2024-2025學(xué)年新教材高中化學(xué)第二章化學(xué)反應(yīng)速率與化學(xué)平衡第四節(jié)化學(xué)反應(yīng)的調(diào)控課時(shí)檢測(cè)含解析新人教版選擇性必修1

PAGE9-化學(xué)反應(yīng)的調(diào)控(40分鐘70分)一、選擇題(本題包括9小題，每小題5分，共45分)1．(2024·蘇州高二檢測(cè))煉鐵高爐中冶煉鐵的反應(yīng)為Fe2O3(s)＋3CO(g)eq\o(,\s\up7(高溫))2Fe(s)＋3CO2(g)，下列說法正確的是()A．上升溫度，反應(yīng)速率減慢B．當(dāng)反應(yīng)達(dá)到化學(xué)平衡時(shí)，v(正)＝v(逆)＝0C．提高煉鐵高爐的高度可削減尾氣中CO的濃度D．某溫度下達(dá)到平衡時(shí)，eq\f(n（CO）,n（CO2）)不再隨時(shí)間而變更【解析】選D。上升溫度，反應(yīng)速率加快，故A錯(cuò)誤；當(dāng)反應(yīng)達(dá)到平衡時(shí)，正逆反應(yīng)速率相等，但不等于零，故B錯(cuò)誤；高爐煤氣成分與高爐高度沒有關(guān)系，增加煉鐵高爐的高度對(duì)尾氣中CO的含量無影響，故C錯(cuò)誤；當(dāng)反應(yīng)達(dá)到平衡時(shí)，體系中的組成保持不變，所以一氧化碳與二氧化碳的物質(zhì)的量之比也保持不變，故D正確。2．工業(yè)上利用可逆反應(yīng)N2(g)＋3H2(g)2NH3(g)合成氨，下列敘述正確的是()A．合成氨的適宜條件是高溫、高壓、催化劑，其中催化劑不變更該反應(yīng)的逆反應(yīng)速率B．恒容通入氬氣，使反應(yīng)體系的壓強(qiáng)增大，反應(yīng)速率確定增大C．該反應(yīng)是放熱反應(yīng)，降低溫度將縮短反應(yīng)達(dá)到平衡的時(shí)間D．在t1、t2時(shí)刻，NH3(g)的濃度分別是c1、c2，則時(shí)間間隔t1～t2內(nèi)，NH3(g)生成的平均速率為v＝eq\f(c2－c1,t2－t1)【解析】選D。A.催化劑既影響正反應(yīng)速率，也影響逆反應(yīng)速率，故A錯(cuò)誤；B.恒容通入氬氣，使反應(yīng)體系的壓強(qiáng)增大，由于反應(yīng)體系中各組分的濃度不變，所以反應(yīng)速率不變，故B錯(cuò)誤；C.溫度降低，反應(yīng)速率減小，反應(yīng)達(dá)到平衡須要的時(shí)間增加，故C錯(cuò)誤；D.在t1、t2時(shí)刻，NH3(g)的濃度分別是c1、c2，則該時(shí)間段內(nèi)NH3(g)生成的平均速率為v＝eq\f(c2－c1,t2－t1)，故D正確。3．據(jù)統(tǒng)計(jì)，約有80%～85%的化工生產(chǎn)過程運(yùn)用催化劑，同樣在化學(xué)試驗(yàn)室進(jìn)行物質(zhì)的制取時(shí)，也用到催化劑。以下反應(yīng)不運(yùn)用催化劑能順當(dāng)進(jìn)行的是()A．試驗(yàn)室用過氧化氫制取氧氣B．試驗(yàn)室制取氯氣C．工業(yè)上合成氨D．工業(yè)上制備硫酸【解析】選B。過氧化氫制取氧氣須要二氧化錳作催化劑，加速分解，故A錯(cuò)誤；試驗(yàn)室制氯氣可用濃鹽酸和二氧化錳在加熱的條件下反應(yīng)，此處的二氧化錳是氧化劑而非催化劑，則該反應(yīng)不運(yùn)用催化劑能順當(dāng)進(jìn)行，故B正確；工業(yè)合成氨條件為高溫、高壓、催化劑，則須要運(yùn)用催化劑，故C錯(cuò)誤；工業(yè)上制備硫酸須要三氧化硫，三氧化硫須要二氧化硫和氧氣在五氧化二釩的催化下生成，故D錯(cuò)誤。4．(2024·廈門高二檢測(cè))如圖所示為接觸法制硫酸的設(shè)備和工藝流程，其中關(guān)鍵步驟是SO2的催化氧化：2SO2＋O22SO3ΔH<0。下列說法正確的是()A．反應(yīng)后氣體分子數(shù)削減，增大反應(yīng)容器內(nèi)壓強(qiáng)確定有利于提高生產(chǎn)效益B．反應(yīng)放熱，為提高SO2轉(zhuǎn)化率，應(yīng)盡可能在較低溫度下反應(yīng)C．工業(yè)生產(chǎn)要求高效，為加快反應(yīng)速率，應(yīng)運(yùn)用催化劑并盡可能提高體系溫度D．沸騰爐流出的氣體必需經(jīng)過凈化，并補(bǔ)充適量空氣，再進(jìn)入接觸室【解析】選D。反應(yīng)后氣體分子數(shù)削減，增大反應(yīng)容器內(nèi)壓強(qiáng)，有利于平衡正向移動(dòng)，但由于增大壓強(qiáng)對(duì)設(shè)備要求和動(dòng)力要求很高，成本太高，效益不佳，故A錯(cuò)誤；反應(yīng)放熱，為提高SO2轉(zhuǎn)化率，應(yīng)盡可能在較低溫度下反應(yīng)，但反應(yīng)速率太慢，經(jīng)濟(jì)效益低，故B錯(cuò)誤；工業(yè)生產(chǎn)要求高效，為加快反應(yīng)速率，應(yīng)運(yùn)用催化劑，還須要考慮催化劑的最佳活性溫度，不愿定溫度越高反應(yīng)速率越大，故C錯(cuò)誤；沸騰爐流出的氣體含有許多粉塵和有害氣體，會(huì)導(dǎo)致催化劑中毒，因此必需經(jīng)過凈化，第一階段反應(yīng)，氧氣含量下降明顯，因此凈化后要補(bǔ)充適量空氣，再進(jìn)入接觸室，故D正確。【補(bǔ)償訓(xùn)練】(2024·合肥高二檢測(cè))鉬酸鈉和月桂酰肌氨酸的混合液常作為碳素鋼的緩蝕劑。常溫下，碳素鋼在三種不同介質(zhì)中的腐蝕速率試驗(yàn)結(jié)果如圖所示。下列說法不正確的是()A．鹽酸的濃度越大，腐蝕速率越快B．鉬酸鈉和月桂酰肌氨酸的濃度相等時(shí)，腐蝕速率最小C．碳素鋼的腐蝕速率不隨硫酸的濃度增大而增大，說明反應(yīng)速率不與c(H＋)成正比D．對(duì)比鹽酸和硫酸兩條曲線，可知Cl－也會(huì)影響碳素鋼的腐蝕速率【解析】選C。由圖可知，鹽酸的濃度越大，腐蝕速率越快，A正確；依據(jù)圖示可知，當(dāng)鉬酸鈉、月桂酰肌氨酸濃度相等時(shí)，腐蝕速率最小，緩蝕效果最優(yōu)，B正確；碳素鋼的腐蝕速率不隨硫酸的濃度增大而增大，是由于在硫酸濃度很高時(shí)，硫酸主要以H2SO4的形式存在，具有強(qiáng)的氧化性，F(xiàn)e被濃硫酸氧化，在金屬表面產(chǎn)生一層致密的氧化物愛惜膜，阻擋金屬的進(jìn)一步氧化，即發(fā)生鈍化，與溶液中c(H＋)大小無關(guān)，C錯(cuò)誤；對(duì)比鹽酸和硫酸兩條曲線，發(fā)覺碳素鋼在鹽酸中的腐蝕速率明顯快于在硫酸的腐蝕速率，說明Cl－有助于碳素鋼的腐蝕，而SOeq\o\al(\s\up1(2－),\s\do1(4))不利于碳素鋼的腐蝕，D正確。Ｋ5．對(duì)于合成氨反應(yīng)N2(g)＋3H2(g)2NH3(g)ΔH<0，下列探討結(jié)果和示意圖相符的是()ABCD探討結(jié)果壓強(qiáng)對(duì)反應(yīng)的影響溫度對(duì)反應(yīng)的影響平衡體系增加N2對(duì)反應(yīng)的影響催化劑對(duì)反應(yīng)的影響圖示【解析】選C。A項(xiàng)由于p1條件先達(dá)到平衡，故p1>p2，由p1→p2，壓強(qiáng)降低，化學(xué)平衡左移，NH3的體積分?jǐn)?shù)應(yīng)降低，故錯(cuò)誤；B項(xiàng)由于此反應(yīng)ΔH<0，故升溫平衡左移，N2的轉(zhuǎn)化率降低，所以錯(cuò)誤；C項(xiàng)增大N2的量，會(huì)使正反應(yīng)速率增大，使化學(xué)平衡右移，故正確；D項(xiàng)運(yùn)用催化劑能加快反應(yīng)速率縮短到達(dá)平衡的時(shí)間，故錯(cuò)誤。6．在某恒容密閉容器內(nèi)，N2、H2的起始物質(zhì)的量分別為10mol、30mol，達(dá)到平衡時(shí)N2的轉(zhuǎn)化率為25%。若從NH3起先反應(yīng)，在相同條件下欲使平衡時(shí)各組分的百分含量相同，則應(yīng)加入的NH3的物質(zhì)的量及NH3的轉(zhuǎn)化率為()A．15mol，25%B．20mol，50%C．20mol，75%D．40mol，80%【解析】選C。從N2、H2起先反應(yīng)時(shí)，N2為10mol，H2為30mol，若從NH3起先反應(yīng)，并且平衡時(shí)各組分的百分含量與前者相同，則NH3的物質(zhì)的量必需是20mol，故A、D項(xiàng)錯(cuò)誤。設(shè)從NH3起先反應(yīng)時(shí)，NH3轉(zhuǎn)化的物質(zhì)的量為x，則有20mol－x＝2×10mol×25%，解得x＝15mol，故NH3的轉(zhuǎn)化率為eq\f(15mol,20mol)×100%＝75%。7．(2024·濟(jì)南高二檢測(cè))在確定條件下，利用CO2合成CH3OH的反應(yīng)CO2(g)＋3H2(g)CH3OH(g)＋H2O(g)ΔH1，探討發(fā)覺，反應(yīng)過程中會(huì)發(fā)生副反應(yīng)為CO2(g)＋H2(g)CO(g)＋H2O(g)ΔH2，溫度對(duì)CH3OH、CO的產(chǎn)率影響如圖所示。下列說法中不正確的是()A．ΔH1<0，ΔH2>0B．增大壓強(qiáng)有利于加快合成反應(yīng)的速率C．選用合適的催化劑可以減弱副反應(yīng)的發(fā)生D．生產(chǎn)過程中，溫度越高越有利于提高CH3OH的產(chǎn)率【解析】選D。依據(jù)圖示上升溫度CH3OH的產(chǎn)率降低，反應(yīng)CO2(g)＋3H2(g)CH3OH(g)＋H2O(g)向逆反應(yīng)方向移動(dòng)，ΔH1<0，上升溫度CO的產(chǎn)率增大，反應(yīng)CO2(g)＋H2(g)CO(g)＋H2O(g)向正反應(yīng)方向移動(dòng)，ΔH2>0，A正確；反應(yīng)有氣體參與，增大壓強(qiáng)有利于加快合成反應(yīng)的速率，B正確；催化劑有確定的選擇性，選用合適的催化劑可以減弱副反應(yīng)的發(fā)生，C正確；依據(jù)圖示溫度越高CH3OH的產(chǎn)率越低，D錯(cuò)誤。8.某溫度下，發(fā)生反應(yīng)N2(g)＋3H2(g)2NH3(g)ΔH＝－92.4kJ·mol－1，N2的平衡轉(zhuǎn)化率(α)與體系總壓強(qiáng)(p)的關(guān)系如圖所示。下列說法正確的是()A．將1molN2和3molH2置于1L密閉容器中發(fā)生反應(yīng)，放出的熱量為92.4kJB．平衡狀態(tài)由A到B時(shí)，平衡常數(shù)K(A)＜K(B)C．上述反應(yīng)在達(dá)到平衡后，增大壓強(qiáng)，H2的轉(zhuǎn)化率增大D.上升溫度，平衡常數(shù)K增大【解析】選C。該反應(yīng)為可逆反應(yīng)，加入的1molN2和3molH2不行能完全反應(yīng)生成NH3，所以反應(yīng)放出的熱量小于92.4kJ，A項(xiàng)錯(cuò)誤；從狀態(tài)A到狀態(tài)B，變更的是壓強(qiáng)，溫度未發(fā)生變更，所以平衡常數(shù)不變，B項(xiàng)錯(cuò)誤；該反應(yīng)是反應(yīng)前后氣體分子數(shù)減小的反應(yīng)，增大壓強(qiáng)平衡向正反應(yīng)方向移動(dòng)，H2的轉(zhuǎn)化率增大，C項(xiàng)正確；上升溫度，平衡逆向移動(dòng)，K減小，D項(xiàng)錯(cuò)誤。9．確定溫度下，在恒壓容器a和恒容容器b中，分別充入體積比為1∶3的N2和H2。起先時(shí)兩容器的體積相同，則達(dá)到平衡時(shí)兩容器中N2的轉(zhuǎn)化率()A．a(chǎn)中大 B．b中大C．a(chǎn)、b中一樣大 D．無法推斷【解析】選A。由題給信息可知，容器a中的反應(yīng)與容器b中的反應(yīng)相比，相當(dāng)于增大壓強(qiáng)，則平衡正向移動(dòng)，因此平衡時(shí)容器a中N2的轉(zhuǎn)化率大于容器b中N2的轉(zhuǎn)化率。二、非選擇題(本題包括2小題，共25分)10．(10分)合成氨工業(yè)中，原料氣(N2、H2及少量CO、NH3的混合氣)在進(jìn)入合成塔前常用醋酸二氨合銅(Ⅰ)溶液來吸取原料氣中的CO，其反應(yīng)是[Cu(NH3)2]Ac＋CO＋NH3[Cu(NH3)3]Ac·COΔH＜0。(1)必需除去原料氣中CO的緣由是____________________________________________________________________________________________________。(2)醋酸二氨合銅(Ⅰ)吸取CO的生產(chǎn)適宜條件應(yīng)是______________________。(3)吸取CO后的醋酸銅氨溶液經(jīng)過適當(dāng)處理又可再生，復(fù)原其吸取CO的實(shí)力以供循環(huán)運(yùn)用。醋酸銅氨溶液再生的生產(chǎn)適宜條件應(yīng)是__________________?！窘馕觥糠治鑫O反應(yīng)的特點(diǎn)：正反應(yīng)是氣體體積減小的放熱反應(yīng)，對(duì)于這樣一個(gè)可逆反應(yīng)，用化學(xué)平衡原理及有關(guān)合成氨適宜條件的選擇學(xué)問即可作答。答案：(1)防止合成塔中的催化劑中毒(2)低溫、高壓(3)高溫、低壓11．(15分)在硫酸工業(yè)中，通過下列反應(yīng)使SO2被氧化成SO3：2SO2(g)＋O2(g)eq\o(,\s\up7(催化劑),\s\do5(△))2SO3(g)ΔH＝－198kJ·mol－1。下表為不同溫度和壓強(qiáng)下SO2的轉(zhuǎn)化率(%)p/PaT/℃1×1055×1051×1065×1061×10745097.598.999.299.699.755085.692.994.997.798.3(1)從理論上分析，為了使二氧化硫盡可能轉(zhuǎn)化為三氧化硫，可限制的條件是___________________________________________________________________。(2)實(shí)際生產(chǎn)中，選定400～500℃作為操作溫度，其緣由是__________________________________________________________________________________。(3)實(shí)際生產(chǎn)中，接受的壓強(qiáng)為常壓，其緣由是____________________________________________________________________________________________。(4)在生產(chǎn)中，通入過量空氣的目的是____________________________________________________________________________________________________。(5)尾氣中有SO2必需回收是為了________________________________________________________________________________________________________。答案：(1)低溫、高壓(2)該溫度是催化劑的活性溫度，選擇此溫度可提高反應(yīng)速率，縮短反應(yīng)達(dá)到平衡所須要的時(shí)間(3)因?yàn)樵诔合拢?00～500℃時(shí)，SO2的轉(zhuǎn)化率已經(jīng)很高了，若再加壓，對(duì)設(shè)備及動(dòng)力系統(tǒng)要求高，加大了成本和能量消耗，不適宜(4)增大氧氣的濃度，使平衡向生成SO3的方向移動(dòng)，提高SO2的轉(zhuǎn)化率(5)削減對(duì)環(huán)境的污染(20分鐘30分)一、選擇題(本題包括2小題，每小題5分，共10分)1．確定條件下，將10.0molH2和1.0molN2充入恒容密閉容器中，發(fā)生反應(yīng)N2(g)＋3H2(g)2NH3(g)，并達(dá)到平衡狀態(tài)，則H2的轉(zhuǎn)化率可能是()A．15%B．30%C．35% D．75%【解析】選A。對(duì)可逆反應(yīng)而言，任何一種物質(zhì)都不能完全轉(zhuǎn)化；利用“極限法”，假設(shè)N2完全轉(zhuǎn)化，則消耗的H2的物質(zhì)的量為n(H2)＝3n(N2)＝3.0mol，但事實(shí)上，N2是不行能完全轉(zhuǎn)化的，因而消耗的H2的物質(zhì)的量確定小于3.0mol，故H2的轉(zhuǎn)化率α(H2)＜eq\f(3.0mol,10.0mol)×100%＝30%。綜上所述，A正確。2．相同溫度下，有體積相同的甲、乙兩個(gè)恒容容器，甲容器中充入1gN2和1gH2，乙容器中充入2gN2和2gH2，分別進(jìn)行合成氨反應(yīng)。下列敘述中錯(cuò)誤的是()A．化學(xué)反應(yīng)速率：乙＞甲B．平衡后N2的濃度：乙＞甲C．H2的平衡轉(zhuǎn)化率：乙＞甲D．平衡混合氣體中H2的體積分?jǐn)?shù)：乙＞甲【解析】選D。因?yàn)橐胰萜髦械脑贤度肓空檬羌椎?倍，故A項(xiàng)正確。假設(shè)起先時(shí)乙容器的體積也是甲的2倍(如圖所示)，則此時(shí)甲、乙兩容器中達(dá)到的平衡是等效平衡。再將乙容器的體積壓縮至與甲相等(如圖中丙)，則在此過程中化學(xué)平衡要向正反應(yīng)方向移動(dòng)，即N2、H2的平衡轉(zhuǎn)化率增大，它們?cè)谄胶饣旌蠚怏w中的體積分?jǐn)?shù)減小，故C項(xiàng)正確，D項(xiàng)錯(cuò)誤。此時(shí)，丙中N2、H2、NH3的濃度分別比甲中N2、H2、NH3濃度大，但丙中N2、H2的濃度要分別小于甲中N2、H2濃度的2倍，而丙中NH3的濃度要大于甲中NH3濃度的2倍，B項(xiàng)正確。二、非選擇題(本題包括1小題，共20分)3．工業(yè)上合成氨是在確定條件下進(jìn)行反應(yīng)：N2(g)＋3H2(g)2NH3(g)ΔH＝－92.4kJ·mol－1，其部分工藝流程如圖所示。反應(yīng)體系中各組分的部分性質(zhì)如下表所示：氣體氮?dú)鈿錃獍比埸c(diǎn)/℃－210.01－259.23－77.74沸點(diǎn)/℃－195.79－252.77－33.42回答下列問題：(1)寫出該反應(yīng)的化學(xué)平衡常數(shù)表達(dá)式：K＝__________。溫度上升，K值__________(填“增大”“減小”或“不變”)。(2