数智分层作业(十二) 化学反应的调控
(分值：30分)
(选择题只有一个选项符合题目要求，每小题2分)
1．化工生产中，调控反应条件时不需要考虑的角度是( )
A．目标产物的贮存方法
B．增大目标反应的速率
C．提高目标反应的限度
D．减少副反应和环境污染
2．下列有关说法正确的是( )
A．为降低高炉尾气中CO的含量，可采用增加高炉高度的方法
B．合成氨的生产中，压强越大，氨的产率越高，因此在选择条件时，压强越大越好
C．合成氨的生产中，温度越低，氨的产率越高，因此在选择条件时，温度越低越好
D．在给定的条件下，达到平衡时可逆反应完成程度最大
3．化学反应的调控对于工业生产具有积极意义，下列关于调控措施的说法错误的是( )
A．硫酸工业中，在高温、高压及催化剂作用下，可提高生产效益
B．硫酸工业中，为提高SO2的转化率，可通入稍过量的空气
C．工业合成氨，选择400～500 ℃的反应温度，这是综合考虑反应速率、反应限度及催化剂活性的结果
D．工业合成氨，迅速冷却、液化氨是为了使化学平衡向生成氨的方向移动
4．在一定条件下，工业上可采用下列反应合成甲酸：CO2(g)＋H2(g)===HCOOH(g) ΔH＝－31.4 kJ·mol-1，下列有关说法正确的是( )
A．升高温度，正反应速率减小，逆反应速率增大
B．恒温条件下，增大压强，化学平衡常数增大
C．恒温恒压下，使用合适的催化剂，平衡产率会提高
D．该反应在低温下可能自发进行
5．在300 ℃、70 MPa条件下由二氧化碳和氢气合成乙醇已成为现实，反应为2CO2(g)＋6H2(g) CH3CH2OH(g)＋3H2O(g)。下列叙述错误的是( )
A．使用合适的催化剂可大大提高生产效率
B．反应需在300 ℃下进行，可推测该反应是吸热反应
C．充入过量CO2可提高H2的转化率
D．从平衡混合气体中分离出CH3CH2OH和H2O，可提高CO2和H2的利用率
(选择题有一个或两个选项符合题目要求，每小题4分)
6．一定条件下，用Fe2O3、NiO或Cr2O3作为催化剂对燃煤烟气进行回收，使SO2转化为S。催化剂不同，其他条件(浓度、温度、压强)相同的情况下，相同时间内SO2的转化率随反应温度的变化如图所示，下列说法不正确的是( )
A．不考虑催化剂价格因素，选择Fe2O3作为催化剂可以节约能源
B．其他条件相同的情况下，选择Cr2O3作为催化剂，SO2的转化率最小
C．a点后SO2的转化率减小的原因可能是温度升高，催化剂活性降低
D．选择Fe2O3作为催化剂，最适宜的温度范围为340～380 ℃
7．在一定条件下探究二甲醚的制备反应为2CO(g)＋4H2(g) CH3OCH3(g)＋H2O(g) ΔH，测定结果如图所示。下列判断错误的是( )
A．该反应的ΔH>0
B．该反应伴随着副反应的发生
C．工业选择的较适宜温度为280～290 ℃
D．加入催化剂可以提高CH3OCH3的产率
8．某科研小组对碳酸锰与空气反应制备二氧化锰的条件进行了研究，绘制了三幅关于反应物的转化率和条件关系的图像(如图所示)。下列对于反应条件的选择不正确的是( )
A．温度350 ℃左右(或325～375 ℃)
B．水分含量为30%左右(或水分含量为20%～40%)
C．湿空气中焙烧
D．干空气中焙烧
9．(8分)近年来我国大力加强温室气体CO2催化氢化合成甲醇技术的工业化量产研究，实现可持续发展。回答下列问题：
(1)已知：CO2(g)＋H2(g) H2O(g)＋CO(g) ΔH1＝＋41.1 kJ·mol-1
CO(g)＋2H2(g) CH3OH(g) ΔH2＝
写出CO2催化氢化合成甲醇的热化学方程式：__________________________________________________________________________________________。(3分)
(2)为提高CH3OH(g)的产率，理论上应采用的条件是________(填字母)。(2分)
a．高温高压 b．低温低压
c．高温低压 d．低温高压
(3)250 ℃时，在恒容密闭容器中由CO2(g)催化氢化合成CH3OH(g)，如图为不同投料比时某反应物X的平衡转化率的变化曲线。
反应物X是________(填“CO2”或“H2”)。(3分)
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A D A D B B AD D
9．(1)3H2(g)＋CO2(g) CH3OH(g)＋H2O(g) ΔH＝－48.9 kJmol-1 (2)d (3)CO2
1．A [目标产物的贮存与反应条件无关，调控反应条件时不需要考虑，A符合题意；增大目标反应的速率，可以提高生产效率，需要考虑，B不符合题意；提高目标反应的限度，可以提高反应物的转化率或产物的比例，需要考虑，C不符合题意；生产条件中减少副反应和环境污染需要考虑，以达到绿色高效生产的目的，D不符合题意。]
2．D [增加高炉高度对反应限度无影响，不能降低高炉尾气中CO的含量，故A错误；压强越大，对工业生产设备的要求越高，需结合实际生产情况选择合适压强，故B错误；温度越低，反应速率越小，需选择合适温度，故C错误；在给定条件下，达到平衡状态时可逆反应达到最大限度，转化率最高，完成程度最大，故D正确。]
3．A [高温、高压及催化剂是合成氨的条件，硫酸工业不需要高压，A错误；为提高SO2的转化率，不是通入的空气越多越好，通入空气越多，导致体系温度下降，需要更多的能量，为提高SO2的转化率，可通入稍过量的空气，B正确；升高温度可加快反应速率，合成氨反应为放热反应，升高温度平衡逆向移动，且催化剂的活性与温度有关，则反应温度选择400~500 ℃是从该反应催化剂的催化活性、反应速率、反应限度等角度综合考虑的结果，C正确；工业合成氨，迅速冷却、液化氨是为了使化学平衡向生成氨的方向移动，D正确。]
4．D [升高温度，正、逆反应速率均增大，A错误；化学平衡常数只和温度有关，恒温条件下，增大压强，化学平衡常数不变，B错误；催化剂不会改变平衡状态，不会改变平衡产率，C错误；反应若自发进行，则对应的ΔG＝ΔH－TΔS<0，题中反应的ΔS<0，又因为ΔH<0，则低温下该反应可能自发进行，D正确。]
5．B [反应条件是否需加热与反应的放热、吸热无关，B错误。]
6．B [根据题图可知，在Fe2O3作为催化剂的条件下，SO2的转化率最大，可以节约能源，A正确；其他条件相同的情况下，在260~320 ℃时，选择NiO作为催化剂，SO2的转化率最小，B错误；催化剂的催化能力需要维持在一定的温度下，温度太高，催化剂活性可能会降低，C正确；温度在340~380 ℃范围内，Fe2O3的催化能力较强，SO2的转化率也较大，反应速率较大，若温度继续升高，则转化率变化不明显，但能源消耗变大，D正确。]
7．AD [由题图可知，随着温度升高，CO的转化率降低，所以升高温度，平衡逆向移动，该反应是放热反应，ΔH<0，A项错误；由题图可知，CO的转化率降低的同时CH3OCH3的产率在不同温度下差别较大，说明该反应伴随着副反应的发生，B项正确；在280~290 ℃范围内，CH3OCH3的产率较高，故工业选择的较适宜温度为280~290 ℃，C项正确；加入催化剂可增大反应速率，但不能提高CH3OCH3的产率，D项错误。]
8．D [根据温度与转化率图示可知，温度处于350 ℃左右(或325~375 ℃)，转化率最高，故A正确；根据水分含量与转化率图示可知，水分含量为30%左右(或水分含量为20%~40%)，转化率最高，故B正确；根据焙烧与转化率图示可知，在湿空气中焙烧时间短且转化率高，故C正确，D错误。]
9．(1)根据盖斯定律，将题述两个热化学方程式相加可得：3H2(g)＋CO2(g) CH3OH(g)＋H2O(g) ΔH＝－48.9 kJmol-1。(2)根据热化学方程式可知，生成CH3OH(g)的反应是放热反应，也是气体体积减小的反应，故要想提高CH3OH(g)的产率，需要低温高压。(3)题图中的横坐标为，假设n(CO2)为定值，则CO2的平衡转化率随n(H2)的增大而增大，故反应物X为CO2。
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