2020届一轮复习全国非新高考地区版第七章微题型57工业生产中适宜条件的优化选择作业

2020届一轮复习全国非新高考地区版第七章微题型57工业生产中适宜条件的优化选择作业

‎1．(2018·大连模拟)甲醇是一种重要的试剂，氢气和二氧化碳在一定条件下可合成甲醇：3H2(g)＋CO2(g)??CH3OH(g)＋H2O(g)，在某密闭容器中充入3 mol氢气和1 mol二氧化碳，测得混合气体中甲醇的体积分数与温度的关系如图A所示：‎ 试回答下列问题：‎ ‎(1)该反应是________(填“放热”或“吸热”)反应。该反应平衡常数的表达式为__________，为了降低合成甲醇的成本可以采用的措施是___________(任意写出一条合理的建议)。‎ ‎(2)解释O～T0内，甲醇的体积分数变化趋势：___________________________________‎ ‎________________________________________________________________________。‎ ‎(3)氢气在Q点的转化率________(填“大于”“小于”或“等于”，下同)氢气在W点的转化率；其他条件相同，甲醇在Q点的正反应速率________甲醇在M点的正反应速率。‎ ‎(4)图B表示氢气转化率α(H2)与投料比的关系，请在图B中画出两条变化曲线并标出曲线对应的条件，两条曲线对应的条件分别为：一条曲线对应的压强是1.01×105 Pa；另一条曲线对应的压强是3.03×105 Pa。(其他条件相同)‎ ‎2．CO是合成尿素、甲酸的原料。‎ ‎(1)在100 kPa和T K下，由稳定单质生成1 mol化合物的焓变称为该物质在T K时的标准摩尔生成焓，用符号ΔHθ表示。已知石墨和一氧化碳的燃烧热分别为393.5 kJ·mol－1和283.0 kJ·mol－1，则CO(g)的ΔHθ＝________________________________。‎ ‎(2)合成尿素的反应：2NH3(g)＋CO(g)??CO(NH2)2(g)＋H2(g)　ΔH＝－81.0 kJ·mol－1；T ℃时，在体积为2 L 的恒容密闭容器中，将2 mol的NH3和1 mol CO混合反应，5 min时，NH3的转化率为80%。则0～5 min平均反应速率为v(CO)＝___________________________。‎ 已知：‎ 温度/K ‎398‎ ‎498‎ ‎…‎ 平衡常数(K)‎ ‎126.5‎ K1‎ ‎…‎ 则：K1________(填“＞”或“＜”)126.5；其判断理由是______________________‎ ‎________________________________________________________________________。‎ 若保持恒温恒容条件，将物质的量之和为3 mol的NH3和CO以不同的氨碳比进行反应，结果如图所示：‎ ‎①若图中c表示平衡体系中尿素的体积分数，则a表示________的转化率。‎ ‎②当＝________时，尿素含量最大；此时，对于该反应既能增大反应速率又能使平衡正向移动的措施是___________________________________________(写一种)。‎ ‎3．(2018·山西省重点中学高三理综)碳及其化合物与人类生产、生活密切相关。请回答下列问题：‎ ‎(1)在化工生产过程中，少量CO的存在会引起催化剂中毒。为了防止催化剂中毒，常用SO2将CO氧化，SO2被还原为S。已知：‎ ‎①C(s)＋O2(g)===CO(g)　ΔH1＝－126.4 kJ·mol－1‎ ‎②C(s)＋O2(g)===CO2(g)　ΔH2＝－393.5 kJ·mol－1‎ ‎③S(s)＋O2(g)===SO2(g)　ΔH3＝－296.8 kJ·mol－1‎ 则SO2氧化CO的热化学方程式为____________________________________________‎ ‎________________________________________________________________________。‎ ‎(2)CO可用于合成甲醇，反应方程式为CO(g)＋2H2(g)??CH3OH(g)。‎ ‎①CO在不同温度下的平衡转化率与压强的关系如图1所示，该反应的ΔH________(填“＞”或“＜”)0。‎ 图2表示CO的平衡转化率与起始投料比[]、温度的变化关系，测得B(x1,60)‎ 点氢气的转化率为40%，则x1＝__________。‎ ‎②一定条件下，将2 mol CO和2 mol H2置于容积为2 L固定的密闭容器中发生上述反应，反应达到平衡时CO与H2体积之比为2∶1，则平衡常数K＝________。‎ ‎4．德国化学家哈伯从1902年开始研究由氮气和氢气直接合成氨，反应原理为N2(g)＋3H2(g)??2NH3(g)　ΔH＝－92.4 kJ·mol－1。‎ ‎(1)在恒温恒容条件下，向反应平衡体系中充入氮气，达到新平衡时，c(H2)将________(填“增大”“减小”“不变”或“无法判断”，下同)，c(N2)·c3(H2)将________。‎ ‎(2)工业上可用CH4与水蒸气制氢气：CH4(g)＋H2O(g)??CO(g)＋3H2(g)。在200 ℃时2 L的密闭容器中，将1 mol CH4和1 mol H2O(g)混合，达到平衡时CH4的转化率为80%。则200 ℃时该反应的平衡常数K＝__________________________________________(保留一位小数)。‎ ‎(3)如图为合成氨反应在不同温度和压强、使用相同催化剂条件下，初始时氮气、氢气的体积比为1∶3时，平衡混合物中氨的体积分数。若分别用vA(NH3)和vB(NH3)表示从反应开始至达平衡状态A、B时的化学反应速率，则vA(NH3)________(填“>”“<”或“＝”)vB(NH3)。‎ ‎5．(1)(2018·长春一模)氨催化氧化时会发生两个竞争反应：‎ 反应Ⅰ：4NH3(g)＋5O2(g)??4NO(g)＋6H2O(g) 　ΔH＝－905.0 kJ·mol－1‎ 反应Ⅱ：4NH3(g)＋3O2(g)??2N2(g)＋6H2O(g) 　ΔH＝－1 266.6 kJ·mol－1‎ 为分析某催化剂对该反应的选择性，在1 L密闭容器中充入1 mol NH3和2 mol O2，测得有关物质的量关系如下图：‎ ‎①该催化剂在低温时选择反应______(填“Ⅰ”或“Ⅱ”)。‎ ‎②520 ℃时，4NH3＋3O2??2N2＋6H2O平衡常数K＝________________________________(不要求得出计算结果，只需列出数字计算式)。‎ ‎③C点比B点所产生的NO的物质的量少的主要原因是_________________________‎ ‎________________________________________________________________________。‎ ‎(2)汽车使用乙醇汽油并不能减少NOx的排放，这使NOx的有效消除成为环保领域的重要课题。某研究性小组在实验室以AgZSM5为催化剂，测得NO转化为N2的转化率随温度变化情况如图所示。若不使用CO，温度超过775 K，发现NO的分解率降低，其可能的原因为 ‎________________________________________________________________________‎ ‎________________________________________________________________________，‎ 在n(NO)/n(CO)＝1的条件下，为更好地除去NOx物质，应控制在最佳温度在________K左右。‎ 答案精析 ‎1．(1)放热　K＝　增加CO2的充入量(合理即可)‎ ‎(2)温度低于T0时，反应未达到平衡，反应正向进行，使甲醇的体积分数逐渐增大 ‎(3)小于　小于 ‎(4)如图所示 解析　(1)W点表示在T0时反应达到平衡状态，达到平衡之后，升高温度，甲醇的体积分数减小，说明平衡向逆反应方向移动，则正反应是放热反应。该反应平衡常数的表达式K＝，为了降低合成甲醇的成本可以采用的措施是：增加CO2的充入量。(3)Q点时反应未达到平衡状态，反应正向进行，甲醇的体积分数增大，氢气的转化率增大，所以Q点氢气的转化率小于W点的。Q点和M点对应体系中各物质的浓度相同，M点对应的温度较高，反应速率较大。(4)其他条件不变，随着氢气与二氧化碳体积比增大，氢气的转化率减小；该反应的正反应是气体分子数减小的反应，增大压强，氢气转化率增大。‎ ‎2．(1)－110.5 kJ·mol－1‎ ‎(2)0.08 mol·L－1·min－1　＜　合成尿素的反应为放热反应，温度升高，平衡逆向移动，K减小　①CO ‎②2　按物质的量之比为2∶1加入NH3和CO ‎3．(1)SO2(g)＋2CO(g)===S(s)＋2CO2(g)　ΔH＝－237.4 kJ·mol－1‎ ‎(2)①＜　3　②4.5‎ 解析　(1)由盖斯定律可知，2×②－2×①－③即可得所求热化学方程式。(2)①由于温度越高CO的平衡转化率越低，则可推出温度升高平衡向逆反应方向移动，则正反应放热，即ΔH＜0。令CO起始物质的量为1 mol，H2的起始物质的量为x1 mol，当CO变化0.6 mol时 ，H2变化1.2 mol，则有×100%＝40%，解得x1＝3。②列出三段式，先根据两种气体体积比为2∶1，可列式求出平衡浓度c(CH3OH)＝ mol·L－1，c(CO)＝ mol·L－1，c(H2)＝ mol·L－1‎ ‎，然后列式计算K＝＝4.5。‎ ‎4．(1)减小　增大　(2)69.1　(3)<‎ 解析　(1)恒温恒容条件下，向反应平衡体系中充入氮气，平衡将向正反应方向移动，故达到新平衡时，c(H2)减小。温度不变，平衡常数K＝不变，达到新平衡后，c(NH3)增大，K不变，故c(N2)·c3(H2)也会增大。‎ ‎(2)根据三段式法进行计算：‎ ‎　　　　　　CH4(g) ＋ H2O(g) ?? CO(g) ＋ 3H2(g)‎ 起始/mol·L－1 0.5　　　 0.5  0　　  0‎ 转化/mol·L－1 0.5×80%  0.5×80%  0.5×80% 0.5×80%×3‎ 平衡/mol·L－1 0.1　　　 0.1  0.4　　　1.2‎ 则平衡常数K＝＝≈69.1。(3)由题图可知，B所处的温度和压强均大于A，故vA(NH3)

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