高中化学人教版 (2019)选择性必修1第四节 化学反应的调控精品课时练习
展开一、单选题
1.化工生产中,调控反应条件时不需要考虑的角度是
A.目标产物的贮存方法B.增大目标反应的速率
C.提高目标反应的限度D.减少副反应和环境污染
2.下列有关速率与平衡的说法正确的是
A.化学反应速率改变,平衡一定移动B.平衡发生移动,平衡常数一定变化
C.增加某种反应物的量,平衡一定正向移动D.平衡正向移动,反应物的转化率不一定增大
3.有关工业合成氨的说法错误的是
A.不断移去液氨,有利于反应正向进行B.400~500℃时,原料的平衡转化率最大
C.增大压强,氨的分解速率增加D.原料气须经过净化处理,以防止催化剂中毒
4.合成氨工业中采用循环操作,主要是为了
A.增大化学反应速率
B.使氨气液化分离,使化学平衡向生成NH3的方向移动
C.提高氮气和氢气的利用率
D.提高平衡混合物中氨的含量
5.合成氨工业中采用循环操作,主要是为了
A.增大化学反应速率
B.提高氮气和氢气的利用率
C.利用反应放出的热量,同时降低氨气的沸点
D.提高平衡混合物中氨气的含量
6.2021年12月9日,神舟十三号乘组航天员翟志刚、王亚平、叶光富在中国空间站进行太空授课。王亚平利用泡腾片演示了微重力环境下液体表面张力的实验。某维C泡腾片具有抗氧化、防衰老的功效,含有维生素C、柠檬酸、碳酸氢钠、乳糖、山梨糖醇等,遇水有大量气体生成。下列说法错误的是
A.该泡腾片功效与控制反应速率有关
B.泡腾片的保存需注意防潮,故使用后应密封保存
C.由泡腾片溶于水产生二氧化碳的现象可知,酸性:碳酸>柠檬酸
D.其他条件相同时,用温水溶解泡腾片冒气泡的速率比用冷水快
7.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
8.不属于工业合成氨条件的是
A.铁触媒做催化剂B.常压C.500℃左右D.N2和H2的投料比为1∶2.8
9.化学与生活密切相关,下列说法错误的是
A.废旧电池中含汞、镉、铅等重金属,不能就地填埋
B.可以用勒夏特列原理解释钠与氯化钾共融制备钾:Na(l)+KCl(l)⇌K(g)+NaCl(l)
C.燃烧木柴时,采用较细木柴并架空有利于燃烧
D.风能、氢能、地热和天然气都是清洁的新能源
10.下列措施或事实不能用化学平衡移动原理解释的是
A.将NO2平衡球浸泡在冰水中颜色变浅
B.工业合成氨气时使用过量的氮气
C.打开可乐盖后看到大量的气泡逸出
D.使用催化剂,使二氧化硫和氧气在一定条件下转化为三氧化硫
11.化学反应广泛联系生活、生产及研究领域。下列叙述与化学反应调控无关的是
A.油锅起火,盖上锅盖灭火B.生产糖果,加入食用色素
C.鲜牛奶冷藏,冷链运输D.工业合成氨,研发新型催化剂
12.合成氨的热化学方程式为 。最近,吉林大学与韩国、加拿大科研人员合作研究,提出基于机械化学(“暴力”干扰使铁活化)在较温和的条件下由氮气合成氨的新方案(过程如图所示),利用这种方案所得氨的体积分数平衡时可高达。下列说法正确的是
A.该方案所得氨的含量高,主要是因为使用了铁做催化剂
B.采用该方案生产氨气,活化能和均减小
C.该方案氨的含量高,与反应温度较低有关
D.为了提高氨气的产率,应尽量采取较高温度提高化学反应速率
13.有关工业固氮的说法正确的是
A.使用铁催化剂可提高反应物的转化率
B.循环使用、可提高的产率
C.温度控制在左右有利于反应向正方向进行
D.增大压强有利于加快反应速率,所以压强越大越好
14.已知合成氨反应,既要使合成氨的产率增大,又要使反应速率加快,可采取的方法是
①减压;②加压;③升温;④降温;⑤及时从平衡混合气中分离出;⑥补充或⑦加催化剂;
A.③④⑤⑦B.②④⑥C.仅②⑥D.②③⑥⑦
15.化学与生活生产息息相关,下列相关说法正确的是
A.食品加工时不可添加任何防腐剂
B.5G芯片“骁龙888”主要材料是Si
C.从石墨中剥离出的石墨烯薄片能导电,是一种电解质
D.工业合成氨中,触媒的使用是为了提高合成氨的转化率
16.对于反应2SO2(g)+O2(g)2SO3(g),下列说法正确的是
A.反应的ΔS>0
B.反应的平衡常数可表示为K=
C.增大体系的压强能提高SO2的反应速率和转化率
D.使用催化剂能改变反应路径,提高反应的活化能
17.在体积可变的密闭容器中,甲醇在浓硫酸的作用下发生如下反应: 。下列说法正确的是
A.向密闭容器中通入,反应放出的热量为
B.浓硫酸在该反应中只作催化剂
C.
D.升高温度或压缩体积均可加快该反应的反应速率
18.下列说法中错误的是
A.食品袋中的抗氧化剂能延缓食品变质
B.对于同一物质在不同状态时的熵值是:气态>液态>固态
C.平衡常数K值越大,则可逆反应进行越完全,反应物的转化率越大
D.凡是能量达到活化能的分子发生的碰撞均为有效碰撞
19.某已平衡的化学可逆反应,下列有关叙述正确的是
A.使用合适的催化剂可以使平衡正向移动
B.升高温度,平衡一定正向移动
C.增加生成物的质量,平衡一定逆向移动
D.有气体参加的可逆反应,减小体积增大压强能够加快反应速率
20.低温脱氮技术可用于处理废弃中的氮氧化物。发生的化学反应为:4NH3(g)+6NO(g)5N2(g)+6H2O(g)+Q。在恒容密闭容器中,下列说法正确的是
A.该反应是放热反应,降低温度将缩短反应达到平衡的时间
B.其他条件不变,使用高效催化剂,废气中氮氧化物的转化率增大
C.4ml氨气与足量的NO充分反应,放出的热量为Q
D.增大压强,正逆反应速率都增大,平衡逆向移动
21.在密闭容中发生下列反应aA(g)cC(g)+dD(g),反应达到平衡后,将气体体积压缩到原来的一半,当再次达到平衡时,D的浓度为原平衡的1.8倍,下列叙述不正确的是
A.A的转化率变小B.平衡向正反应方向移动
C.D的体积分数变小D.a<c+d
22.在特定条件下,和发生反应:,,且测得合成反应的速率与参与反应的物质的浓度的关系为:。下列有关叙述错误的是
A.当的百分含量不再变化时,反应达到化学平衡
B.加压,增加的倍数大于增加的倍数
C.升高温度,的平衡转化率降低
D.该条件下,分离出可提高转化率,但反应速率将降低
23.对于反应,下列说法正确的是
A.该反应在任意条件下均能自发进行
B.反应的焓变
C.其他条件一定,增加压强,反应平衡常数增大
D.及时分离出,正反应速率增大,平衡向正反应方向移动
24.T℃时,向2.0 L恒容密闭容器中充入,发生反应 。经过一段时间后达到平衡,测得反应过程中部分数据如下表所示。
下列说法正确的是
A.该反应在任何温度下均能自发进行
B.前50 s的平均速率
C.T℃时,该反应的平衡常数为0.025
D.若开始时充入,则平衡时
25.二氧化碳催化加氢制甲醇的反应为,已知该反应为放热反应,在恒容密闭容器中充入和进行反应,下列说法正确的是
A.正反应过程中涉及极性键、非极性键的断裂与形成
B.反应过程中气体密度减小直至反应达平衡状态
C.断键吸收的总能是大于形成化学键放出的总能量
D.反应达到平衡时的转化率一定小于20%
26.哈伯法合成氨技术是德国诺贝尔化学奖获得者哈伯发明的。其合成原理为:N2(g)+3H2(g)2NH3(g) H<0,S<0。下列有关工业合成氨的说法正确的是
A.因为H<0,所以该反应一定能自发进行
B.因为S<0,所以该反应一定不能自发进行
C.在低温下进行是为了提高反应物的转化率
D.使用催化剂加快反应速率是因为催化剂降低了反应的活化能
27.在硫酸工业中,通过下列反应:,下表列出了在不同温度和压强下,反应达到平衡时的转化率。下列说法正确的是
A.工业上通入过量空气的主要目的是加快反应速率
B.回收尾气中的仅为了防止空气污染
C.采用常压条件是因为常压下的转化率足够高,增大压强会增加设备成本
D.选择的较高温度既提高反应速率也提高平衡转化率
28.氨对发展农业有着重要意义,也是重要的化工原料。合成氨的生产流程示意如下。
下列说法不正确的是
A.原料气须经过净化处理,以防止催化剂中毒和安全事故发生
B.合成氨一般选择400~500℃进行,主要是让铁触媒的活性最大,平衡转化率高
C.热交换的目的是预热原料气,同时对合成的氨气进行降温利于液化分离
D.新型锰系催化剂将合成氨的温度、压强分别降到了350℃、1MPa,显著降低合成氨的能耗
29.、和起始的物质的量分数分别为7.5%、10.5%和82%时,在、和不同压强下发生反应:,的平衡转化率随温度的变化如图所示。下列说法正确的是
A.恒压条件下,增加初始用量,增大
B.该反应在常温常压下进行最有利于提高效益
C.压强大小顺序为
D.其他条件不变,若将、初始用量调整为,则增大
二、填空题
30.通常在乙苯蒸汽中掺混水蒸气,控制温度600℃,并保持总压为常压。不同温度下,乙苯的平衡转化率和某催化剂作用下苯乙烯的选择性(指除以外的产物中苯乙烯的物质的量分数)如图:
(1)掺入水蒸气能提高乙苯的平衡转化率,解释说明该事实 。
(2)控制反应温度为600℃的理由是 。
(3)某机构用代替水蒸气开发了乙苯-二氧化碳催化脱氢制苯乙烯。保持常压和原料气比例不变,与掺水蒸气工艺相比,在相同的生产效率下,可降低操作温度;该工艺中还能够发生反应:CO2+H2=CO+H2O,CO2+C=2CO。新工艺的特点有
①CO2与H2反应,使乙苯脱氢反应的化学平衡右移
②不用高温水蒸气,可降低能量消耗
③有利于减少积炭
④有利用CO2资源利用
31.近年来,随着聚酯工业的快速发展,氯气的需求量和氯化氢的产出量也随之迅速增长。因此,将氯化氢转化为氯气的技术成为科学研究的热点。回答下列问题:
(1)Deacn发明的直接氧化法为:222下图为刚性容器中,进料浓度比c(HCl):c(O2)分别等于1:1、4:1、7:1时HCl平衡转化率随温度变化的关系:
①反应平衡常数:K(300℃) K(400℃)(选填“大于”或“小于”)。
②设HCl初始浓度为C0,根据进料浓度比(O2)的数据计算出时O2的平衡转化率等于 。
③按化学计量比进料可以保持反应物高转化率,同时降低产物分离的能耗。进料浓度比c(HCl):c(O2)过低的不利影响是 。
(2)Deacn直接氧化法可按下列催化过程进行:
①l-1
②l-1
③23-1
则④222的= -1。
(3)下列措施可以提高反应222中HCl的平衡转化率的是 (填字母)。
a.增大HCl浓度 b.及时除去H2O(g) c.增加反应体系压强 d.升高温度
32.某实验小组利用酸性溶液与溶液反应研究影响反应速率的因素。设计实验方案如下(实验中所用溶液均已加入):通过测定溶液褪色所需时间的多少来比较化学反应速率,为了探究与浓度对反应速率的影响,某同学在室温下完成以下实验。
(1)为确保能观察到紫色褪去,H2C2O4与KMnO4初始的物质的量需要满足的关系为n(H2C2O4):n(KMnO4) 。
(2)X= 。
(3)2号反应中,的反应速率为 。
(4)在实验中发现高锰酸钾酸性溶液和草酸溶液反应时,开始一段时间反应速率较慢,溶液褪色不明显;但不久突然褪色,反应速率明显加快。某同学认为是放热导致溶液温度升高所致,重做3号实验,测定过程中溶液不同时间的温度,结果如表:
结合实验目的与表中数据,你得出的结论是 。
(5)从影响化学反应速率的因素看,你的猜想还可能是 的影响。若用实验证明你的猜想,除了酸性高锰酸钾溶液和草酸溶液外,还需要选择的试剂最合理的是 填字母)。
A.硫酸钾B.水C.二氧化锰D.硫酸锰
三、解答题
33.综合利用CO2、CO对实现“零排放”有重要意义。H2和CO合成甲醇反应为:。回答下列问题:
(1)决定化学反应速率的主要因素是_______。
A.温度和压强B.反应物浓度C.反应物自身的性质D.催化剂
(2)以下四种情况反应速率最快的是_______。
A.B.
C. D.
(3)若要加快CH3OH的生成速率并提高CO的转化率,可采取的措施是_______。
A.增大CO浓度B.不断移出CH3OHC.减小压强D.增大H2浓度
(4)下图为CO的转化率与温度、压强的相关实验数据:
根据表中信息回答下列问题:
①合成甲醇最合适的温度和压强分别是 、 ,理由是 。
②能正确表示合成甲醇反应中能量变化的图像是 。
34.近年来我国大力加强温室气体CO2的转化研究,如催化氢化合成甲醇技术的工业化量产研究,实现可持续发展。回答下列问题:
(1)已知:CO2(g)+H2(g)⇌H2O(g)+CO(g)ΔH1=+41.1kJ•ml﹣1
CO(g)+2H2(g)⇌CH3OH(g) ΔH2=﹣90.0kJ•ml﹣1
写出CO2催化氢化合成甲醇的热化学方程式 。
(2)为提高CH3OH(g)的产率,理论上应采用的条件是 (填序号)。
a.高温高压
b.低温低压
c.高温低压
d.低温高压
(3)250℃时,在恒容密闭容器中由CO2(g)催化氢化合成CH3OH(g),如图为不同投料比[ ]时某反应物X的平衡转化率的变化曲线。反应物X是 (填“CO2”或“H2”)。
(4)催化剂和反应条件与反应物的转化率和产物的选择性高度相关。控制相同投料比和相同反应时间,得到如下四组实验数据:
根据上表所给数据,用CO2生产甲醇的最优条件为 (填实验编号)。
(5)一定条件下CO2能与N2发生反应:N2(g)+CO2(g)⇌C(s)+2NO(g)。某温度下,若向2L体积恒定的密闭容器中充入等物质的量的N2和CO2,其中N2、NO物质的量随时间变化的曲线如图所示:
①图中B点v正 v逆(填“>”“<”或“=”)。
②第10min时,外界改变的条件可能是 (填字母)。
A.加催化剂
B.增大C(s)的物质的量
C.减小CO2的物质的量
D.升温
E.降温
0
50
150
250
350
0
0.16
0.19
0.20
0.20
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
550
85.6
92.9
94.9
97.7
98.3
实验编号
1
2
3
4
水/mL
10
5
0
X
5
10
10
5
5
5
10
10
时间/s
40
20
10
-
时间/s
0
5
10
15
20
25
30
温度/℃
25
26
26
26
26.5
27
27
5.05×105Pa
1.01×106Pa
3.03×106Pa
230℃
0.7961
0.8972
0.8974
330℃
0.6675
0.7767
0.7770
430℃
0.5520
0.6897
0.6906
实验编号
温度/K
催化剂
CO2的转化率/%
甲醇的选择性/%
A
543
纳米棒
12.3
42.3
B
543
纳米片
11.9
72.7
C
553
纳米棒
15.3
39.1
D
553
纳米片
12.0
70.6
参考答案:
1.A
【详解】A.目标产物贮存与反应条件无关,调控反应条件时不需考虑,A符合题意;
B.增大反应速率,可以提高生产效率,需要考虑,B不符合题意;
C.提高反应限度,可以提高反应物转化率或产物比例,需要考虑,C不符合题意;
D.生产条件中减少副反应和环境污染需要考虑,以达到绿色高效生产的目的,D不符合题意;
答案选A。
2.D
【详解】A.加入催化剂,同等程度的改变正逆反应速率,平衡不移动,A错误;
B.增加反应物的浓度,平衡发生移动,平衡常数不改变,平衡常数只是温度的函数,B错误;
C.反应物若为非气态,增大它的物质的量,平衡不发生移动,C错误;
D.反应物为两种时,增加一种反应物的浓度,平衡正向移动,但本身的转化率减小,另外一种物质的转化率增大,D正确;
故答案选D。
3.B
【详解】A.如果改变可逆反应的条件(如浓度、压强、温度等),化学平衡就被破坏,并向减弱这种改变的方向移动,不断将氨气液化,降低生成物浓度,有利于平衡正向移动,故A正确;
B.合成氨是放热反应,升高温度平衡逆向移动,原料的平衡转化率降低,控制温度为400℃~500℃是因为此温度催化剂的活性最高,反应速率较大,生产效率较高,故B错误;
C.增大压强,化学反应速率增大,氨的分解速率增加,故C正确;
D.制备原料气过程中会产生其它杂质,为防止催化剂中毒和安全,原料气须经过净化处理,故D正确;
故答案选B。
4.C
【详解】合成氨工业中采用循环操作,氮气和氢气循环使用,目的就是提高氮气和氢气的利用率,故选C。
5.B
【详解】A.增大浓度,升高温度,增大压强等才能增大化学反应速率,A项错误;
B.氮气和氢气循环使用,目的就是提高氮气和氢气的利用率,B项正确;
C.沸点是物理性质,是不会降低的,C项错误;
D.用循环操作是为了提高原料利用率,D项错误;
答案选B。
6.C
【详解】A.已知该泡腾片具有抗氧化的功效、遇水有大量气体生成。则该泡腾片泡好后久置还原性的物质会被氧气氧化、气体也基本逸出,所以泡腾片功效与控制反应速率有关,A正确;
B.已知该泡腾片具有抗氧化的功效、遇水有大量气体生成,则泡腾片的保存需注意防潮,故使用后应密封保存,B正确;
C. 强酸能制弱酸,由泡腾片溶于水时柠檬酸、碳酸氢钠反应产生了二氧化碳,则酸性:柠檬酸碳酸,C错误;
D. 其他条件相同时温度高反应速率快,则用温水溶解泡腾片冒气泡的速率比用冷水快,D正确;
故选C。
7.C
【详解】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。
8.B
【详解】合成氨反应的适宜条件是:
压强:从化学平衡角度和化学反应速率角度选择高压;
温度:从化学平衡角度选低温,从化学反应速率角度选高温,综合选择500℃左右;
浓度:N2和H2的投料比为1∶2.8并将气态氨气变成液态并从平衡混合物中分离出去,及时补充氮气和氢气;
催化剂:铁触媒催化剂;
答案选B。
9.D
【详解】A. 废旧电池中含汞、镉、铅等重金属,不能就地填埋,否则会污染环境,故A正确;
B. 钠与氯化钾共融制备钾:Na(l)+KCl(l)⇌K(g)+NaCl(l)是可逆反应,存在平衡,则可用勒夏特列原理解释,故B正确;
C. 燃烧木柴时,采用较细木柴并架空有利于空气流通,更有利于燃烧,故C正确;
D. 风能、氢能、地热是清洁的新能源,但天然气不是新能源,是常规能源,故D错误;
答案D。
10.D
【详解】A.存在平衡2NO2(g)N2O4(g),该反应为放热反应,浸泡在冰水中,温度降低平衡正向移动,NO2浓度变小,颜色变浅,可以用化学平衡移动原理解释,A不符合题意;
B.氢气的成本高于氮气,过量的氮气可以使平衡正向移动,增大氢气的转化率,可以化学平衡移动原理解释,B不符合题意;
C.可乐中存在平衡CO2(g)+H2O(l)H2CO3(g),打开瓶盖后压强减小,平衡向生成气体的方向移动,二氧化碳逸出,能用平衡移动原理解释,C不符合题意;
D.催化剂可以提高反应速率,但不改变平衡,不能用平衡移动原理解释,D符合题意;
综上所述答案为D。
11.B
【详解】A.油锅起火,盖上锅盖灭火,是隔绝空气灭火,与化学反应调控有关,A项正确;
B.生产糖果,加入食用色素,与化学反应调控无关,B项错误;
C.鲜牛奶冷藏,冷链运输,是降低温度,减缓反应速率,与化学反应调控有关,C项正确;
D.工业合成氨,研发新型催化剂,加快反应速率,与化学反应调控有关,D项正确;
答案选B。
12.C
【详解】A.由循环图看出,铁是合成氨的催化剂,但催化剂不影响平衡移动,A错误;
B.使用催化剂能降低活化能,但不改变反应的,B错误;
C.合成氨是放热反应,较低的反应温度有利于提高氮气的转化率及氨气的产率,C正确;
D.合成氨是放热反应,温度过高会影响氨气的产率,D错误;
故选C。
13.B
【详解】A.使用铁催化剂可提高反应物的速率,对转化率无影响,故A错误;
B.循环使用N2、H2,可使反应物尽可能转化为生成物,则可提高氨的产率,故B正确;
C.合成氨反应为放热反应,温度控制在500℃左右与催化剂活性、反应速率有关,而升高温度合成氨反应逆向移动,故C错误;
D.压强越大,对设备的要求越高,成本越高,因此压强不是越大越好,故D错误;
故选B。
14.C
【分析】合成氨反应,该反应的特点为:正反应放热且气体分子数减小;据此分析。
【详解】①减压,反应速率减慢,平衡逆向移动,的产率减小,①不可采取;
②加压,反应速率加快,平衡正向移动,的产率增大,②可采取;
③升温,反应速率加快,平衡逆向移动,的产率减小,③不可采取;
④降温,反应速率减慢,平衡正向移动,的产率增大,④不可采取;
⑤及时从平衡混合气中分离出,反应速率减慢,平衡正向移动,的产率增大,⑤不可采取;
⑥补充N2或H2,反应速率加快,平衡正向移动,的产率增大,⑥可采取;
⑦加催化剂,反应速率加快,但平衡不移动,的产率不变,⑦不可采取;
故选②⑥;
故选C。
15.B
【详解】A.只要按规定合理添加防腐剂,可以提高食物保存时间,因此食品加工可以添加防腐剂,但要注意在要求范围之内,故A错误;
B.单质Si是芯片的主要材料,5G芯片“骁龙888”主要料料是Si,故B正确;
C.石墨烯是碳的一种单质,不是化合物,不能电离,不是电解质,故C错误;
D.铁触媒的使用有利于加快反应速率,但平衡不移动,不能提高合成氨的转化率;故D错误。
答案选B。
16.C
【详解】A.该反应为气体系数之和减小的反应,ΔS<0,A错误;
B.根据平衡常数的定义可知该反应的平衡常数为K=,B错误;
C.加压后,增大各物质的浓度,可以加快反应速率,该反应为气体系数之和减小的反应,加压使平衡正向移动,提高SO2的转化率,C正确;
D.催化剂一般通过降低反应活化能加快反应速率,D错误;
综上所述答案为C。
17.D
【详解】A.可逆反应达到平衡,反应物不可能完全转化,所以放热量不可能达到热化学方程式表达的放热量,描述错误,不符题意;
B.浓硫酸同时做吸水剂,吸收生成的水,促进反应物更多转化,描述错误,不符题意;
C.速率值未标正逆,故无法确定速率比例关系,描述错误,不符题意;
D.升温,物质能量升高,更多分子达到活化状态,增大有效碰撞概率;压缩体积,单位体积内活化分子数量上升,增大有效碰撞概率;所以升温或压缩体积均可加快反应速率,描述正确,符合题意;
综上,本题应选D。
18.D
【详解】A.食品袋中的抗氧化剂,与食品袋中的氧气反应,将延缓食品被氧化而变质,故A正确;
B.对于同一物质在不同状态时的熵值一般是是:气态>液态>固态,故B正确;
C.平衡常数K值越大,生成物的量越多,则可逆反应进行越完全,反应物的转化率越大,故C正确;
D.凡是能量达到活化能的分子发生的碰撞不一定是有效碰撞,发生反应的碰撞才为有效碰撞,故D错误。
综上所述,答案为D。
19.D
【详解】A.催化剂只改变反应速率,不能使平衡发生移动,A错误;
B.升高温度平衡向吸热方向移动,但不一定是正向移动,B错误;
C.若该生成物为固体,增加其质量,平衡不移动,C错误;
D.有气体参加的可逆反应,减小体积增大压强,气体物质的浓度变大,反应速率加快,D正确;
综上所述答案为D。
20.D
【详解】A.降低温度反应速率减小,反应达到平衡时间增长,故A错误;
B.催化剂改变反应速率不改变化学平衡,废气中氮氧化物的转化率不变,故B错误;
C.该反应是可逆反应,4ml氨气与足量的NO充分反应,4ml氨气不可能全部转化,故放出的热量应小于Q,C错误;
D.增大压强,正逆反应速率都增大,有化学计量数可知,正反应方向是气体物质的量增大,逆反应方向是气体物质的量减小,增大压强平衡逆向移动,D正确;
故选D。
21.B
【分析】气体体积刚压缩平衡还未移动时D的浓度是原来的2倍,当再次达到平衡时,D的浓度为原平衡的1.8倍,D的浓度减小,所以压缩体积使平衡向逆反应方向移动。
【详解】A.平衡向逆反应方向移动,A的转化率变小,A不符合;
B.平衡向逆反应方向移动,B符合;
C.平衡向逆反应方向移动,D的体积分数减小,C不符合;
D.增大压强,平衡向气体体积减小的方向移动,该平衡向逆反应方向移动,所以a<c+d,D不符合;
故答案为:B。
22.D
【详解】A.当的百分含量不再变化时,说明平衡不再移动,反应达到化学平衡,A正确;
B.反应为气体分子数减小的反应,加压平衡正向移动,则增加的倍数大于增加的倍数,B正确;
C.反应为放热反应,升高温度,平衡逆向移动,的平衡转化率降低,C正确;
D.该条件下,分离出,平衡正向移动,可提高转化率;,氨气浓度减小,根据速率方程可知,反应速率将增大,D错误;
故选D。
23.B
【详解】A.反应 ()是气体减小的放热反应,△S<0,△H<0,则在T较小时△H-T△S<0,该反应在低温条件下能自发进行,故A错误;
B.转化为的过程放热,则放出的热量大于-akJ,反应的焓变,故B正确;
C.平衡常数只受温度影响,其他条件一定,增加压强,反应平衡常数不变,故C错误;
D.及时分离出,正反应速率瞬间不变,建立平衡过程中会减小,平衡向正反应方向移动,故D错误;
故选B。
24.C
【详解】A.该反应是吸热的熵增反应,该反应在高下能自发进行,故A错误;
B.前50 s的平均速率,故B错误;
C.T℃时达到平衡是三氯化磷、氯气物质的量都为0.2ml,五氯化磷物质的量为0.8ml,则该反应的平衡常数为;故C正确;
D.充入,平衡时,若开始时充入,可以理解为开始充入,分出一半后扩大体积,减小压强,平衡正向移动,则平衡时,故D错误。
综上所述,答案为C。
25.D
【详解】A.正反应过程中,涉及到H-H非极性键、C=O极性键断裂,生成H-O、C-O、C-H极性键,无非极性键形成,故A项错误;
B.反应过程中,反应前后气体总质量不变且为密闭容器,体积不变,则气体密度不变,故B项错误;
C.已知该反应为放热反应,断键吸收的总能是小于形成化学键放出的总能量,故C项错误;
D.当3mlH2完全转化时消耗二氧化碳的物质的量为1ml,极限转化率为20%,该反应为可逆反应,则转化率小于20%,故D项正确;
故本题选D。
26.D
【详解】A.化学反应能否自发进行的判断依据是:ΔG=ΔH-TΔS<0,所以焓变不能独立地作为反应自发性的判据,A错误;
B.化学反应能否自发进行的判断依据是:ΔG=ΔH-TΔS<0,所以焓变不能独立地作为反应自发性的判据,B错误;
C.降低温度虽然反应正向移动,反应物的转化率有所提高,但温度低反应速率慢不利于氨的工业生成,工业上合成氨采用较高温度,是为了加快反应速率,提高生成效率,C错误;
D.催化剂改变反应活化能,降低反应的活化能,加快反应速率,D正确;
故答案为:D。
27.C
【详解】A.工业上通入过量空气的主要目的是加快反应速率和提高二氧化硫的转化率,故A错误;,
B.回收尾气中的是为了防止空气污染和提高原料利用率,故B错误;
C.由表中数据可知,采用常压条件是因为常压下的转化率足够高,增大压强会增加设备成本,故C正确;
D.正反应放热,升高温度平衡逆向移动,的平衡转化率降低,选择的较高温度提高反应速率,故D错误;
选C。
28.B
【分析】氮气和氢气混合气体净化干燥后经过压缩机加压,进入热交换加热后在催化剂作用下发生反应生成氨气,再经过热交换后冷却分离出液态氨,未反应完的氮气和氢气可循环利用。
【详解】A.原料气须经过净化处理,以防止催化剂中毒和安全事故发生,A正确;
B.合成氨一般选择400~500℃进行,主要是让铁触媒的活性最大,反应速率增大,温度升高,该反应的平衡转化率降低,B错误;
C.热交换将氨气的热量转给N2和H2,目的是预热原料气,同时对合成的氨气进行降温利于液化分离,C正确;
D.新型锰系催化剂将合成氨的温度、压强分别从400~500℃、10-30MPa降到了350℃、1MPa,显著降低合成氨的能耗,D正确;
故选B。
29.C
【详解】A.恒压条件下,增加初始用量,、的浓度等比例减小,相当于减小压强,该反应是气体体积减小的反应,减小压强,平衡逆向移动,的平衡转化率减小,A错误;
B.虽然升高温度,SO2的平衡转化率减小,但实际生产当中除了考虑平衡转化率,还需要考虑反应速率和催化剂活性,常温下反应速率较慢,不利于提高效益,B错误;
C.该反应前后气体系数之和减小,相同温度下,增大压强,平衡正向移动,SO2的转化率增大,所以,C正确;
D.当SO2的量一定时,氧气的用量越大,SO2的平衡转化率越大,其他条件不变,若将SO2、O2初始用量调整为2∶1,相当于减少了氧气的用量,SO2的平衡转化率减小,D错误;
故选C。
30.(1)加入水蒸气导致乙苯的分压降低,平衡向气体分子数大的方向移动,即正方向移动,乙苯的平衡转化率提高
(2)600℃,乙苯的平衡转化率和苯乙烯的选择性均较高,温度过低,乙苯转化率降低,温度过高,苯乙烯选择性下降,高温可能使催化剂失活,耗能大
(3)①②③④
【详解】(1)
该反应为气体分子数增大的反应,加入水蒸气,导致乙苯的分压降低,平衡 (g) (g)+H2(g)正向移动,乙苯的平衡转化率提高;
(2)由图得出,600℃,乙苯的平衡转化率和苯乙烯的选择性均较高,温度过低,乙苯转化率降低,反应速率也减慢,温度过高,苯乙烯选择性下降,而且高温可能使催化剂失活,耗能大;
(3)①CO2消耗H2,使乙苯脱氢反应的化平衡正向移动,提高产率,①合理;
②保持常压和原料气比例不变,与掺水蒸气工艺相比,在相同的生产效率下,可降低操作温度,不用高温水蒸气,可降低能量消耗,②符合;
③该工艺发生反应:CO2+H2=CO+H2O,CO2+C=2CO,将C消耗,有利于减少积炭,③符合;
④CO2能与H2反应,有利用CO2资源利用,④符合;
综上所述,①②③④均合理,故选①②③④。
31.(1) 大于 21% O2和Cl2分离能耗较高
(2)-116
(3)bc
【详解】(1)
①根据图知,进料浓度比c(HCl):c(O2)一定时,升高温度HCl的转化率降低,说明平衡逆向移动,升高温度平衡向吸热方向移动,则正反应为放热反应,温度越高化学平衡常数越小,所以K(300℃)大于K(400℃),故答案为:大于;②温度一定时进料浓度比c(HCl):c(O2)越大,HCl的转化率越小,所以400℃进料浓度比c(HCl):c(O2)=1:1时,HCl的转化率为最上边曲线,HCl转化率为84%,可逆反应列三段式如下:,则O2的平衡转化率等于;③进料浓度比c(HCl)∶c(O2)过低时,O2浓度较大,HCl的转化率较高,但Cl2和O2分离能耗较高,生产成本提高;
(2)
根据盖斯定律,(12×①+12×②+③)×2可得:4HCl(g)+O2(g)═2Cl2(g)+2H2O(g)△H=[(166kJ•ml﹣1)×12+(﹣40kJ•ml﹣1)×12+(﹣121kJ•ml﹣1)]×2=﹣116kJ•ml﹣1,故答案为:﹣116;
(3)
4HCl(g)+O2(g)═2Cl2(g)+2H2O(g)为气体体积缩小的放热反应,若要提高HCl的转化率,需要使平衡向着正向移动,可增加反应体系的压强或及时分离出产物,均可提高HCl的转化率,故答案选bc。
32.(1)≥2.5
(2)5
(3)
(4)温度不是反应速率突然加快的原因
(5) 催化剂 D
【分析】根据KMnO4与H2C2O4反应的化学方程式确定二者的比例关系;根据实验1-4中溶液的总体积相等计算x值;根据题中所给物质的量先判断那个过量,再计算反应速率;根据题中表格数据分析反应速率突然加快的原因;根据KMnO4与H2C2O4反应产生的产物分析;据此解答。
【详解】(1)KMnO4酸性溶液与H2C2O4溶液发生氧化还原反应,生成二氧化碳、硫酸锰和水,该反应的离子方程式为2+5H2C2O4+6H+═2Mn2++10CO2+8H2O,为确保能观察到紫色褪去,H2C2O4与KMnO4恰好反应或H2C2O4过量,即n(H2C2O4):n(KMnO4)≥2.5;答案为≥2.5。
(2)为了探究KMnO4与H2C2O4浓度对反应速率的影响,实验1-4中溶液的总体积应该为20,则X=20-10-5=5;答案为5。
(3)2号实验中草酸的物质的量为n(H2C2O4)=0.5ml/L×0.01L=0.005ml,高锰酸钾的物质的量为n(KMnO4)=0.2ml/L×0.005L=0.001ml;由反应2+5H2C2O4+6H+═2Mn2++10CO2+8H2O可知,高锰酸钾不足,所以反应中消耗的草酸的物质的量为n(H2C2O4)=0.001ml×=0.0025ml;2号反应中,H2C2O4的反应速率为v(H2C2O4)==;答案为。
(4)根据表中数据知,20s时温度不是最高,但20s前突然褪色,说明温度不是反应速率突然加快的原因;答案为温度不是反应速率突然加快的原因。
(5)KMnO4与H2C2O4反应生成硫酸锰,锰离子有催化作用,所以猜想还可能是催化剂的作用,要想验证锰离子的催化作用,在做对比实验时同时加入硫酸锰观察反应速率是否变化即可,D选项符合题意;答案为催化剂;D。
33.(1)C
(2)D
(3)D
(4) 的转化率在下已经很高,无需使用高压增加生成成本,该反应正反应为放热反应,高温不利于生成 B
【详解】(1)决定化学反应速率的主要因素是内因:反应物自身的性质,选C,故答案为:C。
(2)比较反应速率,根据方程式的系数比=反应速率之比,需转化为用同一物质、同一单位表示:
A.;
B.转化为用CO表示的速率;
C.转化为用CO表示的速率;
D.转化为用CO表示的速率;
所以速率最快的是D。
(3)A.增大浓度,可以提高反应速率,但是CO转化率下降,A错误;
B.不断移出使反应速率下降,B错误;
C.减小压强使反应速率下降,C错误;
D.增大浓度,可以提高反应速率,同时使平衡往正向移动,提高CO的转化率,D正确;
故选D。
(4)①实际生产中,除了需要考虑反应速率和平衡移动因素外,还需要考虑压强越大,对设备的要求越高,温度越高,需要的能量也越多。的转化率在下已经很高,无需使用高压增加生成成本,该反应正反应为放热反应,高温不利于生成以合成甲醇,所以最合适的温度和压强分别是、,故答案为:;;的转化率在下已经很高,无需使用高压增加生成成本,该反应正反应为放热反应,高温不利于生成;
②合成甲醇反应为放热反应,反应物能量大于生成物能量,故选B。
34.(1)CO2(g)+3H2(g)⇌CH3OH(g)+H2O(g)∆H=﹣48.9kJ/ml
(2)d
(3)CO2
(4)B
(5) > AD
【详解】(1)已知:①CO2(g)+H2(g)⇌H2O(g)+CO(g)ΔH1=+41.1kJ•ml﹣1,②CO(g)+2H2(g)⇌CH3OH(g) ΔH2=﹣90.0kJ•ml﹣1,由盖斯定律①+②可得CO2催化氢化合成甲醇的热化学方程式为:CO2(g)+3H2(g)⇌CH3OH(g)+H2O(g)∆H=+41.1kJ•ml﹣1+(﹣90.0kJ•ml﹣1)=﹣48.9kJ/ml,故答案为:CO2(g)+3H2(g)⇌CH3OH(g)+H2O(g)∆H=﹣48.9kJ/ml;
(2)反应正向放热,降低温度有利于平衡正向移动,提高CH3OH(g)的产率,反应正向体分子数减小,增大压强,有利于平衡正向移动,提高CH3OH(g)的产率,故为提高CH3OH(g)的产率,理论上应采用的条件是低温高压,故答案为:d;
(3)横坐标可看作CO2充入量一定,增大氢气的充入量,平衡正向移动,CO2转化率增大,氢气转化率变小,故反应物X是CO2,故答案为:CO2;
(4)由数据可知,纳米片作催化剂,甲醇的选择性高,对比B、D,温度升高,CO2的转化率增大,但甲醇的选择性降低,故最佳条件为B,故答案为:B;
(5)①由图可知,B点时的物质的量在继续减小,NO的物质的量在继续增加,故反应正向进行,v正>v逆,故答案为:>;
②A.加催化剂,反应速率加快,故A正确;
B.增大C(s)的物质的量,反应速率不变,故B错误;
C.减小CO2的物质的量,反应正向进行,反应速率减小,故C错误;
D.升温,反应速率加快,反应正向进行,故D正确;
E.降温,反应速率减慢,故E错误;
故答案为:AD。
题号
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
答案
A
D
B
C
B
C
C
B
D
D
题号
11
12
13
14
15
16
17
18
19
20
答案
B
C
B
C
B
C
D
D
D
D
题号
21
22
23
24
25
26
27
28
29
答案
B
D
B
C
D
D
C
B
C
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