2024届人教版高考化学一轮复习第七章第3讲化学反应的方向化学反应的调控作业含答案

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这是一份2024届人教版高考化学一轮复习第七章第3讲化学反应的方向化学反应的调控作业含答案，共24页。试卷主要包含了0 kJ·ml-1，00%,解得x=0，一定条件下合成乙烯，CO2催化重整CH4的反应等内容，欢迎下载使用。

第3讲　化学反应的方向　化学反应的调控

(40分钟)
选题表
知识点
题号
基础
能力
创新
化学反应的方向
1

合成氨、反应条件控制
2,3
5,6,7,8
10
综合

4,9
11

1.化学反应进行的方向是一个比较复杂的问题。下列有关说法正确的是(　C　)
A.反应SO3(g)+H2O(l)H2SO4(l)的ΔS>0
B.1 mol CO2在不同状态时的熵值:S[CO2(g)] C.反应2N2O5(g)4NO2(g)+O2(g)　ΔH>0能否自发进行与温度有关
D.ΔH<0或ΔS>0的反应一定能自发进行
解析:反应SO3(g)+H2O(l)H2SO4(l)的气体分子数减少,该反应的
ΔS<0,选项A错误;同一物质在固态时的熵值小于在气态时的熵值,选项B错误;反应2N2O5(g)4NO2(g)+O2(g)的气体分子数增加,ΔS>0,又因为ΔH>0,ΔH-TΔS<0时,反应能自发进行,因此该反应能否自发进行与温度有关,选项C正确;ΔH<0且ΔS>0的反应一定能自发进行,选项D错误。
2.(2022·江苏苏州二模)我国提出了2030年前实现碳达峰、2060年前实现碳中和的“双碳”目标。二氧化碳催化加氢合成CH3OH是一种实现“双碳”目标的有效方法,其主要反应的热化学方程式为
反应Ⅰ:CO2(g)+3H2(g)CH3OH(g)+H2O(g)　ΔH=-49.0 kJ·mol-1
反应Ⅱ:CO2(g)+H2(g)CO(g)+H2O(g)　ΔH=+41.0 kJ·mol-1
恒压下,n起始(CO2)∶n起始(H2)=1∶3时,甲醇产率随温度的变化如图所示(分子筛膜能选择性分离出H2O)。下列关于该方法的说法不正确的是(　C　)

A.甲醇平衡产率随温度升高而降低的主要原因:温度升高,反应Ⅰ平衡逆向移动
B.采用分子筛膜时的适宜反应温度:210 ℃
C.M→N点甲醇产率增大的原因:温度升高,反应Ⅰ平衡常数增大
D.X点甲醇产率高于Y点的主要原因:分子筛膜可从反应体系中分离出H2O,有利于反应Ⅰ正向进行
解析:反应Ⅰ为放热反应,升高温度,平衡向逆反应方向移动,甲醇的平衡产率降低,A正确;根据图像可知,采用分子筛膜,温度在210 ℃时甲醇产率最高,B正确;反应Ⅰ为放热反应,升高温度,平衡向逆反应方向移动,化学平衡常数减小,M→N 点甲醇产率增大的原因是这段时间反应没有达到平衡,反应向正反应方向进行,甲醇产率增大,C不正确;根据题中信息,分子筛膜能选择性分离出H2O,降低生成物浓度,有利于反应Ⅰ正向进行,D正确。
3.工业合成氨是人类科学技术的一项重大突破。
其反应为N2(g)+3H2(g)2NH3(g)　ΔH=-92.4 kJ· mol-1　 ΔS=
-200 J· mol-1·K-1
回答下列问题。
(1)合成氨反应在常温下　　　　(填“能”或“不能”)自发。
(2)某压强下工业合成氨生产过程中,N2与H2按体积比为1∶3投料时,反应混合物中氨的体积分数随温度的变化曲线如图甲所示,其中一条是经过一定时间反应后的曲线,另一条是平衡时的曲线。

图甲中表示该反应的平衡曲线的是　　　　(填“Ⅰ”或“Ⅱ”);a点,容器内气体n(N2)∶n(NH3)=　　　　,b点,v正　　　　(填“>”“=”或“<”)v逆。
(3)　　　　(填“高”或“低”,下同)温有利于提高反应速率,
　　　　温有利于提高平衡转化率,综合考虑催化剂(铁触媒)活性等因素,工业常采用400～500 ℃。
(4)针对反应速率与平衡产率的矛盾,我国科学家提出了两种解决方案,其中之一为使用MLiH复合催化剂。

下列说法正确的是　　　　(填字母)。
a.300 ℃时,复合催化剂比单一催化剂效率更高
b.同温同压下,复合催化剂有利于提高氨的平衡产率
c.温度越高,复合催化剂活性一定越高
(5)某条件下合成氨速率方程为v=kcα(N2)·cβ(H2)·cγ(NH3),
①根据表中数据,γ=　　　　。
实
验
c(N2)mol·L-1
c(H2)mol·L-1
c(NH3)mol·L-1
vmol·L-1·s-1
1
m
n
p
q
2
2m
n
p
2q
3
m
n
0.1p
10q
4
m
2n
p
2.828q
②此过程中,不断分离出氨可　　　　(填字母)。
a.有利于平衡正向移动　b.防止催化剂中毒　
c.提高正反应速率
解析:(1)对于合成氨反应,常温下,ΔG=ΔH-TΔS=-92.4 kJ· mol-1-
298 K×(-0.2 kJ· mol-1·K-1)=-32.8 kJ· mol-1<0,故合成氨反应在常温下能自发进行。
(2)合成氨是放热反应,曲线Ⅱ表示随着反应的进行,NH3的体积分数逐渐增大,达到平衡状态后继续升温,平衡逆向移动,NH3的体积分数减小,则曲线Ⅰ表示该反应平衡时的曲线。设反应前N2、H2的物质的量分别为1 mol、3 mol,a点时消耗N2的物质的量为x mol,列三段式
　　　　　N2(g)　+　3H2(g)2NH3(g)
起始/mol 1 3 0
转化/mol x 3x 2x
平衡/mol 1-x 3-3x 2x
2x4-2x×100%=50%,解得x=23,此时n(N2)∶n(NH3)=(1-23)∶43=1∶4,由图甲知,b点后NH3的体积分数仍在增大,说明反应仍在向正反应方向进行,此时v正>v逆。
(3)其他条件一定时,升高温度,可以提供更高的能量,使活化分子百分数增大,反应速率加快;合成氨反应是放热反应,要提高平衡转化率,即使平衡正向移动,应降低温度。
(4)由题图可知,300 ℃时,复合催化剂催化时合成氨反应的反应速率比单一催化剂催化时大很多,说明300 ℃时复合催化剂比单一催化剂效率更高,a正确;同温同压下,复合催化剂能提高反应速率,但不能使平衡发生移动,故不能提高氨的平衡产率,b错误;温度过高,复合催化剂可能会失去活性,催化效率反而降低,c错误。
(5)①将实验1、3中数据分别代入合成氨的速率方程可得q=k·mα·
nβ·pγ,10q=k·mα·nβ·(0.1p)γ,联立解得γ=-1。②合成氨过程中,不断分离出氨,降低体系中c(NH3),平衡向正反应方向移动,根据此条件下速率方程,可以提高正反应速率,a、c正确;反应主产物即氨不能使催化剂中毒,b错误。
答案:(1)能　(2)Ⅰ　1∶4　>　(3)高　低 (4)a　(5)①-1　②ac

4.(2022·辽宁丹东二模)利用CH4消除NO2污染,反应原理为CH4(g)+
2NO2(g)N2(g)+CO2(g)+2H2O(g)。在10 L密闭容器中,分别加入
0.50 mol CH4和1.20 mol NO2,测得不同温度下 n(CH4)(单位: mol)随时间变化的有关实验数据如表所示,下列说法正确的是(　C　)
组别
温度/K
时间/min
0
10
20
40
50
①
T1
0.50
0.35
0.25
0.10
0.10
②
T2
0.50
0.30
0.18
M
0.15
A.该反应在高温下才能自发进行
B.T2温度下,若容器内的密度不变,则该反应处于平衡状态
C.可以利用40 min时的数据,计算T2温度下的平衡常数K
D.高温下CH4消除NO2速率较快,所以温度越高越有利于消除NO2
解析:根据表格可知,平衡前,相同时间内,T2时 Δn(CH4)大于T1时的,所以T2温度高于T1,T2时反应到达平衡的时间更短,但是到达平衡时T2对应的CH4含量更高,说明高温不利于CH4的转化,即CH4(g)+
2NO2(g)N2(g)+CO2(g)+2H2O(g)为放热反应,ΔH<0。该反应为气体分子总数增大的反应,则ΔS>0,又因为ΔH<0,根据ΔH-TΔS<0时反应才能自发进行,可知该反应在任何温度下都能自发进行,A错误;ρ=mV,该反应过程中气体总质量和容器总体积均不变,所以气体的密度无论是否到达平衡均不变,不能确定该反应是否处于平衡状态,B错误;根据表格可知,40 min 后T1温度下CH4含量不变,说明处于平衡状态,根据分析可知T2温度下会更快到达平衡,即40 min时T2温度下反应一定处于平衡状态,则对应的数据可以算出此时的平衡常数K,C正确;该反应是放热反应,温度越高越不利于该反应往正向进行,从而导致NO2转化率越低,即超过某一温度后,温度越高越不利于消除NO2,D
错误。
5.合成氨原料气中的CO可通过水煤气变换反应CO(g)+H2O(g)CO2(g)+H2(g)除去。某合成氨原料气中N2、H2、CO、CO2的体积分数分别为20%、50%、25%、5%。一定温度下按不同投料比[n(H2O)n(CO)]通入水蒸气,平衡后混合气体中CO的体积分数如下表所示。
温度/℃
CO的体积分数/%
n(H2O)n(CO)=1
n(H2O)n(CO)=3
n(H2O)n(CO)=5
200
1.70
0.21
0.02
250
2.73
0.30
0.06
300
6.00
0.84
0.43
350
7.85
1.52
0.80
下列说法不正确的是(　D　)
A.从表中数据可知,水煤气变换反应的ΔH<0
B.温度相同时,投料比[n(H2O)n(CO)]越大,CO的转化率越高
C.按n(H2O)n(CO)=1通入水蒸气后,反应前CO在混合气体中的体积分数为20%
D.根据n(H2O)n(CO)=1时数据推算,300 ℃时水煤气变换反应的平衡常数K为46
解析:由表中数据可知,当n(H2O)n(CO)一定时,升高温度,平衡后混合气体中CO的体积分数增大,说明升高温度平衡逆向移动,则水煤气变换反应的ΔH<0,故A正确;由表中数据可知,温度一定时,投料比[n(H2O)n(CO)]越大,平衡时CO的体积分数越小,说明CO的转化率越高,故B正确;原料气中N2、H2、CO、CO2的体积分数分别为20%、50%、25%、5%,设反应前CO的物质的量为 1 mol,则N2为0.8 mol,H2为2 mol,CO2为0.2 mol,又因n(H2O)n(CO)=1,则H2O(g)为1 mol,总物质的量为5 mol,所以CO的体积分数为1mol5mol×100%=20%,故C正确;设反应前CO的物质的量为 1 mol,则N2为0.8 mol,H2为2 mol,CO2为 0.2 mol,H2O(g)为1 mol,反应达到平衡时CO转化了x mol,则有三段式
　　　　　CO(g)+H2O(g)CO2(g)+H2(g)
起始/mol 1 1 0.2 2
转化/mol x x x x
平衡/mol 1-x 1-x 0.2+x 2+x
300 ℃时CO占6%,所以1-x5×100%=6.00%,解得x=0.7,因此CO(g)、H2O(g)、CO2(g)、H2(g)平衡时的物质的量分别为0.3 mol、0.3 mol、0.9 mol、2.7 mol,反应前后气体体积不变,则平衡常数为K=c(CO2)·c(H2)c(CO)·c(H2O)=n(CO2)·n(H2)n(CO)·n(H2O)=0.9×2.70.3×0.3=27,故D错误。
6.(不定项)CO、CO2分别与H2S反应均能制得粮食熏蒸剂COS,反应
如下:
反应Ⅰ.CO(g)+H2S(g)COS(g)+H2(g)ΔH1　平衡常数KⅠ
反应Ⅱ.CO2(g)+H2S(g)COS(g)+H2O(g)ΔH2　平衡常数KⅡ
已知:在相同条件下,v正(Ⅰ,H2S)>v逆(Ⅱ,H2S)。
向两个容积相同的密闭容器中按下表投料(N2不参与反应),在催化剂作用下分别发生上述反应,在相同的时间内COS的物质的量随温度的变化关系如图中实线所示。图中虚线c、d表示两反应的平衡曲线。
项目
反应Ⅰ
反应Ⅱ
起始投料
CO
H2S
N2
CO2
H2S
N2
起始物质
的量/mol
1
1
3
1
1
3

下列有关说法正确的是(　B　)
A.ΔH1<0,曲线d为反应Ⅱ的平衡曲线
B.900 ℃时,平衡常数KⅠ>KⅡ
C.相同条件下,延长反应时间能使反应体系中Y点COS的量达到W点
D.恒温恒容下,向W点表示的反应体系中增大N2的物质的量,能提高H2S的转化率
解析:已知相同条件下,反应Ⅰ速率比反应Ⅱ快,c、d表示两反应的平衡曲线,从图像可知,曲线d的生成物COS的物质的量大,则曲线b、d表示反应Ⅰ,曲线a、c表示反应Ⅱ,c、d均随温度的升高,生成物COS的物质的量减小,则反应Ⅰ、Ⅱ均为放热反应。分析可知,ΔH1<0,曲线c为反应Ⅱ的平衡曲线,A错误;900 ℃时,反应Ⅰ、Ⅱ的初始量相同,反应Ⅰ的生成物COS的物质的量大,容器的容积相同,则反应Ⅰ中生成物的浓度大于反应Ⅱ,则平衡常数KⅠ>KⅡ,B正确;曲线a反应未达到平衡状态,相同条件下,延长反应时间能使反应体系中Y点COS的量达到X点,C错误;恒温恒容下,向W点表示的反应体系中增大N2的物质的量,对反应体系中各物质的浓度无影响,则不能提高H2S的转化率,D错误。
7.(不定项)一定条件下合成乙烯:6H2(g)+2CO2(g)CH2CH2(g)+
4H2O(g)。已知温度对CO2的平衡转化率和催化剂催化效率的影响如图所示。下列说法正确的是(　AB　)

A.M点的正反应速率v正可能小于N点的逆反应速率v逆
B.若投料比n(H2)∶n(CO2)=4∶1,则图中M点乙烯的体积分数为5.88%
C.250 ℃,催化剂对CO2平衡转化率的影响最大
D.当温度高于250 ℃,升高温度,平衡逆向移动导致催化剂的催化效率降低
解析:化学反应速率随温度的升高而增大,由图可得,催化剂的催化效率在温度高于250 ℃时随温度的升高而降低,所以M点的正反应速率v正有可能小于N点的逆反应速率v逆,故A项正确;设开始投料n(H2)为4 mol,则n(CO2)为1 mol,在M点平衡时二氧化碳的转化率为50%,列三段式得
　　　　 6H2(g)+2CO2(g)CH2CH2(g)+4H2O(g)
起始/mol 4 1 0 0
转化/mol 1.5 0.5 0.25 1
平衡/mol 2.5 0.5 0.25 1
所以乙烯的体积分数为0.252.5+0.5+0.25+1×100%≈5.88%,故B项正确;催化剂不影响反应物的平衡转化率,只影响化学反应速率,故C项错误;根据图像,当温度高于250 ℃时,升高温度,二氧化碳的平衡转化率降低,则说明平衡逆向移动,但催化剂与化学平衡没有关系,并不是平衡逆向移动导致催化剂的催化效率降低,故D项错误。
8.(不定项)CO2催化重整CH4的反应:(Ⅰ)CH4(g)+CO2(g)2CO(g)+
2H2(g)　ΔH1,主要副反应:(Ⅱ)H2(g)+CO2(g)CO(g)+H2O(g)ΔH2>0,
(Ⅲ)4H2(g)+CO2(g)CH4(g)+2H2O(g)　ΔH3<0。在恒容反应器中按体积分数(CH4)∶(CO2)=50%∶50%充入气体,加入催化剂,测得反应器中平衡时各物质的体积分数与温度的关系如图所示。下列说法正确的是(　AB　)

A.ΔH1=2ΔH2-ΔH3>0
B.其他条件不变,适当增大起始时(CH4)∶(CO2),可抑制副反应(Ⅱ)(Ⅲ)的进行
C.300～580 ℃时,H2O的体积分数不断增大,是由于反应(Ⅲ)生成H2O的量大于反应(Ⅱ)消耗的量
D.T ℃时,在2.0 L容器中加入2 mol CH4、2 mol CO2以及催化剂进行重整反应,测得CO2的平衡转化率为75%,则反应(Ⅰ)的平衡常数等于81
解析:反应(Ⅰ)可由(Ⅱ)×2减去反应(Ⅲ)得到,故ΔH1=2ΔH2-ΔH3>
0,A正确;其他条件不变,适当增大起始时(CH4)∶(CO2),即增大CH4浓度或减小CO2浓度,根据平衡移动原理,减小反应物浓度或增大生成物浓度,平衡都逆向移动,B正确;300～580 ℃时,H2O的体积分数不断增大,反应(Ⅲ)是放热反应,升温时平衡逆移,消耗H2O,反应(Ⅱ)是吸热反应,升温时平衡正移,生成H2O,而反应(Ⅲ)消耗H2O的量小于反应(Ⅱ)生成水的量,C错误;T ℃时,CO2转化的浓度为2mol2 L×75%=
0.75 mol·L-1,根据三段式
　　　　　　 CH4(g)+CO2(g)2CO(g)+2H2(g)
起始/(mol·L-1) 1 1 0 0
转化/(mol·L-1) 0.75 0.75 1.5 1.5
平衡/(mol·L-1) 0.25 0.25 1.5 1.5
若不考虑副反应,反应(Ⅰ)的平衡常数为1.52×1.520.25×0.25=81,但由于副反应(Ⅲ)中,消耗的氢气的量比二氧化碳多得多,故计算式中,分子减小得更多,故平衡常数的值小于81,D错误。
9.大气污染是中国第一大环境污染问题,氮和硫的氧化物排放是造成大气污染的原因之一。
(1)汽车尾气中的NO由如下反应产生:
N2(g)+O2(g)2NO(g)　ΔH=+180 kJ/mol
已知:2CO(g)+O2(g)2CO2(g) ΔH=-566 kJ/mol
则2CO(g)+2NO(g)N2(g)+2CO2(g) ΔH=　　　　 kJ/mol。
(2)NO可用氨水—臭氧组合高效脱除,与臭氧反应的过程如下:
NO(g)+O3(g)NO2(g)+O2(g)　ΔH=-200.9 kJ/mol
在恒容密闭容器中,NO氧化率随n(O3)n(NO)以及温度的变化曲线如图甲
所示。

①NO氧化率随n(O3)n(NO)增大而增大的主要原因是　。
②当温度高于100 ℃时,O3分解产生活性极高的氧原子,此时NO氧化率随温度升高而降低可能的原因为　。
(3)工业上用硫酸厂尾气中的SO2与SCl2、Cl2为原料合成SOCl2,反应如下:
反应Ⅰ:SO2(g)+Cl2(g)SO2Cl2(g)　ΔH=-471.7 kJ/mol
反应Ⅱ:SCl2(g)+SO2Cl2(g)2SOCl2(g)　ΔH=-5.6 kJ/mol
一定条件下,在5 L的恒容密闭容器中通入一定量的SO2、SCl2与Cl2,反应4 min后达到平衡。若初始压强为p0,反应过程中容器内总压强(p)随时间(t)变化如图乙所示(平衡时温度与初始温度相同)。容器内各组分物质的量如下表。
组分
SO2
Cl2
SCl2
SO2Cl2
SOCl2
起始/mol
0.25
0.25
0.25
0
0
平衡/mol

0.1

①0～1 min容器内压强增大的原因为　。
②反应Ⅰ、Ⅱ达平衡时,SCl2的平衡转化率为　　　　。
③K为平衡常数,pK=-lg K,该温度下,反应Ⅱ的pK=　　　　(保留两位有效数字,lg 2≈0.30)。
(4)在有氧条件下,新型催化剂M能催化NH3与NOx反应生成N2,将一定比例的O2、NH3和NOx的混合气体匀速通入装有催化剂M的反应器中反应,反应相同时间,NOx的去除率随反应温度的变化曲线如图所示。

①在50～150 ℃范围内随温度升高,NOx的去除率迅速上升的原因是
　。
②当反应温度高于380 ℃时,NOx的去除率迅速下降的原因可能是
　。
解析:(1)NO由如下反应产生①N2(g)+O2(g)2NO(g)　ΔH=
+180 kJ/mol,②2CO(g)+O2(g)2CO2(g)　ΔH=-566 kJ/mol,根据盖斯定律由②-①得2CO(g)+2NO(g)N2(g)+2CO2(g),则ΔH=
-566 kJ/mol-(+180 kJ/mol)=-746 kJ/mol。
(2)①NO氧化率随n(O3)n(NO)增大而增大的主要原因是n(O3)n(NO)增大,O3浓度增加,有利于平衡NO(g)+O3(g)NO2(g)+O2(g)正向移动。②当温度高于100 ℃时,O3分解产生活性极高的氧原子,此时NO氧化率随温度升高而降低可能的原因为平衡后,温度升高平衡向逆反应方向移动。
(3)①已知反应为SO2(g)+Cl2(g)+SCl2(g)2SOCl2(g),反应正向进行时气体分子数减小,反应放热,故压强增大应为温度升高引起的热胀冷缩原理。0～1 min容器内压强增大的原因为反应为放热反应,温度升高使体系压强增大。②由题可知SO2、Cl2、SCl2的起始物质的量均为0.25 mol,SO2Cl2平衡时的物质的量为0.1 mol,建立三段式
　　　　　　SO2(g)+　Cl2(g)SO2Cl2(g)
起始/mol 0.25 0.25 0
变化/mol x x x
平衡/mol 0.25-x 0.25-x
　　　　　SCl2(g)+SO2Cl2(g)2SOCl2(g)
起始/mol 0.25 0
变化/mol x-0.1 x-0.1 2x-0.2
平衡/mol 0.35-x 0.1 2x-0.2
恒温恒容下,物质的量之比等于压强之比,故起始压强和平衡压强的比值=起始物质的量和平衡物质的量的比值,
0.25+0.25+0.25(0.25-x)+(0.25-x)+(0.35-x)+0.1+(2x-0.2)=10.8,故x=0.15,所以SCl2的平衡转化率α=x-0.10.25×100%=0.15-0.10.25×100%=20%。
③由②中的三段式可知平衡时c(SCl2)=0.35mol-0.15mol5 L=0.04 mol/L,
c(SO2Cl2)=0.1mol5 L=0.02 mol/L,c(SOCl2)=(2×0.15-0.2)mol5 L=0.02 mol/L,所以K=0.0220.02×0.04=0.5,pK=-lgK=-lg12=-(lg 1-lg 2)≈0.30。
(4)①在50～150 ℃范围内随温度升高,NOx的去除率迅速上升的原因是催化剂活性随温度升高而增大,使NOx的去除速率迅速增大;温度升高,反应速率加快。②当反应温度高于380 ℃时,NOx的去除率迅速下降的原因可能是催化剂活性下降(氨与氧气反应生成了NO)。
答案:(1)-746　(2)①n(O3)n(NO)增大,O3浓度增加,有利于平衡NO(g)+
O3(g)NO2(g)+O2(g)正向移动　②平衡后,温度升高平衡向逆反应方向移动　(3)①反应为放热反应,温度升高使体系压强增大　②20%　③0.30　(4)①催化剂活性随温度升高而增大,使NOx的去除速率迅速增大;温度升高,反应速率加快　②催化剂活性下降(氨与氧气反应生成了NO)

10.萘()与浓硫酸发生取代反应可以生成2种取代产物,反应进程中能量变化如图所示。其中相同投料,经历相同时间,不同反应温度时产物的比例不同,在40 ℃和160 ℃时,得到1取代产物与2取代产物的比值分别为96∶4和15∶85,下列说法正确的是(　C　)

A.1取代产物比2取代产物更稳定
B.升温时,1取代反应的正反应速率减小,2取代反应的正反应速率增大
C.选择合适的催化剂同样可以提高2取代产物比值
D.升温时,2取代产物比值提高是因为2取代反应平衡正向移动
解析:根据图像,2取代产物的能量低于1取代产物,能量越低,物质越稳定,因此2取代产物比1取代产物稳定,故A错误;升温时,1取代反应的正反应速率和2取代反应的正反应速率都增大,故B错误;根据催化剂的选择性,选择合适的催化剂可以加快主反应的反应速率,从而提高单位时间内该反应产物在总产物中的比值,故C正确;1取代反应和2取代反应都是放热反应,1取代反应活化能低,在低温时相对速率比2取代反应快,因此低温时1取代产物所占比值高,升高温度后,活化能不再是制约1取代反应、2取代反应相对速率的关键因素,由于2取代产物更稳定,2取代产物在总产物中的比值增加,反应产物中两者的比值是衡量两个竞争反应的相对快慢的依据,故D
错误。
11.(2022·辽宁名校联盟联考)环氧乙烷()常用于医学消毒,工业上常用乙烯氧化法生产,其反应原理为CH2CH2(g)+12O2(g)(g)　ΔH=-120 kJ· mol-1。
(1)该反应在　　　　(填“高温”或“低温”)条件下自发进行,原子利用率为　　　　。
(2)化工生产设计时,常用串联多个反应器的工艺方法进行合成,并在两个相同的反应器中间加产物吸收装置和热交换降温装置,设计这种工艺的目的是　。
(3)反应过程中常伴随副反应:CH2CH2(g)+3O2(g)2CO2(g)+2H2O(g)　ΔH=-1 350 kJ· mol-1。
在恒容密闭容器中充入1 mol乙烯和含1 mol O2的净化空气,在Ag(耐热)催化下发生上述两个反应,反应相同时间后测得乙烯的转化率α及O2的分压随温度变化如图1所示:

①比较a点v正和v逆:v正　　　(填“>”“<”或“=”)v逆。
②若200 ℃时测得环氧乙烷的选择性为23(某产物的选择性=
原料转化成该产物的物质的量原料转化的总物质的量),计算该温度下主反应的平衡常数(用物质分压表示)Kp=　　　　。
(4)有研究人员对该制备过程的催化剂(其他条件相同)催化机理进行研究,发现Ag通过对O2的吸附完成催化作用,形成的两种中间体相对能量如图2所示,研究还发现若原料气(混有H2S等杂质)不净化,两个中间体和产物环氧乙烷都几乎检测不到。根据以上研究结果下列推测合理的是　　　　(填字母)。
A.由图可知中间体O2-更容易形成
B.杂质气体H2S能与催化剂反应而使催化剂失去活性
C.催化剂Ag并未参与反应
D.Ag的表面积越大,生成环氧乙烷的反应速率一定越快
解析:(1)题给反应是气体体积减小的放热反应,即ΔH<0、ΔS<0,由
ΔG=ΔH-TΔS<0反应自发进行可知,该反应在低温条件下自发进行。由于该反应并没有生成除了目标产物之外的物质,所以原子利用率
为100%。
(2)多个反应器串联可以实现充分反应的目的,在两个相同的反应器间吸收产品并降温,实现平衡正向移动,使原料充分被利用。
(3)①反应相同时间,随温度升高转化率先升后降,对于放热反应而言,若已达到平衡,升温则平衡逆向移动,反应物转化率下降,那么温度升高,转化率升高一定是没达到化学平衡,既然a点没达到化学平衡,在反应正向进行过程中,始终有v正>v逆。
②由图1可知200 ℃时反应已达平衡,
　　　　CH2CH2(g)+12O2(g)(g)
起始/mol 1 1 0
变化/mol 0.6 0.6×23
平衡/mol 0.4 0.4
Kp=1p1/2(O2)=1p0。
(4)由图可知,生成中间体O2-活化能更低,A项正确;杂质气体能与催化剂反应而使催化剂中毒,从而不会吸附氧元素,B项正确;催化剂Ag失去电子参与了反应,C项错误;Ag的表面积越大,吸附产生两种中间体的几率都增大,但其更易获得深度氧化的O2-,另外若有杂质气体使催化剂失活,催化剂表面积再大也无法加快环氧乙烷的合成速率,D项错误。
答案:(1)低温　100%
(2)降温、及时分离出产品有利于平衡正向移动,增大原料利用率
(3)①>　②1p0　(4)AB