人教版2019选择性必修1高二化学举一反三系列 2.4化学反应的调控(精练)(原卷版+解析)

2.4化学反应的调控题组一工业上合成氨题组一工业上合成氨1（2021·内蒙古·包头市第四中学高二期中）工业合成氨的反应为：

，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：B．当、、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1mol和过量的充分反应，放出热量92.4kJ2．（2022·广西）工业上利用反应合成氨。一定条件下，该反应体系中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．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3．工业上利用反应合成氨。该反应为放热反应，下列有关描述中，不正确的是A．反应中断裂的化学键要吸收能量 B．反应中形成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4．工业合成氨反应为：，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5．（2022·云南·昆明一中高二期末）合成氨反应为：N2(g)+3H2(g)2NH3(g)

△H=-92.4kJ·mol-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．1molN2与过量H2充分反应放热92.4kJC．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6．完成下列问题。(1)工业合成氨的反应为。设在容积为2.0L的密闭容器中充入0.60mol和1.60mol，反应在一定条件下达到平衡时，的物质的量分数(的物质的量与反应体系中总的物质的量之比)为，试计算：①该条件下平衡转化率为_______，的物质的量分数为_______(小数点后保留一位)。②该条件下的平衡转化率_______(小数点后保留一位)。③该条件下反应的平衡常数为_______。(2)已知：H—H键的键能为，H—N键的键能为，键的键能为，则与反应生成的热化学方程式为_______。(3)已知

。蒸发1mol需要吸收的能量为44kJ，其他相关数据如下表所示：1mol分子中的化学键断裂时需要吸收的能量/kJabzd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()完全燃烧放出50kJ热量，则二甲基肼的燃烧热为_______。7.某学习小组在实验室用和模拟工业合成氨。某温度下，在容积恒定为2.0L的密闭容器中充入和，一段时间后反应达到平衡状态。(1)已知在该条件下，与反应生成，每转移电子放出的热量，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．的物质的量不再改变 B．反应停止进行C．、和的反应速率之比为1∶3∶2 D．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：0124600.240.360.400.40①内用表示的平均反应速率为_______。②平衡时的物质的量浓度为_______。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)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1mol相应化学键需要的能量如下：化学键H-HN-HN≡N能量436kJ391kJ946kJ若反应生成lmolNH3(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10mol氨气，则用氮气表示的化学反应速率是_______mol·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1mol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+2NON2+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。实验编号T(°C)NO初始浓度(mol/L)CO初始浓度(mol/L)催化剂的比表面积(m2/g)I2801.20×10-35.80×10-382II2801.20×10-3b124III350a5.80×10-382①a=_______。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2：2：1：2c.v逆(CO2)=v正(NO)d.容器内混合气体密度不再改变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1molN2和3molH2，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>p1B．图Ⅱ可能是不同压强对反应的影响，且p1>p2C．图Ⅲ可能是不同温度对反应的影响，且T1>T2D．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·mol-1，ΔS=+133.7J·mol-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0.8molA2气体和0.6molB2气体，一定条件下发生如下反应：A2(g)+B2(g)2AB(g)

ΔH<0，反应中各物质的浓度随时间的变化情况如图所示。下列说法不正确的是_______A．图中a点的值为0.15B．该反应的平衡常数K=0.03C．升高温度，平衡常数K减小D．平衡时A2的转化率为62.5%(4)从能量的变化和反应的快慢等角度探究反应：2H2+O22H2O。已知该反应为放热反应，下图能正确表示该反应中能量变化的是_______(填“A”或“B”)。从断键和成键的角度分析上述反应中能量的变化。化学键的键能如下表：化学键H—HO=OH-O键能/(kJ·mol-1)436496463则生成1mol水可以放出热量_______kJ。(5)以下反应：①木炭与水制备水煤气；②氯酸钾分解；③炸药爆炸；④酸与碱的中和反应；⑤生石灰与水作用制熟石灰；⑥Ba(OH)2·8H2O与NH4Cl反应。其中属于放热反应的有_______(填序号)。题组二化学反应的调控题组二化学反应的调控1．图1表示接触室中催化剂随温度变化图像，图2表示SO2的转化率a(SO2)随温度T及压强P的变化图像。你认为接触室中最合适的温度和压强是___________。2．钴具有广泛用途，其正三价化合物具有强氧化性。利用含钴废料(主要成分为Co3O4，还含有少量的铝箔、LiCoO2等杂质)制备碳酸钴的工艺流程如下图所示：(1)“碱浸”过程中，可以加快反应速率和提高原料利用率的方法是__________(任写两点)。(2)“滤液①”主要成分是__________；“操作②”的分离方法是__________。(3)“酸溶”时，Co、Li元素的浸出率随温度的变化如图所示：“酸溶”的适宜温度是__________；“酸溶”时有无色气体产生，该气体为__________；若用Na2S2O3代替H2O2则有两种硫酸盐生成，写出Na2S2O3在“酸溶”时发生的化学方程式：__________。3．甲醇是一种重要的有机化工原料，在工业上有着重要的用途。(1)二氧化碳催化加氢制甲醇反应的化学方程式为3H2(g)+CO2(g)H2O(g)+CH3OH(g)。在2L恒容密闭容器中加入4molH2和1molCO2在一定条件下发生上述反应，10min时剩余1.6molH2，此时CO2的转化率为____，用CH3OH表示10min内的化学反应速率为____，增加该反应中活化分子百分数的方法有____(答两点)。(2)若在催化剂a或b存在下，CO2和H2能同时发生两个反应：①3H2(g)+CO2(g)H2O(g)+CH3OH(g)，②CO2(g)+H2(g)CO(g)+H2O(g)。在控制CO2和H2初始投料比，为1：2.2，相同压强下，经过相同反应时间测得的实验数据如表(甲醇选择性指转化的CO2中生成甲醇的百分比)：实验编号T/K催化剂CO2转化率(%)甲醇选择性(%)1543催化剂a12.342.32543催化剂b10.972.73553催化剂a15.339.14553催化剂b12.071.6①在相同温度下，不同的催化剂对CO2转化成CH3OH的选择性有显著的影响，你认为原因是____。②553K下，反应①在无催化剂、催化剂a和催化剂b三种情况下，活化能最小的是____。(3)工业上常用下列反应合成甲醇：CO(g)+2H2(g)CH3OH(g)ΔH<0。若在450℃和1.01×106Pa时，向某密闭容器中通入1molCO和3molH2，充分反应后CO的转化率达到95%，若其他条件相同时，改为通入1molH2和1molCH3OH，则CH3OH的平衡转化率为_____；工业实际生产时，采用图中M点对应的反应条件，而不是N点，请说明选择的理由：____。4．近年来，我国大力加强温室气体氢化合成甲醇技术的工业化量产研究，实现可持续发展。在合适的催化剂作用下，二氧化碳可催化加氢制甲醇。(1)已知：①

②

则反应③

_______。(2)若将物质的量之比为1∶3的(g)和(g)充入容积为1.0L的恒容密闭容器中发生反应③，不同压强下转化率随温度的变化关系如图所示。a.A、B两条曲线的压强分别为、，则_______(填“>”、“＜”或“=”)；b.在曲线A的条件下，起始充入(g)和(g)的物质的量分别为1mol、3mol，且c点时K=300，则c点对应转化率为_______。(3)在MPa、原料气、合适催化剂的条件下发生反应，温度对转化率、产率、选择性的影响如图所示。已知：选择性。a.转化率随温度升高而增大的原因可能是_______；b.选择性随温度升高而减小的原因可能是_______；c.写出240℃时反应①的平衡常数的表达式：_______。(4)除调控合适的温度外，使选择性增大的方法有_______。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全部氧化为NO，发生反应的离子方程式是_______。(3)溶液中NO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)为0.100mol·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_______。2.4化学反应的调控题组一工业上合成氨题组一工业上合成氨1（2021·内蒙古·包头市第四中学高二期中）工业合成氨的反应为：

，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：B．当、、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1mol和过量的充分反应，放出热量92.4kJ【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1mol氮气和过量的氢气充分反应，反应放出热量小于92.4kJ，故D错误；故选C。2．工业上利用反应合成氨。一定条件下，该反应体系中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．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，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．反应中断裂的化学键要吸收能量 B．反应中形成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：，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，使用催化剂可加快反应速率，故B正确；C．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．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)2NH3(g)

△H=-92.4kJ·mol-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．1molN2与过量H2充分反应放热92.4kJC．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1molN2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。设在容积为2.0L的密闭容器中充入0.60mol和1.60mol，反应在一定条件下达到平衡时，的物质的量分数(的物质的量与反应体系中总的物质的量之比)为，试计算：①该条件下平衡转化率为_______，的物质的量分数为_______(小数点后保留一位)。②该条件下的平衡转化率_______(小数点后保留一位)。③该条件下反应的平衡常数为_______。(2)已知：H—H键的键能为，H—N键的键能为，键的键能为，则与反应生成的热化学方程式为_______。(3)已知

。蒸发1mol需要吸收的能量为44kJ，其他相关数据如下表所示：1mol分子中的化学键断裂时需要吸收的能量/kJabzd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()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)

(3)(4)【解析】（1）由三段式可知：达到平衡时，的物质的量分数(的物质的量与反应体系中总的物质的量之比)为，则，x=0.4mol；①该条件下平衡转化率为，的物质的量分数为。②该条件下的平衡转化率。③反应后氮气、氢气、氨气的物质的浓度分别为、、，则该条件下反应的平衡常数为，反应的平衡常数为；（2）反应焓变=反应物键能总和-生成物键能总和；则与反应生成的热化学方程式：；（3）蒸发1mol需要吸收的能量为44kJ，则蒸发6mol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=；（4）燃烧热是在101kPa时，1mol物质完全燃烧生成稳定的氧化物时所放出的热量；1.5g的物质的量为，则1mol完全燃烧放出。7.某学习小组在实验室用和模拟工业合成氨。某温度下，在容积恒定为2.0L的密闭容器中充入和，一段时间后反应达到平衡状态。(1)已知在该条件下，与反应生成，每转移电子放出的热量，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．的物质的量不再改变 B．反应停止进行C．、和的反应速率之比为1∶3∶2 D．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：0124600.240.360.400.40①内用表示的平均反应速率为_______。②平衡时的物质的量浓度为_______。【答案】(1)(2)AD(3)

【解析】（1）与反应生成，每转移电子生成1molNH3，即生成1molNH3放出的热量，则该反应的热化学方程式为。（2）A．反应达到平衡状态，各物质浓度不再改变，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，、和的反应速率之比为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内生成0.4molNH3，则消耗0.2molN2，用表示的平均反应速率为。②平衡时生成0.4molNH3，则消耗0.6molH2，的物质的量浓度为。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)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1mol相应化学键需要的能量如下：化学键H-HN-HN≡N能量436kJ391kJ946kJ若反应生成lmolNH3(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10mol氨气，则用氮气表示的化学反应速率是_______mol·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1mol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+2NON2+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。实验编号T(°C)NO初始浓度(mol/L)CO初始浓度(mol/L)催化剂的比表面积(m2/g)I2801.20×10-35.80×10-382II2801.20×10-3b124III350a5.80×10-382①a=_______。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2：2：1：2c.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

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)2NH3(g)，则生成1molNH3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10mol氨气，则反应消耗5molN2，则用氮气表示的化学反应速率是mol·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。负极反应为，当电路中有1mol电子发生转移时，消耗0.5molNO，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1molN2和3molH2，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>p1B．图Ⅱ可能是不同压强对反应的影响，且p1>p2C．图Ⅲ可能是不同温度对反应的影响，且T1>T2D．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·mol-1，ΔS=+133.7J·mol-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0.8molA2气体和0.6molB2气体，一定条件下发生如下反应：A2(g)+B2(g)2AB(g)

ΔH<0，反应中各物质的浓度随时间的变化情况如图所示。下列说法不正确的是_______A．图中a点的值为0.15B．该反应的平衡常数K=0.03C．升高温度，平衡常数K减小D．平衡时A2的转化率为62.5%(4)从能量的变化和反应的快慢等角度探究反应：2H2+O22H2O。已知该反应为放热反应，下图能正确表示该反应中能量变化的是_______(填“A”或“B”)。从断键和成键的角度分析上述反应中能量的变化。化学键的键能如下表：化学键H—HO=OH-O键能/(kJ·mol-1)436496463则生成1mol水可以放出热量_______kJ。(5)以下反应：①木炭与水制备水煤气；②氯酸钾分解；③炸药爆炸；④酸与碱的中和反应；⑤生石灰与水作用制熟石灰；⑥Ba(OH)2·8H2O与NH4Cl反应。其中属于放热反应的有_______(填序号)。【答案】(1)D(2)不能(3)B(4)

A

242(5)②③④⑤【解析】(1)A.根据先拐先平数值大知压强：p2＞p1，增大压强平衡正向移动导致氨气体积分数增大，图像不符合，故A错误；B.根据先拐先平数值大知压强：p1＞p2，增大压强平衡正向移动导致氨气体积分数增大，图像不符合，故B错误；C.根据先拐先平数值大知温度：T1＞T2，升高温度平衡逆向进行，氨气体积分数减小，图像不符合，故C错误；D.催化剂只改变化学反应速率不影响平衡移动，所以只改变反应达到平衡时间不改变氨气体积分数，图像符合，故D正确；答案选D；(2)如果△G=△H-T△S＜0，反应能自发进行，该反应在常温(298K)下△G=△H-T△S=131.3kJ/mol-298×133.7J/mol=91457.4J/mol＞0，不能自发进行；(3)A.当AB的浓度改变0.5mol•L-1，由方程式知，A2的浓度改变为0.25mol•L-1，所以a=(0.4-0.25)mol•L-1=0.15mol•L-1，即图中a点的值为0.15，A正确；B.当AB的浓度改变0.5mol•L-1，由方程式知，B2的浓度改变为0.25mol•L-1，所以平衡时B2的浓度为=(0.3-0.25)mol•L-1=0.05mol•L-1，，B错误；C.已知A2(g)+B2(g)2AB(g)△H＜0，所以温度升高，平衡逆移，平衡常数K值减小，C正确；D.当AB的浓度改变0.5mol•L-1，由方程式知，A2的浓度改变为0.25mol•L-1，已知A2的初始量为0.4mol•L-1，所以平衡时A2的转化率为0.25÷0.4=62.5%，D正确；答案选B；(4)氢气燃烧是放热反应，反应物总能量高于生成物总能量，因此图像A正确；断裂1molH-H需要吸热是436kJ，断裂0.5molO=O需要吸热是496kJ÷2=248kJ，形成2molH-O需要放热是463kJ×2=926kJ，则生成1molH2O(g)可以放出热量为(926-436-248)kJ=242kJ；(5)①⑥为吸热反应，②③④⑤为放热反应。题组二化学反应的调控题组二化学反应的调控1．图1表示接触室中催化剂随温度变化图像，图2表示SO2的转化率a(SO2)随温度T及压强P的变化图像。你认为接触室中最合适的温度和压强是___________。【答案】450℃(或400℃-500℃)、101kpa【解析】400℃～500℃、101KPa时二氧化硫的转化率已经很高，再增大压强，会增大成本，二氧化硫转化率提高不大，该温度下反应速率较快、催化剂活性最好，故答案为：400℃～500℃、101kpa。2．钴具有广泛用途，其正三价化合物具有强氧化性。利用含钴废料(主要成分为Co3O4，还含有少量的铝箔、LiCoO2等杂质)制备碳酸钴的工艺流程如下图所示：(1)“碱浸”过程中，可以加快反应速率和提高原料利用率的方法是__________(任写两点)。(2)“滤液①”主要成分是__________；“操作②”的分离方法是__________。(3)“酸溶”时，Co、Li元素的浸出率随温度的变化如图所示：“酸溶”的适宜温度是__________；“酸溶”时有无色气体产生，该气体为__________；若用Na2S2O3代替H2O2则有两种硫酸盐生成，写出Na2S2O3在“酸溶”时发生的化学方程式：__________。【答案】(1)升高温度、粉碎废料、适当增大NaOH溶液的浓度等(任写两点)(2)

NaAlO2

萃取分液或分液(3)

80℃或80℃左右

O2

4Co3O4+Na2S2O3+11H2SO4=12CoSO4+Na2SO4+11H2O【解析】“碱浸”过程中，Co3O4和LiCoO2不与碱反应存在于滤渣中，Al在碱性溶液中发生反应生成NaAlO2，滤液①主要成分为NaAlO2，滤渣中加入硫酸和过氧化氢发生反应使滤渣溶解，过滤后加入有机磷萃取，得到有机相和无机相，有机相反萃取后加入Na2CO3沉钴，得到CoCO3，以此解答。(1)“碱浸”过程中可以加快反应速率和提高原料利用率的方法是升高温度、粉碎矿石、适当增加NaOH的浓度等，故答案为：升高温度、粉碎废料或适当增大NaOH溶液的浓度等；(2)由分析知，滤液①主要成分为NaAlO2；操作②为萃取分液或分液，故答案为：NaAlO2；萃取分液或分液；(3)由图可知，当温度过高时，钴元素的浸出率降低，则酸浸的适宜温度是80℃；由分析知，“酸溶”时H2O2的作用为还原剂，则产生的气体为O2；若用Na2S2O3代替H2O2，根据题意知，生成CoSO4和Na2SO4，结合得失电子守恒、元素守恒配平的化学方程式为4Co3O4+Na2S2O3+11H2SO4=12CoSO4+Na2SO4+11H2O，故答案为：80℃；O2；4Co3O4+Na2S2O3+11H2SO4=12CoSO4+Na2SO4+11H2O。3．甲醇是一种重要的有机化工原料，在工业上有着重要的用途。(1)二氧化碳催化加氢制甲醇反应的化学方程式为3H2(g)+CO2(g)H2O(g)+CH3OH(g)。在2L恒容密闭容器中加入4molH2和1molCO2在一定条件下发生上述反应，10min时剩余1.6molH2，此时CO2的转化率为____，用CH3OH表示10min内的化学反应速率为____，增加该反应中活化分子百分数的方法有____(答两点)。(2)若在催化剂a或b存在下，CO2和H2能同时发生两个反应：①3H2(g)+CO2(g)H2O(g)+CH3OH(g)，②CO2(g)+H2(g)CO(g)+H2O(g)。在控制CO2和H2初始投料比，为1：2.2，相同压强下，经过相同反应时间测得的实验数据如表(甲醇选择性指转化的CO2中生成甲醇的百分比)：实验编号T/K催化剂CO2转化率(%)甲醇选择性(%)1543催化剂a12.342.32543催化剂b10.972.73553催化剂a15.339.14553催化剂b12.071.6①在相同温度下，不同的催化剂对CO2转化成CH3OH的选择性有显著的影响，你认为原因是____。②553K下，反应①在无催化剂、催化剂a和催化剂b三种情况下，活化能最小的是____。(3)工业上常用下列反应合成甲醇：CO(g)+2H2(g)CH3OH(g)ΔH<0。若在450℃和1.01×106Pa时，向某密闭容器中通入1molCO和3molH2，充分反应后CO的转化率达到95%，若其他条件相同时，改为通入1molH2和1molCH3OH，则CH3OH的平衡转化率为_____；工业实际生产时，采用图中M点对应的反应条件，而不是N点，请说明选择的理由：____。【答案】(1)

80%

0.04mol·L-1·min-1

升高温度，采用更高效的催化剂(2)

反应未达到平衡，不同的催化剂对反应①的催化能力不同，反应速率不同

催化剂b(3)

5%

M点温度较高，反应速率较快，CO的平衡转化率与N点相差不大，压强为常压，对设备要求不高，更经济【解析】(1)10min时剩余1.6molH2，该时间段消耗H2的物质的量为(4mol－1.6mol)=2.4mol，消耗CO2的物质的量为=0.8mol，CO2的转化率为×100%=80%；v(CH3OH)==0.04mol/(L·min)；升高温度和使用更高效的催化剂，均会提高活化分子的百分数，加快反应速率；故答案为80%；0.04mol/(L·min)；升高温度，使用更高效的催化剂；(2)①从表格中数据分析，在相同的温度下，不同的催化剂，相同的反应时间内CO2的转化率不同，说明此时反应未达到平衡，不同的催化剂对反应①的催化能力不同，反应速率不同，因而对甲醇的选择性有影响；故答案为反应未达到平衡，不同的催化剂对反应①的催化能力不同，反应速率不同；②由实验3、4可知，4中甲醇选择性高，则相同温度下，催化剂b对CO2转化成CH3OH有较高的选择性，对应的活化能最小；故答案为催化剂b；(3)通入1molH2和1molCH3OH与通入1molCO和3molH2达到的平衡为等效平衡，正向CO的平衡转化率为95%，则逆向甲醇的平衡转化率为5%。相对于N点而言，M点温度在500~600K之间，温度较高，反应速率较快，CO的平衡转化率与N点相差不大，且常压对设备和动力要求低，更经济；故答案为5%；M点温度较高，反应速率较快，CO的平衡转化率与N点相差不大，压强为常压，对设备要求不高，更经济。4．近年来，我国大力加强温室气体氢化合成甲醇技术的工业化量产研究，实现可持续发展。在合适的催化剂作用下，二氧化碳可催化加氢制甲醇。(1)已知：①

②

则反应③

_______。(2)若将物质的量之比为1∶3的(g)和(g)充入容积为1.0L的恒容密闭容器中发生反应③，不同压强下转化率随温度的变化关系如图所示。a.A、B两条曲线的压强分别为、，则_______(填“>”、“＜”或“=”)；b.在曲线A的条件下，起始充入(g)和(g)的物质的量分别为1mol、3mol，且c点时K=300，则c点对应转化率为_______。(3)在MPa、原料气、合适催化剂的条件下发生反应，温度对转化率、产率、选择性的影响如图所示。已知：选择性。a.转化率随温度升高而增大的原因可能是_______；b.选择性随温度升高而减小的原因可能是_______；c.写出240℃时反应①的平衡常数的表达式：_______。(4)除调控合适的温度外，使选择性增大的方法有_______。【答案】(1)-49.1(2)

>

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的合成，但有利于CO的生成，所以产率降低

(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⋅mol−1+(-90.5kJ⋅mol−1)=-49.1kJ⋅mol−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1mol、3mol，则CO2(g)和H2(g)的起始浓度分别为1mol/L、3mol/L，设c点时，CO2的转化浓度为xmol/L，则H2、CH3OH、H2O的转化浓度分别为3xmol/L、xmol/L、xmol/L，则c点时CO2、H2、CH3OH、H2O的浓度分别为(1-x)mol/L、(3-3x)mol/L、xmol/L、xmol/L，K==300，则=300，解得x=0.9，则c点对应CO2转化率为=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=。(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