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．恒压条件下，密闭容器中将CO2、H2按照体积比为1：3合成CH3OH，其中涉及的主要反应： Ⅰ．CO2(g)+3H2(g)CH3OH(g)+H2O(g) ΔH1=-49kJ·moI-1 Ⅱ．CO2(g)+H2(g)CO(g)+H2O(g) ΔH2=41kJ·moI-1 在不同催化剂作用下发生反应Ⅰ和反应Ⅱ，在相同的时间段内的选择性和产率随温度的变化如图 已知：CH3OH的选择性= 下列说法正确的是 A．保持恒温恒压下充入氮气，不影响CO的产率 B．合成甲醇的适宜工业条件是约230°C，催化剂选择CZ(Zr-1)T C．使用CZ(Zr-l)T，230°C以上，升高温度甲醇的产率降低，原因是催化剂的活性降低 D．使用CZT，230°C以上，升高温度甲醇的产率降低，是因为反应Ⅰ平衡逆向移动 2．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 3．在800℃密闭容器中进行反应：。若CO起始浓度为1.0，水蒸气起始浓度为1.5，、起始浓度为0。达到平衡后，测得浓度为0.6。α为转化率，下列计算结果不正确的是 A． B． C． D． 4．某温度下，恒容密闭容器内发生反应： ，该温度下，。某时刻，测得容器内、、HI的浓度依次为0.01 mol⋅L、0.01 mol⋅L、0.02 mol⋅L。一段时间后，下列情况与事实相符的是 A．混合气体颜色变深 B．混合气体密度变大 C．氢气的体积分数变小 D．体系从环境中获得热量使反应体系能量升高 5．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 6．环戊二烯( )是重要的有机化工原料，广泛用于农药、橡胶，塑料等生产，在储存时容易发生聚合生成二聚体： ，不同温度下，溶液中环戊二烯浓度与反应时间的关系如图所示，下列说法错误的是 A．，该反应的 B．平衡常数， C．a点的正反应速率大于b点的逆反应速率 D．b点时环戊二烯的转化率为40% 7．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 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．“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_________。 10．某可逆反应：2A(g)B(g)+D(g)在3种不同条件下进行，B和D的起始浓度均为0，反应物A的浓度随反应时间的变化情况如下表： 实验序号 时间/min浓度/mol•L-1 温度/℃ 0 10 20 30 40 50 60 1 800 1.0 0.80 0.67 0.57 0.50 0.50 0.50 2 800 1.0 0.60 0.50 0.50 0.50 0.50 0.50 3 950 1.0 0.40 0.25 0.20 0.20 0.20 0.20 (1)实验1中，在10～20 min内，以物质A表示的平均反应速率为____mol·L-1·min-l，50 min时，v（正）____（填“＜”“＞”或“=”）v（逆）。 (2)0～20 min内，实验2比实验1的反应速率_____（填“快”或“慢”），其原因可能是______。 (3)实验3比实验1的反应速率____（填“快”或“慢”），其原因是____。 11．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>，＜，=)。 12．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_______ 13．Ⅰ.已知：，某同学探究影响硫代硫酸钠与稀硫酸反应速率的因素时，设计了如下系列实验： 实验序号 反应温度/ 溶液 稀 ① 20 10.0 0.10 10.0 0.50 0 ② 40 0.10 0.50 ③ 20 0.10 4.0 0.50 (1)Na2S2O3中S的化合价为 _______ 价 (2)该实验①、②可探究温度对反应速率的影响，因此_______ ，V3=_______ (3)若实验①、③探究硫酸浓度对反应速率的影响，V4=_______，V5=_______。 Ⅱ.在1 L恒容密闭容器中充入一定量CH3OH发生反应：2CH3OH(g)=CH3OCH3(g)＋H2O(g) △H，测得CH3OH的浓度与温度的关系如图所示： (4)△H_______(填“>”“＜”或“=”)0 (5)在T1时达到平衡后，再向容器中充入少量甲醇蒸气，CH3OH的平衡转化率_______(填“增大”“减小”或“不变”)。 (6)工业上，利用水煤气合成CH3OH的反应表示如下：2H2(g)＋CO(g) CH3OH(g) △H=-91.0 kJ·mol-1，向1 L的恒容密容器中加入0.1 mol H2和0.05 mol CO在一定温度下发生上述反应，10 min后反应达到平衡状态，测得放出的热量为3.64 kJ。 ①从反应开始恰好平衡状态时，H2的平均反应速率v(H2)为_______mol/(L·min)。 ②在温度不变条件下，上述反应达到平衡后再向容器中充入0.01 mol H2和0.05 mol CH3OH(g)时，平衡_______(填“向左移动”、“向右移动”或“不移动”)。 【参考答案】 一、选择题 1．B 解析：A．充入氮气反应Ⅰ压强减小平衡逆向移动，H2和CO2增加从而导致反应Ⅱ的反应物浓度增大平衡正向，所以CO的产率增加，A项错误； B．相同条件下催化剂CZ(Zr-1)T选择性更高。此催化剂在230℃选择性最高且CH3OH的产率较高，所以甲醇的最适宜条件为约230°C、催化剂选择CZ(Zr-1)T，B项正确； C．230℃以上反应Ⅰ为放热反应升温平衡逆向，而反应Ⅱ为吸热反应升温平衡正向，导致甲醇的产率降低，C项错误； D．CZT，230°C以上甲醇的选择性低，且升温反应Ⅱ正向，所以该条件下主要以反应Ⅱ为主导致甲醇的产率降低，D项错误； 故选B。 2．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。 3．A 【分析】CO起始浓度为1.0，水蒸气起始浓度为1.5，达到平衡后，测得浓度为0.6，则 解析：A．由上述三段式可知，A错误； B．，B正确； C．，C正确； D．.0，D正确； 故选A。 4．C 【分析】某时刻，测得容器内H2、I2、HI的浓度依次为0.01 mol/L、0.01mol/L、0.02mol/L，则＜21，即Q＜K，所以平衡会正向移动。 解析：A. 由分析可知，平衡正向移动，碘单质会转化成碘化氢，紫红色的碘蒸气浓度减小，所以混合气体的颜色会变浅，故A错误； B.根据质量守恒定律可知，反应前后气体的质量保持不变，又该反应在恒容密闭容器中进行，由密度定义可知，密度保持不变，故B错误； C. 由分析可知，平衡正向移动，所以氢气会消耗，体积分数会减小，故C正确； D. 由题干知，该反应放热，则体系向环境释放热量使，故D错误； 答案为C。 5．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。 6．D 解析：A．由反应速率的大小可知，温度升高，反应物浓度减小，所以平衡向右移动，正反应是吸热反应，A正确； B．升高温度平衡向右移动，生成物浓度增大，平衡常数增大，B正确； C．反应整体向右移动，在达到平衡之前正反应速率大于逆反应速率，随着反应的进行正反应速率逐渐减小逆反应速率逐渐增大，b点的正反应速率大于b点的逆反应速率， a点的正反应速率大于b点的正反应速率，所以a点的正反应速率大于b点的逆反应速率，C正确； D．b点时环戊二烯的转化率为 ，D错误； 故选D。 7．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。 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．(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。 10．013 ＝ 快 实验2中使用了催化剂 快 实验3的温度更高 解析：(1)实验1中，在10〜20min内A的物质的量浓度减少了0.8mol/L－0.67mol/L＝0.13mol/L，则以物质A表示的平均反应速率为：v（A）=△c/△t=0.13mol/L/10min=0.013mol/（L•min），根据表中数据可知，40min以后A的浓度不再变化，说明40min后达到平衡状态，则50min时，v（正）=v（逆），故答案为：0.013；=； (2)实验1、2起始量相同，温度相同，平衡浓度相同，但实验2达到平衡所需要的时间短，反应速率快，说明加入了催化剂，加快反应速率，平衡不变，故答案为：快；实验2中使用了催化剂； (3)实验1、3起始量相同，但实验3达到平衡所需要的时间短，反应速率增大，根据图表可知，实验3温度比实验1高，故答案为：快；实验3的温度更高。 11．(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；>。 12． 【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：。 13．(1)+2 (2) 10.0 0 (3) 10.0 6.0 (4)＜ (5)不变 (6) 0.008 不移动 【分析】实验①、③加入的硫酸的量不同，故可探究浓度对反应速率的影响，而要探究硫酸的浓度不同对反应速率的影响，则必须保持其他影响因素或浓度相同； 解析：（1）根据化合物中正负化合价之和为0，Na2S2O3中Na为+1价、O为-2价，则(+1)×2+2x+(-2)×3=0，解得S的化合价为+2； （2）该实验①、②可探究温度对反应速率的影响，则反应物的浓度保持相同，因此10.0mL，V3=0mL，故答案为：10.0；0； （3）实验①、③加入的硫酸的量不同，故可探究浓度对反应速率的影响；而要探究硫酸的浓度不同对反应速率的影响，则必须保持其他影响因素一致，即加入的Na2S2O3溶液的量相同，故V4=10.0mL，溶液总体积也须相同，故加入的水的体积V5=6.0mL，故答案为：10.0；6.0； （4）结合图像，根据温度越高，反应速率越快，则达到平衡状态的时间越短，T1＞T2，而T1时CH3OH的平衡浓度比T2时CH3OH的平衡浓度大，说明降低温度，平衡正向移动，故反应是放热反应，△H＜0，故答案为：＜； （5）在T1时达到平衡后，再向容器中充入少量甲醇蒸气，平衡正向移动，但平衡转化率等效于加压，该反应是反应前后气体体积不变的反应，故CH3OH的平衡转化率不变，故答案为：不变； （6）①由热化学方程式2H2(g)+CO(g)⇌CH3OH(g)△H=-91.0kJ•mol-1可知，每消耗2molH2同时放出91.0kJ热量，故当放出的热量为3.64 kJ时，△n(H2)=mol=0.08mol，，故答案为：0.008mol/(L•min)； ②根据①列三段式计算如下：，平衡常数，平衡后再向容器中充入0.01 mol H2和0.05 mol CH3OH，容器体积为1L，此时H2和CH3OH的浓度变为(0.02+0.01)mol/L=0.03mol/L、(0.04+0.05)mol/L=0.09mol/L，浓度商，即反应处于平衡状态，故平衡不移动，故答案为：不移动。 学科网（北京）股份有限公司 $$