2020届一轮复习鲁科版第7章第23讲化学反应速率　合成氨工业作业

2020届一轮复习鲁科版第7章第23讲化学反应速率　合成氨工业作业

‎1．以下是几位同学在学习化学反应速率理论后发表的一些看法，其中不正确的是(　　)‎ A．化学反应速率理论可指导怎样提高原料的转化率和生成物的产率 B．化学反应速率理论可以指导怎样在一定时间内快出产品 C．影响化学反应速率的主要因素是反应物的性质，浓度、温度、催化剂、反应物颗粒大小等外部因素也会对化学反应速率产生影响 D．正确利用化学反应速率理论可提高化工生产的综合经济效益 答案　A 解析　化学反应速率理论研究的是化学反应进行的快慢问题，不能指导提高原料的转化率和生成物的产率。‎ ‎2．向FeSO4溶液中滴加NaOH溶液时，首先产生白色沉淀，然后白色沉淀迅速转化为红褐色沉淀，这是因为发生了反应4Fe(OH)2＋2H2O＋O2===4Fe(OH)3，对于该反应速率的描述正确的是(　　)‎ A．在这一反应中，各物质的消耗速率相等 B．若反应中消耗4 mol H2O，则必定同时生成2 mol Fe(OH)3‎ C．4v[Fe(OH)2]＝2v(H2O)＝v(O2)‎ D．反应中消耗1 mol O2，必定同时消耗2 mol H2O 答案　D 解析　对于同一个反应来说，化学反应速率可以用各反应物或生成物的浓度变化来表示，且各物质表示的反应速率的数值与化学方程式中的化学计量数成正比，A项错误；根据化学方程式可知，若消耗4 mol H2O，则同时生成8 mol Fe(OH)3，B项错误，同理可推知D项正确；Fe(OH)2为固体不能用来表示反应速率，且系数比错误，C项错误。‎ ‎3．(2018·福建龙岩教学质量检查)某温度下，镍和镁分别在O2中发生反应，两种金属表面形成氧化膜厚度的实验记录如下：‎ 反应时间t/h ‎1‎ ‎4‎ ‎9‎ ‎16‎ ‎25‎ MgO层厚Y/nm ‎0.05a ‎0.20a ‎0.45a ‎0.80a ‎1.25a NiO层厚Y′/nm b ‎2b ‎3b ‎4b ‎5b 表中a和b均为与温度有关的常数。‎ 下列判断错误的是(　　)‎ A．可用氧化膜生成速率表示金属氧化速率 B．相同条件下，镁比镍耐氧化腐蚀 C．温度越高，a、b的值越大 D．金属氧化的本质为M－ne－===Mn＋‎ 答案　B 解析　结合数据可知，氧化膜的厚度随时间延长而增加，A项正确；因a、b关系不确定，无法比较，B项错误；温度升高，反应速率加快，C项正确；金属氧化的本质是金属失电子发生氧化反应，D项正确。‎ ‎4．下列说法中正确的是(　　)‎ A．已知t1 ℃时，反应C＋CO2??2CO　ΔH＞0的速率为v，若升高温度，逆反应速率减小 B．恒压容器中发生反应N2＋O2??2NO，若在容器中充入He，正、逆反应的速率均不变 C．当一定量的锌粉和过量的6 mol·L－1盐酸反应时，为了减慢反应速率，又不影响产生H2的总量，可向反应器中加入一些水、CH3COONa溶液或NaNO3溶液 D．对任何一个化学反应，温度发生变化，化学反应速率一定发生变化 答案　D 解析　温度升高，正、逆反应的速率均增大，A错误；在恒压容器中充入不参加反应的气体，导致容器的体积增大，反应物和生成物的浓度均减小，正、逆反应的速率均减小，B错误；若能使溶液中氢离子浓度减小，则反应速率将减小，因此可选水或CH3COONa溶液，但不能用NaNO3溶液，在酸性溶液中NO与锌粉发生氧化还原反应，生成氮的氧化物，从而使生成H2的量减少，C错误；任何一个化学反应的发生都有热效应，因此温度发生变化，化学反应速率一定会发生变化，D正确。‎ ‎5．A与B在容积为1 L的密闭容器中发生反应：aA(s)＋bB(g)===cC(g)＋dD(g)，t1、t2时刻分别测得部分数据如下表：‎ n(B)/mol n(C)/mol n(D)/mol 反应时间/min ‎0.12‎ ‎0.06‎ ‎0.10‎ t1‎ ‎0.06‎ ‎0.12‎ ‎0.20‎ t2‎ 下列说法正确的是(　　)‎ A．0～t1内，平均反应速率v(B)＝ mol·L－1·min－1‎ B．若起始时n(D)＝0，则t2时v(D)＝ mol·L－1·min－1‎ C．升高温度，v(B)、v(C)、v(D)均增大 D．b∶d＝6∶1‎ 答案　C 解析　不能确定起始时B的物质的量，因此0～t1时间段内，不能确定B的变化量，则不能计算其反应速率，A项错误；反应速率是平均反应速率，而不是瞬时反应速率，B项错误；t1～t2时间段内，B和D的物质的量的变化量分别是0.06 mol、0.1 mol，所以b∶d＝3∶5，D项错误。‎ ‎6．煅烧硫铁矿(主要成分是FeS2)可获得制取硫酸所需的SO2，反应的化学方程式为4FeS2＋11O2===2Fe2O3＋8SO2，为了提高SO2的生成速率，下列措施可行的是(　　)‎ A．增加硫铁矿石的投入量 B．增加炉的高度 C．降低温度 D．升高温度 答案　D 解析　考查外界条件对反应速率的影响。矿石是固体，增加固体的质量，反应速率不变，A项错误；升高温度可以加快反应速率，D项正确。‎ ‎7．一定温度下，在某密闭容器中发生反应：2HI(g)??H2(g)＋I2(g)　ΔH>0，若15 s内c(HI)由0.1 mol·L－1降到0.07 mol·L－1，则下列说法正确的是(　　)‎ A．0～15 s内用I2表示的平均反应速率为v(I2)＝0.002 mol·L－1·s－1‎ B．c(HI)由0.07 mol·L－1降到0.05 mol·L－1所需的反应时间小于10 s C．升高温度，正反应速率加快，逆反应速率减慢 D．减小反应体系的体积，反应速率加快 答案　D 解析　0～15 s内，v(I2)＝v(HI)＝×＝0.001 mol·L－1·s－1，A项错误；随着反应的进行，c(HI)减小，v(HI)减小，故c(HI)由0.07 mol·L－1降到0.05 mol·L－1所需时间大于 ‎10 s，B项错误；升高温度，正、逆反应速率均增大，C项错误；减小反应体系的体积，压强增大，反应速率加快，D项正确。‎ ‎8．(2018·江西百所名校第一次联考)已知反应2NO(g)＋2H2(g)===N2(g)＋2H2O(g)生成N2的初始速率与NO、H2的初始浓度的关系为v＝kcx(NO)·cy(H2)，k为速率常数。在800 ℃时测得的相关数据如下表所示。‎ 实验数据 初始浓度 生成N2的初始速率/mol·L－1·s－1‎ c(NO)/ mol·L－1‎ c(H2)/ mol·L－1‎ ‎1‎ ‎2.00×10－3‎ ‎6.00×10－3‎ ‎1.92×10－3‎ ‎2‎ ‎1.00×10－3‎ ‎6.00×10－3‎ ‎4.80×10－4‎ ‎3‎ ‎2.00×10－3‎ ‎3.00×10－3‎ ‎9.60×10－4‎ 下列说法中不正确的是(　　)‎ A．关系式中x＝1，y＝2‎ B．800 ℃时，k值为8×104‎ C．若800 ℃时，初始浓度c(NO)＝c(H2)＝4.00×10－3 mol·L－1，则生成N2的初始速率为5.12×10－3 mol·L－1·s－1‎ D．当其他条件不变时，升高温度，速率常数将增大 答案　A 解析　由实验数据1和2可知，c(H2)相同，c(NO)扩大1倍，反应速率扩大为原来的＝4倍，则x＝2，由实验数据1和3可知，c(NO)相同，c(H2)扩大1倍，反应速率扩大为原来的＝2倍，则y＝1，A项错误；根据数据1可知800 ℃时，k值为＝＝8×104，B项正确；若800 ℃时，初始浓度c(NO)＝c(H2)＝4.00×10－3 mol·L－1，则生成N2的初始速率v＝k×c2(NO)×c(H2)＝[8×104×(4.00×10－3)2×(4.00×‎ ‎10－3)] mol·L－1·s－1＝5.12×10－3 mol·L－1·s－1，C项正确；温度升高，反应速率加快，则当浓度和其他条件不变时，升高温度，速率常数一定是增大的，D项正确。‎ ‎9．H2O2分解速率受多种因素影响。实验测得70 ℃时不同条件下H2O2浓度随时间的变化如图所示。下列说法正确的是(　　)‎ A．图甲表明，其他条件相同时，H2O2浓度越小，其分解速率越快 B．图乙表明，其他条件相同时，溶液pH越小，H2O2分解速率越快 C．图丙表明，少量Mn2＋存在时，溶液碱性越强，H2O2分解速率越快 D．图丙和图丁表明，碱性溶液中，Mn2＋对H2O2分解速率的影响大 答案　D 解析　A项，浓度对反应速率的影响是浓度越大，反应速率越快，错误；B项，NaOH浓度越大，即pH越大，H2O2分解速率越快，错误；C项，由图可知，Mn2＋存在时，0.1 mol·L－1NaOH中H2O2的分解速率比1.0 mol·L－1的NaOH中的快，错误；D项，由图可知，碱性条件下，Mn2＋存在时，对H2O2分解速率影响大，正确。‎ ‎10．煤化工是以煤为原料，经过化学加工使煤转化为气体、液体、固体燃料以及各种化工产品的工业过程。‎ ‎(1)将水蒸气通过红热的炭即可产生水煤气。反应为：C(s)＋H2O(g)??CO(g)＋H2(g)　ΔH＝131.3 kJ·mol－1。能使化学反应速率加快的措施有____________(填序号)。‎ ‎①增加C的物质的量 ‎②升高反应温度 ‎③随时吸收CO、H2转化为CH3OH ‎④密闭定容容器中充入CO(g)‎ ‎(2)将不同物质的量的CO(g)和H2O(g)分别通入体积为2 L的恒容密闭容器中，进行反应CO(g)＋H2O(g)??CO2(g)＋H2(g)，得到如下两组数据：‎ 实验组 温度/℃‎ 起始量/mol 平衡量/mol 达到平衡所需时间/min H2O CO H2‎ CO ‎1‎ ‎650‎ ‎2‎ ‎4‎ ‎1.6‎ ‎2.4‎ ‎5‎ ‎2‎ ‎900‎ ‎1‎ ‎2‎ ‎0.4‎ ‎1.6‎ ‎3‎ ‎①实验1中以v(CO2)表示的化学反应速率为_____________________________________。‎ ‎②该反应的逆反应为________(填“吸”或“放”)热反应。‎ ‎(3)在一容积为2 L的密闭容器内加入2 mol的CO和6 mol 的H2，在一定条件下发生如下反应：CO(g)＋2H2(g)??CH3OH(g)　ΔH＜0。该反应的逆反应速率与时间的关系如图所示：‎ ‎①由图可知反应在t1、t3、t7时都达到了平衡，而在t2、t8时都改变了条件，试判断t8时改变的条件可能是________________。‎ ‎②若t4时降压，t5时达到平衡，t6时增大反应物的浓度，请在图中画出t4～t6时逆反应速率与时间的关系曲线。‎ 答案　(1)②④　(2)①0.16 mol·L－1·min－1　②吸　(3)①使用了催化剂 ‎②‎ 解析　(1)增加C的物质的量，不能改变其浓度，不能加快化学反应速率；吸收CO、H2相当于降低生成物的浓度，其化学反应速率减慢；充入CO增大生成物的浓度，可使化学反应速率加快。(2)①v(CO2)＝v(CO)＝＝0.16 mol·L－1·min－1。②对比实验1、2可知，升高温度，生成H2的量减少，说明逆反应是吸热反应。(3)①本反应前后气体物质的化学计量数之和不等，t8时逆反应速率急剧提高且与正反应速率相等，故只能是加催化剂的原因。②t4时降压，平衡左移，v逆急降，然后在t5时平衡。‎ ‎11．大气中的部分碘源于O3对海水中I－的氧化。某科学小组进行O3与含I－溶液反应相关研究。‎ ‎(1)O3 将I－氧化生成I2的过程由3步反应组成：‎ ‎①I－(aq)＋O3(g)===IO－(aq)＋O2(g)　ΔH1‎ ‎②IO－(aq)＋H＋(aq)??HIO(aq)　ΔH2‎ ‎③HIO(aq)＋I－(aq)＋H＋(aq)??I2(aq)＋H2O(l)　ΔH3‎ 用热化学方程式表示O3氧化I－生成I2的反应__________________________________。‎ ‎(2)O3在水中易分解，在一定条件下，O3的浓度减少一半时所需的时间(t)如下表所示。已知：O3的起始浓度为0.021 6 mol·L－1。‎ ‎ t/min pH ‎ T/℃ ‎ ‎3.0‎ ‎4.0‎ ‎5.0‎ ‎6.0‎ ‎20‎ ‎301‎ ‎231‎ ‎169‎ ‎58‎ ‎30‎ ‎158‎ ‎108‎ ‎48‎ ‎15‎ ‎50‎ ‎31‎ ‎35‎ ‎15‎ ‎7‎ ‎①在30 ℃、pH＝4.0条件下，O3的分解速率为_______________mol·L－1·min－1。‎ ‎②pH增大能加速O3分解，表明对O3分解起催化作用的是________。‎ 答案　(1)O3(g)＋2I－(aq)＋2H＋(aq)===I2(aq)＋H2O(l)＋O2(g)　ΔH＝ΔH1＋ΔH2＋ΔH3‎ ‎(2)①1.00×10－4　②OH－‎ 解析　(1)将所给的三个反应相加，即①＋②＋③可得总反应：2I－(aq)＋O3(g)＋2H＋(aq)===I2(aq)＋O2(g)＋H2O(l)　ΔH＝ΔH1＋ΔH2＋ΔH3。‎ ‎(2)①v＝＝＝1.00×10－4mol·L－1·min－1；②pH增大，则OH－浓度增大，pH增大能加速O3分解，表示对O3分解起催化作用的是OH－。‎ ‎12．合成氨工艺(流程如图所示)是人工固氮最重要的途径。‎ ‎2018年是合成氨工业先驱哈伯(F·Haber)获得诺贝尔奖100周年。N2和H2生成NH3的反应为：‎ N2(g)＋H2(g)??NH3(g)‎ ΔH(298 K)＝－46.2 kJ·mol－1，‎ 在Fe催化剂作用下的反应历程为(*表示吸附态)‎ 化学吸附：N2(g)→2N*；H2(g)→2H*‎ 表面反应：N*＋ H*??NH*；NH*＋ H*??NH；NH＋H*??NH 脱附：NH??NH3(g)‎ 其中， N2的吸附分解反应活化能高、速率慢，决定了合成氨的整体反应速率。 请回答：‎ ‎(1)利于提高合成氨平衡产率的条件有______(填字母)。‎ A．低温 B．高温 C．低压 D．高压 E．催化剂 ‎(2)标准平衡常数Kθ＝，其中pθ为标准压强(1×105 Pa)，p(NH3)、p(N2)和p(H2)为各组分的平衡分压，如p(NH3)＝x(NH3)p，p为平衡总压，x(NH3)为平衡系统中NH3的物质的量分数。‎ ‎①N2和H2起始物质的量之比为1∶3，反应在恒定温度和标准压强下进行，NH3的平衡产率为w，则Kθ＝____________________(用含w的最简式表示)。‎ ‎②下图中可以示意标准平衡常数Kθ随温度T变化趋势的是______。‎ ‎(3)实际生产中，常用工艺条件：Fe做催化剂，控制温度773 K、压强3.0×105 Pa，原料气中N2和H2物质的量之比为1∶2.8。‎ ‎①分析说明原料气中N2过量的理由__________________________________________。‎ ‎②关于合成氨工艺的下列理解，正确的是____________(填字母)。‎ A．合成氨反应在不同温度下的ΔH和ΔS都小于零 B．控制温度(773 K)远高于室温，是为了保证尽可能高的平衡转化率和快的反应速率 C．当温度、压强一定时，在原料气(N2和H2的比例不变)中添加少量惰性气体，有利于提高平衡转化率 D．基于NH3有较强的分子间作用力可将其液化，不断将液氨移去，利于反应正向进行 E．分离空气可得N2，通过天然气和水蒸气转化可得H2，原料气须经过净化处理，以防止催化剂中毒和安全事故发生 答案　(1)AD ‎(2)①　②A ‎(3)①原料气中N2相对易得，适度过量有利于提高H2的转化率；N2在Fe催化剂上的吸附是决速步骤，适度过量有利于提高整体反应速率 ‎②ADE 解析　(1)合成氨反应是气体分子数减小的放热反应，所以低温、高压有利于提高合成氨的平衡产率，A、D正确。‎ ‎(2)①Kθ＝ ‎＝ ‎＝ ‎　　　　 N2(g)＋H2(g)??NH3(g)‎ 起始/mol 0‎ 平衡/mol －a －a a 根据题意得：＝w Kθ＝＝‎ ‎＝＝＝ ‎＝＝。‎ ‎②温度升高，平衡左移，标准平衡常数减小，应选A。‎