2.4化学反应的调控 同步练习题 2023-2024学年高二上学期化学人教版（2019）选择性必修1

2.4化学反应的调控同步练习题 一、选择题 1．合成氨工业中采用循环操作，主要是为了 A．加快反应速率 B．提高NH3的平衡浓度 C．降低NH3的沸点 D．提高N2和H2的利用率 2．在密闭容器中进行如下反应：。已知该反应为放热反应，达到平衡后，为提高该反应速率和的转化率，采取的正确措施是 A．加催化剂 B．升高温度 C．增大压强 D．向容器中通入 3．工业上合成氨采用500° C左右的温度，其原因是 ①适当加快NH3的合成速率：②提高氢气的转化率： ③提高氨气的转化率： ④催化剂在500°C左右活性最好 A．① B．①②③ C．①④ D．①③④ 4．氨气去除NO的反应原理为： ，反应速率与浓度之间存在如下关系：，，、为速率常数，只受温度影响。350℃时，在2L恒容密闭容器中，通入和发生反应，保持温度不变，5min后反应达平衡，NO的转化率为50%。下列说法正确的是 A．用表示的化学反应速率为 B．350℃时，该反应的平衡常数为0.5 C．其他条件不变，往反应后的容器中再通入和，重新达平衡时NO的体积分数减小 D．当温度改变为T℃时，若，则 5．在800℃密闭容器中进行反应：CO(g)+H2O(g)CO2(g)+H2(g)。若CO起始浓度为1.0mol·L-1，水蒸气起始浓度1.5mol·L-1，达到平衡后，测得CO2浓度为0.6mol·L-1。下列计算结果不正确的是 A．c平(CO)=0.9mol·L-1 B．α(CO)=60% C．α(H2O)=40% D．K=1.0 6．空气中的氮气可通过人工固氮获得氨气，氨气是重要的化工原料，通过氨氧化法可制得硝酸，反应过程如图： 硝酸是一种强氧化性酸，制硝酸工业产生的尾气中含有氮氧化物，应处理后才能排放。下列说法不正确的是 A．常温下，浓硝酸可盛放在铝制或铁制容器中 B．BaSO3固体能溶于稀硝酸，生成Ba(NO3)2，放出SO2气体 C．工业上，当转化①的反应达到平衡时，需不断地从混合气体中分离出NH3，将未反应的原料气送回合成塔以提高原料的利用率 D．转化④中，当V(NO2)∶V(O2)=4∶1时，理论上NO2全部转化为HNO3 7．SO2的催化氧化反应在催化剂表面的反应历程如下：①SO2＋V2O5→SO3＋VO2(慢反应)、②2VO2＋O2→V2O5(快反应)。下列说法正确的是 A．该反应的中间产物是SO3 B．反应①的活化能比反应②的活化能大 C．反应①中V元素的化合价升高，反应②中V元素的化合价降低 D．SO2的催化氧化反应中加入V2O5，可以提高SO2的平衡转化率 8．下列有关合成氨工业的说法正确的是 A．合成氨工业的反应温度控制在400～500℃，目的是使化学平衡向正反应方向移动 B．合成氨厂一般采用的压强为10MPa～30MPa，因为该压强下铁触媒的活性最高 C．增大压强，正反应速率和逆反应速率均增大，但对正反应的反应速率影响更大 D．的量越多，的转化率越大，因此，充入的越多越有利于的合成 二、填空题 9．生产过程中，在600℃时向乙苯中掺入高温水蒸气，保持体系总压为105.6kPa催化反应。若投料比n(乙苯)/n(H2O)=1：8，达平衡时乙苯的转化率为60%，若其他条件不变，将上述起始反应物置于某恒容密闭容器中，则乙苯的平衡转化率___________(填“>”“<”或“=”)60%。 10．“低碳经济”已成为全世界科学家研究的重要课题。工业上有一种“降碳”方法是用CO2生产燃料甲醇： ∆H=-49kJ∙mol−1。保持温度不变，在容积为2L密闭容器中，充和在一定条件下发生反应，测得、和的物质的量随时间的变化如图所示： (1)平衡时H2的转化率为_________，CH3OH的体积分数为_________。 (2)下列叙述能说明此反应达到平衡状态的是_________。 A．混合气体的平均相对分子质量保持不变 B．CO2的消耗速率等于的消耗速率 C．和H2O的浓度之比保持不变 D．不再改变 (3)下列措施可以增大CO2平衡转化率的是_________。 A．在原容器中再充入 B．在原容器中再充入 C．在原容器中充入氦气 D．使用更有效的催化剂 E.扩大容器的容积 F.将水蒸气从体系中分离 (4)一定比例的合成气在装有催化剂的反应器中反应小时。体系中甲醇的产率和催化剂的催化活性与温度的关系如图所示。温度为时，图中点_________填“是”或“不是”处于平衡状态。之后，甲醇产率下降的原因是_________。 11．在一小烧杯里混合10ml 0.01mol/L FeC13溶液和10ml 0.01mol/L KSCN溶液，溶液立即变为红色。 (1)写出反应的化学方程式：____________。 (2)再向溶液中滴入1mol/LFeC13溶液，现象_______________，平衡向_______反应方向移动，KSCN浓度会________________。 (3)在烧杯中加入KC1固体，颜色___________________，平衡_______移动。 12．高炉炼铁中发生的基本反应之一如下：FeO(固)＋CO(气) Fe(固)＋CO2(气) ΔH>0 (1)则该反应中平衡常数表达式K=_______ (2)已知1100℃时K=0.263.温度升高，化学平衡移动后达到新的平衡，一氧化碳和二氧化碳体积比_______。平衡常数K值_______(均填增大，减小或不变)。 (3) 1100℃时测得高炉中c(CO2)=0.025mol·L-1，c(CO)=0.1mol·L-1，在这种情况下，该反应是否处于平衡状态_______(选填是或否)，此时化学反应速率v正_______v逆(选填>，＜，=)。 13．在1L真空密闭容器中加入a mol PH4I固体，t℃ 时发生如下反应： PH4I (s)⇌PH3(g) + HI (g) ① 4PH3(g)⇌P4(g)+ 6H2(g) ② 2HI (g)⇌H2(g)+I2(g) ③ 达到平衡时，体系中n(HI)=b mol，n(I2)=c mol， n(H2)=d mol，则t℃时反应①的平衡常数K值为_______ 14．某实验小组采用下列实验探究外界条件对化学反应速率及其化学平衡的影响。按要求回答下列问题： I．室温下，向盛有5mL0.005mol/LFeCl3溶液的试管中加入5mL0.01mol/L的KSCN溶液，溶液变为___色。发生反应的离子方程式为___。 现将上述溶液均分为两份置于甲、乙两支试管中； (1)向甲试管中加入4滴饱和FeCl3溶液，平衡___(填“正向移动”、“逆向移动”或“不移动”)；溶液中的Fe3+浓度c(Fe3+)___(填“增大”、“减小”或“不变”，下同)，重新达到平衡时Fe3+转化率___，该条件下反应的平衡常数___。 (2)向乙试管中加入KCl固体，平衡___(填“正向移动”、“逆向移动”或“不移动”)。 II．该实验小组还利用0.1mol·L-1Na2S2O3溶液和0.1mol·L-1H2SO4溶液为反应物，探究外界条件对化学反应速率的影响，实验记录如表。请结合表中信息，回答有关问题： 实验序号 反应温度 V(Na2S2O3) V(H2SO4) V(H2O) 出现沉淀所需的时间 Ⅰ 0℃ 5mL 5mL 10mL 12s Ⅱ 30℃ 5mL 10mL 5mL 8s Ⅲ 30℃ 5mL 7mL amL 10s Ⅳ 30℃ 5mL 5mL 10mL 4s (3)该反应的离子方程式为___。 (4)在比较某一因素对实验产生的影响时，必须排除其他因素的变动和干扰，即需要控制好与实验有关的各项反应条件，其中： ①能说明温度对该反应速率影响的组合是___(填实验序号，下同)； ②实验Ⅱ和III探究的是___(填外部因素)对化学反应速率的影响，其中实验III中a=___。 【参考答案】 一、选择题 1．D 解析：合成氨反应的转化率不高，采用循环操作，可提高氮气和氢气的利用率，降低生产成本，D项符合题意。 故选D。 2．C 解析：A．加催化剂只加快反应速率，平衡不移动，不能提高NO转化率，A错误； B．升温反应速率加快，反应为放热反应，平衡逆向移动， NO转化率减小，B错误； C．增大压强，反应速率加快，且平衡正向移动，NO转化率增大，C正确； D．向容器中通NO，增大NO浓度，反应速率加快，NO转化率减小，D错误； 故选C。 3．C 解析：合成氨发生：N2+3H22NH3 △H＜0；升高温度可增大反应速率，适当提高氨的合成速率，故①正确；该反应的正反应为放热反应，升高温度平衡逆向移动，不能提高氢气转化率或氨气的产率故②、③错误；该温度时，催化剂的活性最大，有利于增大反应速率，提高生产效率，故④正确； 答案为C。 4．D 【分析】由题意可列如下三段式： 解析：A．由三段式数据可知，用氨气表示的化学反应速率为=0.02mol·L-1·min-1，故A错误； B．由三段式数据可知，350℃时，反应的平衡常数为K==0.125，故B错误； C．其他条件不变，往反应后的容器中再通入0.45mol氨气和0.6mol一氧化氮，相当于增大压强，该反应是气体体积增大的反应，增大压强，平衡向逆反应方向移动，一氧化氮的体积分数增大，故C错误； D．反应达到平衡时，正反应速率和逆反应速率相等，则反应速率k正·c4(NH3)·c6(NO) =k逆·c5(N2)·c6(H2O)，==K，当k正=k逆时，平衡常数K=1>0.125，说明平衡向正反应方向移动，该反应为放热反应，则反应温度小于350℃，故D正确； 故选D。 5．A 【分析】依据题意列三段式：。 解析：A．平衡时c平(CO)=0.4mol·L-1，A错误； B．α(CO)==60%，B正确； C．α(H2O)==40%，C正确； D．平衡常数K=，D正确； 答案选A。 6．B 解析：A．常温下，铁、铝的表面被浓硝酸氧化，生成了一层致密的氧化物薄膜，这层薄膜阻止了酸与内层金属的进一步反应，故常温下，浓硝酸可盛放在铝制或铁制容器中，A正确； B．硝酸是氧化性酸，BaSO3固体能溶于稀硝酸，被氧化生成硫酸钡，硝酸被还原生成NO，B错误； C．工业上，当转化①的反应达到平衡时，根据勒夏特列原理知需不断地从混合气体中分离出NH3，将未反应的原料气送回合成塔以提高原料的利用率，C正确； D．转化④中，当V(NO2)∶V(O2)=4∶1时，理论上NO2全部转化为HNO3：4NO2+O2+H2O=4HNO3，D正确； 故选B。 7．B 解析：A．由反应历程可知该反应的中间产物是VO2，SO3是生成物，A错误； B．反应①比反应②慢，则反应①的活化能比反应②的活化能大，B正确； C．反应①中V元素的化合价由+5变为+4，降低，反应②中V元素的化合价由+4变为+5，升高，C错误； D．V2O5是该反应的催化剂，能加快反应速率，不能提高SO2的平衡转化率，D错误； 选B。 8．C 解析：A．工业合成氨是放热反应，低温有利于反应正向移动，反应温度控制在400～500℃，是为了兼顾速率和平衡，而且此温度下催化剂活性最高，故A错误； B．工业合成氨的催化剂铁触媒的活性受温度影响比较大，400～500℃活性最高，故B错误； C．工业合成氨，增大压强，反应物浓度和生成物浓度都增大，但反应物浓度增大的多，所以正反应速率和逆反应速率均增大，但对正反应的反应速率影响更大，故C正确； D．N2的量越多，H2的转化率越大，但加入过多的氮气，未反应的氮气会带走较多的热量，反而不利于氨气的合成，故D错误； 故选C。 二、填空题 9．< 解析：恒压改为恒容，相当于在恒压基础上压缩容器体积，压缩体积平衡向逆向移动，乙苯的转化率降低，小于60%。 10．(1) 75% 30% (2)AB (3)BF (4) 不是 该反应放热(∆H<0)，升高温度，平衡逆向移动或催化剂活性降低 解析：（1）列三段式有： 所以平衡时氢气的转化率；甲醇的体积分数； （2）A．该反应是一个只有气体参与的不等体积反应，质量守恒反应任何阶段混合气体的总质量不变，混合气体的物质的量之和一直在变，混合气体的平均相对分子质量保持不变时，反应达到平衡状态，A正确； B．CO2的消耗速率等于的消耗速率描述的是正逆两个方向的速率相等，可以作为平衡状态的标志，B正确； C．平衡状态要求的是各物质含量保持不变而非浓度之比不变，而且根据化学方程式可知和H2O的浓度之比始终保持不变，C错误； D．只与温度有关，温度不变一直不变，D错误； 故选AB； （3）A.在原容器中再充入，平衡正向移动，但二氧化碳本身的平衡转化率降低，A错误； B.在原容器中再充入，平衡正向移动，二氧化碳的平衡转化率增大，B正确； C.在原容器中充入氦气，该气体不参与反应且容器体积不变，故平衡不移动，C错误； D.使用更有效的催化剂，但催化剂只是加快反应速率不影响平衡，D错误； E.扩大容器的容积，压强减小，平衡逆向移动，二氧化碳平衡转化率降低，E错误； F.将水蒸气从体系中分离，平衡正向移动，二氧化碳的平衡转化率增大，F正确； 故选BF； （4）温度为470K时，图中P点甲醇产率不是最大，所以反应还没有达到平衡，P点不是处于平衡状态；在490K以前，反应还没有达到平衡，甲醇的产率随着温度的升高而增大；490K以后，甲醇产率下降的原因是：该反应是放热反应，达到平衡后升高温度，平衡逆向移动，且催化剂活性降低。 11． FeC13+3KSCN Fe(SCN)3+3KC1 溶液颜色加深 正 减小 不变 不 解析：氯化铁溶液和硫氰化钾溶液反应，溶液立即变为红色，生成了红色的硫氰合铁络合物，加入氯化铁，平衡向正向移动，而加入氯化钾固体，对平衡没有影响， (1)氯化铁溶液和硫氰化钾溶液反应，溶液立即变为红色，生成了红色的硫氰合铁络合物，化学方程式为FeC13+3KSCN Fe(SCN)3+3KC1，而离子方程式为Fe3++3SCN- Fe(SCN)3；答案为FeC13+3KSCN Fe(SCN)3+3KC1 (2)再向溶液中滴入1mol/LFeC13溶液，增加了反应物的浓度，平衡向正反应方向移动，溶液颜色加深， 平衡移动后KSCN浓度会减小；答案为溶液颜色加深； 正 减小 (3)平衡为Fe3++3SCN- Fe(SCN)3，加入KC1固体，对存在平衡的离子浓度不影响，平衡不移动，溶液颜色不变；答案为不变 不 12．(1) (2) 减小 增大 (3) 否 > 解析：（1）平衡常数是指各生成物浓度的化学计量数次幂的乘积与各反应物浓度的化学计量数次幂的乘积的比，固体和液体不写入平衡常数表达式，则该反应中平衡常数表达式K=，故答案为：； （2）该反应是吸热反应，温度升高，平衡正向移动，CO的浓度减小，CO2的浓度增大，因此高炉内CO和CO2的体积比值减小，平衡常数K值增大，故答案为：减小；增大； （3）1100℃，，反应没有达到化学平衡状态，Qc < K，此时反应正向进行，化学反应速率：v正>v逆，故答案为：否；>。 13． 【分析】对于连续反应，本题采取原子守恒法。 解析：设平衡时为PH4I 为x mol，PH3为y mol，P4为z mol，根据： P守恒：a=x+y+4z，H守恒：4a=4x+3y+b+2d，I守恒：a=x+b+2c， 解得：x=a-b-2c，y=，z=，则反应的平衡常数K=，故答案为：。 14． 红或血红 Fe3++3SCN-Fe(SCN)3 正向移动 增大 减小 不变 不移动 S2O+2H+=S↓+SO2↑+H2O I和Ⅳ 浓度 8 解析：I．Fe3+遇KSCN溶液会发生反应：Fe3++3SCN-Fe(SCN)3，生成（血）红色的Fe(SCN)3络合物； (1)向试管中加入4滴饱和FeCl3溶液，溶液中Fe3+浓度增大，使平衡正向移动，根据勒夏特列原理可知，只能削弱不能抵消，因此消耗的Fe3+没有增大的多，在重新达到平衡时Fe3+转化率减小，平衡常数只与温度有关，温度未发生改变，所以平衡常数不变； (2)加入KCl固体，Fe3+、SCN-浓度不变，平衡不会发生移动； II．(3)Na2S2O3溶液和H2SO4溶液混合，Na2S2O3在酸性条件下发生自发的氧化还原反应生成S单质和SO2气体，反应的离子方程式为S2O+2H+=S↓+SO2↑+H2O； (4)①要探究温度对该反应速率的影响时，变量只是温度，而其他的条件需要控制不变，因此满足条件的组合可以是I和Ⅳ； ②实验Ⅱ和Ⅲ温度和Na2S2O3溶液的体积相同，而H2SO4溶液的体积不同，即浓度不同，则探究的是浓度对化学反应速率的影响，为保证其他变量一样，则液体总体积应该相同，则5+5+10=5+7+a，所以a=8。 学科网（北京）股份有限公司 $$