(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·HX）

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、选择丽《本题包括7小题，每小圈4分，共28分。每小题只有一个选项符合图意】 1,已知合成氨反成N()+3H:《 花利2H,(g》△日<0，既数使合成氨的产 高温，高压 率增大，义要使反应遠率加快，可采取的方法是 A.加压 B升温 C.及时从平衡湿合气中分离出NH D,加限化剂 2,下列有关合成氮工业的叙述，不能用蜀夏特列原理来解释的是 A。合成氨时采用懂环操作，可提高原料的利用率 B,高压比常压条件更有利于合成氨的反成 C.低祖更有利于合成氨的反座 D.使用铁触堪，有利干合成氨 3.下列美于工业合成氨的叙述错误的因 A.合成氨设有选择更大的压强是因为压强过大会增加生产授资，释纸棕合经济效描 B,使用铁触媒使降低反应的话化德，使反应物在较低温度副能较快地爱生反应 C,升高温度有利于提高反成物的平衡转化率 D.及时从反应体系中分离出氨气有利于平衡向正反成方向移动 4.在硫酸工业中，使5氧化为0的反应为2S0(g)+0(g,→25以0(g)3H< 0,饵容常闭容器中，在不问湿度和压强下，反应达到平衡时S:的转化率如下表所 下列说法正确的是 压洋 平衡时)的转化率/ 腹度 0.1 APn 0.5 MPa MPa 5 MPn 10 MPa 450 97,3 08.9 09,2 0.年 9,T 500t 5,5 92,9 94.9 97.7 98.8 A.实际工业生产中通人过量的氮气有利于提高S)的转化率 B.尾气中的S)雷墓回收新环利用，斯止污终环境异提高原料的利用率 C.在实际牛产中，应法择的条件是450℃，10MPa D,在实际生产巾，透定的温度为400一00七，主要原因是该温度范围内)的平衡 转化平高 5,工业合成甲醇的反应为C)(g》十3H:(g》 -CHOH(g)+HO(g)AH0.反 应相同时间，实验测得甲醇的产率与压强，温度的关系分别如图】，阁2所示。下列 氧述正确的是 十CB0間% st MCHDE 4040501520540560X 1 化学（鲁科版·日X)选择性多修1第1露{其4页引 街水金善·先享驱 A,合成甲醇时压强越大越好 且增大压强，正反风违率增大，逆反成违率减小 C,合成甲醇的最住福度为520K D,520K之前升高祖度单位时间内甲醇的产率减小 B.8,催化氧化是制酸的关键步露：20(g)(g》一2S人(g)4H<0。TK 时，在31的恒级恒容容器中加人2moSO和1mol)(g),测得混合气体的总物两 的量》随时间的变化如下表所示： /min 10 15 25 2.生5 2.15 2.10 2.08 2.0 下列推断误的是 A,0一I0m面，配合体系的压成逐海减小 0-15min,0》=0.02mo·L·in C.T,K时，反应时句最好定为巧mn D.TK时.S为的平衡特化常为B4⅓ 了.某溜度下发生反应3H(g)+N,(g一2NH(g)△H=一2.4k灯/01.N,的转化 率《a)与体系总压强()的关系如图所示。下列说法中正角的是 A.将门mN,3l其置于1L.密同容器中发生反度，皮出的热 量为92.1k 且平衡状煮由A变到B时，平衡常数，KA∠K C,上述反应在达到平衡后，增大张强，H的转化率增大 D.将1mlN,3molH:置干1L含闭容器中发生反应，A点 时平衡常数K=02×0.6 0.4 了JP 二，选择题（本题包括3小题，每小题8分，共2则分、每小惩有一个或两个达项符合题 意，全部选对得8分，选对但不全的得4分，有选错的得0分) 8。工业上用生物法处理H:S的原理如下： 反应1：HS+F(0)S￥+2FS0+HS0. 反成2：4F0+0+21H0, 黄肝围2Fc,(S0,21t21H,0 以隐杆莺作催化剂副，反应盟度及溶液H对F氧化速率的影响分别如断甲，图乙☑ 所示。下列有关说法错误的是 A.反应1的条件下，还原性，Fe>HS 1F氧轮通gt村 且当反应盟度过高时，Fe氧化连率下降 的原因可能是疏杆菌失去活性 C.由图甲和图乙可得出结论，使用硫轩菌 4 4 作催化别的显什条件为30℃，pH=2.0 0当反应1中转移0.2o电子时，反应1 中清托的HS在标雀伏况下的体积为4.481 9.工业上用丁晓催化脱氢制备丁烯：，H(g)一CH.(g)十H(g)(正反应吸热)，将 丁烷和氢气以一定的配比通过填充有根化利的反应器（氢气的作用是活化惟化副》， 反应的平衡转化率，产率与祖度，投料比有关。下列判哥错误的是 高二网步周测存八 化学[鲁科版·HX)透择性多修1第2页1其4页) A.由图甲可知，x大于0.1 B由图乙可知，丁蜂产率先增大后减小，减小的原因是氢气是物之一，随着 浮密州大凝反收装华减水 C,由图丙可知，丁烯产率在590℃之前陆福度升高而增大的原因可能是温度升高平 衡正向移动 D.由图内可知，丁婚产率在590C之后快速降低的主费原风是丁烯高温分解生战用 产物 10.恒荐绝热的密闭容器中充人反应物，在一定条件下分别发生四个不同的反应，平测 常数与压强随反应进行变化情况合理，且在高想下能自发进行的是 1成 及过 A 瓷 推名 分数 题号1 2 5 85 10 答案 三，非选择丽（本圆包括2小题，共8分》 11.(24分)含额化合物是实验室和工重上的常用化学品.同答下列同题： (1)实验室可用明与浓硫腹反避制备少量S:Cu(s)十2HS0,() -CuSO,( S(g)+2H,O)4H=一11.0·mo',判断该反应的自发性并说明理 由： (2)已用2)(g)《)一20《g)△日m一198kJ·m·,80K时，在恒容闭反 应器中充人一定量的人和(，，10分钟后反藏达到平衡测得《，，0和气)的浓度分 划为8,0×104mal+1.1.8.0X10ml+1程L,4×10d÷1. ①反成并始到第10分种，5()的反应随率为 ②废留皮下反应的平衡常数为 (保骨两位有效数序) ③平衡时S0的转化率为 (3)工业上主要采用接触法用矿右围备覆。式主工艺是培绕、炉气精制，用 饥作摆化剂将S()氧化成SO,吸收等，结合本大远的信息，完成下， )下列说法正确的是 (填远项字母)。 A.需米用高祖高压的反应条作使，氧化为S) 长通人过量的空气可以提高含魔矿石和)，的转化率 C.进人接能室之前的气流无需净化处理 ②在焙烧前要将硫铁矿物碎，这样做的日的是 4 (4蒋置入空的例性答器中，升高湿度发生分 解反2：2FcS0(s》=F00(s》十S0(g)十0(g, 2 平衡时P():)-T的关系如图所示。660K时，该反应 的平衡总压（总》 kPa.K随 反应祖皮升高而 (顾增大”一碱 小”或“不变”) 士出 化学（鲁科版·1川X)送择性必修1第3面（黄4页） 衡水金车·先享超 12,《24分》近年来我国大力加强CO,与H:催化合成甲醇(CH0州)技术的工业化量 研究，实现可持线发展 」。()如下表所示是不同条件下合成氢反应达到平音时反应合物中氢的体积分 数（⅓》 压型 0.1 MP 10 MPa 20 MPa 30 MPa Go MP 5o0 T 0.10 19.6 1g,1 26.4 422 00℃ 0.05 +.50 9,10 13.8 2%1 日前，我国合减氨工业生产中采用的压蛋一股不高于0P,主要原内是 .(220C时.在体积为2.0L的恒客带闭容器中加人6molH,2m©lC0和催 化剂，10mim时反应达到平衡，测得c(CH OH=0.75mol/L ①下列描述中能说明上述反应已达到平商的是 (填选项字母)。 A.3v(H(CH,OH) B,客器中气体压丝不随时间而变化 C,cH,)r(C))-11 D.容器中气体平均相对分子质量不时间面变化 西化学平衡常数人一 )合或丝反应在起桥省质的量之比为贵-3时，在不利条作下达到平南，设体 系中甲酵的物质的量分数为(CH,(OH),在相置T一250℃下的x(CH,(OH)p、在 恒压P=5×10Pa下的x(CHH)-T知图所示， 4. 540 40 00巴 004 00 001 Jio225120J002rc ①请用各物质的平衡分压[P(H:》,(C为》，(CH,OH,(HO)]表示总反应的平 膏意数，表达式人，三 购图中对应恒压过程的面线是 ,判断的理由是 ③当x(CH,OH》=0,1时.C)的平衡转化举a- 保留小数点后一位). 二同步周测蓉八 化学（鲁科版·川X)选择性多修1第4面1其4页）高二周测卷 ·化学（鲁科版·HX)选择性必修1· 高二同步周测卷/化学选择性必修1（八）》 9 命题要素一览表 注： 1.能力要求： 1.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④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) ② ③ ④⑤ 档次 系数 1 选择题 4 外界条件对平衡、速率的影响 易 0.90 2 选择题 4 勒夏特列原理应用 易 0.85 3 选择题 4 工业合成氨条件的选择 易 0.85 4 选择题 4 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 选择题 选择 公 0.75 6 选择题 化学平衡、速率的计算，条件的选择 中 0.70 工业合成氨的条件选择、平衡移动、 7 选择题 中 0.70 计算 结合图像信息分析工业生产中条件 8 选择题 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 24 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 24 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·HX) 选择性必修1· 参考答案及解析 香考答案及解析 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2molS0和1molO:生成 动，NH的产率增大，C项错误，加催化剂，反应速率 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0.90mol,则消耗O,物质 2.D【解析】合成氨时采用循环操作，威小副产品的浓 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,0(0）=15mm 31 向移动，可提高原料的利用率，能利用勒夏特列原理 0.02mol/(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S)的转化率已经很大，延长反应时间S)2 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 更有利于合成氢的反应，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 2S02(g)十02(g)一2S0(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 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 2x 利用畅夏特列原理解释，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2-2x十1-x+2x=2.06,解得x=0.94.S)2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2X9.94m@×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 92.4kJ,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)2需要回收循环 列三段式得：N2(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·L.1:1 3 根据表格数据可知，450℃时二氧化硫的转化率比 转化/mol·L.:0.2 0.6 0.4 500℃时的高，虽然10MPa时转化率增大，但对设备 平衡/mol·L1：0.8 2.4 0.4 要求高，C项错误：温度选定为400~500℃，是为了 0.42 保持催化剂的活性最佳，D项错误。 K=0.8×2.年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 二、选择题 向移动而提高甲醇的产率，但压强越大，对材料的强 8.AD【解析】根据反应方程式可知，HS为还原剂， 度和设备的制造要求也越高，需要的动力也越大，这 FeS),为还原产物，利用还原剂的还原性强于还原产 将会大大增加生产投资，A项错误：增大压强，正，逆 物的还原性，即有HS>FSO,,A项错误；温度过 反应速率都增大，B项错误：根据图2可知，合成甲醇 高，能使蛋白质变性，催化剂的活性降低，因此当反应 ·30 高二周测卷 ·化学（鲁科版·HX)选择性必修1· 温度过高时，F2氧化速率下降的原因可能是硫杆菌 ×102. 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S)的浓度为4.4×10-o·11, 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6.0×10-3mol·L.1+4.4× 消耗】mol H:S,转移电子的物质的量为2mol,因此 103mol·L1=5.0×10mol·L1,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项错误。 S0,的转化率为44X10molL 5.0x10m0l,1斤×100% 9,AB【解析】增大压强，平衡逆向移动，则丁烯的平 =88%. 衡转化率减小，结合图像可知，x小于0.1，A项错误： (3)①二氧化硫和氧气反应生成三氧化疏，该反应在 加人氢气，平衡逆向移动，丁烯产率减小的原因是氢 常压下的转化率即可达到约90%，因此不需要高 气是产物之一，随省增大，道反应连率增 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：通入过量的空气可以使含硫矿石充分 大，B项错误：正反应为吸热反应，升温平衡正向移 燃烧，提高含硫矿石的转化率。氧气的浓度增大，会 动，由图丙可知，丁烯产率在590℃之前随温度升高 使二氧化硫和氧气反应的平衡正向移动，提高二氧 而增大的原因可能是温度升高平衡正向移动，C项正 化硫的转化率，B项正确：从沸腾炉出来的气体会含 确：由图丙可知，丁烯产率在590℃之后快速降低的 有大量的杂质，这些矿尘会堵塞，腐蚀管道，使催化 主要原因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在培烧前要将硫铁矿粉碎，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：2FeSO4(s)一FeO.(s十S)2(g)+ 自发进行，若为放热反应，△日<0，随着反应进行， SO2(g),由平衡图像知，660K时，P(SO)= 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诚小，低温下能自发进行，故选A项。 P(总)-1.5kPa+1.5kPa=3kPa。由图中信息可 三、非选择题 知，P(SO,)随着温度升高而增大，因此K,随反应温 11.(24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.(24分) =△H-T△S<0(3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)(3分) 也越高，需要的动力也越大，这将会大大增加生产投 ②6.7×103(3分 资，降低综合经济效益(3分) ③88%(3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 ©93分 (3分) （3)0 (CH OHPCH.O(3分) (4)3(3分)增大(3分) p(C())p(H) 【解析】(1)由反应可知，该反应为放热反应，△H< ②b(4分)正反应气体体积减小，增大压强，平衡 0,同时反应是嫡增大的过程，△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, (4分) 因此，该反应在任何温度下都能自发进行。 ③33.3%(4分) (2①S0,)==4s4×10-molL=4.4× 【解析】I.(1)合成氨的反应为N,(g)+3H(g) △ 10 min 高温高压 健化剂 2NH:(g),结合表中数据可知，压强越大 103mol/(L.·min)。 ②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(S01) (4.4×10-2)月 对材料的强度和设备的制造要求也越高，需要的动 (S0)·c(0)(6.0×10)×8.0×10≈6.7 力也越大，这将会大大增加生产投资，降低综合经济 ·31· ·化学（鲁科版·HX)选择性必修1· 参考答案及解析 效益，故目前，我国合成氨工业生产中采用的压强一 (3)①根据反应C0,(g)+3H,(g),黑化 殷不高于30MPa CHOH(g)+HO(g)知，K。= Ⅱ.(2)①发生的反应为C0,(g)+3H,（g)熊化莉 B(CH OH)(H.O) CH,OH(g)+HO(g)。3m(H:)=v(CHOH)时 p(CO)p(H 正、逆反应速率不相等，反应没有达到平衡状态，A ②反应C0,(g)+3H:(g)雀化剂CH,OH(g)十 项错误：恒容密闭容器中，气体压强是变量，容器中 HO(g)的正反应气体体积减小，在相同温度下，增 气体压强不随时间而变化能说明反应达到平衡状 大压强，平衡正向移动，x(CHOH)增大，故曲线a 态，B项正确：达到平衡时各物质的浓度保持不变、 代表恒温过程，曲线b代表恒压过程。 但不-一定相等，c(H=):c(CO)=1:1不能说明反应 ③设初始CO2物质的量为mmol,则初始H:物质 达到平衡状态，C项错误，建立平衡的过程中混合气 的量为3mmol,列三段式： 体总质量始终不变，混合气体总物质的量是变量，混 CO(g+3H:(g)CHOH(g)+HOg) 合气体的平均相对分子质量是变量，容器中气体平 起始(mol):m 3m 0 0 均相对分子质量不随时间而变化能说明反应达到平 转化(mal):e 3ma a a 衡状态，D项正确。 平衡(ml):m(1一a）3m(1一a) ②列三段式： 若x(CHOH)=0.1,则 00(g)+3H(g花屋 CH OH(g)+H:Og) n-a十3m。+ma十m=0.1,解得a=言 ma 起始(md·1.1):13 0 ≈33.3%. 转化(md·L,1):Q75225 0.75 0.75 平衡(md·L.1):0.250.75 0.75 0.75 则化学平衡常数K=0.75×0,75=16 0.25×0.75 3 ·32·