学年高中化学同步讲练233 化学平衡图像等效平衡1鲁科版选修4.docx

学年高中化学同步讲练233 化学平衡图像等效平衡1鲁科版选修4.docx

《学年高中化学同步讲练233 化学平衡图像等效平衡1鲁科版选修4.docx》由会员分享，可在线阅读，更多相关《学年高中化学同步讲练233 化学平衡图像等效平衡1鲁科版选修4.docx（20页珍藏版）》请在冰豆网上搜索。

学年高中化学同步讲练233化学平衡图像等效平衡1鲁科版选修4

　　　　　　　　　　　第3课时　习题课

练基础落实

1．下列说法中正确的是（　　）　　　　　　　　　　　　　　　　

①活化分子间的碰撞一定能发生化学反应　②普通分子间的碰撞有时也能发生化学反应　③活化分子比普通分子具有较高的能量　④化学反应的实质是原子的重新组合⑤化学反应的实质是旧化学键的断裂和新化学键的形成过程⑥化学反应的实质是活化分子有合适取向的有效碰撞

A．①③④⑤B．②③⑥C．④⑤⑥D．②④⑤

2．可逆反应A（g）＋B（g）

C（g）＋D（g），在四种不同情况下的反应速率如下，其中反应进行的最快的是（　　）

A．v（A）＝0.15mol·L－1·min－1B．v（B）＝0.6mol·L－1·min－1

C．v（C）＝0.4mol·L－1·min－1D．v（D）＝0.005mol·L－1·s－1

3．在C（s）＋CO2（g）===2CO（g）的反应中，现采取下列措施：

①缩小体积，增大压强　②增加碳的量③通入CO2④恒容下充入N2⑤恒压下充入N2

能够使反应速率增大的措施是（　　）

A．①④B．②③⑤C．①③D．①②④

4．在一定条件下，向2L密闭容器中加入2molN2和10molH2发生反应：

N2＋3H2

2NH3，2min时，测得剩余N2为1mol，对于这个化学反应的反应速率表示不正确的是（　　）

A．v（N2）＝0.25mol·L－1·min－1

B．v（H2）＝0.75mol·L－1·min－1

C．v（NH3）＝0.5mol·L－1·min－1

D．v（N2）＝0.5mol·L－1·min－1

5．如图表示容积固定的密闭容器中进行的某一可逆反应：

A（g）＋2B（g）

2C（g），以B浓度表示反应速率与时间的关系，已知速率单位为mol·L－1·s－1，图中阴影面积的数值相当于（　　）

A．A浓度的减少量B．B浓度的减少量

C．C物质的量的增加量D．B物质的量的减少量

练方法技巧

6．某探究小组利用丙酮的溴代反应（CH3COCH3＋Br2

CH3COCH2Br＋HBr）来研究反应物浓度与反应速率的关系。

反应速率v（Br2）通过测定溴的颜色消失所需的时间来确定。

在一定温度下，获得如下实验数据：

实验

序号

初始浓度c/mol·L－1

溴颜色消失

所需时间t/s

CH3COCH3

HCl

Br2

①

0.80

0.20

0.0010

290

②

1.60

0.20

0.0010

145

③

0.80

0.40

0.0010

145

④

0.80

0.20

0.0020

580

分析实验数据所得出的结论不正确的是（　　）

A．增大[CH3COCH3]，v（Br2）增大

B．实验②和③的v（Br2）相等

C．增大[HCl]，v（Br2）增大

D．增大[Br2]，v（Br2）增大

7．某温度下，在体积为2L的密闭容器中充入1molA和bmolB气体，发生如下反应：

A（g）＋B（g）

2C（g），5min后反应达平衡时n（A）为0.4mol。

在反应过程中体系的温度持续升高，实验测得混合气体中C的含量与温度的关系如下图所示。

下列叙述正确的是（　　）

A．0～5min，C物质的平均反应速率为0.04mol·L－1·min－1

B．图中温度T1时的正反应速率等于温度T3时的正反应速率

C．该反应温度T2时的平衡常数大于温度T3时的平衡常数

D．图中T2时，若只增大压强，则正、逆反应速率不改变

题号

1

2

3

4

5

6

7

答案

练综合拓展

8．在一定温度下将2molA和2molB两种气体混合于2L密闭容器中，发生如下反应：

3A（g）＋B（g）

2C（g）＋2D（g），2min后反应达到平衡状态，生成了0.8molD。

则用B表示的平均反应速率为_______________________________________________________；

A的转化率为____________。

9.氯酸钾和亚硫酸氢钠发生氧化还原反应生成Cl（－1价）和S（＋6价）的速率v（纵坐标）与反应时间t（横坐标）的关系如图所示，已知该反应速率随着溶液中[H＋]的增大而加快。

（1）反应开始时反应速率加快的原因是

________________________________________________________________________

________________________________________________________________________

________________；

（2）反应后期反应速率减慢的原因是

________________________________________________________________________

________________________________________________________________________。

10．有甲、乙两容器，甲容器容积固定，乙容器容积可变。

一定温度下，在甲中加入2molN2、3molH2，反应N2（g）＋3H2（g）

2NH3（g）达到平衡时生成NH3的物质的量为mmol。

（1）相同温度下，在乙中加入4molN2、6molH2，若乙的压强始终与甲的压强相等，乙中反应达到平衡时，生成NH3的物质的量为________mol（从下列各项中选择，只填序号，下同）；若乙的容积与甲的容积始终相等，乙中反应达到平衡时，生成NH3的物质的量为________mol。

A．小于mB．等于mC．在m～2m之间D．等于2mE．大于2m

（2）相同温度下，保持乙的容积为甲的一半，并加入1molNH3，要使乙中反应达到平衡时各物质的体积分数与上述甲容器中达到平衡时相同，则起始应加入______molN2和________molH2。

11.在容积为3L的密闭容器中，放入气态物质X和Y在一定条件下发生反应2X＋Y===2Z，如图所示是该反应中X的物质的量随时间变化的曲线。

（1）分别求出2min内和4min内的平均速率。

（2）从

（1）中数据可以得出什么结论？

1．C　[本题考查的主要内容是活化分子、有效碰撞、化学反应的实质及其某些关系。

①观点错误，因为活化分子有合适取向时的碰撞，才能发生化学反应，选项中有①不可选，A被排除。

②观点错误，因为普通分子间的碰撞并非有效碰撞，因而不会发生化学反应，选项中有②不可选，B、D被排除。

③指代不明确，即某种普通分子所具有的能量可能比另一种活化分子的能量高，因而是错误的。

]

2．B　[解答此类题时，一是要注意换算成同一种物质表示的速率，二是要注意时间单位。

反应式的计量系数都相同，A、B、C三选项中v（B）最快，v（B）与v（D）选项单位不同，将v（D）的时间换成min应为0.3mol·L－1·min－1，即此速率下用v（D）表示的反应速率应为0.3mol·L－1·min－1，则B最快。

]

3．C　[①中增大压强即缩小体积可以增大反应物浓度，从而使反应速率增大；②中碳是固体，增加固体的量对反应速率无影响；③中通入CO2使其浓度增大，反应速率增大；④中总压强增大，但参加反应的气体的浓度不变，反应速率不变；⑤中总压强不变，但参加反应的气体的浓度变小，反应速率减小。

]

4．D　[要正确解答本题必须要弄清两个概念：

①用某一物质来表示反应速率时，通常是用单位时间内其物质的量浓度的变化来表示，而不是用单位时间内其物质的量的变化来表示。

②用不同物质来表示同一时间内的反应速率时，各物质速率之比与其化学计量数之比是相等的。

因此，用N2、H2、NH3分别来表示其反应速率时：

v（N2）＝1mol/（2L×2min）＝0.25mol·L－1·min－1

v（H2）＝3v（N2）＝0.75mol·L－1·min－1

v（NH3）＝2v（N2）＝0.5mol·L－1·min－1]

5．B　[图中的阴影面积可分解成下图中两个阴影面积之差。

即由于正反应而使B的物质的量浓度的减少值与由于逆反应而使B的物质的量浓度增加值之差值。

因为起始时正反应速率大于逆反应速率，所以阴影部分是B的物质的量浓度的减少值。

]

6．D　[由实验①②可以看出，增大[CH3COCH3]，v（Br2）增大，A正确；由实验数据可以看出，②和③的v（Br2）相等，B正确；由实验①③可以看出，增大[HCl]，v（Br2）增大，C正确；由实验①④可以看出，增大[Br2]，v（Br2）减小，D不正确。

]

7．C　[A项C物质的平均反应速率为0.12mol·L－1·min－1；B项T1和T3时各物质的浓度相等，但T3温度高，正反应速率快；C项对图象分析，T2到T3温度升高，生成C的物质的量减少，反应向逆反应方向进行，正反应是放热的，升高温度，反应进行的程度减小，平衡常数减小，故T2时的平衡常数大于T3时的平衡常数；D项增大压强，减小体积，各物质的浓度均增大，正、逆反应速率都增大，但平衡不移动。

]

8．0.1mol·L－1·min－1　60%

9．

（1）2KClO3＋6NaHSO3===3Na2SO4＋2KCl＋3H2SO4，溶液中[H＋]增大

（2）ClO

和HSO

浓度减小

解析　该反应的实质为：

ClO

＋3HSO

===Cl－＋3SO

＋3H＋

由题意知，反应随溶液中[H＋]的增大而加快，一开始[H＋]很小，速率很小，但随反应进行，[H＋]增大，反应速率增大，但到一定程度后，[ClO

]、[HSO

]减小，此时反应物的浓度起主要作用，反应速率减小。

10．

（1）D　E　

（2）0.5　0

解析　

（1）由于甲容器定容，而乙容器定压，它们的压强相等，达到平衡时，乙的容积应该为甲的两倍，生成的NH3的物质的量应该等于2m。

当甲、乙两容器的体积相等时，相当于将建立等效平衡后的乙容器压缩，故乙中NH3的物质的量大于2m。

（2）乙的容积为甲的一半时，要建立与甲一样的平衡，只有乙中的投入量是甲的一半才行，故乙中应该投入N2为（1－0.5）mol＝0.5mol，H2为（1.5－1.5）mol＝0mol。

11．

（1）2min内平均速率为v（X）＝

mol·L－1·min－1

v（Y）＝

mol·L－1·min－1

v（Z）＝

mol·L－1·min－1

4min内平均速率为v（X）＝

mol·L－1·min－1

v（Y）＝

mol·L－1·min－1

v（Z）＝

mol·L－1·min－1

（2）由上述数据可以得出以下两个结论：

①用不同物质表示同一化学反应速率，其数值之比等于化学方程式的化学计量数之比。

②随着时间的推移，反应物浓度逐渐减小，反应速率也随之减慢，化学反应速率在每个瞬间均改变。

而我们通常计算的是在一定时间内的平均速率。

解析　

（1）根据化学反应速率表达式可知，2min内

v（X）＝

＝

mol·L－1·min－1

v（Y）＝

＝

mol·L－1·min－1

v（Z）＝

＝

mol·L－1·min－1

4min内计算方法同上。

（2）

（1）中数据反映了不同物质表示同一化学反应速率的情况以及不同时间的反应速率。

　　　　　　第4节　化学反应条件的优化——工业合成氨

[目标要求]　1.认识合成氨的化学原理。

2.应用化学平衡和化学反应速率的有关知识选择合成氨的条件。

3.了解合成氨生产的主要流程。

4.了解工业条件选择的依据和原则。

一、合成氨反应的限度

1．合成氨的化学反应方程式________________________________________。

2．合成氨反应的特点

（1）它是一个________反应。

（2）正反应是一个________反应。

（3）正反应是气体体积________的反应。

因此，________温度、________压强将有利于化学平衡向生成____的方向移动。

在一定温度、压强下，反应物氮气、氢气的体积比为1∶3时平衡混合物中氨的含量最高。

二、合成氨反应的速率

1．速率方程：

在特定条件下，合成氨反应的速率与参加反应的物质的浓度的关系式为：

v＝kc（N2）·c3/2（H2）·c－1（NH3），由速率方程可知：

________N2或H2的浓度，减小NH3的浓度，都有利于提高合成氨反应的速率。

2．温度升高时，k增大，因此升温有利于提高合成氨的速率。

3．加入合适的催化剂能降低合成氨反应的活化能，使合成氨反应的速率提高上万亿倍。

三、合成氨的适宜条件

1．合成氨反应条件的选择原理

工业生产中，既要考虑尽量增大反应物的____________，充分利用原料，又要选择较快的____________，提高单位时间内的产量。

以上两点是选择反应条件的出发点，当二者发生矛盾时，要结合具体情况具体分析，找出最佳的反应条件。

2．合成氨反应的适宜条件

（1）压强

①适宜条件

②理论依据：

压强越大，要求动力越大，对材料和设备的制造要求就越高。

（2）温度

①适宜条件：

________左右。

②理论依据：

该温度下催化剂的活性最高，反应速率比较快，氨的含量也相对较高。

（3）催化剂

①适宜条件：

以____为主的多成分催化剂。

②理论依据：

加快反应速率。

（4）浓度

①适宜条件：

氮气和氢气按物质的量之比1∶2.8时混合，适时分离出氨气。

②理论依据：

适当提高氮气的分压，来提高氢气的转化率。

（5）其他

为了提高原料的__________，未反应的氮气和氢气循环使用并及时补充氮气和氢气。

3．合成氨工业生产流程

（1）原料气的制取

N2：

将空气液化、蒸发分离出N2或者将空气中的O2与碳作用生成CO2，除去CO2后得N2。

H2：

用水和燃料（煤、焦炭、石油、天然气等）在高温下制取。

用天然气和水制H2的主要反应为：

CH4＋H2O（g）

CO＋3H2

CO＋H2O（g）

CO2＋H2

（2）制得的N2、H2需净化、除杂质，再用压缩机压缩至高压。

（3）氨的合成：

在适宜的条件下，在合成塔中进行。

（4）氨的分离：

经冷凝使氨液化，将氨分离出来，提高原料的利用率，并将没有完全反应的N2和H2循环送入合成塔，使其被充分利用。

4．合成氨的发展前景

（1）寻找________温度下合成氨的催化剂。

（2）研制出能承受________且廉价的新材料。

（3）人工模拟生物固氮。

知识点一　合成氨反应的限度

1．能够使合成氨反应进行的程度增大的措施是（　　）　　　　　　　　　　　　　　　　　　

A．升高温度B．降低压强C．使用催化剂D．不断移去NH3

2．利用原料气在合成塔中合成NH3，为提高N2的转化率应采取的措施是（　　）

A．高温B．高压C．使用催化剂D．增大N2的浓度

知识点二　合成氨条件的选择

3．下列有关合成氨工业的叙述，可用勒·夏特列原理来解释的是（　　）

A．使用铁触媒，使N2和H2混合气体有利于合成氨

B．高压比常压条件更有利于合成氨的反应

C．500℃左右比室温更有利于合成氨的反应

D．合成氨时采用循环操作，可提高原料的利用率

4．2007年10月10日，德国科学家格哈德·埃尔特生日的当天获得了诺贝尔化学奖，以奖励他在表面化学领域做出的开拓性贡献。

合成氨反应在铁催化剂表面进行时效率显著提高，就是埃尔特的研究成果。

下列关于合成氨反应的叙述中，正确的是（　　）

A．铁作催化剂可加快反应速率，且有利于平衡向合成氨的方向移动

B．将氨从混合气中分离，可加快反应速率，且有利于平衡向合成氨的方向移动

C．升高温度可以加快反应速率，且有利于平衡向合成氨的方向移动

D．增大压强可加快反应速率，且有利于平衡向合成氨的方向移动

5．工业合成氨的反应是在500℃左右进行的，这主要是因为（　　）

A．500℃时此反应速率最快

B．500℃时NH3的平衡浓度最大

C．500℃时N2的转化率最高

D．500℃时该反应的催化剂活性最大

练基础落实

1．关于工业合成氨的叙述中，错误的是（　　）

A．在动力、设备、材料允许的情况下，反应尽可能在高压下进行

B．温度越高越有利于工业合成氨

C．在工业合成氨中N2、H2的循环利用可提高其利用率，降低成本

D．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

2．在合成氨时，要使氨的产率增大，又要使化学反应速率增大，可以采取的措施有（　　）

①增大体积使压强减小　②减小体积使压强增大　③升高温度　④降低温度　⑤恒温恒容，再充入等量的N2和H2

⑥恒温恒压，再充入等量的N2和H2　⑦及时分离产生的NH3　⑧使用正催化剂

A．②④⑤⑦B．②③④⑤⑦⑧C．②⑤D．②③⑤⑧

3．在N2（g）＋3H2（g）

2NH3（g）　ΔH<0的平衡体系中，当分离出NH3时，下列说法正确的是（　　）

A.改变条件后速率—时间图象如右图：

B．此过程中Q>K

C．平衡体系中NH3的含量增大

D．N2的转化率增大

4．在一定条件下，合成氨反应达到平衡后，混合气体中NH3的体积分数为25%。

若反应前后压强不变，则反应后缩小的气体体积与原反应物体积的比值为（　　）　　　　　　　　　　　　　　　　

A．1∶5B．1∶4C．1∶3D．1∶2

5．对于合成氨的反应，使用催化剂和施加高压，下列叙述中，正确的是（　　）

A．都能提高反应速率，都对化学平衡状态无影响

B．都对化学平衡状态有影响，都不影响达到平衡状态所用的时间

C．都能缩短达到平衡状态所用的时间，只有压强对化学平衡状态有影响

D．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

题号

1

2

3

4

5

答案

练方法技巧

6．在硫酸工业中，通过下列反应使SO2氧化成SO3：

2SO2（g）＋O2（g）

2SO3（g）　ΔH＝－198kJ·mol－1。

（已知制SO3过程中催化剂是V2O5，它在400℃～500℃时催化效果最好）

下表为不同温度和压强下SO2的转化率（%）：

（1）根据化学理论综合分析，为了使二氧化硫尽可能转化为三氧化硫，可控制的条件是________________________________________________________________________。

（2）实际生产中，选定400℃～500℃作为操作温度，其原因是

________________________________________________________________________。

（3）实际生产中，采用的压强为常压，其原因是

________________________________________________________________________

________________________________________________________________________

________________________________________________________________________。

（4）在生产中，通入过量空气的目的是

________________________________________________________________________

________________________________________________________________________。

（5）尾气中有SO2，必须回收是为了

________________________________________________________________________。

7．根据碰撞理论，分子在发生反应时必须要进行有效碰撞。

那些具有足够高能量，能发生有效碰撞的分子称为活化分子，要使普通分子成为活化分子所需最小能量称为活化能（Ea）。

一定温度下气体分子中的活化分子百分数是一定的，而催化剂可以改变活化能的大小。

如图表示298.15K时，N2、H2与NH3的平均能量与合成氨反应的活化能的曲线图，据图回答：

（1）若反应中生成2mol氨，则反应________（填“吸热”或“放热”）________kJ。

（2）在图中曲线________（填“a”或“b”）表示加入铁触媒的能量变化曲线，铁触媒能加快反应速率的原理是_____________________________________________________________

________________________________________________________________________。

（3）目前合成氨工业广泛采用的反应条件500℃、20MPa～50MPa、铁触媒，反应转化率不超过50%，工业上为了进一步提高氨气产率，你认为下列措施最经济可行的是

________________________________________________________________________。

A．降低反应温度，让反应向着有利于氨气生成的方向进行

B．升高温度，让更多的分子变成活化分子

C．寻求能在更低的温度下有很强催化活性的新型催化剂

D．寻求新型耐高压材料，将压强增大一倍

8．在容积相同的密闭容器中，分别充入等量的氮气和氢气，在不同温度下发生反应：

N2（g）＋3H2（g）

2NH3（g），并分别在不同的时间内测定其中NH3的质量分数（y轴所表示的），绘成图象如图所示，请回答：

（1）A、B、C、D、E五点中，肯定未达平衡的点是

________________________________________________________________________。

（2）此可逆反应的正反应是__________热反应。

（3）AC曲线是增函数曲线，CE曲线是减函数曲线，试从化学反应速率和化学平衡的角度分析，并说明理由

________________________________________________________________________

________________________________________________________________________

________________________________________________________________________

________________________________________________________________________

________________________________________________________________________。

练综合拓展

9．下表的实验数据是在不同温度和压强下，平衡混合物