2.4 化学反应的调控(Word课后习题)-【满分思维】2026-2027学年高中化学选择性必修第一册学生用书（人教版）

第四节　化学反应的调控 ◆ 学习任务　化学反应的调控 1.[2025·辽宁名校联盟高二联考] 工业上用H2和N2合成氨的反应是放热反应,在合成氨的实际生产中,温度通常控制在500 ℃左右。这是因为 (　) A.高温有利于提高反应物的平衡转化率 B.高温能使逆反应速率减慢 C.在该温度范围内催化剂活性最强 D.在该温度下反应的平衡常数最大 2.[2026·湖北武汉重点中学高二联考] 工业合成氨的流程图如图所示。下列说法错误的是(　) A.步骤①的目的是防止混入杂质使催化剂中毒 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选择500 ℃的重要原因是催化剂活性最高 D.步骤③④⑤均有利于提高原料的平衡转化率 3.在硫酸工业中,通过下列反应使SO2氧化成SO3:2SO2(g)+O2(g)2SO3(g)　ΔH = -199.6 kJ·mol-1。下表列出了在不同温度和压强下,反应达到平衡时SO2的转化率。下列说法错误的是 (　) 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 99.7 550 85.6 92.9 94.9 97.7 98.3 A.理论上,高压低温能使SO2尽可能多地转化为SO3 B.实际生产中考虑到对设备的要求,通常采用常压条件即可 C.该反应为放热反应,所以为了保证产率,工业生产中温度越低越好 D.尾气中的SO2必须回收,以减少空气污染 4.[2026·河北邢台一中高二月考] 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(Zr-1)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 5.N2和H2生成NH3的反应为N2(g)+H2(g)NH3(g)　ΔH(298 K)= -46.2 kJ·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*N;N+H*N。 脱附:NNH3(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   (填字母)。 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773 K左右,压强为3.0×107 Pa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)关于合成氨工艺的说法,正确的是　　　(填字母)。  A.合成氨反应在298 K、101 kPa下的ΔS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,有利于提高反应物平衡转化率 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 6.乙烯是石油化工最基本原料之一。 Ⅰ.乙烷在一定条件下可脱氢制得乙烯:C2H6(g)C2H4(g)+H2(g)　ΔH1>0。 (1)提高乙烷平衡转化率的措施有　 、　　　　　　　　。  (2)一定温度下,向恒容密闭容器通入等物质的量的 C2H6和H2,发生上述反应,平衡时乙烷的转化率为 20%,体系总压强为110 kPa ,该反应的平衡常数Kp=　　　　kPa (用平衡分压代替平衡浓度计算,分压=总压×物质的量分数)。  Ⅱ.在乙烷中引入 O2可以降低反应温度,减少积碳。涉及如下反应: a.2C2H6(g)+O2(g)2C2H4(g)+2H2O(g)　ΔH2<0 b.2C2H6(g)+5O2(g)4CO(g)+6H2O(g)　ΔH3<0 c.C2H4(g)+2O2(g)2CO(g)+2H2O(g)　ΔH4<0 (3)根据盖斯定律,反应a的ΔH2=　　　　　　　　(写出代数式)。  (4)常压下,在某催化剂作用下按照 n(C2H6)∶ n(O2)=1∶1投料制备乙烯,体系中C2H4和CO在含碳产物中的物质的量百分数及C2H6转化率随温度的变化如图所示。 在570~600 ℃温度范围内,下列说法正确的有　　　　(填字母)。  A.C2H4产率随温度升高而增大 B.H2O 的含量随温度升高而增大 C.C2H6在体系中的物质的量百分数随温度升高而增大 D.此催化剂的优点是在较低温度下降低CO的平衡产率 学科网（北京）股份有限公司 $ 第四节　化学反应的调控 1.C　[解析] 对于放热反应,低温有利于提高反应物的转化率,A错误;升高温度,正、逆反应速率均增大,B错误;在500 ℃左右时,铁触媒催化剂的活性最高,可以加快反应速率,C正确;升高温度,合成氨反应的平衡常数减小,D错误。 2.D　[解析] 步骤①中“净化”的目的是除去杂质以防止催化剂铁触媒中毒,A正确;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,B正确;由图可知工业生产中,催化合成氨的反应温度为500 ℃,说明500 ℃时催化剂的催化活性最高,C正确;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④⑤有利于提高原料的平衡转化率,步骤③不利于提高原料的平衡转化率,D错误。 3.C　[解析] 理论上高压、低温能使SO2的催化氧化平衡正向移动,使SO2尽可能多地转化为SO3,A正确;反应为气体分子数减小的反应,增大压强平衡正向移动,从理论上分析,选择高压,但常压下的转化率已经很高了,继续增大压强,虽然SO2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,B正确;低温下化学反应速率较慢,考虑生产效率问题,温度并不是越低越好,通常选用400~500 ℃,C错误;尾气中含有SO2,为防止空气污染,SO2需回收处理,D正确。 4.D　[解析] 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的物质的量增加,从而导致反应Ⅱ的反应物浓度增大,平衡正向移动,故CO的产率增加,A错误;230 ℃时,相同条件下使用催化剂CZ(Zr-1)T,甲醇选择性更高,且CH3OH的产率较高,故合成甲醇的适宜工业条件为约230 ℃、催化剂选择CZ(Zr-1)T,B错误;230 ℃以上时温度较高,反应Ⅰ为放热反应,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;使用催化剂CZT,230 ℃以上甲醇的选择性降低,且升温反应Ⅱ平衡正向移动,该条件下主要以反应Ⅱ为主,导致甲醇的产率降低,D正确。 5.(1)AD (2)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　(3)ACD [解析] (1)N2(g)+H2(g)NH3(g)　ΔH(298 K)=-46.2 kJ·mol-1是气体分子数减小的放热反应,低温有利于平衡正向移动,提高平衡产率,A正确、B错误;低压促进平衡逆向移动,不利于提高平衡产率,高压促进平衡正向移动,有利于提高平衡产率,C错误、D正确;催化剂只改变反应速率,不改变化学平衡,不能提高平衡产率,E错误。 (2)原料气中N2相对易得,增加氮气的量有利于提高H2的转化率;N2的吸附分解是决定反应速率的步骤,氮气适度过量有利于提高整体反应速率。 (3)N2(g)+H2(g)NH3(g)　ΔH(298 K)= -46.2 kJ·mol-1是气体分子数减小的放热反应,该反应的ΔS小于零,A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,总体积增大,相当于减压,平衡逆向移动,不能提高反应物平衡转化率,B错误;NH3易液化,不断将液氨移去,有利于反应正向进行,C正确;合成氨的反应在合成塔中发生,原料气中的N2是从空气中分离得到的,H2是通过天然气和水蒸气转化得到的,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。 6.(1)减小压强　升高温度(或及时移出生成物) (2)15　(3)ΔH3-2ΔH4　(4)AB [解析] (1)C2H6(g)C2H4(g)+H2(g)　ΔH1>0,该反应是气体分子数增大的吸热反应,提高乙烷平衡转化率的措施有减小压强、升高温度或及时移出生成物。 (2)一定温度下,向恒容密闭容器通入等物质的量的C2H6和H2,假设都为1 mol,发生上述反应,乙烷的平衡转化率为20%,根据三段式得 该反应的平衡常数Kp==15 kPa。 (3)根据盖斯定律,反应b减去反应c的2倍得到反应a,则ΔH2=ΔH3-2ΔH4。 (4)从C2H6的转化率不断增大分析,反应都未达到平衡,且C2H6转化率增大幅度大于C2H4在含碳产物中百分数减小幅度,所以C2H4产率随温度升高而增大,A正确;因为反应未达平衡,在三个反应中,随温度升高,反应物的转化率都增大,生成水的量都增大,因此H2O的含量随温度升高而增大,B正确;根据图中信息C2H6转化率增大,则C2H6在体系中的物质的量百分数随温度升高而降低,C错误;因为反应并未达到平衡,图中信息仅显示相同时间内CO的百分含量,没有显示不同温度下CO的平衡产率,所以不能说明该催化剂在较低温度下降低CO的平衡产率,D错误。 学科网（北京）股份有限公司 $