高二化学（人教版）选择性必修一 周末作业 第5周

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)>S⑴>S(s)

B.固体溶解是一个滴减小的过程

C.能够自发进行的反应一定是搞增加的过程

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

燧增大

B.低温更有利于2NO(g)+O2(g)-2NO29)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)—^CO(g)不能自发进行，则可知该反应的AH>0

3.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.T业合成氨的反应是嫡增的放热反应，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S02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)12M(g)△”<0。下歹lj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)=CH30H(g[△〃<(),其工艺流程如图所示。下

列叙述正确的是()

液态CH3OH

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)sCHg)和Nz(g)起始的物质的量分数分别为7.5%、10.5%和82%时，在0.5MPa、

遭色剂、

2.5MPa和5.0MPa不同压强下发生反应:2SCh(g)+C)2(g).△2soMg),SCh的平衡转化

率。随温度的变化如图所示。下列说法正确的是()

A.恒压条件下，增加用初始用量,。增大

B.该反应在常温常压下达行最有利于提高效益

C.压强大小顺序为

D.其他条件不变，若将S02、02初始用量调整为2：1,则。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卜.：

I.4NH3(g)+5O2(g)^4NO(g)+6H2O(g)

II.4NH3(g)+3O2(g)、-2N2(g)+6H2O(g)

现将1molNHj、1.45molCh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:有效转化率理瑞瑞黑驾100%。

下列说法不正确的是(

A.400℃时,主要发生反应H

B.由图分析工业上用氨催化氧化制备HN03,最佳温度约为840℃

C.520℃时3%的有效转化率约为33%

D.反应器内存在n(NO)+2w(N2)=lmol

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。

I.铁扮碰技活化产生缺陷

陷上解我

n.N•加曼生成NHj

Fe(N,)

NH,剧烈&投脱象

①下列关于"球磨法''的说法正确的是。

A.铁粉碰撞活化后产牛.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焰变，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N?吸附量、

体系温度随球磨转速变化曲线,应选择的最住转速约转力而」;若选择500

转min」的转速,N2的吸附量降低的原因是:

O71

NU6OO

U58

、4O

・6

£3O

M24

£1O

N02

445

0050)()

转速/(转•min")

(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。

产

主反应:2NO(g)+2H2(g)~N2(g)4-2H2O(g)RHakJ-mor'

副反应:2NO(g)+H2(g)=N2O(g)+H2O(g)\Hz=bkJ-mor'

®2NO(g)+N2(g)'—2N2O(g)kJmolL

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

600xl(y6时N的体积分数呈下降趋势,原因是

(

9

2

X

)

、

部

会

3

3

10.(15分)甲醇是一种很好的燃料,可采用CO?催化加氢制甲醇，在恒容密闭容器中,1mol

CO2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卜：

共价键C=OH—HH—CC—0H—0

键能/(kJ-mN/)799436413358467

利用犍能数据计算该反应的△”=;己知该反应的逆反应的活化能为ckJ.mol",

则正反应的活化能为kJ・mo「(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CHQH(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。molCO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CH.QH平衡转化率与温

度、压强的关系如表所示。

温度平衡时CHQH的转化率/%

/℃0.1MPa0.5MPa1MPa5MPa10MPa

45087.588.989.289.689.7

55075.682.984.987.788.3

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CCh的物质的量如

图所示，八温度下，该反应的化学平衡常数K=(列出计算式);5min后,向容器HI中再

充入1molCCHg)和1mol&0®,此时心u逆(填或“=")。

AT2T3T/X:

第5周♦周末作业

1.选A同一物质气态时的熔值最大.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.所以是熠增的过程.B错误;能够自发进行的反应不一定是嫡增加的过程,

要考虑熔变C错误:能够自发进行的反应可能是吸热反应，如AH>。、AS>0,在高温下

△H7ASV0,可自发进行,D错误。

2.选C(NHSCO3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.

即楠增大根据嫡增原理,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.即精减反应SS<0),根据自发反应的判断公式

△G5H-TNS也G<0反应自发进行),要使AG<0.在A”<0(该反应为放热反应)的情况下.低

温时TAS较小,更有利于AG<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)iC(s)2co(g),该反应是气体分子数增多的反

应，熔增（AS〉。）低温下不能自发进行，即低温时AG=A”7AS>0.因为ASAOI为低温，所以

只有AH>0时才满足条件,D选项正确。

3.选C工业上合成NHa的反应为N2（g）+3H2（g）=2NHKg）AW=-92kJ-morL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抑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•因此是精减的放热反应.AG=A〃-7AS<0,反应可自发进行，由于

A”<0,AS<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

催化剂

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）一

2SOMg）,通入过量的空气却增加氧气的含量，反应向正方向移动,SO?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)=CHQH(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)=CH30H(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)0cH30H(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,SOKg)、Ch(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,S02的平衡转化率«减小,A错误;

虽然升高温度50?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,S02的转化率增大、所以”>P2>P3c正

确:当SO?的量一定时.氧气的用量越大.SO?的平衡转化率越大,其他条件不变.若将SO2x

0?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Q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°C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HNO.选择的最佳温度是

840°C,B正确;由图知520c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NE的有效转

化率为lOO%>33%,C正确;反应【消耗氨气的物质的量等于NO的物质的

0.2mol+0.4morl

量反应H消耗氨气的物质的量是N2的物质的量的2倍，因此〃(NO)+2〃(N2)等于整体上消

耗氨气的物质的量.当〃(NO)+2〃(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

/I(NO)+2M(N2)<1mol,D错误。

9.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N?的吸附率越高，故A正确;氢气与氮气生成氨气的焙变不能改变，只能降低反应所

需活化能，使反应更易进行.故B错误二球磨法”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mini氮的吸附量不大，高于400

转・min”,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nin":若选择

500转.min”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。

⑵①将副反应的2倍减去主反应得到2NO(g)+N2(g)=2N2O(g)△〃=(2/"a)kJ-mo「。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

⑵①(2力〃)②氢气和生成的氮气反应生成氨气

10.解析：(1)蛤变等于反应物的总键能减去生成物的总键

能,△”=(799x2+436x3-3x413-358-467-467x2)kJ-moP=-92kJ・mol":反应热等于正反应活

化能与逆反应活化能的差值△“二正反应活化能-c=92kJ.mo「L解得正反应的活化能为

(-92+c)kJ・mo-。

⑵该反应是放热反应，降低温度.平衡正向移动.甲醇的