（课时作业）第二章 04 第四节 化学反应的调控-【学而思·高中同步培优练】2026-2027学年高二化学选择性必修1 化学反应原理 课时作业(人教版·新教材)

第四节　化学反应的调控 题组一　化学反应的调控 1.[2025·浙江鳌江中学等高二联考] 氨是一种重要的化工原料,工业合成氨的流程如图所示。下列有关生产条件的调控作用分析不正确的是 (　) A.步骤①中“净化”可以防止催化剂中毒 B.步骤②“加压”可以加快反应速率,氨的产率也会升高,工业生产中压强越高越好 C.步骤③一般选择控制反应温度为400~500 ℃,因为在该温度下催化剂的活性最大 D.步骤④可采用迅速冷却的方法将氨液化分离 2.[2026·湖北黄冈中学高二月考] 二氧化硫的催化氧化反应:2SO2(g)+O2(g)2SO3(g)是工业制硫酸的重要反应之一,下列说法正确的是 (　) A.煅烧硫铁矿(主要成分为FeS2)可获得SO2,将矿石粉碎成细小颗粒可以提高反应的转化率 B.已知该催化氧化反应K(300 ℃)>K(350 ℃),则该反应正向是吸热反应 C.采用正向催化剂时,反应的活化能降低,使反应明显加快 D.工业生产中,采用的压强越高,温度越低,越有利于提高经济效益 3.某研究小组为探究催化剂对尾气中CO、NO转化的影响,将含NO和CO的尾气在不同温度下,以一定的流速通过两种不同的催化剂,进行反应2NO(g)+2CO(g)N2(g)+2CO2(g)　ΔH<0,测量相同时间内逸出气体中NO的含量,从而确定尾气脱氮率(脱氮率即NO的转化率),结果如图所示。下列说法正确的是 (　) ①两种催化剂均能降低反应的活化能,但ΔH均不变 ②相同条件下,改变压强对脱氮率没有影响 ③曲线Ⅱ中催化剂的最适宜温度为450 ℃左右 ④a点的脱氮率是对应温度下的平衡脱氮率 ⑤若低于200 ℃,图中曲线Ⅰ脱氮率随温度升高变化不大的主要原因是催化剂的活性不高 A.①②③ B.①③④ C.②③④ D.①③⑤ 4.[2025·辽宁沈阳东北育才学校高二月考] 工业合成甲醇的原理为CO(g)+2H2(g)CH3OH(g)　ΔH<0,其工艺流程如图所示。下列叙述正确的是 (　) A.“干燥净化”的目的是防止催化剂失活 B.合成甲醇时压强越大越好 C.“冷却装置”能提高原料平衡转化率和反应速率 D.采用“高温”有利于提高甲醇的平衡产率 题组二　化学反应条件的选择 5.[2025·安徽蚌埠高二联考] CO2催化加氢制取甲醇、乙醇等低碳醇的研究,对于解决环境问题和能源问题都具有非常重要的意义。已知一定条件下可发生如下反应: CO2(g)+3H2(g)CH3OH(g)+H2O(g)　ΔH=-49.0 kJ·mol-1 2CO2(g)+6H2(g)CH3CH2OH(g)+3H2O(g)　ΔH=-173.6 kJ·mol-1 下列说法不正确的是 (　) A.CH3OH(g)+CO2(g)+3H2(g)CH3CH2OH(g)+2H2O(g)　ΔH<0 B.增大压强,有利于反应向生成低碳醇的方向移动,平衡常数增大 C.升高温度,可加快生成低碳醇的速率,但反应限度减小 D.增大氢气浓度可以提高CO2的转化率 6.在硫酸工业中,通过下列反应使SO2被氧化为SO3:2SO2(g)+O2(g)2SO3(g)　ΔH=-196.6 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。下列有关判断错误的是 (　) 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.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 ℃、10 MPa B.在实际生产中,通入过量的空气,原因是增大O2浓度,SO2和O2的转化率均会提高 C.在实际生产中,选定的温度为400~500 ℃,原因是温度较低会使反应速率减小,到达平衡所需时间变长;温度较高,SO2的转化率会降低;该温度下催化剂活性最佳 D.在实际生产中,采用的压强为常压,原因是常压下SO2的转化率已经很高,压强过大对设备要求过高 7.工业上,氮气与氢气合成氨的反应是在催化剂表面进行的。这是一个复杂的过程,一般要经历反应物扩散至催化剂表面、吸附在催化剂表面、发生表面反应、产物从催化剂表面脱附、产物扩散离开反应区五个步骤。在铁触媒作用下,N2和H2合成NH3的反应为N2(g)+3H2(g)2NH3(g)　ΔH=-92.4 kJ·mol-1,其反应机理如图所示(“*”表示吸附态,中间部分表面反应过程未标出)。 已知:N2的吸附分解反应活化能高、速率慢,决定了合成氨的整体反应速率。下列说法正确的是 (　) A.合成氨反应在任何温度下都可以自发进行 B.液化分离出产物NH3,可能有利于提高合成氨反应速率 C.适当增加,可以加快合成氨的反应速率并提高H2的转化率 D.加压、降温和使用铁触媒作催化剂都可以提高氨的平衡产率 8.氯化氢直接氧化法制氯气的反应是4HCl(g)+O2(g)2Cl2(g)+2H2O(g)。刚性容器中,进料浓度比c(HCl)∶c(O2)分别等于1∶1、4∶1、7∶1时,HCl平衡转化率随温度变化的关系如图所示。下列说法不正确的是 (　) A.K(300 ℃)>K(400 ℃) B.增加反应的压强和及时分离出氯气都可以提高氯化氢的转化率 C.当进料比c(HCl)∶c(O2)过低时,HCl的转化率较低,且不利于分离O2和Cl2 D.若HCl的初始浓度为c mol·L-1,当c(HCl)∶c(O2)进料比为1∶1时, K(500 ℃)= 9.利用反应2CO(g)+2NO(g)N2(g)+2CO2(g)　ΔH<0,可减少汽车尾气对大气的污染。该反应的速率方程可表示为v正=k正·c2(CO)·c2(NO)、v逆=k逆·c(N2)·c2(CO2),其中k正、k逆分别为正、逆反应的速率常数(与温度有关),lg k与的关系如图所示。 下列说法错误的是 (　) A.升高温度,v正、v逆均增大 B.曲线②代表lg k正 C.要提高单位时间内有害气体的去除率,可研发低温区的高效催化剂 D.T0 ℃时,该反应的平衡常数K为10 10.CO2可用来生产燃料甲醇:CO2(g)+3H2(g)CH3OH(g)+H2O(g)　ΔH=-49 kJ·mol-1。在容积为1 L的恒容密闭容器中,充入1 mol CO2和2 mol H2,一定条件下发生上述反应,测得CH3OH(g)浓度随时间的变化如表所示: 时间/min 0 3 5 10 15 浓度/(mol·L-1) 0 0.3 0.45 0.5 0.5 (1)H2的平衡转化率为　　　　,该条件下上述反应的平衡常数K=　　　　。  (2)下列措施中能使平衡体系中增大且不减慢化学反应速率的是　　(填字母)。  A.升高温度 B.充入He(g),使体系压强增大 C.再充入1 mol H2 D.将H2O(g)从体系中分离出去 (3)当反应达到平衡时,H2的物质的量浓度为c1,然后向容器中再加入一定量H2,待反应再一次达到平衡后,H2的物质的量浓度为c2,则c1　　　　(填“>”“<”或“=”)c2。  (4)要提高CO2的平衡转化率,可以采取的措施是　　　　　　(填字母)。  A.加入催化剂 B.增大CO2的浓度 C.通入惰性气体 D.通入H2 E.分离出甲醇 (5)在使用不同催化剂时,相同时间内测得CO2的转化率随温度的变化如图所示(不考虑催化剂失活)。 则催化效果最佳的是催化剂　　　　(填“Ⅰ”“Ⅱ”或“Ⅲ”)。如果a点已经达到平衡状态,则b点的v正　　　　(填“>”“<”或“=”)v逆,c点转化率比a点低的原因是　  　。  学科网（北京）股份有限公司 $ 第四节　化学反应的调控 1.B　[解析] 工业合成氨的原料气中可能含有杂质(如硫化物等),这些杂质会导致催化剂中毒失去活性,步骤①“净化”可去除杂质,防止催化剂中毒,A正确;合成氨反应为气体分子数减小的反应,加压能加快反应速率且使平衡正向移动提高氨的产率,但压强过高会显著增加设备成本和能耗,工业生产中需综合考虑选择适宜压强(如2×107 Pa),并非越高越好,B错误;合成氨使用的铁触媒在400~500 ℃时活性最大,步骤③控制此温度主要是为保证催化剂活性,C正确;氨易液化,而N2、H2难液化,步骤④通过迅速冷却可将氨液化分离,促使平衡正向移动,D正确。 2.C　[解析] 煅烧硫铁矿(主要成分为FeS2)可获得SO2,将矿石粉碎成细小颗粒可以增大与反应物的接触面积,使反应更充分,A错误;升高温度,平衡常数减小,说明平衡逆向移动,逆向为吸热反应,正向为放热反应,B错误;用正向催化剂时,反应的活化能降低,活化能越低,反应越快,可使反应明显加快,C正确;温度降低,反应速率降低,不利于单位时间内产率的提高,D错误。 3.D　[解析] ①催化剂可降低反应的活化能,但不改变反应的ΔH,正确;②该反应为气体分子数减小的反应,改变压强平衡发生移动,则改变压强对脱氮率有影响,错误;③由图可知,曲线 Ⅱ 中450 ℃左右脱氮率最大,则曲线Ⅱ中催化剂的最适宜温度为450 ℃左右,正确;④因为该反应是放热反应,降低温度,平衡正向移动,则a点对应温度下的平衡脱氮率应大于450 ℃下的脱氮率,错误;⑤催化剂的活性受温度的影响,则低于200 ℃时,图中曲线Ⅰ脱氮率随温度升高变化不大的主要原因是催化剂的活性不高,正确。 4.A　[解析] “干燥”“净化”的目的是除去杂质以防止催化剂中毒失活,确保工业生产过程中的效率和产品质量,A正确;工业合成甲醇的反应是气体分子数减小的反应,增大压强可以使平衡正向移动,增大反应物的转化率,但压强过大会增加对设备材料和制造的要求,提高投资费用,在实际生产中,压强的选择并不是越大越好,而是需要综合考虑多个因素,B错误;工业合成甲醇的反应是放热反应,“冷却装置”能提高原料平衡转化率,但不能提高反应速率,C错误;工业合成甲醇的反应是放热反应,采用“高温”不利于提高甲醇的平衡产率,D错误。 5.B　[解析] 反应①CO2(g)+3H2(g)CH3OH(g)+H2O(g)　ΔH1=-49.0 kJ·mol-1;反应②2CO2(g)+6H2(g)CH3CH2OH(g)+3H2O(g)　ΔH2=-173.6 kJ·mol-1,由盖斯定律,反应②-反应①得CH3OH(g)+CO2(g)+ 3H2(g)CH3CH2OH(g)+2H2O(g)　ΔH=ΔH2-ΔH1=-173.6 kJ·mol-1-(-49.0 kJ·mol-1)=-124.6 kJ·mol-1,ΔH<0,A正确;平衡常数只受温度影响,增大压强平衡常数不变,B错误;升温反应速率加快,平衡向吸热方向移动,由题知生成低碳醇的反应是放热反应,则升高温度可加快生成低碳醇的速率,但反应限度减小,C正确;增大氢气浓度,平衡向生成低碳醇的方向移动,进一步消耗CO2,可以提高CO2的转化率,D正确。 6.B　[解析] 在表格所给条件下,450 ℃、10 MPa时,二氧化硫的转化率最高,为了使SO2尽可能多地转化为SO3,应选择条件:450 ℃、10 MPa,故A正确;通入过量的空气,增大O2浓度,平衡正向移动,SO2的转化率增大,但O2的转化率会减小,故B错误;该反应为放热反应,温度较低会使反应速率减小,但温度较高,SO2的转化率会降低,且在温度为400~500 ℃时,催化剂活性最佳,在实际生产中,选定温度为400~500 ℃,故C正确;常压下二氧化硫的平衡转化率已经很高,虽然高压有利于提高原料的利用率,但高压对设备和动力的要求提高,成本增加,从经济效益考虑,常压对生产更有利,故D正确。 7.B　[解析] 该正反应是气体分子数减小的反应,ΔS<0,正反应放热,ΔH<0,则该反应在低温时可以自发进行,故A错误;液化分离出产物NH3,使催化剂活性位点空出,有利于N2的吸附,可能有利于提高合成氨反应速率,故B正确;适当增加,可以加快合成氨的反应速率,平衡正向移动,氮气转化率增大,但氢气的转化率减小,故C错误;加压、降温均能使平衡正向移动,使氨的平衡产率增大,加入催化剂,平衡不移动,氨的平衡产率不变,故D错误。 8.C　[解析] 由图像可知,升高温度,HCl的转化率降低,说明平衡逆向移动,平衡常数减小,则K(300 ℃)>K(400 ℃),故A正确;增加反应的压强和及时分离出氯气,都可使平衡正向移动,都可提高氯化氢的转化率,故B正确;当进料比c(HCl)∶c(O2)过低时,HCl的转化率较高,但不利于分离O2和Cl2,故C错误;相同温度下,c(HCl)∶c(O2)增大,HCl平衡转化率减小,进料浓度比c(HCl)∶c(O2)=1∶1时HCl的平衡转化率为最上边曲线,500 ℃时HCl平衡转化率为72%, 4HCl(g)+O2(g)2Cl2(g)+2H2O(g) 起始/(mol·L-1)　　 c　　 　c　　　　 0　　　　0 转化/(mol·L-1)　 0.72c　　0.18c　　 0.36c　　0.36c 平衡/(mol·L-1) (1-0.72)c (1-0.18)c 0.36c　　0.36c 化学平衡常数K(500 ℃)==,故D正确。 9.B　[解析] 升高温度,化学反应速率加快,v正、v逆均增大,故A正确;该反应为放热反应,降低温度,正、逆反应速率减小,k正、k逆也减小,平衡正向移动,则k正减小程度小于k逆,所以曲线③代表lg k正,曲线④代表lg k逆,故B错误;由图可知,k正>k逆时处于低温区,要提高单位时间内有害气体的去除率,可研发低温区的高效催化剂,故C正确;当v正=v逆时,k正·c2(CO)·c2(NO)=k逆·c(N2)·c2(CO2),反应达到平衡状态时,==K,即lg =lg K, lg k正-lg k逆=1=lg K,K=10,故D正确。 10.(1)75%　4　(2)C　(3)<　(4)DE (5)Ⅰ　>　该反应放热,温度升高,平衡逆向移动 [解析] (1)根据表中数据可知平衡时甲醇浓度为0.5 mol·L-1,依据反应的化学方程式可知,达到平衡时,消耗氢气的浓度为0.5 mol·L-1×3=1.5 mol·L-1,氢气的平衡转化率为×100%=75%,达到平衡时c(CH3OH)=c(H2O)=0.5 mol·L-1,c(CO2)=1 mol·L-1-0.5 mol·L-1=0.5 mol·L-1,c(H2)=2 mol·L-1-1.5 mol·L-1=0.5 mol·L-1,平衡常数K===4。 (2)该反应为放热反应,升高温度,平衡向逆反应方向移动,甲醇的物质的量减小,二氧化碳的物质的量增大,二者比值减小,故A不符合题意;恒容状态下,充入He(g),体系压强增大,但各组分浓度不变,化学平衡不移动,甲醇与二氧化碳物质的量比值不变,故B不符合题意;再充入1 mol H2,反应物浓度增大,反应速率加快,平衡向正反应方向移动,甲醇物质的量增大,二氧化碳物质的量减小,二者比值增大,故C符合题意;将水蒸气从体系中分离出来,化学反应速率减慢,故D不符合题意。 (3)达到平衡时,再通入氢气,虽然平衡向正反应方向移动,但氢气浓度比原平衡大,即c1<c2。 (4)加入催化剂,对化学平衡移动无影响,即CO2的平衡转化率不变,故A不符合题意;增大CO2的浓度,平衡虽然向正反应方向移动,但CO2的平衡转化率降低,故B不符合题意;恒容状态下,通入惰性气体,虽然气体压强增大,但各组分浓度不变,化学平衡不移动,即CO2的平衡转化率不变,故C不符合题意;通入氢气,平衡向正反应方向移动,CO2的平衡转化率增大,故D符合题意;分离出甲醇,平衡向正反应方向移动,CO2的平衡转化率增大,故E符合题意。 (5)根据题图可知,相同温度下,催化剂Ⅰ的催化效果最佳;该正反应为放热反应,温度升高,平衡逆向移动,CO2平衡转化率减小,如果a点达到平衡,加入催化剂,对化学平衡移动无影响,b点CO2转化率小于a点,b点没有达到平衡,延长时间后二氧化碳转化率继续增大,说明反应向正反应方向进行,即v正>v逆;a点达到平衡,c点也是平衡点,但c点温度高于a点,该反应为放热反应,升高温度,平衡向逆反应方向移动,二氧化碳转化率降低。 学科网（北京）股份有限公司 $