高中化学人教版 (2019)选择性必修1第四节 化学反应的调控精品同步测试题

第2章 第4节

A组·基础达标

1．在合成氨反应中使用催化剂和施加高压，下列叙述中正确的是(　　)

A．都能提高反应速率，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，只有施加高压对化学平衡有影响

D．使用催化剂能缩短反应达到平衡状态所用的时间，而施加高压无此效果

【答案】C

2．下列有关合成氨工业的说法正确的是(　　)

A．N2的量越多，H2的转化率越大，因此，充入的N2越多越有利于NH3的合成

B．恒容条件下充入稀有气体有利于NH3的合成

C．工业合成氨的反应是熵增加的放热反应，在任何温度下都可自发进行

D．工业合成氨的反应是熵减小的放热反应，在常温时可自发进行

【答案】D

【解析】A项，投料比为n(N2)∶n(H2)＝1∶2.8时，更有利于NH3的合成；B项，恒容条件下，充入稀有气体对平衡无影响；C、D项，ΔH－TΔS＜0时反应自发进行，而合成氨反应的ΔH＜0、ΔS＜0，故在常温条件下该反应能自发进行。

3．(2020·广东华南师范大学附属中学检测)一定条件下，通过下列反应可实现燃煤烟气中的硫的回收：SO2(g)＋2CO(g)2CO2(g)＋S(l)　ΔH＜0。一定温度下，在容积为2 L的恒容密闭容器中1 mol SO2和n mol CO发生反应，5 min后达到平衡，生成2a mol CO2。下列说法正确的是(　　)

A．反应前2 min的平均速率v(SO2)＝0.1a mol·L－1·min－1

B．当混合气体的物质的量不再改变时，反应达到平衡状态

C．平衡后保持其他条件不变，从容器中分离出部分硫，平衡向正反应方向移动

D．平衡后保持其他条件不变，升高温度和加入催化剂，SO2的转化率均增大

【答案】B

【解析】根据方程式可知，生成2a mol CO2的同时，消耗a mol SO2，其浓度变化量是0.5a mol·L－1，所以反应前5 min的平均速率v(SO2)＝0.5a mol·L－1÷5 min＝0.1a mol·L－1·min－1，故前2 min的平均速率大于0.1a mol·L－1·min－1，A不正确；根据方程式可知，该反应是反应前后气体的物质的量减小的可逆反应，因此当混合气体的物质的量不再改变时，可以说明反应达到平衡状态，B正确；S是液体，改变液体的质量，平衡不移动，C不正确；该反应是放热反应，升高温度平衡向逆反应方向移动，SO2的转化率降低，催化剂不能改变平衡状态，转化率不变，D不正确。

4．在反应N2(g)＋3H2(g)2NH3(g)　ΔH＜0的平衡体系中，当恒温恒压条件下t1时刻分离出NH3时，下列说法正确的是(　　)

A．t1时刻后的速率变化如图所示

B．t1时刻后达到新平衡前Q＞K

C．新平衡体系中NH3的含量增大

D．N2的平衡转化率增大

【答案】D

5．(2020·河北保定三中高二检测)对于反应N2(g)＋3H2(g)2NH3(g)，在一密闭容器中加入一定量的N2和H2，达到平衡时混合气体的压强为p1，迅速缩小容器体积使混合气体的压强变为p2，一段时间后达到新的平衡，此时混合气体的压强为p3，则p1、p2、p3的大小关系是(　　)

A．p2＞p1＞p3  B．p2＞p3＞p1

C．p2＞p1＞p3  D．p2＞p1＝p3

【答案】B

【解析】根据勒夏特列原理，改变某一外界条件时，平衡只能向减弱这种改变的方向移动。

6．合成氨反应通常控制在20～50 MPa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)如表所示：

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。

7．某温度下，发生反应N2(g)＋3H2(g)2NH3(g)　ΔH＝－92.4 kJ·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 kJ

B．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

8．一密封体系中发生反应：N2＋3H22NH3(正反应为放热反应)，下图为某一时间段反应速率与反应进程的曲线关系图：

回答下列问题：

(1)处于平衡状态的时间段是__________________。

(2)t1、t3、t4时刻，体系中分别是什么条件发生了变化？________、________、________。

(3)下列时间段中，氨的百分含量最高的是________。

A．0～t1  B．t2～t3

C．t3～t4  D．t5～t6

【答案】(1)0～t1，t2～t3，t3～t4，t5～t6

(2)温度升高　加入催化剂　减小压强

(3)A

B组·能力提升

9．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(　　)

A．15 mol,25%　　  B．20 mol,50%

C．20 mol,75%  D．40 mol,80%

【答案】C

【解析】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错误。设从NH3开始反应时，NH3转化的物质的量为x，则有20 mol－x＝2×10 mol×25%，解得x＝15 mol，故NH3的转化率为×100%＝75%。

10．对于合成氨反应N2(g)＋3H2(g)2NH3(g)　

ΔH＜0，下列研究结果和图示相符的是(　　)

【答案】C

11．一定条件下，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(　　)

A．15%　　　  B．30%　　　

C．35%　　  D．75%

【答案】A

【解析】对可逆反应而言，任何一种物质都不能完全转化；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α(H2)＜×100%＝30%。综上所述，本题选A。

12．合成氨工业中，原料气(N2、H2及少量CO、NH3的混合气)在进入合成塔前常用醋酸二氨合铜(Ⅰ)溶液来吸收原料气中的CO，其反应是[Cu(NH3)2]Ac＋CO＋NH3[Cu(NH3)3]Ac·CO　ΔH＜0

(1)必须除去原料气中CO的原因是________________________________________。

(2)醋酸二氨合铜(Ⅰ)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______________。

【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

13．合成氨工业对化学工业和国防工业具有重要意义。工业合成氨生产示意图如图所示。

(1)X的化学式为________。

(2)图中条件选定的主要原因是________(填字母编号)。

A．温度、压强对化学平衡的影响

B．铁触媒在该温度时活性大

C．工业生产受动力、材料、设备等条件的限制

(3)改变反应条件，会使平衡发生移动。如图表示随条件改变，氨气的百分含量的变化趋势。当横坐标为压强时，变化趋势正确的是________，当横坐标为温度时，变化趋势正确的是________(填字母编号)。

【答案】(1)NH3　(2)BC　(3)c　a

【解析】(1)原料气N2和H2经一定条件下的反应，生成的NH3(X)冷却后从设备中分离出来，同时尾气中含有的N2(Y)和H2(Y)进行循环利用。(2)中A温度选择在500 ℃并不是从化学平衡的影响分析的，而是因为催化剂在此温度时活性大，而且还可以适当提高化学反应速率，压强选择20 MPa～50 MPa是从化学平衡理论分析：压强越大，平衡向生成NH3的方向移动，但不能过大，因为压强过大，对设备、材料的要求高，投资大，这样就不经济。