人教版 (2019)选择性必修1第四节 化学反应的调控精品课时训练

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SKIPIF 1 < 0 ，该反应在一定条件下的密闭容器中进行。下列说法正确的是
A．达到平衡时，反应速率： SKIPIF 1 < 0
B．当 SKIPIF 1 < 0 、 SKIPIF 1 < 0 、 SKIPIF 1 < 0 的浓度比为1：3：2时，说明反应达到平衡
C．使用催化剂可同时加快正、逆反应速率，提高生产效率
D．若在密闭容器加入1 ml SKIPIF 1 < 0 和过量的 SKIPIF 1 < 0 充分反应，放出热量92.4 kJ
【答案】C
【解析】A．化学平衡是动态平衡，达到平衡时，正反应速率和逆反应速率相等，但不等于0，故A错误；
B．N2、H2、NH3的浓度之比为1：3：2不能说明正逆反应速率相等，无法判断反应是否达到平衡，故B错误；
C．合成氨反应使用催化剂，可同时加快正、逆反应速率，可提高单位时间内氨气的产率，提高生产效率，故C正确；
D．合成氨反应是可逆反应，可逆反应不可能完全反应，则在密闭容器加入1 ml氮气和过量的氢气充分反应，反应放出热量小于92.4 kJ，故D错误；
故选C。
2．工业上利用反应 SKIPIF 1 < 0 合成氨。一定条件下，该反应体系中 SKIPIF 1 < 0 的浓度随时间的变化关系如图所示：
5h后，下列有关描述中，不正确的是
A． SKIPIF 1 < 0 的浓度不再发生变化B．正、逆反应速率均为零
C．反应处于动态平衡D．反应达到限度
【答案】B
【解析】A．由图示可知，5h后，反应达到平衡状态，各物质浓度不变， SKIPIF 1 < 0 的浓度不再发生变化，A正确；
B．可逆反应的平衡状态为动态平衡，平衡时正逆反应速率相等，但不等于零，B错误；
C．可逆反应的平衡状态为动态平衡，平衡时正逆反应速率相等，C正确；
D．当可逆反应达到平衡状态时，反应达到限度，D正确；
答案选B。
3．工业上利用反应 SKIPIF 1 < 0 合成氨。该反应为放热反应，下列有关描述中，不正确的是
A．反应中断裂 SKIPIF 1 < 0 的化学键要吸收能量B．反应中形成 SKIPIF 1 < 0 的化学键要释放能量
C．反应物的总能量比生成物的高D．化合反应都是放热反应
【答案】D
【解析】A．旧键断裂吸收能量，则反应中断裂 SKIPIF 1 < 0 的化学键要吸收能量，A正确；
B．新键形成释放能量，反应中形成 SKIPIF 1 < 0 的化学键要释放能量，B正确；
C．该反应为放热反应，则反应物的总能量比生成物的高，C正确；
D．化合反应不一定是放热反应，如CO2和C的化合反应，是吸热反应，D错误；
故选：D。
4．工业合成氨反应为： SKIPIF 1 < 0 ，该反应若在密闭容器中进行，下列有关说法正确的是
A．减压可以提高NH3产量
B．使用催化剂可加快反应速率
C．升高温度可以实现N2的完全转化
D．平衡时NH3的物质的量是N2的两倍
【答案】B
【解析】A．减小压强，平衡向气体系数和增大的方向移动，减小压强 SKIPIF 1 < 0 平衡逆向移动，所以减压可以降低NH3产量，故A错误；
B．催化剂能降低反应活化能，提高反应速率，使用催化剂可加快 SKIPIF 1 < 0 反应速率，故B正确；
C． SKIPIF 1 < 0 是可逆反应，可逆反应中反应物不可能完全转化为生成物，故C错误；
D． SKIPIF 1 < 0 平衡时各物质浓度不变，但NH3的物质的量不一定是N2的两倍，故D错误；
选B。
5．（2022·云南·昆明一中高二期末）合成氨反应为：N2(g)+3H2(g) SKIPIF 1 < 0 2NH3(g) △H=-92.4kJ·ml-1。下列说法正确的是
A．合成氨反应在任何温度下都能自发
B．1mlN2与过量H2充分反应放热92.4kJ
C．合成氨实际生产中选择高压和低温
D．将氨液化分离，可促进平衡正移及循环利用氮气和氢气
【答案】D
【解析】A．合成氨时放热且熵减的反应，根据∆G=∆H-T∆S＜0能自发可知，该反应低温下能自发，A错误；
B．该反应为可逆反应，不能完全进行，因此1mlN2与过量H2充分反应放热小于92.4kJ，B错误；
C．为了加快反应速率，实际生产中选择高压(10-20MPa)和高温(400℃-500℃)，C错误；
D．氨气易液化，液化分离后生成物减少，平衡正向移动，没有液化的H2和N2可以继续放入反应器中反应，循环利用，D正确；
故选D。
6．完成下列问题。
(1)工业合成氨的反应为 SKIPIF 1 < 0 。设在容积为2.0L的密闭容器中充入0.60ml SKIPIF 1 < 0 和1.60ml SKIPIF 1 < 0 ，反应在一定条件下达到平衡时， SKIPIF 1 < 0 的物质的量分数( SKIPIF 1 < 0 的物质的量与反应体系中总的物质的量之比)为 SKIPIF 1 < 0 ，试计算：
①该条件下 SKIPIF 1 < 0 平衡转化率为_______， SKIPIF 1 < 0 的物质的量分数为_______(小数点后保留一位)。
②该条件下 SKIPIF 1 < 0 的平衡转化率_______(小数点后保留一位)。
③该条件下反应 SKIPIF 1 < 0 的平衡常数为_______。
(2)已知：H—H键的键能为 SKIPIF 1 < 0 ，H—N键的键能为 SKIPIF 1 < 0 ， SKIPIF 1 < 0 键的键能为 SKIPIF 1 < 0 ，则 SKIPIF 1 < 0 与 SKIPIF 1 < 0 反应生成 SKIPIF 1 < 0 的热化学方程式为_______。
(3)已知 SKIPIF 1 < 0 SKIPIF 1 < 0 。蒸发1ml SKIPIF 1 < 0 需要吸收的能量为44kJ，其他相关数据如下表所示：
表中z的大小用x、a、b、d表示为_______。
(4)常温常压下，1.5g火箭燃料二甲基肼( SKIPIF 1 < 0 )完全燃烧放出50kJ热量，则二甲基肼的燃烧热为_______。
【答案】(1) 75% 28.6% 66.7% 0.005
(2) SKIPIF 1 < 0 SKIPIF 1 < 0
(3) SKIPIF 1 < 0
(4) SKIPIF 1 < 0
【解析】（1）由三段式可知： SKIPIF 1 < 0 达到平衡时， SKIPIF 1 < 0 的物质的量分数( SKIPIF 1 < 0 的物质的量与反应体系中总的物质的量之比)为 SKIPIF 1 < 0 ，则 SKIPIF 1 < 0 ，x=0.4ml；①该条件下 SKIPIF 1 < 0 平衡转化率为 SKIPIF 1 < 0 ， SKIPIF 1 < 0 的物质的量分数为 SKIPIF 1 < 0 。②该条件下 SKIPIF 1 < 0 的平衡转化率 SKIPIF 1 < 0 。③反应后氮气、氢气、氨气的物质的浓度分别为 SKIPIF 1 < 0 、 SKIPIF 1 < 0 、 SKIPIF 1 < 0 ，则该条件下反应 SKIPIF 1 < 0 的平衡常数为 SKIPIF 1 < 0 ，反应 SKIPIF 1 < 0 的平衡常数为 SKIPIF 1 < 0 ；
（2）反应焓变=反应物键能总和-生成物键能总和；则 SKIPIF 1 < 0 与 SKIPIF 1 < 0 反应生成 SKIPIF 1 < 0 的热化学方程式： SKIPIF 1 < 0 SKIPIF 1 < 0 ；
（3）蒸发1ml SKIPIF 1 < 0 需要吸收的能量为44kJ，则蒸发6ml SKIPIF 1 < 0 需要吸收的能量为264kJ，反应焓变=反应物键能总和-生成物键能总和；则-x+264=4a+5b-4z-6d，z= SKIPIF 1 < 0 ；
（4）燃烧热是在101 kPa时，1 ml物质完全燃烧生成稳定的氧化物时所放出的热量；1.5g SKIPIF 1 < 0 的物质的量为 SKIPIF 1 < 0 ，则1ml SKIPIF 1 < 0 完全燃烧放出 SKIPIF 1 < 0 SKIPIF 1 < 0 。
7.某学习小组在实验室用 SKIPIF 1 < 0 和 SKIPIF 1 < 0 模拟工业合成氨。某温度下，在容积恒定为2.0L的密闭容器中充入 SKIPIF 1 < 0 和 SKIPIF 1 < 0 ，一段时间后反应达到平衡状态。
(1)已知在该条件下， SKIPIF 1 < 0 与 SKIPIF 1 < 0 反应生成 SKIPIF 1 < 0 ，每转移 SKIPIF 1 < 0 电子放出 SKIPIF 1 < 0 的热量，则该反应的热化学方程式为_______。
(2)一定条件下，能说明该反应达到平衡状态的是_______(填标号)。
A． SKIPIF 1 < 0 的物质的量不再改变B．反应停止进行
C． SKIPIF 1 < 0 、 SKIPIF 1 < 0 和 SKIPIF 1 < 0 的反应速率之比为1∶3∶2D．混合气体总压强不再改变
(3)反应过程中的实验数据如下表所示：
① SKIPIF 1 < 0 内用 SKIPIF 1 < 0 表示的平均反应速率为_______。
②平衡时 SKIPIF 1 < 0 的物质的量浓度为_______。
【答案】(1) SKIPIF 1 < 0
(2)AD
(3) SKIPIF 1 < 0 SKIPIF 1 < 0
【解析】（1） SKIPIF 1 < 0 与 SKIPIF 1 < 0 反应生成 SKIPIF 1 < 0 ，每转移 SKIPIF 1 < 0 电子生成1mlNH3，即生成1ml NH3放出 SKIPIF 1 < 0 的热量，则该反应的热化学方程式为 SKIPIF 1 < 0 。
（2）A．反应达到平衡状态，各物质浓度不再改变， SKIPIF 1 < 0 的物质的量不再改变，说明反应达到平衡状态，故选A； B．反应达到平衡状态，正逆反应速率相等但不等于0，反应没有停止，故B错误；C．任意时刻，反应速率比等于系数比， SKIPIF 1 < 0 、 SKIPIF 1 < 0 和 SKIPIF 1 < 0 的反应速率之比为1∶3∶2，反应不一定平衡，故不选C；D．反应前后气体总物质的量不同，容器体积不变，压强是变量，混合气体总压强不再改变，反应一定达到平衡状态，故选D；选AD。
（3）① SKIPIF 1 < 0 内生成0.4mlNH3，则消耗0.2mlN2，用 SKIPIF 1 < 0 表示的平均反应速率为 SKIPIF 1 < 0 SKIPIF 1 < 0 。②平衡时生成0.4mlNH3，则消耗0.6mlH2， SKIPIF 1 < 0 的物质的量浓度为 SKIPIF 1 < 0 SKIPIF 1 < 0 。
8．氮及其化合物在生产、生活中有着重要作用。请回答下列问题：
(1)工业合成氨的反应N2(g)+3H2(g) SKIPIF 1 < 0 2NH3(g)是一个可逆反应，反应条件是高温、高压，并且需要合适的催化剂。已知断裂1ml相应化学键需要的能量如下：
若反应生成lmlNH3(g)，可_______(填“吸收”或“放出”)热量_______kJ；实验室模拟工业合成氨时，在容积为2L的密闭容器内，反应经过10分钟后，生成10ml氨气，则用氮气表示的化学反应速率是_______ml·L-1·min-1。
(2)汽车尾气中含有的NO是造成城市空气污染的主要因素之一，通过NO传感器可监测汽车尾气中NO含量，其工作原理如图所示：
NiO电极为_______(填“正极”或“负极”)。Pt电极上发生的电极反应式为_______。当电路中有1ml电子发生转移时，消耗NO的体积为_______L(标准状况下)。
(3)一种新型催化剂能使NO和CO发生反应2CO+2NO SKIPIF 1 < 0 N2+2CO2。为验证温度和催化剂的比表面积对化学反应速率的影响规律，某同学设计了如下三组实验。
①a=_______。
②能验证温度对化学反应速率影响规律的实验是_______(填实验编号)。
③恒温恒容条件下，不能说明该反应已达到平衡状态的是_______(填序号)。
a.容器内的压强保持不变
b.容器内各气体的物质的量之比为2：2：1：2
c.v逆(CO2)=v正(NO)
d.容器内混合气体密度不再改变
【答案】(1) 放出 46 0.25
(2) 负极 SKIPIF 1 < 0 11.2
(3) 1.20×10-3 I、III bd
【解析】（1）焓变=反应物总键能-生成物总键能，N2(g)+3H2(g) SKIPIF 1 < 0 2NH3(g) SKIPIF 1 < 0 ，则生成1mlNH3放出46KJ的能量；在容积为2L的密闭容器内，反应经过10分钟后，生成10ml氨气，则反应消耗5mlN2，则用氮气表示的化学反应速率是 SKIPIF 1 < 0 ml·L-1·min-1。
（2）根据图示，NiO电极NO生成NO2，N元素化合价升高，发生氧化反应，NiO电极为负极。氧气在Pt电极得电子生成氧离子，电极反应式为 SKIPIF 1 < 0 。负极反应为 SKIPIF 1 < 0 ，当电路中有1ml电子发生转移时，消耗0.5mlNO，标准状况下的体积为11.2L。
（3）①验证温度和催化剂的比表面积对化学反应速率的影响规律，根据控制变量法，反应物浓度必须相等，所以a=1.20×10-3。②根据“控制变量法”，能验证温度对化学反应速率影响规律的实验，只能温度是变量，所以I、III是能验证温度对化学反应速率影响规律。③a．反应前后气体系数和不同，压强是变量，容器内的压强保持不变，反应一定达到平衡状态，故a不符题意；B．反应达到平衡状态，各物质浓度不变，容器内各气体的物质的量之比为2：2：1：2，不能判断是否发生改变，反应不一定平衡，故b符合题意；C．反应达到平衡状态，正逆反应速率比等于系数比，v逆(CO2)=v正(NO)一定达到平衡状态，故c不符题意；D．反应前后气体总质量不变、容器体积不变，密度是恒量，若容器内混合气体密度不再改变，反应不一定达到平衡状态，故d符合题意；选bd。
9．（2022·辽宁·营口市第二高级中学）合成氨生产技术的创立开辟了人工固氮的途径，对化学工业技术也产生了重大影响。合成氨工业中原料气N2可以从空气中分离得到，H2可用甲烷或焦炭与水蒸气反应制得。
(1)在三个相同容器中各充入1ml N2和3ml H2，在不同条件下反应达到平衡，氨的体积分数随时间变化的曲线如图所示。下列说法中正确的是_______(填字母)。
A．图Ⅰ可能是不同压强对反应的影响，且p2>p1
B．图Ⅱ可能是不同压强对反应的影响，且p1>p2
C．图Ⅲ可能是不同温度对反应的影响，且T1>T2
D．图Ⅱ可能是同温同压下不同催化剂对反应的影响，且催化剂性能1>2
(2)将水蒸气通过红热的焦炭即产生水煤气，热化学方程式为C(s)+H2O(g)=H2(g)+CO(g) ΔH=+131.3kJ·ml-1，ΔS=+133.7J·ml-1·K-1。该反应在常温(298K)下_______(填“能”或“不能”)自发进行。
(3)在一个容积为2L的密闭容器中，通入0.8ml A2气体和0.6ml B2气体，一定条件下发生如下反应：A2(g)+B2(g) SKIPIF 1 < 0 2AB(g) ΔH 90%
(3) 反应①为吸热反应，温度升高不但能加快反应速率，而且有利于该反应正向进行 反应②(或反应③)为放热反应，而反应①为吸热反应，所以温度升高不利于 SKIPIF 1 < 0 的合成，但有利于CO的生成，所以 SKIPIF 1 < 0 产率降低 SKIPIF 1 < 0
(4)增大压强或使用更高效的催化剂
【解析】(1)反应③=反应①+反应②，则ΔH3=ΔH1+ΔH2=+41.4 kJ⋅ml−1+(-90.5kJ⋅ml−1)=-49.1kJ⋅ml−1。
(2)a．反应③是气体体积减小的反应，同一温度下，增大压强，平衡正向移动，CO2转化率升高，则pA＞pB；
b．在曲线A的条件下，起始充入CO2(g)和H2(g)的物质的量分别为1ml、3ml，则CO2(g)和H2(g)的起始浓度分别为1ml/L、3ml/L，设c点时，CO2的转化浓度为x ml/L，则H2、CH3OH、H2O的转化浓度分别为3x ml/L、x ml/L、x ml/L，则c点时CO2、H2、CH3OH、H2O的浓度分别为(1-x)ml/L、(3-3x)ml/L、x ml/L、x ml/L，K= SKIPIF 1 < 0 =300，则 SKIPIF 1 < 0 =300，解得x=0.9，则c点对应CO2转化率为 SKIPIF 1 < 0 =90%。
(3)a．反应①为吸热反应，温度升高不但能加快反应速率，而且有利于该反应正向进行，故CO2转化率随温度升高而增大；
b．反应②(或反应③)为放热反应，而反应①为吸热反应，所以温度升高不利于CH3OH的合成，但有利于CO的生成，所以CH3OH产率降低，CH3OH选择性减小；
c．反应①的平衡常数的表达式为K= SKIPIF 1 < 0 。
(4)反应②（或反应③）是气体体积减小的反应，反应①是气体体积不变的反应，增大压强，反应①的平衡不移动，反应②（或反应③）的平衡正向移动，CH3OH产率增大，CH3OH选择性增大；使用更高效的催化剂，加快反应②（或反应③）的速率，使CH3OH产率增大，从而使CH3OH选择性增大；综上所述，除调控合适的温度外，使CH3OH选择性增大的方法有增大压强或使用更高效的催化剂。
5.某处工厂排出的烟道气中含氮氧化物(主要为NO、NO2)、粉尘和少量水蒸气。课外兴趣活动小组对该工厂排出的烟道气进行处理，并检测其氮氧化物含量，实验装置如图：
已知：①活泼金属易形成氧化膜②形成原电池能加快反应速率③HClO的氧化性比NaClO强；
(1)氮氧化物可用碱溶液吸收。装置D中NO和NO2混合气体按一定比例被NaOH溶液完全吸收生成NaNO2和H2O，写出该反应的化学方程式_______；若反应后尾气无残留，则参加反应的NO2、NO物质的量比值为_______(填字母)。
a.≥1 b.≤1 c.任意值
(2)可使用适量酸性H2O2溶液，将溶液中的NO SKIPIF 1 < 0 全部氧化为NO SKIPIF 1 < 0 ，发生反应的离子方程式是_______。
(3)溶液中NO SKIPIF 1 < 0 直接排放在水体中也会造成污染，现用活泼金属将溶液中NO SKIPIF 1 < 0 转化为N2，实现氮元素的脱除，具体步骤如下：
步骤一、取适量(2)中H2O2处理后的溶液，调节pH至中性，蒸发浓缩，得到c(NO SKIPIF 1 < 0 )为0.100ml·L-1的溶液甲。
步骤二、现量取50mL溶液甲，分别用金属铝、金属铁和铝铁合金在45℃、惰性气体氛围中对溶液乙进行氮脱除。
步骤三、重复实验2~3次，溶液中NO SKIPIF 1 < 0 的残留情况与反应时间的关系如图所示。
①金属铝和金属铁在0~3h内，NO SKIPIF 1 < 0 的脱除效率均很低，几乎没被脱除，其可能的原因是_______。
②0~3h内铝铁合金的氮脱除效率比金属铝、金属铁大得多，其可能的原因_______。
(4)气囊用来储存处理后气体，其中可能含少量NO气体，可用酸性NaClO溶液来处理。HClO氧化NO生成NO SKIPIF 1 < 0 和Cl-，发生反应的离子方程式是_______。
(5)NaClO溶液能有效去除NO。25℃时，NO的去除率随pH的变化如图1所示(用盐酸调节pH)；pH=4时，NO的去除率随温度的变化如图2所示。
①25℃时，随着pH降低，NO脱除率增大的原因是_______。
②pH=4时，60~80℃间NO脱除率下降的原因是_______。
【答案】(1) NO+NO2+2NaOH=2NaNO2+H2O a
(2)H2O2+ NO SKIPIF 1 < 0 = NO SKIPIF 1 < 0 +H2O
(3) 金属铁和铝表面都有一层氧化膜 铝铁合金在溶液中形成原电池，加快化学反应速率
(4)3HClO+2NO+H2O=2NO SKIPIF 1 < 0 +3Cl-+5H+
(5) pH降低，ClO-+H+=HClO，溶液中c(HClO)增大 HClO受热分解，溶液中c(HClO)减小
【解析】(1)根据信息可知，NO、NO2、NaOH溶液反应生成亚硝酸钠和水，NO中N的化合价由+2价升高为+3价，NO2中N的化合价由+4价降低+3价，根据化合价升降法进行配平，该反应的化学方程式为NO+NO2+2NaOH=2NaNO2+H2O；NO2能与NaOH溶液反应2NO2+2NaOH=NaNO2+NaNO3+H2O，若反应后尾气无残留，则参加反应的NO2、NO物质的量之比≥1∶1，选项a正确；故答案为NO+NO2+2NaOH=2NaNO2+H2O；a；
(2)NO SKIPIF 1 < 0 被过氧化氢氧化成NO SKIPIF 1 < 0 ，过氧化氢本身被还原成H2O，根据化合价升降法进行配平，得到该反应的离子方程式为H2O2+ NO SKIPIF 1 < 0 = NO SKIPIF 1 < 0 +H2O；故答案为H2O2+ NO SKIPIF 1 < 0 = NO SKIPIF 1 < 0 +H2O；
(3)①金属铝和金属铁在0～3h，NO SKIPIF 1 < 0 脱除效率较低，几乎没有被脱除，根据题中所给信息，活泼金属易形成氧化膜，金属铝和金属铁表面有一层致密氧化薄膜，这层致密氧化薄膜阻碍反应的进行，故答案为金属铁和铝表面都有一层氧化膜；
②铝铁合金中铝和铁的活动性不同，可以构成原电池，根据题中信息可知，形成原电池能加快反应速率；故答案为铝铁合金在溶液中形成原电池，加快化学反应速率；
(4)HClO具有强氧化性，可将NO氧化成NO SKIPIF 1 < 0 ，本身被还原成Cl-，N元素的化合价由+2价升高为+5价，Cl元素化合价由+1降低为-1价，利用化合价升降法进行配平，反应的离子方程式为3HClO+2NO+H2O=2NO SKIPIF 1 < 0 +3Cl-+5H+；故答案为3HClO+2NO+H2O=2NO SKIPIF 1 < 0 +3Cl-+5H+；
(5)①根据题中信息，HClO的氧化性比NaClO强， pH降低，即c(H+)增大，产生较多的HClO，氧化性增强，NO的去除率增大；故答案为pH降低，ClO-+H+=HClO，溶液中c(HClO)增大；
②HClO受热易分解，温度太高，造成HClO分解，溶液中c(HClO)减小，去除率降低，故答案为HClO受热分解，溶液中c(HClO)减小。
SKIPIF 1 < 0
SKIPIF 1 < 0
SKIPIF 1 < 0
SKIPIF 1 < 0
1ml分子中的化学键断裂时需要吸收的能量/kJ
a
b
z
d
SKIPIF 1 < 0
0
1
2
4
6
SKIPIF 1 < 0
0
0.24
0.36
0.40
0.40
化学键
H-H
N-H
N≡N
能量
436kJ
391kJ
946kJ
实验编号
T(°C)
NO初始浓度(ml/L)
CO初始浓度(ml/L)
催化剂的比表面积(m2/g)
I
280
1.20×10-3
5.80×10-3
82
II
280
1.20×10-3
b
124
III
350
a
5.80×10-3
82
化学键
H—H
O=O
H-O
键能/(kJ·ml-1)
436
496
463
实验编号
T/K
催化剂
CO2转化率(%)
甲醇选择性(%)
1
543
催化剂a
12.3
42.3
2
543
催化剂b
10.9
72.7
3
553
催化剂a
15.3
39.1
4
553
催化剂b
12.0
71.6