课题1 化工生产过程中的基本问题知识点题库

1mol X气体跟a mol Y气体在体积可变的密闭容器中发生如下反应：X（g）+a Y（g）⇌b Z（g）．反应达到平衡后，测得X的转化率为25%．而且，在同温同压下还测得反应前混合气体的密度是反应后混合气体密度的 $\text{[math]}$ ，则a和b的数值可能是（）

A . a=1，b= 2 B . a=2，b=1 C . a=2，b=2 D . a=3，b=2

氮及其化合物在工农业生产、生活中有着重要作用．

（1）图1是1molNO₂和1mol CO反应生成CO₂和NO过程中能量变化示意图，请写出NO₂和CO反应的热化学方程式．
（2）在固定容积的密闭容器中，进行如下化学反应：N₂（g）+3H₂（g）⇌2NH₃（g）△H=﹣92.4kJ•mol^﹣¹ 用一定物质的量的N₂和H₂合成NH₃ ，三个容器的反应温度分别为T₁、T₂、T₃且恒定不变，在其它条件相同的情况下，实验测得反应均进行到t min时NH₃的质量分数如图2所示：
此时甲、乙、丙三个容器中一定达到化学平衡状态的是容器，都达到平衡状态时，NH₃的质量分数最高的是容器（填甲、乙、丙）．
图3是实验室在三个不同条件的密闭容器中，分别加入浓度均为c（N₂）=0.10mol/L，c（H₂）=0.26mol/L进行反应时，N₂的浓度随时间的变化如图①、②、③曲线所示．
Ⅰ该反应实验②平衡时H₂的转化率为．
Ⅱ据图3所示，②装置中有一个条件与①不同，请指出②相对①改变的条件．
Ⅲ计算实验③的平衡常数为．
（3）铜与一定浓度硝酸反应时方程式可表示为：Cu+HNO₃一Cu（NO₃）₂+NO+NO₂+H₂O（方程式未配平）.3.2g Cu被硝酸完全溶解后，如果得到的NO和NO₂物质的量相同，则得到标准状况下NO体积为 L．

PCl₅（g）一定条件下可以转化成PCl₃（g）或红磷P（s）．

（1）已知：
PCl₅（g）═PCl₃（g）+Cl₂（g）△H₁K₁
PCl₃（g）═P（s）+ $\text{[math]}$ Cl₂（g）△H₂K₂
K₁、K₂表示该反应的平衡常数．
则PCl₅（g）═P（s）+ $\text{[math]}$ Cl₂（g）该反应的△H=（用△H₁、△H₂表示），反应的平衡常数K=（用K₁、K₂表示）．
（2）在210℃时，将4mol PCl₃气体充入1L真空恒容密闭容器中发生反应：2PCl₃（g）═2P（s）+3Cl₂（g）
测得数据如下表：
时间/min
0
10
20
30
40
n（PCl₃）/mol
4
2.8
2
1
1
并测得反应达到平衡时热量变化数值为Q，反应平衡常数为K，PCl₃转化率为α．
①0～30min时，用Cl₂表示该反应的反应速率为；平衡时，PCl₃转化率α=；该温度下反应的平衡常数K=．
②其它条件保持不变，若上述反应在恒压条件下进行反应，达平衡时测得热量变化数值、平衡常数、PCl₃转化率分别为Q′、K′、α′，则Q′（填“＞”“＜”或“=”，下同）Q，K′ K，α′α．
③保持其它条件不变，若向上述平衡体系中再充入1molCl₂（g）、1molP（s）和1molPCl₃（g），则上述平衡反应（填“正向”、“逆向”或“不”）移动．

下列说法正确的是（）

A . 用含有铁粉的透气小袋与食品一起密封包装，铁粉是常用的脱氧剂 B . 浓硫酸可以盛放在铝桶中，说明铝不能与浓硫酸反应 C . 过滤用到的玻璃仪器有铁架台、烧杯、漏斗、玻璃棒、滤纸 D . 用氢氟酸雕刻玻璃，说明氢氟酸是强酸

将少量NH₄HCO₃粉末加入盐酸，反应剧烈，溶液温度降低，下列判断正确的是（）

A . NH₄HCO₃和盐酸的反应是放热反应 B . 溶液温度降低主要是因为NH₄HCO₃溶解吸热造成的 C . 反应物的总能量低于生成物的总能量 D . 反应的热化学方程式为：NH₄HCO₃+HCl→NH₄Cl+CO₂↑+H₂O﹣Q

已知化学反应的热效应只与反应物的初始( )

状态和生成物的最终状态有关，如图（I）所示：ΔH₁＝ΔH₂＋ΔH₃ ，根据上述原理和图(Ⅱ)所示，判断各对应的反应热关系中不正确的是

A . A→FΔH＝－ΔH₆ B . A→DΔH＝ΔH₁＋ΔH₂＋ΔH₃ C . ΔH₁＋ΔH₂＋ΔH₃＋ΔH₄＋ΔH₅＋ΔH₆＝0 D . ΔH₁＋ΔH₆＝ΔH₂＋ΔH₃＋ΔH₄＋ΔH₅

将一定质量的锌粒投入100mL 18.5mol/L的浓硫酸中，待锌粒完全溶解后，测得生成的H₂和SO₂共33.6L（标准状况），此时溶液中尚余0.1mol H⁺ ．计算可知：

（1）投入锌粒的质量为g．
（2）生成的H₂和SO₂的物质的量之比为．

SF₆是一种优良的绝缘气体，分子结构中只存在S—F键，已知1mol S(s)转化为气态硫原子吸收能量280kJ，断裂1mol F—F、S—F键需吸收的能量分别为160 kJ、330kJ，则S(s) + 3F₂(g) = SF₆(g)的反应热△H为（）

A . －1780kJ/mol B . －1220kJ/mol C . －450kJ/mol D . +430kJ/mol

下列关于热化学反应的描述中正确的是( )

A . HCl和NaOH反应的中和热△H=－57.3kJ·mol⁻¹ ，则H₂SO₄和Ca(OH)₂反应的中和热△H=2×(－57.3)kJ·mol⁻¹ B . 甲烷的标准燃烧热ΔH=－890.3kJ·mol⁻¹ ，则CH₄(g)＋2O₂(g)=CO₂(g)＋2H₂O(g) ΔH＜－890.3kJ·mol⁻¹ C . 已知：500℃、30MPa下，N₂(g)＋3H₂(g) $\text{[math]}$ 2NH₃(g) ΔH=－92.4kJ·mol⁻¹；将1.5molH₂和过量的N₂在此条件下充分反应，放出热量46.2kJ D . CO(g)的燃烧热是283.0kJ·mol⁻¹ ，则2CO₂(g) =2CO(g)+O₂(g)反应的△H=+566.0 kJ·mol⁻¹

我国利用合成气直接制烯烃获重大突破，其原理是（）

反应①：C(s)+ $\text{[math]}$ O₂(g)＝CO(g) △H₁

反应②：C(s)+H₂O(g)＝CO(g)+H₂(g) △H₂

反应③：CO(g)+2H₂(g)＝CH₃OH(g) △H₃＝-90.1 kJ·mol^-1

反应④：2CH₃OH(g)＝CH₃OCH₃(g)+H₂O(g) △H₄ ，能量变化如下图所示

图片_x0020_652240579

反应⑤：3CH₃OH(g) $\text{[math]}$ CH₃CH＝CH₂(g)+3H₂O(g) △H₅＝-31.0 kJ·mol^-1

下列说法正确的是

A . 反应③使用催化剂，△H₃减小 B . △H₁-△H₂>0 C . 反应④中正反应的活化能大于逆反应的活化能 D . 3CO(g)+6H₂(g) $\text{[math]}$ CH₃CH＝CH₂(g)+3H₂O(g) △H＝-301.3 kJ·mol^-1

甲醇是一种重要的有机原料，在催化剂的作用下， $\text{[math]}$ 和 $\text{[math]}$ 反应可生成甲醇 $\text{[math]}$ 和副产物 $\text{[math]}$ ，反应如下：

反应① $\text{[math]}$

反应② $\text{[math]}$

反应③ $\text{[math]}$

反应④ $\text{[math]}$

$\text{[math]}$ 、 $\text{[math]}$ 、 $\text{[math]}$ 、 $\text{[math]}$ 分别表示反应①、②、③、④的平衡常数.

回答下列问题：

（1）反应②的 $\text{[math]}$ $\text{[math]}$ , $\text{[math]}$ 与 $\text{[math]}$ 和 $\text{[math]}$ 的关系为 $\text{[math]}$ .
（2）图1中能正确表示反应①的平衡常数 $\text{[math]}$ 随温度变化的曲线为（填曲线字母），其判断理由为.

（3）为探究不同催化剂对 $\text{[math]}$ 和 $\text{[math]}$ 生成 $\text{[math]}$ 的选择性效果，某实验室控制 $\text{[math]}$ 和 $\text{[math]}$ 的初始投料比为 $\text{[math]}$ 进行实验，得到如下表1数据：

$\text{[math]}$	时间/ $\text{[math]}$	催化剂种类	甲醇的含量（%）
450	10	$\text{[math]}$	78
450	10	$\text{[math]}$	88
450	10	$\text{[math]}$	46

①由表1可知，反应Ⅰ的最佳催化剂为.

②图2中， $\text{[math]}$ 时 $\text{[math]}$ 转化率最大的原因是.

③有利于提高 $\text{[math]}$ 转化为 $\text{[math]}$ 的平衡转化率的措施有.

A．使用催化剂 $\text{[math]}$

B．适当降低反应温度

C．增大 $\text{[math]}$ 和 $\text{[math]}$ 的初始投料比

D．恒容下，再充入 $\text{[math]}$ 和 $\text{[math]}$

（4）已知 $\text{[math]}$ ，反应 $\text{[math]}$ .该温度下，在某时刻体系中 $\text{[math]}$ 、 $\text{[math]}$ 、 $\text{[math]}$ 、 $\text{[math]}$ 的浓度分别为 $\text{[math]}$ 、 $\text{[math]}$ 、 $\text{[math]}$ 、 $\text{[math]}$ ，则此时上述反应的 $\text{[math]}$ $\text{[math]}$ （填“>”、“<”或“=”）达到平衡时 $\text{[math]}$ $\text{[math]}$ .

某同学设计如图所示实验，探究反应中的能量变化。下列判断正确的是（）

图片_x0020_100008

A . 将实验(a)中的铝片更换为等质量的铝粉后释放出的热量有所增加 B . 实验(b)反应物的总能量高于生成物的总能量 C . 实验(c)铝热反应的反应物总键能小于生成物总键能 D . 三个实验中反应的焓变与反应热均相等

已知3.6 g碳在6.4 g氧气中燃烧，至反应物耗尽，测得放出热量a kJ。又知12.0 g碳完全燃烧，放出热量为 b kJ。则热化学方程式C(s)＋1/2O₂(g)=CO(g)　ΔH＝Q中Q等于( )

A . －(5a－0.5b) kJ·mol^－¹ B . －(a－b) kJ·mol^－¹ C . －(a＋b) kJ·mol^－¹ D . －(10a－b) kJ·mol^－¹

下列说法正确的是（）

A . 若C(石墨，s)=C(金刚石，s) $\text{[math]}$ ，则金刚石比石墨稳定 B . 若 $\text{[math]}$ ，则 $\text{[math]}$ 置于密闭容器中充分反应吸收热量为 $\text{[math]}$ C . 已知 $\text{[math]}$ ； $\text{[math]}$ 则 $\text{[math]}$ D . 为加快一定量的 $\text{[math]}$ 与足量稀硫酸反应的速率，且不影响生成 $\text{[math]}$ 的总量，可加入少量 $\text{[math]}$ 溶液

下列各组物质发生反应，生成产物有硫的是（）

A . Na₂S₂O₃溶液和HCl溶液 B . H₂S气体在足量的O₂中燃烧 C . 碳和浓硫酸反应 D . 铜和浓硫酸反应

（1）在一定体积的密闭容器中，进行化学反应CO₂(g)+H₂(g) $\text{[math]}$ CO(g)+H₂O(g)，其化学平衡常数K和温度T的关系如表：

T/℃

700

800

830

1 000

1 200

K

0.6

0.9

1.0

1.7

2.6

回答下列问题：

①该反应的化学平衡常数表达式K=。

②某温度下，各物质的平衡浓度符合下式：3c(CO₂)·c(H₂)=5c(CO)·c(H₂O)，试判断此时的温度为。

③若830 ℃时，向容器中充入1 mol CO、4mol H₂O，反应达到平衡后，其化学平衡常数K(填“大于”“小于”或“等于”)1.0。

④若1 200 ℃时，在某时刻平衡体系中CO₂、H₂、CO、H₂O的浓度分别为2 mol∙L⁻¹、2 mol∙L⁻¹、4 mol∙L⁻¹、4 mol∙L⁻¹ ，则此时上述反应的平衡移动方向
（2）图是通过热化学循环在较低温度下由水或硫化氢分解制备氢气的反应系统原理。

通过计算，可知系统(Ⅰ)和系统(Ⅱ)制氢的热化学方程式分别为、，制得等量H₂所需能量较少的是。
（3） H₂S与CO₂在高温下发生反应：H₂S(g)+CO₂(g) $\text{[math]}$ COS(g) +H₂O(g)。在610 K时，将0.10 mol CO₂与0.40 mol H₂S充入2.5 L的空钢瓶中，反应平衡后水的物质的量分数为0.04。
①H₂S的平衡转化率 $\text{[math]}$ =，反应平衡常数K=。

②在620 K重复试验，平衡后水的物质的量分数为0.05，H₂S的转化率 $\text{[math]}$ $\text{[math]}$ 。

根据下列实验中的现象得出的结论错误的是（）

选项	实验	现象	结论
A	将大小相同的金属钠分别投入水和乙醇中	钠与水反应比钠与乙醇反应剧烈	乙醇羟基中的氢原子不如水分子中的氢原子活泼
B	向盛有无色溶液的试管中滴加足量浓NaOH溶液并加热，将湿润的红色石蕊试纸置于试管口	试纸不变蓝	原溶液中无 $\text{[math]}$
C	向某钠盐中滴加浓盐酸，并将产生的气体通入品红溶液	品红溶液褪色	该钠盐为 $\text{[math]}$ 或 $\text{[math]}$
D	向蔗糖中加入浓硫酸并搅拌	蔗糖变黑，体积膨胀，有刺激性气味的气体生成	反应中浓硫酸体现了强氧化性和脱水性

A . A B . B C . C D . D

氢氟酸是一种弱酸，可用来刻蚀玻璃。

①HF(aq)+OH^-(aq) = F^-(aq)+H₂O(l) ΔH=a kJ·mol^-1

②H₃O⁺(aq)+OH^-(aq) = 2H₂O(l) ΔH=b kJ·mol^-1

③HF(aq)+H₂O(l) $\text{[math]}$ H₃O⁺(aq)+F^-(aq) ΔH=c kJ·mol^-1

④F^-(aq)+H₂O(l) $\text{[math]}$ HF(aq)+OH^-(aq) ΔH=d kJ·mol^-1

已知：a＜b＜0，下列说法正确的是( )

A . HF的电离过程放热 B . c=a-b，c ＞ 0 C . c＞0，d＜0 D . d=b+c，d＜0

白磷与氧气可发生反，应：P₂+5O₂ $\text{[math]}$ P₄O₁₀。已知断裂下列化学键需要吸收的能量分别为P-P键：a kJ·mol^-¹、P-O键：bkJ·mol-1、P=O键：c kJ·mol^-1、O=O键：dkJ·mol^-¹。根据图示的分子结构和有关数据估算1mol白磷反应生成P₄O₁₀放出的热量，其中正确的是( )

A . (6a+5d-4c-12b)kJ B . (4c+126-6a-5d)kJ C . (4c+12b-4a-5d)kJ D . (4a+5d-4c-12b)kJ

工业上，裂解正丁烷可以获得乙烯、丙烯等化工原料。

反应1：C₄H₁₀(g，正丁烷)=CH₄(g)+C₃H₆(g) ΔH₁

反应2：C₄H₁₀(g，正丁烷)=C₂H₆(g)+C₂H₄(g) ΔH₂

已知几种共价键的键能如下表：

共价键	C-H	C=C	C-C
键能(kJ∙mol^-1)	413	624	349

（1）根据上述数据估算，ΔH₁=kJ·mol^-1。
（2）正丁烷和异丁烷之间转化的能量变化如图1所示。
①正丁烷气体转化成异丁烷气体的热化学方程式为。
②下列有关催化剂的叙述不正确的是(填标号)。
A．能改变反应途径 B．能加快反应速率
C．能降低反应焓变 D．能增大平衡常数
（3）向密闭容器中投入一定量的正丁烷，发生反应1和反应2，测得正丁烷的平衡转化率(α)与压强(p)、温度(T)的关系如图2所示。
①p₁、p₂、p₃由小到大的顺序为。
②随着温度升高，三种不同压强下正丁烷的平衡转化率趋向相等，原因是。
（4）在一定温度下，向密闭容器中投入正丁烷，同时发生反应1和反应2。测得部分物质的浓度与时间的关系如图3，平衡时压强为17a kPa。
①7 min时改变的条件可能是(填标号)。
A．增大压强 B．增大正丁烷的浓度 C．加入催化剂
②该温度下，反应1的平衡常数K_p=kPa。(提示：组分分压=总压× $\text{[math]}$ )

时间/min	0	10	20	30	40
n（PCl₃）/mol	4	2.8	2	1	1

T/℃	700	800	830	1 000	1 200
K	0.6	0.9	1.0	1.7	2.6

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