第二章第三节化学反应的调控专项训练（含解析）2023-2024学年高二化学人教版（2019）选择性必修一

化学反应的调控专项训练
一、单选题（12题）
1．关于合成氨工业的说法错误的是
A．合成氨工业采用循环操作，主要是为了提高氮气和氢气的利用率
B．工业上一般选择400-500℃的主要原因是让铁触媒的活性大，反应速率快
C．从合成氨的原理出发，增大压强既有利于加快速率又有利于平衡右移，但压强增大设备成本大幅度提升，所以实际工业中往往采用常压
D．为了防止催化剂“中毒”，原料气需要经过净化
2．一定条件下的密闭容器中发生反应：4NH3(g)+5O2(g)4NO(g)+6H2O(g) ΔH=-905.9kJ·mol-1，下列叙述正确的是
A．4molNH3和5molO2反应，达到平衡时放出的热量为905.9kJ
B．平衡时，v正(O2)=v逆(NO)
C．平衡后降低压强(增大体积)，混合气体的平均摩尔质量增大
D．平衡后升高温度，混合气体中NO的含量降低
3．一定条件下，存在可逆反应X(g)+3Y(g)2Z(g)，若X、Y、Z的起始浓度分别为c1、c2、c3 (均不为零)，达到平衡时，X、Y、Z的浓度分别为0.1mol L-1、0.3mol L-1、0.08mol L-1。则下列判断不正确的是
A．X、Y的转化率相等 B．平衡时，Y和Z的生成速率之比为2 ∶ 3
C．c1:c2 = 1:3 D．c1的取值范围为0 mol L-1＜c1＜0.14 mol L-1
4．在恒温时，一固定容积的容器内发生如下反应：2NO2(g) N2O4(g) 达到平衡时，再向容器内通入一定量的NO2(g)，重新达到平衡后，与第一次平衡时相比，N2O4的体积分数
A．不变 B．增大 C．减小 D．无法判断
5．工业上取SCl2的反应之一为S2Cl2(g)+Cl2(g) 2SCl2(g)，一定压强下，向10L密闭容器中充入和1mol S2Cl2和1mol Cl2发生上述反应，SCl2和 Cl2的消耗速率与温度的关系如图所示，下列说法正确的是
A．该反应的△H>0
B．A点对应的状态为化学平衡状态
C．使用高效催化剂能提高S2Cl2的平衡产率
D．若300℃达平衡时，S2Cl2的转化率为α，则300℃时，该反应的化学平衡常数K=
6．一定条件下铁可以和发生反应：。一定温度下，向某密闭容器中加入足量铁粉并充入一定量的气体，反应过程中气体和气体的浓度与时间的关系如图所示，下列说法正确的是
A．时，正、逆反应速率的大小关系为
B．的平均反应速率
C．内，的转化率为71.4%
D．保持体积不变，充入能减慢其反应速率
7．北京航空航天大学教授团队与中科院高能物理研究所合作，合成了Y，Sc(Y，/NC，Sc/NC)单原子催化剂，用于常温常压下的电化学催化氢气还原氮气的反应。反应历程与相对能量模拟计算结果如图所示(*表示稀土单原子催化剂)。下列说法中错误的是
A．相同条件下，两种催化反应的焓变相同
B．实际生产中将催化剂的尺寸处理成纳米级颗粒可提高氮气的平衡转化率
C．使用Sc1/NC单原子催化剂的反应历程中，最大活化能的反应过程可表示为*N2+H→*NNH
D．升高温度不一定可以提高氨气单位时间内的产率
8．反应mA(s)+nB(g) pC(g)+qD(g)，反应过程中，当其他条件不变时，C的百分含量(C%)与温度(T)和压强(p)的关系如图所示，下列叙述正确的是
A．达到平衡后，加入催化剂，C%增大
B．达到平衡后，若升温，平衡向左移动
C．化学方程式中n＜p+q
D．达到平衡后，增加A的量有利于平衡向右移动
9．工业上利用Ga与NH3高温条件下合成半导体材料氮化镓(GaN)固体同时有氢气生成。反应中，每生成3mol H2时放出30.8 kJ的热量。恒温恒容密闭体系内进行上述反应，下列有关表达正确的是

A．Ⅰ图像中如果纵坐标为正反应速率，则t时刻改变的条件可以为升温或加压
B．Ⅱ图像中纵坐标可以为镓的转化率
C．Ⅲ图像中纵坐标可以为化学反应速率
D．Ⅳ图像中纵坐标可以为体系内混合气体平均相对分子质量
10．知：CH4(g)+2H2S(g) CS2(g)+4H2(g)。向恒容密闭容器中充入0.1molCH4和0.2molH2S，测得平衡时体系中各物质的物质的量分数与温度的关系如图所示。
下列说法不正确的是
A．该反应的ΔH>0
B．X点CH4的转化率为20%
C．X点与Y点容器内压强比为51∶55
D．维持Z点温度，向容器中再充入CH4、H2S、CS2、H2各0.1mol时v(正)＜v(逆)
11．一定温度下，在10L的刚性恒容密闭容器中加气体X和Y，如图，下列说法错误的是
A．10s末时，X的反应速率为0.02mol·L-1·s-1
B．此反应的化学方程式为4X(g)+3Y(g)8Z(g)
C．Y的平衡转化率为75%
D．平衡时，Z的体积分数约为72.73%
12．向密闭容器中充入1molA，发生反应aA(g)=bB(g)+cC(g)，达到平衡时，体系中B的体积分数φ(B)随温度、压强的变化如图所示。下列说法正确的是
A．该反应的△H<0，△S<0
B．M、N两点对应的化学平衡常数：M>N
C．P、M两点对应的A的转化率：P＜M
D．恒温恒容时，再充入少量A，达到新平衡，φ(B)增大
二、填空题（4大题）
13．H2S与CO2在高温下发生反应：H2S(g)＋CO2(g)COS(g)＋H2O(g)。在610 K时，将0.10 mol CO2与0.40 mol H2S充入2.5 L 的空钢瓶中，反应平衡后水的物质的量分数为0.02。
(1)H2S的平衡转化率a1= %，反应平衡常数K= 。
(2)在620 K重复实验，平衡后水的物质的量分数为0.03，H2S的转化率a2 (填“>”“<”或“=”，下同)a1，该反应的ΔH 0。
(3)向反应器中再分别充入下列气体，能使H2S转化率增大的是___________(填字母)。
A．H2S B．CO2
C．COS D．N2
14．氨气是重要的化工原料，在国民经济中占重要地位。工业合成氨的反应为 。回答下列问题：
(1)图甲表示合成氨反应在某段时间中反应速率与时间的曲线图，、、时刻分别改变某一外界条件，则在下列达到化学平衡的时间段中，的体积分数最小的一段时间是 (填字母)。
A． B． C． D．
时刻改变的条件是 。
(2)在773K时，分别将2mol和6mol充入一个固定容积为1L的密闭容器中，随着反应的进行，气体混合物中、与反应时间t的关系如表所示：
t/min 0 5 10 15 20 25 30
/mol 6.00 4.50 3.60 3.30 3.03 3.00 3.00
/mol 0 1.00 1.60 1.80 1.98 2.00 2.00
①该温度下，此反应的平衡常数K=
②该温度下，若向同容积的另一容器中投入的、、的浓度分别为、、，则此时 (填“>”、“<”或“=”)。
③由表中的实验数据计算得到“浓度一时间”的关系可用图乙中的曲线表示，表示的曲线是 。在此温度下，若起始充入4mol和12mol，则反应刚达到平衡时，表示的曲线上相应的点为 。
15．和CO是常见的环境污染性气体。
(1)对于反应来说，“”可作为此反应的催化剂。其总反应分两步进行，第一步为，则第二步反应为 。已知第二步反应几乎不影响总反应达到平衡所用的时间，由此推知，第一步反应的活化能 (填“大于”“小于”或“等于”)第二步反应的活化能。
(2)在四个不同容积的恒容密闭容器中按图甲充入相应的气体，发生反应：，容器Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ中的平衡转化率如图乙所示。
①该反应的 (填“”或“”)0。
②若容器Ⅰ的体积为2L，反应在370℃下进行，20s后达到平衡，则0～20s内容器Ⅰ中用表示的反应速率为 。B点对应的平衡常数 (保留两位有效数字)。
③若容器Ⅳ的体积为1L，反应在370℃下进行，则起始时反应 (填“向正反应方向”“向逆反应方向”或“不”)进行。
16．甲醇是一种重要的化工原料，具有开发和应用的广阔前景。工业上使用水煤气(CO与H2的混合气体)转化成甲醇，反应为CO(g)+2H2(g) CH3OH(g)。
(1)CO的平衡转化率与温度、压强的关系如图所示。
①p1、p2的大小关系是p1 p2(填“>”“<"或"=”)。
②A、B、C三点的平衡常数KA、KB、Kc的大小关系是 。
③下列叙述能说明上述反应能达到化学平衡状态的是 (填字母)。
a.2v正(H2)=v逆(CH3OH)
b.CH3OH的体积分数不再改变
c.混合气体的平均摩尔质量不再改变
d.同一时间内，消耗0.04molH2，生成0.02molCO
(2)在T2℃、p2压强时，往一容积为2L的密闭容器内，充入0.3molCO与0.4molH2发生反应。
①平衡时H2的体积分数是 ；平衡后再加入1.0molCO后重新到达平衡，则CO的转化率 (填“增大""不变”成“减小”)，CO与CH3OH的浓度比 (填"增大”“不变"或“减小")。
②若以不同比例投料，测得某时刻各物质的物质的量如下，CO：0.1mol、H2：0.2mol、CH3OH：0.2mol，此时v(正) v(逆)(填“”“<"或“=”)。
③若p2压强恒定为p，则平衡常数Kp= (Kp用气体平衡分压代替气体平衡浓度计算，分压=总压×气体的物质的量分数，整理出含p的最简表达式)。
试卷第1页，共3页
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参考答案：
1．C
【详解】A．合成氨工业采用循环操作，主要是为了提高氮气和氢气的利用率，提高经济效益，故A正确；
B．合成氨反应使用铁触媒作催化剂，该催化剂在400-500℃时活性最大，因此合成氨反应的温度控制在400-500℃，故B正确；
C．合成氨反应为气体体积减小的反应，增大压强既有利于加快速率又有利于平衡右移，但压强增大设备成本大幅度提升，综合考虑以上影响因素，实际工业中采用压强：2107~5107Pa，故C错误；
D．合成氨反应使用铁触媒作催化剂，原料气中含有杂质的气体可能会造成催化剂中毒而活性减弱，因此原料气需要经过净化处理，故D正确；
答案选C。
2．D
【详解】A．因为反应可逆，所以4molNH3和5molO2反应时，参加反应的NH3小于4mol，则达到平衡时放出的热量小于905.9kJ，A不正确；
B．平衡时，正、逆反应速率相等，则v正(O2)=v逆(NO)，B不正确；
C．平衡后降低压强(增大体积)，平衡向气体分子数增大的方向移动，混合气的质量不变，物质的量增大，则混合气体的平均摩尔质量减小，C不正确；
D．该反应为放热反应，升高温度，平衡向逆反应方向移动，混合气体中NO的含量降低，D正确；
故选D。
3．B
【详解】A．X、Y的起始量之比为0.1mol L-1:0.3mol L-1=1:3=化学计量数之比，则X、Y的转化率相等，A正确；
B．平衡时，Y和Z的生成速率之比应等于化学计量数之比，即为3: 2，B不正确；
C．X、Y的起始量之比等于1:3，变化量之比等于1:3，则平衡量c1:c2 = 1:3，C正确；
D．求c1的取值范围时，可采用极值法，当X全部发生转化时，c1=0，当Z全部转化为反应物时，c1=0.1mol L-1+0.04mol L-1=0.14 mol L-1，所以c1的取值范围为0 mol L-1＜c1＜0.14 mol L-1，D正确；
故选B。
4．B
【详解】假设再次通入的NO2是在与原平衡体系的温度和压强都相同的另一容器中进行，则所得平衡体系与原平衡完全相同，将两个容器的隔板抽去，再压缩到原体积，体系的压强增大，化学平衡正向移动，所以达到平衡时NO2的体积分数减小，N2O4的体积分数增大；
答案选B。
5．D
【详解】A．升高温度，正逆反应速率均增加，从图中可以看出相同温度下正反应速率小于逆反应速率，平衡逆向移动，则正反应为放热反应，焓变小于零，故A错误；
B．A点时，即，非平衡状态，故B错误；
C．高效催化剂可以增大反应速率，不能使平衡移动增大平衡产率，故C错误；
D．若300°达平衡时，根据题意，的转化率为α，消耗的氯气和的物质的量为α mol，反应后的氯气和的物质的量为(1-α) mol，生成的的物质的量为2α mol，平衡常数为，即，故D正确；
故选D。
6．C
【详解】A．t1时刻反应还没达到平衡，v正＞v逆，故A错误；
B．达到平衡时，v(CO)==0.125mol/(L·min)，故B错误；
C．4min内，CO2的转化率为≈71.4%，故C正确；
D．保持体积不变，充入He，组分浓度不变，化学反应速率不变，故D错误；
答案为C。
7．B
【详解】A．催化剂能降低反应的活化能，改变反应的途径，但不能改变反应的焓变，则相同条件下，两种催化反应的焓变相同，故A正确；
B．催化剂能降低反应的活化能，加快反应速率，但不能改变平衡的移动方向，则将催化剂的尺寸处理成纳米级颗粒，不能改变平衡的移动方向，不能提高氮气的平衡转化率，故B错误；
C．由图可知，使用Sc1/NC单原子催化剂的反应历程中，最大活化能的反应过程为*N2与H反应生成*NNH，反应的方程式为*N2+H→*NNH，故C正确；
D．升高温度，反应速率增大，氨气单位时间内的产率提高，若升高温度，催化剂的活性降低，反应速率减小，氨气单位时间内的产率会降低，则升高温度不一定可以提高氨气单位时间内的产率，故D正确；
故选B。
8．B
【详解】A． 催化剂只能加快反应速率，不能改变平衡状态，则达平衡后，加入催化剂，平衡不移动，C％不变，故A错误；
B． 由图可知，达平衡后，若升温，C％减少，平衡左移，故B正确；
C． 由图可知，增大压强，C％增大，平衡正向移动，则该反应的正反应为气体体积减小的反应，故化学方程式中n＞p+q，故C错误；
D． 固体的浓度视为定值，增加固体的量，平衡不移动，A为固体，则达平衡后，增加A的量平衡不移动，故D错误；
故选B。
9．A
【详解】A．Ⅰ图像中如果纵坐标为正反应速率，升高温度或增大压强，反应速率增大，图像符合题意，正确；
B．Ga是固体，没有浓度可言，不能计算其转化率，错误；
C．Ga是固体，其质量不影响反应速率，错误；
D．反应方程式为，相同压强下，升高温度，平衡逆向移动，平均相对分子质量增大；相同温度下，增大压强，平衡逆向移动，平均相对分子质量增大，错误。
故答案选A。
10．C
【详解】A．由图可知，温度越高，生成物的物质的量越大，则升高温度平衡正向移动，所以正反应为吸热反应，则△H>0，故A正确；
B．X点CH4的物质的量与氢气相等，则，所以有0.1-x=4x，解得x=0.02，则X点CH4的转化率为，故B正确；
C．同温同体积，物质的量与压强成正比，而X点与Y点的温度不同，则无法计算容器内压强比，故C错误；
D． Z点CH4的物质的量与CS2相等，则，所以有0.1-x=x，解得x=0.05，设体积为V，得出平衡常数，向容器中再充入CH4、H2S、CS2、H2各0.1mol时，，所以平衡移动逆方向移动，v(正)＜v(逆)，故D正确；
答案选C。
11．A
【详解】A．反应速率表示的是一段时间内的平均反应速率，所以从开始到10s末时，X的平均反应速率为0.02mol·L-1·s-1，A错误；
B．X、Y的物质的量减少，为反应物，Z的物质的量增加为生成物，相同时间内Δn(X)：Δn(Y)：Δn(Z)=2mol：1.5mol：4mol=4：3：8，所以化学方程式为4X(g)+3Y(g)8Z(g)，B正确；
C．平衡时Δn(Y)=1.5mol，初始投料Y为2mol，所以转化率为×100%=75%，C正确；
D．平衡时X为1mol，Y为0.5mol，生成的Z为4mol，则平衡时，Z的体积分数为×100%≈72.73%，D正确；
综上所述答案为A。
12．C
【详解】A．由题图可知，压强不变时，升高温度，减小，平衡逆向移动，故正反应为放热反应，，温度不变时，增大压强，减小，平衡逆向移动，故，则，A项错误；
B．M、N点的温度相同，化学平衡常数相同，B项错误；
C．P、M点的压强相同，降低温度，增大，平衡正向移动，A的转化率增大，转化率：P＜M，C项正确；
D．恒温恒容条件下，向容器中再充入少量A，相当于对体系加压，结合题图可知，达到新平衡时，减小，D项错误。
答案选C。
13．(1) 2.5 2.8×10-3
(2) > >
(3)B
【详解】（1）对于反应 反应平衡后水的物质的量分数为0.02, , x=0.01, H2S的平衡转化率,体积为2.5 L，则平衡时各物质的浓度为c平(H2S)=0.156 mol·L-1，c平(CO2)=0.036 mol·L-1，c平(COS)=c平(H2O)=0.004 mol·L-1,则
（2）根据题目提供的数据可知温度由610 K升高到620 K时，化学反应达到平衡，水的物质的量分数由0.02变为0.03，H2S的转化率增大，a2>a1；升高温度，化学平衡向正反应方向移动，即向吸热反应方向移动，所以该反应的正反应为吸热反应，故ΔH>0；
（3）增大H2S浓度，化学平衡正向移动，但加入量远远大于平衡移动转化消耗量，H2S转化率降低，故A项错误；增大CO2浓度，化学平衡正向移动，H2S转化率增大，故B项正确；增大COS浓度，化学平衡逆向移动，H2S转化率降低，故C项错误；充入N2，反应混合物各物质浓度不变，不能使化学平衡发生移动，H2S转化率不变，故D项错误。
14．(1) D 减小压强或增大体积
(2) ＞ Ⅱ B
【详解】（1）根据图象，t1－t2时间反应向逆反应方向进行，消耗NH3，t3－t4时间段，化学平衡不移动，t4－t5时间段，反应向逆反应方向进行，消耗NH3，因此氨气的体积分数最小的时间段是t5－t6，故选D；t4时刻，正逆反应速率都降低，可能降低温度，也可能减小压强，如果是降低温度，该反应为放热反应，平衡影响正反应方向进行，v正＞v逆，不符合图象，因此只能是减小压强或增大容器的体积；
（2）①根据表中数据可知，反应进行到25min时，达到平衡状态；反应在容积为1L的密闭容器中进行，根据合成氨的反应列三段式：
该温度下，此反应的平衡常数；
②温度不变的情况下，平衡常数保持不变为；其他条件相同，投入、、，该反应的初始浓度商，反应正向进行，则此时v正＞v逆；
③由题给信息可知，分别将2molN2和6molH2充入一个固定容积为的密闭容器中进行反应，起始浓度为2mol/L，曲线Ⅱ符合；2molN2和6molH2充入一个固定容积为1L的密闭容器中进行反应，达到平衡后，氢气的浓度为3mol/L，现起始充入4 molN2和12 molH2，假设平衡不移动，达到平衡后，氢气的浓度应为6mol/L，但由于容器的容积不变，同比例增大反应物的量，相当于加压，平衡向正反应方向移动，氢气的转化率增大，故平衡时氢气浓度3mol/L＜c(H2)＜6mol/L，且加压会使反应速率增大，则反应刚达到平衡时，表示c(H2)-t的曲线上相应的点为B。
15．(1) 大于
(2) > 0.0044 向逆反应方向
【详解】（1）由总反应方程式和第一步反应的方程式可知，第二步反应的方程式为；化学反应速率取决于慢反应，反应的活化能越大，反应速率越慢，由第二步反应几乎不影响总反应达到平衡所用的时间可知，第一步反应的反应速率慢于第二步反应，反应的活化能大于第一步反应，故答案为：；大于；
（2）①升高温度，N2O的转化率升高，则向正反应方向进行，则正反应为吸热反应，则△H＞0，故答案为：＞；
②A点三段式为 ， 所以v(O2)==0.0005 mol L-1 s-1， A、B点温度相同，对应的平衡常数相等。B点对应的平衡常数=A的：，故答案为：0.0005 mol L-1 s-1；0.0044；
③容器Ⅳ体积为1L，370℃时，起始浓度分别为：c(N2O)=0.06mol/L，c(N2)=0.06mol/L，c(O2)=0.04mol/L，＞K=0.0044，向逆反应方向，故答案为：向逆反应方向。
16．(1) ＜ KA=KB＞KC bcd
(2) 25%
减小 增大 ＞
【详解】（1）①反应CO(g)+2H2(g) CH3OH(g)是气体体积减小的反应，在温度相同时，增大压强，平衡正向移动，CO的平衡转化率增大，则P1＜P2，故答案为：＜；
②由图可知，压强一定时，温度升高，CO的平衡转化率降低，说明平衡逆向移动，则该反应的正向ΔH<0，所以随着温度升高，该反应平衡常数减小，则A、B、C三点的平衡常数KA，KB，KC的大小关系是：KA=KB＞KC，故答案为：KA=KB＞KC；
③a．当v正(H2)=2v逆(CH3OH)时，该反应正逆反应速率相等，反应才达到平衡，a项错误；
b．CH3OH的体积分数不再改变时，说明该反应正逆反应速率相等，反应达到平衡，b项正确；
c．该反应平衡前气体总质量不变，总物质的量改变，则平均摩尔质量在改变，故平均摩尔质量不变，说明反应达到平衡，c项正确；
d．同一时间内，消耗0.04molH2，生成0.02molCO，说明该反应正逆反应速率相等，反应达到平衡，d项正确；
故答案为：bcd；
（2）①在T2℃、P2压强时，往一容积为2L的密闭容器内，充入0.3molCO与0.4molH2发生反应，平衡时CO的平衡转化率为0.5，列出三段式为：，平衡时氢气的体积分数=物质的量分数= =25%；平衡后再加入1.0molCO后平衡正向移动，但CO的转化率减小；CO与CH3OH的浓度比=，平衡正向移动，c(H2)减小，增大，故答案为：25%；减小；增大；
②由①的解析可知该温度下平衡常数K==400，若以不同比例投料，测得某时刻各物质的物质的量如下，CO：0.1mol、H2：0.2mol、CH3OH：0.2mol，Qc===200 v(逆)，故答案为：＞；
③结合①中三段式计算，p(CO)=p=0.375p，p(H2)=p=0.25p，p(CH3OH)=p=0.375p，Kp===，故答案为：。
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