選擇性化學(xué)練習(xí)試題2.4化學(xué)反應(yīng)的調(diào)控（原卷版）

2.4化學(xué)反應(yīng)的調(diào)控題組一題組一工業(yè)上合成氨1（2021·內(nèi)蒙古·包頭市第四中學(xué)高二期中）工業(yè)合成氨的反應(yīng)為：

，該反應(yīng)在一定條件下的密閉容器中進行。下列說法正確的是A．達到平衡時，反應(yīng)速率：B．當、、的濃度比為1：3：2時，說明反應(yīng)達到平衡C．使用催化劑可同時加快正、逆反應(yīng)速率，提高生產(chǎn)效率D．若在密閉容器加入1mol和過量的充分反應(yīng)，放出熱量92.4kJ2．（2022·廣西）工業(yè)上利用反應(yīng)合成氨。一定條件下，該反應(yīng)體系中的濃度隨時間的變化關(guān)系如圖所示：5h后，下列有關(guān)描述中，不正確的是A．的濃度不再發(fā)生變化 B．正、逆反應(yīng)速率均為零C．反應(yīng)處于動態(tài)平衡 D．反應(yīng)達到限度3．工業(yè)上利用反應(yīng)合成氨。該反應(yīng)為放熱反應(yīng)，下列有關(guān)描述中，不正確的是A．反應(yīng)中斷裂的化學(xué)鍵要吸收能量 B．反應(yīng)中形成的化學(xué)鍵要釋放能量C．反應(yīng)物的總能量比生成物的高 D．化合反應(yīng)都是放熱反應(yīng)4．工業(yè)合成氨反應(yīng)為：，該反應(yīng)若在密閉容器中進行，下列有關(guān)說法正確的是A．減壓可以提高NH3產(chǎn)量B．使用催化劑可加快反應(yīng)速率C．升高溫度可以實現(xiàn)N2的完全轉(zhuǎn)化D．平衡時NH3的物質(zhì)的量是N2的兩倍5．（2022·云南·昆明一中高二期末）合成氨反應(yīng)為：N2(g)+3H2(g)2NH3(g)

△H=92.4kJ·mol1。下列說法正確的是A．合成氨反應(yīng)在任何溫度下都能自發(fā)B．1molN2與過量H2充分反應(yīng)放熱92.4kJC．合成氨實際生產(chǎn)中選擇高壓和低溫D．將氨液化分離，可促進平衡正移及循環(huán)利用氮氣和氫氣6．完成下列問題。(1)工業(yè)合成氨的反應(yīng)為。設(shè)在容積為2.0L的密閉容器中充入0.60mol和1.60mol，反應(yīng)在一定條件下達到平衡時，的物質(zhì)的量分數(shù)(的物質(zhì)的量與反應(yīng)體系中總的物質(zhì)的量之比)為，試計算：①該條件下平衡轉(zhuǎn)化率為_______，的物質(zhì)的量分數(shù)為_______(小數(shù)點后保留一位)。②該條件下的平衡轉(zhuǎn)化率_______(小數(shù)點后保留一位)。③該條件下反應(yīng)的平衡常數(shù)為_______。(2)已知：H—H鍵的鍵能為，H—N鍵的鍵能為，鍵的鍵能為，則與反應(yīng)生成的熱化學(xué)方程式為_______。(3)已知

。蒸發(fā)1mol需要吸收的能量為44kJ，其他相關(guān)數(shù)據(jù)如下表所示：1mol分子中的化學(xué)鍵斷裂時需要吸收的能量/kJabzd表中z的大小用x、a、b、d表示為_______。(4)常溫常壓下，1.5g火箭燃料二甲基肼()完全燃燒放出50kJ熱量，則二甲基肼的燃燒熱為_______。7.某學(xué)習(xí)小組在實驗室用和模擬工業(yè)合成氨。某溫度下，在容積恒定為2.0L的密閉容器中充入和，一段時間后反應(yīng)達到平衡狀態(tài)。(1)已知在該條件下，與反應(yīng)生成，每轉(zhuǎn)移電子放出的熱量，則該反應(yīng)的熱化學(xué)方程式為_______。(2)一定條件下，能說明該反應(yīng)達到平衡狀態(tài)的是_______(填標號)。A．的物質(zhì)的量不再改變 B．反應(yīng)停止進行C．、和的反應(yīng)速率之比為1∶3∶2 D．混合氣體總壓強不再改變(3)反應(yīng)過程中的實驗數(shù)據(jù)如下表所示：0124600.240.360.400.40①內(nèi)用表示的平均反應(yīng)速率為_______。②平衡時的物質(zhì)的量濃度為_______。8．氮及其化合物在生產(chǎn)、生活中有著重要作用。請回答下列問題：(1)工業(yè)合成氨的反應(yīng)N2(g)+3H2(g)2NH3(g)是一個可逆反應(yīng)，反應(yīng)條件是高溫、高壓，并且需要合適的催化劑。已知斷裂1mol相應(yīng)化學(xué)鍵需要的能量如下：化學(xué)鍵HHNHN≡N能量436kJ391kJ946kJ若反應(yīng)生成lmolNH3(g)，可_______(填“吸收”或“放出”)熱量_______kJ；實驗室模擬工業(yè)合成氨時，在容積為2L的密閉容器內(nèi)，反應(yīng)經(jīng)過10分鐘后，生成10mol氨氣，則用氮氣表示的化學(xué)反應(yīng)速率是_______mol·L1·min1。(2)汽車尾氣中含有的NO是造成城市空氣污染的主要因素之一，通過NO傳感器可監(jiān)測汽車尾氣中NO含量，其工作原理如圖所示：NiO電極為_______(填“正極”或“負極”)。Pt電極上發(fā)生的電極反應(yīng)式為_______。當電路中有1mol電子發(fā)生轉(zhuǎn)移時，消耗NO的體積為_______L(標準狀況下)。(3)一種新型催化劑能使NO和CO發(fā)生反應(yīng)2CO+2NON2+2CO2。為驗證溫度和催化劑的比表面積對化學(xué)反應(yīng)速率的影響規(guī)律，某同學(xué)設(shè)計了如下三組實驗。實驗編號T(°C)NO初始濃度(mol/L)CO初始濃度(mol/L)催化劑的比表面積(m2/g)I2801.20×1035.80×10382II2801.20×103b124III350a5.80×10382①a=_______。②能驗證溫度對化學(xué)反應(yīng)速率影響規(guī)律的實驗是_______(填實驗編號)。③恒溫恒容條件下，不能說明該反應(yīng)已達到平衡狀態(tài)的是_______(填序號)。a.容器內(nèi)的壓強保持不變b.容器內(nèi)各氣體的物質(zhì)的量之比為2：2：1：2c.v逆(CO2)=v正(NO)d.容器內(nèi)混合氣體密度不再改變9．（2022·遼寧·營口市第二高級中學(xué)）合成氨生產(chǎn)技術(shù)的創(chuàng)立開辟了人工固氮的途徑，對化學(xué)工業(yè)技術(shù)也產(chǎn)生了重大影響。合成氨工業(yè)中原料氣N2可以從空氣中分離得到，H2可用甲烷或焦炭與水蒸氣反應(yīng)制得。(1)在三個相同容器中各充入1molN2和3molH2，在不同條件下反應(yīng)達到平衡，氨的體積分數(shù)隨時間變化的曲線如圖所示。下列說法中正確的是_______(填字母)。A．圖Ⅰ可能是不同壓強對反應(yīng)的影響，且p2>p1B．圖Ⅱ可能是不同壓強對反應(yīng)的影響，且p1>p2C．圖Ⅲ可能是不同溫度對反應(yīng)的影響，且T1>T2D．圖Ⅱ可能是同溫同壓下不同催化劑對反應(yīng)的影響，且催化劑性能1>2(2)將水蒸氣通過紅熱的焦炭即產(chǎn)生水煤氣，熱化學(xué)方程式為C(s)+H2O(g)=H2(g)+CO(g)ΔH=+131.3kJ·mol1，ΔS=+133.7J·mol1·K1。該反應(yīng)在常溫(298K)下_______(填“能”或“不能”)自發(fā)進行。(3)在一個容積為2L的密閉容器中，通入0.8molA2氣體和0.6molB2氣體，一定條件下發(fā)生如下反應(yīng)：A2(g)+B2(g)2AB(g)

ΔH<0，反應(yīng)中各物質(zhì)的濃度隨時間的變化情況如圖所示。下列說法不正確的是_______A．圖中a點的值為0.15B．該反應(yīng)的平衡常數(shù)K=0.03C．升高溫度，平衡常數(shù)K減小D．平衡時A2的轉(zhuǎn)化率為62.5%(4)從能量的變化和反應(yīng)的快慢等角度探究反應(yīng)：2H2+O22H2O。已知該反應(yīng)為放熱反應(yīng)，下圖能正確表示該反應(yīng)中能量變化的是_______(填“A”或“B”)。從斷鍵和成鍵的角度分析上述反應(yīng)中能量的變化。化學(xué)鍵的鍵能如下表：化學(xué)鍵H—HO=OHO鍵能/(kJ·mol1)436496463則生成1mol水可以放出熱量_______kJ。(5)以下反應(yīng)：①木炭與水制備水煤氣；②氯酸鉀分解；③炸藥爆炸；④酸與堿的中和反應(yīng)；⑤生石灰與水作用制熟石灰；⑥Ba(OH)2·8H2O與NH4Cl反應(yīng)。其中屬于放熱反應(yīng)的有_______(填序號)。題組二題組二化學(xué)反應(yīng)的調(diào)控1．圖1表示接觸室中催化劑隨溫度變化圖像，圖2表示SO2的轉(zhuǎn)化率a(SO2)隨溫度T及壓強P的變化圖像。你認為接觸室中最合適的溫度和壓強是___________。2．鈷具有廣泛用途，其正三價化合物具有強氧化性。利用含鈷廢料(主要成分為Co3O4，還含有少量的鋁箔、LiCoO2等雜質(zhì))制備碳酸鈷的工藝流程如下圖所示：(1)“堿浸”過程中，可以加快反應(yīng)速率和提高原料利用率的方法是__________(任寫兩點)。(2)“濾液①”主要成分是__________；“操作②”的分離方法是__________。(3)“酸溶”時，Co、Li元素的浸出率隨溫度的變化如圖所示：“酸溶”的適宜溫度是__________；“酸溶”時有無色氣體產(chǎn)生，該氣體為__________；若用Na2S2O3代替H2O2則有兩種硫酸鹽生成，寫出Na2S2O3在“酸溶”時發(fā)生的化學(xué)方程式：__________。3．甲醇是一種重要的有機化工原料，在工業(yè)上有著重要的用途。(1)二氧化碳催化加氫制甲醇反應(yīng)的化學(xué)方程式為3H2(g)+CO2(g)H2O(g)+CH3OH(g)。在2L恒容密閉容器中加入4molH2和1molCO2在一定條件下發(fā)生上述反應(yīng)，10min時剩余1.6molH2，此時CO2的轉(zhuǎn)化率為____，用CH3OH表示10min內(nèi)的化學(xué)反應(yīng)速率為____，增加該反應(yīng)中活化分子百分數(shù)的方法有____(答兩點)。(2)若在催化劑a或b存在下，CO2和H2能同時發(fā)生兩個反應(yīng)：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，為1：2.2，相同壓強下，經(jīng)過相同反應(yīng)時間測得的實驗數(shù)據(jù)如表(甲醇選擇性指轉(zhuǎn)化的CO2中生成甲醇的百分比)：實驗編號T/K催化劑CO2轉(zhuǎn)化率(%)甲醇選擇性(%)1543催化劑a12.342.32543催化劑b10.972.73553催化劑a15.339.14553催化劑b12.071.6①在相同溫度下，不同的催化劑對CO2轉(zhuǎn)化成CH3OH的選擇性有顯著的影響，你認為原因是____。②553K下，反應(yīng)①在無催化劑、催化劑a和催化劑b三種情況下，活化能最小的是____。(3)工業(yè)上常用下列反應(yīng)合成甲醇：CO(g)+2H2(g)CH3OH(g)ΔH<0。若在450℃和1.01×106Pa時，向某密閉容器中通入1molCO和3molH2，充分反應(yīng)后CO的轉(zhuǎn)化率達到95%，若其他條件相同時，改為通入1molH2和1molCH3OH，則CH3OH的平衡轉(zhuǎn)化率為_____；工業(yè)實際生產(chǎn)時，采用圖中M點對應(yīng)的反應(yīng)條件，而不是N點，請說明選擇的理由：____。4．近年來，我國大力加強溫室氣體氫化合成甲醇技術(shù)的工業(yè)化量產(chǎn)研究，實現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展。在合適的催化劑作用下，二氧化碳可催化加氫制甲醇。(1)已知：①

②

則反應(yīng)③

_______。(2)若將物質(zhì)的量之比為1∶3的(g)和(g)充入容積為1.0L的恒容密閉容器中發(fā)生反應(yīng)③，不同壓強下轉(zhuǎn)化率隨溫度的變化關(guān)系如圖所示。a.A、B兩條曲線的壓強分別為、，則_______(填“>”、“＜”或“=”)；b.在曲線A的條件下，起始充入(g)和(g)的物質(zhì)的量分別為1mol、3mol，且c點時K=300，則c點對應(yīng)轉(zhuǎn)化率為_______。(3)在MPa、原料氣、合適催化劑的條件下發(fā)生反應(yīng)，溫度對轉(zhuǎn)化率、產(chǎn)率、選擇性的影響如圖所示。已知：選擇性。a.轉(zhuǎn)化率隨溫度升高而增大的原因可能是_______；b.選擇性隨溫度升高而減小的原因可能是_______；c.寫出240℃時反應(yīng)①的平衡常數(shù)的表達式：_______。(4)除調(diào)控合適的溫度外，使選擇性增大的方法有_______。5.某處工廠排出的煙道氣中含氮氧化物(主要為NO、NO2)、粉塵和少量水蒸氣。課外興趣活動小組對該工廠排出的煙道氣進行處理，并檢測其氮氧化物含量，實驗裝置如圖：已知：①活潑金屬易形成氧化膜②形成原電池能加快反應(yīng)速率③HClO的氧化性比NaClO強；(1)氮氧化物可用堿溶液吸收。裝置D中NO和NO2混合氣體按一定比例被NaOH溶液完全吸收生成NaNO2和H2O，寫出該反應(yīng)的化學(xué)方程式_______；若反應(yīng)后尾氣無殘留，則參加反應(yīng)的NO2、NO物質(zhì)的量比值為_______(填字母)。a.≥1

b.≤1

c.任意值(2)可使用適量酸性H2O2溶液，將溶液中的NO全部氧化為NO，發(fā)生反應(yīng)的離子方程式是_______。(3)溶液中NO直接排放在水體中也會造成污染，現(xiàn)用活潑金屬將溶液中NO轉(zhuǎn)化為N2，實現(xiàn)氮元素的脫除，具體步驟如下：步驟一、取適量(2)中H2O2處理后的溶液，調(diào)節(jié)pH至中性，蒸發(fā)濃縮，得到c(NO)為0.100mol·L1的溶液甲。步驟二、現(xiàn)量取50mL溶液甲，分別用金屬鋁、金屬鐵和鋁鐵合金在45℃、惰性氣體氛圍中對溶液乙進行氮脫除。步驟三、重復(fù)實驗2~3次，溶液中NO的殘留情況與反應(yīng)時間的關(guān)系如圖所示。①金屬鋁和金屬鐵在0~3h內(nèi)，NO的脫除效率均很低，幾乎沒被脫除，其可能的原