2.4 化学反应的调控 练习—2025--2026学年高二上学期化学人教版选择性必修1

2.4 化学反应的调控 【教材课后习题P51】 1.合成氨工业中采用循环操作，主要是为了( ) A.增大化学反应速率 B.提高平衡混合物中氨的含量 C.降低氨的沸点 D.提高氮气和氢气的利用率 2.在密闭容器中，通入和，若在一定条件下反应达到平衡时，容器中剩余。 （1）达到平衡时，生成的物质的量为____________。 （2）达到平衡时，的转化率为______________。 （3）若把容器的容积减小到原来的，则正反应速率__________（填“增大”“减小”或“不变”，下同），逆反应速率__________，的转化率__________。 3.在硫酸工业中，通过下列反应使氧化为：。下表列出了在不同温度和压强下，反应达到平衡时的转化率。 温度/℃ 平衡时的转化率/% 0.1MPa 0.5MPa 1MPa 5MPa 10MPa 450 97.5 98.9 99.2 99.6 99.7 550 85.6 92.9 94.9 97.7 98.3 （1）从理论上分析，为了使二氧化硫尽可能多地转化为三氧化硫，应选择的条件是___________________________。 （2）在实际生产中，选定的温度为400~500℃，原因是________________________。 （3）在实际生产中，采用的压强为常压，原因是______________________________。 （4）在实际生产中，通入过量的空气，原因是________________________________。 （5）尾气中的必须回收，原因是________________________________________。 4.在合成氨工业中，原料气（、及少量CO、的混合气）在进入合成塔前需经过铜氨液处理，目的是除去其中的CO,其反应为：。 （1）铜氨液吸收适宜的生产条件是_________________。 （2）吸收CO后的铜氨液经过适当处理可再生，恢复其吸收CO的能力，可循环使用。铜氨液再生适宜的生产条件是__________________________________。 5.氢能是一种极具发展潜力的清洁能源。下列反应是目前大规模制取氢气的方法之一。 （1）在生产中，欲使CO的转化率提高，同时提高的产率，可采取哪些措施? （2）在容积不变的密闭容器中，将2.0molCO与8.0mol混合加热到830 ℃发生上述反应，达到平衡时CO的转化率是80%。计算该反应的平衡常数。 （3）实验发现，其他条件不变，在相同时间内，向上述体系中投入一定量的CaO可以增大的体积分数。对比实验的结果如下图所示。 请思考：投入CaO时，的体积分数为什么会增大？微米CaO和纳米CaO对平衡的影响为何不同？ 【教材习题答案】 1.答案：D 解析：合成氨工业中氢气和氮气在催化剂作用下生成氨气的反应为可逆反应，反应后的混合气分离出氨气后还含有氢气和氮气，进行循环操作可以提高氮气和氢气的利用率，降低成本；与增大化学反应速率、提高平衡混合物中氨的含量、降低氨的沸点无必然关系； 故选D。 2.（1）答案： 解析：开始通入和，发生反应，平衡时剩余，则反应消耗，故生成的物质的量为。 （2）答案： 解析：反应消耗，必定消耗，故的转化率为：。 （3）答案：增大；增大；增大 解析：容器的容积减小到原来的，反应混合物的浓度增大，则正、逆反应速率均增大，平衡正向移动，的转化率增大。 3.答案：（1）450℃，10MPa （2）温度较低，会使反应速率减小，达到平衡所需时间变长；温度较高，二氧化硫的转化率会降低 （3）结合表中数据可知，常压下的转化率已经很高，增大压强时，转化率提升不明显，但对材料的强度和设备制造的要求均提高很多，因此实际生产中采用的压强为常压 （4）增大氧气的浓度，提高二氧化硫的转化率 （5）防止污染环境，同时提高其转化率 4.答案：（1）低温和高压 （2）高温和低压 5.答案：（1）降低温度、增大水蒸气浓度。 （2） （3）CaO与反应生成，平衡正向移动，的体积分数增大；微米CaO的表面积比纳米CaO的小，吸收略少，导致的体积分数略小。 解析：（2）开始时通入2.0molCO和8.0mol（g），平衡时CO的转化率为80%，设容器的容积为，则有 则830℃时该反应的平衡常数 【定点变式训练】 1.对于合成氨反应，下列措施不能提高氮气转化率的是( ) A.增大氢气的浓度 B.增大压强 C.及时移走氨 D.使用高效催化剂 2.下列有关合成氨工业的说法正确的是( ) A.的量越多，的转化率越大，因此，充入的越多越有利于的合成 B.恒容条件下充入稀有气体有利于的合成 C.工业合成氨的反应是熵增加的放热反应，在任何温度下都可自发进行 D.工业合成氨的反应是熵减小的放热反应，在常温时可自发进行 3.合成氨时既要使氨的产率增大，又要使反应速率加快，可采取的办法是( ) ①减压 ②加压 ③升温 ④降温 ⑤及时从平衡混合气中分离出 ⑥补充或 ⑦加催化剂 ⑧减小或的量 A.③④⑤⑦ B.①②⑤⑥ C.②⑥ D.②③⑥⑦ 4.工业上合成氨一般采用700 K左右的温度，其原因是( ) ①适当提高合成氨的速率 ②提高的转化率 ③提高氨的产率 ④催化剂在700 K时活性最大 A.①③ B.①② C.②③④ D.①④ 5.工业上用氮气和氢气合成氨：（反应放热），从反应速率和化学平衡两方面看，合成氨的适宜条件一般为压强：10~30MPa，温度：500℃左右，催化剂：铁触媒。下列有关合成氨工业的叙述不正确的是( ) A.使用铁触媒，可使氮气和氢气混合气体之间的反应在较低温度下取得较高的反应速率 B.工业上选择上述条件下合成氨，可以使氮气全部转化为氨 C.上述化学平衡的移动受到温度、反应物的浓度、压强等因素的影响 D.温度升高，不利于提高氮气的转化率 6.对于合成氨反应，下列研究内容和图示相符的是( ) 选项 A B C D 研究内容 压强对反应的影响 温度对反应的影响 平衡时增大的量对反应的影响 催化剂对反应的影响 图示 7.工业上可通过甲醇羰基化法制取甲酸甲酯：，在容积固定的密闭容器中，投入等物质的量的和CO，测得相同时间内CO的转化率随温度变化如图所示。下列说法不正确的是( ) A.增大压强，甲醇转化率增大 B. 点反应速率 C. 平衡常数：，反应速率： D. 生产时反应温度控制在80~85℃为宜 8.近年来我国大力加强温室气体催化氢化合成甲醇技术的工业化量产研究，实现可持续发展。回答下列问题： （1）已知： 写出催化氢化合成甲醇的热化学方程式：______________________________。 （2）为提高的产率，理论上应采用的条件是___________（填序号）。 a.高温高压 b.低温低压 c.高温低压 d.低温高压 （3）250 ℃时，在恒容密闭容器中由催化氢化合成，如图为不同投料比[]时某反应物X的平衡转化率的变化曲线。 反应物X是_________（填“”或“”）。 （4）250 ℃时，在体积为2.0 L的恒容密闭容器中加入和催化剂，10 min时反应达到平衡，测得。 ①前10 min内的平均反应速率_________。 ②化学平衡常数_____________。 ③催化剂和反应条件与反应物的转化率和产物的选择性高度相关。控制相同投料比和相同反应时间，得到的四组实验数据如表所示： 实验编号 温度/K 催化剂 的转化率/% 甲醇的选择性/% A 543 Cu/ZnO纳米棒 12.3 42.3 B 543 Cu/ZnO纳米片 11.9 72.7 C 553 Cu/ZnO纳米棒 15.3 39.1 D 553 Cu/ZnO纳米片 12.0 70.6 根据上表所给数据，用生产甲醇的最优条件为_________（填实验编号）。 【变式训练答案】 1.答案：D 解析：增大氢气的浓度，平衡正向移动，氮气转化率增大故A错误；合成氨反应是反应前后气体分子数减小的反应，增大压强平衡正向移动，氮气转化率增大，故B错误；及时移走氨，平衡正向移动，氮气转化率增大，故C错误；使用高效催化剂，改变反应速率，但平衡不移动，氮气转化率不变，故D正确。 2.答案：D 解析：A项，投料比为时，更有利于的合成；B项，恒容条件下，充入稀有气体对平衡无影响；C、D项，时反应自发进行，而合成氨反应的，故在常温条件下该反应能自发进行。 3.答案：C 解析：合成氨反应为，该反应的正反应是气体体积减小的放热反应，要使平衡向正反应方向移动且同时加快反应速率，可采取加压或增大反应物浓度的措施，故②⑥符合题意，C正确。 4.答案：D 解析：从影响化学反应速率和催化剂的活性两方面考虑。 5.答案：B 解析：合成氨的反应是可逆反应，反应物的平衡转化率不可能达到100%，B项错误。 6.答案：C 解析： A项，由于条件下先达到平衡，故，减小压强，化学平衡向左移动，的体积分数应降低，错误；B项，由于此反应的，故升温平衡向左移动，的转化率应降低，错误；C项，增大的量，会使正反应速率瞬时增大，化学平衡右移，正确；D项，使用催化剂，能加快反应速率，缩短达到平衡的时间，错误。 7.答案：B 解析：该反应的正反应是气体体积减小的反应，增大压强可以使平衡正向移动，即增大压强甲醇的转化率增大，A项正确。题图是测得相同时间内CO的转化率随温度的变化，并非是在不同温度下的平衡转化率；点之后，仍有一段曲线表示CO的转化率随温度升高而升高，说明点不是平衡状态，则此时正反应速率不等于逆反应速率，B项错误。温度超过约83℃时，随着温度的升高，CO的转化率降低，则说明该反应是放热反应；对于放热反应而言，温度越高，平衡常数越小，故；点的温度比点的低，故，C项正确。根据题图可知，温度在80~85℃的范围内，CO的转化率较高，超过该温度范围，随着温度的升高，CO的转化率降低，反应的最适温度在80~85℃之间，故生产时反应温度控制在80~85℃为宜，D项正确。 8.答案：（1） （2）d （3） （4）①0.225 ② ③B 解析：（1）根据盖斯定律，将题述两个热化学方程式相加可得：。 （2）根据热化学方程式可知，生成的反应是放热反应，也是气体体积减小的反应，故要想提高的产率，需要低温高压，d项合理。 （3）观察图中的横坐标为，假设为定值，则的平衡转化率随的增大而增大，可推知反应物X为。 （4）①的浓度变化量为，则： 的浓度变化量为，则前10 min内的平均反应速率。 ②。③选择性是指产物的专一性，在一个化学反应中若有多个产物，其中某一产物是目标产物，若这个物质的产率越高，说明该反应的选择性越好。观察四组数据，相比之下，B、D中甲醇的选择性好，虽然B中的转化率比D中的稍低些，但是B中的选择性比D中的好，故B为最优条件。 学科网（北京）股份有限公司 $