高中化学第4节 化学反应条件的优化——工业合成氨课时作业

这是一份高中化学第4节 化学反应条件的优化——工业合成氨课时作业，共14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。
工业合成氨（五） 一、单选题，共15小题1．下列事实不能用勒夏特列原理解释的是A．工业上生产硫酸时，充入过量的空气以提高的转化率B．打开可乐瓶盖后看到有大量气泡逸出C．、、HI平衡时的混合气体加压后颜色变深D．工业上用氮气、氢气合成氨气的过程中，通过加压将氨气液化以增大转化率2．对恒温恒容密闭容器中的可逆反应：  ，下列叙述正确的是A．升高温度，v(逆)增大，v(正)减小B．增大压强，v(正)增大，v(逆)减小C．增加的物质的量，v(正)增大，v(逆)减小D．使用催化剂，降低反应活化能，v (正)、v(逆)同时增大，且增大的倍数相同3．将等质量的两份锌粉装入A、B两试管中，分别加入过量的稀硫酸，并向A试管中加入少量CuSO4溶液。下列图象表示产生H2的体积V(相同状况下)与时间t的关系，其中正确的是A． B． C． D．4．下列有关化学反应速率的说法正确的是A．用铁片和稀硫酸反应制取氢气时，改用98%的浓硫酸可以加快产生氢气的速率B．100mL2mol/L的盐酸跟锌片反应，加入适量的氯化钠溶液，反应速率不变C．在一定温度下固定容积的容器中，发生SO2的催化氧化反应，增大容器内压强，反应速率不一定改变。D．NH3的催化氧化是一个放热的反应，所以，升高温度，反应的速率减慢5．甲醇与SO3在有水条件下生成硫酸氢甲酯的反应部分历程如图所示。CH3OH(g)+SO3(g)CH3OSO3H(g)，其中粒子间的静电作用力用“…”表示。下列说法错误的是A．水合CH3OH分子比水合SO3分子更稳定B．反应历程中最大能垒(活化能)为6.62eVC．d到f转化的实质为质子转移D．在反应过程中，水起催化作用6．等质量的铁与过量的盐酸在不同的实验条件下进行反应，测定反应过程中产生氢气体积V的数据，根据数据绘制得如图，则曲线a、b、c、d所对应的实验组别，有关说法错误的是实验组别c(HCl)/mol·L-1温度/℃形状(Fe)Ⅰ2.030块状Ⅱ2.530块状Ⅲ2.550粉末状Ⅳ2.550块状 A．曲线a对应的实验组别为ⅠB．对比实验Ⅰ、Ⅱ说明浓度对化学反应速率的影响C．对比实验Ⅱ、Ⅳ说明温度对化学反应速率的影响D．曲线a、b、c、d对应的实验组别分别为Ⅲ、Ⅳ、Ⅱ、Ⅰ7．在一密闭容器中充入1mol和1molI2，压强为P(Pa)，并在一定温度下使其发生反应：。下列操作中，能使其反应速率减慢的有①保特容器容积不变，向其中充入1mol②保持容器容积不变，向其中充入1mol(不参加反应)③保持容器内压强不变，向其中充入1mol(不参加反应)④保持容器内压强不变，向其中充入1mol和1mol⑤提高起始反应温度A．0个 B．1个 C．2个 D．3个8．下列有关化学反应速率的说法，正确的是A．用铁片和稀硫酸反应制取氢气时，改用铁片和浓硫酸可以加快产生氢气的速率B．100mL的盐酸与锌反应时，加入适量的氯化钠溶液，生成氢气的速率不变C．二氧化硫的催化氧化是一个放热反应，所以升高温度，反应减慢D．汽车尾气中的和可以缓慢反应生成和，减小压强，反应速率减小9．下列有关化学反应速率和限度的说法不正确的是A．实验室用H2O2分解制O2，加MnO2作催化剂后，反应速率明显加快B．在金属钠与足量水的反应中，增加水的量能加快反应速率C．在反应中，2mol SO2和1mol O2反应生成的SO3的物质的量小于2molD．实验室用锌和盐酸反应制取氢气，用锌粉比锌粒反应要快10．化学反应是有历程的，下列有关叙述错误的是A．所有的化学反应都由多个基元反应构成B．化学反应不同，反应历程就不相同C．反应物的结构和反应条件决定着一个反应的反应历程D．由多个基元反应构成的化学反应中，其快慢取决于反应历程中的慢反应11．下列食品添加剂中，其使用目的与反应速率有关的是A．调味剂 B．着色剂 C．抗氧化剂 D．营养强化剂12．已知反应: 2NO(g)+Br2(g)2NOBr(g) ΔH=-a kJ·mol-1（a>0），其反应机理如下①NO(g)+Br2(g)NOBr2(g)快②NO(g)+NOBr2(g)2NOBr(g)慢下列有关该反应的说法正确的是(   )A．该反应的速率主要取决于①的快慢B．NOBr2是该反应的催化剂C．正反应的活化能比逆反应的活化能小a kJ·mol-1D．增大 Br2(g)浓度能增大活化分子百分数， 加快反应速率13．一定温度下，探究铜与稀HNO3反应，过程如图，下列说法不正确的是A．过程Ⅰ中生成无色气体的离子方程式是3Cu＋2＋8H＋===3Cu2＋＋2NO↑＋4H2OB．过程Ⅲ反应速率比Ⅰ快的原因是NO2溶于水，使c(HNO3)增大C．由实验可知，NO2对该反应具有催化作用D．当活塞不再移动时，再抽入空气，铜可以继续溶解14．下列说法正确的是A．催化剂能使不发生反应的物质发生反应B．在化学反应前后，催化剂的化学性质不变，质量改变C．催化剂能改变化学反应速率D．电解水时，向水中加入少量，可使电解速率明显加快，所以是这个反应的催化剂15．反应在一密闭容器中进行，下列条件能加快反应速率的是A．增大体积使压强减小B．保持体积不变，充入N2使压强增大C．保持体积不变，充入氦气使压强增大D．保持压强不变，充入氖气  二、非选择题，共5小题16．(1)Deacon发明的直接氧化法为：4HCl(g)＋O2(g)2Cl2(g)＋2H2O(g)。如图为刚性容器中，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：可知反应平衡常数K(300℃)______________K(400℃)（填“大于”或“小于”）。设HCl初始浓度为c0，根据进料浓度比c(HCl)∶c(O2)＝1∶1的数据计算K(400℃)＝______________（列出计算式）。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)过高的不利影响是______________。(2)在不同温度下，NaClO2溶液脱硫、脱硝的反应中SO2和NO的平衡分压pc如图所示。①由图分析可知，反应温度升高，脱硫、脱硝反应的平衡常数均______________（填“增大”、“不变”或“减小”）。②反应＋2＝2＋Cl﹣的平衡常数K表达式为______________。17．为了在实验室制取干燥的氨气，甲、乙、丙三位同学分别设计了如图所示三套实验装置：（1）写出实验室制氨气的化学方程式：__________________________________。（2）实验装置和所用样品都正确的是__________（填“甲”“乙”或“丙”）。（3）检验试管里是否收集满氨气的方法是____________。（4）上述装置中肯定收集不到氨气的是_________（填“甲”“乙”或“丙”），其原因是_______________（用化学方程式表示）。（5）尾气处理时，下列装置不可以用于处理氨气的是________（填标号）。（6）氨的催化氧化是工业制硝酸的基础反应，写出该反应的化学方程式：_________。18．在硫酸工业中，通过下列反应将SO2氧化成SO3：(已知制备SO3过程中使用的催化剂是，它在400～500℃时催化效果最好)。不同温度和压强下SO2的平衡转化率如表所示。 450℃97.5%99.2%99.6%99.7%550℃85.6%94.9%97.7%98.3% (1)从理论上分析，为了使SO2尽可能转化为SO3，可采取的措施是_________。(2)实际生产中采用400～500℃作为反应温度，除考虑反应速率的因素外，还考虑到__________。(3)实际生产中采用的压强为常压，其原因是_________。(4)在生产中，通入过量空气的目的是_________。(5)尾气中的必须回收的原因是___________。19．在一定条件下，在密闭容器中充入1molSO2与2molNO2发生反应：SO2(g)+NO2(g) SO3(g)+NO(g) △H=-42kJ·mol-1。请回答下列问题。（1）恒温恒容下，在反应平衡体系中再充入一定量SO2，则NO2的平衡转化率__________（填“增大”、“不变”或“减小”，下同）；（2）恒温恒压下，在反应平衡体系中再充入一定量SO2，则NO2的平衡浓度_________；（3）恒容下，升高温度，上述反应的平衡常数K为_________；（4）恒容下，降低温度，重新达到平衡时_________。20．在密闭容器里，通入x mol H2(g)和y mol I2(g)，发生反应：H2(g)＋I2(g) 2HI(g) ΔH＜0。达到平衡后，改变下列条件，反应速率将如何改变 (填“增大”“减小”或“不变”)？平衡将如何移动(填“向左”“向右”或“不变”)?(1)升高温度，反应速率将________，平衡将如何移动________；(2)加入正催化剂，反应速率将________，平衡将如何移动________；(3)充入更多的H2，反应速率将________，平衡将如何移动________；(4)扩大容器的体积，反应速率将________，平衡将如何移动________；(5)容器体积不变，通入氖气，反应速率将________，平衡将如何移动________。参考答案1．C【详解】A．生产硫酸流程中存在：，过量的空气可以提高的浓度，平衡正向移动，能用勒夏特列原理解释，故A不符合题意；B．打开可乐瓶盖后看到有大量气泡逸出，是因为减小压强，和平衡正向移动，产生大量二氧化碳气体，是平衡移动的结果，能用勒夏特列原理解释，故B不符合题意；C．该平衡体系中存在可逆反应：，反应前后气体体积不变，加压平衡不移动，混合气体颜色变深是因为体积缩小浓度增大，和平衡移动无关，不能用勒夏特列原理解释，故C符合题意；D．合成氨反应是气体体积减小的放热反应，增大压强，平衡正向移动，通过加压将氨气液化及时分离出来，使平衡正向移动，与平衡有关，能用勒夏特列原理解释，故D不符合题意。故选C。2．D【详解】A．升高温度，正、逆反应速率都增大，故A错误；B．增大压强，正、逆反应速率都增大，故B错误；C．为固体，增加的物质的量，的浓度不变，(正)、(逆)都不变，故C错误；D．使用催化剂，可同时同等程度地改变正、逆反应速率，所以使用催化剂，(正)、(逆)同时增大，而且增大的倍数相同，故D正确；故选D。3．D【详解】锌和硫酸反应，加入硫酸铜，会置换出金属铜，形成锌、铜、稀硫酸原电池，加速金属铁和硫酸反应的速率，所以反应速率是：a＞b，速率越大，锌完全反应时所用的时间越短，所以a所用的时间小于b的时间；产生氢气的量取决于金属锌的质量，而a中，金属锌一部分用于置换金属铜，导致和硫酸反应生成氢气的量减少，所以氢气的体积是：a＜b，故选D。4．C【详解】A．98%的浓硫酸会使铁片钝化，产生氢气的速率反而会减慢至零，故A错误；B．加入适量的氯化钠溶液会使溶液中的H+浓度减小，则锌片和盐酸反应速率会减小，故B错误；C．一定温度下固定容积的容器中，即恒温恒容下，如果通入惰性气体导致容器内压强增大，则反应速率就不会改变，故C正确；D．无论放热反应还是吸热反应，升高温度，反应速率都会增大，故D错误；本题答案为C。5．A【详解】A．据图可知d为水合CH3OH分子，c为水合SO3分子，c的能量更低，所以水合SO3分子更稳定，A错误；B．据图可知反应历程中最大能垒(活化能)为3.66eV-(-2.96eV)=6.62eV，B正确；C．据图可知d到f的过程中甲醇中的氢原子转移到水分子中，水分子中的氢原子转移到CH3OSO3H分子中，实质为质子转移，C正确；D．反应前后水未发生变化，形成的水合分子降低了能垒，为该反应的催化剂，D正确；综上所述答案为A。6．A【分析】等质量的铁与过量的盐酸反应，因为铁是等物质的量，盐酸的量过量，故生成H2的体积相同。根据外界条件对反应速率的影响，反应物的浓度越大，实验温度越高，固体表面积越大，则反应速率越大，以此解答该题。【详解】A．但化学反应速率随反应物浓度增大而增大，随温度升高而增大，随反应物接触面积增大而增大，由图表和图像可知，a曲线为实验Ⅲ对应的曲线，故A错误；B．对比实验Ⅰ、Ⅱ，盐酸浓度不同，其他条件都相同，说明是对比浓度对化学反应速率的影响，故B正确；C．对比实验Ⅱ、Ⅳ，温度不同，其他条件都相同，说明是对比温度对化学反应速率的影响，故C正确；D．由图象可知，t越小用反应需要的时间越少，反应速率越快，则反应速率为a>b>c>d。由表中数据可知，实验Ⅲ、Ⅳ的温度高于Ⅰ、Ⅱ，且Ⅰ的HCl浓度最低，则Ⅳ中反应速率大于Ⅰ、Ⅱ，即Ⅳ>Ⅱ>Ⅰ；Ⅲ的接触面积大，则反应速率Ⅲ>Ⅳ，所以反应速率为Ⅲ>Ⅳ>Ⅱ>Ⅰ。则曲线a、b、c、d对应的实验组别分别为Ⅲ、Ⅳ、Ⅱ、Ⅰ，故D正确；答案选A。7．B【详解】序号改变条件反应物浓度变化速率变化①容器容积不变，充入1mol增大增大②容器容积不变，充入1mol不参加反应的不变不变③容器内压强不变，充入1mol不参加反应的容器容积增大，反应物浓度减小减小④容器内压强不变，充入1mol和1molI2物质的量为原来的两倍，体积为原来的两倍，反应物浓度不变不变⑤提高起始反应温度不变增大减慢速率的只有③，故选：B。8．D【详解】A．常温下铁遇浓硫酸钝化，铁片与浓硫酸反应不能生成氢气，故A错误；B．向盐酸中加入氯化钠溶液，相当于稀释了盐酸，盐酸浓度减小，反应速率减小，故B错误；C．升高温度，反应速率增大，与反应是吸热还是放热无关，故C错误；D．有气体参加的反应，体系压强越小反应速率越小，故D正确；故选：D。9．B【详解】A、是H2O2分解反应的催化剂，加入，反应速率明显加快，A正确；B、在金属钠与足量水的反应中，增加水的量，物质的浓度不变，因此不能改变化学反应速率，B错误；C、SO2转化为SO3的反应是可逆反应，因此2mol SO2和1mol O2反应生成的SO3小于2mol，C正确；D、实验室用锌和盐酸反应制取氢气，若用锌粉，反应物间的接触面积更大，所以用锌粉的反应速率比用锌粒快，D正确；答案选Ｂ。10．A【详解】A．某些反应是由多个基元反应构成的而还有一些反应其本身就是1个基元反应，A错误；B．每个化学反应都有自己独特的反应历程，反应历程互不相同，B正确；C．反应物的结构和反应条件共同决定该反应的反应热，反应方向和反应历程，C正确；D．慢反应由于反应时间较长，决定着由多个基元反应构成的化学反应的反应时间，D正确；故选A。11．C【详解】A. 调味剂是为了补充、增强、改进食品中的原有口味或滋味，与速率无关，A错误；    B. 着色剂是为了使食品着色后提高其感官性状，与速率无关，B错误；    C. 抗氧化剂能延缓食品氧化速率，与反应速率有关，C正确；D.营养强化剂是提高食品营养价值，与速率无关，D错误。答案为C。12．C【详解】A. 反应速率主要取决于慢的一步，所以反应速率主要取决于②的快慢，故A错误；B. NOBr2是中间产物，而不是催化剂，故B错误；C. 正反应放热，断裂化学键吸收的能量小于形成化学键放出的能量，则正反应的活化能比逆反应的活化能小a kJ⋅mol−1，故C正确；D. 增大浓度，活化分子百分数不变，故D错误；故选C。13．B【详解】A．过程发生的反应为Cu和稀HNO3的反应离子方程式为3Cu＋2＋8H＋=3Cu2＋＋2NO↑＋4H2O，故A正确；B．随着反应的进行，溶液里生成硝酸铜，根据氮元素守恒，溶液中c(HNO3)应比原硝酸浓度减小，不会增大，故B错误；C．加入NO2后反应速率加快，说明NO2对该反应具有催化剂，故C正确；D．反应停止后，再抽入空气，空气中的氧气能与一氧化氮,水继续反应生成硝酸，可继续溶解铜，故D正确；故选B。14．C【详解】A. 催化剂能改变反应速率，但不能引发反应，A项错误，B. 催化剂在反应前后的质量和化学性质都不变，B项错误；C. 催化剂能改变化学反应速率，C项正确；D. 在水中加入，增大了水的导电能力，不是催化剂，D项错误；故选C。15．B【详解】A.增大体积引起各物质浓度减小，反应速率减小，故A不符合题意；B．体积不变，充入N2，N2的浓度增大，反应速率增大，故B符合题意；C．体积不变，充入氦气，各物质的浓度并没有改变，反应速率不变，故C不符合题意；D．保持压强不变，充入氖气，体积增大，各物质浓度减小，反应速率减小，故D不符合题意；综上所述答案为B。16．大于        HCl的转化率减小    减小        【详解】(1)根据图象可知，进料浓度比相同时，温度越高HCl平衡转化率越低，说明该反应为放热反应，升高温度平衡向着逆向移动，则温度越高平衡常数越小，所以反应平衡常数K(300℃)＞K(400℃)；进料浓度比c(HCl)∶c(O2)的比值越大，HCl的平衡转化率越低，根据图象可知，相同温度时HCl转化率最高的为进料浓度比c(HCl)∶c(O2)＝1∶1，该曲线中400℃HCl的平衡转化率为84%，，K(400℃)＝＝＝；进料浓度比c(HCl)∶c(O2)过高时，O2浓度较低，导致HCl的转化率减小；(2)①由图分析可知，反应温度升高，SO2和NO的平衡分压pc越大，说明平衡逆向移动，脱硫、脱硝反应的平衡常数均减小；②反应＋2＝2＋Cl﹣的平衡常数K表达式为。17．    丙    将湿润的红色石蕊试纸放在试管口，若试纸变蓝。则证明氨气已收集满【或用玻璃棒蘸取浓盐酸（或浓硝酸）放在试管口，若产生白烟，则证明氨气已收集满】    乙    （或）    C        【详解】（1）氯化铵与氢氧化钙在加热条件下反应生成氯化钙、氨气和水，反应的化学方程式为，故答案为：；（2）甲中没有干燥装置，得到的氨气中含有水蒸气；乙中浓硫酸能够与氨气发生反应；丙中碱石灰与氨气不反应，能够干燥氨气，故答案案为：丙；（3）氨气与水反应生成一水合氨，一水合氨可部分电离出，能使湿润的红色石蕊试纸变蓝，故可将湿润的红色石蕊试纸放在试管口检验氨气是否已收集满；氨气和氯化氢或硝酸反应可产生白烟，所以可用玻璃棒蘸取浓盐酸或浓硝酸放在试管口，若产生白烟，可证明氨气已经收集满，故答案为：将湿润的红色石蕊试纸放在试管口，若试纸变蓝。则证明氨气已收集满（或用玻璃棒蘸取浓盐酸（或浓硝酸）放在试管口，若产生白烟，则证明氨气已收集满）。（4）氨气为碱性气体，可与浓硫酸反应，反应的化学方程式为（氨过量）或（氨少量），故乙装置肯定收集不到氨气，故答案为：乙；（或）；（5）由于氨气极易溶于水，所以处理氨气时应防止倒吸，A中的漏斗，D中的球形干燥菅可防止倒吸，B中氨气没有与水直接接触，可防止倒吸，而C可引起倒吸，故选C；（6）氨催化氧化可生成一氧化氮和水，该反应的化学方程式为，故答案为：。18．降温、加压、增大O2的浓度    在此温度下催化剂的活性    在常压450℃时，SO2的平衡转化率(97.5%)就已经很高了，若采用高压，平衡虽正向移动，但效果并不明显，比起高压设备的高额造价，得不偿失    增大反应物O2的浓度，提高SO2的平衡转化率    防止污染环境    【分析】从理论上分析，从提高反应速率的角度考虑，合成SO3需要加入催化剂、升温和加压；从增大反应物(SO2)转化率的角度考虑，合成SO3需降温、加压、通入过量空气；在反应过程中由于催化剂在400～500℃时催化效果最好，因此常选择450℃左右，此温度下转化率比较大，因此常采用常压，不采用高压是因为高压对设备要求及动力比较高。【详解】(1)从理论上分析，从提高反应速率的角度考虑，合成SO3需要加入催化剂、升温和加压；从增大反应物(SO2)转化率的角度考虑，合成SO3需降温、加压、通入过量空气；故答案为：降温、加压、增大O2的浓度。(2)实际生产中采用400～500℃作为反应温度，除考虑反应速率的因素外，从表中数据和设备材料的要求及催化剂的活性等方面综合考虑，选择最适宜的工业生产条件，还考虑到在此温度下催化剂的活性；故答案为：在此温度下催化剂的活性。(3)在常压450℃时，SO2的平衡转化率(97.5%)就已经很高了，若采用高压，平衡虽正向移动，但效果并不明显，比起高压设备的高额造价，得不偿失，因此实际生产中采用的压强为常压；故答案为：在常压450℃时，SO2的平衡转化率(97.5%)就已经很高了，若采用高压，平衡虽正向移动，但效果并不明显，比起高压设备的高额造价，得不偿失。(4)在生产中，通入过量空气的目的是增大反应物O2的浓度，提高SO2的平衡转化率；故答案为：增大反应物O2的浓度，提高SO2的平衡转化率。(5)SO2是一种有毒气体，在反应结束后需进行尾气处理，以减少对环境的污染；故答案为：防止污染环境。19．增大    减小    减小    减小    【详解】（1）恒温恒容下，在反应平衡体系中再充入一定量SO2，针对SO2(g)+NO2(g) SO3(g)+NO(g)反应，增大c(SO2),平衡正向移动，则NO2的平衡转化率增大；综上所述，本题答案是：增大。（2）恒温恒压下，在反应平衡体系中再充入一定量SO2，平衡正向移动，则NO2的平衡浓度减小；综上所述，本题答案是：减小。（3）正反应放热，升高温度，平衡逆向移动，上述反应的平衡常数K减小；综上所述，本题答案是：减小。（4）正反应放热，，降低温度，平衡正向移动，重新达到平衡时c(SO2)/c(CO2)减小；综上所述，本题答案是：减小。20．增大    向左    增大    不变    增大    向右    减小    不变    不变    不变    【详解】(1)由于该反应为放热反应，升高温度，正逆反应速率增大，且平衡向左移动，故答案为：增大；向左；(2)加入催化剂，正逆反应速率增大，平衡不移动，故答案为：增大；不变；(3)充入更多的H2，反应物浓度增大，反应速率增大，平衡向右移动，故答案为：增大；向右；(4)扩大容器的体积，反应速率减小，平衡不移动，故答案为：减小；不变；(5)容器容积不变，通入氖气，由于反应物的浓度不变，则反应速率不变，平衡不移动，故答案为：不变；不变。