2021-2022学年高二化学鲁科版（2019）寒假作业（6）化学反应条件的优化

（6）化学反应条件的优化

1.工业上合成氨一般采用700 K左右的温度，其原因是(   )

①适当提高合成氨的速率

②提高的转化率

③提高氨的产率

④催化剂在700 K时活性最大

A.①③ B.①② C.②③④ D.①④

2.将和充入某固定体积的密闭容器中，在一定条件下，发生反应并达到平衡，改变条件，下列关于平衡移动说法中正确的是(   )

A.A B.B C.C D.D

3.可逆反应同时符合下列两图中各曲线的是(   )

A.

B.

C.

D.

4.已知反应的，在恒容密闭容器中反应达到平衡时，下列说法正确的是(   )

A.的正反应速率是的逆反应速率的3倍

B.通入稀有气体使压强增大，平衡将向正反应方向移动

C.降低温度，混合气体的平均相对分子质量变大

D.若平衡时、的转化率相等，说明反应开始时的物质的量是的物质的量的3倍

5.如图所示为工业合成氨的流程图。下列说法错误的是(   )

A.步骤①中“净化”可以防止催化剂中毒

B.步骤②中“加压”既可以提高原料的转化率，又可以加快反应速率

C.步骤③、④、⑤均有利于提高原料的平衡转化率

D.为保持足够高的反应速率，应在反应达到一定转化率时及时将氨从混合气中分离出去

6.对于合成氨反应，下列研究内容和图示相符的是(   )

A.A B.B C.C D.D

7.相同温度下，有体积相同的甲、乙两个容器，甲容器中充入1g和1g，乙容器中充入2g和2g，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.平衡后的浓度：乙>甲

C.的平衡转化率：乙>甲

D.平衡混合气体中的体积分数：乙>甲

8.反应Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ均会在工业生产硝酸中发生，其中反应Ⅰ、Ⅱ发生在氧化炉中，反应Ⅲ发生在氧化塔中，不同温度下各反应的化学平衡常数如下表所示：

下列说法正确的是(   )

A.使用选择性催化反应Ⅰ的催化剂可增大氧化炉中NO的含量

B.通过改变氧化炉的温度可促进反应Ⅰ而抑制反应Ⅱ

C.通过改变氧化炉的压强可促进反应Ⅰ而抑制反应Ⅱ

D.氧化炉出气在进入氧化塔前应进一步提高温度

9.在两个容积均为1L的密闭容器中以不同的氢碳比充入和，在一定条件下发生反应：。的平衡转化率与温度的关系如图所示。下列说法正确的是(   )

A.该反应的

B.氢碳比：

C.在氢碳比为2.0时，点（正）小于（逆）

D.P点时，容器中与的物质的量之比为1:1

10.某温度下，对于反应，的平衡转化率与体系总压强的关系如图所示。下列说法正确的是(   )

A.将1mol氮气、3mol氢气，置于1L密闭容器中发生反应，放出的热量为92.4kJ

B.平衡状态由A到B时，平衡常数

C.上述反应在达到平衡后，增大压强，的转化率增大

D.升高温度，平衡常数增大

11.已知：。

Ⅰ.在密闭容器中，充入和使之发生反应：

（1）当反应达到平衡时，和的转化率之比是__________。

（2）当达到平衡时，将同时减小一半，平衡将向移动__________（填“向左”“向右”或“不”）。

（3）若容器恒容、绝热，加热使容器内温度迅速升至原来的2倍，平衡将移动__________（填“向左”“向右”或“不”）。达到新平衡后，容器内温度__________（填“大于”“小于”或“等于”）原来的2倍。

Ⅱ.在密闭容器内充入和。反应中的物质的量浓度的变化情况如下图，试回答问题：

（1）恒容条件下，从开始反应到建立起平衡状态，______；反应达到平衡后，第5分钟末只改变反应温度，保持其他条件不变，则改变条件后的物质的量浓度不可能为________（填字母）。

A.0.2mol/L

B.0.12mol/L

C.0.10mol/L

D.0.08mol/L

（2）其他条件不变，若只把容器改为恒压容器，加入和，达到平衡时的体积分数为。若向容器中继续加入和，在同样的温度下达到平衡时，的体积分数为，则和的关系正确的是_____（填字母，下同），若为恒温恒容容器，则和的关系正确的是_______。

A.

B.

C.

D.无法比较

12.工业常用铁钼氧化物作催化剂，用甲醇空气氧化法制甲醛，反应过程涉及如下反应：

（有关数据均在298K时测定）

反应Ⅰ：

反应Ⅱ：

反应Ⅲ：

反应温度对甲醇氧化反应的影响如图所示。

（1）用反应Ⅲ制甲醛要比直接用反应Ⅰ制甲醛优越，原因是___________。

（2）生产时，要控制为0.4左右，目的是_________。（试从反应热和反应适宜的温度思考）

（3）下列说法错误的是_________。

A.甲醇的转化率接近100%的原因是反应Ⅲ属于完全反应

B.氢气的摩尔燃烧焓为

C.600K以后甲醛产率下降的原因可能是温度升高导致甲醛发生热分解反应

答案以及解析

1.答案：D

解析：从影响化学反应速率和催化剂的活性两方面考虑。

2.答案：B

解析： A项，使用适当催化剂，平衡不移动，错误；B项，正反应为放热反应，升高温度，平衡向吸热反应方向移动，则平衡向逆反应方向移动，正确；C项，再向容器中充入和相当于增大反应物的浓度，平衡正向移动，错误；D项，向容器中充入氦气，由于容器的体积不变，和的浓度均不变，平衡不移动，错误；故选B。

3.答案：B

解析：题图1中温度下先达平衡，说明反应速率更快，则，时，生成物浓度增大，说明温度降低平衡向正反应方向移动，正反应为放热反应，；题图2中达平衡后增大压强，，说明平衡向正反应方向移动，则该反应的正反应为气体分子数减小的反应，即，故选B。

4.答案：C

解析：A项，反应速率之比等于化学计量数之比，则平衡时的正反应速率是的逆反应速率的，错误；B项，恒容密闭容器中，通入稀有气体使压强增大，但反应物、生成物的浓度都不变，则平衡不移动，错误；C项，，正反应为放热反应，降低温度，平衡正向移动，混合气体的质量不变，总物质的量减小，则混合气体的平均相对分子质量变大，正确；D项，设反应开始时和的物质的量分别为和，直至达到平衡时消耗的物质的量为，则消耗的物质的量为，此时，若和的转化率相等，，则，即的物质的量是的物质的量的3倍，错误；故选C。

5.答案：C

解析：A项，步骤①中“净化”是除去杂质，以防止催化剂中毒，正确；B项，合成氨的反应为气体分子数减小的反应，加压有利于平衡正向移动，提高原料转化率，加压也可以提高反应速率，正确；C项，催化剂只能提高反应速率，不能提高平衡转化率，合成氨反应为放热反应，高温不利于平衡正向移动，而液化分离出和、的循环再利用均可以使平衡正向移动，所以步骤④、⑤有利于提高原料的平衡转化率，步骤③不能，错误；D项，在反应达到一定转化率时及时将氨从混合气中分离出去，氮气和氢气的分压增大，相当于和的浓度增大，从而能保持足够高的反应速率，正确；故选C。

6.答案：C

解析： A项，由于条件下先达到平衡，故，减小压强，化学平衡向左移动，的体积分数应降低，错误；B项，由于此反应的，故升温平衡向左移动，的转化率应降低，错误；C项，增大的量，会使正反应速率瞬时增大，化学平衡右移，正确；D项，使用催化剂，能加快反应速率，缩短达到平衡的时间，错误。

7.答案：D

解析：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、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、、的浓度分别比甲中、、浓度大，但丙中、浓度要分别小于甲中、浓度的2倍，而丙中的浓度要大于甲中浓度的2倍，B项正确。

8.答案：A

解析：A项，尽管两种温度下反应Ⅱ的平衡常数都很大，但可以使用选择性催化反应Ⅰ的催化剂，使反应Ⅰ尽快达到平衡，继而达到增大氧化炉中NO含量的目的，正确；B项，两种温度下，反应Ⅱ的平衡常数都远大于反应Ⅰ，所以改变氧化炉的温度不可能促进反应Ⅰ而抑制反应Ⅱ，错误；C项，反应Ⅰ、Ⅱ都是气体分子数增多的反应，压强对平衡的影响一致，通过改变氧化炉的压强不能促进反应Ⅰ而抑制反应Ⅱ，错误；D项，反应Ⅲ属于放热反应，氧化炉出气若进一步升高温度，会使反应Ⅲ平衡逆向移动，从而导致产物的产率降低，错误；故选A。

9.答案：AD

解析：A项，根据图像，当氢碳比一定时，升高温度，的平衡转化率减小，即升高温度，平衡逆向移动，正反应为放热反应，反应的，正确；B项，相同温度下，氢碳比增大，的平衡转化率增大，根据图像，相同温度下氢碳比为时的平衡转化率大于氢碳比为2.0时的平衡转化率，故氢碳比：，错误；C项，根据图像，在氢碳比为2.0时，Q点的转化率小于该条件下的平衡转化率，故反应正向进行，即Q点（正）大于（逆），错误；D项，P点所处曲线氢碳比为2.0，的平衡转化率为50%，设起始充入的物质的量为，则充入的物质的量为，从起始到平衡转化的物质的量为，根据反应，从起始到平衡转化的物质的量为，平衡时物质的量依次为，与的物质的量之比为，正确；故选A、D。

10.答案：C

解析：因为该反应为可逆反应，在1L密闭容器中加入1mol、3mol，两者不可能完全反应生成，所以放出的热量小于92.4kJ，A错误；从状态A到状态B的过程中，改变的是压强，温度没有改变，所以平衡常数不变，B错误；因为该反应是气体体积减小的反应，增大压强平衡向正反应方向移动，的转化率增大，C正确；升高温度，平衡逆向移动，减小，D错误。

11.答案：Ⅰ.（1）1:1

（2）向左

（3）向左；小于

Ⅱ.（1）0.0125mol/（L·min）；AC

（2）CB

解析：Ⅰ.（1）充入和，投料比等于化学计量数之比，当反应达到平衡时，和的转化率之比是1:1。

（2）当达到平衡时，反应的平衡常数，将同时减小一半，浓度商，平衡逆向移动，即平衡将向左移动。

（3）正反应放热，若容器恒容、绝热，加热使容器内温度迅速升至原来的2倍，平衡将向吸热反应方向移动，平衡将向左移动。达到新平衡后，容器内温度小于原来的2倍。

Ⅱ.（1）

恒容条件下，从开始反应到建立起平衡状态，；反应达到平衡后，第5分钟末只改变反应温度，保持其他条件不变，氨的最大浓度为0.2mol/L，但不可能等于0.2mol/L，氨的最小浓度为0，但不可能为0，由于温度改变，不可能为原平衡时的浓度，则改变条件后的物质的量浓度不可能为A、C。

（2）其他条件不变，若只把容器改为恒压容器，加入和，达到平衡时的体积分数为。若向容器中继续加入和，相当于恒压等效平衡，对原平衡等倍放大，在同样的温度下达到平衡时，的体积分数为，则；若为恒温恒容容器，相当于加压，平衡正向移动，则。

12.答案：（1）氧气能与反应Ⅰ生成的氢气反应生成水，促进可逆反应Ⅰ正向移动，提高甲醇的转化率和甲醛的产率，同时除去

（2）使反应放出的热量稍大于吸收的热量，有利于控制反应温度在600K左右

（3）B

解析：（1）氧气能与反应Ⅰ生成的氢气反应生成水，促进可逆反应Ⅰ正向移动，提高甲醇的转化率和甲醛的产率，同时除去。另外反应Ⅲ是熵增大的放热反应，是自发进行的。反应Ⅲ的平衡常数比反应Ⅰ大得多，即反应Ⅲ进行的程度大。

（2）适当通入，以发生反应Ⅲ，放出热量，从题图知，温度在600K左右时，甲醛产率最大。

（3）根据盖斯定律，将反应Ⅰ和反应Ⅱ叠加后得反应Ⅲ，由此得出反应Ⅱ的，但表示摩尔燃烧焓的热化学方程式中生成的水应为液态，故B项错误。