2.4化学反应的调控同步练习2026-2027学年高二化学上学期（人教版2019选择性必修1）

**基本信息** 本同步练习通过“基础题+综合应用”分层设计，以合成氨、硫酸工业等可逆反应为载体，构建从单一知识点理解到工业情境综合应用的知识巩固路径，培养化学观念与科学思维。 **分层设计** |层次|知识覆盖|设计特色| |----|----------|----------| |基础题|平衡移动、反应速率、催化剂作用等核心概念|10道选择题，聚焦单一因素（压强/温度）对反应的影响，如第1题考查条件对产率和速率的调控| |综合应用|工业条件优化、图表分析、平衡计算等综合能力|14题含选择与填空，结合真实工业情境（如氨分解制氢），通过数据表格、能量变化图考查多因素调控，如第11题分析合成氨工艺条件的选择|

第四节化学反应的调控 一、基础题 1. 已知合成氨反应N2(g)+3H2(g) ⇌2NH3(g) ΔH＜0，既要使合成氨的产率增大，又要使反应速率加快，可采取的方法是 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NH3；⑥补充N2或H2⑦加催化剂； A．③④⑤⑦ B．②④⑥ C．仅②⑥ D．②③⑥⑦ 〖答案〗C 〖分析〗 合成氨反应N2(g)+3H2(g) ⇌2NH3(g) ΔH＜0，该反应的特点为：正反应放热且气体分子数减小；据此分析。 〖解析〗①减压，反应速率减慢，平衡逆向移动，NH3的产率减小，①不可采取； ②加压，反应速率加快，平衡正向移动，NH3的产率增大，②可采取； ③升温，反应速率加快，平衡逆向移动，NH3的产率减小，③不可采取； ④降温，反应速率减慢，平衡正向移动，NH3的产率增大，④不可采取； ⑤及时从平衡混合气中分离出NH3，反应速率减慢，平衡正向移动，NH3的产率增大，⑤不可采取； ⑥补充N2或H2，反应速率加快，平衡正向移动，NH3的产率增大，⑥可采取； ⑦加催化剂，反应速率加快，但平衡不移动，NH3的产率不变，⑦不可采取； 故选②⑥； 故选C。 2.对于可逆反应N2(g)＋3H2(g) ⇌2NH3(g) ΔH＜0。下列研究目的和图示相符的是 A B C D 研究目的 温度(T)对反应的影响(T2＞T1) 压强(p)对平衡常数的影响 温度(T)对反应的影响 压强(p)对反应的影响(p2＞p1) 图示 A．A B．B     . C．C D．D 〖答案〗C 〖解析〗A、温度越高反应速率越快，则温度T2对应曲线斜率大，A错误；B、平衡常数只受温度的影响，所以压强增大时，平衡常数不变，B错误；C、在建立平衡的过程中，反应要正向进行，氮气体积分数变小，当达到平衡后，由于该反应为放热反应，所以升高温度，平衡逆向移动，氮气体积分数变大，C正确；D、由于该反应是气体体积减小的反应，增大压强，平衡向正反应方向移动，氨气的体积分数变大，即压强越大，氨气的体积分数越大，且首先达到平衡状态，D错误；答案选C。 3. 如下图所示为工业合成氨的流程图。下列说法不正确的是 A．步骤①中“净化”可以防止催化剂中毒 B．步骤②中“加压”既可以提高原料的转化率，又可以加快反应速率 C．步骤③、④、⑤均有利于提高原料平衡的转化率 D．为提高反应物的转化率应及时将氨从混合气中分离出去 〖答案〗C 〖分析〗 N2和H2净化干燥除去含P、S、As的化合物等杂质后，加压既能提高反应速率，又能促进平衡正向移动，合成氨的反应为放热反应，低温有利于平衡正向移动，但是低温下，催化剂活性低，反应速率也低，因此综合考虑将温度设定在500℃并使用含铁催化剂进行催化反应，及时将产生的NH3液化分离出来以提高N2和H2的转化率，剩余的N2和H2再循环利用，据此分析判断。 〖解析〗 A．步骤①中“净化”是除去杂质，以防止铁催化剂中毒，故A正确； B．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，故B正确； C．催化剂只能提高反应速率，不能提高平衡转化率，合成氨反应为放热反应，高温不利于平衡正向移动，而液化分离出NH3和N2、H2的循环再利用均可以使平衡正向移动，所以步骤④、⑤有利于提高原料平衡的转化率，步骤③不能，故C错误； D．在反应达到一定转化率时及时将氨从混合气中分离出去，可使平衡正向移动，能保持足够高的原料转化率，故D正确； 故选C。 4.某温度下，对于反应N2(g)＋3H2(g) ⇌2NH3(g)　ΔH＝－92.4 kJ·mol－1。N2的平衡转化率(α)与体系总压强(p)的关系如图所示。下列说法正确的是(　　) A．将1 mol氮气、3 mol氢气置于1 L密闭容器中发生反应，放出的热量为92.4 kJ B．平衡状态由A变为B时，平衡常数K(A)<K(B) C．上述反应在达到平衡后，增大压强，H2的转化率增大 D．升高温度，平衡常数K增大 〖答案〗C 〖解析〗A.该反应为可逆反应，加入的1 mol N2和3 mol H2不可能完全反应生成NH3，所以反应放出的热量小于92.4 kJ，A项错误； B.从状态A到状态B，改变的是压强，温度未发生变化，所以平衡常数不变，B项错误； C.该反应是反应前后气体分子数减小的反应，增大压强平衡向正反应方向移动，H2的转化率增大，C项正确； D.升高温度，平衡逆向移动，K减小，D项错误。 5. 在硫酸工业中，通过下列反应使SO2氧化为SO3：2SO2(g)+O2(g) ⇌2SO3(g) ∆H=-196.6 kJ/mol。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。下列说法错误的是( ) 温度/℃ 平衡时SO2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 A．从理论上分析，选择温度450-550℃，既利于平衡正向移动又利于提高反应速率 B．从理论上分析，为了使SO2尽可能多地转化为SO3，应选择的条件是450℃，10MPa C．在实际生产中，为了降低成本采用常压条件，因为常压下SO2的转化率已经很高了 D．在实际生产中，通入过量的空气，既利于平衡正向移动，又利于提高反应速率 〖答案〗A 〖解析〗 A项，该反应为放热反应，从理论上分析，温度越低越有利于平衡正向移动，但温度过低反应速率太小，且影响催化剂的催化活性，所以工业上选择温度450～550°C，主要原因是考虑催化剂的活性最佳，A错误；B项，由表格数据可知450℃，10MPa，二氧化硫的转化率达99.7％，从理论上分析，为了使SO2尽可能多地转化为SO3，应选择的条件是450℃，10MPa，B正确；C项，反应为气体体积缩小的反应，增大压强平衡正向移动，所以从理论上分析，选择高压，但常压下SO2的转化率已经很高了，继续增大压强，虽然二氧化硫的平衡转化率会提高，但不明显，且会增加设备成本，增大投资和能量消耗，在实际生产中，为了降低成本采用常压条件，C正确；D项，空气的成本较低，在实际生产中，通入过量的空气，反应物浓度增大，反应速率加快，平衡正向移动，从而可提高成本较高的二氧化硫的转化率，D正确；故选A。 6. 工业制硫酸的重要反应之一是2SO2(g)+O2(g) ⇌2SO3(g)，该反应正反应放热。反应在密闭容器中进行，下列有关说法错误的是 A．使用催化剂是为了增大反应速率，提高生产效率 B．在上述条件下，SO2不可能100%地转化为SO3 C．提高反应时的温度，可以实现SO2的完全转化 D．通过调控反应条件，可以提高该反应进行的程度 〖答案〗C 〖解析〗 A．使用催化剂能增大反应速率，提高生产效率，故A正确； B．2SO2(g)+O2(g) ⇌2SO3(g)是可逆反应，SO2不可能100%地转化为SO3，故B正确； C．2SO2(g)+O2(g) ⇌2SO3(g)是可逆反应，SO2不可能100%地转化为SO3，故C错误； D．改变反应条件，化学平衡可以移动，可以提高该反应进行的程度，故D正确； 选C。 7.某工业生产中发生反应：2A(g)+B(g) ⇌2M(g) ΔH＜0。下列有关该工业生产的说法正确的是 A．工业上合成M时，一定采用高压条件，因为高压有利于M的生成 B．若物质B价廉易得，工业上一般采用加入过量的B，以提高A和B的转化率 C．工业上一般采用较高温度合成M，因温度越高，反应物的转化率越高 D．工业生产中常采用催化剂，因为生产中使用催化剂可提高M的日产量 〖答案〗D 〖解析〗 A．工业上合成M时，因为高压有利于M的生成，但工业生产要考虑成本，不一定采用高压条件，A错误； B．若物质B价廉易得，工业上一般采用加入过量的B，以提高A的转化率，B的转化率反而降低，B错误； C．工业上一般采用较高温度合成M，是因为升高温度，反应速率加快，单位时间内产品产量较高。反应是放热反应，温度越高，反应物的转化率越低。C错误； D．工业生产中常采用催化剂，加快反应速率，生产中使用催化剂可提高M的日产量，D正确； 8. 某工业生产中发生反应：2X(g)+Y(g) ⇌2M(g)　ΔH<0。下列有关该反应的说法正确的是(　　) A．工业上合成M时，一定采用高压条件，因为高压有利于M的生成 B．若物质Y价廉易得，工业上一般采用加入过量的Y的方法，以提高X和Y的转化率 C．工业上一般采用较高温度合成M，因温度越高，反应物的转化率越高 D．工业生产中常采用催化剂，因为使用催化剂可提高M的日产量 〖答案〗D 〖解析〗 虽然高压条件有利于M生成，但不一定都采用高压条件，如2SO2+O2⇌2SO3，常压下SO2的转化率已经很高，高压对SO2的转化率影响不大，因而工业上采用常压；加入Y，X的转化率提高，但Y的转化率降低；ΔH<0，升高温度，反应物转化率降低；催化剂可加快化学反应速率。 9. SO2(g)、O2(g)和N2(g)起始的物质的量分数分别为7.5％、10.5％和82％时，在0.5MPa、2.5MPa和5.0MPa不同压强下发生反应：2SO2(g)+O2(g) ⇌2SO3(g)，SO2的平衡转化率α随温度的变化如图所示。下列说法正确的是 A．恒压条件下，增加N2初始用量，α增大 B．该反应在常温常压下进行最有利于提高效益 C．压强大小顺序为p1＞p2＞p3 D．其他条件不变，若将SO2(g)、O2(g)初始用量调整为2:1，则α增大 〖答案〗C 〖解析〗 A．恒压条件下，增加N2初始用量，SO2(g)、O2(g)的浓度等比例减小，相当于减小压强，该反应是气体体积减小的反应，减小压强，平衡逆向移动，SO2的平衡转化率α减小，A错误； B．虽然升高温度，SO2的平衡转化率减小，但实际生产当中除了考虑平衡转化率，还需要考虑反应速率和催化剂活性，常温下反应速率较慢，不利于提高效益，B错误； C．该反应前后气体系数之和减小，相同温度下，增大压强，平衡正向移动，SO2的转化率增大，所以p1＞p2＞p3，C正确； D．当SO2的量一定时，氧气的用量越大，SO2的平衡转化率越大，其他条件不变，若将SO2、O2初始用量调整为2∶1，相当于减少了氧气的用量，SO2的平衡转化率α减小，D错误； 故选C。 10. 氨分解制氢是一种极具前景的便携式制氢方法，不同压强下氨的平衡转化率随温度变化如下。下列说法正确的是 A．断开6molN-H键吸收的能量小于形成3molN-H键与1molN≡N键放出的能量之和 B．氢气和氮气的物质的量之比保持不变，说明氨分解反应达到平衡状态 C．400K时，p1对应氨的平衡转化率大于p4，是因为此情况下，p1对应的平衡常数比p4的大 D．生产条件可选择高温、适当压强和加入催化剂 〖答案〗D 〖解析〗 A．氨分解反应为2NH3(g) ⇌N2(g)+3H2(g)，由图像知温度升高氨平衡转化率增大，说明正反应吸热ΔH>0。ΔH=反应物键能总和-生成物键能总和，则断开6mol N-H键吸收的能量大于形成3mol H-H键与1mol N≡N键放出的能量之和，故A错误； B．该反应中N2和H2的物质的量之比始终为1:3，比值均是恒量，N2和H2的物质的量之比不变，反应不一定平衡，故B错误； C．平衡常数K仅与温度有关，400K时温度相同，p1和p4的K相等，故C错误； D．正反应吸热，高温可提高转化率，减小压强平衡正向移动，催化剂加快反应速率，所以生产条件可选择高温、适当压强和加入催化剂，故D正确； 选D。 二、综合应用 1. 在工业生产、生活中，下列做法与调控化学反应速率无关的是 A．在食品中添加适量的防腐剂 B．高炉炼铁时，增加高炉的高度 C．合成氨厂制备氨气时，选择合适的催化剂 D．煅烧矿石时，向炉膛中鼓入空气增强火势 〖答案〗B 〖解析〗 A．防腐剂可减缓包装袋内食品腐败变质的速率，即减慢反应速率，与化学反应速率调控有关，A不符合题意； B．增加高炉的高度，可以增加铁矿石与一氧化碳的接触时间，即延长化学反应时间，与化学反应速率调控无关，B符合题意； C．催化剂能加快反应速率，与化学反应速率调控有关，C不符合题意； D．鼓入空气可以增大氧气的浓度，加快燃烧速率，与化学反应速率调控有关，D不符合题意； 答案选B。 2. 下列化工生产中未使用催化剂的是（    ） A．合成氨 B．制纯碱 C．乙烯水化 D．SO2转化为SO3 〖答案〗B 〖解析〗 A．合成氨需要的条件是高温高压催化剂，故A选项错误。 B．制纯碱可以向饱和食盐水里通入二氧化碳和氨气，不需要使用催化剂，故B选项正确。 C．乙烯水化是乙烯通过固体酸催化剂与水反应生成乙醇的过程，故C选项错误。 D．二氧化硫与氧气反应生成三氧化硫需要催化剂，故D选项错误。 故答案选B。 3. 有平衡体系：CO(g)+2H2(g) ⇌CH3OH(g)(正反应为放热反应)，为了增加甲醇的产量，提高生产效益，应采取的正确措施是 A．高温、高压 B．适宜的温度、高压、催化剂 C．低温、低压 D．高温、高压、催化剂 〖答案〗B 〖解析〗 这是一个分子数目减小的反应，增大压强，平衡正向移动；正反应为放热反应，降温，平衡正向移动；但是温度太低，反应速率太小，单位时间内产量减小，所以应用适当的温度。催化剂可以加快反应速率，单位时间内产量增加。所以答案为B。 4. 下列说法正确的是 A．反应TiO2(s)＋2Cl2(g)=TiCl4(g)＋O2(g)　ΔH >0能自发进行，其原因是ΔS >0 B．合成氨反应使用的条件高温、高压是为了提高反应物的平衡转化率 C．反应2CO2(g)＋6H2(g) ⇌CH3OCH3(g)＋3H2O(l)，该反应平衡常数 D．反应C2H5OH(g)＋3H2O(g)=2CO2(g)＋6H2(g)达到平衡后，绝热恒容条件下增大压强，平衡常数K不变 〖答案〗A 〖解析〗 A．反应TiO2(s)＋2Cl2(g)=TiCl4(g)＋O2(g)　ΔH >0能自发进行ΔG＜0，即ΔH-TΔS＜0，则其原因是ΔS >0，A正确； B．合成氨反应是放热反应，温度不能太高，通常采用400℃～500℃，是分子数目减小的反应，但压强太高对设备的要求很高以及动力越大，生产成本增大，采用10MPa～30Mpa的压强，B错误； C．反应2CO2(g)＋6H2(g) ⇌CH3OCH3(g)＋3H2O(l)，H2O为液体，不应出现在平衡常数中，该反应平衡常数,C错误； D．反应C2H5OH(g)＋3H2O(g)=2CO2(g)＋6H2(g)达到平衡后，反应有热效应，绝热恒容条件下温度会变化，平衡常数K会发生变化，D错误； 5. 丙烷脱氢是工业制丙烯的重要途径之一，反应原理为 2C3H8(g)+O2 (g) ⇌ 2C3H6(g)+2H2O (g) ΔH＜0。下列说法正确的是 A．该反应的ΔS＜0 B．选用合适的催化剂，能提高丙烯的生产效率 C．恒温恒容下，增大氧气的浓度，丙烯的体积分数一定增大 D．恒温下，减小压强，平衡正向移动，平衡常数增大 〖答案〗B 〖解析〗 A．该反应为分子数目增加的反应，ΔS＞0，A错误； B．选用合适的催化剂，能提高丙烯的生产效率，B正确； C．恒温恒容下，增大氧气的浓度，丙烯的物质的量增多，但是氧气大多时，丙稀的体积分数可能减小，C错误； D．恒温下，减小压强，平衡正向移动，温度不变，平衡常数不变，D错误； 6.NH3与O2作用分别生成N2、NO、N2O的反应均为放热反应。工业尾气中的NH3可通过催化氧化为N2除去。将一定比例的NH3、O2和N2的混合气体以一定流速通过装有催化剂的反应管，NH3的转化率、生成N2的选择性与温度的关系如图所示。下列说法正确的是 A．其他条件不变，升高温度，NH3的平衡转化率增大 B．其他条件不变，在175℃～300℃范围，随温度的升高，出口处N2浓度不断增大 C．催化氧化除去尾气中的NH3应选择反应温度高于250℃ D．高效除去尾气中的NH3，需研发低温下NH3转化率高和生成N2选择性高的催化剂 〖答案〗D 〖解析〗 A．其他条件不变，升高温度，NH3的平衡转化率在250℃后几乎不变，A错误； B．其他条件不变，在175℃～300℃范围，随温度的升高，生成N2的选择性降低，出口处N2浓度不断减小，B错误； C．催化氧化除去尾气中的NH3应选择反应温度在225℃左右，C错误； D．高效除去尾气中的NH3，需研发低温下NH3转化率高和生成N2选择性高的催化剂，D正确； 7.已知反应CO(g) +H2O(g) ⇌CO2 (g) +H2(g)的平衡常数与温度的关系如下： 温度/℃ 700 800 830 1000 平衡常数 0.6 0.9 1.0 1.7 830℃下，t0时刻向某恒容密闭体系中投入3 mol CO、3 mol H2O、2 mol CO2和2mol H2。下列说法正确的是 A．t0时刻，反应向逆反应方向进行 B．反应达到平衡状态，n(CO2)=2.5mol C．其他条件不变，若提高反应温度，CO的平衡转化率减小 D．混合气体平均密度不变可作为该体系达到平衡状态的判据 〖答案〗B 〖解析〗 A．830℃下，平衡常数K=1.0，t0时刻，，反应向正反应方向进行，A错误； B．设反应达到平衡时，消耗的CO的物质的量为x，则平衡时有：n(CO)= n(H2O)=3-x，n(CO2)=n(H2)=2+x。根据，解得x=0.5mol，故n(CO)=2.5mol，B正确； C．平衡常数随温度升高而增大，表明反应CO(g) +H2O(g) ⇌CO2 (g) +H2(g)的ΔH＞0，为吸热反应。提高温度，平衡正向移动，CO平衡转化率增大，C错误； D．恒容密闭体系中，反应前后气体总质量不变，体积不变，混合气体平均密度始终恒定，故不能作为平衡判据，D错误； 故答案为B； 8. 清洁能源的开发利用是实现“双碳”目标的重要途径，乙醇－CO2催化重整可获得H2。使用Ni基催化剂，主要发生的反应为： （Ⅰ）C2H5OH (g) +CO2(g)= 3H2(g)+3CO (g) ΔH1=+296.7kJ/mol； （Ⅱ）C2H5OH (g) =CH4(g)+H2 (g) +CO(g) ΔH2=+49.7kJ/mol； （Ⅲ）CH4(g)=C (s) +2H2(g)  ΔH3=+75kJ/mol； （Ⅳ）C(s)+CO2 (g) =2CO(g)  ΔH4=+171kJ/mol； 在1.0×105Pa，时，仅考虑上述反应，C2H5OH的转化率、H2产率和比率随温度的变化如题图所示。下列说法错误的是 A．乙醇－CO2重整制氢的最佳温度条件约为700℃ B．①表示C2H5OH的转化率，②表示H2产率，③表示比率 C．在一定温度下，增大，乙醇平衡转化率减小 D．选择高效催化剂或增大压强可提高H2平衡产率 〖答案〗D 〖分析〗 催化剂不改变平衡状态时各物质的比例关系，总反应是分子数目增多的反应，增大压强，平衡逆向移向，H2的平衡产率减小。直选D。由图可知①表示C2H5OH的转化率，②表示H2产率，③表示比率。 〖解析〗 A．乙醇－CO2重整制氢的最佳温度条件约为700℃，此时乙醇转化率高，H2较高，A正确； B．①表示C2H5OH的转化率，②表示H2产率，③表示比率，B正确； C．在一定温度下，增大，会发生反并没有Ⅱ和Ⅲ，乙醇平衡转化率减小，C正确； D．选择高效催化剂或增大压强可提高H2平衡产率，D错误； 9. 工业上可通过甲醇羰基化法制取甲酸甲酯：CH3OH(g)+CO(g) ⇌HCOOCH3(g)，在容积固定的密闭容器中，投入等物质的量CH3OH(g)和CO，测得相同时间内CO的转化率随温度的变化如图所示。下列说法不正确的是 A．增大压强，甲醇转化率减小 B．点反应速率v正＞v逆 C．平衡常数：k(75℃)＞K(85℃)，反应速率：vb＜vd D．生产时反应温度控制在80℃～85℃为宜 〖答案〗A 〖解析〗 A．CH3OH(g)+CO(g) ⇌HCOOCH3(g)的正反应是气体分子数减小的反应，增大压强，平衡向正反应方向移动，甲醇的转化率增大，A错误； B．由题图可知，随着温度的升高，CO的转化率先增大后减小，在相同时间内，约83℃时反应达到平衡，b点时反应没有达到平衡，仍向正反应方向进行，则v正＞v逆，B正确； C．达到平衡后，升高温度，CO转化率降低，平衡逆向移动，平衡常数减小，则k(75℃)＞K(85℃)；温度越高，反应速率越快，因此反应速率：vb＜vd，C正确； D．由题图可知，在80～85℃时，CO的转化率较大，且反应速率较快，因此生产时反应温度控制在80～85℃为宜，D正确； 故选A。 10. 硫酸工业制法中，反应之一为：2SO2(g)+O2(g) ⇌2SO3(g) ΔH=-198kJ·mol-1。科学家分析其主要反应机理如下。 反应I： SO2(g)+V2O5(s) ⇌SO3(g)+V2O4(s) ΔH=+24 kJ·mol-1 反应II：…… 反应中的能量变化如图。下列说法中不正确的是 A．反应II的热化学方程式为：2V2O4(s)+O2(g)=2V2O5(s) ΔH=-246 kJ·mol-1 B．使用V2O5作为反应催化剂，降低了反应的ΔH C．通入过量空气，可提高SO2的平衡转化率 D．实际反应温度为450℃，这是综合考虑化学反应速率、化学平衡及催化剂等因素的结果 〖答案〗B 〖解析〗 A．由题，总反应：2SO2(g)+O2(g) ⇌2SO3(g) ΔH=-198kJ·mol-1，反应 I：SO2(g)+V2O5(s) ⇌SO3(g)+V2O4(s) ΔH=+24 kJ·mol-1，根据盖斯定律，总反应 = 2×反应 I + 反应 II，代入得：ΔH2=(-198-48)kJ·mol-1=-246 kJ·mol-1，则反应 II 的热化学方程式为：2V2O4(s)+O2(g)=2V2O5(s) ΔH=-246 kJ·mol-1，A正确； B．催化剂（如V2O5）的作用是降低反应的活化能，加快反应速率，但不会改变反应的焓变（ΔH），因为焓变只与反应物和生成物的能量差有关，B错误； C．通入过量空气（O2），根据勒夏特列原理，平衡会向正反应方向移动，从而提高SO2的平衡转化率，C正确； D．实际反应温度选择450℃，是综合考虑了多方面因素：温度过低，反应速率太慢，温度过高，平衡会逆向移动（因为该反应是放热反应），降低SO3产率；450℃也是催化剂V2O5的活性温度，D正确； 故答案选B。 11. N2和H2生成NH3的反应为N2(g)+H2(g)⇌NH3(g) ΔH（298 K）=-46.2kJ•mol-1，在Fe的催化作用下的反应历程如下（*表示吸附态） 化学吸附：N2(g)→2N*；H2(g)→2H*。 表面反应：N++H+→NH+；NH++H+→NH2+；NH2++H+→NH3+。 脱附：NH3+→NH3(g)。 其中，N2的吸附分解反应活化能高、反应速率慢，决定了合成氨的整体反应速率。请回答下列问题： （1）有利于提高合成氨平衡产率的条件有 。 A．低温    B．高温    C．低压     D．高压    E催化剂 （2）实际生产中，常用铁触媒作催化剂，控制温度为773K左右，压强为3.0×107Pa左右，原料气中N2和H2物质的量之比为1:2.8。分析说明原料气中N2过量的两个理由 、 。 （3）关于合成氨工艺的下列理解，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．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 C．NH3易液化，不断将液氨移去，有利于反应正向进行 D．分离空气可得N2通过天然气和水蒸气转化可得H2原料气须经过净化处理，以防止催化剂中毒和发生安全事故 〖答案〗AD 原料气中N2相对易得，适度过量有利于提高H2的转化率 N2的吸附分解是决定反应速率的步骤，适度过量有利于提高整体反应速率 ACD 〖分析〗 分析过程可知空气中含大量氮气，增加氮气量可以提高氢气的转化率，反应历程中N2在Fe催化剂上的吸附是决速步骤。 〖解析〗 ①N2（g）+H2（g）⇌NH3（g）ΔH（298 K）=-46.2kJ•mol-1，是气体体积减小的放热反应，据此分析解题： A．低温有利于平衡正向进行，提高氨气产率，A正确； B．高温平衡逆向进行，不利于提高氨气产率，B错误； C．低压平衡逆向进行，不利于提高氨气产率，C错误； D．高压平衡正向进行，利于提高氨气产率，D正确； E．催化剂只改变反应速率，不改变化学平衡，不能提高产率，E错误； 故答案为：AD； ②原料中N2和H2物质的量之比为1：2.8，原料气中N2过量的两个理由：原料气中N2相对易得，适度过量有利于提高H2的转化率；N2在Fe催化剂上的吸附是决速步骤，适度过量有利于提高整体反应速率，故答案为：原料气中N2相对易得，适度过量有利于提高H2的转化率；N2在Fe催化剂上的吸附是决速步骤，适度过量有利于提高整体反应速率； ③A．N2（g）+H2（g）⇌NH3（g）ΔH（298 K）=-46.2kJ•mol-1，是气体体积减小的放热反应，合成氨反应在不同温度下的△H和△S都小于零，A正确； B．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，总压增大，分压不变，平衡不变，不能提高平衡转化率，B错误； C．NH3有较强的分子间作用力可将其液化，不断将液氨移去，利于反应正向进行，C正确； D．合成氨的反应在合成塔中发生，原料气中的N2是从空气中分离得来，先将空气液化，再蒸馏得N2，甲烷与水在高温催化剂条件下生成CO和H2，原料气须经过净化处理，以防止催化剂中毒和发生安全事故，D正确； 故答案为：ACD。 12. NH3在国民经济中占有重要地位。 （1）科学家在加热氯化铵和生石灰（主要成分是CaO）混合物时发现生成氨气，写出反应的化学方程式 。 （2）某催化合成氨的机理如下图所示，其中吸附在催化剂表面的物种用*表示。 ①合成氨的热化学方程式为 。 ②该反应决速步骤的能垒为 kJ•mol-1。 ③若起始时向容器内放入2molN2和6molH2，达平衡时放出的热量为Q，则Q （填“>”“<”或“=”）184kJ。 （3）T℃时在容积为2L的恒容密闭容器中充入0.8molN2(g)和1.6molH2(g)，5min后达到平衡，测得N2的浓度为0.3mol。 ①计算此段时间内的平均反应速率v(H2) 。 ②计算该温度下平衡常数 （保留2位小数），当测得该温度下2L的恒容密闭容器中N2、H2和NH3的物质的量分别为2mol、1mol、2mol时，则此时该反应的v(N2)正 v(N2)逆（填写“>”“=”或“<”）。 ③合成氨工业采取的下列措施不可用平衡移动原理解释的是 （填字母）。 A．采用较高压强（20MPa～50MPa）    B．采用500℃的高温 C．用铁触媒作催化剂    D．将生成的氨液化并及时从体系中分离出来 〖答案〗（1）CaO+2NH4ClCaCl2+2NH3↑+H2O （2）N2（g）+3H2（g）⇌2NH3（g）ΔH =-92kJ•mol-1 79 < （3）0.06mol······L-1·min-1 1.07 < BC 〖解析〗 （1）铵盐能与碱性物质加热生成氨气，则加热氯化铵和生石灰生成氨气的化学方程式为：CaO+2NH4ClCaCl2+2NH3↑+H2O。 （2）①根据反应机理流程图可知：[N2（g）+H2（g）]mol的反应物总能比生成1molNH3（g）的能量高46kJ，说明反应为放热反应，则合成氨的热化学方程式为：N2（g）+3H2（g）⇌2NH3（g）ΔH =-92kJ•mol-1； ②基元反应中，能垒最高的基元反应为决速步，该反应中能垒最高的为79kJ，则决速步骤的能垒为79 kJ•mol-1； ③若起始时向容器内放入2molN2和6molH2，，应合成氨反应为可逆反应，无法完全转化，所以放出的热量Q＜184kJ。 （3）T℃时在容积为2L的恒容密闭容器中充入0.8molN2(g)和1.6molH2(g)，5min后达到平衡，测得N2的浓度为0.3mol/L，物质的量为0.3mol/L×2L=0.6mol，则反应的N2的物质的量为0.2mol；列三段式： ； ①此段时间内的平均反应速率； ②该温度下的平衡常数；当该温度下2L的恒容密闭容器中N2、H2和NH3的物质的量分别为2mol、1mol、2mol时，此时的浓度熵，则平衡向逆反应方向移动，有v(N2)正 ＜ v(N2)逆； ③A．增大压强，平衡向正反应方向移动，可以提高转化率，符合平衡移动原理，A不符合题意； B．升高温度，平衡向逆反应方向移动，转化率降低，不符合平衡移动原理，B符合题意； C．催化剂不改变平衡的移动，不影响转化率，不符合平衡移动原理，C符合题意； D．减小生成物浓度，平衡向正反应方向移动，可以提高转化率，符合平衡移动原理，D不符合题意； 故答案为：BC。 13. 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：___________。 (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___________。 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：___________。 (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pkPa，热裂解反应消耗乙酸30%，脱羧基反应消耗乙酸50%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)。 〖答案〗(1)2CO(g)+2H2(g)=CH4(g)+CO2(g) ΔH =-247.2kJ•mol-1 (2) 常压 热裂解反应正向进行，而脱羧基反应逆向进行 CO(g)和H2O(g)在高温下反应生成H2(g)和CO2(g) (3) 25% 〖解析〗 (1)根据盖斯定律②-①得，2CO(g)+2H2(g)=CH4(g)+CO2(g) ΔH =-33.5kJ•mol-1-2×3.7 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amol，热裂解反应消耗乙酸30%，则反应生成CO0.6mol、氢气0.6mol；脱羧基反应消耗乙酸50%，则反应生成甲烷0.5mol、二氧化碳0.5amol，剩余乙酸0.2amol；容器内气体总物质的量是0.2amol+0.5amol+0.5amol+0.6amol+0.6amol=2.4amol,H2体积分数为；脱羧基反应的平衡常数。 14. 含氮化合物在现代工业、环境治理中有重要地位。请回答下列有关问题： (1)用CH4催化还原氮氧化物可以消除氢氧化物的污染。已知： ①CH4(g)+4NO2(g)=4NO(g)+CO2(g)+2H2O(g)    ΔH=-574kJ/mol ②CH4(g)+4NO(g)=2N2(g)+CO2(g)+2H2O(g)    ΔH=-1160kJ/mol ③H2O(g)=H2O(l)      ΔH=-44kJ/mol 写出CH4(g)与NO(g)反应生成N2(g)、CO2 (g)和H2O(l)的热化学方程式 。 (2)不同催化剂下合成氨反应的历程如下图，吸附在催化剂表面的物种用“*”表示。由图可知，使用催化剂A时，决速步骤的产物是 。合成氨工业上采取了10-30个大气压，400-500℃的高温环境，请从速率或平衡的角度解释原因 。 (3)氨气是工业制取硝酸的重要原料，过程中有以下两个竞争反应I、II。 反应I：4NH3(g)+5O2(g) ⇌4NO(g)+6H2O(g)   ΔH1=-905.0kJ/mol 反应II：4NH3(g)+3O2(g) ⇌2N2(g)+6H2O(g)    ΔH2=-1268kJ/mol 为分析某催化剂对该反应的选择性，将1molNH3和2molO2充入2L密闭容器中，在不同温度，相同时何下，测得有关物质的量关系如图所示。 ①该催化剂在低温时对反应 (填“I”或“II”)的选择性更好。 ②520℃时，反应II：4NH3(g)+3O2(g) ⇌2N2(g)+6H2O(g)的平衡常数K= (只需列出有具体数字的计算式，不要求计算出结果)。 ③高于840℃时，NO的产率降低的可能原因是 。 A．NH3溶于水　　　　　　　　　 B．反应活化能增大 C．反应I的平衡常数变小　　　　　D．催化剂活性降低 (4)NH3也是造成水体富营养化的重要原因之一，用NaClO溶液氧化可除去氨。为了提高氨的去除率，在实际工艺过程中温度控制在15℃~30℃时，请分析选择这个温度范围的原因是 。 〖答案〗 (1)CH4(g)+2NO2(g)=N2(g)+CO2(g)+2H2O(l) ΔH=-955kJ/mol (2) *NNH 要使平衡向正反应方向移动，应降低温度、增大压强；压强越大越好，但考虑成本压强选择10-30个大气压；温度过低反应速率过小，不利于工业生成效益；温度越高，反应速率越大，所以应适当升高温度，使反应速率增大；400-500℃左右时催化剂的活性最大，所以选择采用500℃左右的温度进行； (3) II CD (4)温度过低，反应速率慢，不利于快速去除；温度过高，会促进HClO的分解，导致NaClO的利用率低 〖解析〗 （1）用CH4催化还原氮氧化物可以消除氮氧化物的污染。 已知：①CH4(g)+2NO2(g)=4NO(g)+CO2(g)+2H2O(g) ΔH=-574kJ/mol ②CH4(g)+4NO(g)=2N2(g)+CO2(g)+2H2O(g) ΔH=-1160kJ/mol ③H2O(g)= H2O(l) ΔH=-44kJ/mol 根据盖斯定律： (①+②)+③×2得CH4(g)+2NO2(g)=N2(g)+CO2(g)+2H2O(l)ΔH= (-574-1160)kJ/mol-44kJ/mol×2=-955kJ/mol，CH4(g)与NO2(g)反应生成N2(g)、CO2(g)和H2O(l)的热化学方程式CH4(g)+2NO2(g)=N2(g)+CO2(g)+2H2O(l) ΔH=-955kJ/mol。故答案为：CH4(g)+2NO2(g)=N2(g)+CO2(g)+2H2O(l) ΔH=-955kJ/mol； （2）由图可知，使用催化剂A时，第二步反应活化能最大，决定总反应速率的步骤是第二步，第二步步骤的产物是*NNH；要使平衡向正反应方向移动，应降低温度、增大压强，压强越大越好，但考虑成本压强选择10-30个大气压；温度过低反应速率过小，不利于工业生成效益；温度越高，反应速率越大，所以应适当升高温度，使反应速率增大；400-500℃左右时催化剂的活性最大，所以选择采用500℃左右的温度进行； （3）①该催化剂在低温时主要生成氮气，对反应II的选择性更好。故答案为：II； ②520℃时，N2和NO各0.2mol，反应I消耗0.2molNH3、0.25molO2、生成0.3molH2O，反应II：，密闭容器是2L，故4NH3(g)+3O2(g) ⇌2N2(g)+6H2O(g)的平衡常数K=。故答案为：； ③A．高于840℃时，水为气体，NH3也为气体，故A不符； B．对于同一反应，反应活化能不随温度改变，故B不符； C．反应I是放热反应，升高温度，平衡常数变小，故C符合； D．催化剂活性降低，反应速率降低，NO的产率降低，故D符合； 故答案为：CD； （4）NH3也是造成水体富营养化的重要原因之一，用NaClO溶液氧化可除去氨。为了提高氨的去除率，在实际工艺过程中温度控制在15℃~30℃时，其可能的原因是温度过低，反应速率慢，不利于快速去除；温度过高，会促进HClO的分解，导致NaClO的利用率低。故答案为：温度过低，反应速率慢，不利于快速去除；温度过高，会促进HClO的分解，导致NaClO的利用率低。 学科网（北京）股份有限公司 $ 第四节化学反应的调控 一、基础题 1. 已知合成氨反应N2(g)+3H2(g) ⇌2NH3(g) ΔH＜0，既要使合成氨的产率增大，又要使反应速率加快，可采取的方法是 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NH3；⑥补充N2或H2⑦加催化剂； A．③④⑤⑦ B．②④⑥ C．仅②⑥ D．②③⑥⑦ 2.对于可逆反应N2(g)＋3H2(g) ⇌2NH3(g) ΔH＜0。下列研究目的和图示相符的是 A B C D 研究目的 温度(T)对反应的影响(T2＞T1) 压强(p)对平衡常数的影响 温度(T)对反应的影响 压强(p)对反应的影响(p2＞p1) 图示 A．A B．B     . C．C D．D 3. 如下图所示为工业合成氨的流程图。下列说法不正确的是 A．步骤①中“净化”可以防止催化剂中毒 B．步骤②中“加压”既可以提高原料的转化率，又可以加快反应速率 C．步骤③、④、⑤均有利于提高原料平衡的转化率 D．为提高反应物的转化率应及时将氨从混合气中分离出去 4.某温度下，对于反应N2(g)＋3H2(g) ⇌2NH3(g)　ΔH＝－92.4 kJ·mol－1。N2的平衡转化率(α)与体系总压强(p)的关系如图所示。下列说法正确的是(　　) A．将1 mol氮气、3 mol氢气置于1 L密闭容器中发生反应，放出的热量为92.4 kJ B．平衡状态由A变为B时，平衡常数K(A)<K(B) C．上述反应在达到平衡后，增大压强，H2的转化率增大 D．升高温度，平衡常数K增大 5. 在硫酸工业中，通过下列反应使SO2氧化为SO3：2SO2(g)+O2(g) ⇌2SO3(g) ∆H=-196.6 kJ/mol。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。下列说法错误的是( ) 温度/℃ 平衡时SO2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 A．从理论上分析，选择温度450-550℃，既利于平衡正向移动又利于提高反应速率 B．从理论上分析，为了使SO2尽可能多地转化为SO3，应选择的条件是450℃，10MPa C．在实际生产中，为了降低成本采用常压条件，因为常压下SO2的转化率已经很高了 D．在实际生产中，通入过量的空气，既利于平衡正向移动，又利于提高反应速率 6. 工业制硫酸的重要反应之一是2SO2(g)+O2(g) ⇌2SO3(g)，该反应正反应放热。反应在密闭容器中进行，下列有关说法错误的是 A．使用催化剂是为了增大反应速率，提高生产效率 B．在上述条件下，SO2不可能100%地转化为SO3 C．提高反应时的温度，可以实现SO2的完全转化 D．通过调控反应条件，可以提高该反应进行的程度 7.某工业生产中发生反应：2A(g)+B(g) ⇌2M(g) ΔH＜0。下列有关该工业生产的说法正确的是 A．工业上合成M时，一定采用高压条件，因为高压有利于M的生成 B．若物质B价廉易得，工业上一般采用加入过量的B，以提高A和B的转化率 C．工业上一般采用较高温度合成M，因温度越高，反应物的转化率越高 D．工业生产中常采用催化剂，因为生产中使用催化剂可提高M的日产量 8. 某工业生产中发生反应：2X(g)+Y(g) ⇌2M(g)　ΔH<0。下列有关该反应的说法正确的是(　　) A．工业上合成M时，一定采用高压条件，因为高压有利于M的生成 B．若物质Y价廉易得，工业上一般采用加入过量的Y的方法，以提高X和Y的转化率 C．工业上一般采用较高温度合成M，因温度越高，反应物的转化率越高 D．工业生产中常采用催化剂，因为使用催化剂可提高M的日产量 9. SO2(g)、O2(g)和N2(g)起始的物质的量分数分别为7.5％、10.5％和82％时，在0.5MPa、2.5MPa和5.0MPa不同压强下发生反应：2SO2(g)+O2(g) ⇌2SO3(g)，SO2的平衡转化率α随温度的变化如图所示。下列说法正确的是 A．恒压条件下，增加N2初始用量，α增大 B．该反应在常温常压下进行最有利于提高效益 C．压强大小顺序为p1＞p2＞p3 D．其他条件不变，若将SO2(g)、O2(g)初始用量调整为2:1，则α增大 10. 氨分解制氢是一种极具前景的便携式制氢方法，不同压强下氨的平衡转化率随温度变化如下。下列说法正确的是 A．断开6molN-H键吸收的能量小于形成3molN-H键与1molN≡N键放出的能量之和 B．氢气和氮气的物质的量之比保持不变，说明氨分解反应达到平衡状态 C．400K时，p1对应氨的平衡转化率大于p4，是因为此情况下，p1对应的平衡常数比p4的大 D．生产条件可选择高温、适当压强和加入催化剂 二、综合应用 1. 在工业生产、生活中，下列做法与调控化学反应速率无关的是 A．在食品中添加适量的防腐剂 B．高炉炼铁时，增加高炉的高度 C．合成氨厂制备氨气时，选择合适的催化剂 D．煅烧矿石时，向炉膛中鼓入空气增强火势 2. 下列化工生产中未使用催化剂的是（    ） A．合成氨 B．制纯碱 C．乙烯水化 D．SO2转化为SO3 3. 有平衡体系：CO(g)+2H2(g) ⇌CH3OH(g)(正反应为放热反应)，为了增加甲醇的产量，提高生产效益，应采取的正确措施是 A．高温、高压 B．适宜的温度、高压、催化剂 C．低温、低压 D．高温、高压、催化剂 4. 下列说法正确的是 A．反应TiO2(s)＋2Cl2(g)=TiCl4(g)＋O2(g)　ΔH >0能自发进行，其原因是ΔS >0 B．合成氨反应使用的条件高温、高压是为了提高反应物的平衡转化率 C．反应2CO2(g)＋6H2(g) ⇌CH3OCH3(g)＋3H2O(l)，该反应平衡常数 D．反应C2H5OH(g)＋3H2O(g)=2CO2(g)＋6H2(g)达到平衡后，绝热恒容条件下增大压强，平衡常数K不变 5. 丙烷脱氢是工业制丙烯的重要途径之一，反应原理为 2C3H8(g)+O2 (g) ⇌ 2C3H6(g)+2H2O (g) ΔH＜0。下列说法正确的是 A．该反应的ΔS＜0 B．选用合适的催化剂，能提高丙烯的生产效率 C．恒温恒容下，增大氧气的浓度，丙烯的体积分数一定增大 D．恒温下，减小压强，平衡正向移动，平衡常数增大 6.NH3与O2作用分别生成N2、NO、N2O的反应均为放热反应。工业尾气中的NH3可通过催化氧化为N2除去。将一定比例的NH3、O2和N2的混合气体以一定流速通过装有催化剂的反应管，NH3的转化率、生成N2的选择性与温度的关系如图所示。下列说法正确的是 A．其他条件不变，升高温度，NH3的平衡转化率增大 B．其他条件不变，在175℃～300℃范围，随温度的升高，出口处N2浓度不断增大 C．催化氧化除去尾气中的NH3应选择反应温度高于250℃ D．高效除去尾气中的NH3，需研发低温下NH3转化率高和生成N2选择性高的催化剂 7.已知反应CO(g) +H2O(g) ⇌CO2 (g) +H2(g)的平衡常数与温度的关系如下： 温度/℃ 700 800 830 1000 平衡常数 0.6 0.9 1.0 1.7 830℃下，t0时刻向某恒容密闭体系中投入3 mol CO、3 mol H2O、2 mol CO2和2mol H2。下列说法正确的是 A．t0时刻，反应向逆反应方向进行 B．反应达到平衡状态，n(CO2)=2.5mol C．其他条件不变，若提高反应温度，CO的平衡转化率减小 D．混合气体平均密度不变可作为该体系达到平衡状态的判据 8. 清洁能源的开发利用是实现“双碳”目标的重要途径，乙醇－CO2催化重整可获得H2。使用Ni基催化剂，主要发生的反应为： （Ⅰ）C2H5OH (g) +CO2(g)= 3H2(g)+3CO (g) ΔH1=+296.7kJ/mol； （Ⅱ）C2H5OH (g) =CH4(g)+H2 (g) +CO(g) ΔH2=+49.7kJ/mol； （Ⅲ）CH4(g)=C (s) +2H2(g)  ΔH3=+75kJ/mol； （Ⅳ）C(s)+CO2 (g) =2CO(g)  ΔH4=+171kJ/mol； 在1.0×105Pa，时，仅考虑上述反应，C2H5OH的转化率、H2产率和比率随温度的变化如题图所示。下列说法错误的是 A．乙醇－CO2重整制氢的最佳温度条件约为700℃ B．①表示C2H5OH的转化率，②表示H2产率，③表示比率 C．在一定温度下，增大，乙醇平衡转化率减小 D．选择高效催化剂或增大压强可提高H2平衡产率 9. 工业上可通过甲醇羰基化法制取甲酸甲酯：CH3OH(g)+CO(g) ⇌HCOOCH3(g)，在容积固定的密闭容器中，投入等物质的量CH3OH(g)和CO，测得相同时间内CO的转化率随温度的变化如图所示。下列说法不正确的是 A．增大压强，甲醇转化率减小 B．点反应速率v正＞v逆 C．平衡常数：k(75℃)＞K(85℃)，反应速率：vb＜vd D．生产时反应温度控制在80℃～85℃为宜 10. 硫酸工业制法中，反应之一为：2SO2(g)+O2(g) ⇌2SO3(g) ΔH=-198kJ·mol-1。科学家分析其主要反应机理如下。 反应I： SO2(g)+V2O5(s) ⇌SO3(g)+V2O4(s) ΔH=+24 kJ·mol-1 反应II：…… 反应中的能量变化如图。下列说法中不正确的是 A．反应II的热化学方程式为：2V2O4(s)+O2(g)=2V2O5(s) ΔH=-246 kJ·mol-1 B．使用V2O5作为反应催化剂，降低了反应的ΔH C．通入过量空气，可提高SO2的平衡转化率 D．实际反应温度为450℃，这是综合考虑化学反应速率、化学平衡及催化剂等因素的结果 11. N2和H2生成NH3的反应为N2(g)+H2(g)⇌NH3(g) ΔH（298 K）=-46.2kJ•mol-1，在Fe的催化作用下的反应历程如下（*表示吸附态） 化学吸附：N2(g)→2N*；H2(g)→2H*。 表面反应：N++H+→NH+；NH++H+→NH2+；NH2++H+→NH3+。 脱附：NH3+→NH3(g)。 其中，N2的吸附分解反应活化能高、反应速率慢，决定了合成氨的整体反应速率。请回答下列问题： （1）有利于提高合成氨平衡产率的条件有 。 A．低温    B．高温    C．低压     D．高压    E催化剂 （2）实际生产中，常用铁触媒作催化剂，控制温度为773K左右，压强为3.0×107Pa左右，原料气中N2和H2物质的量之比为1:2.8。分析说明原料气中N2过量的两个理由 、 。 （3）关于合成氨工艺的下列理解，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．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 C．NH3易液化，不断将液氨移去，有利于反应正向进行 D．分离空气可得N2通过天然气和水蒸气转化可得H2原料气须经过净化处理，以防止催化剂中毒和发生安全事故 12. NH3在国民经济中占有重要地位。 （1）科学家在加热氯化铵和生石灰（主要成分是CaO）混合物时发现生成氨气，写出反应的化学方程式 。 （2）某催化合成氨的机理如下图所示，其中吸附在催化剂表面的物种用*表示。 ①合成氨的热化学方程式为 。 ②该反应决速步骤的能垒为 kJ•mol-1。 ③若起始时向容器内放入2molN2和6molH2，达平衡时放出的热量为Q，则Q （填“>”“<”或“=”）184kJ。 （3）T℃时在容积为2L的恒容密闭容器中充入0.8molN2(g)和1.6molH2(g)，5min后达到平衡，测得N2的浓度为0.3mol。 ①计算此段时间内的平均反应速率v(H2) 。 ②计算该温度下平衡常数 （保留2位小数），当测得该温度下2L的恒容密闭容器中N2、H2和NH3的物质的量分别为2mol、1mol、2mol时，则此时该反应的v(N2)正 v(N2)逆（填写“>”“=”或“<”）。 ③合成氨工业采取的下列措施不可用平衡移动原理解释的是 （填字母）。 A．采用较高压强（20MPa～50MPa）    B．采用500℃的高温 C．用铁触媒作催化剂    D．将生成的氨液化并及时从体系中分离出来 13. 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：___________。 (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___________。 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：___________。 (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pkPa，热裂解反应消耗乙酸30%，脱羧基反应消耗乙酸50%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)。 14. 含氮化合物在现代工业、环境治理中有重要地位。请回答下列有关问题： (1)用CH4催化还原氮氧化物可以消除氢氧化物的污染。已知： ①CH4(g)+4NO2(g)=4NO(g)+CO2(g)+2H2O(g)    ΔH=-574kJ/mol ②CH4(g)+4NO(g)=2N2(g)+CO2(g)+2H2O(g)    ΔH=-1160kJ/mol ③H2O(g)=H2O(l)      ΔH=-44kJ/mol 写出CH4(g)与NO(g)反应生成N2(g)、CO2 (g)和H2O(l)的热化学方程式 。 (2)不同催化剂下合成氨反应的历程如下图，吸附在催化剂表面的物种用“*”表示。由图可知，使用催化剂A时，决速步骤的产物是 。合成氨工业上采取了10-30个大气压，400-500℃的高温环境，请从速率或平衡的角度解释原因 。 (3)氨气是工业制取硝酸的重要原料，过程中有以下两个竞争反应I、II。 反应I：4NH3(g)+5O2(g) ⇌4NO(g)+6H2O(g)   ΔH1=-905.0kJ/mol 反应II：4NH3(g)+3O2(g) ⇌2N2(g)+6H2O(g)    ΔH2=-1268kJ/mol 为分析某催化剂对该反应的选择性，将1molNH3和2molO2充入2L密闭容器中，在不同温度，相同时何下，测得有关物质的量关系如图所示。 ①该催化剂在低温时对反应 (填“I”或“II”)的选择性更好。 ②520℃时，反应II：4NH3(g)+3O2(g) ⇌2N2(g)+6H2O(g)的平衡常数K= (只需列出有具体数字的计算式，不要求计算出结果)。 ③高于840℃时，NO的产率降低的可能原因是 。 A．NH3溶于水　　　　　　　　　 B．反应活化能增大 C．反应I的平衡常数变小　　　　　D．催化剂活性降低 (4)NH3也是造成水体富营养化的重要原因之一，用NaClO溶液氧化可除去氨。为了提高氨的去除率，在实际工艺过程中温度控制在15℃~30℃时，请分析选择这个温度范围的原因是 。 学科网（北京）股份有限公司 $