课时精练10 化学反应的调控-2022-2023学年高二化学精讲精练（人教选择性必修1）（解析版）

课时精练10化学反应的调控1．合成氨反应中催化剂的作用是(　　)　　　　　　　　　　　　　　　　　　A．使逆反应不发生B．使平衡向正反应方向移动C．加快正、逆反应速率，缩短达到平衡的时间D．提高原料的转化率【答案】C【解析】使用催化剂，能加快反应速率，缩短达到平衡的时间，但平衡不移动。2．在合成氨工业中，为增加NH3的日产量，下列操作与平衡移动无关的是()A．不断将氨分离出来B．使用催化剂C．采用500℃左右的高温而不是700℃的高温D．采用2×107～5×107Pa的压强【答案】B【解析】把氨分离出来是减小生成物浓度，有利于平衡右移；合成氨反应是放热反应，较低温度利于反应向右进行，同时该反应是气体物质的量减小的反应，尽可能采取高压利于正反应，A、C、D都符合平衡移动原理，而使用催化剂仅是为增大反应速率，与平衡无关。3．不符合工业合成氨生产实际的是A．铁触媒作催化剂B．N2、H2循环使用C．NH3液化分离D．反应在常压下进行【答案】D【解析】A项，为加快反应速率，合成氨生产中常用铁触媒作催化剂，A正确；B项，为提高原料利用率，合成氨生产中N2、H2循环使用，B正确；C项，NH3液化分离降低生成物浓度有利于平衡正向进行，C正确；D项，合成氨反应在常压下不能进行，D错误；故选D。4．下列有关合成氨工业的叙述，可用勒夏特列原理来解释的是A．使用铁触媒，使N2和H2混合气体有利于合成氨B．高压比常压条件更有利于合成氨的反应C．700K左右比室温更有利于合成氨的反应D．合成氨时采用循环操作，可提高原料的利用率【答案】B【解析】A项，使用催化剂，能加快反应速率，但对平衡移动没有影响，不能用勒夏特列原理来解释，A项不符合题意；B项，成氨反应是反应前后气体总物质的量减小的反应，加压可使平衡正向移动，有利于合成氨气，可用勒夏特列原理来解释，B项符合题意；C项， 合成氨反应为放热反应，高温不利于合成氨气，温度控制在700K左右是考虑催化剂的活性和加快反应速率，不能用勒夏特列原理来解释，C项不符合题意；D项，循环操作可提高原料的利用率，不能用勒夏特列原理来解释，D项不符合题意。故选B。5．在合成氨反应中使用催化剂和增大压强，下列叙述中正确的是(　　)A．都能增大反应速率，都对化学平衡无影响B．都对化学平衡有影响，但都不影响达到平衡状态所用的时间C．都能缩短达到平衡状态所用的时间，只有增大压强对化学平衡有影响D．使用催化剂能缩短反应达到平衡状态所用的时间，而增大压强无此效果【答案】C【解析】对于反应N2(g)+3H2(g)2NH3(g)，使用催化剂只能增大反应速率，缩短达到平衡状态所用的时间，不能使化学平衡发生移动。增大压强既能增大反应速率，使反应达到平衡状态所用的时间缩短，也能使化学平衡向生成NH3的方向移动。6．下列有关合成氨工业的说法中正确的是(　　)A．铁触媒作催化剂可加快反应速率，且有利于化学平衡向合成氨的方向移动B．升高温度可以加快反应速率，且有利于化学平衡向合成氨的方向移动C．增大压强能缩短达到平衡状态所用的时间D．合成氨采用的压强是10~30MPa，因为该压强下铁触媒的活性最高【答案】C【解析】催化剂可以改变反应速率，但不能使平衡移动，A项错误；升高温度可以加快反应速率，但合成氨反应是放热反应，因此升高温度不利于化学平衡向合成氨的方向移动，B项错误；增大压强可以加快反应速率，缩短达到平衡所用的时间，C项正确；催化剂的活性主要取决于温度的高低，而非压强的大小，D项错误。7．已知可逆反应N2(g)+3H2(g)2NH3(g)　ΔH<0，该反应达到平衡后，为了使H2的转化率增大，下列选项中采用的三种方法都正确的是(　　)A．升高温度，减小压强，增加氮气B．降低温度，增大压强，加入催化剂C．升高温度，增大压强，增加氮气D．降低温度，增大压强，分离出部分氨【答案】D【解析】因合成氨反应是放热反应，升高温度平衡逆向移动，降低温度平衡正向移动，故A、C两项错误；加入催化剂可增大反应速率，但对平衡移动无影响，B项错误；因合成氨的正反应是气体体积减小的反应，所以增大压强会使平衡向正反应方向移动，增加反应物浓度或减小生成物浓度会使平衡向正反应方向移动，D项正确。 8．下列事实不能用勒夏特列原理解释的是(　　)A．向氨水中加酸，NH4+的浓度增大B．合成氨工业中不断从反应混合物中液化分离出氨气C．实验室中常用排饱和食盐水的方法收集Cl2D．合成氨控制温度在500℃左右【答案】D【解析】D项，对N2(g)+3H2(g)2NH3(g)　ΔH<0，正反应为放热反应，降低温度，平衡向正反应方向移动，有利于提高氨的产率，但实际上合成氨控制温度在500℃左右，不能用勒夏特列原理解释。9．某温度下，发生反应N2(g)+3H2(g)2NH3(g)　ΔH=-92.4kJ·mol-1，N2的平衡转化率(α)与体系总压强(p)的关系如图所示。下列说法正确的是(　　)A．将1molN2和3molH2置于1L密闭容器中发生反应，放出的热量为92．4kJB．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【答案】C【解析】该反应为可逆反应，加入的1molN2和3molH2不可能完全反应生成2molNH3，所以反应放出的热量小于92.4kJ，A项错误；从状态A到状态B，改变的是压强，温度未发生变化，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。10．有关合成氨工业的生产流程如图所示。下列关于合成氨工业的说法中不正确的是(　　)A．将混合气体进行循环利用符合绿色化学思想B．合成氨反应需在低温下进行C．对原料气进行压缩是为了增大原料气的转化率 D．使用催化剂可以提高反应速率，但不能使平衡向正反应方向移动【答案】B【解析】低温有利于提高原料的转化率，但不利于提高反应速率和催化剂的催化效率，故合成氨不采用低温条件，B项错误。11．在密闭容器中进行如下反应且已达到平衡：N2+3H22NH3　ΔH<0。其他条件不变时，若将平衡混合物中各物质的浓度都增大到原来的2倍，则下列说法中正确的是(　　)A．平衡不移动B．平衡向正反应方向移动C．平衡向逆反应方向移动D．N2的百分含量增大【答案】B【解析】将平衡混合物中各物质的浓度都增大到原来的2倍，则反应速率增大，其他条件不变，相当于对气体进行压缩，容器容积减小，使平衡向气体体积减小的方向移动，故平衡向正反应方向移动。12．在合成氨时，既要使氨的产率增大，又要使化学反应速率增大，可以采取的措施有(　　)①增大反应装置体积使压强减小　②减小反应装置体积使压强增大　③升高温度　④降低温度　⑤恒温恒容下，再充入等量的N2和H2　⑥恒温恒压下，再充入等量的N2和H2　⑦及时分离产生的NH3　⑧使用正催化剂A．①④⑤⑦B．②③④⑤⑦⑧C．②⑤D．②③⑤⑥⑧【答案】C【解析】要使氨的产率增大，就要使平衡右移，增大压强、降低温度、增大N2和H2的浓度和及时分离产生的NH3均可达到目的；要使化学反应速率增大，增大压强、升高温度、增大N2和H2的浓度和使用正催化剂均可达到目的。13．合成氨反应通常控制在10MPa~30MPa的压强和500℃左右的温度，且进入合成塔的氮气和氢气的体积比为1∶3，经科学测定，在相应条件下氮气和氢气反应所得氨的平衡浓度(体积分数)如下表所示：压强20MPa60MPa500℃19.142.2而实际从合成塔出来的混合气体中含有氨约为15%，这表明(　　)A．表中所测数据有明显误差B．生产条件控制不当C．氨的分解速率大于预测值D．合成塔中的反应并未达到平衡【答案】D【解析】表中数据为通过科学实验所得，不可能有明显误差；合成氨连续操作，不可能对生产条件控制不当；平衡浓度问题与速率的大小没有直接关系，因此答案选D 。这说明合成氨工业考虑单位时间的产量问题，并未让合成氨反应达到平衡，因为让反应达到平衡需要一定的时间，时间太长，得不偿失。14．某工业生产中发生反应：2X(g)+Y(g)2M(g)　ΔH<0。下列有关该反应的说法正确的是(　　)A．工业上合成M时，一定采用高压条件，因为高压有利于M的生成B．若物质Y价廉易得，工业上一般采用加入过量的Y的方法，以提高X和Y的转化率C．工业上一般采用较高温度合成M，因温度越高，反应物的转化率越高D．工业生产中常采用催化剂，因为使用催化剂可提高M的日产量【答案】D【解析】虽然高压条件有利于M生成，但不一定都采用高压条件，如2SO2+O22SO3，常压下SO2的转化率已经很高，高压对SO2的转化率影响不大，因而工业上采用常压；加入Y，X的转化率提高，但Y的转化率降低；ΔH<0，升高温度，反应物转化率降低；催化剂可加快化学反应速率。15．在密闭容器中，将1molN2、3molH2混合发生如下反应：3H2+N22NH3　ΔH<0。(1)合成氨时选择500℃的目的是　　　　　　　　　　　　　　。 (2)当反应达到平衡时，N2和H2的浓度之比是　　　　。 (3)当达到平衡时，充入氩气，并保持体积不变，平衡将　　移动。 (4)当达到平衡时，充入氩气，并保持压强不变，平衡将　　　移动，反应速率将　　　　　　。 (5)当达到平衡时，充入N2并保持压强不变，平衡将　　　　移动。 (6)当达到平衡时，保持体积不变，升高温度时，混合气体的平均相对分子质量　　　　，密度　　　　。 【答案】(1)加快反应速率，且工业上用的催化剂在该温度时活性最大(2)1∶3(3)不(4)逆向　变小(5)正向(6)变小　不变【解析】(2)因为初始和转化的N2和H2的浓度之比都是1∶3，所以当反应达到平衡时，N2和H2的浓度之比是1∶3(3)平衡时保持体积不变，充入氩气平衡不移动(4)保持压强不变充入氩气，容器体积变大，反应速率将变小，平衡逆向移动(5)充入N2并保持压强不变，平衡将正向移动(6)保持体积不变，升高温度时，平衡逆向移动，混合气体的质量不变，总物质的量变大，平均相对分子质量变小，密度不变。15．工业上合成氨是在一定条件下进行如下反应：N2(g)+3H2(g)2NH3(g)　ΔH=-92.4kJ·mol-1。其部分工艺流程如图所示：反应体系中各组分的部分性质： 气体氮气氢气氨熔点/°C-210.01-252.77-77.74沸点/°C-195.79-259.23-33.42回答下列问题：(1)写出该反应的化学平衡常数表达式：K=　　　。随着温度升高，K值　　　(填“增大”、“减小”或“不变”) (2)K值越大，表明　　　　　　(填字母) A．其他条件相同时，N2的转化率越高B．其他条件相同时，NH3的产率越大C．原料中N2的含量越高D．化学反应速率越快(3)在工业上采取气体循环的流程，即反应后通过把混合气体的温度降低到　　　　以下使　　　　分离出来；继续循环的气体是　　　　　　。 【答案】(1)c2(NH3)c(N2)•c3(H2)　减小　(2)AB　(3)-33.42℃　NH3　N2和H2【解析】(1)该反应ΔH<0，说明正反应为放热反应，升高温度，平衡向吸热的方向移动，即向左移动，故K减小。(3)根据气体的熔、沸点可知，氨气容易液化，使其分离剩余N2和H2循环使用，以提高产率。1．下列关于反应N2+3H22NH3的反应速率与时间的关系图中，纵坐标为反应速率v，横坐标为时间t，当反应达到平衡后，改变的条件与反应速率变化的关系中不符合实际的是(　　)【答案】A【解析】合成氨反应是气体体积缩小的放热反应，所以加压和降温有利于化学平衡向着生成氨气的方向移动。达到化学平衡后，若升高温度，化学平衡左移，逆反应速率大于正反应速率，A项错误；如果给体系加压，体系中所有物质的浓度都增大，所以正、逆反应速率都增大，但正反应速率增大的幅度大于逆反应速率增大的幅度，B项正确；使用催化剂不会使化学平衡发生移动，只能改变化学反应速率，C项正确；补充N2和H2，则平衡体系中反应物的浓度增大，所以正反应速率增大，分离出NH3，产物的浓度降低，逆反应速率减小，D项正确。2．对于可逆反应N2(g)+3H2(g)2NH3(g)　ΔH<0，下列研究目的和示意图相符的是(　　) ABCD压强对反应的影响(p2>p1)温度对反应的影响恒容时，向平衡体系中通入N2对反应的影响催化剂对反应的影响【答案】C【解析】A项，p1压强下达到平衡的时间短，所以p1>p2，压强增大时，平衡正向移动，氨气的体积分数增大，不符合；B项，合成氨的正反应为放热反应，温度升高，平衡逆向移动，氮气的转化率变小，不符合；C项，恒容时向平衡体系中通入氮气，反应速率加快，平衡正向移动，符合；D项，催化剂能缩短反应达到平衡的时间，不符合。3．(2019年11月浙江选考)已知：2SO2(g)+O2(g)=2SO3(g)△H=-197.8kJ•mol—1。起始反应物为SO2和O2(物质的量之比为2：1，且总物质的量不变)SO2的平衡转化率(%)随温度和压强的变化如下表，下列说法不正确的是()温度/K压强/(105Pa)1.015.0710.125.350.767399.299.699.799.899.972397.598.999.299.599.677393.596.997.898.699.0A．一定压强下降低温度，SO2的转化率增大B．在不同温度、压强下，转化相同物质的量的SO2所需要的时间相等C．使用催化剂可以缩短反应达到平衡所需的时间D．工业生产通常不采取加压措施是因为常压下SO2的转化率已相当高【答案】B【解析】A项，由表格数据及勒夏特列原理知，针对放热反应，一定压强下降低温度，平衡正向移动，反应物SO2的转化率增大，A正确；B项，由于在不同温度、压强下，化学反应速率不一定相等，故转化相同物质的量的SO2 所需要的时间不一定相等，B错误；C项，催化剂对化学平衡移动无影响，但可以缩短到达平衡所花的时间，C正确；D项，由图中数据可知，不同温度下，1.01×105Pa(常压)下SO2的转化率分别为99.2%，97.5％，93.5％，已经相当高了，且加压后转化率升高并不明显，所以没有必要通过加压提高转化率，D正确。故选B。4．科学家一直致力于“人工固氮”的新方法研究。(1)目前合成氨的原理为N2(g)+3H2(g)2NH3(g)ΔH=-92.2kJ·mol-1。①在673K、30MPa下，上述合成氨的反应中n(NH3)和n(H2)随时间变化的关系如图所示。下列叙述正确的是　　　　　(填字母) A．a点的正反应速率比b点的大B．c点反应达到平衡C．d点和e点的n(N2)相同D．在773K、30MPa下，t2时刻也是该反应的平衡点，则n(NH3)比图中e点的值大②在容积为2.0L的恒容密闭容器中充入0.8molN2(g)和1.6molH2(g)，在673K、30MPa下进行反应，达到平衡时，NH3的体积分数为20%。该条件下反应N2(g)+3H2(g)2NH3(g)的平衡常数K=　　　　。 (2)根据最新“人工固氮”的研究报道，在常温、常压、光照条件下，N2在催化剂(掺有少量Fe2O3的TiO2)表面与水发生反应：N2(g)+3H2O(l)2NH3(g)+32O2(g)　ΔH=akJ·mol-1。进一步研究NH3生成量与温度的关系，常压下达到平衡时测得部分实验数据如下表：T/K303313323NH3生成量/(10-6mol)4．85．96．0此合成反应中的a　　　　　(填“>”“<”或“=”，下同)0；ΔS　　　　0。 【答案】(1)①AC②1615(或1.07)(2)>　>【解析】(1)①a、b两点均未达到平衡，正反应速率大于逆反应速率，且正反应速率逐渐减小，逆反应速率逐渐增大，则a点的正反应速率比b点的大；c点处，n(H2)=n(NH3)，相等并不是不变，此点未达到平衡；d点(t1时刻)和e点(t2时刻)都处在平衡状态，n(N2)或c(N2)相等；温度升高，合成氨的反应逆向进行，n(H2)或c(H2)增大，n(NH3)减小。②设在反应过程中N2的物质的量的变化为xmol。 　　　　　3H2(g)　+　　N2(g)　　2NH3(g)起始/mol　1．6　　　0.8　　　0转化/mol　3x　　　　x　　　　2x平衡/mol　1．6-3x　0.8-x　　2x2x1．6-3x+0.8-x+2x×100%=20%，解得x=0.2。K=c2(NH3)c(N2)·c3(H2)=0.4220.62×123=1615。(2)温度升高，NH3的生成量增大，平衡右移，故正反应吸热，ΔH>0，即a>0；由于反应后气体的物质的量增大，故ΔS>0。5．工业合成氨的反应为：N2(g)＋3H2(g)2NH3(g)ΔH＝－92kJ·mol-1(1)根据下表数据计算___________。化学键键能/kJ/mol436386x(2)在体积为的恒容密闭容器中发生上述反应，其平衡常数与温度的关系如表：T/K298398498平衡常数K4.1×106K1K2①判断K1___________K2(填“”、“”或“”)②398K时进行合成氨反应，下列能说明该反应已达到平衡状态的是_______(填字母)A．混合气体的平均摩尔质量保持不变B．v正(N2)=3v逆(H2)C．容器内压强保持不变D．混合气体的密度保持不变(3)甲同学为了探究外界条件对反应的影响，以c0mol·L－1H2参加合成氨反应，在a、、两种条件下分别达到平衡，测得H2的浓度与反应时间的关系如图甲所示。①条件下，0-t0的平均反应速率v(N2)=_________mol·L－1·min－1。②相对而言，可能改变的条件是____________________。③在条件下，t1时刻将容器容积压缩至原来的，t2时刻重新建立平衡状态。则图甲中在t1：t2时刻c(H2)的变化曲线可能为___________(填“A”、“B”、“”或“D”) (4)乙同学向一恒温恒压容器中充入9molN2和23molH2，模拟合成氨的反应，图乙表示温度时平衡混合物中氨气的体积分数与总压强(P)的关系。若体系在60MPa下达到平衡①此时N2的平衡分压为___________MPa(分压总压物质的量分数)②经计算可得此时的平衡常数KP=___________(用平分压代替平衡浓度计算，结果精确到0.001)【答案】(1)946(2)①＞②AC(3)①②增加N2浓度③B(4)①9②0.043MPa-2【解析】(1)△H=反应物的总键能-生成物的总键能=[(x+3×436)-(2×3×386)]kJ/mol=-92kJ/mol，解得x=946；(2)①反应△H＜0，说明反应放热，升高温度反应逆向进行，则温度越高K值越小，所以K1＞K2；②A项，反应前后质量守恒，m不变，气体物质的量发生改变，所以平均摩尔质量改变，混合气体的平均摩尔质量保持不变可以说明反应达到平衡状态，故A正确；B项，3v正(N2)=v逆(H2)，反应达到平衡，故B错误；C项，该反应前后气体分子数发生变化，恒容，容器内压强保持不变，说明各组分含量保持不变，反应达到平衡，故C正确；D项，根据ρ=m/V，混合气体总质量不变，恒容V不变，气体的密度始终保持不变，不能说明反应达到平衡，故D错误，故选AC；(3)①a条件下，0-t0时间内，△c(H2)=(c0-c1)mol/L，发生反应为：N2(g)+3H2(g)2NH3(g)，则△c(N2)=mol/L，所以a条件下，0～t0的平均反应速率v(N2)=mol/(L•min)；②a、b氢气起始浓度相同，b到达平衡的时间缩短，说明反应速率增大，平衡时氢气的浓度减小，说明平衡正向移动，所以改变的条件是增大N2浓度；③a条件下，t1时刻将容器容积压缩至原来的一半，则在t1时刻，c(H2)变为原来的2倍，随着反应进行，H2浓度降低，但建立新平衡时，不会比原平衡时浓度低，所以符合的为曲线B，故选为B；(4)①发生的反应为： 体系在60MPa下达到平衡，NH3的体积分数为60%，则，可得x=6，平衡时N2的平衡分压为，②平衡时p(N2)=9MPa，p(H2)=15MPa，p(NH3)=36MPa，所以。