[课后分层练(14)] 化学反应的调控-【正禾一本通】2025-2026学年高二化学选择性必修1同步课堂高效讲义配套练习（人教版单选）

本讲义聚焦化学反应的调控核心知识点，系统梳理化学平衡移动原理、反应速率影响因素，通过合成氨、硫酸工业等工业案例，搭建从理论到实际应用的学习支架。 资料采用分层设计结合真实工业情境，通过转化率数据表格分析、流程推断等培养科学思维，联系绿色化工体现科学态度与责任，助力课中教学和课后查漏补缺。

[课后分层练（十四）]　化学反应的调控 （限时40 min，选择题每题3分，非选择题17分） 【基础达标练】 1．（2025·山东德州高二期中）下列有关合成氨条件选择的说法正确的是(　　) A．适当增加氢气的浓度可提高氮气的平衡转化率 B．温度越高，速率越快，生产效益越好 C．使用铁触媒能提高合成氨反应的平衡转化率 D．将氨及时液化分离不利于提高氨的产率 答案：A。 2．（2025·河南郑州外国语学校期中）硫酸工业中SO2催化氧化生成SO3：2SO2(g)＋O2(g)⥫⥬2SO3(g)　ΔH＝－196.6 kJ·mol-1。将一定量的SO2和O2混合气在催化剂作用下反应。不同条件下，反应达到平衡时SO2的转化率如下表。下列有关说法正确的是(　　) 温度/℃ 平衡时SO2的转化率/% 0.1 MPa 0.5 MPa 1 MPa 5 MPa 10 MPa 450 97.5 98.9 99.2 99.6 99.7 500 85.6 92.9 94.9 97.7 98.3 A．正反应的活化能小于逆反应的活化能 B．其他条件相同，550 ℃一定比450 ℃时反应速率快 C．实际生产中，最适宜的条件是温度450 ℃、压强10 MPa D．常温常压下，将0.5 mol O2和2 mol SO2混合充分反应，放出热量98.3 kJ 解析：选A。反应热等于正反应的活化能减去逆反应的活化能，正反应是一个放热反应，故正反应的活化能小于逆反应的活化能，A正确；要考虑催化剂的活性温度，B错误；450 ℃、1个标准大气压下SO2的转化率已经相当高了，再增大压强转化率提升较小，但对设备要求较高，C错误；常温常压下，将0.5 mol O2和2 mol SO2混合充分反应，O2不可能完全转化，故放出热量小于98.3 kJ，D错误。 3．氨是一种重要的化工产品和化工原料，下图为合成氨以及氨氧化制硝酸的流程示意图。 下列说法错误的是(　　) A．R比N2较容易与H2反应 B．氧化炉中发生的反应为：4NH3＋7O24NO2＋6H2O C．向吸收塔中通入R气体，有利于提高硝酸的产率 D．工业生产中为了盛装大量浓硝酸，可选择铁作为罐体材料 解析：选B。合成塔中N2与H2反应生成NH3，氧化炉中NH3与单质R即O2反应生成NO，NO与O2、水在吸收塔中反应生成硝酸。R为O2，根据元素周期律，O2比N2更易与H2反应，A正确；氧化炉中发生反应：4NH3＋5O24NO＋6H2O，B错误；吸收塔中发生反应：3NO2＋H2O===2HNO3＋NO，通入的O2与NO反应生成NO2，继续与H2O反应生成HNO3，有利于HNO3生成，C正确；常温下，Fe遇浓HNO3发生钝化，生成致密的氧化物保护膜阻碍HNO3继续与金属Fe反应，D正确。 4．（2025·湖南长郡中学校联考）在一定条件和催化剂作用下，CO2加氢可以合成二甲醚(CH3OCH3)，反应Ⅰ.2CO2(g)＋6H2(g)===CH3OCH3(g)＋3H2O(g)　ΔH1<0，在同一条件下还可能发生副反应Ⅱ.CO2(g)＋H2(g)===CO(g)＋H2O(g)　ΔH2>0。下列说法正确的是(　　) A．实际生产中温度常常控制在500 ℃左右，这是因为在高温下生成二甲醚的选择性较高 B．增大压强有助于生成更多二甲醚，故生产中使用的压强越大越好 C．在任何温度下反应Ⅰ都能自发进行 D．及时将二甲醚从体系中分离出来有助于提高二甲醚的平衡产率 解析：选D。反应Ⅰ是放热反应，反应Ⅱ是吸热反应，温度升高，反应Ⅰ平衡逆向移动，反应Ⅱ平衡正向移动，故高温下发生反应Ⅰ生成二甲醚的选择性较低，实际生产中温度常常控制在500 ℃左右可能是考虑催化剂活性，A错误；反应Ⅰ是气体分子数减小的反应，故增大压强有助于生成更多产物，但生产中还需考虑设备成本等问题，故压强并非越大越好，B错误；反应Ⅰ是ΔH<0，ΔS<0，则ΔG＝ΔH－TΔS在高温下可能大于零，此时反应不能自发进行，C错误。 5．下图是工业合成氨的流程示意图。有关说法不正确的是(　　) A．步骤①中“净化”可以防止催化剂中毒 B．步骤②③既可加快反应速率，也可增大平衡常数 C．步骤④⑤均有利于提高原料的平衡转化率 D．步骤⑤的目的是将未反应的N2和H2循环再利用 解析：选B。加压、使用催化剂不能增大平衡常数，B错误。 6．西湖大学科研团队正在研究“聚酮合成酶（由链霉菌产生）”在有空气存在下“组装”物质的机理。物质A的“组装”过程如图所示，下列有关说法错误的是(　　) A．温度会影响“组装线”的“组装”效率 B．“组装”过程中可能有CO2和H2O生成 C．将四种“聚酮合成酶”交换顺序，也可以组装出该物质 D．上述流程如能大规模应用，可实现化工生产的“绿色化” 解析：选C。聚酮合成酶（由链霉菌产生）是一种蛋白质，也是高效催化剂，在一定的温度范围内催化活性最好，温度过低或过高均会影响组装线的组装效率，A正确；4种原料共含12个C原子，物质A有10个C原子，“组装线”在最后一步组装过程中，丙烷有一个C原子转化为羧基，被氧化，多余的C和H原子可能会反应生成CO2和H2O，B正确；将四种聚酮合成酶交换顺序，不可以组装出该物质，顺序不同结构不同，C错误；上述流程如能大规模应用，可实现化工生产的“绿色化”，D正确。 7．工业合成氨是人类科学技术的一项重大突破。回答下列问题： (1)在密闭容器中通入a mol N2和b mol H2，若在一定条件下反应达到平衡状态，容器中剩余c mol N2。 ①达到平衡时，H2的转化率为　　　　。 ②若把容器的体积扩大一倍，则正反应速率　　 　（填“增大”“减小”或“不变”，下同），逆反应速率　　　　，H2的转化率　　 　。 (2)研究发现铁催化剂表面上合成氨的反应过程如图所示，其中吸附在铁催化剂表面上的微粒用*标注。 该反应过程中最大活化能对应步骤的化学方程式为________________________________________________________________________。 合成氨反应N2(g)＋H2(g)⥫⥬NH3(g)的ΔH＝　　 　kJ/mol（用图中字母表示）。 解析：(1)①据所给信息可知消耗N2的物质的量为(a－c) mol，则消耗H2的物质的量为3(a－c) mol，H2的转化率为×100%。②容器体积扩大一倍，各物质浓度减小，压强减小，正、逆反应速率均减小，平衡向逆反应方向移动，H2的转化率减小。(2)由反应历程和相对能量图可知，活化能最大的是过渡态4的反应，因此化学方程式为NH＋H*===NH；从相对能量上看，合成氨反应是放热反应，反应焓变＝生成物总能量－反应物总能量＝(b－a) kJ/mol－0 kJ/mol＝(b－a) kJ/mol。 答案：(1)①×100%　②减小　减小　减小 (2)NH＋H*===NH　(b－a) 【拓展提能练】 8．（2025·辽宁沈阳五校协作体高三期中）科学家结合实验与计算机模拟结果，研究了合成氨的反应过程，如图所示。其中吸附在催化剂表面的物质用*表示，TS表示过渡态。下列说法正确的是(　　) A．图示过程包含了9个基元反应 B．N＋3H2===N＋6H*反应的ΔH<0，说明H—H键断裂放出热量 C．实际工业生产中，合成氨一般采用的温度为400～500 ℃，是为了提高氨气产率 D．原料气n(N2)∶n(H2)＝1∶3，平衡时，氨气的体积分数为20%，则N2的转化率约为33.3% 解析：选D。根据反应历程图可知，该历程经历了TS0→TS6的7个基元反应，A错误；化学键的断裂需要吸收热量，B错误；合成氨一般采用的温度为400～500 ℃，是为了使催化剂的活性最大，提高反应速率，C错误；原料气n(N2)∶n(H2)＝1∶3，平衡时，氨气的体积分数为20%，设n(N2)＝1 mol，则n(H2)＝3 mol，消耗的n(N2)＝x mol，列三段式： 　　　　　　N2(g)＋3H2(g)⥫⥬2NH3(g) 起始量/mol 1 3 0 转化量/mol x 3x 2x 平衡量/mol 1－x 3－3x 2x 因×100%＝20%，解得x＝ mol，则N2的转化率约为×100%＝33.3%，D正确。 9．合成氨的化学反应为N2(g)＋3H2(g)⥫⥬2NH3(g)　ΔH＝－92.4 kJ·mol-1。科研人员合作研究，提出基于机械化学（“暴力”干扰使铁活化）在温和条件下由氮气合成氨的新方案（过程如图所示），利用这种方案所得氨的体积分数最终可高达82.5%。下列有关分析错误的是(　　) A．铁是该合成氨反应的催化剂 B．采用该方案生产氨气，活化能不变 C．采用该方案生产氨气，ΔH不变 D．该方案所得氨的含量高，与反应温度较低有关 解析：选B。由题图可以看出，Fe结合了活性氮原子参与了反应，后又生成Fe，反应前后Fe的质量和化学性质不变，故Fe是合成氨反应的催化剂，A正确；使用催化剂能改变反应历程，降低活化能，但不能改变反应的ΔH，B错误、C正确；合成氨反应是放热反应，较低的反应温度有利于提高NH3产率，D正确。 10．工业合成甲醇的反应为CO2(g)＋3H2(g)⥫⥬CH3OH(g)＋H2O(g)　ΔH<0。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1、图2所示。下列叙述正确的是(　　) A．实际生产中，合成甲醇时压强越大越好 B．增大压强，正反应速率增大，逆反应速率减小 C．合成甲醇的最佳温度为520 K D．520 K之前升高温度单位时间内甲醇的产率减小 解析：选C。图示曲线为反应相同时间，520 K之前反应未达到平衡状态，升高温度，反应速率加快，单位时间内甲醇的产率增大，D错误。 11．（2025·山东肥城慈明学校期中）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＝－49 kJ·mol-1 Ⅱ.CO2(g)＋H2(g)⥫⥬CO(g)＋H2O(g)　ΔH2＝＋41 kJ·mol-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CH3OH的选择性和产率随温度的变化如图所示： 已知：CH3OH的选择性＝×100% 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 ℃，催化剂选择CZT C．使用CZ(Zr­1)T，230 ℃以上，升高温度甲醇的产率降低，原因可能是催化剂的活性降低 D．使用CZT，230 ℃以上，升高温度甲醇的产率降低，可能是因为反应Ⅱ平衡正向移动 解析：选D。恒温恒压下充入氮气，容器容积增大，反应物与生成物的总分压减小，反应Ⅰ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，平衡正向移动，CO的产率增加，A错误；相同条件下催化剂CZ(Zr­1)T选择性更高，此催化剂在230 ℃选择性较高且CH3OH的产率最高，所以合成甲醇的最适宜条件为约230 ℃、催化剂选择CZ(Zr­1)T，B错误；反应Ⅰ为放热反应，230 ℃以上升温平衡逆向移动，而反应Ⅱ为吸热反应，升温平衡正向移动，导致甲醇的产率降低，C错误；使用CZT，230 ℃以上甲醇的选择性低，且升温反应Ⅱ正向移动，所以该条件下主要以反应Ⅱ为主导致甲醇的产率降低，D正确。 12．（2025·江西赣州高二期中联考）工业上用生物法处理H2S的原理如下： 反应1：H2S＋Fe2(SO4)3===S↓＋2FeSO4＋H2SO4 反应2：4FeSO4＋O2＋2H2SO42Fe2(SO4)3＋2H2O 以硫杆菌作催化剂时，反应温度及溶液pH对Fe2+氧化速率的影响分别如图甲、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：Fe2+>H2S B．当反应温度过高时，Fe2+氧化速率下降的原因可能是硫杆菌失去活性 C．由图甲和图乙可得出结论：使用硫杆菌作催化剂的最佳条件为30 ℃、pH＝2.0 D．当反应1中转移0.2 mol电子时，反应1中消耗的H2S在标准状况下的体积为2.24 L 解析：选A。根据化学方程式可知，H2S为还原剂，FeSO4为还原产物，利用还原剂的还原性强于还原产物的还原性，即有H2S＞FeSO4，A错误；温度过高，能使蛋白质变性，催化剂的活性降低，因此当反应温度过高时，Fe2+氧化速率下降的原因可能是硫杆菌失去活性，B正确；根据图像可知，催化剂活性最大的最佳条件是30 ℃，pH＝2.0左右，C正确；反应1中，消耗1 mol H2S，转移2 mol电子，因此转移0.2 mol电子时，消耗的硫化氢在标准状况下的体积为2.24 L，D正确。 13．Ⅰ.1909年哈伯在实验室中首次利用氮气与氢气反应合成氨，实现了人工固氮。 (1)一定条件下，氨的平衡含量如下表，哈伯选用的条件是550 ℃、10 MPa，而非200 ℃、10 MPa，主要原因是________________________________________________________________________。 温度/ ℃ 压强/MPa 氨的平衡含量/% 200 10 81.5 550 10 8.25 Ⅱ.在其他条件不变时，不同温度(200 ℃、400 ℃、600 ℃)、压强下，平衡混合物中NH3的物质的量分数的变化情况如下图所示： (2)曲线a对应的温度是　　　　 　；M、N、Q点平衡常数K的大小关系是　　　　　　　　　。 Ⅲ.最新“人工固氮”的研究报道：常温、常压、光照条件下，N2在催化剂表面与某物质发生反应，相应的平衡常数表达式为K＝。 (3)写出上述反应的化学方程式：________________________________________________________________________（标明物质的状态）。 (4)已知该反应的平衡常数K与温度的关系如图，则此反应的正反应　　　　 　（填“吸热”“放热”或“不能确定”）。 (5)常温下，如果上述反应在体积不变的密闭容器中发生，当反应达到平衡时，下列描述正确的是　　　　 　。 A．容器中气体的平均分子量不随时间而变化 B．v(N2)∶v(O2)＝2∶3 C．容器中气体的密度不随时间而变化 D．再次通入稀有气体，平衡逆向移动 Ⅳ.工业上，在催化剂条件下，用NH3作为还原剂将烟气中的NOx还原成无害的氮气和水，化学方程式可表示为2NH3(g)＋NO(g)＋NO2(g)⥫⥬2N2(g)＋3H2O(g)。 (6)一定条件下，在容积为2 L的密闭容器内反应，20 min时达到平衡，生成N2 0.6 mol，则平均反应速率v(NO)＝　　　　。 (7)NH3的平衡转化率(α)与反应温度(T)和压强(p)的关系如下图所示，根据图像判断：p1　　　（填“>”“<”或“＝”）p2。 (8)温度不变，将容器体积压缩至原来的一半，再次达到新平衡，NO的浓度为原来的1.6倍，此时N2的体积分数相比原平衡状态下　　　　 　（填“增大”“减小”或“保持不变”）。 (9)体系的颜色变化能否作为判断上述反应达到平衡的依据？并说明理由：________________________________________________________________________。 解析：(2)合成氨反应为放热反应，升高温度，平衡向逆反应方向移动，氨气的百分含量降低，平衡常数减小，所以曲线a对应的温度是200 ℃，由图可知温度的大小关系为Q＝M＜N，则平衡常数的大小关系为KQ＝KM>KN。(5)反应达到平衡时，向恒容容器中通入稀有气体，反应体系中各物质的浓度不变，反应速率不变，平衡不移动，D错误。(6)由题意可知，20 min反应达到平衡时，生成氮气的物质的量为0.6 mol，由化学方程式可知，一氧化氮的反应速率为＝0.007 5 mol/(L·min)。(7)该反应是气体体积增大的反应，温度一定时，增大压强，平衡向逆反应方向移动，氨气的转化率减小，由图可知，温度相同时，p1条件下氨气的转化率小于p2条件下，所以压强p1大于p2。(8)温度不变，将容器体积压缩至原来的一半，再次达到新平衡，一氧化氮的浓度为原来的1.6倍，说明温度一定时，增大压强，水蒸气转化为液态水，平衡向正反应方向移动，所以氮气的体积分数增大。(9)由化学方程式可知，混合气体中只有二氧化氮为红棕色气体，体系的颜色不变说明二氧化氮的浓度不变，正、逆反应速率相等，反应已达到平衡，所以体系的颜色变化能作为判断上述反应达到平衡的依据。 答案：(1)550 ℃、10 MPa的条件下，催化剂活性最好，可以提高合成氨的反应速率 (2)200 ℃　KQ＝KM>KN (3)2N2(g)＋6H2O(l)4NH3(g)＋3O2(g)　(4)吸热　(5)ABC　(6)0.007 5 mol/(L·min)　(7)>　(8)增大　(9)能，混合气体中只有NO2为红棕色气体，混合气体颜色不变，说明NO2的浓度不变，反应达到平衡状态 学科网（北京）股份有限公司 $