)2（s）+H2O(g)，混合气体中NH3 的物质的量百分含量[φ(NH3）%］随时间变化关系如图所示。则a点的正反应速率V正(CO2)_________b点的逆反应速率V逆(CO2)(填“>”、“=”或“ 0.75
【解析】
（1）化学平衡常数是指：一定温度下，可逆反应到达平衡时，生成物的浓度系数次幂之积与反应物的浓度系数次幂之积的比，固体、纯液体不需要在化学平衡常数中写出，因此反应CO(NH2)2(s)+H2O(l)2NH3(g)+CO2(g)的平衡常数K= c2(NH3)·c(CO2)；A．混合气体中只有氨气、二氧化碳，二者物质的量之比为定值2：1，平均相对分子质量不变，A正确；B．平衡常数只受温度影响，温度不变，平衡常数不变，增加水的用量不影响平衡常数，B错误；C．混合气体中只有氨气、二氧化碳，二者物质的量之比为定值2：1，氨气的体积分数始终不变，C错误，答案选A；（2）尿素在一定条件下可将氮的氧化物还原为氮气，反应方程式为：2CO(NH2)2(s)+6NO(g)=5N2(g)+2CO2(g)+4H2O(l)，已知：①CO(NH2)2(s)+H2O(l)2NH3(g)+CO2(g)△H=+133.6kJ/mol，由图可得热化学方程式：②4NH3（g）+6 NO（g）=5 N2（g）+6H2O（l）△H=-2071.9 kJ/mol，根据盖斯定律，①×2+②可得：2CO(NH2)2(s)+6NO(g)=5N2(g)+2CO2(g)+4H2O(l)△H=-1804.7kJ/mol；（3）氨气的体积分数从50%变化为20%后体积分数保持不变，说明b点反应达到平衡状态，a点氨气体积百分含量大于b的氨气体积百分含量，说明反应正向进行达到平衡状态，a点的正反应速率大于b点的正反应速率，故v正（CO2）＞v逆（CO2）；设NH3和CO2的起始物质的量为1mol，平衡时氨气转化率为x，则根据方程式可知
CO2（g）+2NH3（g）⇌CO （NH2）2 （s）+H2O（g）
起始量（mol）：1 1 0
变化量（mol）：0.5x x 0.5x
平衡量（mol）：1-0.5x 1-x 0.5x
氨气的体积分数=(1−x)/(2−x)=20%，解得x=75%，所以氨气的转化率是75%。
19．+247 B B
【详解】
(1)将已知3个反应依次标记为①、②、③，根据盖斯定律③×2-①-②得该催化重整反应△H=（-111×2+75+394）kJ/mol=+247 kJ/mol；
(2) C(s)+2H2(g)CH4(g)的平衡常数为K1=，
C(s)+O2(g)CO2(g)的平衡常数为K2=，
C(s)+O2(g) CO(g) 前后×2得2 C(s)+ O2(g) 2CO平衡常数为K=，
CH4(g)+CO2(g)2CO(g)+2H2(g)的平衡常数K=，所以K用K1、K2、K3表示为K=，故答案为：K=；
(3)由于该反应为吸热且气体体积增大的反应，要提高CH4的平衡转化率，需在高温低压下进行，故选B；
(4)已知正反应是气体分子数增大的吸热反应，A(恒容)、B(恒压，容积可变)相比，B中压强小于A，减压平衡正向移动，则容器B中反应达到平衡后吸收的热量较多，故答案为B。
20．CH3CH2CH3 CH3CH3+Cl2CH3CH2Cl+HCl 2CH3CH2OH+2Na→2CH3CH2ONa+H2↑ C9H20 C4H10 CH2=CH2+Br2→CH2BrCH2Br 催化剂 烃中含碳量较高，导致不易充分燃烧
【详解】
Ⅰ．(1)①丙烷的结构简式为CH3CH2CH3；
②乙烯含有碳碳双键，结构式为；
(2)乙烷与氯气在光照条件下发生取代反应，化学方程式为CH3CH3+Cl2CH3CH2Cl+HCl；
(3)乙醇中的羟基可以和钠发生置换反应生成氢气，化学方程式为2CH3CH2OH+2Na→2CH3CH2ONa+H2↑；
Ⅱ．(1)链状烷烃的通式为CnH2n+2，所以有12n+2n+2=128，解得n=9，所以化学式为C9H20；
(2)1molCH4可以消耗2molO2，1molC2H6可以消耗3.5molO2，1molC3H8可以消耗5molO2，1molC4H10可以消耗6.5molO2，所以消耗氧气最多的是C4H10；
(3)A．生成物可以使酸性高锰酸钾溶液褪色，可以使溴的四氯化碳溶液褪色，说明生成物中含有碳碳双键，最简单的同系物为CH2=CH2，与溴的加成反应方程式为CH2=CH2+Br2→CH2BrCH2Br；
B．该反应中碎瓷片为催化剂，加快反应速率；
C．烃中含碳量较高，导致不易充分燃烧，生成大量的碳颗粒，即黑烟。