(八)化学反应条件的优化——工业合成氨-【衡水金卷·先享题】2024-2025学年高二化学选择性必修1同步周测卷（鲁科版）

高二同步周测卷/化学选择性必修1 (八)化学反应条件的优化一工业合成氨 (考试时间40分钟.清分100分) 一、选择题《本题包括10小圈，每小画6分，共60分。每小题只有一个选项符合题意》 L.已知合成氨反克N,(g)+3H,《g)直压2NH,(g)△H<0,底毁使合咸氨的产 管化转 华增大，又要使反应速率加使，可采取的方法是 A.加压 县升温 C,及时从平衡湿合气中分离出NH D加化剂 2,下列有关合截氨工业的叙述，不能用局夏特列原理来解释的是 A合成氨时采用循环操作，可据高原料的利用率 B.赛压比常压条件更有利于合成氨的反应 C.既留更有利于合成氢的反应 D.使用铁触媒，有利干合成氨 3.卜列关于工业合成氨的叙述情误的是 A.合成氮没有选择更大的压强是时为摆强过大会增加生产投旋，降低家合经济效益 B,使用铁触媒馆降低反应的锈化能，使反应物在较低温度时能较快勉发生反应 ,升高留度有利于提高反应物的平衡我化帝 D.是时从反应体系中分离出氨气有于平衡利正反应方向移动 4,在酸工业中，使氧化为门，的反成为20(g)1(8) +2x0(g)△H< 0。恒容密闭容署中，在不同温度和压强下，反应达到平衡时)的转化率如下表所 示。下列说法正确的是 压离 平衡时的转化率/名 围度 0.1 MPa 0.5 MPa I MPs 5 MPa 10 MPa 450t 97. 98,9 9%,2 9m,日 99,7 600 85.6 92.9 94.9 7.7 98.3 A.实际工业生产中通人过量的氨气有利于提高S)的转化率 B,尾气中的()需要同收循环利用，防止污染环境并提高原料的利用半 C.在实际生产中，应选择的条件是450℃，]0MPa D.在实际生产中，选定的温度为00-500℃，主要g因是该温度范用内S)的平衡 传化率高 5,工业合成甲醇的反应为C为()+3H(g一CHOH(g)+H,O(g)3H<0.反 应相同时可，实验测得甲醇的率与压强，温度的关系分别如图1，周2所示。下列 叙述正绳的是 +CHAI ”多名 e4侧到505静0保 化学（鲁科版引透择性务耀1第1夏其4真】 衡水金车·先章觅 A,合成甲酮时压强越大越好 且增大压强，正反应速率增大，逆反应速举减小 C.合成甲酵的最佳昌度为520K D.520K之前升高祖度单位时间内甲醇的产率减小 8S(,催化氧化是制硫酸的关键步骤：2S)〔g)+()(g一2S)(g)A日<0，T丁K 时，在3L的但温恒容容器中加人2molS)和1moO(g),测得混合气体的总物两 的量(a随时间的变化如下表所示： 1/min 0 3 10 1 na/mol 2.02352,152.102,082,0% 下列推斯错误的是 A.0一10mm,混合体系的床强逐新碱小 且0-15min.A人》-0.02mal+L+min C,T:K时，反成时可最好定为25mn DT,K时，S0,的平衡转化率为94 7,某祖度下发生反成3H(g)十N,(g}一2NH(g)△H=一92,4kJ/ma1,N的转化 幸(a)与体系总压强（的美系如图所示。下列说法中正确的是 A.将1心，3lH置于1L密闭辞器中爱生反应.敦出的热 量为92.4k] 长平商状志由A变到B时，平衡常数：KA<K C.上送反应在达到平衡后，增大压强，H的转化率增大 D.将1mN,3molH置于1L密闭容器中发生反应，A友 时平衡常数K-.2×0.6 .0,4 8.工业上用生物法处理HS的原理如下： 反应1：HS+Fe(S0.S,+2FeS0+HS0.t 反应2：4Fe0+0,+2H:S0 板杆D-gFe(S0)十2H:O 以硫杆南作催化剂时，反应祖度及溶液H对F氧化速率的影响分别如图甲，图∠ 所示。，下列有关说法错误的是 A,反应1的条件下，还原性，FeH,s F氧轮速率4 B当反成温度过高时，F氧化连率下降 19 的原因可能是隐杆菌失去话性 C.由图甲和图乙可得出结论：使用做杆菌 作催化剂的最佳条件为30℃，H=2.0 古前方古油 D当反应1中转移0.2m电子时，反应1 中消耗的HS在标准秋况下的体积为2.24L D.工业上用丁皖催化锐氢制各丁烯，C,H(g)C,H.《g)十H:《g》(正反位吸热)，将 丁烷和氢气以一定的配比通过填充有雁化利的反应器（氛气的作用是话化推化烈》 反应的平衡转化率，产率与盟度，投料比有关。下列判断错误的是 丁划 15 网南中对融代 高二网步周测存八 化学鲁科压】选择性多修1 第2页其4面1 A,由图甲可知，x小于0,1 出由图乙可知，丁烯产举先增大后减小，减小的原因是氯气是产物之一，着 :票密大，逆反应篷率减小 C,由图丙可知，T烯产率在590飞之前随温度升高晖增大的原因可能是温度升高平 衡正向移动 D.由图内可知，丁场产率在590℃之后快违降低的主要原因是丁烯高温分解生截群 物 10,恒容沧热的密闭容器中充人反位物，在一定条件下分别发生四个不问的反应，平衡 富数与压强随反规进行变化情况合理，且在高温下能自发进行的是 十K 及应过 皮生网 反成过N 推名 题号 1 8 10 容案 二，非选择题本圆包括2小题，共40分》 11,(20分)含硫化合物是实验室和工业上的常用化学品。同答下列问题 (1)实验至可用嗣与浓硫酸反应制备少量)，：C1(s)十2HS,(叫 -Cuso ( +S0h(g)+2HO)△H=一1山.9J·m',判斯该反议的自发性并说明理 由： (2)已马知公)g)十g一290(g)△H=一18kJ·md,850K时，在恒客密闭反 应器中充人一定量的)和)，10分钟后反应达调平衡调得，，山和)的浓度分 划为6.0×101ma·L.1.8.0×101mal·1.)和4.4×102m·11 ①反度开始到第10分绅，S)的反应违率为 ②该雷度下反应的平裔常数为 (保留两位有效数字》。 ③平衡时S,的转化率为 (3)工业上主要采用接触法用含硫石相备硫酸.式主要工艺是培烧、的气精制，川 饥作僵化剂将SO马氧化成S).吸收等，结合木大随的信送，完成下题 ①下列说法正确的是 〔填选项字母)。 A.需采用高祖高压的反应条件使为氧化为S, 氏通人过量的空气可以是高含镜矿石和S)的转化中 C进人接触室之前的气简无需净化处理 ②在焙烧的要将硫铁矿粉碎，这样做的口的是 4 4 (4将F©置人空的刚性客器巾，升高祖度发生分 解反成：2F80(%》一F0(》+S0(g)+0(g, 2 平箭时P),)-T的关系如图所示。660K时，该反应多 的平衡总压P(总》= kPa.R,随 反应沿度升高而 (填”增大”一减 小”或”不变”) L--1--5--1--4--1.4--1-4-- 60 64 化学（鲁科板）透择性多修1第3面（其4页》 衡水金车·先享照 12,(20分》近年来我国大力加强CO与H:催化合成甲醇(CH0H》技术的工业化量 产研究，实现可持蜂发展。 【.(1)如下表所示是不同条件下合成氨反应达到平衡时反应混合物中氨的体积分 数(%) 压强 是度 0.1Me to MIn 的MPa 10 MPa G0M伊 500U 0.10 10.年 15.1 26.4 422 00 化.后 4,50 ,10 13.8 281 自前，我闪合咸氨工业生产中采用的压强一般不高于0MP,主装原丙是 I.(2)250C时，在体积为2.0L的恒客密闭客鉴中加人5molH,2 mol CO,和催 化剂，I0mm时反成达到平衡，测得c(CH,)1)=0,75ol/1. ①下列描选中能说明上述反应已话到平膏的是 (填选项学母) A.3v(H=(CH,OH) B.容器中气体压强不随时间而变化 C.H》c(C0)=1t1 D.容器中气体平均相对分子质量不电时间面变化 ☒化学平衡常数人一 （③)合成总反应在起始物质的量之比为，品-3时，在不洞条件下站到平，受你 系中甲醇的物质的量分数为(CH,OH.在恒沿T=50℃下的(CH,()H》P、在 恒压B一5×10Pa下的x(CHOH)-T图所示 4.i1 0.10 80 30时 40 o000有Tc ①请用各物质的平衡分压[(H:),(CO).(CH,OH),(HO)]表示总反应的平 膏常数，表达式K ②阁中对应恒压过程的成是 ,判断的理由是 ③当x(CH0H》=0.1时.，C0为的转化F率 深用小数点后一位) 二同步周测蓉八 化学（鲁利贩）透择性多修1第4页其1页)高二周测卷 ·化学（鲁科版）选择性必修1· 高二同步周测卷/化学选择性必修1（八） 命题要素一览表 注： 1.能力要求： I.知识获取能力Ⅱ，实践操作能力Ⅲ，思维认知能力 2.学科素养： ①宏观辨识与微观探析 ②变化观念与平衡思想 ③证据推理与模型认知①科学探究与创新意识 ⑤科学态度与社会责任 分 知识点 能力要求 学科素养 预估难度 题号 题型 值 (主题内容) 瓜 ① ②③ ⑤ 档次 系数 1 选择题 6 外界条件对平衡、速率的影响 易 0.90 2 选择题 6 勒夏特列原理应用 易 0.85 3 选择题 6 工业合成氨条件的选邦 易 0.85 4 选择题 6 工业制取三氧化硫条件的选择 中 0.75 结合图像分析工业合成甲醇条件的 5 选择题 6 % 0.75 选择 6 选择题 6 化学平衡、速率的计算，条件的选择 中 0.70 7 选择题 工业合成氨的条件选择、平衡移动、 6 中 0.70 计算 选择题 结合图像信息分析工业生产中条件 8 中 0.70 的选择 结合图像信息分析工业生产中条件 9 选择题 难 0.60 的选择 结合图像信息分析化学反应进行的 10 选择题 难 0.50 方向 化学平衡常数、转化率等的计算，化 11 非选择题 20 学反应速率、化学平衡的影响因素、 √ √ 中 0.70 工业生产条件的选择 化学平衡常数、转化率等的计算，化 12 非选择题 20 学反应速率，化学平衡的影响因素、 √ √ 难 0.50 工业生产条件的选择 ·29· ·化学（鲁科版）选择性必修1· 参考答案及解析 香考誉案及解析 一、选择题 的最佳温度为520K,C项正确：图示曲线为反应相同 1.A【解析】合成氨反应的特点为正反应放热且气体 时间，520K之前反应未达到平衡状态，升高温度，反 分子数减小。加压，反应速率加快，平衡正向移动， 应速率加快，单位时间内甲醇的产率增大，D项错误。 NH的产率增大，A项正确：升温，反应速率加快，平 6.C【解析】0~10min,混合气体总物质的量不断减 衡逆向移动，NH的产率减小，B项错误：及时从平 小，在恒温恒容容器中，混合体系的压强逐渐减小，A 衡混合气中分离出NH,反应速率减慢，平衡正向移 项正确：该反应每消耗2 mol SC)2和1molO,生成 动，NH的产率增大，C项错误：加催化剂，反应速案 2 mol SO,,气体总物质的量减少1mol,0~15min, 加快，平衡不移动，NH:的产率不变，D项错误。 混合气体总物质的量减少0.90ol,则消耗O:物质 2.D【解析】合成氨时采用循环操作，减小副产品的浓 0.90 mol 度，同时增大反应物的浓度，从而使平衡向正反应方 的量为0.90mol,p(0:)=15mim 3 L 向移动，可提高原料的利用率，能利用勒夏特列原理 0.02mdl/(L·min),B项正确：由表中数据可见， 解释，A项不合题意：合成氨属于气体分子数减小的 15min时SO的转化率已经很大，延长反应时间SO 反应，所以高压能使平衡向正反应移动，比常压条件 的转化率增大不明显，综合经济效益降低，故反应时 更有利于合成氨的反应，可用勒夏特列原理解释，B 间最好定为15min,C项错误：设起始到平衡转化O: 项不合题意：合成氨属于放热反应，所以低温能使平 物质的量为xmol,列三段式如下： 衡向正反应方向移动，更有利于合成氨的反应，可用 2S0(g)+0:(g)-2S0h(g) 勒夏特列原理解释，C项不合题意：使用铁触媒作催 起始(mol):2 1 0 化剂，可加快合成氨的反应速率，但平衡不移动，不能 转化(mol):2x x 21 利用勒夏特列原理解释，D项符合题意。 平衡(mol):2-2x 1一x 2x 3.C【解析】压强过大对设备的要求比较大，会增加生 则2一2x十1-x十2x=2.06,解得x=0.94,S):的平 产投资，A项正确：催化剂通过降低反应的活化能，提 高反应速率，B项正确：合成氨的反应为放热反应，温 衡转化率为2X0:94md×100%=94%,D项正确。 2 mol 度升高，平衡逆向移动，不利于提高反应物的平衡转： 7.C【解析】因为是可逆反应，故放出的热量小于 化率，C项错误：分离生成物，根据勒夏特列原理，减 92.4k,A项错误：平衡常数只与温度有关系，所以 少生成物浓度，平衡正向进行，D项正确。 平衡状态由A变到B时，平衡常数不变，B项错误：该 4,B【解析】容器为恒容密闭容器，充入与反应无关的 反应的正反应为气体分子数减小的反应，加压平衡正 气体，气体的浓度不变，转化率不变，A项错误：SO: 向移动，氢气转化率增大，C项正确； 会造成酸雨，污染环境，尾气中的S(O,需要回收循环 列三段式得：N(g)十3H:(g)一2NH(g) 利用，防止污染环境并提高原料的利用率，B项正确： 开始/mol·13：1 根据表格数据可知，450℃时二氧化硫的转化案比 转化/mol·L1:0.20.6 0.4 500℃时的高，虽然10MPa时转化率增大，但对设备 平衡/mol·L-1:0.8 2.4 0.4 要求高，C项错误：温度选定为400~500℃，是为了 0.42 0,8X2,不D项错误 K= 保持催化剂的活性最佳，D项错误。 5.C【解析】虽然增大压强能加快反应速率，使平衡正 8.A【解析】根据反应方程式可知，H:S为还原剂， 向移动而提高甲醇的产率，但压强越大，对材料的强 FSO,为还原产物，利用还原剂的还原性强于还原产 度和设备的制造要求也越高，需要的动力也越大，这 物的还原性，即有HS>FSO,,A项错误：温度过 将会大大增加生产投资，A项错误：增大压强，正，逆 高，能使蛋白质变性，催化剂的活性降低，因此当反应 反应速率都增大，B项错误：根据图2可知，合成甲醇 温度过高时，F氧化速率下降的原因可能是硫杆菌 ·30· 高二周测卷 ·化学（鲁科版）选择性必修1· 失去活性，B项正确：根据图像可知，催化剂活性最大 ③由信息知，消耗S02的浓度为4.4×10￥mol·L1, 的最佳条件是30℃，pH=2.0,C项正确：反应1中， S0,的起始浓度为6.0×10amol·L十4.4× 消耗1 mol H,S,转移电子的物质的量为2mol,因此 10mol·1.-=5,0×102mol·L.1,则平衡时 转移0,2mol电子时，消耗硫化氢在标准状况下体积 为2.24L,D项正确。 Ss0的转化率为00 :×100% 9.B【解析】增大压强，平衡逆向移动，则丁烯的平衡 =88%。 转化率减小，结合图像可知，x小于0,1，A项正确：加 (3)①二氧化硫和氧气反应生成三氧化硫，该反应在 入氢气，平衡逆向移动，丁烯产率减小的原因是氢气 常压下的转化率即可达到约90%，因此不需要高 是产物之一，随着品州大，逆反应速率增大，B 压。该反应为放热反应，高温会降低反应物的转化 率，A项错误：通人过量的空气可以使含硫矿石充分 项错误：正反应为吸热反应，升温平衡正向移动，由图 燃烧，提高含硫矿石的转化率。氧气的浓度增大，会 丙可知，丁烯产率在590℃之前随温度升高而增大的 使二氧化硫和氧气反应的平衡正向移动，提高二氧 原因可能是温度升高平衡正向移动，C项正确：由图 化硫的转化率，B项正确：从沸腾炉出来的气体会含 丙可知，丁烯产率在590℃之后快速降低的主要原因 有大量的杂质，这些矿尘会堵塞，腐蚀管道，使催化 是丁烯高温分解生成副产物，D项正确。 剂中毒，因此需要净化处理，C项错误。 10.A【解析】若为吸热反应，△H>0,随着反应进行， ②在培烧前要将硫铁粉碎，这样做的目的是增大 温度降低，K减小：P增大，说明气体物质的量增多， 接触面积，提高反应速率和反应物的转化率。 △S>0,因此高温下能自发进行·p减小，反应不能 (4)根据反应：2FeS0,(s)一Fc:O,(s)十S0(g)十 自发进行。若为放热反应，△H<0,随着反应进行， SO(g),由平衡图像知，660K时，P(S),)= 温度升高，K减小：p增大，任何条件都能自发进行， 1.5kPa,则P(SO)=1,5kPa,该反应的平衡总压 p减小，低温下能自发进行，故选A项。 P(总)=1.5kPa十l.5kPa=3kPa。由图中信息可 二、非选择题 知，P(SO)随着温度升高而增大，因此K,随反应温 11.(20分) 度升高而增大。 (1)任何温度下都能自发，因为△H<0,△S>0,△G 12.(20分) =△H一T△S<0(2分，其他合理答案也给分) I,(1)压强越大，对材料的强度和设备的制造要求 (2)①4.4×103mol/(L·min)(2分) 也越高，需要的动力也越大，这将会大大增加生产投 ②6.7×10(2分) 资，降低综合经济效益(2分) ③88%(2分) Ⅱ.(2)①BD(3分) (3)①B(3分) ②增大接触面积，提高反应速率和反应物的转化率 ②58分 (3分) （3)02CH,0)pHO(3分) (4)3(3分)增大(3分) (CO)p(H:) 【解析】(1)由反应可知，该反应为放热反应，△日 ②b(3分)正反应气体体积减小，增大压强，平衡 0,同时反应是熵增大的过程，△S>0,当△H一T△S 正向移动，x(CHOH)增大，则曲线b代表恒压过程 小于零时反应自发进行，该反应中△H<0,△S>0, (3分) 因此，该反应在任何温度下都能自发进行。 ③33.3%(3分) (2)0(S0,)=g=44X10三molL=4.4× 【解析】I,(1)合成氨的反应为N(g)十3H:(g) △t 10 min 104mol/(L·min). 墨客压2NH(g),结合表中数据可知，压强越大， 使化满 ②公该温度下反应的平衡常数为K= 反应速率越快，NH的体积分数越大，但压强越大， c2(S02) (4.4×10-)9 对材料的强度和设备的制造要求也越高，需要的动 (S0)·c(0)-(6.0x10)×8.0X10≈6.7 力也越大，这将会大大增加生产投资，降低综合经济 ×10。 效益，故目前，我国合成氨工业生产中采用的压强一 31 ·化学（鲁科版）选择性必修1· 参考答案及解析 般不高于30MPa (3)①根据反应C0,(g)十3H,(g).能化剂 Ⅱ.(2)①发生的反应为C0,(g)十3H(g)化制 CHOH(g)十HO(g)知，K,= CH,(OH(g)十HO(g)。3v(H)=(CHOH)时 p(CH OH)p(H:O) 正、逆反应速率不相等，反应没有达到平衡状态，A (CO:)p(H:) 项错误：恒容密闭容器中，气体压强是变量，容器中 ②反应C0,(g)+3H(g)化都CHOH(g)+ 气体压强不随时间而变化能说明反应达到平衡状 HO(g)的正反应气体体积减小，在相同温度下，增 态，B项正确：达到平衡时各物质的浓度保持不变、 大压强，平衡正向移动，x(CH,OH)增大，故曲线a 但不一定相等，c(H):c(CO,)=1:1不能说明反应 代表恒温过程，曲线b代表恒压过程。 达到平衡状态，C项错误：建立平衡的过程中混合气 ③设初始CO,物质的量为nmol,则初始H:物质 体总质量始终不变，混合气体总物质的量是变量，混 的量为3nmol,列三段式： 合气体的平均相对分子质量是变量，容器中气体平 CO,(g)+3H (g).CHOH()+H (Xg) 均相对分子质量不随时问而变化能说明反应达到平 起始(md):m 3m 0 0 衡状态，D项正确。 转化(dl):a 3ma ma ma ②列三段式： 平衡(mdl):m(1一a)3mm(1-a) ma CO(g)+3H:()CH.OH()+H.(g) 若x(CHOH)=0.1,则 起始(m·L1):13 0 02a 转化(ml·1.1):0.75225 0.75 075 mo十3m-一a)+a十me=0.1,解得a=号 平衡(mal.L1)1025Q.75 0.75 Q75 ≈33.3%。 则化学平商常数K-品8语=导 ·32