2011届高考化学一轮复习 第8章 化学反应的方向、限度与速率 第三节 化学反应条件的优化—工业合成氨随堂模拟测试 鲁科版选修4

1、第三节 化学反应条件的优化-工业合成氨1在一真空密闭的定容容器中放入N2O4晶体并使之气化，当反应N2O42NO2建立平衡 后，再通入一些N2O4气体(温度不变)，待反应再次达到新的平衡，则平衡混合气体中的比值，新平衡与旧平衡相比() A新平衡时大 B新平衡时小 C不变 D无法确定解析：平衡后，再通入一些N2O4气体，相当于增大压强，平衡向体积减小的方向即逆反应方向移动。答案：B2. 在容积不变的密闭容器中，在一定条件下发生反应2AB(g)C(s)，且达到化学平衡。当升高温度时容器内气体的密度增大。则下列判断正确的是()A若正反应是吸热反应，则A为非气态B若正反应是放热反应，则A为气态C若在平

2、衡体系中加入少量C，该平衡向逆反应方向移动D压强对该平衡的移动无影响解析：升高温度时其容器内气体的密度增大，如A为非气态，则平衡必向正反应方向移动，正反应为吸热反应；如A为气态，平衡必向逆反应方向移动，正反应为放热反应。所以A、B正确。答案：AB3已知反应：X(g)2Y(g) 2Z(g)。现将X和Y气体按体积比12混合于一密闭容器中，并加压到3×107 Pa时达到平衡状态。此时反应物、生成物的物质的量之比为61，则此时对应于图中的温度应为() A100 B200 C300 D400解析：本题目通过求出X或Y的转化率，然后查图像就可以确定其相应温度。设达到平衡时，X转化的物质的量为x，

3、则：X(g)2Y(g) 2Z(g)起始/mol 1 2 0转化/mol x 2x 2x平衡/mol 1x 22x 2x所以有，x0.2 mol。故X和Y的转化率均为20%，对应温度为100。答案：A4氯气溶于水达到平衡后，若其他条件不变，只改变某一条件，下列叙述正确的是()A再通入少量氯气，减小B通入少量SO2，溶液漂白性增强C加入少量固体NaOH，一定有c(Na)c(Cl)c(ClO)D加入少量水，水的电离平衡向正反应方向移动解析：Cl2溶于水后，存在如下平衡Cl2H2OHClHClO，HClOHClO，再通入少量Cl2，上述平衡右移前者程度大，后者程度小，c(H)增大的多，c(ClO)增大

4、的少，增大；SO2Cl22H2O=2HClH2SO4，溶液漂白性减弱；加入少量NaOH固体后，可能HCl与HClO都有剩余，溶液不一定呈中性，故c(Na)c(Cl)c(ClO)不一定成立。答案：D5(2008·四川理综，8)在密闭容器中进行如下反应：H2(g)I2(g) 2HI(g)。在温度T1和T2时，产物的量与反应时间的关系如图所示。符合图示的正确判断是()AT1>T2，H>0 BT1>T2，H<0CT1<T2，H>0 DT1<T2，H<0解析：从图像上可以看出，T2达到平衡所用的时间短，因此T2的温度高，即T2>T1。随温度

5、升高，HI的含量降低，因此该反应正反应为放热反应，即H<0。答案：D6 在一定条件下，合成氨反应达到平衡后，混合气体中氨的体积分数为25%，若反应前后条件不变，则反应后缩小的体积与原反应物体积的比值为()A1/5 B1/4 C1/3 D1/2解析：由合成氨的反应N2(g)3H2(g) 2NH3可知：反应过程中缩小的体积等于生成的氨的体积，若设反应前气体的总体积为V，达到平衡后有x体积的N2转化，则生成氨的体积为2x，气体的总体积为V2x，据题意知：×100%25%，解得：。答案：A7(2009·广东单科，7，有改动)难挥发性二硫化钽(TaS2)可采用如下图所示装置提纯

6、。将不纯的TaS2粉末装入石英管一端，抽真空后引入适量碘并封管，置于加热炉中。反应如下：TaS2(s)2I2(g) TaI4(g)S2(g)下列说法正确的是()A在不同温度区域，TaI4的量保持不变B在提纯过程中，I2的量不断减少C在提纯过程中，I2的作用是将TaS2从高温区转移到低温区D该反应的平衡常数与TaI4和S2的浓度乘积成反比解析：A项，TaI4主要存在于高温区；B项，在提纯过程中，I2的量应基本保持不变；D项，该反应的平衡常数为：K。答案：C8. 在一定条件下，xAyBzC的可逆反应达到平衡：(1)已知A、B、C都是气体，在减压后平衡向逆反应方向移动，则x、y、z的关系是：_。(2

7、)已知C是气体，且xyz，在加压时，如果平衡发生移动，则平衡必向_方向移动。(3)已知B、C是气体，现增加A物质的量(其他条件不变)，平衡不移动，则A是_态。(4)加热后C的质量分数减少，则正反应是_热反应。解析：(1)减压平衡向化学计量数增大的方向移动，则xy>z。(2) 如果都是气体，则平衡不移动；如果A、B至少一种为非气体，则平衡向逆反应方向移动。(3)A是非气态物质，如液态或固态。(4)加热平衡向吸热方向移动，则逆反应是吸热反应，正反应是放热反应。答案：(1)xy>z(2)逆反应(3)固或液(4)放9(2008·海南，15)反应A(g)B(g) C(g)D(g)过

8、程中的能量变化如下图所示，回答下列问题。(1)该反应是_反应(填“吸热”或“放热”)；(2)当反应达到平衡时，升高温度，A的转化率_(填“增大”“减小”或“不变”)，原因是_。(3)反应体系中加入催化剂对反应热是否有影响？_，原因是_；(4)在反应体系中加入催化剂，反应速率增大，E1和E2的变化是：E1_，E2_(填“增大”“减小”或“不变”)。解析：(1)从图像上可以看出，反应物的总能量比生成物的总能量高，因此该反应为放热反应。(2)升高温度，平衡左移，因此A的转化率减小。(3)加入催化剂，对反应热无影响，因为催化剂不改变反应进行的程度，反应物参加反应的量不变，所以反应热也不变。(4)催化剂

9、改变了反应的历程，降低了反应所需要的活化能，使E1减小，E2也减小。答案：(1)放热(2)减小根据勒夏特列原理，升高温度反应向吸热方向移动，因而该反应中A的转化率减小(3)没有催化剂只能改变化学反应的速率和途径，不能改变化学反应始态和终态的能量，因此对反应热没有影响(4)减小减小10将各2a mol的P、Q、R、S在一密闭容器中混合，发生如下反应：xPyQzRwS。达到平衡后，测得n(P)a mol，n(Q) mol，n(R) mol，n(S)3a mol，已知四种物质中只有R是固体。(1)若该反应中物质的化学计量数x2，则z_，w_。(2)达到平衡时，P的转化率是_。(3)如果只改变压强，化

10、学反应速率发生变化，但化学平衡不移动。则该反应中各物质的聚集状态分别是：Q_，S_。(4)如果只升高温度，反应一段时间后，各物质的物质的量均变为2a mol，则该反应的正反应为_热反应。解析：(1)xPyQzRwS始/mol: 2a 2a 2a 2a平/mol: a a a 3a变/mol: a a axyzwaaa2132，由x2得z3，w2。(2)P的转化率为×100%50%。(3)若改变压强，化学反应速率发生变化，但化学平衡不移动，则该反应为气体体积不变的反应。Q为液态(因已知只有R为固态，故Q不能为固态)，S为气态。(4)由题设条件可推知，升温平衡向逆反应方向移动，因此正反应

11、为放热反应。答案：(1)32(2)50% (3)液态气态(4)放11反应2A(g)B(g) 3C(g)，起始时按52的体积比将A、B两气体混合后，充入一体积不变的密闭容器中，在恒定温度下使其反应，达到平衡时混合气体中C的体积分数为60%。求：(1)A、B的转化率分别为：A_，B_。(2)平衡混合气体的平均相对分子质量(设A的相对分子质量为MA，B的相对分子质量为MB)：_。(3)平衡时压强与起始相比，有何变化？_(填“增大”“不变”或“减小”)。解析：(1)2A(g)B(g) 3C(g)起始量 5 2 0变化量 2x x 3x平衡量 52x 2x 3x由已知得×100%60%x1.4

12、，所以A×100%56%B×100%70%。(2)总质量、总体积保持不变，则恒温下，平衡后的混合气体平均相对分子质量即为A、B两气体混合时的平均相对分子质量。(3)反应2A(g)B(g)3C(g)中两边气体总系数相等，反应前后气体的总的物质的量不变，则在恒温恒容条件下，压强不变。答案：(1)56%70%(2)(3)不变1已建立化学平衡的某可逆反应，当条件改变使化学平衡向正反应方向移动时，下列叙述正确的是()生成物的质量分数一定增加生成物产量一定增加反应物的转化率一定增大反应物的浓度一定降低正反应速率一定大于逆反应速率一定使用催化剂A B C D解析：当增加某反应物的浓度平衡

13、正向移动，生成物的质量分数可能减小，该反应物的浓度增大；当多种物质作反应物时增加一种反应物浓度，平衡正向移动，该反应物的转化率降低，其余反应物的转化率增大；使用催化剂不改变化学平衡移动的方向。答案：C2 (2008·全国理综 ，11)已知：4NH3(g)5O2(g) 4NO(g)6H2O(g)；H1 025 kJ/mol，该反应是一个可逆反应。若反应物起始物质的量相同，下列关于该反应的示意图不正确的是()解析：由于该反应为放热反应，升高温度平衡左移，NO的含量降低，因此A正确、C错；又由于该反应为气体体积增大的反应，增大压强平衡左移，因此压强越大，NO的含量越低，故B正确；而催化剂只

14、能提高反应速率，不会引起平衡的移动，因此D正确。答案：C3一定条件下，在可变容积的密闭容器中进行下列可逆反应：S2Cl2(l)Cl2(g) 2SCl2(l)；H51.16 kJ·mol1浅黄色 鲜红色下列说法正确的是()A达到平衡时，抽出少量氯气，反应混合液颜色变深B单位时间内生成2n mol S2Cl2，同时生成n mol SCl2时，平衡向逆反应方向移动C达平衡时，降低温度，混合液的颜色将变浅D单位时间内有n mol Cl2被还原，同时氧化生成n mol Cl2时，平衡向正反应方向移动解析：抽出Cl2，平衡不移动，混合液颜色不变，A项错误；B项正确；降温，平衡正移，混合液颜色变深

15、，C项错误；n mol Cl2被还原，同时n mol Cl2被氧化，即v正v逆，平衡不移动，故D项错误。答案：B4如下图所示，三个烧瓶中分别充满NO2气体并分别放置在盛有下列物质的烧杯(烧杯内有水)中：在(1)中加入无水CaCl2，在(3)中加入NH4Cl晶体，(2)中不加其他任何物质，发现(1)中红棕色变深，(3)中红棕色变浅，下列叙述正确的是() ACaCl2溶于水时放出热量B烧瓶(1)中气体的压强不变CNH4Cl溶于水时放出热量D烧瓶(3)中气体的压强增大解析：三个烧瓶中都存在如下平衡：2NO2(g) N2O4(g)；H<0，(1)中红棕色变深，平衡左移，所以CaCl2溶于水放热，

16、(3)中变浅，平衡右移，说明NH4Cl溶于水时吸热答案：A5. 在容积不变的密闭容器中存在如下反应：2SO2(g)O2(g) 2SO3(g)H<0，某研究小组研究了其他条件不变时，改变某一条件对上述反应的影响，下列分析正确的是()A图研究的是t0时刻增大O2的物质的量浓度对反应速率的影响B图研究的是t0时刻通入氦气增大体系压强对反应速率的影响C图研究的是催化剂对化学平衡的影响，且甲的催化效率比乙高D图研究的是温度对化学平衡的影响，且乙的温度较高思路分析：题目中可以应用的信息主要有：SO2和O2反应生成SO3，H<0，且体积缩小，两个vt图像和(SO2)t的关系图像，本着外界因素对化

17、学反应速率的影响规律分析引起变化的因素。解析：这是一道把图像、反应速率的影响因素等结合在一起的逆向考查综合题。图中t0时刻的v(正)、v(逆)都高于原平衡化学反应速率且v(正)>v(逆)，应是增大体系的压强所致，A项错；图中图像显示v(正)v(逆)都高于原平衡体系，而体系中通入氦气只能增大体系的总压，并未改变各组分的分压，故不影响v(正)、v(逆)，B项错；催化剂只能改变化学反应速率，对化学平衡无影响，因而加入催化剂后，甲、乙能达到同一平衡状态，C项错；图中乙比甲到达平衡所需时间短，其他条件不变时，T(乙)>T(甲)，且此反应是H<0，温度由T(乙)T(甲)降低，(SO2)降

18、低，符合曲线变化，D项正确。答案：D6 在V L密闭容器中，通入0.2 mol SO2和0.2 mol SO3气体，在一定条件下，发生可逆反应：2SO2O22SO3，平衡时SO3为a mol，在相同温度下分别按下列配比在V L密闭容器中放入起始物质，平衡时有关SO3的物质的量叙述正确的是()A放入0.3 mol SO2、0.1 mol O2、0.1 mol SO3，达到平衡时SO3必小于a molB放入0.2 mol SO2、0.1 mol O2、0.2 mol SO3，达到平衡时SO3必小于a molC放入0.4 mol SO2、0.1 mol O2，达到平衡时SO3必等于0.4 molD放

19、入0.2 mol SO2、0.1 mol O2，达到平衡时SO3必小于a mol解析：根据等效平衡，题干中0.2 mol SO2和0.2 mol SO3相当于0.4 mol SO2和0.1 mol O2。与之相比较：A选项相当于0.4 mol SO2和0.15 mol O2，所以SO3大于a mol；B选项相当于0.4 mol SO2和0.2 mol O2，所以SO3大于a mol；C选项平衡时SO3等于a mol；D选项平衡时SO3小于a mol。答案：D7 把镁条投入到盛有盐酸的敞口容器里，产生H2的速率如图所示，在下列因素中，影响Ot1时间段反应速率的主要因素是()A盐酸的浓度 B镁条的

20、表面积CCl的浓度 D溶液的温度解析：镁条和盐酸反应的实质为：Mg2H=Mg2H2，Ot2过程中，c(H)、镁条的表面积一直减小，而Ot1过程中，反应速率一直加快，故Ot1时间段影响速率的主要因素为温度，即反应放热引起溶液温度的升高；t1t2时间段影响速率的主要因素为c(H)。答案：D8. 在一定温度下，将一定质量的混合气体在密闭容器中发生反应aA(g)bB(g) cC(g)dD(g)，达到平衡时测得B气体的浓度为0.6 mol/L，恒温下将密闭容器的容积扩大1倍，重新达到平衡时，测得B气体的浓度为0.4 mol/L，下列叙述中正确的是()Aab>cd B平衡向右移动C重新达平衡时，A气

21、体浓度增大 D重新达平衡时，D的体积分数减小解析：本题考查平衡移动规律以及浓度概念等知识，同时考查综合分析问题和解决问题的能力以及逆向思维能力。在恒温下密闭容器的容积扩大1倍，则容器的各种气体物质的量浓度各减半，此刻B气体的浓度应为0.3 mol/L，但其实际浓度为0.4 mol/L，说明当容器容积扩大一倍，相当于压强减小化学平衡向气体体积增大的方向移动，B气体的浓度由0.3 mol/L增加到0.4 mol/L，所以化学计量数关系为：ab>cd，即减小气体压强，平衡向气体体积增大的方向移动。由于在容积扩大一倍时，A气体的浓度将减小，故C项不符合题意。选项D中，由于平衡向逆反应方向移动，D

22、气体的物质的量减小，所以其体积分数也减小。答案：AD9 对可逆反应4NH3(g)5O2(g) 4NO(g)6H2O(g)，下列叙述正确的是()A反应达到平衡时，若两种反应物的转化率相等，则起始投入的n(NH3)n(O2)45B反应达到平衡后，对体系一直进行加压，平衡总是向逆向移动C反应达到平衡时，若向压强固定的密闭容器中充入稀有气体，平衡不移动D当v正(NH3)v正(NO)11时，说明该化学反应已经达到平衡解析：平衡时，反应物的转化率相等，则起始投入量之比应该等于化学计量数之比，故A正确；当加压到一定压强时，气态水变为非气态水，平衡会向正向移动，故B错；充入稀有气体而压强不变，相当于增大容积，

23、平衡向体积增大的方向移动，C错；NH3、NO的正反应速率都是向右方向的速率，平衡与否其反应速率之比都等于化学计量数之比，故D错。答案：A10对于平衡体系：mA(g)nB(g) pC(g)qD(g)，下列判断正确的是()A若温度不变将容器的容积增大1倍，达到新平衡时A的浓度变为原来的0.45倍，则mn>pqB若平衡时，A、B的转化率相等，说明反应开始时，A、B的物质的量之比为mnC若升高平衡体系的温度，达到新平衡时A的浓度变为原来的0.55倍，说明该反应H<0D若温度不变，压强增大到原来的2倍，达到新平衡时，总体积一定等于原体积的解析：将容器的容积增大1倍，A的浓度应变为原来的0.5

24、 倍，现A的浓度变为原来的0.45倍，故减小压强平衡向正反应方向移动，A项错；升高温度，达到新平衡时A的浓度变为原来的0.55倍，故升高温度平衡向正反应方向移动，C项错；增大压强平衡向体积减小的方向移动，达到新平衡时，总体积小于原体积的，若mnpq，D项才能符合题意，D项错。答案：B11(2008·海南，10)X、Y、Z三种气体，取X和Y按11的物质的量之比混合，放入密闭容器中发生如下反应：X2Y2Z，达到平衡后，测得混合气体中反应物的总物质的量与生成物的总物质的量之比为32，则Y的转化率最接近于()A33% B40% C50% D65%解析：设X、Y的初始物质的量均为1 mol，转

25、化的物质的量分别为a mol、2a mol、2a mol，由方程式X2Y2Z开始(mol) 1 1 0转化(mol) a 2a 2a平衡(mol) 1a 12a 2a由题意得，求得：a，因此Y的转化率为×100%，最接近65%。答案：D12如图所示，甲、乙之间的隔板K可以左右移动，甲中充入2 mol A和1 mol B，乙中充入2 mol C和1 mol He，此时K停在0处。在一定条件下发生可逆反应：2A(g)B(g) 2C(g)，反应达到平衡后，恢复到反应发生前时的温度。下列有关说法不正确的是()A根据隔板K滑动与否可判断左右两边的反应是否达到平衡B达到平衡后，隔板K最终停留在左

26、侧刻度02之间C达到平衡时，甲容器中C的物质的量大于乙容器中C的物质的量D若平衡时K停留在左侧1处，则活塞仍停留在右侧6处解析：由题意可知：2A(g)B(g) 2C(g)，由于甲中充入2 mol A和1 mol B，反应向正反应方向进行，甲中压强降低，所以活塞向甲容器中移动，最多能转化为2 mol C。由于是可逆反应，C的物质的量在02 mol之间，达到平衡后，隔板K不再滑动，最终停留在左侧刻度02之间。如果不充入He，甲、乙两容器为等效平衡，都相当于2 mol C。又因为保持恒压的条件，充入He，那么乙中2A(g)B(g)2C(g)反应体系相当于压强降低，所以到达平衡时，乙向逆方向反应的程度

27、大于甲中，导致到达平衡时甲容器中C的物质的量大于乙容器中C的物质的量。甲、乙容器中压强相等，若平衡时K停留在左侧1处，则活塞停留在6处右侧。D错误。答案：D13. 可逆反应A(g)BC(g)D达到平衡时，下列说法不正确的是()A若增大A的浓度，平衡体系颜色加深，D不一定是具有颜色的气体B增大压强，平衡不移动，说明B、D必是气体C升高温度，C的百分含量减小，说明正反应是放热反应D若B是气体，增大A的浓度会使B的转化率增大解析：增大压强，平衡不移动，B、D既可以都是气体，也可以都不是气体。答案：B14反应：PCl5(g) PCl3(g)Cl2(g)2HI(g) H2(g)I2(g)2NO2(g)

28、N2O4(g)在一定条件下，达到化学平衡时，反应物的转化率均是 a%。若保持各反应的温度和容器的体积都不改变，分别再加入一定量的各自的反应物，则转化率()A均不变 B增大，不变，减少C均增大 D减少，不变，增大解析：对于可逆反应：aA(g)bB(g)cC(g)，增加A的量，平衡向正方向移动，但该反应物A的转化率的变化与方程式中气体的系数有关：.若abc，A的转化率不变，如题给反应；.若a>bc，A的转化率增大，相当于题给反应，.若a<bc，A的转化率减小，相当于反应。本题也可这样理解：在恒温恒容条件下，对反应物只有一种的可逆反应来说，增大反应物浓度，同时反应体系的压强也增大了(这是

29、一个隐含条件)，讨论如下：若压强增大能使平衡移动，且移动方向与增大反应物浓度使平衡移动方向一致，则反应物转化率增大，若方向不一致，则反应物转化率减小。若压强增大不能使平衡移动，则反应物的转化率不变。再结合题目的反应即可判断。答案：D15. 在实验室进行工业合成氨的模拟实验：N2(g)3H2(g) 2NH3(g)H<0当反应达到平衡后，分离出氨，并补充氮气、氢气物质的量之比与起始时相同的原料气，以实现连续生产，各组分物质的量和时间的关系如下图所示。(1)起始时刻氮气与氢气的物质的量之比n(N2)n(H2)_。反应开始至15 min时第一次达到平衡，容器体积为1 L，这段时间内，以NH3的浓

30、度变化表示的平均反应速率是_。(2)写出代表H2的曲线在下列时刻的坐标并在图上画出t1t2间的曲线：t1补充原料气之后：(_，_)；t2处于平衡状态时：(_，_)。(3)第一次达平衡时H2的转化率是_。以t1补充原料气之后为起始状态，第二次达到平衡时H2的转化率是_。以这样的氮气和氢气的物质的量之比补充原料气，试计算经济上是否合算？解析：(1)观察图像的起点，氮气为1.00 mol，氢气为3.30 mol，其比值为：13.3；纵坐标每小格为0.20 mol，则v(NH3)0.20 mol/(1 L×15 min)0.013 3 mol/(L·min)。(2)第一次平衡时，氮

31、气的物质的量为0.90 mol，在t1时，加入氮气应为0.10 mol，再根据“补充氮气、氢气物质的量之比与起始时相同的原料气”，可求出应加入的氢气的物质的量为：0.10 mol×3.30.33 mol，而第一次平衡时，氢气为3.00 mol，故t1补充原料气之后的坐标为(25,3.33)；第二次平衡时，生成氨气仍为0.20 mol，消耗的氢气为0.30 mol、氮气为0.10 mol，故平衡气体中，氢气的物质的量为(3.330.30) mol，t2处于平衡状态时的坐标为(50,3.03)。(3)第一次平衡时氢气的转化率为：(0.30 mol/3.30 mol)×100%9

32、.09%；第二次平衡时氢气的转化率为：(0.30 mol/3.33 mol)×100%9.01%；第二次的转化率低，不合算。答案：(1)13.30.013 3 mol/(L·min)(2)(25,3.33)(50,3.03)(右图)(3)9.09%9.01%不合算16恒温、恒压下，在一个容积可变的容器中发生如下反应：N2(g)3H2(g) 2NH3(g)(1)若开始时放入1 mol N2和3 mol H2，达到平衡后，生成a mol NH3，这时N2的物质的量为_mol。(2)若开始时无NH3，只放入N2和H2，达到平衡时生成NH3的物质的量为3a mol，则开始时放入N2和H2的物质的量分别为_mol和_mol(平衡时NH3的质量分数与(1)中相同)。(3)若开始时放入x mol N2、6 mol H2和2 mol NH3达到平衡后，N2和NH3的物质的量分别为y mol和3a mol，则x_，y_。平衡时H2的物质的量