课时梯级训练(9) 化学反应的调控(Word练习)-【优化指导】2025-2026学年高中化学选择性必修第一册（人教版2019 单选）

课时梯级训练(9)　化学反应的调控 1．已知N2(g)＋3H2(g)2NH3(g)　ΔH＝－92.4 kJ/mol　ΔS＝－198 J/(mol·K) 下图为工业合成氨的流程图。下列说法正确的是(　　) A．步骤②中“加压”既可以提高原料的转化率，又可以加快反应速率，所以生产中压强越大越好 B．步骤④中反应温度提高至1 000 ℃，反应速率加快且催化剂的活性更高 C．步骤②④⑤⑥均有利于提高原料的平衡转化率 D．若此反应中ΔH和ΔS不随温度变化而变化，则保持此反应自发进行的温度应低于466.7 K D　解析：合成氨的反应为气体分子数减小的反应，加压有利于平衡正向移动，提高原料转化率，加压也可以提高反应速率，但压强过大对设备要求高，且不经济，A错误；步骤④中反应温度为500 ℃时催化剂活性较好，提高至1 000 ℃，催化剂的活性下降，B 错误；步骤④加入催化剂只能提高反应速率，不能提高平衡转化率，加压、液化分离出NH3和N2、H2的循环再利用均可以使平衡正向移动，所以步骤②⑤⑥有利于提高原料的平衡转化率，步骤④不能，C错误；该反应自发进行的最低温度，需使ΔH－TΔS<0，即－92.4 kJ/mol－T×[－0.198 kJ/(mol·K)]<0，得T<466.7 K，因此保持此反应自发进行的温度低于466.7 K，D正确。 2．SCR法是工业上消除氮氧化物的常用方法，反应原理为4NH3(g)＋4NO(g)＋O2(g)4N2(g)＋6H2O(g)　ΔH<0。该法可能发生副反应4NH3(g)＋5O2(g)4NO(g)＋6H2O(g)。投料比一定时，下列说法不正确的是(　　) A．提高NO平衡转化率的条件是高温高压 B．提高NO平衡转化率的条件是低温低压 C．减少副反应的措施是选择合适的催化剂 D．减少副反应的措施是控制O2的用量 A　解析：4NH3(g)＋4NO(g)＋O2(g)4N2(g)＋6H2O(g)是正向气体总体积增大的放热反应，减小压强、降低温度，平衡正向移动，NO平衡转化率提高，A错误，B正确；选择合适的催化剂，提高反应的选择性，减少副反应的发生，C正确；在O2足量时，易发生副反应，故控制O2的用量，可减少副反应的发生，D正确。 3．二氧化硫的催化氧化反应：2SO2(g)＋O2(g)2SO3(g)是工业制硫酸的重要反应之一，下列说法不正确的是(　　) A．该反应加入催化剂是为了加快反应速率 B．已知该催化氧化反应K(300 ℃)>K(350 ℃)，则该反应正向是放热反应 C．煅烧硫铁矿(主要成分FeS2)可获得SO2，将矿石粉碎成小颗粒可提高反应的平衡转化率 D．保持温度不变，平衡后增大O2的浓度，SO2转化率变大 C　解析：该反应中加入催化剂，可降低反应的活化能，从而加快反应速率，A正确；该催化氧化反应中，K(300 ℃)＞K(350 ℃)，表明升高温度，平衡逆向移动，则该反应正向是放热反应，B正确；煅烧硫铁矿时，将矿石粉碎成小颗粒，可增大接触面积、加快反应速率，提高单位时间内反应物的转化率，但不能提高反应的平衡转化率，C错误；保持温度不变，平衡后增大O2的浓度，平衡正向移动，SO2的转化率增大，D正确。 4．“丁烯裂解法”是一种重要的丙烯生产法，在生产过程中会有生成乙烯的副反应发生。反应如下： 主反应：3C4H8(g) 4C3H6(g)；副反应：C4H8(g) 2C2H4(g)。 测得上述两反应的平衡体系中，各组分的质量分数(w)随温度(T)和压强(p)变化的趋势分别如图1和图2所示： 平衡体系中的C3H6(g)和C2H4(g)的质量比是工业生产C3H6(g)时选择反应条件的重要依据之一，从产物的纯度考虑，该数值越高越好，据图1和图2判断，反应条件应选择下列中的(　　) A．300 ℃、0.1 MPa B．700 ℃、0.1 MPa C．300 ℃、0.5 MPa D．700 ℃、0.5 MPa C　解析：由图1可知，300 ℃时C2H4(g)的质量分数接近于0，而温度升高，C2H4(g)的质量分数增大，选择300 ℃；由图2可知，压强增大，C2H4(g)的质量分数减小，C3H6(g)的质量分数增大，选0.5 MPa，因此控制反应条件是300 ℃、0.5 MPa。 5．在30 MPa下，工业合成氨生产过程中，N2与H2按体积比为1∶3投料时，反应混合物中氨的体积分数随温度的变化曲线如图所示，其中一条是经过一定时间反应后的曲线，另一条是平衡时的曲线。 下列说法不正确的是(　　) A．图中表示该反应的平衡曲线是Ⅰ B．图中a点，容器内气体n(N2)∶n(NH3)＝1∶2 C．图中b点，反应速率：v正＞v逆 D．控制在500～550 ℃时，平衡混合物中NH3的体积分数最大 B　解析：合成氨为放热反应，故随着温度的升高，平衡逆向移动，NH3的体积分数会逐渐降低，故曲线Ⅰ表示该反应平衡时的曲线，A正确；设反应前N2、H2的物质的量分别为1 mol、3 mol，a点时消耗N2的物质的量为x mol。 列式：＝50%，解得x＝，此时n(N2)∶n(NH3)＝(1－)∶＝1∶4，B错误；b点后NH3的体积分数仍在增大，说明反应仍在向正反应方向进行，此时v正＞v逆，C正确；曲线Ⅱ表示随着反应的进行，NH3的体积分数逐渐增大，但反应达到平衡状态后继续升温，氨的体积分数减小，图中500～550 ℃时，平衡混合物中NH3的体积分数最大，D正确。 6．反应Ⅰ、Ⅱ、 Ⅲ 均会在工业生产硝酸过程中发生，其中反应Ⅰ、Ⅱ发生在氧化炉中，反应 Ⅲ 发生在氧化塔中，不同温度下各反应的化学平衡常数如表所示。下列说法正确的是(　　) 温度 (K) 化学平衡常数 反应Ⅰ: 4NH3＋5O24NO＋6H2O 反应Ⅱ: 4NH3＋3O22N2＋6H2O 反应 Ⅲ : 2NO＋O22NO2 500 1.1×1026 7.1×1034 1.3×102 700 2.1×1019 2.6×1025 1.0 A．使用选择性催化反应Ⅰ的催化剂可增大氧化炉中NO的含量 B．通过改变氧化炉的温度可促进反应Ⅰ而抑制反应Ⅱ C．通过改变氧化炉的压强可促进反应Ⅰ而抑制反应Ⅱ D．氧化炉出气在进入氧化塔前应进一步提高温度 A　解析：使用选择性催化反应Ⅰ的催化剂可促进反应Ⅰ而抑制反应Ⅱ，增大氧化炉中NO的含量，A正确；升高温度，反应Ⅰ和反应ⅡK值均减小，则正反应均为放热反应，无法通过改变氧化炉的温度促进反应Ⅰ而抑制反应Ⅱ，B错误；反应Ⅰ和反应Ⅱ正反应均为压强增大的反应，无法通过改变氧化炉的压强促进反应Ⅰ而抑制反应Ⅱ，C错误；氧化炉出气在进入氧化塔前应降低温度，提高氨气的转化率，D错误。 7．CO可用于合成甲醇，反应的化学方程式为CO(g)＋2H2(g)CH3OH(g)。CO在不同温度下的平衡转化率与压强的关系如图所示。下列说法正确的是(　　) A．该反应ΔH＞0 B．温度越高，反应速率越大，故实际生产中选择350 ℃ C．实际生产中常加入催化剂，增大反应速率，提高CH3OH的产率 D．实际生产条件可选择控制在250 ℃、1.3×104 kPa左右 D　解析：由图可知，压强一定时，随着温度的升高，CO的转化率变小，说明升高温度，平衡逆向移动，故该反应ΔH＜0，A错误；该反应是放热反应，温度越高，反应正向进行的程度越小，故应选择250 ℃，B错误；实际生产中常加入催化剂，增大反应速率，缩短达到平衡所需时间，但不能使平衡移动，故不能提高CH3OH的产率，C错误；由图可知，压强在1.3×104 kPa时，CO的转化率较高，随后增大压强，CO转化率变化较小，故实际生产条件可选择控制在250 ℃、1.3×104 kPa左右，D正确。 8．据报道，在300 ℃、70 MPa下由二氧化碳和氢气合成乙醇已成为现实：2CO2(g)＋6H2(g)CH3CH2OH(g)＋3H2O(g)。下列叙述错误的是(　　) A．使用合适的催化剂可大大提高生产效率 B．反应需在300 ℃下进行可推测该反应是吸热反应 C．充入大量CO2可提高H2的转化率 D．从平衡混合气体中分离出CH3CH2OH和H2O可提高CO2和H2的利用率 B　解析：加热可以增大化学反应速率，放热反应也可能在加热条件下进行，B不正确。 9．不同条件下，用O2氧化a mol/L FeCl2溶液过程中所测的实验数据如图所示。下列分析或推测不合理的是(　　) A．0～8 h内，Fe2＋的氧化率随时间延长而逐渐增大 B．由曲线②和③可知，pH越大，Fe2＋的氧化速率越大 C．由曲线①和③可知，温度越高，Fe2＋的氧化速率越大 D．60 ℃、pH＝2.5时，4 h内Fe2＋的平均消耗速率大于0.15a mol/(L·h) B　解析：由题图中曲线可知，0～8 h内，随着时间的延长，Fe2＋的氧化率逐渐增大，A正确；由曲线②和③可知，当温度相同时，pH越小，Fe2＋的氧化率越大，相同时间内Fe2＋的氧化速率越大，B错误；由曲线①和③可知，温度越高，Fe2＋的氧化速率越大，C正确；由曲线①③可知，在其他条件相同的情况下，温度越高，Fe2＋的氧化速率越大，当温度为50 ℃、pH＝2.5时，前4 h内Fe2＋的平均消耗速率为＝0.15a mol/(L·h)，故60 ℃、pH＝2.5时，4 h内Fe2＋的平均消耗速率大于0.15a mol/(L·h)，D正确。 10．N2和H2生成NH3的反应为N2(g)＋3H2(g)2NH3(g)　ΔH(298 K)＝－46.2 kJ/mol。关于合成氨工艺的下列理解不正确的是(　　) A．合成氨反应在不同温度下的ΔH和ΔS都小于零 B．控制温度(773 K)远高于室温，是为了增大反应速率，不能提高平衡转化率 C．当温度、压强一定时，在原料气(N2和H2的比例不变)中添加少量惰性气体，有利于提高平衡转化率 D．基于NH3有较强的分子间作用力可将其液化，不断将液氨移去，有利于反应正向进行 C　解析：根据N2(g)＋3H2(g)2NH3(g)　ΔH(298 K)＝－46.2 kJ/mol可知该反应ΔH小于零，该反应为气体物质的量减小的反应，所以ΔS小于零，A正确；该反应ΔH(298 K)小于零，控制温度(773 K)远高于室温有利于平衡逆向移动，不能提高平衡转化率，但是可以增大反应速率，B正确；当温度、压强一定时，在原料气(N2和H2的比例不变)中添加少量惰性气体，容器体积增大，相当于减小压强，平衡向逆反应方向移动，会降低平衡转化率，C错误；NH3可以形成分子间氢键，有较强的分子间作用力，可将其液化，不断将液氨移去，有利于反应正向进行，D正确。 11．(2024·南通高二期中)合成氨反应为N2(g)＋3H2(g)2NH3(g)　ΔH＝－92.4 kJ/mol。下列图示正确且与对应的叙述相符的是(　　) A．图1表示分别在有、无催化剂的情况下反应进程中的能量变化 B．图2表示t1时刻改变的条件是升高温度 C．图3表示一定条件下的合成氨反应中，平衡时NH3的体积分数随H2起始体积分数(N2的起始量恒定)的变化关系，图中H2转化率a点大于b点 D．图4表示N2的平衡转化率与温度和压强的关系 C　解析：催化剂不改变反应的焓变，A错误；升高温度，正、逆反应速率均同时增大，图2中正反应速率没有立即增大，B错误；图3中横坐标为氢气起始体积分数，a→b相当于增大氢气的浓度，合成氨平衡正向移动，但增加的氢气量大于平衡转化的氢气，氢气的转化率减小，即a点的氢气转化率大于b点，C正确；该反应为放热反应，温度升高，氮气的平衡转化率减小，图4符合；该反应为气体分子数减小的反应，压强增大，氮气的平衡转化率应增大，图4不符合，D错误。 12．工业制备硫酸的工艺流程及相关信息如下。下列说法错误的是(　　) 温度/℃ 接触室中SO2的平衡转化率/% 1 MPa 10 MPa 450 99.4 99.7 550 94.9 97.7 A．循环利用的物质是SO2、O2 B．2SO2＋O22SO3为放热反应 C．净化SO2的目的是防止催化剂中毒 D．实际生产中，接触室中应采用温度450 ℃，压强10 MPa D　解析：净化SO2是在接触室发生催化氧化反应：2SO2＋O22SO3，未参与反应的二氧化硫和氧气可循环利用，冷却分离出的SO3在吸收塔中用98.3% H2SO4吸收得到产品。反应2SO2＋O22SO3为可逆反应，未参加反应的SO2、O2可循环利用，A正确；由表知，在相同压强下，升高温度，二氧化硫的平衡转化率减小，则2SO2＋O22SO3为放热反应，B正确；SO2中含有的杂质可能吸附在催化剂表面，活性降低，催化效果减弱，所以净化SO2的目的是防止催化剂中毒，C正确；采用温度450 ℃有利于提高催化剂活性，1 MPa和10 MPa两条件下SO2转化率变化不大，但10 MPa压强大，对动力和设备要求高，所以实际生产中，接触室中应采用温度450 ℃，压强1 MPa，D错误。 13．如图为工业合成氨的流程图，回答下列问题： (1)图中采取的措施可提高原料平衡转化率的是________(填序号)。 (2)对于工业合成氨的说法正确的是________(填标号)。 A．温度越高，催化剂的活性越大 B．工业合成氨的条件是500 ℃和20 MPa，此时催化剂活性最大，反应速率较快 C．压强越大，速率越快，平衡产率越高，所以工业合成氨压强越大越好 (3)某兴趣小组为研究不同条件对工业合成氨反应物平衡转化率的影响情况，在密闭容器中进行了如表实验(反应起始的温度和压强均相同)： 序号 起始投入量 反应物平 衡转化率 N2 H2 NH3 ①恒温恒容 1 mol 3 mol 0 α1 ②绝热恒容 1 mol 3 mol 0 α2 ③恒温恒压 2 mol 6 mol 0 α3 则：α1______(填“>”“<”或“＝”，下同)α2、α1______α3。 (4)在容积相同的三个密闭刚性容器中，分别投入1.0 mol N2和3.0 mol H2，在不同温度(500 K和600 K)、不同催化剂表面积(82 m2/g和124 m2/g)条件下，反应体系压强(p)随时间变化关系如图甲所示。 ①曲线 Ⅲ 对应的温度和催化剂表面积可能为________。 ②在曲线 Ⅲ 对应条件下，某反应容器中H2、N2、NH3的分压依次是20 kPa、10 kPa、10 kPa，此时反应速率v正________(填“<”“>”或“＝”)v逆。 (5)如图乙表示500 ℃，60.0 MPa条件下，平衡时NH3的体积分数与原料气投料比的关系。若投料比为4时，氨气的体积分数为40%，NH3的体积分数可能为图乙中的________(填“M”“N”或“P”)点。 答案：(1)②⑤　(2)B　(3)>　<　(4)①500 K、124 m2/g　②<　(5)P 解析：(1)增大压强，合成氨反应正向移动，液化分离出氨气后的氮气和氢气循环到热交换机内重复利用，可提高原料平衡转化率，可提高原料平衡转化率的是②⑤。 (2)催化剂在一定温度范围内活性最大，A错误；工业合成氨的条件是500 ℃和20 MPa，此时催化剂活性最大，反应速率较快，B正确；压强越大，速率越快，平衡产率越高，但工业合成氨要考虑设备承压能力和动力消耗等因素，不是压强越大越好，C错误。 (3)合成氨反应放热，①②比较，②绝热恒容，温度升高，平衡逆向移动，反应物平衡转化率减小，所以α1>α2；①③比较，③相当于增大压强，平衡正向移动，反应物平衡转化率增大，α1<α3。 (4)①Ⅱ、 Ⅲ 初始压强小，反应温度低， Ⅲ 反应速率大于Ⅱ，可知 Ⅲ 催化剂表面积大，曲线 Ⅲ 对应的温度和催化剂表面积可能为500 K、124 m2/g。 ②在曲线 Ⅲ 对应条件下， 50－x＋150－3x＋2x＝160，x＝20，Kp＝＝；某反应容器中H2、N2、NH3的分压依次是20 kPa、10 kPa、10 kPa，Qp＝＝>Kp，此时反应逆向进行，速率v正<v逆。 (5)投料比等于化学计量数比时，平衡体系中产物的百分含量最大，所以氢气和氮气的投料比等于3时，氨气的百分含量最大，则投料比为4时，氨气的体积分数可能为图乙中的P点。 学科网（北京）股份有限公司 $$