1、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(2021苏州高二检测)炼铁高炉中冶炼铁的反应为Fe2O3(s)3CO(g)2Fe(s)3CO2(g)，下列说法正确的是()A升高温度，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减少尾气中CO的浓度D某温度下达到平衡时，不再随时间而变化【解析】选D。升高温度，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
2、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，其中催化剂不改变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，反应速率一定增大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t1t2内，NH3(g)生成的平均速率为v【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
3、低，反应速率减小，反应达到平衡需要的时间增加，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，故D正确。3据统计，约有80%85%的化工生产过程使用催化剂，同样在化学实验室进行物质的制取时，也用到催化剂。以下反应不使用催化剂能顺利进行的是()A实验室用过氧化氢制取氧气B实验室制取氯气C工业上合成氨D工业上制备硫酸【解析】选B。过氧化氢制取氧气需要二氧化锰作催化剂，加速分解，故A错误；实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，则该反应不使用催化剂能顺利进行，故B正确；工业合成氨条件为高
4、温、高压、催化剂，则需要使用催化剂，故C错误；工业上制备硫酸需要三氧化硫，三氧化硫需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(2021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：2SO2O22SO3H0。下列说法正确的是()A反应后气体分子数减少，增大反应容器内压强一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，应使用催化剂并尽可能提高体系温度D沸腾炉流出的气体必须经过净化，并补充适量空气，再进入接触室【解析】选D。反应后气体分子数减少，增大反应容器内压强，有利于平衡正向移
5、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，应使用催化剂，还需要考虑催化剂的最佳活性温度，不一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，因此必须经过净化，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】(2021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实验结果如图所示。下列说法不正
6、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；根据图示可知，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保护膜，阻止金属的进一步氧化，即发生钝化，与溶液中c(H)大小无关，C
7、错误；对比盐酸和硫酸两条曲线，发现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SO不利于碳素钢的腐蚀，D正确。5对于合成氨反应N2(g)3H2(g) 2NH3(g)Hp2，由p1p2，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H0，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项使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10 mol、30 mol，达到平衡时N2的转化率为25%。若从NH3开始反应，在相同条件
8、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()A15 mol，25% B20 mol，50%C20 mol，75% D40 mol，80%【解析】选C。从N2、H2开始反应时，N2为10 mol，H2为30 mol，若从NH3开始反应，并且平衡时各组分的百分含量与前者相同，则NH3的物质的量必须是20 mol，故A、D项错误。设从NH3开始反应时，NH3转化的物质的量为x，则有20 molx210 mol25%，解得x15 mol，故NH3的转化率为100%75%。7(2021济南高二检测)在一定条件下，利用CO2合成CH3OH的反应CO2(g)3H2(g)
9、 CH3OH(g)H2O(g)H1，研究发现，反应过程中会发生副反应为CO2(g)H2(g) CO(g)H2O(g)H2，温度对CH3OH、CO的产率影响如图所示。下列说法中不正确的是()AH10B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。根据图示升高温度CH3OH的产率降低，反应CO2(g)3H2(g) CH3OH (g)H2O(g) 向逆反应方向移动，H10，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；催化剂有一定的选择性，选用合适的催化剂可以减弱副反应的发生，C正确；根据图示
10、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)H92.4 kJmol1，N2的平衡转化率()与体系总压强(p)的关系如图所示。下列说法正确的是()A将1 mol N2和3 mol H2置于1 L密闭容器中发生反应，放出的热量为92.4 kJB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.升高温度，平衡常数K增大【解析】选C。该反应为可逆反应，加入的1 mol N2和3 mol H2不可能完全反应生成NH3，所以反应放出的热量小于92.4 kJ，A项错误；从状态A到状态B，改变的是压强，温度未
11、发生变化，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；升高温度，平衡逆向移动，K减小，D项错误。9一定温度下，在恒压容器a和恒容容器b中，分别充入体积比为13的N2和H2。开始时两容器的体积相同，则达到平衡时两容器中N2的转化率()Aa中大 Bb中大Ca、b中一样大 D无法判断【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
12、少量CO、NH3的混合气)在进入合成塔前常用醋酸二氨合铜()溶液来吸收原料气中的CO，其反应是Cu(NH3)2AcCONH3 Cu(NH3)3AcCOH0。(1)必须除去原料气中CO的原因是_。(2)醋酸二氨合铜()吸收CO的生产适宜条件应是_。(3)吸收CO后的醋酸铜氨溶液经过适当处理又可再生，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应是_。【解析】分析吸收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知识即可作答。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
13、业中，通过下列反应使SO2被氧化成SO3：2SO2(g)O2(g)2SO3(g)H198 kJmol1。下表为不同温度和压强下SO2的转化率(%)p/PaT/1105510511065106110745097.598.999.299.699.755085.692.994.997.798.3(1)从理论上分析，为了使二氧化硫尽可能转化为三氧化硫，可控制的条件是_。(2)实际生产中，选定400500 作为操作温度，其原因是_。(3)实际生产中，采用的压强为常压，其原因是_。(4)在生产中，通入过量空气的目的是_。(5)尾气中有SO2必须回收是为了_。答案：(1)低温、高压(2)该温度是催化剂的活性
14、温度，选择此温度可提高反应速率，缩短反应达到平衡所需要的时间(3)因为在常压下，400500 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)减少对环境的污染(20分钟30分)一、选择题(本题包括2小题，每小题5分，共10分)1一定条件下，将10.0 mol H2和1.0 mol N2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()A15%B30%C35% D75%【解析】选A。对可逆反应而言，任何一种物质都不能完全
15、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)3.0 mol，但事实上，N2是不可能完全转化的，因而消耗的H2的物质的量一定小于3.0 mol，故H2的转化率(H2)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1 g N2和1 g H2，乙容器中充入2 g N2和2 g H2，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CH2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。假设开始时乙容器的体积
16、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工业上合成氨是在一定条件下进行反应：N2(g)3H2(g) 2NH3(g)H92.4 kJmol1，其部分工艺流程如图所示。反应体系中
17、各组分的部分性质如下表所示：气体氮气氢气氨熔点/210.01259.2377.74沸点/195.79252.7733.42回答下列问题：(1)写出该反应的化学平衡常数表达式：K_。温度升高，K值_(填“增大”“减小”或“不变”)。(2)K值越大，表明_(填序号)。A其他条件相同时N2的转化率越高B其他条件相同时NH3的产率越高C原料中N2的含量越高D化学反应速率越快(3)在工业上采取循环气体的工艺，即反应后把混合气体的温度降低到_使_分离出来；继续循环的气体是_。(4)对于合成氨反应而言，如图有关图像一定正确的是_(填字母)。【解析】(1)由化学方程式N2(g)3H2(g) 2NH3(g)可知
18、，该反应的K，该反应的H0，说明正反应为放热反应，升高温度，平衡向吸热方向移动，即向左移动，c(NH3)减小，c(N2)和c(H2)增大，故K值减小。(2)K值越大，则c(NH3)越大，c(N2)和c(H2)就越小，说明反应正向进行的程度越大，故其他条件相同时N2的转化率越高，NH3的产率越高。(3)根据气体的熔、沸点可知，氨容易液化，将其分离出来可使平衡正向移动，剩余的N2和H2可进行循环反应，可提高氨的产率。(4)a.升高温度，平衡逆向移动，则氨气的体积分数减小，但反应达到平衡的时间缩短，故正确；b.反应达到平衡时，各物质浓度变化量之比等于其化学计量数之比，氢气与氨气浓度变化量之比为32，故错误；c.使用催化剂加快反应速率，缩短反应时间，但不影响平衡移动，故正确。答案：(1)减小(2)AB(3)33.42 氨N2和H2(4)ac