2024-2025学年新教材高中化学第二章化学反应速率与化学平衡第四节化学反应的调控课时检测含解析新人教版选择性必修1

PAGE9-化学反应的调控(40分钟70分)一、选择题(本题包括9小题，每小题5分，共45分)1．(2024·苏州高二检测)炼铁高炉中冶炼铁的反应为Fe2O3(s)＋3CO(g)eq\o(,\s\up7(高温))2Fe(s)＋3CO2(g)，下列说法正确的是()A．上升温度，反应速率减慢B．当反应达到化学平衡时，v(正)＝v(逆)＝0C．提高炼铁高炉的高度可削减尾气中CO的浓度D．某温度下达到平衡时，eq\f(n（CO）,n（CO2）)不再随时间而变更【解析】选D。上升温度，反应速率加快，故A错误；当反应达到平衡时，正逆反应速率相等，但不等于零，故B错误；高炉煤气成分与高炉高度没有关系，增加炼铁高炉的高度对尾气中CO的含量无影响，故C错误；当反应达到平衡时，体系中的组成保持不变，所以一氧化碳与二氧化碳的物质的量之比也保持不变，故D正确。2．工业上利用可逆反应N2(g)＋3H2(g)2NH3(g)合成氨，下列叙述正确的是()A．合成氨的适宜条件是高温、高压、催化剂，其中催化剂不变更该反应的逆反应速率B．恒容通入氩气，使反应体系的压强增大，反应速率确定增大C．该反应是放热反应，降低温度将缩短反应达到平衡的时间D．在t1、t2时刻，NH3(g)的浓度分别是c1、c2，则时间间隔t1～t2内，NH3(g)生成的平均速率为v＝eq\f(c2－c1,t2－t1)【解析】选D。A.催化剂既影响正反应速率，也影响逆反应速率，故A错误；B.恒容通入氩气，使反应体系的压强增大，由于反应体系中各组分的浓度不变，所以反应速率不变，故B错误；C.温度降低，反应速率减小，反应达到平衡须要的时间增加，故C错误；D.在t1、t2时刻，NH3(g)的浓度分别是c1、c2，则该时间段内NH3(g)生成的平均速率为v＝eq\f(c2－c1,t2－t1)，故D正确。3．据统计，约有80%～85%的化工生产过程运用催化剂，同样在化学试验室进行物质的制取时，也用到催化剂。以下反应不运用催化剂能顺当进行的是()A．试验室用过氧化氢制取氧气B．试验室制取氯气C．工业上合成氨D．工业上制备硫酸【解析】选B。过氧化氢制取氧气须要二氧化锰作催化剂，加速分解，故A错误；试验室制氯气可用浓盐酸和二氧化锰在加热的条件下反应，此处的二氧化锰是氧化剂而非催化剂，则该反应不运用催化剂能顺当进行，故B正确；工业合成氨条件为高温、高压、催化剂，则须要运用催化剂，故C错误；工业上制备硫酸须要三氧化硫，三氧化硫须要二氧化硫和氧气在五氧化二钒的催化下生成，故D错误。4．(2024·厦门高二检测)如图所示为接触法制硫酸的设备和工艺流程，其中关键步骤是SO2的催化氧化：2SO2＋O22SO3ΔH<0。下列说法正确的是()A．反应后气体分子数削减，增大反应容器内压强确定有利于提高生产效益B．反应放热，为提高SO2转化率，应尽可能在较低温度下反应C．工业生产要求高效，为加快反应速率，应运用催化剂并尽可能提高体系温度D．沸腾炉流出的气体必需经过净化，并补充适量空气，再进入接触室【解析】选D。反应后气体分子数削减，增大反应容器内压强，有利于平衡正向移动，但由于增大压强对设备要求和动力要求很高，成本太高，效益不佳，故A错误；反应放热，为提高SO2转化率，应尽可能在较低温度下反应，但反应速率太慢，经济效益低，故B错误；工业生产要求高效，为加快反应速率，应运用催化剂，还须要考虑催化剂的最佳活性温度，不愿定温度越高反应速率越大，故C错误；沸腾炉流出的气体含有许多粉尘和有害气体，会导致催化剂中毒，因此必需经过净化，第一阶段反应，氧气含量下降明显，因此净化后要补充适量空气，再进入接触室，故D正确。【补偿训练】(2024·合肥高二检测)钼酸钠和月桂酰肌氨酸的混合液常作为碳素钢的缓蚀剂。常温下，碳素钢在三种不同介质中的腐蚀速率试验结果如图所示。下列说法不正确的是()A．盐酸的浓度越大，腐蚀速率越快B．钼酸钠和月桂酰肌氨酸的浓度相等时，腐蚀速率最小C．碳素钢的腐蚀速率不随硫酸的浓度增大而增大，说明反应速率不与c(H＋)成正比D．对比盐酸和硫酸两条曲线，可知Cl－也会影响碳素钢的腐蚀速率【解析】选C。由图可知，盐酸的浓度越大，腐蚀速率越快，A正确；依据图示可知，当钼酸钠、月桂酰肌氨酸浓度相等时，腐蚀速率最小，缓蚀效果最优，B正确；碳素钢的腐蚀速率不随硫酸的浓度增大而增大，是由于在硫酸浓度很高时，硫酸主要以H2SO4的形式存在，具有强的氧化性，Fe被浓硫酸氧化，在金属表面产生一层致密的氧化物爱惜膜，阻挡金属的进一步氧化，即发生钝化，与溶液中c(H＋)大小无关，C错误；对比盐酸和硫酸两条曲线，发觉碳素钢在盐酸中的腐蚀速率明显快于在硫酸的腐蚀速率，说明Cl－有助于碳素钢的腐蚀，而SOeq\o\al(\s\up1(2－),\s\do1(4))不利于碳素钢的腐蚀，D正确。Ｋ5．对于合成氨反应N2(g)＋3H2(g)2NH3(g)ΔH<0，下列探讨结果和示意图相符的是()ABCD探讨结果压强对反应的影响温度对反应的影响平衡体系增加N2对反应的影响催化剂对反应的影响图示【解析】选C。A项由于p1条件先达到平衡，故p1>p2，由p1→p2，压强降低，化学平衡左移，NH3的体积分数应降低，故错误；B项由于此反应ΔH<0，故升温平衡左移，N2的转化率降低，所以错误；C项增大N2的量，会使正反应速率增大，使化学平衡右移，故正确；D项运用催化剂能加快反应速率缩短到达平衡的时间，故错误。6．在某恒容密闭容器内，N2、H2的起始物质的量分别为10mol、30mol，达到平衡时N2的转化率为25%。若从NH3起先反应，在相同条件下欲使平衡时各组分的百分含量相同，则应加入的NH3的物质的量及NH3的转化率为()A．15mol，25%B．20mol，50%C．20mol，75%D．40mol，80%【解析】选C。从N2、H2起先反应时，N2为10mol，H2为30mol，若从NH3起先反应，并且平衡时各组分的百分含量与前者相同，则NH3的物质的量必需是20mol，故A、D项错误。设从NH3起先反应时，NH3转化的物质的量为x，则有20mol－x＝2×10mol×25%，解得x＝15mol，故NH3的转化率为eq\f(15mol,20mol)×100%＝75%。7．(2024·济南高二检测)在确定条件下，利用CO2合成CH3OH的反应CO2(g)＋3H2(g)CH3OH(g)＋H2O(g)ΔH1，探讨发觉，反应过程中会发生副反应为CO2(g)＋H2(g)CO(g)＋H2O(g)ΔH2，温度对CH3OH、CO的产率影响如图所示。下列说法中不正确的是()A．ΔH1<0，ΔH2>0B．增大压强有利于加快合成反应的速率C．选用合适的催化剂可以减弱副反应的发生D．生产过程中，温度越高越有利于提高CH3OH的产率【解析】选D。依据图示上升温度CH3OH的产率降低，反应CO2(g)＋3H2(g)CH3OH(g)＋H2O(g)向逆反应方向移动，ΔH1<0，上升温度CO的产率增大，反应CO2(g)＋H2(g)CO(g)＋H2O(g)向正反应方向移动，ΔH2>0，A正确；反应有气体参与，增大压强有利于加快合成反应的速率，B正确；催化剂有确定的选择性，选用合适的催化剂可以减弱副反应的发生，C正确；依据图示温度越高CH3OH的产率越低，D错误。8.某温度下，发生反应N2(g)＋3H2(g)2NH3(g)ΔH＝－92.4kJ·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1molN2和3molH2置于1L密闭容器中发生反应，放出的热量为92.4kJB．平衡状态由A到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.上升温度，平衡常数K增大【解析】选C。该反应为可逆反应，加入的1molN2和3molH2不行能完全反应生成NH3，所以反应放出的热量小于92.4kJ，A项错误；从状态A到状态B，变更的是压强，温度未发生变更，所以平衡常数不变，B项错误；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；上升温度，平衡逆向移动，K减小，D项错误。9．确定温度下，在恒压容器a和恒容容器b中，分别充入体积比为1∶3的N2和H2。起先时两容器的体积相同，则达到平衡时两容器中N2的转化率()A．a中大 B．b中大C．a、b中一样大 D．无法推断【解析】选A。由题给信息可知，容器a中的反应与容器b中的反应相比，相当于增大压强，则平衡正向移动，因此平衡时容器a中N2的转化率大于容器b中N2的转化率。二、非选择题(本题包括2小题，共25分)10．(10分)合成氨工业中，原料气(N2、H2及少量CO、NH3的混合气)在进入合成塔前常用醋酸二氨合铜(Ⅰ)溶液来吸取原料气中的CO，其反应是[Cu(NH3)2]Ac＋CO＋NH3[Cu(NH3)3]Ac·COΔH＜0。(1)必需除去原料气中CO的缘由是____________________________________________________________________________________________________。(2)醋酸二氨合铜(Ⅰ)吸取CO的生产适宜条件应是______________________。(3)吸取CO后的醋酸铜氨溶液经过适当处理又可再生，复原其吸取CO的实力以供循环运用。醋酸铜氨溶液再生的生产适宜条件应是__________________。【解析】分析吸取CO反应的特点：正反应是气体体积减小的放热反应，对于这样一个可逆反应，用化学平衡原理及有关合成氨适宜条件的选择学问即可作答。答案：(1)防止合成塔中的催化剂中毒(2)低温、高压(3)高温、低压11．(15分)在硫酸工业中，通过下列反应使SO2被氧化成SO3：2SO2(g)＋O2(g)eq\o(,\s\up7(催化剂),\s\do5(△))2SO3(g)ΔH＝－198kJ·mol－1。下表为不同温度和压强下SO2的转化率(%)p/PaT/℃1×1055×1051×1065×1061×10745097.598.999.299.699.755085.692.994.997.798.3(1)从理论上分析，为了使二氧化硫尽可能转化为三氧化硫，可限制的条件是___________________________________________________________________。(2)实际生产中，选定400～500℃作为操作温度，其缘由是__________________________________________________________________________________。(3)实际生产中，接受的压强为常压，其缘由是____________________________________________________________________________________________。(4)在生产中，通入过量空气的目的是____________________________________________________________________________________________________。(5)尾气中有SO2必需回收是为了________________________________________________________________________________________________________。答案：(1)低温、高压(2)该温度是催化剂的活性温度，选择此温度可提高反应速率，缩短反应达到平衡所须要的时间(3)因为在常压下，400～500℃时，SO2的转化率已经很高了，若再加压，对设备及动力系统要求高，加大了成本和能量消耗，不适宜(4)增大氧气的浓度，使平衡向生成SO3的方向移动，提高SO2的转化率(5)削减对环境的污染(20分钟30分)一、选择题(本题包括2小题，每小题5分，共10分)1．确定条件下，将10.0molH2和1.0molN2充入恒容密闭容器中，发生反应N2(g)＋3H2(g)2NH3(g)，并达到平衡状态，则H2的转化率可能是()A．15%B．30%C．35% D．75%【解析】选A。对可逆反应而言，任何一种物质都不能完全转化；利用“极限法”，假设N2完全转化，则消耗的H2的物质的量为n(H2)＝3n(N2)＝3.0mol，但事实上，N2是不行能完全转化的，因而消耗的H2的物质的量确定小于3.0mol，故H2的转化率α(H2)＜eq\f(3.0mol,10.0mol)×100%＝30%。综上所述，A正确。2．相同温度下，有体积相同的甲、乙两个恒容容器，甲容器中充入1gN2和1gH2，乙容器中充入2gN2和2gH2，分别进行合成氨反应。下列叙述中错误的是()A．化学反应速率：乙＞甲B．平衡后N2的浓度：乙＞甲C．H2的平衡转化率：乙＞甲D．平衡混合气体中H2的体积分数：乙＞甲【解析】选D。因为乙容器中的原料投入量正好是甲的2倍，故A项正确。假设起先时乙容器的体积也是甲的2倍(如图所示)，则此时甲、乙两容器中达到的平衡是等效平衡。再将乙容器的体积压缩至与甲相等(如图中丙)，则在此过程中化学平衡要向正反应方向移动，即N2、H2的平衡转化率增大，它们在平衡混合气体中的体积分数减小，故C项正确，D项错误。此时，丙中N2、H2、NH3的浓度分别比甲中N2、H2、NH3浓度大，但丙中N2、H2的浓度要分别小于甲中N2、H2浓度的2倍，而丙中NH3的浓度要大于甲中NH3浓度的2倍，B项正确。二、非选择题(本题包括1小题，共20分)3．工业上合成氨是在确定条件下进行反应：N2(g)＋3H2(g)2NH3(g)ΔH＝－92.4kJ·mol－1，其部分工艺流程如图所示。反应体系中各组分的部分性质如下表所示：气体氮气氢气氨熔点/℃－210.01－259.23－77.74沸点/℃－195.79－252.77－33.42回答下列问题：(1)写出该反应的化学平衡常数表达式：K＝__________。温度上升，K值__________(填“增大”“减小”或“不变”)。(2