2023新教材人教版化学作业与测评第2章 第4节

化学选择性必修1［人教版］作业与测评第四节化学反应的调控[预习作业](建议用时：15分钟)1．合成氨反应[N2(g)＋3H2(g)2NH3(g)]特点：正反应是气体体积________的________热反应。答案减小放2．(1)增大反应速率的措施：________、________、________________及使用________等。(2)有利于提高平衡混合物中氨的含量的措施：________、________、________________等。(3)催化剂可以增大________，但不改变平衡混合物的组成。答案(1)升高温度增大压强增大反应物浓度催化剂(2)降低温度增大压强增大反应物的浓度(3)反应速率1．判断正误(正确的打“√”，错误的打“×”)。(1)合成氨反应在高温下能自发进行。()(2)温度越高越利于合成氨反应平衡正向移动。()(3)合成氨反应中，增大压强有利于增大反应速率和平衡正向移动。()(4)使用催化剂能提高合成氨反应物的平衡转化率。()答案(1)×(2)×(3)√(4)×2．工业生产氨气的适宜条件中不包括()A．用浓硫酸吸收产物B．用铁触媒作催化剂C．温度为400～500℃D．压强为10～30MPa答案A3．下面是合成氨的简要流程示意图，沿X线路回去的是()A．N2和H2 B．催化剂C．仅N2 D．仅H2答案A解析因合成氨的反应为可逆反应，从合成塔出来的混合气体中含有大量的N2、H2，为提高原料的利用率，将分离后的氮气、氢气再输送到压缩机，循环利用。4．有平衡体系CO(g)＋2H2(g)CH3OH(g)ΔH＜0，为增加甲醇的产量，应采取的正确措施是()A．高温、高压B．适宜的温度、高压、催化剂C．低温、低压D．高温、高压、催化剂答案B5．水煤气的主要成分为CO和H2，工业上常利用CH4和H2O在催化剂和一定条件下来制备水煤气，原理为CH4(g)＋H2O(g)CO(g)＋3H2(g)ΔH>0。下列条件中最适宜工业生产水煤气的是()A．温度为25℃，压强为50kPaB．温度为25℃，压强为101kPaC．温度为500℃，压强为1000kPaD．温度为800℃，压强为250kPa答案D6．下列有关合成氨工业的叙述，可用勒夏特列原理来解释的是()A．使用铁触媒，使N2和H2混合气体有利于合成氨B．高压比常压更有利于合成氨的反应C．500℃左右比室温更有利于合成氨的反应D．合成氨时采用循环操作，可提高原料的利用率答案B解析催化剂不影响化学平衡；合成氨反应是放热反应，在低温下转化率高，合成氨工业采用500℃左右的温度是综合考虑了反应速率、转化率及催化剂的活性；采用循环操作提高原料利用率不能用勒夏特列原理解释。[课时分层练](建议用时：40分钟)[学习·理解]1．已知合成氨反应的正反应是放热反应，合成氨工业的工艺流程如下：下列关于合成氨工业的说法中不正确的是()A．混合气进行循环利用遵循绿色化学思想B．合成氨反应需在低温下进行C．对原料气进行压缩是为了增大原料气的转化率D．原料气中的氢气可由天然气和水蒸气反应制得答案B解析合成氨反应虽是放热反应，但是温度低时，反应速率太慢，适宜温度需在500℃左右，且该温度下催化剂的活性最大。2．(2022·北京高三质检)CO2催化加氢制取甲醇的研究，对于环境、能源问题都具有重要的意义。反应如下：反应ⅰ：CO2(g)＋3H2(g)CH3OH(g)＋H2O(g)ΔH1＝－58kJ·mol－1反应ⅱ：CO2(g)＋H2(g)CO(g)＋H2O(g)ΔH2＝＋42kJ·mol－1下列说法不正确的是()A．增大氢气浓度能提高二氧化碳的转化率B．增大压强，有利于反应向生成甲醇的方向进行，反应ⅰ的平衡常数增大C．升高温度，生成甲醇的速率增大，反应ⅱ的限度同时增大D．选用理想的催化剂可以提高甲醇在最终产物中的比例答案B解析增大压强，平衡向气体体积减小的方向移动，则有利于反应ⅰ向生成甲醇的方向进行，但是平衡常数只与温度有关，温度不变，平衡常数不变，故B错误。3．(2022·芜湖高三期中)工业制硫酸的一步重要反应是SO2在400～600℃下的催化氧化：2SO2(g)＋O2(g)2SO3(g)ΔH＜0。如果反应在密闭容器中进行，下列有关说法不正确的是()A．使用催化剂可加快反应速率，SO3产率不变B．其他条件保持不变，温度越高，速率越快，生产效益越好C．实际生产中选定400～600℃作为操作温度，其原因是在此温度下催化剂的活性最高D．增大压强可以提高SO3产率，但高压对动力和设备要求太高，会增加生产成本答案B解析升高温度，增大活化分子百分数，化学反应速率加快，但该反应的正反应为放热反应，其他条件保持不变时，升高温度，平衡逆向移动，所以生产效益不一定好，故B错误。4．(2023·黄冈市高三质量抽测)已知：N2(g)＋3H2(g)eq\o(,\s\up7(铁触媒))2NH3(g)ΔH<0，选择500℃左右是因为催化剂(铁触媒)在此温度下活性最佳。我国研制出一种新型合成氨催化剂，其最佳活化温度为350℃左右。则使用该新型催化剂合成氨时，下列说法错误的是()A．可提高反应物的平衡转化率B．可改变合成氨反应的焓变C．可减少合成氨的能耗D．可降低合成氨的反应温度答案B解析该反应为放热反应，催化剂活性温度降低，则反应温度降低，平衡正向移动，可提高反应物的平衡转化率，A正确；催化剂能降低活化能，但不能改变反应焓变，B错误；使用该新型催化剂可降低反应温度，减少合成氨的能耗，C、D正确。5．工业生产苯乙烯是利用乙苯的脱氢反应：ΔH<0。针对上述反应，在其他条件不变时，下列说法正确的是()A．加入适当催化剂，可以提高苯乙烯的产量B．仅从平衡移动的角度分析，工业生产苯乙烯选择恒压条件优于恒容条件C．加入乙苯至反应达到平衡的过程中，混合气体的平均相对分子质量不断增大D．在保持体积一定的条件下，充入较多的乙苯，可以提高乙苯的转化率答案B解析催化剂只改变反应速率，不影响平衡移动，加入催化剂，不能提高苯乙烯的产量，故A错误；反应后气体的物质的量增大，在恒容条件下，容器中气体的压强不断增大，不利于平衡向正向移动，因此工业生产苯乙烯选择恒压条件优于恒容条件，故B正确；加入乙苯至反应达到平衡的过程中，气体的总质量不变，但物质的量逐渐增大，则混合气体的平均相对分子质量不断减小，故C错误；在保持体积一定的条件下，充入较多的乙苯，相当于在原来的基础上缩小体积，压强增大，则平衡逆向移动，乙苯的转化率减小，故D错误。[应用·实践]6．硫酸是一种重要的化工产品，目前主要采用“接触法”进行生产。有关反应2SO2＋O2eq\o(,\s\up7(催化剂),\s\do5(△))2SO3的说法中不正确的是()A．实际生产中，SO2、O2再循环使用可以提高原料利用率B．实际生产中，为了提高经济效益压强越高越好C．在生产中，通入过量空气的目的是提高SO2的转化率D．实际生产中，选定400～500℃作为操作温度的主要原因是此温度下催化剂的活性最高答案B解析压强不能过大，在常压下转化率已经很大，且应考虑设备的承受力，故B错误。7．某工业生产中发生反应：2A(g)＋B(g)2M(g)ΔH<0。下列有关该工业生产的说法正确的是()A．工业上合成M时，一定采用高压条件，因为高压有利于M的生成B．若物质B价廉易得，工业上一般采用加入过量的B以提高A和B的转化率C．工业上一般采用较高温度合成M，因温度越高，反应物的转化率越高D．工业生产中常采用催化剂，因为生产中使用催化剂可提高M的日产量答案D解析工业上合成M可能采用常压，如H2SO4工业中SO3的生成，A错误；加入过量B只能提高A的转化率，B的转化率降低，B错误；温度升高，平衡逆向移动，反应物的转化率降低，C错误；使用催化剂可降低反应的活化能，提高反应速率，D正确。8．在一定条件下，利用CO2合成CH3OH的反应为CO2(g)＋3H2(g)CH3OH(g)＋H2O(g)ΔH1，研究发现，反应过程中会发生副反应：CO2(g)＋H2(g)CO(g)＋H2O(g)ΔH2，温度对CH3OH、CO的产率影响如图所示。下列说法中不正确的是()A．ΔH1<0，ΔH2>0B．增大压强有利于加快合成反应的速率C．选用合适的催化剂可以减弱副反应的发生D．生产过程中，温度越高越有利于提高CH3OH的产率答案D解析根据图示，升高温度CH3OH的产率降低，反应CO2(g)＋3H2(g)CH3OH(g)＋H2O(g)向逆反应方向移动，ΔH1＜0，升高温度CO的产率增大，反应CO2(g)＋H2(g)CO(g)＋H2O(g)向正反应方向移动，ΔH2＞0，A正确；反应有气体参与，增大压强有利于加快合成反应的速率，B正确；催化剂有一定的选择性，选用合适的催化剂可以减弱副反应的发生，C正确；由题图可见，温度越高，CH3OH的产率越低，D错误。9.已知可逆反应X(g)＋2Y(g)Z(g)ΔH＜0，一定温度下，在体积为2L的密闭容器中加入4molY和一定量的X后，X的浓度随时间的变化情况如图所示，则下列说法正确的是()A．若向该容器中加入1molX、2molY，达平衡时，X的平衡浓度小于0.125mol/LB．a点正反应速率大于逆反应速率C．反应达平衡时，降低温度可以实现c到d的转化D．该条件下，反应达平衡时，平衡常数K＝3答案B解析根据图像可知，在反应开始时加入2molX、4molY，二者的物质的量的比是1∶2，若向该容器中加入1molX、2molY，二者的物质的量的比也是1∶2，该反应是反应前后气体物质的量减小的反应，所以平衡向左移动，则当达到新平衡时X的浓度大于原来的eq\f(1,2)，A错误；根据题意可知反应从正反应方向开始，到b点时达到化学平衡，此时正反应速率与逆反应速率相等，所以在达到平衡前的a点，正反应速率大于逆反应速率，B正确；反应达平衡时，降低温度化学平衡向放热的正反应方向移动，反应物的浓度会降低，所以不可能实现c到d的转化，C错误；该条件下，反应达平衡时，各物质的浓度分别是c(X)＝0.25mol/L，c(Y)＝0.5mol/L，c(Z)＝0.75mol/L，所以该反应的化学平衡常数K＝eq\f(c（Z）,c（X）·c2（Y）)＝eq\f(0.75,0.25×0.52)＝12，D错误。[创新·提高]10．(2022·浙江1月选考节选)(1)水煤气反应：C(s)＋H2O(g)=CO(g)＋H2(g)ΔH＝131kJ·mol－1。工业生产水煤气时，通常交替通入合适量的空气和水蒸气与煤炭反应，其理由是________________________________________________________________________________________________________________________________________________。(2)一氧化碳变换反应：CO(g)＋H2O(g)=CO2(g)＋H2(g)ΔH＝－41kJ·mol－1。①一定温度下，反应后测得各组分的平衡压强(即组分的物质的量分数×总压)：p(CO)＝0.25MPa、p(H2O)＝0.25MPa、p(CO2)＝0.75MPa和p(H2)＝0.75MPa，则反应的平衡常数K的数值为________。②维持与题①相同的温度和总压，提高水蒸气的比例，使CO的平衡转化率提高到90%，则原料气中水蒸气和CO的物质的量之比为______________。③生产过程中，为了提高变换反应的速率，下列措施中合适的是________。A．反应温度愈高愈好B．适当提高反应物压强C．选择合适的催化剂D．通入一定量的氮气答案(1)水蒸气与煤炭反应吸热，氧气与煤炭反应放热，交替通入空气和水蒸气有利于维持体系热量平衡，保持较高温度，有利于加快化学反应速率(2)①9.0②1.8∶1③BC解析(2)①该反应为气体体积不变的反应，其K＝Kp＝eq\f(p（CO2）·p（H2）,p（CO）·p（H2O）)＝eq\f(0.752,0.252)＝9.0。②维持与①中相同的温度，则K值也相同。①中反应达平衡时总压强为2MPa，当CO的平衡转化率为90%时，可设原料气中CO的分压为xMPa，H2O(g)的分压为(2－x)MPa，列三段式：CO(g)＋H2O(g)=CO2(g)＋H2(g)eq\a\vs4\al(起始压强,（MPa）)x2－x00eq\a\vs4\al(变化压强,（MPa）)0.9x0.9x0.9x0.9xeq\a\vs4\al(平衡压强,（MPa）)0.1x2－1.9x0.9x0.9x温度不变