高二化学（人教版）试题 选择性必修一 周末作业 第5周

9/9第5周·周末作业化学反应的方向化学反应的调控一、选择题1.下列说法中,正确的是()A.同一物质,S(g)>S(l)>S(s)B.固体溶解是一个熵减小的过程C.能够自发进行的反应一定是熵增加的过程D.能够自发进行的反应一定是放热反应2.下列关于化学反应的自发性叙述中不正确的是()A.(NH4)2CO3在室温下就能自发地分解产生氨气是因为生成了易挥发的气体,使体系的熵增大B.低温更有利于2NO(g)+O2(g)2NO2(g)的自发进行C.由钠和水常温下就能自发进行可知该反应一定是放热反应D.由较低温下CO2(g)+C(s)2CO(g)不能自发进行,则可知该反应的ΔH>03.下列关于工业合成氨的叙述正确的是()A.高温、高压都能缩短反应达到平衡状态的耗时,而只有高温有利于提高合成氨的产率B.催化剂能缩短反应达到平衡状态所用的时间,而压强无此作用C.及时从反应体系中分离出氨气,有利于平衡向正反应方向移动D.工业合成氨的反应是熵增的放热反应,在任何温度下都能自发进行4.下列关于化学反应的调控措施说法不正确的是()A.硫酸工业中,为使黄铁矿充分燃烧,可将矿石粉碎B.硝酸工业中,氨的氧化使用催化剂是为了增大反应速率,提高生产效率C.对于合成氨的反应,如果调控好反应条件,可使一种反应物的转化率达到100%D.硫酸工业中,为提高SO2的转化率,可通入稍过量的空气5.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6.工业合成甲醇的原理为CO(g)+2H2(g)CH3OH(g)ΔH<0,其工艺流程如图所示。下列叙述正确的是()A.“干燥净化”的目的是防止催化剂失活B.合成甲醇时压强越大越好C.“冷却装置”能提高原料平衡转化率和反应速率D.采用“高温”有利于提高甲醇的平衡产率7.SO2(g)、O2(g)和N2(g)起始的物质的量分数分别为7.5%、10.5%和82%时,在0.5MPa、2.5MPa和5.0MPa不同压强下发生反应:2SO2(g)+O2(g)2SO3(g),SO2的平衡转化率α随温度的变化如图所示。下列说法正确的是()A.恒压条件下,增加N2初始用量,α增大B.该反应在常温常压下进行最有利于提高效益C.压强大小顺序为p1>p2>p3D.其他条件不变,若将SO2、O2初始用量调整为2∶1,则α增大8.工业上可用“氨催化氧化法”生产NO,以氨气、氧气为原料,在Pt⁃Rh合金催化剂存在下生成NO和副产物N2的两个竞争反应化学方程式如下:Ⅰ.4NH3(g)+5O2(g)4NO(g)+6H2O(g)Ⅱ.4NH3(g)+3O2(g)2N2(g)+6H2O(g)现将1molNH3、1.45molO2充入1L恒容密闭容器中,在上述催化剂作用下发生反应,不同温度下反应相同时间,有关物质的量关系变化曲线分别如图所示:已知:有效转化率=制备目标物质消耗原料的量原料总的转化量下列说法不正确的是()A.400℃时,主要发生反应ⅡB.由图分析工业上用氨催化氧化制备HNO3,最佳温度约为840℃C.520℃时,NH3的有效转化率约为33%D.反应器内存在n(NO)+2n(N2)=1mol二、非选择题9.(14分)氮及其化合物在工农业生产、生活中有着重要作用。(1)“球磨法”是一种基于机械化学在温和条件下由氮气合成氨的新方案,在45℃、100kPa条件下合成氨,氨的体积分数可达82.5%,其原理如图所示。①下列关于“球磨法”的说法正确的是。A.铁粉碰撞活化后产生缺陷密度越大,N2的吸附率越高B.可降低氢气与氮气生成氨气的焓变,使反应更易进行C.反应在温和条件下进行,不涉及化学键的断裂与形成②机械碰撞有助于铁粉缺陷的形成,而摩擦生热会使体系温度升高。如图是N2吸附量、体系温度随球磨转速变化曲线,应选择的最佳转速约转·min-1;若选择500转·min-1的转速,N2的吸附量降低的原因是。

(2)在一种新型催化剂的作用下,用氢气催化还原NO是目前工业上去除尾气中NO较理想的方法。主反应:2NO(g)+2H2(g)N2(g)+2H2O(g)ΔH1=akJ·mol-1副反应:2NO(g)+H2(g)N2O(g)+H2O(g)ΔH2=bkJ·mol-1①2NO(g)+N2(g)2N2O(g)ΔH=kJ·mol-1。

②某温度下H2的体积分数对H2⁃NO反应的影响如图所示。当H2的体积分数大于600×10-6时,N2的体积分数呈下降趋势,原因是。

10.(15分)甲醇是一种很好的燃料,可采用CO2催化加氢制甲醇,在恒容密闭容器中,1molCO2与3molH2的混合气体在催化剂作用下发生CO2(g)+3H2(g)CH3OH(g)+H2O(g)的反应,回答下列问题:(1)已知几种共价键的键能如下:共价键COH—HH—CC—OH—O键能/(kJ·mol-1)799436413358467利用键能数据计算该反应的ΔH=;已知该反应的逆反应的活化能为ckJ·mol-1,则正反应的活化能为kJ·mol-1(用含c代数式表示)。

(2)下列措施可增大反应速率同时增大甲醇产率的是(填标号)。

A.降低温度B.将CH3OH(g)从体系中分离出来C.充入He,使体系的总压强增大D.再充入amolCO和3amolH2(3)为了寻找合成甲醇的适宜温度和压强,某同学进行实验测得CH3OH平衡转化率与温度、压强的关系如表所示。温度/℃平衡时CH3OH的转化率/%0.1MPa0.5MPa1MPa5MPa10MPa45087.588.989.289.689.755075.682.984.987.788.3工业生产中,选择的温度和压强分别是、。

(4)在不同温度下发生上述反应。反应5min,测得三个相同1L容器内CO2的物质的量如图所示,T3温度下,该反应的化学平衡常数K=(列出计算式);5min后,向容器Ⅲ中再充入1molCO2(g)和1molH2O(g),此时v正v逆(填“>”“<”或“=”)。

第5周·周末作业1.选A同一物质气态时的熵值最大,液态时的次之,固态时的最小,A正确;固体溶解过程,体系混乱度增大,所以是熵增的过程,B错误;能够自发进行的反应不一定是熵增加的过程,要考虑焓变,C错误;能够自发进行的反应可能是吸热反应,如ΔH>0、ΔS>0,在高温下ΔH-TΔS<0,可自发进行,D错误。2.选C(NH4)2CO3在室温下分解产生氨气等气体,体系中气体分子数增多,混乱度增大,即熵增大,根据熵增原理,该反应能自发进行,A选项正确;反应2NO(g)+O2(g)2NO2(g)是气体分子数减少的反应,即熵减反应(ΔS<0),根据自发反应的判断公式ΔG=ΔH-TΔS(ΔG<0反应自发进行),要使ΔG<0,在ΔH<0(该反应为放热反应)的情况下,低温时TΔS较小,更有利于ΔG<0,即低温更有利于反应自发进行,B选项正确;钠和水在常温下能自发反应,该反应是放热反应,但自发反应与反应是放热还是吸热没有必然的因果关系,有些吸热反应在一定条件下也能自发进行,不能仅根据反应能自发进行就判定一定是放热反应,C选项错误;对于反应CO2(g)+C(s)2CO(g),该反应是气体分子数增多的反应,熵增(ΔS>0),低温下不能自发进行,即低温时ΔG=ΔH-TΔS>0,因为ΔS>0,T为低温,所以只有ΔH>0时才满足条件,D选项正确。3.选C工业上合成NH3的反应为N2(g)+3H2(g)⇌2NH3(g)ΔH=-92kJ·mol-1,根据外界条件对化学反应速率和化学平衡移动的影响分析判断。高温、高压条件都能使单位体积内活化分子数增加,有效碰撞次数增加,从而可以加快化学反应速率,缩短反应达到平衡状态的耗时,但是由于该反应的正反应是气体体积减小的放热反应,因此要提高合成氨的平衡产率,可以采用适当降低温度或增大体系的压强的方法,而高温会使平衡向吸热的逆反应方向移动,不利于提高合成氨的产率,A错误;合成氨气的正反应是气体体积减小的反应,由于有气体物质参加反应,因此增大压强也可以加快反应速率,从而缩短反应达到平衡状态所用的时间,B错误;及时从反应体系中分离出氨气,即减小了生成物的浓度,化学平衡向正反应方向移动,因此有利于平衡向正反应方向移动,C正确;工业合成氨的反应是气体体积减小的放热反应,因此是熵减的放热反应,ΔG=ΔH-TΔS<0,反应可自发进行,由于ΔH<0,ΔS<0,所以反应自发进行的条件应该是在低温条件下,D错误。4.选C硫酸工业中,将矿石粉碎可以增大反应物的接触面积,有利于黄铁矿的充分燃烧,故A正确;硝酸工业中,氨的氧化使用催化剂,可以降低反应的活化能,加快反应速率,有利于提高生产效率,故B正确;合成氨反应为可逆反应,可逆反应不可能完全反应,所以调控反应条件不可能使反应物的转化率达到100%,故C错误;根据反应2SO2(g)+O2(g)2SO3(g),通入过量的空气即增加氧气的含量,反应向正方向移动,SO2的转化率提高,故D正确。5.选D如常压下转化率较大,则不采用高压,且考虑对设备的承压要求,则不一定采用高压,故A错误;加入B,平衡正向移动,A的转化率增大,但B的转化率减小,故B错误;正反应为放热反应,升高温度,平衡逆向移动,转化率减小,故C错误;催化剂可以提高反应速率,单位时间内生成更多的M,提高M的日产量,故D正确。6.选A“干燥净化”是除去杂质以防止铜触媒中毒失活,确保工业生产过程中的效率和产品质量,故A正确;CO(g)+2H2(g)⇌CH3OH(g)是气体体积减小的反应,增大压强可以使平衡正向移动,增大反应物的转化率,但压强过大会增加对设备材料和制造的要求,提高投资费用,在实际生产中,压强的选择并不是越大越好,而是需要综合考虑多个因素,故B错误;CO(g)+2H2(g)⇌CH3OH(g)是放热反应,“冷却装置”能提高原料平衡转化率,但不能提高反应速率,故C错误;CO(g)+2H2(g)⇌CH3OH(g)是放热反应,采用“高温”不利于提高甲醇的平衡产率,故D错误。7.选C恒压条件下,增加N2初始用量,SO2(g)、O2(g)的浓度等比例减小,相当于减小压强,该反应是气体体积减小的反应,减小压强,平衡逆向移动,SO2的平衡转化率α减小,A错误;虽然升高温度,SO2的平衡转化率减小,但实际生产当中除了考虑平衡转化率,还需要考虑反应速率和催化剂活性,常温下反应速率较慢,不利于提高效益,B错误;该反应前后气体系数之和减小,相同温度下,增大压强,平衡正向移动,SO2的转化率增大,所以p1>p2>p3,C正确;当SO2的量一定时,氧气的用量越大,SO2的平衡转化率越大,其他条件不变,若将SO2、O2初始用量调整为2∶1,相当于减少了氧气的用量,SO2的平衡转化率α减小,D错误。8.选D400℃时,氮气的物质的量最大,说明主要发生反应Ⅱ,A正确;840℃时NO的产率最高,副产物氮气产率最低,则工业用氨催化氧化制备HNO3选择的最佳温度是840℃,B正确;由图知520℃时,生成氮气和一氧化氮的物质的量均为0.2mol,则反应Ⅱ消耗氨气的物质的量为0.4mol,反应Ⅰ消耗氨气的物质的量为0.2mol,则NH3的有效转化率为0.2mol0.2mol+0.4mol×100%≈33%,C正确;反应Ⅰ消耗氨气的物质的量等于NO的物质的量,反应Ⅱ消耗氨气的物质的量是N2的物质的量的2倍,因此n(NO)+2n(N2)等于整体上消耗氨气的物质的量,当n(NO)+2n(N2)=1mol时,意味全部的氨气被消耗即剩余的氨气的物质的量为0,然而反应Ⅰ与反应Ⅱ都是可逆反应,氨气不可能全部消耗,因此反应器内n(NO)+2n(N2)<1mol,D9.解析:(1)①铁粉碰撞活化后产生缺陷密度越大,表面积越大,越有利于氮气分子被吸附,因此N2的吸附率越高,故A正确;氢气与氮气生成氨气的焓变不能改变,只能降低反应所需活化能,使反应更易进行,故B错误;“球磨法”使其分子被催化剂吸附形成[Fe(N*)],断裂了氮氮三键,故C错误。②根据图中信息低于400转·min-1,氮的吸附量不大,高于400转·min-1,温度迅速升高,不利于氮气吸附,所以应选择的最佳转速约400转·min-1;若选择500转·min-1的转速,N2的吸附量降低的原因是转速过快,体系升高温度过快,温度过高不利于氮气的吸附。(2)①将副反应的2倍减去主反应得到2NO(g)+N2(g)⇌2N2O(g)ΔH=(2b-a)kJ·mol-1。②根据图中信息可以看出氮气体积分数下降,而氨气体积分数增加,可能原因是氢气和生成的氮气反应生成氨气。答案:(1)①A②400转速过快,体系升高温度过快,温度过高不利于氮气的吸附(2)①(2b-a)②氢气和生成的氮气反应生成氨气10.解析:(1)焓变等于反应物的总键能减去生成物的总键能,ΔH=(799×2+436×3-3×413-358-467