专题四-化学反应的调控-(同步课堂必刷题)(原卷版).doc

2020-2021学年高二《新题速递·化学》10月刊
专题四 化学反应的调控
1．（2021·河北运河·沧州市一中月考）向恒温，恒容(2L)的密闭容器中充入2mol SO2和一定量的O2发生反应：2SO2(g)＋O2(g) 2SO3(g)　ΔH＝－197.74 kJ·mol-1，4 min后达到平衡，这时c(SO2)＝0.2 mol·L-1，且SO2和O2的转化率相等。下列说法中，不正确的是
A．2 min时，c(SO2)＝0.6 mol·L-1
B．用O2表示4 min内的反应速率为0.1 mol·(L·min)-1
C．再向容器中充入1 mol SO3，达到新平衡，n(SO2):n(O2)＝2:1
D．4 min后，若升高温度，平衡向逆方向移动，平衡常数K减小
2．（2020·山东滕州市第一中学新校月考）一定条件下，密闭容器内SO2氧化成SO3的热化学方程式为2SO2(g)+O2(g)⇌2SO3(g) ΔH=-akJ•mol-1，该温度下反应的平衡常数为K。反应达到平衡后，保持温度不变，再通入一定量O2，下列说法正确的是(不考虑物质状态变化)
A．a增大，K不变 B．a不变，K增大
C．a增大，K增大 D．a不变，K不变
3．（2020·怀仁市第一中学校高二月考）一定条件下，在容积为3 L的密闭容器中，发生反应CO（g）＋2H2（g）CH3OH（g）ΔH<0，在不同温度下甲醇的物质的量随时间的变化如图所示。下列叙述正确的是（　　）

A．平衡常数K（300 ℃）<K（500 ℃）
B．300 ℃，当容器内压强不变时说明反应已经达到平衡
C．在其他条件不变的情况下，将处于E点的体系的容积压缩到原来的1/2，氢气的浓度减小
D．500 ℃，从反应开始到平衡，氢气的平均反应速率：v（H2）＝ mol·L－1·min－1
4．（2020·江苏省如皋中学月考）一定温度下，向容积为2L的密闭容器中充入一定量的SO2和O2，发生反应：2SO2(g)+O2(g)2SO3(g)。反应过程中测定的部分数据见下表(表中t1<t2)，下列说法正确的是
反应时间/min
n(SO2)/mol
n(O2)/mol
0
0.10
0.060
t1
0.012

t2

0.016
A．反应在0～t1min内的平均速率为v(SO3)=mol/(L·min)
B．保持其他条件不变，起始时向容器中充入0.10molSO3和0.010molO2，达到平衡时，n(SO2)=0.012mol
C．保持其他条件不变，升高温度，平衡时c(SO2)=0.0070mol·L-1，则反应的ΔH>0
D．相同温度下，起始时向容器中充入0.012molSO2、0.010molO2和0.088molSO3，则反应达到平衡前：v(逆)>v(正)
5．（2020·临朐县实验中学高二月考）习近平总书记十分重视生态环境保护，多次对生态文明建设作出重要指示。试回答下列与环境有关的问题：
（1）煤燃烧产生的烟气中含有氮的氧化物，用 CH4 催化还原 NOx 可消除氮氧化物的污染。
已知：①CH4(g)＋2NO2(g)=N2(g)＋CO2(g)＋2H2O(g) H＝－867.0 kJ·mol－1；
②2NO(g)＋O2(g)=2NO2(g) H＝－112.2 kJ·mol－1；
③适量的 N2 和 O2 完全反应，每生成 5.6 L(标准状况下)NO 时，吸收 22.5 kJ的热量。则CH4(g)＋4NO(g)=2N2(g)＋CO2(g)＋2H2O(g) H＝________kJ·mol－1；反应①在高温下________(填“能”或“不能”)自发进行。
（2）在汽车排气系统中安装三元催化转化器，可发生下列反应：2NO(g)＋2CO(g)2CO2(g)＋N2(g)。在某恒容密闭容器中通入等物质的量的 CO 和 NO，在不同温度(T)下发生上述反应时，c(CO)随时间(t)的变化曲线如图所示：

①该反应的正反应为________(填“放热”或“吸热”)反应。
②温度为 T2 时，反应达到平衡时 NO 的转化率为________。
③温度为 T1 时，该反应的平衡常数 K＝________。
（3）目前烟气脱硝采用的技术有选择性非催化还原法(SNCR)脱硝技术和选择性催化还原法(SCR)脱硝技术。若用 NH3 作还原剂，则主 要 反 应 可 表 示 为 4NH3(g) ＋ 4NO(g) ＋O2(g)4N2(g)＋6H2OH<0，其中体系温度对 SNCR 技术脱硝效率的影响如图所示：

①SNCR 技术脱硝的最佳温度为________，SNCR与 SCR 技术相比，SCR 技术的反应温度不能太高，其原因是____________________________________。
②由题给信息分析，当体系温度过高时，SNCR 技术脱硝效率降低，其可能的原因是_______________________________。
6．（2020·邵东县第一中学月考）反应N2（g）+3H2（g）2NH3（g）ΔH＜0在等容条件下进行。改变其他反应条件，在Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ阶段体系中各物质浓度随时间变化的曲线如图所示：

回答问题：(1)H2的平衡转化率αⅠ(H2)、αⅡ(H2)、αⅢ(H2)的大小关系是___。
(2)由第一次平衡到第二次平衡，采取的措施是___。
7．（2020·合肥市第九中学月考）近年来我国大力加强温室气体CO2催化氢化合成甲醇技术的工业化量产研究，实现可持续发展。回答下列问题：
（1）已知： CO2（g）＋H2（g）CO（g）＋H2O（g）， K1
CO（g）＋2H2（g） CH3OH（g） K2
写出CO2催化氢化合成甲醇的热化学方程式：_________________________________；用K1 、K2表示此反应的化学平衡常数K=___________________。
（2）为提高的产率，理论上应采用的条件是___________（填序号）。
a．高温高压 b．低温低压 c．高温低压 d．低温高压
（3）250 ℃时，在恒容密闭容器中由催化氢化合成，如图为不同投料比[]时某反应物X的平衡转化率的变化曲线。反应物X是_________（填“”或“”）。

（4）250 ℃时，在体积为2.0 L的恒容密闭容器中加入和催化剂，10 min时反应达到平衡，测得。
①前10 min内的平均反应速率_________。
②化学平衡常数________。
③下列描述中能说明上述反应己达平衡的是_____________ (选填编号)。
a．3v 正(H2) =v 逆(CH3OH) b．容器中气体压强不随时间而变化
c．c (H2) : c (CO2) =1 : 1 d．容器中气体平均相对分子质量不随时间而变化
④催化剂和反应条件与反应物的转化率和产物的选择性高度相关。控制相同投料比和相同反应时间，四组实验数据：得到如下
实验编号
温度/K
催化剂
的转化率/%
甲醇的选择性/%
A
543
Cu/ZnO纳米棒
12.3
42.3
B
543
Cu/ZnO纳米片
11.9
72.7
C
553
Cu/ZnO纳米棒
15.3
39.1
D
553
Cu/ZnO纳米片
12.0
70.6
根据上表所给数据，用生产甲醇的最优条件为_________（填实验编号）。
8．（2020·安徽省含山中学月考）氮是地球上含量丰富的一种元素，氮及其化合物在工农业生产、生活中有着重要作用，合成氨工业在国民生产中有重要意义。以下是关于合成氨的有关问题，请回答：
(1)若在 0.5L 的密闭容器中，一定量的氮气和氢气进行如下反应：N2(g)+3H2(g)2NH3(g) ΔH<0，其化学平衡常数K与温度T的关系如表所示：
T/℃
200
300
400
K
K1
K2
0.5
请完成下列问题：
①试比较 K1、K2的大小，K1___K2(填“<”“>”或“＝”)；
②400℃时，反应 2NH3(g)N2(g)+3H2(g)的化学平衡常数为___。当测得 NH3、N2和 H2物质的量分别为 3mol、2mol 和 1mol 时，则该反应的 v(N2)正__v(N2)逆(填“<”“>”或“＝”)。
(2)平衡后，若提高H2的转化率，可以采取的措施有_____。
A．加入催化剂
B．恒温恒压下充入一定量氩气
C．其他条件不变降低反应体系的温度
D．恒温恒容下充入一定量 N2
(3)已知稀氨水和稀硫酸反应生成 1mol (NH4)2SO4时ΔH= -24.2kJ·mol-1；强酸、强碱稀溶液反应的中和热ΔH= -57.3kJ·mol-1。则 NH3·H2O（aq）(aq)+OH-(aq) ΔH 等于_____。
9．（2020·沈阳市法库县高级中学月考）一定条件下，将SO2和O2充入体积为2L的密闭容器中，发生如下反应：2SO2(g)+O2(g)⇌2SO3(g)(正反应放热)反应过程中SO2、O2、SO3物质的量变化如图所示：

回答下列问题：
(1)用 SO2表示0～15min的平均反应速率为_____。升高温度，SO2的转化率___(填“增大”“减小”或“不变”)，化学反应速度_______。(填“增大”“减小”或“不变”)。
(2)反应第一次处于平衡状态的时间是______。此时反应的平衡常数K=______(填分数)。
(3)反应进行至20min时，曲线发生变化的原因是______(用文字表达)；10～15min的曲线变化的原因可能是_____(填写编号)。
a.加了催化剂 b.升高温度 c.降低温度 d.在恒容条件下充入氦气
(4)在相同条件下，在该2L的密闭容器中充入的是1mol的SO3，0.5mol的O2，1mol的SO2，平衡时若想SO2的体积分数与上述平衡时相同，则应再加入(填SO2、O2、SO3中的一种 ) ______，为______mol。
10．（2020·沈阳市法库县高级中学月考）中国政府承诺，到2020年，单位GDP二氧化碳排放比2005年下降40%～50%。减少CO2排放是一项重要课题。
（1）碳酸二甲酯（CH3OCOOCH3，简称DMC）是一种应用前景广泛的新材料，用甲醇、CO、CO2在常压、70～120℃和催化剂条件下合成DMC。
已知：①CO的燃烧热为△H =﹣283.0 kJ·mol－1
②H2O(l)= H2O(g) △H ＝ + 44.0 kJ·mol－1
③2CH3OH(g)+CO2(g)CH3OCOOCH3 (g)+ H2O(g) △H ＝﹣15.5 kJ·mol－1
则2CH3OH(g)+CO(g)+1/2O2(g)CH3OCOOCH3 (g)+ H2O(l) △H ＝_______________。
（2）在密闭容器中按n(CH3OH):n(CO2)=2:1投料直接合成DMC，一定条件下，平衡时CO2的转化率如图1所示，则：

①v(A)、v(B)、v(C)由快到慢的顺序为____________________；
②K(A)、K(B)、K(C)由大到小的顺序为___________________；
③下列能说明在此条件下反应达到平衡状态的是__________。
A．2v正(CH3OH)= v逆(CO2)
B．CH3OH与CO2的物质的量之比保持不变
C．容器内气体的密度保持不变
D．各组分的物质的量分数保持不变
（3）CO2经催化加氢可以生成低碳烃，主要有以下两个竞争反应：
反应Ⅰ：CO2(g)+4H2(g) CH4(g)+2H2O(g)
反应II：2CO2(g)+6H2(g) C2H4(g)+4H2O(g)
为分析催化剂对反应的选择性，在1 L密闭容器中充入1 molCO2和2 mol H2，测得有关物质的物质的量随温度变化如图2所示。
该催化剂在较低温度时主要选择________（填“反应Ⅰ”或“反应II”）。520℃时，反应II的平衡常数K=___________（只列算式不计算）。
11．（2020·横峰中学高二月考）Ⅰ、在 2L 密闭容器中，起始投入 4mol N2 和 6mol H2 在一定条件下生成 NH3，平衡时仅改变温度测得的数据如表所示(已知：T1<T2)

(1)则 K1_______K2(填“>”、“<”或“=”)，原因：_______。
(2)在 T2 下，经过 10s 达到化学平衡状态，则 0～10s 内 N2 的平均速率 v(N2)为_______， 平衡时 H2 的转化率为_______。若同时再增加各物质的量为 1mol，该反应的 V 正_______V 逆 (>或=或<)，平衡常数将_______(填“增大”、“减小”或“不变”)
(3)下列能说明该反应已达到平衡状态的是_______。
A．3v(H2)正＝2v(NH3)逆
B． 容器内气体压强不变
C．混合气体的平均相对分子质量不再改变的状态
D．ΔH 保持不变
Ⅱ、甲烷蒸气转化法制H2 的主要反应为：CH4(g)+H2O(g)⇌CO(g)+3H2(g)。在恒容密闭容器中充入 2mol CH4 和H2O(g)的混合气体，且 CH4 和H2O(g)的物质的量之比为x，相同温度下达到平衡时测得H2 的体积分数 φ(H2)与 x 的关系如图所示。

则 CH4 的转化率：a点_______ (填“>”“＝”或“<”，下同)b 点，CH4(g)的浓度：a点_______b 点，氢气的产率：a 点_______b 点。
12．（2020·怀仁市第一中学校高二月考）已知2A（g）＋B（g）2C（g）　ΔH＝－a kJ·mol－1（a>0），在一个有催化剂的固定容积的密闭容器中加入2 mol A和1 mol B，在500 ℃时充分反应达平衡后C的浓度为w mol·L－1，放出的热量为b kJ。请回答下列问题：
（1）a_____b（填“>”“＝”或“<”）。
（2）下表为不同温度下该反应的平衡常数。由此可推知，表中T1____T2（填“>”“＝”或“<”）。
T/K
T1
T2
T3
K
1.00×107
2.45×105
1.88×103
若在原来的容器中，只加入2 mol C,500 ℃时充分反应达平衡后，吸收的热量为c kJ，则C的浓度_____（填“>”“＝”或“<”）w mol·L－1，a、b、c之间的关系为_____（用代数式表示）。
（3）在相同条件下，要想得到2a kJ热量，加入各物质的物质的量可能是_____。
A．4 mol A和2 mol B B．4 mol A、2 mol B和2 mol C
C．4 mol A和4 mol B D．6 mol A和4 mol B
（4）为使该反应的反应速率增大，且平衡向正反应方向移动，下列措施正确的是_____。
A．及时分离出C气体 B．适当升高温度
C．增大B的浓度 D．选择高效催化剂
（5）若将上述容器改为恒压容器（反应前体积相同），起始时加入2 mol A和1 mol B,500 ℃时充分反应达平衡后，放出的热量为d kJ，则d____b（填“>”“＝”或“<”）
（6）在一定温度下，向一个容积可变的容器中，通入3 mol A和2 mol B及固体催化剂，使之反应，平衡时容器内气体物质的量为起始时的90%。保持同一反应温度，在相同容器中，若起始时通入4 mol A、3 mol B和2 mol C及固体催化剂，则平衡时A的百分含量______（填“不变”“变大”“变小”或“无法确定”）。
13．（2020·山西省长治市第二中学校高二月考）近几年雾霾天气多次肆虐我国中东部地区。其中，汽车尾气和燃煤尾气是造成空气污染的原因之一。

(1)汽车尾气净化的主要原理为2NO(g)＋2CO(g)2CO2(g)＋N2(g)。在密闭容器中发生该反应时，c(CO2)随温度(T)、催化剂的表面积(S)和时间(t)的变化曲线如图所示。据此判断：
①通过分析判断温度的高低：T1______T2（填“﹥”“=”或“﹤”）
②若该反应在绝热、恒容的密闭体系中进行，下列示意图正确且能说明反应在进行到t1时刻达到平衡状态的是________________。

③使用甲醇汽油可能减少汽车尾气对环境的污染，某化工厂用水煤气为原料合成甲醇，恒温条件下，在体积可变的密闭容器中发生反应：
CO(g)+2H2(g)CH3OH(g)，到达平衡时，测得CO、H2、CH3OH分别为1mol、1mol、1mol，容器的体积为3L，现往容器中继续通入3mol CO，此时v(正)____ v(逆)(填“﹥”“=”或“﹤”)，判断的理由是_________________。
(2)煤燃烧产生的烟气中含氮的氧化物，用CH4催化还原NOx可以消除氮氧化物的污染。
①已知甲烷的燃烧热为890 kJ·mol－1；1 mol水蒸气变成液态水放热44 kJ；N2与O2生成NO的过程如下：

CH4(g)＋4NO(g)=2N2(g)＋CO2(g)＋2H2O(g)　ΔH＝____________。
②在恒压下，将CH4(g)和NO2(g)置于密闭容器中，也可以发生化学反应：CH4(g)＋2NO2(g)N2(g)＋CO2(g)＋2H2O(g) ΔH<0，提高NO2转化率的措施有______________。
A．增加原催化剂的表面积 B．降低温度
C．减小投料比[n(NO2)/n(CH4)] D．增大压强
(3)在容积相同的两个密闭容器内(装有等量的某种催化剂)先各通入等量的CH4，然后再分别充入等量的NO和NO2。在不同温度下，同时分别发生上述的两个反应，并在t s时测定其中NOx转化率，绘得图像如下图所示：

从图中可以得出以下结论是：
结论一：在250～450 ℃时，NOx转化率随温度升高而增大，450～ 600 ℃时NOx转化率随温度升高而减小，推测原因是___________________________。
结论二：________________________________________。
14．（2020·沈阳市法库县高级中学月考）“低碳经济”已成为全世界科学家研究的重要课题。为减小和消除CO2对环境的影响，一方面世界各国都在限制其排放量，另一方面科学家加强了对CO2创新利用的研究。
（1）已知：
①CO(g)＋H2O(g)H2(g)＋CO2(g)　ΔH＝－41 kJ·mol－1
②C(s)＋2H2(g)CH4(g) 　ΔH＝－73 kJ·mol－1
③2CO(g)C(s)＋CO2(g) 　 ΔH＝－171 kJ·mol－1
写出CO2与H2反应生成CH4和H2O(g)的热化学方程式：__________________________。
（2）目前工业上有一种方法是用CO2来生产燃料甲醇。为探究该反应原理，在容积为2 L密闭容器中，充入1 mol CO2和3.25 mol H2在一定条件下发生反应，测得CO2、CH3OH(g)和H2O(g)的物质的量(n)随时间的变化如右图所示：

①从反应开始到平衡，氢气的平均反应速率v(H2)＝________。
②下列措施一定不能使CO2的转化率增大的是________。
A．在原容器中再充入1 mol CO2　　　 B．在原容器中再充入1 mol H2
C．在原容器中充入1 mol氦气 D．使用更有效的催化剂
E．缩小容器的容积 F．将水蒸气从体系中分离
（3）高温下，CO2与足量的碳在密闭容器中实现反应：C(s)＋CO2(g)2CO(g)。
向容积为1 L的恒容容器中加入0.2 mol CO2，在不同温度下达到平衡时CO2的物质的量浓度c(CO2)随温度的变化如图所示。则该反应为________(填“放热”或“吸热”)反应，某温度下，若向该平衡体系中再通入0.2 mol CO2，平衡________(填“正向”“逆向”或“不”)移动，达到新平衡后，体系中CO的百分含量________(填“变大”“变小”或“不变”)。

（4）在T1时，向体积为2 L的恒容容器中充入物质的量之和为3 mol的CO和H2，发生反应CO(g)＋2H2(g)CH3OH(g)，反应达到平衡时CH3OH(g)的体积分数(φ)与的关系如下图所示。

①当＝2时，经过5 min达到平衡，CO的转化率为0.6，则该反应的化学平衡常数K＝____________(保留一位小数)。若此刻再向容器中加入CO(g)和CH3OH(g)各0.4 mol，达到新平衡时H2的转化率将________(填“增大”“减小”或“不变”)。
②当＝3.5时，达到平衡后，CH3OH的体积分数可能是图像中的________(填“D”“E”或“F”)点。