第2章 第4节 化学反应的调控-（配套练习）【精讲精练】2026-2027学年高中化学选择性必修第一册（人教版）

**基本信息** 该同步练习分基础训练和能力提升两层，基础巩固工业反应原理，提升综合应用平衡计算，梯度合理，适配新授课知识巩固与科学思维培养。 **分层设计** |层次|知识覆盖|设计特色| |----|----------|----------| |基础训练|单一工业反应原理（如合成氨、硫酸制备条件选择）|选择题为主，聚焦基础考点（如平衡移动、催化剂作用）| |能力提升|综合应用（平衡计算、多反应体系分析）|非选择题增加，结合图表分析与计算（如平衡常数计算、产率影响因素）|

[对应知能达标训练P31] 说明：选择题每题3分；非选择题共30分，本试卷共60分。 [基础训练] 1．合成氨工业中，原料气(N2、H2及少量CO、NH3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[Cu(NH3)2]＋＋CO＋NH3⥫⥬[Cu(NH3)3CO]＋　ΔH<0。以下说法错误的是(　　) A．原料气中H2的体积分数越大，平衡混合物中氨的体积分数也越大 B．杂质有可能引发催化剂中毒 C．使用催化剂可降低反应的活化能，大大提高生产效率 D．铜氨液再生的适宜条件是高温低压 解析　A　工业合成氨的反应为N2＋3H2⥫⥬2NH3，所以适当增大氢气的量，会使平衡向正向移动，从而使混合物中氨的体积分数变大，但不是原料气中H2的体积分数越大平衡混合物中氨的体积分数越大，无杂质时，理论上当投料比＝3时，氨的体积分数最大，A错误；CO可能会引发催化剂中毒，导致活性下降，B正确；使用催化剂可降低反应的活化能，增大反应速率，从而大大提高生产效率，C正确；根据铜氨液与CO、氨气的反应可知，要使铜氨液再生，需使平衡向逆反应方向移动，升高温度或减小气体压强均可使平衡逆移，满足要求，D正确。 2．某化工厂生产Z的反应为X (g) ＋ 2Y(g)⥫⥬2Z(g)；ΔH＜0，温度、压强对Y的转化率的影响如下表所示： 　　　压强/MPa 温度/℃　 0.1 0.5 1 10 400 99.2 99.6 99.7 99.9 500 93.5 96.9 97.8 99.3 600 73.7 85.8 89.5 96.4 工业合成Z的适宜条件是(　　) A．高温、高压　　　　 B．低温、高压 C．常温、常压 D．常压较高温度 解析　D　该反应为可逆反应，正反应方向为体积减少的放热反应，从化学平衡移动条件分析应该采用低温高压有利于生成Z；增大压强可以使Y的转化率增大；而根据表格中提供的数据发现，压强的增加引起Y转化率的变化并不明显，所以工业上直接采用常压；同时反应中使用催化剂，为了使催化剂的催化活性最强，根据表格中提供的数据应该采用400～500 ℃， 工业合成Z的适宜条件是常压较高温度。 3．下列工业生产所采取的措施和基本原理不一致的是(　　) A．合成氨反应分离氨气以后的尾气循环使用，目的是充分利用原料 B．接触法制硫酸中，使用热交换器的目的是充分利用能源 C．侯氏制碱法比氨碱法更好的主要原因是前者更有利于保护环境 D．用氨水吸收制硫酸的尾气，目的是保护环境 解析　C　N2＋3H22NH3，该反应为可逆反应，不能完全转化，循环使用氮气和氢气，可以减少成本，提高原料利用率，A不符合题意；二氧化硫与氧气反应生成三氧化硫的反应为放热反应，使用热交换装置，充分利用可节约能源，B不符合题意；侯氏制碱法比氨碱法更好的主要原因是：提高了食盐利用率，缩短了生产流程，降低了纯碱的成本，C符合题意；用氨水吸收制硫酸的尾气中的二氧化硫，目的是保护环境，防止污染环境，D不符合题意。 4．工业制备硫酸的生产过程及相关信息如下。下列有关说法正确的是(　　) 温度/℃ 不同压强下接触室中SO2的平衡转化率/% 1 MPa 10 MPa 450 99.2 99.7 550 94.9 97.7 工艺流程 A．循环利用的物质是SO3 B．2SO2(g)＋O2(g)⥫⥬2SO3(g)为放热反应 C．吸收塔中98.3% H2SO4表现强氧化性 D．实际生产中，接触室中应采用温度450 ℃，压强10 MPa 解析　B　2SO2(g)＋O2(g)⥫⥬2SO3(g)为可逆反应，未参与反应的二氧化硫可循环利用，A错误；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(g)＋O2(g)⥫⥬2SO3(g)为放热反应，B正确；吸收塔中98.3% H2SO4是为了吸收三氧化硫，不体现强氧化性，C错误；1 MPa和10 MPa两状态SO2的平衡转化率相差不大，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。 5．煤气化的一种方法是在气化炉中给煤炭加氢，发生的主要反应为C(s)＋2H2(g)⥫⥬CH4(g)。在V L的密闭容器中投入a mol碳(足量)，同时通入2a mol H2，控制条件使其发生上述反应，实验测得碳的平衡转化率随压强及温度的变化关系如图所示。下列说法正确的是(　　) A．上述正反应为放热反应 B．在4 MPa、1200 K时，图中X点v正(H2)＜v逆(H2) C．在5 MPa、800 K时，该反应的平衡常数为 D．工业上维持6 MPa、1000 K而不采用10 MPa、1000 K，主要是因为前者碳的转化率高 解析　C　升高温度，碳的平衡转化率增大，则平衡正向移动，上述正反应为吸热反应，A不正确；在4 MPa、1200 K时，图中X点未达平衡，碳的转化率应不断升高，直至达到平衡，所以v正(H2)＞v逆(H2)，B不正确；在5 MPa、800 K时，碳的平衡转化率为50%，则平衡时H2的物质的量为a mol，CH4的物质的量为0.5a mol，该反应的平衡常数为＝，C正确；从图中可以看出，从6 MPa、1000 K到10 MPa、1000 K，碳的平衡转化率增大，但幅度不大，而消耗的动力增加、对设备的要求提高，经济上不合算，所以工业上维持6 MPa、1000 K而不采用10 MPa、1000 K，D不正确。 6．开发CO2催化加氢可合成二甲醚。其主要反应为： ① CO2(g)＋ 3H2(g)⥫⥬ CH3OH(g) ＋ H2O(g)　ΔH1 ＝－49.01 kJ·mol-1 ② 2CH3OH(g)⥫⥬CH3OCH3(g) ＋ H2O(g)　ΔH2 ＝－24.52 kJ·mol-1 合成二甲醚时还会发生副反应： ③ CO2(g)＋ H2(g)⥫⥬CO(g) ＋ H2O(g)　ΔH3 ＝ ＋ 41.2 kJ·mol-1 其他条件相同时，反应温度对CO2平衡总转化率及反应2.5小时的CO2实际总转化率影响如图1所示；反应温度对二甲醚的平衡选择性及反应2.5小时的二甲醚实际选择性影响如图2所示。 (已知：CH3OCH3的选择性＝×100%) 图1 图2 下列说法正确的是(　　) A．不改变反应时间和温度，增大压强或增大CO2与H2的投料比都能进一步提高CO2实际总转化率和二甲醚实际选择性 B．CO2催化加氢合成二甲醚的最佳温度为240 ℃左右 C．温度高于290 ℃，CO2平衡总转化率随温度升高而上升的原因为反应①进行程度大于反应③ D．一定温度下，加入多孔CaO(s)或选用高效催化剂，均能提高平衡时H2的转化率 解析　B　增大压强，反应①化学平衡正向移动，反应③化学平衡不移动，CO2实际总转化率和二甲醚实际选择性都提高，但是增大CO2和H2的投料比，CO2的实际总转化率降低，A错误；从图2中可知，240 ℃时二甲醚实际选择性最大，CO2催化加氢合成二甲醚的最佳温度为240 ℃左右，B正确；反应①为放热反应，反应③为吸热反应，升高温度反应③平衡正向移动，反应①平衡逆向移动，温度高于290 ℃，CO2平衡总转化率随温度升高而上升原因为反应③进行程度大于反应①，C错误；使用高效催化剂，能加快反应速率但是不能提高平衡时氢气的转化率，D错误。 7．某化工厂生产硝酸的流程如图1所示；其他条件相同时，装置③中催化剂铂网的成分、温度与氧化率的关系如图2所示。下列说法不正确的是(　　) 图1 图2 A．该流程中，装置①③④中发生了氧化还原反应 B．装置②中利用氨易液化的性质实现反应物和生成物的分离 C．装置③中最佳反应条件是铂网成分为纯铂、温度为900 ℃ D．装置④中通入过量空气可以提高硝酸的产率 解析　C　该流程中，装置①③④中发生了氧化还原反应，A正确；装置②中利用氨易液化的性质实现反应物和生成物的分离，B正确；装置③中最佳反应条件是铂网成分为含10%铑的铂、温度为900 ℃，C错误；装置④中通入过量空气可以提高硝酸的产率，D正确。 8．(10分)在硫酸工业中，通过下列反应使SO2转化为SO3：2SO2(g)＋O2(g) ⥫⥬2SO3(g)　ΔH＝－196.6 kJ·mol-1，下表列出了不同温度和压强下，反应达到平衡时SO2的转化率 温度\压强 1×105Pa 5×105Pa 1×106Pa 1×107Pa 400 ℃ 99.2% 99.6% 99.7% 99.9% 500 ℃ 93.5% 96.9% 97.8% 99.3% 600 ℃ 73.7% 85.8% 89.5% 96.4% (1)在生产中常用过量的空气是为了________________。(3分) (2)在实际生产中，操作温度选定400～500 ℃，是因为______________。(3分) (3)硫酸工业选定压强通常采用常压，做出这种选择的依据是________________。(4分) 解析　(1)二氧化硫转化为三氧化硫的反应是可逆反应，通入过量的空气，可以增大反应物氧气浓度，使平衡向正反应方向移动，提高成本较高的二氧化硫的转化率，增大经济效益，故答案为：增大氧气浓度，提高成本较高的SO2的转化率； (2)二氧化硫转化为三氧化硫的反应是放热反应，升高温度，平衡向逆反应方向移动，会降低二氧化硫的转化率，若温度低于400～500 ℃时，催化剂活性低，反应速率慢，不利于反应进行，400～500 ℃时催化剂活性最高，可最大限度提高反应速率，缩短反应达到平衡所需的时间，故答案为：温度较低时，催化剂活性低，反应速率慢；温度过高，SO2的平衡转化率会降低； (3)由表格数据可知，400～500 ℃时，常压条件下二氧化硫的转化率已经很高，若再增大压强，会增加设备、增大投资和能量消耗，会增加成本，降低经济效益，所以实际生产中常采用常压，故答案为：在常压及400～500 ℃时，SO2的转化率已经很高；若加压会增加设备、增大投资和能量消耗。 答案　(1)增大氧气浓度，提高成本较高的SO2的转化率 (2)温度较低时，催化剂活性低，反应速率慢；温度过高，SO2的平衡转化率会降低 (3)在常压及400～500 ℃时，SO2的转化率已经很高；若加压会增加设备、增大投资和能量消耗 [能力提升] 9．在2 L恒容密闭容器中充入1 mol CO、2 mol H2，在一定条件下发生如下反应：2H2(g)＋CO(g)⥫⥬CH3OH(g)　ΔH＝－90.1 kJ·mol-1；CO的平衡转化率与温度、压强之间的关系如图所示。下列推断正确的是(　　) A．工业上，利用上述反应合成甲醇，温度越高越好 B．图像中X代表压强，M1与M2代表不同温度，且M2>M1 C．图像中P点代表的平衡常数K的数值为4 D．若维持温度和容器容积不变，再充入1 mol CO、2 mol H2，达到平衡时CO的转化率不变 解析　C　该反应的正反应为放热反应，升高温度，虽然化学反应速率加快，但平衡逆向移动，甲醇的产率减小，故利用该反应合成甲醇时温度不是越高越好，A项错误；该反应的正反应为气体体积减小的放热反应，温度一定时，增大压强，平衡正向移动，CO的平衡转化率增大，压强一定时升高温度，平衡逆向移动，CO的平衡转化率减小，图像中X代表压强，M1与M2代表温度且M2＜M1，B项错误；图像中P点CO的平衡转化率为50%，列三段式： CO(g) ＋　2H2(g)⥫⥬CH3OH(g) c(起始)/(mol/L) 0.5 1 0 c(转化)/(mol/L) 0.5×0.5 0.5 0.25 c(平衡)/(mol/L) 0.25 0.5 0.25， 平衡常数K＝＝＝4，C项正确；该反应的正反应气体体积减小，若维持温度和容器容积不变，再充入1 mol CO、2 mol H2，相当于增大压强，平衡正向移动，达到平衡时CO的转化率增大，D项错误。 10．CO常用于工业冶炼金属，如图是在不同温度下CO还原四种金属氧化物达平衡后气体中lg[c(CO)/c(CO2)]与温度(T)的关系曲线图。下列说法正确的是(　　) A．工业上可以通过增高反应装置来延长矿石和CO接触的时间，减少尾气中CO的含量 B．CO适宜用于工业冶炼金属铬(Cr) C．工业冶炼金属铜(Cu)时较低的温度有利于提高CO的利用率 D．CO还原PbO2的反应ΔH＞0 解析　C　增高炉的高度，增大CO与矿石的接触，不能影响平衡移动，CO的利用率不变，A错误；由图像可知用CO工业冶炼金属铬时，lg[c(CO)/c(CO2)]一直很高，说明CO转化率很低，故不适合，B错误；由图像可知还原氧化铜或氧化铅时，温度越高，lg[c(CO)/c(CO2)]越高，说明CO转化率越低，平衡逆向移动，说明这两个反应均为放热反应，低温有利于提高CO利用率，C正确、D错误。 11．在常压，Ru/TiO2催化下，CO2和H2混合气体(体积比1∶4，总物质的量a mol)进行反应，测得CO2转化率、CH4和CO选择性随温度变化情况分别如下图所示(选择性：转化的CO2中生成CH4或CO的百分比)。 反应Ⅰ　CO2(g)＋4H2(g) ⥫⥬CH4(g)＋2H2O(g)　ΔH1 反应Ⅱ 　CO2(g) ＋ H2(g) ⥫⥬ CO(g)＋H2O(g)　ΔH2 图1 图2 下列说法不正确的是(　　) A．ΔH1小于零 B．温度可影响产物的选择性 C．CO2平衡转化率随温度升高而降低 D．其他条件不变，将CO2和H2的初始体积比改变为1∶3，可提高CO2平衡转化率 解析　D　结合题目的两幅图，可知在350～400 ℃ CH4的选择性为100%，也就是CH4仅发生反应Ⅰ，看图1得知在此温度区间升高温度，CO2转化率下降，平衡逆向移动，所以反应Ⅰ的ΔH1小于零，故A正确；由图像2分析可知，图像变化趋势随温度升高到400 ℃以上，CH4和CO选择性受温度影响，随着温度升高，甲烷的选择性减小，一氧化碳的选择性增大，温度可影响产物的选择性，故B正确；在一定的温度范围内，只发生了反应Ⅰ，由于ΔH1＜0，可知CO2平衡转化率随温度升高而降低，故C正确；图1是CO2和H2混合气体体积比1∶4时得到的曲线，若要增大CO2的平衡转化率，应提高H2所占的比例，故D错误。 12．(10分)乙酸制氢具有重要意义，发生的反应如下： 热裂解反应：CH3COOH(g)===2CO(g)＋2H2(g)　ΔH＝＋213.7 kJ·mol-1 脱羧基反应：CH3COOH(g)===CH4(g)＋CO2(g)　ΔH＝－33.5 kJ·mol-1 (1)请写出CO与H2反应生成甲烷的热化学方程式：______________________。(3分) (2)在密闭容器中，利用乙酸制氢，选择的压强为__________(填“高压”或“常压”)。其中温度与气体产率的关系如图所示： ①约650 ℃之前，脱羧基反应活化能低，速率快，故氢气产率低于甲烷；650 ℃之后氢气产率高于甲烷，理由是随着温度升高，热裂解反应速率加快，同时_______________ ________________________________________________________。(3分) ②保持其他条件不变，在乙酸气中掺杂一定量水，氢气产率显著提高而CO的产率下降，请分析原因：________________________。(2分) (3)若利用合适的催化剂控制其他副反应，温度为T ℃时达到平衡，总压强为p kPa，热裂解反应消耗乙酸30%，脱羧基反应消耗乙酸50%，H2体积分数为__________；脱羧基反应的平衡常数Kp为__________ kPa(Kp为以分压表示的平衡常数，分压＝总压×体积分数，计算结果用最简式表示)。(2分) 解析　(1)根据盖斯定律②－①得，2CO(g)＋2H2(g)===CH4(g)＋CO2(g)　ΔH＝－33.5 kJ·mol-1－213.7 kJ·mol-1＝－247.2 kJ·mol-1； (2)CH3COOH(g)===2CO(g)＋2H2(g)正反应气体系数和增大，减压有利于平衡正向移动，利用乙酸制氢，选择的压强为常压； ①热裂解正反应吸热、脱羧基反应正反应放热，升高温度，热裂解反应速率加快，热裂解反应正向进行，而脱羧基反应逆向进行，所以650 ℃之后氢气产率高于甲烷； ②CO(g)和H2O(g)在高温下反应生成H2(g)和CO2(g)，所以在乙酸气中掺杂一定量水，氢气产率显著提高而CO的产率下降； (3)设通入乙酸的物质的量为a mol，热裂解反应消耗乙酸30%，则反应生成CO 0.6a mol、氢气0.6a mol；脱羧基反应消耗乙酸50%，则反应生成甲烷0.5a mol、二氧化碳0.5a mol，剩余乙酸0.2a mol；容器内气体总物质的量是0.2a mol＋0.5a mol＋0.5a mol＋0.6a mol＋0.6a mol＝2.4a mol，H2体积分数为×100%＝25%；脱羧基反应的平衡常数Kp＝＝p kPa。 答案　(1)2CO(g)＋2H2(g)===CH4(g)＋CO2(g)　ΔH＝－247.2 kJ·mol-1　(2)常压 ①热裂解反应正向进行，而脱羧基反应逆向进行 ②CO(g)和H2O(g) 在高温下反应生成H2(g) 和CO2(g)　(3)25%　p 13．(10分)醇烃化新技术是近几年合成氨工业净化精炼原料气、除去少量CO的一种新方法。其原理可分为甲醇化和甲烷化两个部分。 甲醇化：CO(g)＋2H2(g)⥫⥬CH3OH(g)　ΔH1＝－111 kJ·mol-1 甲烷化：CO(g)＋3H2(g)⥫⥬CH4(g)＋H2O(g)　ΔH2＝－203 kJ·mol-1 (1)下列措施有利于提高醇烃化过程中CO转化率的是________(填字母)。(2分) A．及时分离出CH3OH B．适当升高反应温度 C．使用高效的催化剂 D．适当增大压强 (2)甲醇化平衡常数可用Kα＝表示；α为平衡组分中各物质的物质的量分数。若CO与H2混合原料气中CO的体积分数为1%，经甲醇化后CO的平衡转化率为w，则Kα＝________(用含w的表达式表示)。(2分) (3)测试a、b两种催化剂在不同压强和温度条件下，甲醇化过程中催化效率如图所示： 从上图可知选择哪种催化剂较好________(填a或b)，理由是___________________ _________________________________________________________。(6分) 解析　(1)及时分离出CH3OH，平衡向正反应方向移动，CO转化率增大，故A正确；反应为放热反应，升高反应温度，平衡逆向移动，CO转化率减小，故B错误；使用高效的催化剂，催化剂不影响化学平衡，故C错误；反应为气体体积减小的反应，适当增大压强，平衡正向移动，CO转化率增大，故D正确； (2)CO与H2混合原料气中CO的体积分数为1%，设参与反应的CO为1 mol，则H2为99 mol，经甲醇化后CO的平衡转化率为w，列三段式： 　　　 CO(g)＋2H2(g)⥫⥬CH3OH(g) 起始n: 1 99 　 0 转化n: w 2w 　 w 平衡n: 1－w 99－2w w 根据α＝，Kα＝＝＝； (3)由图可知，b催化剂达到较高催化效率时的压强小，达到较高催化效率时温度低且受温度影响小，故选择b催化剂。 答案　(1)AD　(2) (3)b　达到较高催化效率时的压强小，达到较高催化效率时温度低且受温度影响小 学科网（北京）股份有限公司 $