高中化学《化学反应原理》第2章第四节知能优化训练 鲁科版选修4.doc

2013年鲁科化学选修化学反应原理 ：第2章第四节知能优化训练 word版含答案1合成氨时，既要使h2的转化率增大，又要使反应速率增大，可采取的方法是()a补充h2b升高温度c增大压强 d使用催化剂解析：选c。补充h2，使反应速率加快，但h2的转化率降低；升温，反应速率加快，平衡左移，h2的转化率降低；增大压强，反应速率加快，平衡右移，h2的转化率提高；催化剂只能加快反应速率，而不会提高反应物的转化率。2(2011年济南模拟)合成氨反应：n2(g)3h2(g) 2nh3(g)h92.4 kjmol1，在反应过程中，正反应速率的变化如图：下列说法正确的是()at1时升高了温度 bt2时使用了催化剂ct3时增大了压强 dt4时降低了温度解析：选b。若t1时升高了温度，则随后v正应增大至平衡，a错；若t3时增大了压强，则v正应增大，而不会减小，故c错；若t4时降低了温度，则v正应突然减小，曲线不应相连，d错。3.合成氨反应达到平衡时nh3的体积分数与温度、压强的关系如图所示 。根据此图分析合成氨工业最有前途的研究方向是()a提高分离技术b研制耐高压的合成塔c研制低温催化剂d探索不用n2和h2合成氨的新途径解析：选c。由图可知：(nh3)随着温度的升高而显著下降，故要提高(nh3)必须降低温度，但目前所用催化剂铁触媒活性最大时的温度在700 k左右。故最有前途的研究方向为研制低温催化剂。4一定温度下，在恒压容器a和恒容容器b中分别充入体积比为13的n2和h2。开始时体积相同，达到平衡时两容器中n2的转化率相比较()aa大 bb大ca、b一样大 d无法判断解析：选a。先假设a容器开始时也保持容积不变，达到平衡时，容器a中n2的转化率(a)与容器b中n2的转化率(b)相等，即(a)(b)。但达到平衡时，a容器的压强小于初始状态，若要保持开始时的压强，必须缩小容器a的容积，则平衡正移。因此再达平衡时n2的转化率(a)变大。5在450 时，n2(g)3h2(g) 2nh3(g)正向是放热反应，体系中只改变下列条件，请把影响结果填入表中。改变条件正反应速率逆反应速率平衡移动n2的转化率(1)增大n2的浓度(2)增大nh3的浓度(3)减小nh3的浓度(4)增大压强(5)升高温度(6)加入催化剂(7)体积不变充入氖气解析：此题考查了外界条件对可逆反应正、逆反应速率以及化学平衡状态的移动的影响(仅考虑条件改变瞬间的影响情况)。外界条件(温度、压强、催化剂)对v正、v逆的影响是一致的，只是影响程度不同。答案：增大增大正向移动减小增大增大逆向移动减小减小减小正向移动增大增大得多增大得少正向移动增大增大得少增大得多逆向移动减小增大且等于v逆增大且等于v正不移动不变不变不变不移动不变1下列关于合成氨工业的说法正确的是()a从合成塔出来的气体，其中氨一般占15%，所以生产氨的工业效率很低b由于nh3易液化，n2、h2可循环使用，所以总的来说氨的产率很高c合成氨工业的反应温度控制在500 左右，目的是使平衡向正反应方向进行d合成氨采用2050 mpa是因该条件下催化剂的活性最好解析：选b。在合成氨中为使反应速率加快，可采取：选择催化剂；500 的较高温度，因为在此温度时催化剂的活性最好；采用2050 mpa。为增大反应限度，可采取及时将nh3液化以降低产物浓度。将从合成塔出来的n2、h2循环再使用，增大反应物的转化率。2对于可逆反应n2(g)3h2(g)2nh3(g)(正反应为放热反应)，下列说法中正确的是()a达到平衡后加入n2，当重新达到平衡时，nh3的浓度比原平衡的大，n2的浓度比原平衡的小b达到平衡后，升高温度，既加快了正、逆反应速率，又提高了nh3的产率c达到平衡后，缩小容器体积，既有利于加快正、逆反应速率，又有利于提高氢气的转化率d加入催化剂可以缩短达到平衡的时间，是因为正反应速率增大了，而逆反应速率减小了解析：选c。达到平衡后，加入n2，平衡将向正反应方向移动，达到新平衡后，nh3的浓度会增大，而n2的浓度不会减小；达到平衡后，升高温度，正、逆反应速率都增大，但平衡向逆反应方向移动，不利于nh3的生成；达到平衡后，缩小容器体积即增大压强，正、逆反应速率都增大，平衡向正反应方向移动，有利于提高h2的转化率；加入催化剂，能同等程度地增大正、逆反应速率，缩短反应达到平衡的时间。3合成氨工业上采用循环操作主要是为()a加快反应速率b能提高nh3的平衡浓度c降低nh3的沸点d提高n2和h2的利用率解析：选d。合成氨厂出口气中的氨含量一般为13%14%，循环操作可提高n2、h2的利用率。42007年10月10日，德国科学家格哈德埃特尔生日的当天获得了诺贝尔化学奖，以奖励他在表面化学领域作出的开拓性的贡献。合成氨反应在铁催化剂表面进行时效率显著提高，就是埃特尔的研究成果。下列关于合成氨反应的叙述中正确的是()a铁作催化剂可加快反应速率，且有利于平衡向合成氨的方向移动b将氨从混合气中分离，可加快反应速率，且有利于平衡向合成氨的方向移动c升高温度可以加快反应速率，且有利于平衡向合成氨的方向移动d增大压强可加快反应速率，且有利于平衡向合成氨的方向移动解析：选d。催化剂会改变化学反应速率，不会改变化学平衡，a错。减少产物的浓度，化学反应速率应减小，b错。升高温度可以加快反应速率，但合成氨是放热反应，升高温度，平衡向合成氨的逆向移动，c错。增大压强，可以加快反应速率，并且平衡向正向移动，d正确。5合成氨反应在不同温度、不同压强(p1p2)下，达到平衡时，混合物中nh3的体积分数w(nh3)随温度变化的曲线应为()解析：选c。合成氨反应是一个放热反应，在图中的每个图象，找一条等压线(如p1压强线)，随着温度的逐渐升高，合成氨反应平衡逆向移动，w(nh3)逐渐减小，符合该分析的为图中c和d。在图的每个图象上作一条等温线，由下而上交等压线于a点和b点，由a点b点，w(nh3)增大，合成氨反应正向移动，正反应方向为气体总体积缩小的过程，如果这是由于增大压强即对本题是由p2p1，该图象就正确，故c和d中只有c正确。6合成氨所需要的h2可由煤和水蒸气反应制得：(1)h2o(g)c(s)co(g)h2(g)h0(2)co(g)h2o(g)co2(g)h2(g)h0工业生产中，欲提高co的转化率，所采取的下列措施正确的最佳组合是()降低温度增大压强使用催化剂增大co浓度增大h2o(g)的浓度a bc d解析：选a。要提高co的转化率需加大反应(2)的反应限度。反应(2)的特点：正反应放热，反应前后气体的物质的量不变，所以可采取降低温度。改变压强对该反应的限度无影响。增大一种反应物的浓度可使其他反应物的转化率提高，所以还可以增大h2o(g)的浓度。使用催化剂对反应限度无影响。增大co的浓度，可使co的转化率降低。7.500 、20 mpa时，将h2和n2置于一容积为2 l的密闭容器中发生反应。反应过程中h2、n2和nh3物质的量变化如图所示，下列说法不正确的是()a反应开始到第一次平衡时，n2的平均反应速率为0.005 moll1min1b从曲线变化可以看出，反应进行到第10 min时可能是使用了催化剂c从曲线变化可以看出，反应进行至25 min时，分离出0.1 mol的氨气d在25 min至35 min时平衡正向移动，但35 min时混合气体中nh3的物质的量分数比20 min时小解析：选a。反应进行到20 min时，反应第一次达到平衡，n2物质的量的变化量为：0.4 mol0.25 mol0.15 mol，则v(n2)0.00375 mol(lmin)1，a错。8.在一密闭容器中通入a、b两种气体，在一定条件下反应2a(g)b(g) 2c(g)h0，当反应达到平衡后，改变一个条件(x)，下列量(y)一定符合图中曲线的是()xya再通入ab的平衡转化率b压强a的百分含量c温度混合气体的平均相对分子质量d加入催化剂a的质量分数解析：选a。根据图示，x增大，y增大。再通入a，平衡向正方向移动，b的平衡转化率增大，a对；增大压强时，平衡向正方向移动，b错；升高温度，平衡向逆方向移动，气态物质物质的量增大，混合气体平均相对分子质量减小，c错；加入催化剂，平衡不发生移动，a的质量分数不变，d错。9(2011年宁德市高二测试)将110 ml n2和130 ml h2在一定条件下合成氨，当达到平衡时混合气体的总体积变为200 ml，则生成氨气()a10 ml b20 mlc30 ml d40 ml解析：选d。运用反应前后的体积差进行分析，气体缩小的体积即为生成氨气体积。10某体积可变的密闭容器，盛有体积比为23的n2和h2，一定条件下发生反应n2(g)3h2(g) 2nh3(g)。若维持温度和压强不变，当达到平衡时，容器的体积为v，其中nh3的体积占20%。下列推断正确的是(双选)()a原混合气体的体积为1.2 vb原混合气体的体积为1.1 vc反应中，消耗n2的体积为0.3 vd反应达到平衡时，消耗h2的体积为0.3 v解析：选ad。某体积可变的密闭容器，若维持温度和压强不变，则气体的体积之比等于其物质的量之比，依题意可设n2、h2的初始体积分别为2x、3x。n2(g)3h2(g)2nh3(g) 1 3 2初始体积： 2x 3x 0转化体积： 20%v平衡体积： 2x0.1v 3x0.3 v 0.2 v2x0.1v3x0.3v0.2vvxv所以原混合气体的体积为2x3x5v1.2v，a正确。消耗n2的体积为0.1 v，达到平衡时，消耗h2的体积为0.3v，故d正确。11在容积相同的不同密闭容器中，分别充入等量的h2和n2，在不同温度下，任其发生反应n23h22nh3，并分别在t s时测定其中nh3的体积分数并绘成如图所示曲线。(1)a、b、c、d、e五点中，尚未到达化学平衡状态的点是_。(2)此可逆反应的正反应是_(填“放热”或“吸热”)反应。解析：(1)由于横轴为单一改变条件，达到平衡后，若改变单一条件，平衡移动的方向应是一致的，而图中随t的增大，曲线先升后降，说明a、b两点未达平衡，且c点恰好达到平衡，nh3%达最大值，d、e两点处于平衡状态。(2)在c点以后，由于升温nh3%减小，即平衡左移，所以逆反应为吸热反应，正反应为放热反应。答案：(1)ab(2)放热12合成氨工业中，原料气(n2、h2及少量co、nh3的混合气)在进入合成塔前常用醋酸二氨合铜()溶液来吸收原料气中的co，其反应是：cu(nh3)2acconh3cu(nh3)3accoh0(1)必须除去原料气中co的原因是_。(2)醋酸二氨合铜()吸收co的生产适宜条件应是_。(3)吸收co后的醋酸铜氨溶液经过适当处理又可再生，恢复其吸收co的能力以供循环使用。醋酸铜氨溶液再生的生产适宜条件应是_。解析：分析吸收co反应的特点：正反应是气体体积缩小的放热反应，对于这样一个可逆反应，用化学平衡原理及有关合成氨适宜条件的选择等知识即可作答。答案：(1)防止合成塔中的催化剂中毒(2)低温、高压(3)高温、低压13(2010年济南高二测试)合成氨的反应：n23h2 2nh3，在一定条件下已达到平衡状态。(1)此时_相等，_保持不变，而_却仍在进行，因此化学平衡是_平衡。(2)若降低温度，会使上述化学平衡向生成氨的方向移动，则正反应是_反应，生成每摩尔氨放出的热量是46.2 kj，则该反应的热化学方程式为_。(3)合成氨时，选择700 k左右高温的目的是_。(4)若反应容器的体积不变，原反应温度不变，而将平衡体系中的混合气体的浓度增大一倍，则上述平衡向_移动，若在平衡体系中加入氦气，则上述平衡_移动。解析：由温度对化学平衡的影响可知，降低温度使化学平衡向正反应方向移动，则正反应一定是放热反应。由题意知，生成2 mol 氨放出的热量是46.2 kj292.4 kj，则合成氨反应的热化学方程式为n2(g)3h2(g)2nh3(g)h92.4 kjmol1。升高温度和加入催化剂都能加快反应速率，但是工业上用的催化剂在该温度时活性最大。若保持反应容器的体积和反应温度不变，将平衡体系中的混合气体的浓度增大一倍，其效果相当于增大体系的压强，根据压强对化学平衡的影响，可判断上述平衡应该向正反应方向移动。若在平衡体系中加入氦气，氦气不参与反应，由于反应容器的体积和反应温度都不变，氦气的加入只是增大了容器内总压强但并未改变反应体系中各物质的浓度，因此氦气的加入对上述平衡没有影响，即化学平衡不移动。答案：(1)正、逆反应速率各反应物和生成物的浓度正、逆反应动态(2)放热n2(g)3h2(g)2nh3(g)h92.4 kjmol1(3)加快反应速率且工业上使用的催化剂在该温度时活性最大(4)正反应方向不14合成氨工业对化学和国防工业具有重要意义，对我们实现农业现代化起着重要作用。已知298 k时，1 mol n2与3 mol h2完全反应生成2 mol nh3放出热量92.2 kj。(1)合成氨工业中采取的下列措施不可用勒夏特列原理解释的是_(填序号)。a采用较高压强(2050 mpa)b采用700 k左右的高温c用铁触媒做催化剂d将生成的氨液化并及时从体系中分离出来，n2和h2循环到合成塔中，并补充n2和h2(2)合成氨工业中采用了较高压强(2050 mpa)，而没有采用100 mpa或更大压强，这样做的目的是_。(3)在298 k时，取1 mol n2和3 mol h2放在一密闭容器中，在催化剂存在时进行反应，测得反应放出的热量总是小于92.2 kj，其原因是_。(4)合成氨的温度和压强通常控制在约700 k左右以及2050 mpa范围，且进入合成塔的氮气和氢气的体积比为13，经科学实验测定，在相应条件下氢气和氮气反应所得氨的平衡浓度(体积百分比)如表所示：20 mpa60 mpa700 k左右19.142.2而实际从合成塔出来的混合气体中含氨约为15%，这表明_。a表中所测数据有明显误差b生产条件控制不当c氨的分解速率大于预测值d合成塔中的反应并未达到平衡(5)在一定条件下，合成氨反应达到平衡后，测得氨占混合气体的25%(体积)。若其他条件反应前后保持不变，则混合气体与原反应物体积相比，缩小部分是初始体积的_。a1/2b1/3c1/4 d1/5解析：本题以合成氨原理为载体考查