1、第二章微项目探讨如何利用工业废弃中的二氧化碳合成甲醇-化学反应的选择与反应条件的优化（三）20212022学年高二化学同步练习鲁教版（2019）选择性必修1一、单选题，共15小题1在一密闭容器中的一定量混合气体发生反应：xA（g）+yB（g）zC（g），平衡时测得A的浓度为0.60mol/L，保持温度不变，将容器的容积扩大到原来的两倍，再达到平衡时，A的浓度为0.40mol/L。下列有关判断正确的是（ ）Ax+ybcBabcCbcca14玻璃棒是化学实验中常用的仪器，其作用是用于搅拌、过滤或转移液体时引流。下列有关实验过程中，一般不需要使用玻璃棒进行操作的是用pH试纸测定Na 2CO3溶液的p
2、H 从氯酸钾和二氧化锰制取氧气的剩余固体中提取KCl 用已知浓度的盐酸和未知浓度的氢氧化钠溶液进行中和滴定实验 将适量氯化铁饱和溶液滴入沸水中制氢氧化铁胶体用适量的蔗糖、浓硫酸和水在小烧杯中进行浓硫酸的脱水性实验 探究Ba(OH)28H2O晶体和NH4Cl晶体反应过程中的能量变化ABCD15下列说法中正确的是A已知 t1时，反应 C(g)+CO2(g) 2CO(g) H 0 的速率为 ，若升高温度，逆反应速率减小B恒压容器中发生反应 N2(g)+O2(g) 2NO(g)，若在容器中充入 He，正逆反应速率均不变C当一定量的锌粉和过量的 6molL-1盐酸反应时，为了减慢反应速率，又不影响产生
3、H2的总量，可向反应器中加入少量的 CuSO4溶液D对于工业合成氨反应 N2(g)+3H2(g) 2NH3(g) H0，选用 450主要为了提高催化剂(铁触媒)的催化效率二、非选择题，共5小题16用CO2来生产燃料甲醇是工业上一种有效开发利用CO2的方法。为探究反应原理，进行如下实验，在体积为1 L的恒容密闭容器中，充入1 mol CO2和3 mol H2，一定条件下发生反应:CO2(g)+3H2(g)CH3OH(g)+H2O(g)H=-49.0 kJmol-1。测得CO2和CH3OH(g)的浓度随时间变化如图所示。(1)从反应开始到平衡,CO2的平均反应速率v(CO2)=_ molL-1mi
4、n-1。(2)氢气的转化率=_。(3)求此温度下该反应的平衡常数K=_。(4)下列措施中能使平衡体系中增大的是_。A将H2O(g)从体系中分离出去 B充入He(g)，使体系压强增大C升高温度 D再充入1 mol H2(5)当反应进行到3min末时，下列说法正确的是_(填字母)。ACO和CH3OH(g)的物质的量浓度相等B用CO和CH3OH(g)表示的化学反应速率相等C上述反应达到平衡状态D3 min后该反应的正反应速率逐渐增大17通过粮食发酵可获得某含氧有机化合物X，其相对分子质量为46，其中碳的质量分数为52.2%，氢的质量分数为13.0%，结构中有三种位置不同的氢原子。（1）X的分子式是_
5、；官能团名称_。（2）X与金属钠反应放出氢气，反应的化学方程式是_。（3）X与空气中的氧气在铜或银催化下反应生成Y，Y的结构简式是_；X还可以被高锰酸钾溶液直接氧化成_（填写名称）。18（1）如果一个化学反应在5min内，反应物的物质的量浓度由6molL-1减小到2molL-1，则该反应在5min内的平均反应速率为_。（2）H2O2可分解为H2O和O2，请提出两种可加快该反应速率的方法：_、_。（3）某同学进行如下实验，探究化学反应中的能量变化。通过实验测出，反应后烧杯中的温度升高，烧杯中的温度降低。由此判断Ba(OH)28H2O与NH4Cl的反应是_（填“吸热”或“放热”）反应。试写出中反应
6、的离子方程式：_。19氮及其化合物在工农业生产中具有重要作用。（1）某小组进行工业合成氨N2（g）+3H2（g）2NH3（g）+Q的模拟研究，在1L密闭容器中，分别加入0.1molN2和0.3molH2。实验、中c（N2）随时间（t）的变化如图所示，实验从开始到达平衡状态的过程中，用H2表示的平均反应速率为_。与实验相比，实验所采用的实验条件可能为_（填字母）a增大压强 b减小压强 c升高温度 d降低温度 e使用催化剂（2）NH3用于处理废气中的氮氧化物，其反应原理为2NH3（g）+NO（g）+NO2（g）2N2（g）+3H2O（g）+Q，欲提高废气中氮氧化物的转化率，可采取的措施是_（填字母
7、）；a升高温度 b增大压强 c增大NH3的浓度20清洁能源具有广阔的开发和应用前景，可减少污染解决雾霾问题，其中甲醇、甲烷是优质的清洁燃料，可制作燃料电池一定条件下用CO和H2合成CH3OH：CO（g）+2H2（g）CH3OH（g）H=105kJmol1向体积为2L的密闭容器中充入2molCO和4molH2，测得不同温度下容器内的压强（P：kPa）随时间（min）的变化关系如图中、曲线所示：（1）和相比，改变的反应条件是_（2）反应在6min时达到平衡，在此条件下从反应开始到达到平衡时v（CH3OH）=_（3）反应在2min时达到平衡，平衡常数K（）=_（4）比较反应的温度（T1）和反应的温度
8、（T3）的高低：T1_T3（填“”“”“=”），判断的理由是_参考答案1C【分析】保持温度不变，将容器的体积扩大两倍，如平衡不移动，A的浓度为0.3mol/L，实际A的浓度变为0.40mol/L，说明平衡向生成A的方向移动，即向逆反应移动，据此结合选项解答。【详解】A. 平衡向逆反应移动，减小压强平衡向气体物质的量增大的方向移动，即x+yz，故A错误；B. 由上述分析可知，平衡向逆反应移动，故B错误；C. 平衡向生成A的方向移动，即逆反应移动，B的转化率降低，故C正确；D. 平衡向逆反应移动，减小压强平衡向气体物质的量增大的方向移动，气体的物质的量增大，C物质的量减小，故C的体积分数下降，故D
9、错误；故选：C。2D【详解】AH0，S0，则温度较低时H-TS不一定小于0，不一定能自发，故A错误；B催化剂只改变反应速率，不影响反应进行的方向，故B错误；C增大反应物的浓度只是单位体积内的活化分子数目增多，但活化分子百分数并没有增大，催化剂和升高温度可以增大活化分子百分数，故C错误；D催化剂通过降低反应活化能，提高活化分子百分数从而加快反应速率，故D正确；综上所述答案为D。3C【详解】碳在氧气中燃烧，氧气不足发生反应2C+O22CO，氧气足量发生反应C+O2CO2；3.6g碳的物质的量为=0.3mol，6.4g的氧气的物质的量为=0.2mol，n(C):n(O2)=3:2，介于2:1与1:1
10、之间，所以上述反应都发生；令生成的CO为Xmol，CO2为Ymol，根据碳元素守恒有X+Y=0.3，根据氧元素守恒有X+2Y=0.22，联立方程，解得X=0.2，Y=0.1；单质碳的燃烧热为YkJ/mol，所以生成0.1mol二氧化碳放出的热量为0.1molYkJ/mol=0.1YkJ，所以生成0.2molCO放出的热量为XkJ-0.1YkJ；由于碳燃烧为放热反应，所以反应热H的符号为“-”，故1molC与O2反应生成CO的反应热H=-=-(5X-0.5Y)kJ/mol，故答案为C。4C【解析】A、V2O5是固体，因此该反应取决于第二步反应，故A错误；B、两式相加，V2O3为催化剂，故B错误；
11、C、活化能与反应热之间的关系，如图，E1为正反应的活化能，E2为逆反应活化能，SO2与O2反应是放热反应，因此该反应的活化能大于198kJmol1，故C正确；D、H只与始态和终态有关，因此升高温度，H不变，故D错误。5B【详解】【行为目标】本题考查燃料电池电极反应式的书写、化学反应自发进行的判断、改变条件对平衡转化率的影响和稀释溶液时溶液中离子浓度大小关系的判断等方面的知识。6C【分析】通过催化过程可以看出，硫化氢加入催化剂后将硫化氢中的氢硫键断开形成-SH和氢原子，加入甲醇后，甲醇分子吸附在催剂表面，将氢氧键断开，-SH取代了羟基的位置形成了甲硫醇和水，据此分析解答。【详解】ACH3SH中硫
12、显-2价，氢为+ 1价，根据元素的化合价之和等于0可知，碳元素化合价为- 2价，故A正确；B过程中，生成了CH3SH和H2O，结合图示，由分析可知，OH键和CH键是新形成的，故B正确；C该催化剂只能缩短达到平衡的时间，改变化学反应速率，不能提高反应物的平衡转化率，故C错误；D硫化氢与甲醇合成甲硫醇时-SH取代了甲醇中的羟基，属于取代反应，则总反应方程式为：H2S + CH3OHCH3SH+ H2O，故D正确；答案选C。7C【分析】由图可知，a先拐，先达到了平衡，速率快，Y的转化率小。【详解】A. 加入催化剂，速率加快，平衡不移动，不能是曲线b变为曲线a采取的措施， A错误；B. 该反应为反应前
13、后气体分子数不变的反应，增大压强，速率加快，平衡不移动，不能是曲线b变为曲线a采取的措施， B错误；C. 该反应的正反应为放热反应，升高温度，速率加快，平衡向逆方向移动，Y的转化率减小，可以是曲线b变为曲线a采取的措施，C正确；D. 保持容器体积不变，冲入He气，总压增大，分压不变，反应速率不变，压强对该反应无影响，平衡不移动，不能是曲线b变为曲线a采取的措施，D错误。8B【详解】A.该反应为化合反应，是放热反应，故A错误；B.该反应的H0，S0（正反应为气体分子数增加的反应），依据反应自发的判据：H-TS0进行判断，在高温下反应可以自发进行，故B正确；C.该反应为氢气的燃烧反应，为放热反应，
14、故C错误；D.该反应为铝热反应，为放热反应，故D错误。故选B。【点睛】大多数的化合反应，所有的燃烧反应，酸碱中和反应，铝热反应，金属与酸或水的反应是放热反应，G=H-TS0的反应能够自发进行。9D【解析】已知 H=+180.50kJmol-1 H=-905.48kJmol-1氨气被一氧化氮氧化生成氮气和气态水的热化学方程式依据盖斯定律，结合热化学方程式合并计算：5+得到： H=-1807.98kJ/mol，答案选D。10C【分析】根据图象，m相同时，升高温度，CO2的平衡转化率减小，说明平衡逆向移动，说明逆反应为吸热反应，投料比m越大，CO2的平衡转化率越大，结合化学平衡的计算方法和影响因素分
15、析解答。【详解】A根据图象，m相同时，升高温度，CO2的平衡转化率减小，说明平衡逆向移动，说明逆反应为吸热反应，则正反应为放热反应，H0，故A错误；B2CO2(g)6H2(g)C2H5OH(g)3H2O(g)的投料比m越大，CO2的平衡转化率越大，根据图象，投料比由大到小的顺序为m1m2m3，故B错误；C投料比m=3，400K时CO2的平衡转化率为50%， 则H2的平衡转化率=100%=50%，故C正确；D投料比m=1时， 容器内CO2的体积分数=100%=50%，始终不变，因此容器内CO2的体积分数不再改变不能说明反应达到平衡状态，故D错误；故选C。11D【详解】ANO、O2物质的量之比始终
16、为21，只是表示反应物在某一时刻的物质的量关系，不保持不变，不能说明达到平衡状态，故A不符合题意；BM、N、P、Q四点中，点时反应速率最大，但随着时间的推移，速率仍在变化，并不是平衡状态，故B不符合题意；C该反应进行前后，混合气体的总质量始终不变，因此不能说明达到平衡状态，故C不符合题意；D单位时间内生成2amolNO2，正向进行，同时又生成amolO2，反应逆向进行，两个不同方向，改变量之比等于计量系数之比，说明达到平衡状态，故D符合题意。综上所述，答案为D。12C【解析】试题分析：A野火烧不尽，春风吹又生，蕴含了燃烧反应，是氧化还原反应，A正确；B春蚕到死丝方尽，蜡炬成灰泪始干，蜡烛的燃烧
17、，是氧化还原反应，B正确；C粉身碎骨浑不怕，要留清白在人间，蕴含了碳酸钙的分解，不是氧化还原反应，C错误；D爆竹声中一岁除，梅花数点接新春，蕴含了燃烧反应，是氧化还原反应，D正确。故答案C。考点：考查氧化还原反应。13B【解析】【分析】对于相同条件下的同一物质来说，气态物质具有的能量最高，液态物质次之，固态物质具有的能量最低。根据H=E产-E反进行反应热的计算，从而比较出大小关系。【详解】对于相同条件下的同一物质来说，气态物质具有的能量最高，液态物质次之，固态物质具有的能量最低。根据H=E产-E反，所以a=E【SO2(l)】-E【S(g)】-E【O2(g)】，b=E【SO2(g)】-E【S(g
18、)】-E【O2(g)】，c=E【SO2(g)】-E【S(s)】-E【O2(g)】，所以a-b=E【SO2(l)】E【SO2(g)】0，b-c=E【S(s)】E【S(g)】0，故abc，B符合题意。综上所述，本题正确选项B。14B【解析】【详解】用pH试纸测定溶液的pH，应用玻璃棒蘸取溶液，将溶液滴在玻璃片上的pH试纸中央，待试纸变色后与标准比色卡对比得出溶液的pH，故需要使用玻璃棒；从氯酸钾和二氧化锰制取氧气的剩余固体中提取KCl，用到过滤和蒸发操作，分别用玻璃棒进行引流和搅拌，故需要使用玻璃棒；中和滴定实验无需玻璃棒；制备胶体不能用玻璃棒搅拌，否则会导致胶体聚沉；进行浓硫酸的脱水性实验，应用
19、玻璃棒不断搅拌，故需要使用玻璃棒；探究Ba(OH)28H2O晶体和NH4Cl晶体反应过程中的能量变化，为使固体充分接触而反应，应用玻璃棒不断搅拌；不需要使用玻璃棒的是；故选B。15D【详解】A若升高温度，正逆反应速率均会加快，与热效应无关，A错误；B在恒压容器中发生反应N2+O22NO ，若往容器中充入He，容器体积变大，反应物和生成物浓度减小，正逆反应的速率都减小，B错误；C原电池能加快反应速率，该反应中Zn不足、稀盐酸过量，Zn和硫酸铜发生置换反应生成Cu，Zn、Cu和电解质溶液构成原电池加快反应速率，但与盐酸反应的Zn会减小，所以生成氢气总量减小，C错误；D温度越高，反应速率越大，使用催
20、化剂也能加快反应速率，而催化剂的活性受温度影响，所以工业合成氨选用450主要为了提高催化剂(铁触媒)的催化效率，D正确；故答案选D。160.075 75% 5.33 AD AB 【分析】由图象可知：以此可计算(1)、(2)、(3)题，据此分析解题。【详解】(1)(CO2)=0.075mol/（Lmin），故答案为：0.075；(2)氢气的转化率=100%=75%，故答案为：75%；(3)平衡常数等于生成物的浓度幂之积除以反应物的浓度幂之积，则k= =5.33，故答案为：5.33；(4)要使增大，应使平衡向正反应方向移动，故有：A将H2O(g)从体系中分离，平衡向正反应方法移动，增大，A正确；B
21、充入He(g)，使体系压强增大，但对反应物质来说，浓度没有变化，平衡不移动，不变，B错误；C因正反应放热，升高温度平衡向逆反应方向移动，则减小，C错误；D再充入1molCO2和3molH2，等效于在原来基础上缩小体积一半，压强增大，平衡向正反应方向移动，则增大，D正确；故答案为：AD；(5)A由图象可知CO和CH3OH(g)的物质的量浓度相等，A正确；B方程式为CO2(g)+3H2(g)CH3OH(g)+H2O(g)，由方程式可知用CO和CH3OH(g)表示的化学反应速率相等，B正确；C3min后浓度发生变化，上述反应没有达到平衡状态，C错误；D3min后该反应的正反应速率逐渐减小，正反应速率
22、逐渐增大，D错误；故答案为：AB。17C2H6O 羟基 2CH3CH2OH2Na2CH3CH2ONaH2 CH3CHO 乙酸 【详解】(1)由题意知氧的质量分数为1-52.2%-13.0%=34.8%，则碳、氢、氧原子个数分别为：N(C)=2，N(H)=6，N(O)=1，即分子式为C2H6O；分子中含有三种位置不同的氢原子，则其结构简式为CH3CH2OH，官能团为羟基；(2) X为CH3CH2OH，与钠反应生成乙醇钠和氢气，化学方程式为：2CH3CH2OH+2Na2CH3CH2ONa+H2；(3)乙醇催化氧化反应，被氧化为乙醛，所以Y为乙醛，结构简式为：CH3CHO；乙醇能被酸性高锰酸钾氧化生
23、成CH3COOH，其名称为乙酸。180.8mol/(Lmin) 加催化剂 升高温度 吸热 H+OH-=H2O 【分析】（1）化学反应速率v=，根据5min内反应物的物质的量浓度变化进行计算。（2）温度、催化剂等外因会影响化学反应速率。（3）烧杯中氢氧化钠和盐酸中和生成氯化钠和水。烧杯中温度降低，说明Ba(OH)28H2O与NH4Cl反应吸热。【详解】（1）5min内，反应物的物质的量浓度由6molL-1减小到2molL-1，5min内的平均反应速率v=0.8mol/(Lmin)（2）可加快H2O2分解为H2O和O2速率的方法有：加催化剂、升高温度。（3）烧杯中的温度降低，说明Ba(OH)28H
24、2O与NH4Cl反应吸热。烧杯中氢氧化钠和盐酸反应生成氯化钠和水，离子反应为H+OH-=H2O。190.012molL-1min-1 e c 【分析】(1)根据v=计算反应速率，根据图象可知到达平衡的时间比短，到达平衡时N2的浓度与相同，化学平衡不移动，故与相比加了催化剂，和比较可知，的速率比小，平衡时氮气的浓度高，即平衡逆向移动，故减小了压强；(2)提高废气中氮氧化物的转化率，应改变条件使平衡向正反应移动，结合平衡移动原理分析。【详解】(1)根据图象可知，在10min时达到平衡，此时氮气的浓度变化为0.04mol/L，根据方程式可知，氨气的浓度变化了0.08mol/L，根据v=可知v(NH3
25、)=0.008molL-1min-1，则v(H2)=0.012molL-1min-1，根据图象可知到达平衡的时间比短，到达平衡时N2的浓度与相同，化学平衡不移动，故与相比加了催化剂，故答案为e；(2)提高废气中氮氧化物的转化率，应改变条件使平衡向正反应移动；a该反应正反应是放热反应，升高温度，平衡向逆反应移动，氮氧化物的转化率降低，故a错误；b该反应正反应是体积增大的反应，增大压强，平衡向逆反应移动，氮氧化物的转化率降低，故b错误；c增大NH3的浓度，平衡向正反应移动，氮氧化物的转化率增大，故c正确；故答案为c。20中使用催化剂 0.125 mol/（Lmin） 12 此反应为放热反应，降低温
26、度，反应速率减慢，平衡向正反应方向移动 【详解】和相比反应速率加快，不影响平衡移动，正反应为气体物质的量减小的反应，应是使用催化剂，恒温恒容下，压强之比等于气体物质的量之比，故平衡时混合气体总物质的量为（2+4）mol=3mol，则： CO（g）+2H2（g）CH3OH（g）物质的量减小n=2起始量（mol）：2 4 0 变化量（mol）：1.5 3 1.5 63=3平衡量（mol）：0.5 1 1.5则v（CH3OH）=0.125 mol/（Lmin），、温度相同，平衡常数相同，平衡常数K（）=K=12，反应达平衡时所用的时间比反应达平衡时所用的时间长，化学反应速率快，且平衡时压强比I小，与I相比平衡正向移动，正反应为气体体积减小放热反应，应降低温度，故温度T1温度更高【点评】本题考查化学平衡计算与影响因素、化学平衡图象、反应速率与平衡常数等知识，题目难度中等，明确化学平衡及其影响为解答关键，注意掌握三段式在化学计算中的应用，试题培养了学生的化学计算能力
