《2025年同步练习册人民教育出版社高中化学选择性必修第一册人教版B山东专版》

5. 在1.0L恒容密闭容器中投入1mol CO₂和2.75mol H₂发生反应CO₂(g)+3H₂(g)⇌CH₃OH(g)+H₂O(g)，实验测得不同温度及压强下，平衡时甲醇的物质的量变化如图所示。下列说法正确的是(C)。


A.该反应的正反应为吸热反应
B.压强大小关系为p₁＜p₂＜p₃
C.M点对应的平衡常数K的数量级为10⁻²
D.在p₂及512K时，图中N点v正＜v逆

答案： 5.C 解析由图像可知，M点对应的甲醇的物质的量为0.25mol，列出三段式，
CO₂(g)+3H₂(g)⇌CH₃OH(g)+H₂O(g)
起始/mol 1 2.75 0 0
转化/mol 0.25 0.75 0.25 0.25
平衡/mol 0.75 2 0.25 0.25
因此$K=\frac{0.25×0.25}{0.75×2^3}≈1.04×10⁻²，$C项正确。

6. (双选)乙醇是重要的有机化工原料，可由乙烯水化法生产，反应的化学方程式：C₂H₄(g)+H₂O(g)⇌C₂H₅OH(g)，如图所示为乙烯的平衡转化率与温度(T)、压强(p)的关系[起始n(C₂H₄):n(H₂O)=1:1]。
下列有关叙述正确的是(AC)。

A.Y对应的乙醇的物质的量分数为1/9
B.X、Y、Z对应的化学反应速率：v_X＞v_Y＞v_Z
C.X、Y、Z对应的平衡常数：K_X＞K_Y＞K_Z
D.增大压强、升高温度均可提高乙烯的平衡转化率

答案： 6.AC 解析据图可知，Y点对应乙烯的平衡转化率为20%，起始n(C₂H₄):n(H₂O)=1:1，设C₂H₄和H₂O的起始物质的量均为1mol，根据三段式计算：
C₂H₄(g)+H₂O(g)⇌C₂H₅OH(g)
起始/mol 1 1 0
转化/mol 0.2 0.2 0.2
平衡/mol 0.8 0.8 0.2
则Y点对应的乙醇的物质的量分数为$\frac{0.2mol}{(0.8+0.8+0.2)mol}=\frac{1}{9}，$A项正确；压强越大，乙烯的平衡转化率越大，结合图像可得p₁＜p₂＜p₃，且X、Y、Z三点对应的温度越来越高，所以X、Y、Z对应的反应速率：v_X＜v_Y＜v_Z，B项错误；据图可知，升高温度，乙烯的平衡转化率降低，说明该反应为放热反应，则升高温度，平衡常数减小，所以X、Y、Z对应的平衡常数：K_X＞K_Y＞K_Z，C项正确；因正反应是气体体积减小的反应，则压强越大，乙烯的平衡转化率越大，又因正反应是放热反应，升高温度，平衡逆向移动，乙烯的平衡转化率降低，D项错误。

7. 丙烷价格低廉且产量大，而丙烯及其衍生物具有较高的经济附加值，因此丙烷脱氢制丙烯具有重要的价值。
丙烷直接脱氢原理为：CH₃CH₂CH₃(g)⇌CH₂=CHCH₃(g)+H₂(g) ΔH=+123.8kJ·mol⁻¹
一定条件下，上述反应中丙烷平衡转化率α与平衡常数K_p的关系可表示为α²=K_p/(K_p+p)，式中p为系统总压。p分别为0.10MPa和0.010MPa时，丙烷平衡转化率与温度的关系如图所示，表示0.10MPa下的关系曲线是Ⅱ(填“Ⅰ”或“Ⅱ”)。570℃时，K_p=0.018MPa(保留小数点后3位)。

答案： 7.答案Ⅱ 0.018
解析由关系式$α²=\frac{K_p}{K_p+p}$可知，温度相同时，p越大，α越小，因此0.10MPa下的关系曲线是Ⅱ；570℃、0.010MPa时，丙烷平衡转化率α=80%，假设丙烷起始物质的量为a mol，可得三段式：
CH₃CH₂CH₃(g)⇌CH₂=CHCH₃(g)+H₂(g)
起始/mol a 0 0
转化/mol 0.8a 0.8a 0.8a
平衡/mol 0.2a 0.8a 0.8a
总物质的量为1.8a，$K_p=\frac{p(H₂)p(CH₂=CHCH₃)}{p(CH₃CH₂CH₃)}$
$=(\frac{\frac{0.8a}{1.8a}×0.010MPa}{\frac{0.2a}{1.8a}×0.010MPa})=\frac{16}{9}×0.010MPa≈0.018MPa。$

【研究目的】
汽车等交通工具为出行、物流带来了舒适和方便。然而，燃油车排放的尾气中含有大量的有害物质，会对人体健康和环境产生危害。通过本活动，认识反应条件的选择与优化在治理汽车尾气中的重要作用，增强自觉遵守法规、保护生态环境的意识和责任感。
【知识链接】
1. 认识尾气的成分及危害。
(1) 以汽油的成分之一——辛烷$(C_{8}H_{18})$为例，分析空气燃油比、温度等因素对燃烧及其尾气排放的影响。
影响汽油发动机排放的最主要因素是混合气的空气燃油比。当空气燃油比小于化学当量比时，供给的是浓混合气，此时发动机发出的功率大，但燃烧不完全，生成的$CO$、碳氢化合物多；当空气燃油比略大于化学当量比时，燃烧效率最高，燃油消耗量低，但生成的$NO_{x}$也最多。
发动机的工作温度应保持在一定温度范围内。进气温度高，则发动机实际进气量减少，发动机的动力性下降，有害气体排放增加；发动机温度过低时，传热温度加大，热损失将增多，耗油率增加。
(2) 查阅资料，了解汽车尾气中有害物质的成因及危害。
汽车尾气最主要的危害是形成光化学烟雾，刺激眼睛，引起红眼病，刺激鼻、咽喉、气管和肺部，引起慢性呼吸系统疾病。
汽车尾气中一氧化碳能削弱血液对人体组织的供氧量，导致组织缺氧，从而引起头痛等症状，重者窒息死亡。
汽车尾气中的氮氧化合物主要是由于空气中的氮气与氧气在汽缸里的高温高压的条件下生成的，它能形成亚硝酸和硝酸，对肺组织产生强烈的刺激作用，增加患肺气肿等疾病的风险。
2. 通过多种途径了解尾气的治理。
(1) 了解我国汽车尾气的排放标准和治理现状。
我国《轻型汽车污染物排放限值及测量方法(中国第六阶段)》于 2020 年 7 月 1 日起实施。
汽车尾气污染的防治从三个方面入手，一是改进控制技术，主要是提高燃油的燃烧率，安装防污染处理设备和开发新能源汽车；二是运用行政管理手段，严格汽车排放标准，采取报废更新，及时淘汰旧车；三是提高车辆的使用技巧，通过合理使用车辆，减少有害物质的排放。
(2) 了解选择性催化还原(SCR)技术在柴油车尾气治理中的应用。
选择性催化还原技术(SCR)是针对柴油车尾气排放中$NO_{x}$的一项处理工艺，即在催化剂的作用下，喷入还原剂氨或尿素，把尾气中的$NO_{x}$还原成$N_{2}$。该技术也被广泛应用于柴油机尾气后处理，从而达到既节能又减排的目的。
【结果与讨论】
通过调查和分析，你得到什么启示？撰写研究报告，并与同学们交流。

答案： 汽车尾气治理需综合多方面措施。从技术上，改进燃烧技术、安装处理设备、开发新能源汽车；从管理上，严格排放标准、淘汰旧车；从使用上，合理用车。每个人应增强环保意识，遵守法规，共同保护生态环境。