高中化学人教版 (2019)选择性必修1第四节 化学反应的调控达标测试

这是一份高中化学人教版 (2019)选择性必修1第四节 化学反应的调控达标测试，共16页。试卷主要包含了8 B．7，某生产中发生反应，下图所示为工业合成氨的流程图，已知除去NO的一种反应如下等内容，欢迎下载使用。

第四节　化学反应的调控
　必备知识基础练
1.合成氨工业中 N2(g)＋3H2(g)⇌2NH3(g)，选择适宜的压强时，不需要考虑的因素是(　　)
A.反应速率 B．平衡移动
C.设备成本 D．催化剂活性
2.中国锅炉燃煤采用沸腾炉逐渐增多，采用沸腾炉好处在于(　　)
A.增大煤炭燃烧时的燃烧热并形成清洁能源
B.减少炉中杂质气体(如SO2等)的形成
C.提高煤炭的热效率并减少CO2的排放
D.使得燃料燃烧充分，从而提高燃料的利用率
3.比较合成氨合成塔与制硫酸接触室中的反应，下列说法错误的是(　　)
A.都使用了合适的催化剂
B.都选择了较高的温度
C.都选择了较高的压强
D.都未按化学方程式的系数进行投料反应
4.其他条件相同时，不同pH条件下，用浓度传感器测得反应2A＋B===3C＋D中产物D的浓度随时间变化的关系如图。工业上利用该反应生产D的适宜pH为(　　)

A.8.8 B．7.5
C.8.2 D．6.8
5.某生产中发生反应：2A(g)＋B(g)⇌M(g)　ΔH＜0，下列有关说法正确的是(　　)
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B廉价易得，工业上一般采用加入过量的B以提高A和B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，因为生产中使用催化剂可提高M的日产量
6.下图所示为工业合成氨的流程图。下列有关生产条件的调控作用分析正确的是(　　)

A.①中“净化”可以防止催化剂中毒，③选择高效催化剂可以使原料完全转化成氨
B.②中“加压”可以加快反应速率，因为在该压强下催化剂的活性最大
C.③一般选择控制反应温度为700℃左右
D.④⑤有利于提高原料的利用率，能节约生产成本
7.已知二氧化硫的催化氧化是放热反应。下列关于接触法制硫酸的叙述中正确的是(　　)
A.为提高SO2的转化率，接触室内反应温度选定在400℃～500℃
B.为防止催化剂中毒，炉气在进入接触室之前需要净化
C.为防止污染大气，从吸收塔出来的尾气常用澄清石灰水吸收
D.为提高SO3的吸收效率，用稀硫酸代替水吸收SO3
8.接触法制硫酸，接触室中的反应如下：2SO2(g)＋O2(g)⇌2SO3(g)　ΔH＜0，SO2的平衡转化率与压强、温度的关系如下表所示：

在实际生产中，下列条件最适宜的是(　　)
A.温度400 ℃、压强1.01×104 kPa
B.温度500 ℃、压强1.01×103 kPa
C.温度500 ℃、压强1.01×104 kPa
D.温度400 ℃、压强1.01×102 kPa
9.中科院大连化物所的材料化学研究团队在催化合成氨的研究过程中，开发了过渡金属－氢化锂复合催化剂，实现了氨的低温催化合成。下列说法正确的是(　　)
A.优良的催化剂能使正、逆反应速率显著增大，能提高氨气的平衡产率
B.催化剂主要的功能是降低了反应所需的活化能，改变了反应的焓变
C.合成气中含有的杂质可能影响过渡金属－氢化锂复合催化剂的催化效果，引起催化剂中毒
D.合成氨时，使用过渡金属－氢化锂复合催化剂不能起到节能的效果
10.已知除去NO的一种反应如下：
主反应：4NH3(g)＋4NO(g)＋O2(g)⇌4N2(g)＋6H2O(g)　ΔH
副反应：4NH3(g)＋5O2(g)⇌4NO(g)＋6H2O(g)
相同条件下，在甲、乙两种催化剂作用下进行上述反应。下列说法错误的是(　　)

A.ΔH<0
B.乙催化剂的催化效果要强于甲
C.改变催化剂的选择性，可以减少副反应的发生
D.相同条件下选择高效催化剂，可以提高M点的平衡转化率
11.二氧化碳的化工利用是降低大气中二氧化碳浓度的有效途径，二氧化碳加氢制甲烷是该领域的最佳选择。反应体系中，主要发生反应的热化学方程式如下：
反应Ⅰ：CO2(g)＋4H2(g)⇌CH4(g)＋2H2O(g)　ΔH＝－164.7 kJ·mol－1
反应Ⅱ：CO2(g)＋H2(g)⇌CO(g)＋H2O(g)　ΔH＝＋41.2 kJ·mol－1
反应Ⅲ：2CO(g) ＋2H2(g)⇌CO2(g)＋CH4(g)　ΔH＝－247.1 kJ·mol－1
向恒压密闭容器中通入1 mol CO2和4 mol H2，不同温度下，使反应均进行t min，测得CH4、CO、CO2的物质的量随温度的变化如图所示。下列说法中不正确的是(　　)

A.反应Ⅰ的平衡常数可表示为
K＝
B.图中曲线B表示CH4的物质的量随温度的变化
C.为提高CO2转化为CH4的转化率，需要研发在低温区高效的催化剂
D.CH4(g)＋H2O(g)⇌CO(g)＋3H2(g)在任何温度下均能自发
12.鸟粪石(MgNH4PO4)沉淀法是一种新的处理高氨氮废水的方法，其基本原理是通过向高氨氮废水中投加含Mg2＋的化合物和磷酸盐，使之与NH生成MgNH4PO4沉淀，将氨氮从废水中除去。处理高氨氮废水时，氨氮去除率、磷酸根离子残留浓度与溶液pH的关系如图。

下列说法正确的是(　　)
A.最适宜的有效处理高氨氮废水的镁的化合物为Mg(OH)2
B.除去废水中的氨氮时，控制溶液pH的合理范围为7～8
C.除去废水中的氨氮时，pH过高不易形成MgNH4PO4沉淀
D.氨氮废水有利于植物的生长，高氨氮废水可直接排放到河流中
13.某化工厂生产硝酸的流程如图1所示；其他条件相同时，装置③中催化剂铂网的成分、温度与氧化率的关系如图2所示。下列说法不正确的是(　　)


A.该流程中，装置①③④中发生了氧化还原反应
B.装置②中利用氨易液化的性质实现反应物和生成物的分离
C.装置③中最佳反应条件是铂网成分为纯铂、温度为900℃
D.装置④中通入过量空气可以提高硝酸的产率

　关键能力综合练

一、选择题：每小题只有一个选项符合题意。
1.以硫酸工业的SO2尾气、氨、石灰石、焦炭、碳酸氢铵和氯化钾等为原料可以合成有重要应用价值的硫化钙、硫酸钾、亚硫酸铵等物质，合成路线如下，下列有关说法不正确的是(　　)

A.反应Ⅰ中需鼓入足量空气以保证二氧化硫充分氧化生成硫酸钙
B.反应Ⅲ中发生反应的化学方程式CaSO4＋4C===CaS＋4CO↑
C.反应Ⅳ需控制温度在60～70℃，目的之一是减少碳酸氢铵的分解
D.反应Ⅴ中的副产物氯化铵可用作氮肥，可与钾肥(如碳酸钾)合用，更有利于植物的生长
2.二氧化钛在一定波长光的照射下，可有效降解甲醛、苯等有机物，效果持久，且自身对人体无害。某课题组研究了溶液的酸碱性对TiO2光催化染料R降解反应的影响，结果如图所示。下列判断不正确的是(　　)

A.在0～20 min之间，pH＝7时R的降解速率为7×10－6 mol·L－1·min－1
B.R的起始浓度不同，无法判断溶液的酸碱性对R的降解速率的影响
C.在这三种pH条件下，二氧化钛对pH＝2的R溶液催化降解效率最好
D.在0～50 min之间，R的降解百分率pH＝2等于pH＝7
3.焦炭常用于冶炼工业。已知反应①：2C(s)＋O2(g)===2CO(g)；反应②：2CO(g)＋O2(g)===2CO2(g)，反应①、②的反应趋势与温度关系如图所示。下列说法错误的是(　　)

A.反应②2CO(g)＋O2(g)===2CO2(g)的ΔS<0，ΔH<0
B.983 K是两个反应主次趋势变化的转折点
C.L1对应反应①
D.当温度低于983 K时，过量焦炭的氧化产物以反应②生成CO2为主
4.已知用甲醇制乙烯、丙烯等烯烃时，在温度为400 ℃时，发生的主反应为2CH3OH⇌C2H4＋2H2O、3CH3OH⇌C3H6＋3H2O，副反应为2CH3OH⇌CH3OCH3＋H2O。乙烯和丙烯的选择性(转化的甲醇中生成乙烯和丙烯的百分比)及丙烯对乙烯的比值(Cat.1和Cat.2代表两种等量的催化剂)如图所示，下列说法不正确的是(　　)


A.使用Cat.2反应2小时后乙烯和丙烯的选择性下降
B.使用Cat.1反应3小时后产生的烯烃主要是乙烯
C.使用Cat.2反应3小时内产生的烯烃主要是丙烯
D.使用Cat.1时乙烯和丙烯的选择性一直高于使用Cat.2时
5.以CO2、H2为原料合成CH3OH涉及的主要反应如下：
①CO2(g)＋3H2(g)⇌CH3OH(g)＋H2O(g)　ΔH1＝－49.5 kJ·mol－1
②CO(g)＋2H2(g)⇌CH3OH(g)　ΔH2＝－90.4 kJ·mol－1
③CO2(g)＋H2(g)⇌CO(g)＋H2O(g)　ΔH3
不同压强下，按照n(CO2)∶n(H2)＝1∶3投料，CO2平衡转化率随温度变化关系如图所示。下列说法不正确的是(　　)

A.根据盖斯定律计算ΔH3＝＋40.9 kJ·mol－1
B.选择合适的催化剂可以提高反应①的选择性，但不改变CH3OH的平衡转化率
C.为同时提高CO2的平衡转化率和CH3OH的平衡产率，反应条件应选择高温、高压
D.T1温度时，三条曲线几乎交于一点的原因是：该温度下，主要发生反应③
6.利用CO2合成甲醇的反应为：CO2(g)＋3H2(g)CH3OH(g)＋H2O(g)。恒压条件下，在密闭容器中通入1 mol CO2和3 mol H2反应一段时间，在使用分子筛膜和催化剂与两者均不使用时，甲醇的产率随温度的变化如图所示(已知分子筛膜能选择性分离出H2O)。下列说法错误的是(　　)

A.P点：v正 B.曲线n表示反应使用了催化剂和分子筛膜
C.反应达到平衡时，CO2和H2的转化率相等
D.高温高压条件下合成甲醇效率最高
7.以CH3CH===CH2、NH3、O2为原料，在催化剂存在下生成丙烯腈(C3H3N)和副产物丙烯醛(C3H4O)的化学方程式如下所示：
反应Ⅰ.2C3H6(g)＋2NH3(g)＋3O2(g)⇌2C3H3N(g)＋6H2O(g)；
反应Ⅱ.C3H6(g)＋O2(g)⇌C3H4O(g)＋H2O(g)。
反应相同时间，丙烯腈产率与反应温度的关系如图a所示，丙烯腈和丙烯醛的平衡产率与的关系如图b所示。(丙烯腈的选择性＝×100%)下列说法不正确的是(　　)

A.其他条件不变，增大压强有利于提高丙烯腈平衡产率
B.图a中X点所示条件下，延长反应时间能提高丙烯腈产率
C.图a中Y点所示条件下，改用对丙烯腈选择性更好的催化剂能提高丙烯腈产率
D.由图b中Z点可知，该温度下反应Ⅱ的平衡常数为K＝
8.硫酸是一种重要的化工产品，目前主要采用“接触法”进行生产。有关接触氧化反应2SO2＋O22SO3。下列说法不正确的是(　　)
A.只要选择适宜的条件：SO2和 O2就能全部转化为SO3
B.升高温度会使正反应速率加快、逆反应速率加快
C.若用18O原子组成的O2参加反应，平衡时SO2中也会含有18O
D.在工业合成SO3时，要同时考虑反应速率和反应能达到的限度两方面的问题
二、非选择题
9.烟气中含有的高浓度SO2、氮氧化物有害物质及酸性废水中的NO，在排放前必须进行脱硫、脱硝、脱氮处理。
(1)H2Y2－是乙二胺四乙酸根离子，与Fe2＋形成的络合物FeY2－可用于吸收烟气中的NO。其吸收原理：
FeY2－(aq)＋NO(g)⇌FeY2－(NO)(aq)　ΔH<0。将含NO的烟气以一定的流速通入起始温度为50℃的FeY2－溶液中。NO吸收率随通入烟气的时间变化如图1所示。时间越长，NO吸收率越低的原因是___________________________________________
________________________________________________________________________。

(2)H2O2在催化剂α－FeOOH的表面上，分解产生·OH。·OH较H2O2和O2更易与烟气中的NO、SO2发生反应。反应后所得产物的离子色谱如图2所示。

①写出·OH氧化NO反应的化学方程式：________________________________。
②当H2O2浓度一定时，NO的脱除效率与温度的关系如图3所示。升温至80℃以上，大量汽化的H2O2能使NO的脱除效率显著提高的原因是________________________________________，温度高于180℃，NO的脱除效率降低的原因是________________________________________________。

(3)用H2消除酸性废水中的NO是一种常用的电化学方法。其反应原理如图4所示。

请结合上述反应过程用合适的文字描述Fe(Ⅲ)、Fe(Ⅱ)在其中的作用：________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
10.(1)乙基叔丁基醚(以ETBE表示)是一种性能优良的高辛烷值汽油调和剂。用乙醇与异丁烯(以IB表示)在催化剂HZSM­5催化下合成ETBE，反应的化学方程式为：C2H5OH(g)＋IB(g)⇌ETBE(g)　ΔH。回答下列问题：反应物被催化剂HZSM­5吸附的顺序与反应历程的关系如图所示，

该反应的ΔH＝________kJ·mol－1。反应历程的最优途径是________(填“C1”“C2”或“C3”)。
(2)一定条件下，用Fe2O3、NiO或Cr2O3作催化剂对燃煤烟气回收。反应为
2CO(g)＋SO2(g)2CO2(g)＋S(l)　ΔH＝－270 kJ·mol－1。


①其他条件相同、催化剂不同，SO2的转化率随反应温度的变化如图1，Fe2O3和NiO作催化剂均能使SO2的转化率达到最高，不考虑催化剂价格因素，选择Fe2O3的主要优点是：______________________________________________________________。
②某科研小组用Fe2O3作催化剂。在380℃时，分别研究了n(CO)∶n(SO2)为1∶1、3∶1时SO2转化率的变化情况(图2)。则图2中表示n(CO)∶n(SO2)＝3∶1的变化曲线为________________________________________________________________________。
(3)已知NO2存在如下平衡：2NO2(g)⇌N2O4(g)　ΔH<0，在一定条件下NO2与N2O4的消耗速率与各自的分压(分压＝总压×物质的量分数)有如下关系：v(NO2)＝k1×p2(NO2)，v(N2O4)＝k2×p(N2O4)，相应的速率与其分压关系如图3所示。一定温度下，k1、k2与平衡常数Kp(压力平衡常数，用平衡分压代替平衡浓度计算)间的关系是k1＝________；在图标出点中，指出能表示反应达到平衡状态的点是________________________________________，理由是__________________________________________________________________________________。
　学科素养升级练

1.研究表明，纳米0价金属能去除地下水中的NO，不同初始pH和不同金属组成对NO的去除效果如图所示。图1初始pH＝5.5，图2初始pH＝2，NO初始浓度均为50 mg·L－1，纳米级金属添加量均为2 g·L－1。下列说法正确的是(　　)


A.纳米铁的去除效果优于纳米镍
B.图2纳米铁反应60 min时NO去除率67.2%，则60 min内v(NO)＝0.56 mol·L－1·min－1
C.当加入的金属是Fe0/Ni0/5/1，在不同的初始pH下，经过60 min后，NO的去除率相等
D.其他条件相同时，若pH过低，可能会导致去除率下降
2.化学反应的调控对于工业生产具有积极意义，下列关于调控措施的说法错误的是(　　)
A.硫酸工业中，为提高SO2的转化率，通入的空气越多越好
B.工业合成氨，从生产实际条件考虑，不盲目增大反应压强
C.工业合成氨，考虑催化剂的活性选择400～500℃的反应温度
D.炼铁高炉的进风口设置在下端有利于燃料充分利用
3.氮是生命体的重要组成元素，自然界中氮的循环对于生命活动有重要意义。
(1)一种利用锂及其化合物的循环，将空气中的N2转化为NH3的过程如图所示。

①X的化学式为________________。
②转化(Ⅲ)是电解熔融LiOH，该反应的化学方程式为________________________。
(2)废水中氨氮(以NH3或NH形式存在)含量过高，直接排放会造成水体富营养化。用NaClO可以将氨氮氧化去除，已知NH3比NH更易被氧化。NaClO除去水中氨氮的反应过程如下：
NaClO＋H2O⇌NaOH＋HClO
NH3＋HClO===NH2Cl＋H2O
2NH2Cl＋HClO===N2↑＋3HCl＋H2O
①控制含氨氮废水的量和加入NaClO的量一定，测得反应相同时间，氨氮的去除率与溶液初始pH的关系如图1所示。

(a)当pH＜6时，氨氮去除率随溶液pH升高而升高的原因是：________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
(b)当pH>10时，氨氮去除率随溶液pH升高而降低的原因是：________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
②控制溶液的pH＝7，测得反应相同时间，溶液中的氨氮、总氮(所有含氮微粒)的去除率随初始m(NaClO)∶m(NH3)的比例如图2所示。当m(NaClO)∶m(NH3)>7.6，随m(NaClO)∶m(NH3)的增大，氨氮去除率始终接近100%，而总氮去除率逐渐降低的原因是________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
③NaClO与NH3恰好完全反应时，反应的n(NaClO)∶n(NH3)的理论值是1.5.控制溶液的pH＝7，测得反应相同时间，溶液中余氯含量与投入n(NaClO)∶n(NH3)的比值关系如图3所示。水中的余氯的计算方法是向水中加入足量KI，生成的I2的物质的量看成是水中Cl2的物质的量。当n(NaClO)∶n(NH3)＝1时，溶液中余氯含量较大的原因是
________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。

4.氮及其化合物在工农业生产、生活中有着重要作用。
(1)“球磨法”是一种基于机械化学在温和条件下由氮气合成氨的新方案，在45℃、100 kPa条件下合成氨，氨的体积分数可达82.5%，其原理如图所示。

①下列关于“球磨法”的说法正确的是________。
A.铁粉碰撞活化后产生缺陷密度越大，N2的吸附率越高
B.可降低氢气与氮气生成氨气的焓变，使反应更易进行
C.反应在温和条件下进行，不涉及化学键的断裂与形成
②机械碰撞有助于铁粉缺陷的形成，而摩擦生热会使体系温度升高。如图是N2吸附量、体系温度随球磨转速变化曲线，应选择的最佳转速约________转/分钟；若选择500转/分钟的转速，N2的吸附量降低的原因是____________________________
________________________________________________________________________。

(2)在一种新型催化剂的作用下，用氢气催化还原NO是目前工业上去除尾气中NO较理想的方法。
主反应：2NO(g)＋2H2(g)⇌N2(g)＋2H2O(g)　ΔH1＝a kJ·mol－1
副反应：2NO(g)＋H2(g)⇌N2O(g)＋H2O(g)　ΔH2＝b kJ·mol－1
①2NO(g)＋N2(g)⇌2N2O(g)　 ΔH________kJ·mol－1。
②某温度下H2的体积分数对H2－NO反应的影响如图所示。当H2的体积分数大于600×10－6时，N2的体积分数呈下降趋势，原因是
________________________________________________________________________
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第四节　化学反应的调控
1．答案：D
解析：该反应为有气体参与的反应，因此增大压强，各物质的浓度增大，反应速率加快，提高氨气的生成速率，这是需要考虑的因素，故A不选；该反应为反应前后气体的总量发生变化的反应，因此增大压强，平衡右移，有利于提高氨气的生成，这是需要考虑的因素，故B不选；增大压强，需要设备耐压能力要大，就要考虑到制造耐压设备的成本，这是需要考虑的因素，故C不选；催化剂的活性与温度有关，与压强没有关系，选择适宜的压强时，不需要考虑催化剂的活性，故D可选。
2．答案：D
解析：能增大煤炭与氧气的接触面积，依然会有SO2生成，燃烧热不变，所以不能使煤变成清洁能源，A错误；反应物不变，燃烧过程不变，不能减少有害杂质气体(如SO2等)的形成，B错误；燃烧产物不变，依然有CO2的生成，不能减少CO2的排放，C错误；锅炉燃煤时用鼓风机将煤粉吹起，成沸腾状燃烧，这样能增大煤炭与氧气的接触面积使煤燃烧充分，从而提高燃料的利用率，D正确。
3．答案：C
解析：对于合成氨来说，在合成塔里选择高温、较高压以及催化剂条件反应生成氨气，而制硫酸接触室中的反应为二氧化硫与氧气在催化剂高温条件下生成三氧化硫，两者都是可逆反应，据此分析解答。
合成氨、合成塔与制硫酸接触室中的反应，都使用了合适的催化剂，故A正确；合成氨、合成塔与制硫酸接触室中的反应，都选择了较高的温度，故B正确；合成氨、合成塔中选择较高的压强，而制硫酸接触室中的反应没有选择较高的压强，高压对设备要求高，故C错误；合成氨、合成塔与制硫酸接触室中的反应都是可逆反应，则都未按化学方程式的系数进行投料反应，故D正确。
4．答案：D
解析：据图可知当pH为6.8时，经过相同的时间产物D的浓度最大，所以工业上利用该反应生产D的适宜pH为6.8。
5．答案：D
解析：虽然高压会使该反应平衡正向移动，但高压对设备的要求更高，能耗更高，应综合各种因素采取合适的压强，并不一定要高压，A错误；增加B可以提高A的转化率，但B的转化率会降低， B错误；该反应焓变小于0，为放热反应，升高温度平衡逆向移动，反应物的转化率减小，C错误；催化剂可以提高反应速率，单位时间内生成更多的M，提高日产量，D正确。
6．答案：D
解析：“净化”的目的是除去P、S、As的化合物，防止这些物质使催化剂中毒而失去活性是对的，但③选择高效催化剂只能加快反应速率，并不能使平衡移动，故A分析错误；②中“加压”只是为了加快反应速率，并不是该压强下催化剂的活性最大，故B分析错误；工业合成氨反应一般采用500℃左右，因为催化剂在500℃时活性最强，而不是700℃左右，故C说法错误；合成氨反应是可逆反应，反应物不能反应完全，步骤④⑤将未反应完全的氢气和氮气通过液化和氨气分离开来，循环使用，有利于提高原料的利用率，能节约生产成本，故D分析正确。
7．答案：B
解析：二氧化硫的催化氧化是放热反应，升高温度，平衡逆向移动，SO2的转化率降低，接触室内反应温度选定在400℃～500℃是为了加快反应速率和提高催化剂的活性，A错误；杂质气体可能导致催化剂发生不良反应而失去了催化的效能，即催化剂中毒，故为防止催化剂中毒，炉气在进入接触室之前需要净化，B正确；澄清石灰水的溶质为氢氧化钙，氢氧化钙溶解度较小，不利于大量吸收尾气，故为防止污染大气，从吸收塔出来的尾气用氨水吸收，C错误；为了防止形成酸雾，一般用98.3%硫酸吸收三氧化硫形成硫酸，D错误。
8．答案：D
解析：由反应可知，该反应为放热反应，升高温度，平衡向吸热反应方向移动，SO2转化率降低，所以温度选择400℃；分析表中数据可知，增大气体压强，能相应提高SO2的平衡转化率，但提高不多，常压下SO2的平衡转化率已经很高，在实际生产中加压必须增加设备和能量，增大成本，所以压强选择1.01×102 kPa，故选D。
9．答案：C
解析：催化剂能降低反应的活化能，改变反应速率，但不能提高氨气的平衡产率，故A错误；催化剂降低了反应所需的活化能，不改变化学平衡，不会改变该反应的焓变，故B错误；合成气中含有的杂质可能会与过渡金属－氢化锂复合催化剂活性中的化学成分作用，形成没有活性的物质，而影响催化效果，故C正确；催化剂能降低反应的活化能，可以起到节能的效果，故D错误。
10．答案：D
解析：据图可知温度升高到一定程度后继续升高温度NO的转化率下降，说明升高温度平衡逆向移动，正反应为放热反应，ΔH<0，故A正确；据图可知相同温度条件下使用催化剂乙时NO的转化率更大，即乙催化剂的催化效果要强于甲，故B正确；改变催化剂的选择性，只降低主反应的活化能，加快主反应的反应速率，可以减少副反应的发生，故C正确；催化剂只改变反应速率，不能改变平衡转化率，故D错误。
11．答案：D
解析：反应Ⅰ的平衡常数可表示为K＝，A正确；B曲线先升高，后降低，说明低于600℃，t时间反应未达到平衡，随着温度升高，反应速率升高，物质的量增大，超过600℃，反应达到平衡，升高温度，物质的量减少，说明反应逆向移动，反应为放热反应，反应Ⅰ和反应Ⅲ均为放热反应，故甲烷的平衡量会减少，故B曲线为CH4，B正确；CO2转化为CH4的转化率，需要增加反应Ⅰ和反应Ⅲ，减少反应Ⅱ的发生，反应Ⅰ和反应Ⅲ均为放热反应，低温条件利于正反应的进行，故需要研发在低温区高效的催化剂，C正确；根据盖斯定律，反应Ⅱ－反应Ⅰ得到CH4(g)＋H2O(g)⇌CO(g)＋3H2(g)　ΔH＝41.2 kJ·mol－1－(－164.7 kJ·mol－1)＝205.9 kJ·mol－1>0，此反应是气体体积增加的反应，ΔS>0，吉布斯自由能ΔG＝ΔH－TΔS<0时，反应可以自发进行，故高温下自发进行，D错误。
12．答案：C
解析：使用化学沉淀剂处理高氨氮废水时，向高氨氮废水中投入含有Mg2＋的物质和磷酸盐，调节溶液pH，与NH反应生成MgNH4PO4沉淀，而Mg(OH)2难溶，故A错误；根据图像分析，当控制pH在8.5～9.5范围内，氨氮去除率较高，故B错误；当pH范围在9～11时，溶液中总磷浓度随pH增大而增大，考虑溶液碱性增强，MgNH4PO4在碱性条件下转化为Mg(OH)2，故C正确；高氨氮废水不能直接排放到河流中，会造成河水的富营养化，故D错误。
13．答案：C
解析：该流程中，装置①③④中发生了氧化还原反应，A项正确；装置②中利用氨易液化的性质实现反应物和生成物的分离，B项正确；装置③中最佳反应条件是铂网成分为含10%铑的铂、温度为900℃，C项错误；装置④中通入过量空气可以提高硝酸的产率，D项正确。
关键能力综合练
1．答案：D
解析：过量的空气把亚硫酸钙氧化为硫酸钙，故A正确；反应Ⅲ化学方程式为：CaSO4＋4C===CaS＋4CO↑，故B正确；防止碳酸氢铵在温度过高时分解得不到需要的目标产物，故C正确；氯化铵含N元素，是一种氮肥，但钾肥(如碳酸钾)是碱性肥料，两者不能混合使用，易发生双水解，有氨气逸出，降低肥效，故D错误。
2．答案：B
解析：由图可知pH＝7的R的初始浓度为1.8×10－4 mol·L－1，20 min时R的浓度为0.4×10－4 mol·L－1，则0～20 min之间R的降解速率为7×10－6 mol·L－1·min－1，故A正确；根据不同pH曲线的倾斜度不同可以看出酸性越强，R的降解速率越大，故B错误；由图分析可以知道：溶液酸性越强，线的斜率越大，R的降解速率越大，所以在这三种pH条件下，二氧化钛对pH＝2的R溶液催化降解效率最好，故C正确；由图可知：在0～50 min之间，pH＝2和pH＝7时反应物R都能完全降解，所以降解百分率相等，故D正确。
3．答案：C
解析：生成物气体化学计量数系数之和小于反应物气体化学计量系数之和，所以ΔS＜0，则－TΔS＞0，根据ΔG＝ΔH－TΔS，因为能满足ΔG＜0，所以ΔH＜0，A正确；ΔG越小，说明它能够反应的趋势更大，983 K时两反应的ΔG相等，之后两反应的ΔG大小关系发生变化，则反应主次趋势发生变化，所以983 K是反应趋势变化的转折点，B正确；反应①的ΔS>0，则－ΔS＜0，ΔG和T成反比，所以斜率小于0，L2对应反应①，C错误；当温度低于983 K时，L1的ΔG更小，所以以反应②为主，产物以CO2为主，D正确。
4．答案：C
解析：使用Cat.2反应2小时后生成的副产物二甲醚增多，导致乙烯和丙烯的选择性下降，A正确；使用Cat.1，反应在3小时后，丙烯对乙烯的比值小于1.0，此时产生的烯烃主要是乙烯，B正确；使用Cat.2，反应在3小时内，丙烯对乙烯的比值小于1.0，此时产生的烯烃主要是乙烯，C错误；使用Cat.1时乙烯和丙烯的选择性一直高于使用Cat.2时，D正确。
5．答案：C
解析：①CO2(g)＋3H2(g)⇌CH3OH(g)＋H2O(g)　ΔH1＝－49.5 kJ·mol－1
②CO(g)＋2H2(g)⇌CH3OH(g)　ΔH2＝－90.4 kJ·mol－1
③CO2(g)＋H2(g)⇌CO(g)＋H2O(g)　ΔH3
根据盖斯定律①－②＝③，ΔH3＝ΔH1－ΔH2＝＋40.9 kJ·mol－1，A正确；催化剂不会改变平衡转化率，B正确；结合图像可知为提高CO2的平衡转化率，温度应选择低温，由①和②可知为提高CH3OH的平衡产率，温度应选择低温，由①和②可知，要提高CO2的平衡转化率和CH3OH的平衡产率，压强应选择高压，即为同时提高CO2的平衡转化率和CH3OH的平衡产率，反应条件应选择低温、高压，C错误；T1温度时，三条曲线几乎交于一点，说明该温度下，压强对平衡移动几乎无影响，则该温度下，主要发生反应③，D正确。
6．答案：D
解析：由图像可知，在相同温度下，n的产率高于m，说明n的反应物转化率更大，已知分子筛能分离出H2O，有利于平衡正向移动，故n表示使用了分子筛；由n知，当温度高于一定值后，升高温度，甲醇的产率下降，说明平衡逆向移动，则正反应为放热反应，由此解答。
结合n线，P点已经达到平衡，由上述分析，正反应为放热反应，升高温度平衡逆向移动，故v正 7．答案：A
解析：2C3H6＋2NH3＋3O2⇌2C3H3N(g)＋6H2O(g)是气体体积增大的反应，故增大压强平衡逆向移动，丙烯腈平衡产率降低，故A错误；由图可知，X点丙烯腈的产率未达到最大值，所以在X点的条件下，延长反应时间能提高丙烯腈的产率，故B正确；Y点丙烯腈的产率达到最大值，改用对丙烯腈选择性更好的催化剂，可以增加丙烯腈的产率，减少副产物的量，故C正确；反应Ⅱ中生成物和反应物均为气态，平衡常数的表达式为K＝，故D正确。
8．答案：A
解析：SO2和 O2转化为SO3，是可逆反应，可逆反应有限度，则SO2和 O2不能全部转化为SO3，故A说法错误；升高温度，无论正逆反应速率都会加快，故B的说法正确；化学反应的实质是原子重新组合，在重新组合过程中，SO2中也会含有18O，故C的说法正确；因合成SO3的反应是可逆反应，所以工业合成SO3时，要同时考虑反应速率和反应能达到的限度两方面的问题，故D说法正确。
9．答案：(1)反应放热，温度升高，不利于NO的吸收；随着反应进行，FeY2－浓度降低
(2)①3·OH＋NO===HNO3＋H2O
②汽化的H2O2与催化剂的接触更充分，产生更多的·OH，·OH浓度增大，与NO混合更充分，NO的脱除效率显著提高　180 ℃以后，H2O2分解成O2和H2O，·OH的浓度下降，NO的脱除效率下降
(3)H2在Pd表面失去电子，传递给Fe3O4，其中的Fe(Ⅲ)得到电子，被还原为Fe(Ⅱ)，Fe(Ⅱ)又失去电子，将电子传递给NO，NO被还原为N2，Fe(Ⅱ)与Fe(Ⅲ)之间相互转化过程中起到了传递电子的作用
解析：(1)①反应放热，温度升高，不利于NO的吸收，且随着反应进行，FeY2－浓度降低，NO的吸收率降低。(2)①由色谱图可知，NO被·OH氧化，生成NO，反应的化学方程式为3·OH＋NO===HNO3＋H2O。②汽化的H2O2与催化剂的接触更充分，产生更多的更易与NO发生反应的·OH，·OH浓度增大，与NO混合更充分，NO的脱除效率显著提高；180 ℃以后，H2O2分解成O2和H2O，·OH的浓度下降，NO的脱除效率下降。(3)H2在Pd表面失去电子，传递给Fe3O4，其中的Fe(Ⅲ)得到电子，被还原为Fe(Ⅱ)，Fe(Ⅱ)又失去电子，将电子传递给NO，NO被还原为N2，Fe(Ⅱ)与Fe(Ⅲ)之间相互转化过程中起到了传递电子的作用。
10．答案：(1)－4a　C3
(2)①Fe2O3作催化剂时，在相对较低的温度可获得较高的SO2转化率，从而节约能源　②a
(3)2k2·Kp　BD　达到平衡时，N2O4与NO2的消耗速率满足条件v(NO2)＝2v(N2O4)
解析：(1)由图可知，反应物总能量大于生成物总能量，为放热反应，则反应的ΔH＝－(5－1)a kJ·mol－1＝－4a kJ·mol－1，过渡态1的活化能为E1＝6a kJ·mol－1，过渡态2的活化能为E2≈5.5a kJ·mol－1，过渡态3的活化能为E3＝4a kJ·mol－1，所以过渡态3的活化能最低，反应相对容易，则反应历程的最优途径是C3。(2)②n(CO)∶n(SO2)越大，则SO2转化率越高，曲线a符合。(3)反应的平衡常数Kp＝，当反应达到平衡时，正逆反应速率相等，NO2与N2O4的消耗速率的关系为v(NO2)＝2v(N2O4)，则k1·p2(NO2)＝2k2·p(N2O4)，k1＝2k2·Kp，满足平衡条件v(NO2)＝2v(N2O4)即为平衡点，所以B、D为平衡点。
学科素养升级练
1．答案：D
解析：由图像中NO浓度的变化可知纳米镍的去除效果优于纳米铁，故A错误；60 min时NO去除率67.2%，则60 min内v(NO)＝＝9.03×10－6 mol·L－1·min－1，故B错误；当加入的金属是Fe0/Ni05/1，图1初始pH＝5.5，60 min后NO有剩余，图2初始pH＝2，NO完全去除，则NO的去除率不等，故C错误；若pH过低，氢离子可与金属反应，则可能会导致去除率下降，故D正确。
2．答案：A
解析：在实际生产中为了增大二氧化硫的转化率通入稍过量的空气，若空气通入量过多，不仅会增大能源消耗、还会增大动力消耗、对设备的要求也高，A错误；工业合成氨，从生产实际条件考虑，不盲目增大反应压强，若压强过大，不仅会增大能源消耗、还会增大动力消耗、对设备的要求也高，B正确；工业合成氨，400～500℃时催化剂的活性最大、有利于提高反应速率、提高氨气产量，故选择400～500℃的反应温度，C正确；炼铁高炉的进风口设置在下端、固体从设备顶部加入，则有助于固体和气体充分接触、有利于燃料充分利用，D正确。
3．答案：(1)H2O　4LiOH(熔融)4Li＋O2↑＋2H2O　
(2)pH升高，NH水解生成NH3，NH3浓度增大，NH3比NH更易被氧化　pH升高，HClO转化为ClO－，氧化NH3的HClO浓度变小　部分氮元素被氧化为氮的含氧酸盐，仍然留在水溶液中　NH2Cl具有氧化性，能将KI氧化为I2
解析：(1)①从循环分析，X含有氢元素和氧元素，所以X为水。
②电解熔融LiOH，锂离子得到电子生成锂，氧元素失去电子生成氧气，化学方程式为4LiOH(熔融)4Li＋O2↑＋2H2O。
(2) ①(a) pH＜6时， pH升高，铵根离子水解生成氨气，氨气浓度增大，根据已知NH3比NH更易被氧化分析，氨氮的去除率升高。
(b)当pH>10时，溶液中的部分次氯酸变成次氯酸根离子，次氯酸的浓度减小，所以氨氮去除率随溶液pH升高而降低。
②m(NaClO)∶m(NH3)的增大，部分氮元素被氧化为氮的含氧酸盐，仍然留在水溶液中，所以氨氮去除率始终接近100%，而总氮去除率逐渐降低。
③当n(NaClO)∶n(NH3)＝1时，反应生成NH2Cl，NH2Cl具有氧化性，能将KI氧化为I2，溶液中消耗氯气的量减少，余氯含量较大。
4．答案：(1)A　400　转速过快，体系升高温度过快，温度过高不利于氮气的吸附　(2) (2b－a)　氢气和生成的氮气反应生成氨气
解析：(1)①铁粉碰撞活化后产生缺陷密度越大，表面积越大，越有利于氮气分子被吸附，因此N2的吸附率越高，故A正确；氢气与氮气生成氨气的焓变不能改变，只能降低反应所需活化能，使反应更易进行，故B错误；“球磨法”虽在温和条件下进行但其分子被催化剂吸附形成[Fe(N*)]，断裂了氮氮三键，故C错误。②根据图中信息低于400转/分钟，氮的吸附量不大，高于400转/分钟，温度迅速升高，不利于氮气吸附，所以应选择的最佳转速约400转/分钟；若选择500转/分钟的转速，N2的吸附量降低的原因是转速过快，体系升高温度过快，温度过高不利于氮气的吸附。(2)①将副反应的2倍减去主反应得到2NO(g)＋N2(g)⇌2N2O(g)　ΔH＝(2b－a)kJ·mol－1。②根据图中信息可以看出氮气体积分数下降，而氨气体积分数增加，可能原因是氢气和生成的氮气反应生成氨气。