第二章 基础课时13 化学反应的调控 练习(含答案)2025秋高中化学选择性必修一(人教版2019)

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名称 第二章 基础课时13 化学反应的调控 练习(含答案)2025秋高中化学选择性必修一(人教版2019)
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资源类型 教案
版本资源 人教版(2019)
科目 化学
更新时间 2025-10-17 19:46:07

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第二章 基础课时13 化学反应的调控
A级 合格过关练
选择题只有1个选项符合题意(每小题5分)
(一)合成氨反应的特点
1.合成氨解决了地球上因粮食不足而导致的饥饿和死亡问题,下列有关工业合成氨的说法错误的是(  )
反应物是N2 和H2
过程属于生物固氮
反应属于可逆反应
反应条件是高温、高压、催化剂
2.对于合成氨反应,达到平衡后,以下分析正确的是(  )
升高温度,对正反应的反应速率影响更大
增大压强,对正反应的反应速率影响更大
减小反应物浓度,对逆反应的反应速率影响更大
加入催化剂,对逆反应的反应速率影响更大
(二)合成氨条件的选择
3.下列有关合成氨工业的说法正确的是(  )
N2、H2的投料比采用1∶2.8(物质的量比)而不是1∶3,是为了提高N2的转化率
反应温度控制在700 K左右,目的是使化学平衡向正反应方向移动
压强采用10~30 MPa,是因为该条件下催化剂的活性最好
不断将氨液化并移去液氨,目的之一是使平衡正向移动
4.(2024·扬州大学附属中学高二期中)关于合成氨,下列说法不正确的是(  )
合成氨反应中采用400~500 ℃高温主要是因为此时催化剂的活性最大
合成氨反应中采用高压的目的主要是为了促进平衡向右移动
合成氨反应中采用铁触媒作为催化剂可以加快反应速度
合成氨反应中将0.5 mol N2(g)和1.5 mol H2(g)置于密闭容器中充分反应其放出热量为46 kJ
(三)化学反应条件的控制及优化
5.合成氨反应达到平衡时,NH3的体积分数与温度、压强的关系如图所示,据此分析合成氨工业中最有前途的研究方向是(  )
提高分离技术
研制耐高压的合成塔
研制低温催化剂
探索不用N2和H2合成氨的新途径
6.在硫酸工业中,在催化剂条件下使SO2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。下列说法正确的是(  )
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
该反应在任何条件下均能自发进行
实际生产中,最适宜的条件是温度450 ℃、压强10 MPa
使用催化剂可加快反应速率,提高SO3的平衡产率
为提高SO2的转化率,应适当充入过量的空气
7.(5分)合成氨工业的原料气中含有少量CO,CO会使催化剂失去催化能力(催化剂中毒),因此,在进入合成塔前必须将其除去。一般用醋酸二氨合铜溶液来吸收原料气中的CO,其反应为Cu(NH3)2Ac+CO+NH3[Cu(NH3)3CO]Ac(正反应为放热反应)。
(1)(2分)醋酸二氨合铜吸收CO的生产适宜条件是
___________________________________________________________________。
(2)(3分)吸收CO后的醋酸铜氨溶液经过处理后可再生,恢复其吸收CO的能力以供循环使用,醋酸铜氨溶液再生的生产适宜条件是___________________________________________________________________
___________________________________________________________________。
B级 素养培优练
8.工业合成氨的反应为N2(g)+3H2(g)2NH3(g) ΔH=-92.4 kJ·mol-1,下列说法不正确的是(  )
使用铁触媒能提高合成氨的日产量
适当降温或加压,反应的平衡常数都增大
及时将体系中的NH3液化分离有利于平衡正向移动
用E表示键能,则:E(N≡N)+3E(H—H)-6E(N—H)=-92.4 kJ·mol-1
9.二甲醚(CH3OCH3)是制冷剂、局部麻醉药和燃料。工业上可利用CO2催化加氢合成二甲醚,其过程中主要发生下列反应:
反应Ⅰ:CO2(g)+H2(g)CO(g)+H2O(g) ΔH1>0
反应Ⅱ:2CO2(g)+6H2(g)CH3OCH3(g)+3H2O(g) ΔH2<0
一定条件下,于密闭容器中投入一定量CO2和H2发生上述反应。下列说法正确的是(  )
其他条件不变,升高温度CO2的平衡转化率降低
其他条件不变,缩小容器体积能提高CH3OCH3平衡产率
其他条件不变,增大H2投入量一定能提高CH3OCH3平衡产率
其他条件不变,使用不同催化剂对CH3OCH3的平衡产率不产生影响
10.(15分)(2024·天津一中高二期中)工业合成氨是人类科学技术的一项重大突破,目前已有三位科学家因其获得诺贝尔奖,其反应为N2(g)+3H2(g)2NH3(g) ΔH=-92.4 kJ·mol-1,ΔS=200 J·K-1·mol-1。回答下列问题:
(1)(2分)合成氨反应在常温下________(填“能”或“不能”)自发。
(2)(4分)________温(填“高”或“低”,下同)有利于提高反应速率,________温有利于提高平衡转化率,综合考虑催化剂(铁触媒)活性等因素,工业常采用400~500 ℃。
针对反应速率与平衡产率的矛盾,我国科学家提出了两种解决方案。
方案一:双温-双控-双催化剂。使用Fe-TiO2-xHy双催化剂,通过光辐射产生温差(如体系温度为495 ℃时,Fe的温度为:547 ℃,而 TiO2-xHy的温度为 415 ℃)。
(3)(3分)下列说法正确的是________。
a.氨气在“冷Ti”表面生成,有利于提高氨的平衡产率
b.N≡N在“热Fe”表面断裂,有利于提高合成氨反应速率
c.“热Fe”高于体系温度,有利于提高氨的平衡产率
d.“冷 Ti”低于体系温度,有利于提高合成氨反应速率
方案二:M-LiH复合催化剂。
(4)(2分)下列说法正确的是________。
a.300 ℃时,复合催化剂比单一催化剂效率更高
b.同温同压下,复合催化剂有利于提高氨的平衡产率
c.温度越高,复合催化剂活性一定越高
(5)(4分)某合成氨速率方程为v=kcα(N2)cβ(H2)cγ(NH3),根据表中数据,γ=________。
实验 c(N2)/mol·L-1 c(H2)/mol·L-1 c(NH3)/mol·L-1 v/mol·L-1·s-1
1 m n p q
2 2m n p 2q
3 m n 0.1p 10q
4 m 2n p 2.828q
在合成氨过程中,需要不断分离出氨的原因为________。
a.有利于平衡正向移动
b.防止催化剂中毒
c.提高正反应速率
基础课时13 化学反应的调控
1.B [A项,工业合成氨的原料是N2和H2,A正确;B项,工业合成氨属于人工固氮,B错误;C项,工业合成氨N2+3H22NH3是一个可逆反应,C正确;D项,为了有利于合成氨,选择了500 ℃左右的高温,10 MPa-30 MPa的高压,同时使用铁触媒做催化剂,D正确。]
2.B [合成氨是放热反应,升温平衡逆向进行,对逆反应的反应速率影响更大,故A错误;反应是气体体积减小的反应,增大压强平衡正向进行,对正反应的反应速率影响更大,故B正确;减小反应物浓度,平衡逆向进行,正反应的反应速率减小得多,对正反应的反应速率影响更大,故C错误;同等程度影响正逆反应速率,故D错误。]
3.D [适当提高氮气的比例,即N2和H2物质的量之比为1∶2.8时更能提高H2的转化率,A错误;氮气和氢气反应生成氨气的过程是放热的,反应温度控制在700 K左右,目的是加快反应速率,并不是使化学平衡向正反应方向移动,B错误;氮气和氢气反应是气体体积减小的反应,增大压强,平衡正向移动,合成氨工业采用10~30 MPa,是因为再增大压强,平衡转化率不会提高太多,且增大压强对设备的要求更高,不能达到更好的经济效益,C错误;不断将氨液化并移去液氨,目的是降低氨气的浓度,使平衡正向移动,D正确。]
4.D [合成氨反应中采用400~500 ℃高温,主要是因为该温度下催化剂的活性最大,A正确;合成氨正反应为气体体积减小的反应,增大压强化学平衡正向移动,故采用高压的条件,B正确;合成氨反应中使用铁触媒作为催化剂可以加快反应速率,C正确;合成氨的反应为可逆反应,0.5 mol氮气和1.5 mol氢气无法全部转化为1 mol氨气,放出的热量少于46 kJ,D错误。]
5.C [现在分离氨气的技术已趋于成熟,A项与题意不符;生产设备不能承受那么大的压强,产生压强所需的动力、能源又是限制压强的因素,B项与题意不符;目前所用催化剂铁触媒活性最好时的温度约为400~500 ℃,如能研制出低温催化剂,将大大提高氨的产率,且节约了能源,C项与题意相符;探索合成氨的新途径不一定会成功,不一定会有前途,D项与题意不符。]
6.D [A项,反应2SO2 (g)+O2(g)2SO3 (g) ΔH=-196.6 kJ·mol-1是气体体积减小的放热反应,ΔS<0,ΔH<0,当ΔH-TΔS<0时,反应能自发进行,则温度过高,该反应可能不能自发进行,A错误;B项,由表格可知,450 ℃、压强10 MPa时,二氧化硫的转化率较高,当没有测定其他条件时二氧化硫的转化率,不能确定实际生产中,最适宜的条件是温度450 ℃、压强10 MPa,B错误;C项,使用催化剂可加快反应速率,但平衡不移动,不能提高SO3的平衡产率,C错误;D项,充入过量的空气,平衡正向移动,SO2的转化率增大,D正确。]
7.(1)低温、高压 (2)高温、低压
解析 (1)醋酸二氨合铜吸收CO反应为气体体积减小的放热反应,降低温度或增大压强平衡向吸收CO的方向移动,故应采用低温、高压作为生产条件。(2)放出CO的反应正好和吸收CO的反应相反,应采用高温、低压作为生产条件。
8.B [使用铁触媒可以提高反应速率,从而提高合成氨的日产量,A正确;化学平衡常数只与温度有关,降温,平衡常数增大,但加压,反应的平衡常数不变,B错误;及时将体系中的NH3液化分离,相当于降低生成物浓度,平衡正向移动,C正确;用E表示键能,则:E(N≡N)+3E(H—H)-6E(N—H)=-92.4 kJ·mol-1,D正确。]
9.B [反应Ⅰ为吸热反应,升高温度平衡正向移动,则主要发生Ⅰ时CO2的平衡转化率增大,A错误;反应Ⅱ为气体体积减小的反应,反应Ⅰ为气体体积不变的反应,则缩小容器体积,反应Ⅱ正向移动,能提高CH3OCH3平衡产率,B正确;增大H2投入量,可能反应Ⅰ进行程度大,不一定能提高CH3OCH3平衡产率,C错误;存在2个反应,催化剂具有选择性,对CH3OCH3的平衡产率有影响,D错误。]
10.(1)能 (2)高 低 (3)ab (4)a (5)-1 a
解析 (1)N2(g)+3H2(g)2NH3(g)的ΔH=-92.4 kJ·mol-1,ΔS=200 J·K-1·mol-1,则 ΔG=ΔH-TΔS=(-92.4+0.2×298) kJ·mol-1=-32.8 kJ·mol-1<0,所以合成氨反应在常温下能自发进行。(2)温度越高,反应速率越快,所以高温有利于提高反应速率;因为正反应为放热反应,所以低温有利于提高平衡转化率。(3)因为合成氨反应的正反应为放热反应,所以低温有利于平衡正向移动,氨气在“冷Ti”表面生成,有利于提高氨的平衡产率,a正确;温度升高,反应速率加快,所以 N≡N 在“热 Fe”表面断裂,有利于提高合成氨反应速率,b正确;合成氨反应的正反应为放热反应,“热 Fe”高于体系温度,不利于提高氨的平衡产率,c不正确;温度升高,可提高合成氨反应的速率,所以“冷 Ti”低于体系温度,不利于提高合成氨反应速率,d不正确。(4)从图中可以看出,300 ℃ 时,复合催化剂催化合成氨反应的反应速率比单一催化剂催化大很多,催化效率高,a正确;催化剂能提高反应速率,但不能使平衡发生移动,故不能提高平衡产率,b不正确;温度过高,催化剂可能会失去活性,催化效率反而降低,c不正确。(5)将实验1、3中数据分别代入合成氨的速率方程可得:①q=k·mα·nβ·pγ,③10q=k·mα·nβ·(0.1p)γ,可得γ=-1;在合成氨过程中,需要不断分离出氨,有利于平衡正向移动,a正确;氨是在该催化剂的催化作用下生成,不会使催化剂中毒,b不正确;分离出氨,并没有增大反应物的浓度,所以不会提高正反应速率,c不正确。