第六周 化学反应的调控—高二化学人教版（2019）选修一每周一测
1.已知：。起始反应物为和，物质的量之比为1：3，且总物质的量不变，在不同压强和温度下，反应达到平衡时，体系中的物质的量分数如下表所示：
压强 体系中的物质的量分数
400℃ 450℃ 500℃ 600℃
20MPa 38.7% 27.4% 18.9% 8.8%
30MPa 47.8% 35.9% 26.0% 12.9%
下列说法中正确的是( )
A.体系中的物质的量分数越大，正反应速率越大
B.反应达到平衡时，和的转化率之比为1：1
C.反应达到平衡时，放出的热量均为
D.在和，反应达到平衡时，生成的物质的量最多
2.工业上利用焦炭与水蒸气生产的反应原理为，，第二步产生的原料来自第一步的产物。为提高原料的利用率及的产量，下列措施中不可取的是( )
①第一步产生的混合气直接作为第二步的反应物
②第二步生产采用适当的温度和催化剂
③第一、二步生产中均充入足量水蒸气
④第二步生产在低温下进行
⑤第一步生产在高压下进行
⑥第二步生产中增大CO的浓度
A.①③⑤ B.②④⑥ C.②③⑤ D.①④⑤⑥
3.在合成氨工业中，要使氨的产率增大，同时又能提高化学反应速率，可采取的措施有( )
①增大容器的容积使压强减小
②减小容器的容积使压强增大
③升高温度
④降低温度⑤恒温恒容，再充入等量的和
⑥恒温恒压，再充入等量的和
⑦及时分离产生的
⑧使用催化剂
A.②④⑤⑥⑦ B.②③④⑤⑦⑧ C.②⑤ D.①②③⑤⑧
4.1913年德国化学家哈伯发明了以低成本制造大量氨的方法，下列是哈伯法的流程图，其中为提高原料转化率而采取的措施是( )
A.①②③ B.②④⑤ C.①③⑤ D.②③④
5.对于可逆反应，下列研究目的和示意图相符的是( )
A.温度对反应的影响
B.压强对反应的影响
C.恒容时加入对平衡体系的影响
D.恒温时加入催化剂对平衡体系的影响
6.一定条件下，。在测定的相对分子质量时，下列条件中，测定结果误差最小的是( )
A.温度0 ℃、压强50 kPa B.温度130 ℃，压强300 kPa
C.温度25 ℃、压强100 kPa D.温度130 ℃、压强50 kPa
7.“碳达峰、碳中和”是我国社会发展重大战略之一，还原是实现“双碳”经济的有效途径之一，相关的主要反应有：
Ⅰ.
Ⅱ.
有利于提高平衡转化率的条件是( )
A.使用优良催化剂 B.低温高压 C.高温低压 D.高温高压
8.下列有关工业合成氨反应：的说法不正确的是( )
A.合成氨采取循环操作，目的是提高氮气和氢气的利用率
B.除去原料气中CO的反应：，适宜低温高压环境
C.合成塔压强调控在之间，是对生产设备条件和经济成本的综合考虑结果
D.合成塔使用热交换控制体系温度在之间，主要原因是有利于平衡正向移动
9.如图所示为接触法制硫酸的设备和工艺流程，其中关键步骤是的催化氧化：，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，为提高转化率，工业生产应尽可能在较低温度下反应
C.工业生产要求高效，应使用催化剂并控制在催化剂活性最佳的温度下反应
D.该反应为放热反应，在任何条件下都能自发进行，因为吸热反应是非自发的
10.工业上可通过甲醇羰基化法制取甲酸甲酯：，在容积固定的密闭容器中，投入等物质的量和CO，测得相同时间内CO的转化率随温度的变化如图所示。下列说法不正确的是( )
A.增大压强，甲醇转化率增大
B.b点反应速率：
C.反应速率：
D.生产时反应温度控制在为宜
11.在一定条件下，利用合成CHOH的反应为C，研究发现，反应过程中会发生副反应，温度对、CO的产率影响如图所示。下列说法不正确的是( )
A.，
B.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的产率
12.工业制备四氯化铁（，熔点为，沸点为）有以下两种方法：
①直接氯化法：②加碳氯化法：
下列说法不正确的是( )
A.加碳氯化法中
B.加碳氯化反应的化学平衡常数
C.增加加碳氯化法中原料C的投入量，既可加快反应速率，又能提高平衡产率
D.与直接氯化法相比，加碳氯化法既有利于低温正向自发进行，又为氯化提供了能量
13.在硫酸工业生产中，通过下列反应使氧化成。在不同温度和压强下，反应达到平衡时的转化率如表所示：
温度/℃ 平衡时的转化率/%
0.1 MPa 0.5MPa 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
在实际生产中，有关该反应适宜条件选择的说法正确的是( )
A.的转化率与温度成反比，故采用尽可能低的温度
B.该反应在左右、1 MPa（常压）下进行较为合适
C.的转化率与压强成正比，故采用尽可能高的压强
D.为了提高的转化率，应使用合适的催化剂
14.乙烯的产量是衡量一个国家的石油化工发展水平，研究工业制取乙烯有重要的意义。
（1）工业上用氧化制是化工工业的一个新课题，相关主要化学反应有：
Ⅰ.
Ⅱ.
向一密闭容器中通入和3mol，乙烷的平衡转化率、乙烯的选择性（）与温度和压强的关系如下图所示。
①代表不同_________（填“温度”或“压强”）。
②M、P两点正反应速率较大的是_________（填“M”或“P”）点，理由是_________。
③在和条件下，达到平衡时容器的体积为1 L，平衡时的物质的量分数为_________反应Ⅰ的平衡常数是_________。
（2）工业生产中常用高选择性的YS-8810银催化剂催化乙烯氧化生产环氧乙烷，其反应机理如下：
ⅰ.慢
ⅱ.快
ⅲ.快
①增大的浓度_________（填“不能”或“能”）显著提高的生成速率。
②一定条件下，对于反应：。起始状态Ⅰ中有Ag、和，经下列过程达到各平衡状态：
已知状态Ⅰ和Ⅲ的固体质量相等，下列叙述正确的是_________（填字母）。
A.从Ⅰ到Ⅱ的过程
B.压强：
C.平衡常数：
D.若体积，则
E.逆反应速率：
15.甲醇是重要的化工原料，可用多种方法制备甲醇。已知在一定温度和压强下，发生如下反应：
（1）利用反应合成甲醇。时向恒容密闭容器中充入，反应到t时刻测得各组分的浓度如表：
物质
浓度 0.60 0.40 1.20 1.20
若时该反应的平衡常数，比较t时刻正、逆反应速率的大小：________（填“>”“<”或“=”）。
（2）向1L的恒容密闭容器中按物质的量之比1：2充入一定量的CO和，在催化剂的作用下合成甲醇，测得平衡时混合物中的本积分数在不同压强下随温度的变化如图甲所示（已知时最初充入1 mol CO）。
①下列说法正确的是_______（填序号）。
A.
B.
C.A、B、C点对应的平衡常数大小：
D.在压强为下，反应经过5min达到B点的平衡状态，则
②D点时反应的平衡常数___________。
（3）向恒容密闭容器中充入和，发生反应，在使用不同催化剂时，相同时间内测得的转化率随温度的变化如图乙所示：
①c点转化率比a点低的原因是________________。
②下列措施有利于提高平衡转化率的有_______（填序号）。
A.恒容条件下充入稀有气体（He）
B.在达到平衡后的体系中移出部分甲醇
C.保持反应容器的容积不变，平衡时再按照原投料比投入一定量的原料
D.选择催化效率更高的催化剂
③维持足够长时间，则此时的转化率_______a点的转化率（填“大于”“小于”或“等于”）。
答案以及解析
1.答案：B
解析：体系中的物质的量分数越大，不能表示正反应速率越大，如在和时的物质的量分数大于在和时的物质的量分数，但在和时的反应速率更大，故A错误；根据热化学方程式，和的化学计量数之比为1：3，起始反应物中和的物质的量之比也为1：3，因此反应达到平衡时，和的转化率之比为1：1，故B正确；无法确定反应的和的物质的量，因此无法计算反应达到平衡时放出的热量，故C错误；根据表格中的数据，反应物的总物质的量不变时，的物质的量分数越大，生成的物质的量越多，则在和下，反应达到平衡时，生成的物质的量最多，故D错误。
2.答案：D
解析：第一步产生的使第二步的平衡逆向移动，故应先分离出，①错误；第二步生产为放热反应，温度过低，反应速率太小而影响的产量，温度过高，平衡逆向移动，且要考虑催化剂的活性，故应采用适当的温度和催化剂，②正确，④错误；增大价廉易得的水蒸气的浓度可提高焦炭的利用率，③正确；对第一步生产，增大压强，平衡逆向移动，不利于提高原料的利用率，⑤错误；增大CO浓度不能提高主要原料C的利用率，⑥错误。
3.答案：C
解析：从反应速率的角度分析，增大反应物的浓度、增大压强和升高温度均能提高反应速率，①④⑦均使化学反应速率降低，②③⑤⑧均使化学反应速率提高，⑥不影响化学反应速率。从平衡移动的角度分析，改变外界条件，使正反应速率大于逆反应速率，平衡正向移动，能使氨的产率增大，②⑤使化学平衡正向移动，使氨的产率增大，⑧不影响化学平衡，③使化学平衡逆向移动。综上分析可知，C项正确。
4.答案：B
解析：合成氨的反应是气体体积减小的、放热的可逆反应。①净化干燥的目的是减少副反应的发生，提高产物的纯度，不能提高原料转化率，故不符合；②增大压强，平衡向正反应方向移动，可提高原料的转化率，故符合题意；③催化剂只改变反应速率，不影响平衡状态，不能提高原料转化率，故不符合；④把生成物氨气及时分离出来，可以促使平衡向正反应方向移动，提高原料转化率，故符合题意；⑤通过氮气和氢气的循环使用，可以提高原料的利用率，故符合题意：即②④⑤正确：答案选B。
5.答案：C
解析：合成氨反应为放热反应，升高温度，平衡逆向移动，氮气的转化率降低，与图不符，A错误。条件下达到平衡所用的时间短，则由“先拐先平数值大”的原则可知，压强：；合成氨反应是气体体积减小的反应，增大压强，平衡正向移动，平衡时的体积分数增大，与图不符，B错误。恒容时，反应达到平衡后，加入的瞬间，正反应速率增大，逆反应速率不变；增大反应物浓度，平衡正向移动，与图相符，C正确。催化剂能降低反应的活化能，增大反应速率，使反应达到平衡所用的时间变短，与图不符，D错误。
6.答案：D
解析：在测定的相对分子质量时，应生成尽可能多的，尽可能地使平衡向左移动，改变条件使平衡向左移动，高温、低压有利于平衡逆向移动。故选D。
7.答案：C
解析：催化剂无法使平衡发生移动，A错误；降低温度，反应Ⅰ和反应Ⅱ均逆向移动，平衡转化率将降低，B错误；升高温度，反应Ⅰ和反应Ⅱ均正向移动，降低压强使反应Ⅰ平衡正向移动，平衡转化率将增大，C正确；加压使反应Ⅰ平衡逆向移动，平衡转化率将降低，D错误。
8.答案：D
解析：合成氨反应为可逆反应，氮气和氢气不能完全转化为产物，采取循环操作能提高氮气和氢气的利用率，A正确；该反应为气体体积减小的放热反应，降低温度或增大压强均能使平衡向正反应方向移动，故除去原料气中的CO适宜低温高压环境，B正确；增大压强有利于氨的合成，但是压强过大会增加设备成本，因此合成塔压强调控在10 MPa~30 MPa之间，是对生产设备条件和经济成本的综合考虑结果，C正确；合成塔使用热交换控制体系温度在400~500℃之间，主要原因是该温度区间内催化剂铁触媒的活性达到最佳状态，D错误。
9.答案：C
解析：反应后气体分子数减少，增大反应容器内压强，有利于平衡正向移动，但由于增大压强对设备要求和动力要求很高，成本高，效益可能不佳，A错误；反应放热，为提高转化率，应尽可能在较低温度下反应，但温度过低会使反应速率太慢，经济效益低，B错误；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，C正确；化学反应能否自发进行的判断依据是，反应能否自发要综合焓变和熵变以及温度来判断，D错误。
10.答案：B
解析：的正反应是气体分子数减小的反应，增大压强，平衡向正反应方向移动，甲醇的转化率增大，A正确。由题图可知，随着温度的升高，CO的转化率先增大后减小，在相同时间内，约时反应达到平衡，b点时反应没有达到平衡，仍向正反应方向进行，则，B错误。温度越高反应速率越快，因此反应速率：，C正确。由题图可知，在之间时，CO的转化率较大，且反应速率较快，因此生产时反应温度控制在为宜，D正确。
11.答案：D
解析：由图像可知，升高温度，的产率降低，反应向逆反应方向移动，则，升高温度，CO的产率增大，反应向正反应方向移动，，A正确；因为合成反应有气体参与，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；由图像可知，温度越高，的产率越低，D错误。
12.答案：C
解析：增大固体用量不会改变浓度，既不影响化学反应速率也不影响化学平衡，C错误。
13.答案：B
解析：由题表数据可知，的转化率与温度成反比，降低温度，平衡向正反应方向移动，但反应速率减小，达到平衡所需时间变长，生产成本会增大，不利于实际生产，A错误；在时的平衡转化率（）就已经很高了，若继续增大压强，平衡虽正向移动，但效果并不明显，且会增大生产成本，因此该反应在左右、1 MPa条件下进行较为合适，B正确；由题表数据可知，的转化率与压强成正比，但在压强大于5 MPa后，压强增大，平衡虽正向移动，但效果并不明显，且会增大生产成本，得不偿失，C错误；催化剂不能改变的平衡转化率，D错误。
14.答案：（1）①压强
②P；P点的压强和乙烷的浓度均更大，故P点的正反应速率更大
③22.2%；0.495
（2）①不能
②DE
解析：（1）①Ⅰ、Ⅱ均为吸热反应，升高温度，平衡正向移动，乙烷的转化率增大；Ⅰ、Ⅱ均为气体分子数增加的反应，增大压强，平衡逆向移动，乙烷的转化率减小，由图可知，随X增大而增大，则X代表温度，代表压强；
②相同温度下，增大压强，平衡逆向移动，乙烷的转化率减小，则压强：；图中M、P两点温度相同，而P点的压强和乙烷的浓度均更大，故P点的正反应速率更大；
③在和条件下，达到平衡时容器的体积为，P点表示乙烷的转化率为，则反应的乙烷为1 mol，乙烯选择性为，则生成乙烯0.6 mol，根据三段式可知（假设先发生反应Ⅰ）：
平衡时乙烷、二氧化碳、乙烯、水、一氧化碳、氢气分别为1 mol、，总的物质的量为7.2mol，平衡时的物质的量分数为，反应Ⅰ的平衡常数是。
（2）①决定总反应速率的是慢反应，故增大的浓度不能显著提高的生成速率；
②该反应的只随温度的改变而改变，Ⅱ到正增大体积，则平衡逆向移动，固体质量减小，已知状态Ⅰ和Ⅲ的固体质量相等，则Ⅰ到Ⅱ为平衡正向移动的过程；由分析可知，从Ⅰ到Ⅱ的过程为正向移动过程，气体量减少，则，A错误；反应的只随温度的改变而改变，故压强：，B错误；反应为放热反应，升高温度，平衡逆向移动，平衡常数减小，则平衡常数：，C错误；已知状态Ⅰ和Ⅱ的固体质量相等，则氧气的物质的量相等，反应的，根据阿伏加德罗定律可知，若体积，则，故，D正确；由分析可知，Ⅰ到Ⅱ为平衡正向移动的过程，则逆反应速率：；Ⅱ到Ⅲ增大体积，温度不变，平衡时氧气浓度不变，则逆反应速率：；Ⅲ到Ⅳ体积不变，升高温度，正逆反应均速率增加，则逆反应速率：；故逆反应速率：，E正确。
15.答案：（1）大
（2）①CD
②112
（3）①温度等于或高于时，反应达到平衡，该反立的正反应是放热反应，升高温度，平衡逆向移动，的转化率降低
②BC
③大于
解析：（1）时，该反应的平衡常数时刻下浓度商，所以平衡向正反应方向移动，t时刻正、逆反应速率的大小：。
（2）①对于反应，增大压强，平衡向正反应方向移动，的体积分数增大，由题图甲可知，相同温度下，的体积分数：B点>C点>D点，所以，A错误。题述反应的逆反应为吸热反应，A点温度比B点低，则反应速率：，题述反应的逆反应为气体分子数增大的反应，D点压强比B点小，但D点对应的体积分数比B点小，D点生成物浓度比B点小，则反应速率：，B错误。由题给信息可知，该反应是放热反应，温度升高，平衡常数减小，A点温度比B、C点低，B、C点温度相同，所以A、B、C点的平衡常数大小：，C正确。容器的容积为，B点的体积分数为，时最初充入，设CO的变化浓度为，列出三段式：
，解得，，D正确。
（2）温度不变，则平衡常数不变，B、D两点温度相等，所以D点的平衡常数等于B点的平衡常数，。
（3）①由题冬乙可知，温度等于或大于时，反应已达到平衡，a点、c点都是平衡点，因为该反应的正反应是放热反应，升高温度，平衡向逆反应方向移动，所以的转化率降低。
②恒容条件下充入稀有气体（He），平衡不会移动，所以的平衡转化率不变，A不符合题意；在平衡后的体系中移出部分甲醇，平衡向正反应方向移动，的平衡转化率升高，B符合题意；保持反应容器的容积不变，平衡时再按照原投料比投入一定量的原料，则相当于增大压强，平衡向正反应方向移动，的平衡转化率增大，C符合题意；催化剂不能改变的平衡转化率，D不符合题意。
③维持温度足够长时间后，反应达到平衡，该反应为放热反应，较低的温度有利于反应向正反应方向进行，，下的平衡转化率大于，则此时的转化率将会大于a点的转化率。
