1、2012年鲁科版高中化学选修 4 2.4化学反应条件的优化 工业练习卷与答案（带解析） 选择题 在密闭容器中进行合成氨的反应，达到平衡后，将体系中各物质的浓度增大到原来的 2倍，则产生的结果是（ ） A平衡向正反应方向移动 B平衡向逆反应方向移动 C平衡不移动 D NH3的百分含量增加 答案： AD 试题分析：达到平衡后，将体系中各物质的浓度增大到原来的 2倍，相当于是将容器的容积缩小到原来的 2倍，即相当于是加压，因此平衡向正反应方向移动，生成物的百分含量增加，答案：选 AD。 考点：考查外界条件对平衡状态的影响 点评：本题是基础性试题的考查，难度不大。主要是训练灵活运用知识的能力，有利于调
2、动学生的学习积极性和学习兴趣。 在带有活塞的密闭容器中加入 5molH2和 5molN2，在某温度下反应生成2molNH3，若此时容器的压强不变，则容器的体积是反应前的（ ） A 2倍 B 1.5倍 C 0.8倍 D 0.5倍 答案： C 试题分析：根据反应式可知 N2 3H2 2NH3 起始量（ mol） 5 5 0 转化量（ mol） 1 3 2 平衡量（ mol） 4 2 2 根据阿伏加德罗定律及其推理可知 容器的体积是反应前的 倍 答案：选 C。 考点：考查可逆反应的有关计算 点评：本题是高考中的常见题型，试题难易适中，基础性强，主要是训练学生的逻辑思维能力，以及规范答题能力，提高学生
3、的学习效率。 将混合物 A 放入密闭容器中加热，在一定条件下存在如下两种平衡： A（ s）2B（ g） C（ g） 2C（ g） D（ g） 3E（ g）经测定，这时 C的浓度为0.01mol L-1， E的浓度为 0.015 mol L-1 ，则 B的浓度（ ） A 0.02 mol L-1 B 0.025 mol L-1 C 0.03 mol L-1 D 0.04mol L-1 答案： D 试题分析： E的浓度为 0.015 mol L-1 ，则根据反应 2C（ g） D（ g） 3E（ g）可知，该反应中消耗 C的浓度是 0.01mol L-1，所以根据反应式 A（ s）2B（ g） C
4、（ g）可知，该反应中生成 C的浓度是 0.02mol/L，因此生成的B的浓度是 0.02mol/L2 0.04mol/L，答案：选 D。 考点：考查可逆反应的有关计算 点评：本题是高考中的常见题型，为中等难度的试题，主要是有利于培养学生的思维方式，易于调动学生的学 习积极性，提高学生的学习效率。 在一定条件下，可逆反应 A（ g） 3B（ g） 2C（ g）达到平衡时有 50%的 B转化为气体 C。若 A的转化率为 25%，则起始时冲入容器中的 A与 B的物质的量之比为（ ） A. 3 2 B. 1 2 C. 1 3 D. 2 3 答案： D 试题分析：设起始时冲入容器中的 A与 B的物质的
5、量分别是 a和 b，则 A（ g） 3B（ g） 2C（ g） 起始量（ mol） a b 0 转化量（ mol） 0.25a 0.75a 0.50a 平衡量（ mol） 0.75a (b0.75a) 0.50a 因此有 0.75ab 0.5 解得 ab 2 3 答案：选 D。 考点：考查可逆反应的有关计算 点评：本题是高考中的常见题型，为中等难度的试题，主要是训练学生的逻辑思维能力，以及规范答题能力，提高学生的学习效率，有利于调动学生的学习积极性。 在一定条件下，向密闭容器中加入 30mLCO 和 20mL水蒸气，使其发生反应，当 CO（ g） H2O（ g） CO2（ g） H2（ g）达
6、到平衡时，水蒸气的体积分数与 H2的相等，则下列叙述错误的是（ ） A平衡后 CO的体积分数为 40% B平衡后 CO的转化率为 25% C平衡后水蒸气的转化率为 50% D平衡后混合气体的平均相对分子质量为 24 答案： B 试题分析： CO（ g） H2O（ g） CO2（ g） H2（ g） 起始量（ mol） 30 20 0 0 转化量（ mol） x x x x 平衡量（ mol）（ 30-x） (20x) x x 达到平衡时，水蒸气的体积分数与 H2的相等 则 20-x x 解得 x 10 所以平衡后 CO的体积分数为 平衡后 CO的转化率为 平衡后水蒸气的转化率为 平衡后混合气体
7、的平均相对分子质量为 答案：选 B 考点：考查可逆反应的有关计算 点评 ：本题是高考中的常见题型，为中等难度的试题，主要是训练学生的逻辑思维能力，以及规范答题能力，提高学生的学习效率。 以焦炭为主要原料合成氨，为了使通入合成塔的 N2和 H2 保持 1： 3的体积比，则焦炭与空气的物质的量之比约为（ ） A 1 3 B 3 2 C 6 5 D 4 3 答案： C 试题分析：高温下焦炭和水蒸气反应的化学方程式是 C（ s） H2O（ g） CO（ g） H2（ g）、 CO（ g） H2O（ g） CO2（ g） H2（ g），即 3C 6H2。而 6H2 2N2，又因为空气中氮气的体积分数约是
8、 80%，所以焦炭和空气的体积之比是 32.5 6 5，答案：选 C。 考点：考查可逆反应的有关计算 点评：本题是中等难度的试题，难度较大。对学生的思维能力提出了较高的要求，有利于培养学生的能力。 有平衡体系 CO（ g） 2H2（ g） CH3OH（ g）， H 0。为了增加甲醇的日产量，从理论上来讲应该采取的正确措施是（ ） A高温、高压 B适宜的温度、高压、催化剂 C低温、高压 D高温、高压、催化剂 答案： B 试题分析：根据反应式可知，该反应是体积减小的、放热的可逆反应。所以为了增加甲醇的产量，应该采取的措施是高压、适宜的温度和催化剂，答案：选B。 考点：考查化学反应速率和化学平衡在工
9、农业生产中的重要应用 点评：该题是基础性知识的考查，主要是引导学生学习化学的兴趣，培养学生献身科学研究的热情，同时也有利于激发学生的求知欲。 1molN2和 3molH2混合发生反应 N2 3H2 2NH3，达到平衡时，测得平衡混合物的密度是同温 .同压下 H2的 5倍，则 N2的转化率为（ ） A 75% B 25% C 30% D 10% 答案： C 试题分析：设氮气的转化率是 x，则 N2 3H2 2NH3 起始量（ mol） 1 3 0 转化量（ mol） x 3x 2x 平衡量（ mol）（ 1-x） (33x) 2x 所以根据平衡混合物的密度是同温、同压下 H2的 5倍可知 解得
10、x 0.3，答案：选 C。 考点：考查可逆反应的有关计算 点评：本题是高考中的常见题型，为中等难度的试题，主要是训练学生的逻辑思维能力，以及规范答题能力，提高学生的学习效率。 下列有关合成氨工业的说法中，正确的是（ ） A从合成塔出来的混合气体。其中氨气只占 13%-14%，所以生产氨的工厂的效率都很低 B由于氨易液化，氮气、氢气是循环使用的，总体来讲氨的产率比较高 C合成氨反应温度控制在 500 左右，目的是使化学平衡向正方向移动 D合成氨采用的压强是 21075107Pa，因为该压强下铁触媒的活性最大 答案： B 试题分析：工厂效率和反应物的转化率无关系， A不正确；合成氨反应温度控制在
11、500 左右的目的是该稳定性催化剂的活性最强， C不正确；由于加压可以促使反应向正反应方向进行，但压强太高，对设备的要求增加，生产成本上升， D不正确，答案：选 B。 考点：考查合成氨的有关判断 点评：本题是化学反应速率和化学平衡在工农业生产中的应用，有利于培养学生学习化学的兴趣，调动学生的学习积极性，也有利于培养学生的学习能力。 合成氨所需要的氨气可由煤与水反应制得，其中有如下反应： CO（ g）H2O（ g） CO2（ g） H2（ g）， H 0. 欲提高 CO的转化率可采用的方法是（ ） 降低温度 增大压强 使用催化剂 增大 CO的浓度 增大水蒸气的浓度 A B C D 答案： D 试
12、题分析：根据反应式可知，该反应是体积不变的、吸热的可逆反应，所以根据勒夏特列原理可知，降低温度，平衡向逆反应方向移动；增大压强、使用催化剂，平衡不移动；增大 CO的难度，平衡向正反应方向移动，但 CO的转化率降低；增大水蒸气的浓度，平衡向正反应方向移动， CO 的转化率增大，答案：选 D。 考点：考查外界条件对平衡状态的影响 点评：本题是高考中的常见题型，为中等难度的试题。主要是考查学生对勒夏特列原理的理解掌握程度，培养学生的答题能力。 填空题 在体积为 VL的密闭容器中，充入 a molN2和 b molH2，经 3分钟 生成 c molNH3。 （ 1） v（ N2）应表示为 _ （ 2）
13、 H2的转化率为 _ （ 3） NH3的体积分数为 _ （ 4）反应前后的压强比为 _ 答案：（ 1） c/（ 6V） mol/（ L min） （ 2） 150c/b% （ 3） 100c/（ a b-c） % （ 4）（ a b） /（ a b-c） 试题分析：根据反应式可知 N2 3H2 2NH3 起始量（ mol） a b 0 转化量（ mol） 0.5c 1.5c c 平衡量（ mol） (a-0.5c) （ b-1.5c） c 所以氮气的反应速率是 H2的转化率为答案：选 NH3的体积分数为 根据阿伏加德罗定律及其推理可知 反应前后的压强比为 考点：考查可逆反应的有关计算 点评：本
14、题是高考中的常见题型，试题难易适中，注重基础和能力的考查，主要是训练学生的逻辑思维能力，以及规范答题能力，提高学生的学习效率。 在密闭容器中， N2、 H2起始的物质的量分别为 10mol、 30mol，达到平衡时N2的转化率为 25，若反应从 NH3的分解开始，在相同条件下欲使平衡时各成分百分含量相同，则应加入氨的物质的量为 _，氨的转化率为_。 答案： mol； 75 试题分析： 10mol氮气和 30mol氢气就相当于是 20mol氨气，所以若反应从NH3的分解开始，在相同条件下欲使平衡时各成分百分含量相同，则根据平衡的建立和途径无关可判断，需要氨气的物质的量就是 20mol； 达到平衡
15、时 N2的转化率为 25，则根据反应式 N2 3H2 2NH3可知生成的氨气是 2.5mol2 5mol，所以从 20mol氨气开始建立平 衡，则氨气的转化率就是 。 考点：考查可逆反应的有关计算和等效平衡的有关判断 点评：所谓等效平衡是指外界条件相同时，同一可逆反应只要起始浓度相当，无论经过何种途径，都可以达到相同的平衡状态。等效平衡的判断及处理一般步骤是：进行等效转化 边倒法，即按照反应方程式的计量数之比转化到同一边的量，与题干所给起始投料情况比较即可。本题有利于培养学生的逻辑思维能力，有利于调动学生的学习积极性。 在 830K 时，下列反应的平衡体系具有某些特殊性： CO（ g） H2O
16、（ g） CO2（ g） H2（ g） 若起始浓度分别为 c（ CO） 3 mol L-1， c（ H2O） 0.75mol L-1，达到平衡后 CO的转化率为 20% 若起始浓度分别为 c（ CO） 3 mol L-1， c（ H2O） 4.5mol L-1，达到平衡后 CO的转化率为 60% 设 830K 时，以起始浓度分别以 c（ CO） a mol L-1， c（ H2O） b mol L-1投料，发生以上反应，测得平衡后 c（ H2） c mol L-1. 请注意上述数据，总结出其中规律，填写以下空白。 （ 1）选择填空：在多次试验中，若保持 b不变而减小 a,则达到平衡时 CO的转
17、化率 _ 水蒸气的转化率 _. A增大 B减小 C不变 D无法确定 （ 2）当 a 4， c 1.5时， b _. （ 3）当 a 2b时， a c _. （ 4） a、 b、 c在该平衡中的关系式是 _. 答案：（ 1） A； B （ 2） 2.4 （ 3） 3 1 （ 4） c/a c/b 1 试题分析：（ 1）设总体积为 1L，在 830K 时，可逆反应 CO（ g） +H2O（ g）CO2（ g） +H2（ g），当 （ CO） 20%时，即有 3mol L-11L20%0.6molCO 参加了反应，则一定有 0.6molH2O 同时参加反应，因此水蒸气的转化率是 ；当 （ CO） 6
18、0%时，则有 3mol L-11L60%1.8molCO 参加了反应，则一定有 1.8molH2O 同时参加反应，则水蒸气的转化率为 。从中可以看出， CO的转化率和水蒸气的转化率之和总是满足 1，即增加 c（ H2O）时， （ CO）升高（ 20%60% ，升高了 40%），而 （ H2O）降低（ 80%40% ，降低了 40%），并且符合 20%+80% 100%，60%+40% 100%。由此可得出此题中的 “某些规律 ”： 增大一种反应物的浓度，则该物质的转化率降低，而使另一种反应物的转化率升高，且升高率与该物质的转化率降低率相等。所以当 b不变、 a减小时， （ CO）增大， （ H
19、2O）减小。 各反应物的转化率之和总为 100%。若用代数式表示则为： 。 （ 2）将 a 4， c 1.5代入 ，即得到 b 2.4 （ 3）当 a 2b时，根据 可知， a c 3 1 考点：考查可逆反应的有关计算 点评：本题属于难度较大的化学平衡的计算题，对学生的思维能力提出了更高的要求。该题有利于培养学生严谨的逻辑思维能力，以及灵活运用知识解决实际问题的能力，有利于激发学生的求知欲，提高学习兴趣和学习积极性。 计算题 在合成氨反应中，入口气体中 N2 、 H2、 NH3的体积比为 6 18 1，出口气体中 N2 、 H2、 NH3的体积比为 9 27 8，求 H2的转化率。 答案： % 试题分析：设消耗氢气的物质的量是 3x，则 N2 3H2 2NH3 起始量（ mol） 6 18 1 转化量（ mol） x 3x 2x 平衡量（ mol）（ 6-x） (183x) （ 1 2x） 所以根据阿伏加德罗定律可知 解得 x 1.5 所以氢气的转化率是 考点：考查可逆反应的有关计算 点评：本题是高考中的常见题型，为中等难度的试题，不难得分。本题主要是训练学生的逻辑思维能力，以及规范答题能力，提高学生的学习效率。
