第二章化学反应的方向、限度和速率第4节化学反应条件的优化——工业合成氨随堂测— 高二上学期化学鲁科版（2019）选择性必修1.docx

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1、第二章化学反应的方向、限度和速率第4节化学反应条件的优化工业合成氨随堂测高二上学期化学鲁科版（2019）选择性必修1一、单选题(共15题）1在2L的密闭容器中投入和在一定条件下发生反应：。在一定温度下，测得的物质的量如下表01020304021.610.50.5下列说法不正确的是A反应20min时，测得体积为22.4L(标准状况)B，生成的平均速率为C第15min时的瞬时速率大于第25min时的瞬时速率D第30min时反应到达平衡2下列关于有效碰撞理论与影响速率因素之间关系正确的是A增大反应物浓度，可以提高活化分子百分数，从而提高反应速率B通过压缩体积增大压强，可以提高单位体积内活化分子数，从

2、而提高反应速率C升高温度，可以提高活化分子的能量，会减慢反应速率D加入催化剂可以降低活化能，活化分子百分比虽然没变，但可以加快反应速率3下列措施中，不能加快化学反应速率的是A氮气与氢气合成时，适当增大压强 B锌与稀硫酸反应制时，加入蒸馏水C双氧水分解制时，加入几滴溶液 D碳酸钙与稀盐酸反应制时，适当升高温度4CH4与CO2重整生成H2和CO的过程中主要发生下列反应CH4(g)+CO2(g)=2H2(g)+2CO(g) H=+247.1 kJmol-1 H2(g)+CO2(g)=H2O(g)+CO(g) H=+41.2 kJmol-1在恒压、反应物起始物质的量比n(CH4)n(CO2)=11条件

3、下，CH4和CO2的平衡转化率随温度变化的曲线如图所示。下列有关说法正确的是A升高温度、增大压强均有利于提高CH4的平衡转化率B曲线A表示CH4的平衡转化率随温度的变化C相同条件下，改用高效催化剂能使曲线A和曲线B相重叠D恒压、800 K、n(CH4)n(CO2)=11条件下，反应至CH4转化率达到X点的值，改变除温度外的特定条件继续反应，CH4转化率能达到Y点的值5常温下，某同学分别将5g锌粒(形状大小一样)加入到如下三组50 mL混合试液中，图为硫酸铜浓度不同时，反应生成氢气速率的变化曲线。则下列说法不正确的是试剂CuSO4/(molL-1)H2SO4/(molL-1)a0.003.00b

4、0.253.00c0.503.00A曲线b反应速率始终大于曲线a是因为形成了原电池B12min内曲线c反应速率急剧下降是溶液中氢离子浓度降低导致的C3min时，生成氢气的速率：bcaD对比曲线b、c的67min段，可知硫酸铜溶液浓度越大不一定能加快产生氢气的速率6研究反应2XY+3Z的速率影响因素，在不同条件下进行4组实验，Y、Z起始浓度为0，反应物X的浓度(mol/L)随反应时间(min)的变化情况如图所示。下列说法不正确的是A比较实验得出：增大反应物浓度，化学反应速率加快B比较实验得出：升高温度，化学反应速率加快C若实验只有一个条件不同，则实验使用了催化剂D在010min之间，实验的平均速

5、率v(Y)=0.06mol/(Lmin)7合成乙酸的传统方法是在稀的乙醇溶液中利用需氧菌的作用生产醋，然而这种方法在工业上生产高浓度乙酸时不经济。Monsanto 公司开发了Rh催化剂，大大降低了成本。铑的络合物在甲醇(图中用MeOH表示)的羰基化制乙酸中具有高活性和选择性，下图是Rh催化剂合成醋酸的催化循环，其中A到B的转化是决速步。下列有关说法不正确的是A在反应条件下，该循环的第一步是将甲醇转化为一定浓度的CH3IB整个循环过程中A生成B的活化能最高，A转化为B的过程中Rh的配位数增加C因为氧的电负性大，在配合物中的配体CO以O原子配位D此循环发生的总反应：CH3OH+COCH3COOH8

6、一定温度下，在2L的密闭容器中，X、Y、Z三种气体的物质的量随时间变化的曲线如图所示。下列描述正确的是A4s时，反应达到平衡状态 B10s时，Y的转化率为21%C反应的化学方程式为：D010s内Z的平均反应速率为：9工业上利用Ga与NH3高温条件下合成半导体材料氮化镓(GaN)固体同时有氢气生成。反应中，每生成3mol H2时放出30.8 kJ的热量。恒温恒容密闭体系内进行上述反应，下列有关表达正确的是 A图像中如果纵坐标为正反应速率，则t时刻改变的条件可以为升温或加压B图像中纵坐标可以为镓的转化率C图像中纵坐标可以为化学反应速率D图像中纵坐标可以为体系内混合气体平均相对分子质量10在一定温度

7、下，将气体X和气体Y各0.16 mol充入10 L的密闭容器中，发生反应： ，一段时间后反应达到平衡，测得有关数据如表所示：24790.120.110.100.10下列说法正确的是A反应前2 min的平均速率B其他条件不变，降低温度，反应达到新平衡前C其他条件不变，起始时向容器中充入0.32 mol气体X和0.32 mol气体Y，达到平衡时，D其他条件不变，向平衡体系中再充入0.16 mol气体X，达到新平衡时，气体Y的转化率增大11我国学者结合实验与计算机模拟结果，研究了均相NO-CO的反应历程，该反应经历了I、II、III三个过渡态。图中显示的是反应路径中每一阶段内各驻点的能量相对于此阶段

8、内反应物能量的能量之差。下列说法正确的是AN2O比更容易与CO发生反应B整个反应分为三个基元反应阶段，其中第一个反应阶段活化能最大C2NO(g)+2CO(g)N2(g)+2CO2(g) H0D其他条件不变，增大压强或使用催化剂均可以增大反应速率，提高反应物的转化率12溶液与溶液发生反应：，达到平衡。下列说法正确的是A加入苯，振荡，平衡不移动 B加入固体，平衡正向移动C经苯2次萃取分离后，在水溶液中加入KSCN，溶液呈血红色，表明该化学反应存在限度D该反应的平衡常数13对于密闭容器中反应：N2(g)+3H2(g)2NH3(g)，673K、30MPa下n(NH3)和n(H2)随时间变化关系如图。下

9、列叙述不正确的是A用同种物质表示的正反应速率：点a比点b的大B点c处反应达到平衡C点d(t1时刻)和点e(t2)时刻)处n(N2)一样D在给定条件下，t1时刻NH3的含量达到最高14一定条件下，两体积均为1L的恒容密闭容器中发生反应：CO(g)+2H2(g)CH3OH(g)H，容器中各物质起始量如表：容器温度COH2CH3OHH2平衡转化率Tamol2mol0mol50%T0.5mol1mol0mol50%下列说法正确的是Aa=1B容器中5min后达到平衡，则该段时间v(CO)=0.01molL-1min-1C若温度升高，该反应平衡平衡常数K变为1，则Hv正15在3种不同条件下，分别向容积为2

10、 L的恒容密闭容器中充入2 mol A和1 mol B，发生反应：2A(g)+B(g)2D(g)H=Q kJmol-1。相关条件和数据见下表：实验编号实验实验实验反应温度/700700750达平衡时间/min40530n(D)平衡/mol1.51.51化学平衡常数K1K2K3下列说法正确的是AK3K2=K1B实验可能压缩体积C实验达平衡后容器内的压强是实验的D实验达平衡后，恒温下再向容器中通入1 mol A和1 mol D，平衡正向移动二、综合题（共4题）16已知砷(As)是第四周期A族元素，请回答下列问题：(1)砷原子核外未成对电子数为_。黄砷(As4)与白磷(P4)的结构类似，以下叙述正确

11、的是_(选填编号)。A分子中共价键键角均为10928 B黄砷中共价键键能大于白磷C黄砷分子极性大于白磷 D黄砷的熔点高于白磷(2)砷化氢的结构与氨气类似，写出砷化氢的电子式_，其分子的空间构型为_型，是_分子(填“极性”或“非极性”)。(3)As元素的非金属性比N元素弱，从原子结构的角度说明理由。_。(4)298 K时，将20 mL 3x molL-1 Na3AsO3、20 mL 3x molL-1 I2和20 mL NaOH溶液混合，发生反应：AsO(aq) + I2(aq) + 2OH-(aq) AsO(aq) + 2I-(aq) + H2O(l)。溶液中c(AsO)与反应时间(t)的关系

12、如图所示。写出该反应的平衡常数表达式K=_ ，平衡时，c(AsO)=_ molL-1(用含有x、y的代数式表示，溶液混合体积变化忽略不计)。tm时v逆 _tn 时v逆 (填 “”、“ca，C正确；D曲线b、c的6-7min段，反应速率均减小，与氢离子浓度变小有关，与硫酸铜浓度无关，D错误；答案选D。6D【详解】A温度相同，但浓度不同，浓度较大，可得出增大反应物浓度，化学反应速率加快，选项A正确；B实验起始浓度相同，但温度不同，反应速率较大，可得出：升高温度，化学反应速率加快，选项B正确；C温度、浓度相同，反应速率较大，应为加入催化剂，选项C正确；D在之间，实验X的浓度变化为，则，选项D错误。答

13、案选D。7C【详解】A根据图象，在反应条件下，该循环的第一步是将甲醇和HI转化为一定浓度的CH3I和H2O，故A正确；B根据题意，A到B的转化是决速步，该步反应最慢，在整个循环过程中A生成B的活化能最高；根据图象，A()转化为B()的过程中Rh的配位数增加，故B正确；C根据图象，一氧化碳作为配体时，其中碳原子由于含较多的负电荷而更易进入Rh的空轨道，配位原子是碳原子，故C错误；D根据图象，此循环发生的总反应方程式为CH3OH+COCH3COOH，故D正确；故选C。8C【详解】A4s后，反应物和生成物的量还在变化，因此4s时，反应未达到平衡状态，故A错误；B10s时，Y的转化率=79%，故B错误

14、；C由图可知，反应过程中X、Y的量逐渐减小，Z的物质的量逐渐增大，因此X、Y为反应物，Z为生成物，反应物最终不能完全转化为生成物，因此反应为可逆反应，n(X)：n(Y)：n(Z)=(1.2-0.41)mol：(1-0.21)mol：(1.58-0)mol=1：1：2，因此该反应化学方程式为，故C正确；D010s内Z的平均反应速率，故D错误；综上所述，正确的是C项，故答案为C。9A【详解】A图像中如果纵坐标为正反应速率，升高温度或增大压强，反应速率增大，图像符合题意，正确；BGa是固体，没有浓度可言，不能计算其转化率，错误；CGa是固体，其质量不影响反应速率，错误；D反应方程式为，相同压强下，升

15、高温度，平衡逆向移动，平均相对分子质量增大；相同温度下，增大压强，平衡逆向移动，平均相对分子质量增大，错误。故答案选A。10D【详解】A ，A错误；B降低温度，平衡右移，B错误；C达到原平衡时，由于该反应是气体分子数不变的反应，所以起始时充入容器中的气体X和气体Y分别加倍，平衡时各物质的量也加倍，即，C错误；D其他条件不变，向平衡体系中再充入0.16 mol气体X，则平衡向正反应方向移动，气体Y的转化率增大，D正确；故选D。11B【详解】A由+CO(g) =CO2 (g)+N2O (g) H = -513 kJmoI-1；CO2 (g) +N2O (g) +CO (g) =2CO2 (g) +

16、N2 (g) H = -356 kJmoI-1；可知反应放出的能量更多，生成物更稳定，则比N2O更容易与CO发生反应，A错误；B由图可知，整个反应分为三个基元反应阶段，其中第一个反应阶段活化能最大，为451 kJmoI-1，B正确；C由盖斯定律可知，由+可得2NO(g)+2CO(g)N2(g)+2CO2(g)，H=+312kJmoI-1+(-513 kJmoI-1)+( -356 kJmoI-1)= -557 kJmoI-1，则H0，C错误；D其他条件不变，增大压强或使用催化剂均可以增大反应速率，且该反应为2NO(g)+2CO(g)N2(g)+2CO2(g)气体物质的量减小的反应，则其他条件不

17、变，增大压强，平衡正向移动，可提高反应物的转化率，但是使用催化剂均可以同等程度的增大正逆反应速率，则平衡不移动，不能提高反应物的转化率，D错误；故选B。12C【详解】A单质碘易溶于苯，加入苯，振荡，萃取，平衡向右移动，A错误；B加入固体，增大浓度，平衡向左移动，B错误；C溶液与溶液反应，经计算可知少量，经苯2次萃取分离后，在水溶液中加入KSCN，溶液呈血红色，证明溶液中还存在，说明该化学反应存在限度，C正确；D平衡常数表达式中缺少，D错误；答案为：C。13B【详解】A随着反应的进行，H2的浓度在不断减小，浓度越小，反应速率越小，故正反应速率点a比点b的大，A正确；B由图可知，c点是n(NH3)

18、=n(H2)的点，c点后NH3和H2的物质的量还在变化，因此没有达到平衡，B错误；C由图可知，d点和e点的物质的量不再变化，反应达到平衡状态，各组分的含量保持不变，C正确；D由图可知，在给定条件下，t1时刻反应达到平衡，N2和H2的转化达到反应限度，因此NH3的含量达到最高，D正确；故选B。14C【详解】A如a=1，可看作在II基础上缩小体积，则压强增大，平衡正向移动，平衡时，氢气的浓度应小于1mol/L，而容器平衡时氢气的浓度为1mol/L，则a1，故A错误；B05min内，容器I中氢气的浓度变化1.0mol/L，则，故B错误；C对于，H2平衡转化率为50%，所以平衡时c(H2)=0.5mo

19、l/L则T时，若温度升高，平衡常数K=1，说明升高温度，平衡逆向移动，则H0，故C正确；DT时，若向容器中充入CO、H2、CH3OH各1mol，则反应将向正反应方向进行，v逆v正，故D错误；故选C。15A【详解】A根据表格数据，升高温度到750，n(D)减小，平衡逆向移动，K 3K 2K 1，A正确；B实验与实验相比，平衡没移动，但反应速率加快，所以实验可能使用了催化剂，压缩体积则体系压强增大，平衡右移，B错误；C实验与实验温度不同，所以压强不是物质的量比，C错误；D实验的反应三段式：平衡常数K3= ，恒温下平衡常数值不变，再向容器中通入1 mol A和1 mol D，A的浓度变为1mol/L

20、，D的浓度变为1mol/L，体系浓度商Q = K3，所以平衡不移动，D错误；故答案选A。163 D 三角锥 极性 两者具有相同的最外层电子数，因为As原子的电子层数大于N，其原子半径大于N，故As原子的得电子能力小于N，As元素的非金属性弱于N x-y 小于 由图可知，从tm到tn，生成物浓度不断升高，逆反应速率也不断增大 BD 【分析】按核外电子排布规律、原子结构、元素的位置和元素性质的相互关系回答；对反应AsO(aq) + I2(aq) + 2OH-(aq) AsO(aq) + 2I-(aq) + H2O(l)，按平衡常数的定义、结合数据计算平衡浓度、由化学平衡的特征判断说法的正误；【详解

21、】(1)砷原子核外最外层电子排布式为4s24p3，按洪特规则，3个p电子分别占据3个p轨道，故未成对电子数为3。黄砷(As4)与白磷(P4)的结构类似，则A分子中共价键键角均为60，A错误； B砷原子半径大于磷，黄砷中共价键不如白磷牢固，即键能小于白磷，B错误； C黄砷分子是同种元素组成的非金属单质，分子内只有非极性键，属于非极性分子，C错误；D结构相似，黄砷相对分子质量比白磷大、分子间作用力比白磷大，熔点高于白磷，故叙述正确的是D。(2)砷化氢的结构与氨气类似，则砷化氢的电子式为，其分子的空间构型为三角锥型，分子内正电荷重心和负电荷重心不重叠，是极性分子。(3) N 和As元素均位于A族，具

22、有相同的最外层电子数，因为As原子的电子层数大于N，其原子半径大于N，故As原子的得电子能力小于N，As元素的非金属性弱于N。(4)按定义，反应AsO(aq) + I2(aq) + 2OH-(aq) AsO(aq) + 2I-(aq) + H2O(l)的平衡常数表达式，由表知，平衡时，c(AsO)= y molL-1，则反应过程中消耗n(AsO)= 0.06Ly mol。则平衡时由图可知，tm时，c(AsO) y molL-1，则反应从正方向建立平衡，从tm到tn，生成物浓度不断升高，逆反应速率也不断增大v逆 n 时v逆。当反应达到平衡后，则：A v(I-) = 2v(AsO) ，未表示出是否

23、为正逆反应速率，A错误；B平衡时各成分的浓度不再变化，则溶液的pH不再变化，B正确；C平衡时各成分的浓度不再变化，c(I-)= 2c(AsO)= 2y molL-1，C错误；D平衡时各成分的浓度不再变化，c(AsO)/c(AsO)不再变化，D正确；选项正确的是BD。17阳 N2+6e-+6H+=2NH3 质子交换膜为质子的迁移和输送提供通道，并阻隔阴阳极产物接触 33 *N2+*H=*N2H 为保证氮气占有一定份额的催化剂活性中心并提高吸附速率，提高氢气的转化率 【详解】(1)b极上H2O中O元素失去电子发生氧化反应生成O2，因此b极为阳极；a极上N2得到电子发生还原反应生成NH3，因此a极为

24、阴极，其电极反应式为N2+6e-+6H+=2NH3；质子交换膜只允许H+和H2O通过，a极上会消耗H+，b极上会生成H+，NH3能与H+反应生成，因此质子交换膜的作用是质子交换膜为质子的迁移和输送提供通道，并阻隔阴阳极产物接触；b极的电极反应式为2H2O-4e-=O2+4H+，根据氧化还原反应得失电子守恒可知参加反应各物质关系式为2N23O2，理论条件下，生成O2和通入N2的体积比为2：3，即通入1mol N2生成mol O2，实际情况在相同条件下生成O2和通入N2的体积比为1：2，即通入1mol N2生成0.5mol O2，因此N2的转化率为100%=33%，故答案为：阳；N2+6e-+6H

25、+=2NH3；质子交换膜为质子的迁移和输送提供通道，并阻隔阴阳极产物接触；33。(2)合成氨的正向过程中决定步骤的活化能最高，由图可知，活化能最高的为*N2和*H转化为*N2H，此时活化能为0.82eV-(-0.45eV)=1.27eV，故答案为：*N2+*H=*N2H。(3)A点氨的物质的量的百分数为20%，设起始N2的物质的量为1mol，在500下达到平衡时N2的转化量为xmol，即，则100%=20%，解得x=mol，此时p(N2)=p3，p(H2)=p3，p(NH3)=0.2p3，Kp=，带入数据可得Kp=。工业实际生产投料时，氮气与氢气的体积比为1：2.81:3，即N2过量，其原因是

26、N2吸附与催化剂表面，适当使N2过量可以使催化剂表面始终有N原子附着，能够提高反应效率，同时适当增大N2浓度能够增大H2的转化率，故答案为：为保证氮气占有一定份额的催化剂活性中心并提高吸附速率，提高氢气的转化率。18将MnO2粉碎、适当增大硫酸浓度、升高温度等 否 MnO2能与元素反应产生氯气 过滤 5Mn2+2ClO3-+4H2O=5MnO2+Cl2+8H+ 1：5 MnSO4(或硫酸锰) Mn2+-2e-+2H2O=MnO2+4H+ bd 【详解】粗MnO2(含有较多的MnO2和MnCO3)样品加入硫酸，MnO2不溶于硫酸，所以加稀硫酸时样品中的MnO和MnCO3分别和硫酸反应生成可溶性的

27、MnSO4，同时产生二氧化碳，过滤后得二氧化锰固体及含有硫酸锰的滤液，向滤液中加入氯酸钠，反应的离子方程式5Mn2+2ClO3-+4H2O=5MnO2+Cl2+8H+，将产生的氯气和热的氢氧化钠溶液反应可以得到氯酸钠的溶液，蒸发浓缩结晶可以得到氯酸钠的固体物质，将反应后的溶液过滤得固体二氧化锰和含有硫酸的滤液；(1)可以通过将MnO2粉碎、适当增大硫酸浓度、升高温度等 措施加快酸浸速率；酸性条件下MnO2能氧化盐酸中的氯离子生成氯气，故酸浸过程中不能用盐酸代替稀硫酸；(2)除去混合液中的不溶物，应选择的操作X为过滤；氧化过程反应的离子方程式是5Mn2+2ClO3-+4H2O=5MnO2+Cl2

28、+8H+；(3)加热条件下Cl2与NaOH溶液反应生成NaCl和NaClO3，发生反应的化学方程式为3Cl2+6NaOH=5NaCl+NaClO3+3H2O，则氧化产物和还原产物的物质的量之比为1:5；(4)加稀硫酸时样品中的MnO和MnCO3分别和硫酸反应生成可溶性的MnSO4；电解MnSO4溶液也可制得MnO2和H2，电解过程中阳极上发生氧化反应，获得产物为MnO2，则电极反应式为Mn2+-2e-+2H2O=MnO2+4H+；(5)a由能量变化示意图可知，反应物的总能量高于生成物，该反应为放热反应，热效应为H，故a错误；b反应历程b中降低反应的活化能，使反应速率加快，应是有催化剂参加，故b

29、正确；c有催化剂时，该反应的活化能为E1，故c错误；d使用不同催化剂，反应的活化能不一样，但不改变反应热效应，故d正确；答案为bd。19放热 温度 温度越高 其他条件一定，反应物浓度越大，反应速率越快 反应物接触面积 1，2 【分析】影响反应速率的因素有固体表面积、溶液的浓度、温度、压强以及催化剂等，解答本题时注意从几个变量的对比固体的状态，盐酸的浓度，温度的变化，反应时间等，通过对比可得出不同外界条件对化学反应速率的影响，由此分析。【详解】(1)通过表中数据，对比反应前后温度变化可知，反应后溶液温度升高，则反应为放热反应；(2)由实验5和6实验数据可知，其他条件相同时，温度越高，碳酸钙消失的所用时间越少，说明温度越高，反应速率越大；(3)实验1、3、5相同的地方是固体的形状相同，反应前的温度相同，但反应物的浓度依次增大，碳酸钙消失的所用时间依次减少，说明反应物浓度越大，反应速率越快；(4)1、2数据反应温度相同，盐酸的浓度相同，但固体的形状不同，实验数据标明粉末时的反应速率大于粒状，则可说明接触面积越大，反应速率越大，从本实验数据中分析，影响化学反应速率的因素还有反应物接触面积。