2022北京重點校高一(下)期末化學匯編：化學反應條件的優(yōu)化-工業(yè)合成氨

第1頁/共1頁2022北京重點校高一（下）期末化學匯編化學反應條件的優(yōu)化—工業(yè)合成氨一、單選題1．（2022·北京師大附中高一期末）下列措施能明顯提高化學反應速率的是A．Na與水反應時增大水的用量B．Fe與稀H2SO4反應制取H2時，改用98％的濃H2SO4C．AgNO3溶液與鹽酸反應時，增大壓強D．恒溫恒容條件下，進行工業(yè)合成氨反應時，增加氮氣的量2．（2022·北京·首都師范大學附屬中學高一期末）工業(yè)合成氨反應：N2(g)+3H2(g)2NH3(g)△H=-92.4kJ/mol。下列措施有利于提高H2平衡轉(zhuǎn)化率的是A．升高溫度 B．增大壓強C．使用鐵觸媒做催化劑 D．增大H2的濃度3．（2022·北京·首都師范大學附屬中學高一期末）某溫度下，在密閉容器中進行反應：H2(g)+CO2(g)?H2O(g)+CO(g)

ΔH>0，已知H2(g)和CO2(g)的初始濃度均為0.01mol·L-1，測得H2的平衡轉(zhuǎn)化率為60%，下列說法不正確的是A．CO2的平衡轉(zhuǎn)化率為60%B．升高溫度平衡常數(shù)K增大C．該溫度下反應的平衡常數(shù)K=2.25D．若初始H2(g)、CO2(g)、H2O(g)、CO(g)濃度均為0.01mol·L-1，則反應逆向進行4．（2022·北京·首都師范大學附屬中學高一期末）在50%負載型金屬催化作用下，可實現(xiàn)低溫下甲烷化。發(fā)生的反應有：反應Ⅰ：反應Ⅱ：反應Ⅲ：將與按照一定流速通過催化氧化管，測得的轉(zhuǎn)化率與的選擇性[選擇性]隨溫度變化如圖所示。下列說法正確的是A．反應Ⅱ的平衡常數(shù)可表示為B．其他條件不變，增大壓強可提高的選擇性C．其他條件不變，升高溫度，出口處甲烷的量一直增大D．在X點所示條件下，延長反應時間不能提高的轉(zhuǎn)化率5．（2022·北京·首都師范大學附屬中學高一期末）一定溫度下，將氣體X和Y各0.4mol充入2L恒容密閉容器中，發(fā)生反應：，K=1。其中Y呈紅棕色，其他氣體均無色。下列事實不能說明反應達到平衡狀態(tài)的是A．容器內(nèi)氣體顏色保持不變 B．容器內(nèi)氣體密度保持不變C．c(X)=c(N)=0.1mol·L-1 D．X的轉(zhuǎn)化率達到50%6．（2022·北京·首都師范大學附屬中學高一期末）一定溫度下，容積為的密閉容器中發(fā)生反應：

，容器中部分物質(zhì)的含量見表()：反應時間/01.20.6000.80.2下列說法正確的是A．內(nèi)，的平均化學反應速率為B．該溫度下，反應的化學平衡常數(shù)C．達到化學平衡狀態(tài)時，的轉(zhuǎn)化率為D．若升高溫度，平衡逆向移動7．（2022·北京·清華附中高一期末）已知反應：2H2O2=2H2O+O2↑，下列措施不能加快該反應的速率的是A．升高溫度 B．加入少量MnO2固體C．加水稀釋 D．加入幾滴FeCl3溶液8．（2022·北京·首都師范大學附屬中學高一期末）一定溫度下，在3個體積均為1.0L的恒容密閉容器中反應2H2(g)+CO(g)CH3OH(g)達到平衡。下列說法正確的是容器溫度/K物質(zhì)的起始濃度/mol·L-1物質(zhì)的平衡濃度/mol·L-1c(H2)c(CO)c(CH3OH)c(CH3OH)Ⅰ4000.200.1000.080Ⅱ4000.400.200Ⅲ500000.100.025A．該反應的正反應吸熱B．達到平衡時，容器Ⅱ中c(CH3OH)小于容器Ⅰ中c(CH3OH)的兩倍C．達到平衡時，容器Ⅱ中c(H2)大于容器Ⅲ中c(H2)的兩倍D．達到平衡時，容器Ⅲ中的正反應速率比容器Ⅰ中的大二、填空題9．（2022·北京·首都師范大學附屬中學高一期末）合成氨對人類的生存和發(fā)展有著重要意義，1909年哈伯在實驗室中首次利用氮氣與氫氣反應合成氨，實現(xiàn)了人工固氮。(1)反應N2(g)+3H2(g)?2NH3(g)的化學平衡常數(shù)表達式為_______。(2)請結(jié)合下列數(shù)據(jù)分析，工業(yè)上選用氮氣與氫氣反應固氮，而沒有選用氮氣和氧氣反應固氮的原因是_______。序號化學反應K(298K)的數(shù)值①N2(g)+O2(g)?2NO(g)5×10-31②N2(g)+3H2(g)?2NH3(g)4.1×106(3)對于反應N2(g)+3H2(g)?2NH3(g)，在一定條件下氨的平衡含量如下表。溫度/℃壓強/MPa氨的平衡含量2001081.5%550108.25%①該反應為_______(填“吸熱”或“放熱”)反應。②其他條件不變時，溫度升高氨的平衡含量減小的原因是_______(填字母序號)。a.溫度升高，正反應速率減小，逆反應速率增大，平衡逆向移動b.溫度升高，濃度商(Q)變大，Q>K，平衡逆向移動c.溫度升高，活化分子數(shù)增多，反應速率加快d.溫度升高，K變小，平衡逆向移動③哈伯選用的條件是550℃、10MPa，而非200℃、10MPa，可能的原因是_______。(4)圖1表示500℃、60.0MPa條件下，原料氣投料比與平衡時NH3體積分數(shù)的關系。根據(jù)圖中M點數(shù)據(jù)計算N2的平衡體積分數(shù)_______；(5)圖2是合成氨反應平衡混合氣中NH3的體積分數(shù)隨溫度或壓強變化的曲線，圖中L(L1、L2)、X分別代表溫度或壓強。其中X代表的是___(填“溫度”或“壓強”)；判斷L1、L2的大小關系并說明理由____。10．（2022·北京·首都師范大學附屬中學高一期末）在溫度t1和t2下，X2(g)和H2反應生成HX的平衡常數(shù)如下表：化學方程式K(t1)K(t2)F2+H22HF1.8×10361.9×1032Cl2+H22HCl9.7×10124.2×1011Br2+H22HBr5.6×1079.3×106I2+H22HI4334(1)已知t2>t1，HX的生成反應是_______反應(填“吸熱”或“放熱”)。(2)HX的電子式是_______。(3)共價鍵的極性隨共用電子對偏移程度的增大而增強，HX共價鍵的極性由強到弱的順序是_______。(4)X2都能與H2反應生成HX，用原子結(jié)構(gòu)解釋原因：_______。(5)K的變化體現(xiàn)出X2化學性質(zhì)的遞變性，用原子結(jié)構(gòu)解釋原因：_______，原子半徑逐漸增大，得電子能力逐漸減弱。(6)僅依據(jù)K的變化，可以推斷出：隨著鹵素原子核電荷數(shù)的增加，_______(選填字母)a.在相同條件下，平衡時X2的轉(zhuǎn)化率逐漸降低b.X2與H2反應的劇烈程度逐漸減弱c.HX的還原性逐漸d.HX的穩(wěn)定性逐漸減弱三、原理綜合題11．（2022·北京·首都師范大學附屬中學高一期末）二甲醚(CH3OCH3)是重要的化工原料，可用CO和H2制得，總反應的熱化學方程式如下。2CO(g)+4H2(g)CH3OCH3(g)+H2O(g)

ΔH=-206.0kJ/mol工業(yè)中采用“一步法”，通過復合催化劑使下列甲醇合成和甲醇脫水反應同時進行：i.甲醇合成反應：ii.甲醇脫水反應：2CH3OH(g)CH3OCH3(g)+H2O(g)，ΔH=-24.0kJ/mol(1)起始時向容器中投入2molCO和4molH2，測得某時刻上述總反應中放出的熱量為51.5kJ，此時CO的轉(zhuǎn)化率為_______。(2)請補全甲醇合成反應的熱化學方程式：_______。(3)甲醇脫水反應2CH3OH(g)CH3OCH3(g)+H2O(g)在某溫度下的化學平衡常數(shù)為400.此溫度下，在恒容密閉容器中加入一定量的CH3OH(g)，測得某時刻各組分濃度如下表所示。此時反應_______(填“已達到”或“未達到”)化學平衡狀態(tài)。物質(zhì)CH3OHCH3OCH3H2O濃度/(mol/L)0.020.40.4(4)生產(chǎn)二甲醚的過程中存在以下副反應，與甲醇脫水反應形成競爭：CH3OH(g)+H2O(g)CO2(g)+3H2(g)ΔH=+48.8kJ/mol將反應物混合氣按進料比n(CO)∶n(H2)=1∶2通入反應裝置，選擇合適的催化劑。在不同溫度和壓強下，測得二甲醚的選擇性分別如圖1、圖2所示。資料：二甲醚的選擇性是指轉(zhuǎn)化為二甲醚的CO在全部CO反應物中所占的比例。①圖1中，溫度一定，壓強增大，二甲醚選擇性增大的原因是_______。②圖2中，溫度高于265℃后，二甲醚選擇性降低的原因有_______。

參考答案1．D【分析】增大化學反應速率的措施有：增大濃度、壓強，升高溫度，使用催化劑等，增大單位體積的活化分子數(shù)目或增大活化分子百分數(shù)，從而增大反應速率，增大壓強只對有氣體參加的反應有影響。【詳解】A．水為純液體，增大水的用量，濃度不變，化學反應速率不變，故A不符合題意；B．常溫下Fe在濃硫酸中發(fā)生鈍化，不能增大化學反應速率，故B不符合題意；C．增大壓強只對有氣體參加的反應有影響，AgNO3溶液與鹽酸反應時，增大壓強，不能增大化學反應速率，故C不符合題意；D．恒溫恒容條件下，進行工業(yè)合成氨反應時，增加氮氣的量，反應物的濃度增大，化學反應速率增大，故D符合題意；故答案選D。2．B【詳解】A．正反應為放熱反應，升高溫度，平衡逆向移動，H2平衡轉(zhuǎn)化率減小，A項錯誤；B．增大壓強，平衡向總體積減小的方向移動，平衡正向移動，H2平衡轉(zhuǎn)化率增大，B項正確；C．催化劑可改變反應速率，平衡不移動，H2平衡轉(zhuǎn)化率不變，C項錯誤；D．增大反應物的濃度平衡正向移動，由于增加的氫氣大于平衡移動消耗的氫氣，H2的轉(zhuǎn)化率減小，D項錯誤；答案選B。3．D【詳解】A．根據(jù)題目已知信息，列三段式：因此，二氧化碳的平衡轉(zhuǎn)化率為60%，A項正確；B．此反應為吸熱反應，溫度升高，平衡正向進行，平衡常數(shù)K增大，B項正確；C．依據(jù)選項A中的三段式，該溫度下平衡常數(shù),C項正確；D．若初始H2(g)、CO2(g)、H2O(g)、CO(g)濃度均為0.01mol·L-1，則此時濃度熵,平衡正向移動，D項錯誤；答案選D。4．B【詳解】A．反應Ⅱ的平衡常數(shù)可表示為，故A錯誤；B．反應Ⅰ為氣體體積不變的反應，增大壓強，平衡不移動，反應Ⅱ正向氣體分子數(shù)減小，增大壓強，平衡正向移動，CH4的選擇性提高，故B正確；C．生成甲烷的反應Ⅱ和Ⅲ正向均為放熱反應，升高溫度，平衡逆向移動，出口處甲烷的量減小，故C錯誤；D．由圖可知，在X點二氧化碳的轉(zhuǎn)化率未達到最大值，說明此時反應未達到平衡，延長反應時間，反應達到平衡，二氧化碳的轉(zhuǎn)化率增大，故D錯誤；故選：B。5．B【詳解】A．Y為紅棕色，氣體氣體無色，所以未平衡時Y的濃度會發(fā)生變化，容器內(nèi)氣體顏色會發(fā)生變化，當其不變時說明Y的濃度不再改變，反應達到平衡，A不符合題意；B．反應物和生成物都是氣體，所以氣體總質(zhì)量始終不變，容器恒容，則無論是否平衡，密度都不發(fā)生變化，即密度不變不能說明反應達到平衡，B符合題意；C．根據(jù)題目所給條件可知初始投料為c(X)=c(Y)=0.2mol/L，根據(jù)反應方程式可知，當c(X)=c(N)=0.1mol/L時，容器內(nèi)c(X)=c(Y)=c(M)=c(N)=0.1mol/L，則Qc==1=K，說明反應到達平衡，C不符合題意；D．X的轉(zhuǎn)化率達到50%，即此時Δc(X)=0.2mol/L×50%=0.1mol/L，根據(jù)C選項的計算可知此時Qc=K，說明反應到達平衡，D不符合題意；綜上所述答案為B。6．B【詳解】A．內(nèi)，A的物質(zhì)的量的變化量為1.2mol-0.8mol=0.4mol，根據(jù)化學方程式，可得D的物質(zhì)的量為0.4mol，D的平均化學反應速率為，A項錯誤；B．該溫度下，反應的化學平衡常數(shù)，B項正確；C．t1時，B參與反應的物質(zhì)的量為0.4mol，剩余0.2mol，t2時，B的物質(zhì)的量是0.2mol，故t1時反應已經(jīng)達到平衡，故A的轉(zhuǎn)化率=，C項錯誤；D．

，升高溫度反應正向進行，D項錯誤；答案選B。7．C【詳解】A．升高溫度能夠增加單位體積內(nèi)活化分子數(shù)以及有效碰撞頻率，能夠加快化學反應率，故A項不選；B．MnO2對H2O2分解具有催化作用，能夠降低活化能，使單位體積內(nèi)活化分子數(shù)增加，從而增加有效碰撞頻率，能夠加快化學反應率，故B項不選；C．加水稀釋會降低單位體積內(nèi)活化分子數(shù)，使有效碰撞頻率降低，化學反應速率將降低，故C項選；D．FeCl3對H2O2分解具有催化作用，能夠降低活化能，使單位體積內(nèi)活化分子數(shù)增加，從而增加有效碰撞頻率，能夠加快化學反應率，故D項不選；綜上所述，不能加快該反應的速率的是C項，故答案為C。8．D【詳解】A．根據(jù)一邊倒，I與III容器投料一樣多，容器Ⅱ是I的2倍；比較I與III容器，溫度降低，甲醚的物質(zhì)的量增加，說明降低溫度，平衡正向移動，則正向是放熱反應，故A錯誤；B．該反應是反應前后氣體的物質(zhì)的量不變的可逆反應，恒容條件下，容器I與II是等效平衡，所以容器I與II中甲醇的體積分數(shù)相同，故B錯誤；C．容器I、Ⅱ是等比等效，容器III中的溫度比容器Ⅱ的溫度高，正反應放熱，平衡逆向移動，容器Ⅱ中c(H2)小于容器Ⅲ中c(H2)的兩倍，故C錯誤；D．溫度越高反應速率越快，達到衡所需時間越短，故D正確；故答案選D。9．

K=

氮氣與氫氣反應的限度(或化學平衡常數(shù))遠大于氮氣與氧氣反應的限度

放熱

d

提高合成氨反應的化學反應速率

8%

壓強

L1<L2合成氨反應為放熱反應，壓強相同時，升高溫度，N2(g)+3H2(g)?2NH3(g)，平衡逆向移動，NH3的體積分數(shù)降低?！驹斀狻?1)平衡常數(shù)指平衡時生成物濃度冪次方乘積比上反應物濃度冪次方乘積，故該反應平衡常數(shù)表達式為K=；(2)平衡常數(shù)越大，說明反應物轉(zhuǎn)化率越高，N2與H2反應的平衡常數(shù)遠大于N2與O2反應的平衡常數(shù)，所以與H2反應時，N2轉(zhuǎn)化率更高，故此處填：氮氣與氫氣反應的限度(或化學平衡常數(shù))遠大于氮氣與氧氣反應的限度；(3)①由數(shù)據(jù)知，溫度升高，NH3的平衡含量降低，說明平衡逆向移動，故逆向為吸熱反應，則正反應為放熱反應，故此處填“放熱”；②a．溫度升高，正逆反應速率都增大，a說法錯誤；b．溫度升高瞬間，容器體積不變，氣體濃度不變，故Q不變，但K減小，故平衡逆向移動，b說法錯誤；c．選項說法正確，但未解釋氨平衡含量減小的原因，c不符合題意；d．溫度升高，平衡逆向移動，K減小，導致氨平衡含量減小，d符合題意；故答案選d；③高溫不利于平衡正向移動，故哈伯選擇550℃不是考慮平衡移動的原因，而是為了增強催化劑的活性，加快反應速率，故此處填提高合成氨反應的化學反應速率；(4)M點對應H2、N2投料比為4，假設H2為4mol，N2為1mol，平衡時N2轉(zhuǎn)化xmol，列三段式如下：，平衡時氣體總物質(zhì)的量=(1-x+4-3x+2x)mol=(5-2x)mol，則NH3的體積分數(shù)=，解得x=，則N2的體積分數(shù)=；(5)若X代表溫度，溫度升高，平衡逆向移動，NH3體積分數(shù)減小，與圖示不符，故X代表壓強，L代表溫度；合成氨反應為放熱反應，壓強相同時，升高溫度，N2(g)+3H2(g)?2NH3(g)平衡逆向移動，NH3的體積分數(shù)降低，故L2＞L1。10．(1)放熱(2)(3)HF、HCl、HBr、HI(4)鹵素原子的最外層電子數(shù)均為7(5)同一主族元素從上到下原子核外電子層數(shù)依次增多(6)abd【解析】（1）由表中數(shù)據(jù)可知，溫度越高平衡常數(shù)越小，這說明升高溫度平衡向逆反應方向移動，所以HX的生成反應是放熱反應；（2）HX屬于共價化合物，H-X之間形成的化學鍵是極性共價鍵，因此HX的電子式是；（3）F、Cl、Br、I屬于ⅦA，同主族元素自上而下隨著核電荷數(shù)的增大，原子核外電子層數(shù)逐漸增多，導致原子半徑逐漸增大，因此原子核對最外層電子的吸引力逐漸減弱，從而導致非金屬性逐漸減弱，即這四種元素得到電子的能力逐漸減弱，所以H-F鍵的極性最強，H-I的極性最弱，因此HX共價鍵的極性由強到弱的順序是HF、HCl、HBr、HI；（4）鹵素原子的最外層電子數(shù)均為7個，在反應中均易得到一個電子而達到8電子的穩(wěn)定結(jié)構(gòu)。而H原子最外層只有一個電子，在反應中也想得到一個電子而得到2電子的穩(wěn)定結(jié)構(gòu)，因此鹵素單質(zhì)與氫氣化合時易通過一對共用電子對形成化合物HX；（5）平衡常數(shù)越大，說明反應越易進行，F(xiàn)、Cl、Br、I的得電子能力依次減小的主要原因是：同一主族元素從上到下原子核外電子層數(shù)依次增多，原子半徑逐漸增大，核對最外層電子的吸引力依次減弱造成的；（6）隨著鹵素原子核電荷數(shù)的增加，K值越小，說明反應的正向程度越小，即轉(zhuǎn)化率越小，故a正確；隨著鹵素原子核電荷數(shù)的增加，K值越小，說明反應的正向程度越小，說明X2與H2越來越難發(fā)生反應，劇烈程度也逐漸減弱，故b正確；c中HX的還原性與K的大小無直接聯(lián)系，故c錯誤；反應的正向程度越小，說明生成物越不穩(wěn)定，越易分解，故d正確；故選abd?！军c睛】該題的綜合性較強，解答該題的關鍵是溫度與平衡常數(shù)的關系，結(jié)合鹵素原子結(jié)構(gòu)的知識，即核電荷數(shù)的增加，電子層數(shù)逐漸增加，最外層都是7個電子，體現(xiàn)出X2化學性質(zhì)的遞變性。11．

25%

2CO(g)+4H2(g)?2CH3OH(g)

△H=-182.0kJ/mol或CO(g)+2H2(g)?CH3OH(g)

△H=-91.0kJ/mol

已達到

增大壓強，副反應CH3OH(g)+H2O(g)?CO2(g)+3H2(g)逆向移動被抑制，主反應中2CH3OH(g)?CH3OCH3(g)+H2O(g)不受壓強影響

主反應中2CH3OH(g)?CH3OCH3(g)+H2O(g)正向為放熱