2024-2025高二化学人教版选择性必修一课时作业：化学反应的调控（含解析）

2024-2025学年高二化学人教版选择性必修一课时作业： 化学反应的调控
一、单选题
1．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
2．已知工业合成氨反应为，该反应在一定条件下进行时的热效应如图1所示，的平衡转化率如图2所示，下列说法正确的是( )
A.由图1可知，该反应的逆反应的活化能为
B.图2中L、X表示的物理量是温度或压强，依据信息可判断
C.图2中a、b、c三点中最大的是b点
D.图2中a、b、c三点平衡常数的关系为
3．比较工业合成氨与接触法制硫酸中催化氧化的生产过程,下列说法中错误的是( )
A.这两个生产过程中,都使用了合适的催化剂
B.都选择了较高的温度
C.都采用了使其中一种原料过量以提高另一种原料利用率的方法
D.都采用了高压的生产条件
4．在硫酸工业中，使氧化为的反应为。下表列出了恒容密闭容器中，在不同温度和压强下，反应达到平衡时的转化率。下列说法错误的是( )
平衡时的转化率/%
0.1MPa 0.5MPa 1MPa 5MPa 10MPa
450℃ 97.5 98.9 99.2 99.6 99.7
500℃ 85.6 92.9 94.9 97.7 98.3
A.通入适当过量的氧气，既有利于提高反应速率，又有利于增大的转化率
B.尾气中的需要回收循环利用，防止污染环境并提高原料的利用率
C.在实际生产中，应选择的条件是450℃，10MPa
D.在实际生产中，选定的温度为400-500℃，主要原因是考虑催化剂的活性最佳
5．工业炼铁是在高炉中进行的，高炉炼铁的主要反应是：①；②。该炼铁工艺中，焦炭的实际用量远远高于按照化学方程式计算所需要的量。其主要原因是( )
A.CO过量 B.CO与铁矿石接触不充分
C.炼铁高炉的高度不够 D.反应①②都有一定限度
6．下列有关合成氨条件选择的说法正确的是( )
A.适当增加氢气的浓度可提高氮气的平衡转化率
B.温度越高，速率越快，生产效益越好
C.使用铁触媒能提高合成氨反应的平衡转化率
D.将氨及时液化分离不利于提高氨的产率
7．合成氨工业中，原料气（及少量的混合气）在进入合成塔前需经过铜氨液处理，目的是除去其中的CO，其反应为。以下说法错误的是( )
A.原料气中的体积分数越大，平衡混合物中氨的体积分数也越大
B.杂质有可能引发催化剂中毒
C.使用催化剂可降低反应的活化能，大大提高生产效率
D.铜氨液再生的适宜条件是高温低压
8．工业上利用黄铁矿制取硫酸，其反应流程如下：
下列说法错误的是( )
A.反应①矿石粉碎的目的是提高反应速率和矿石的转化率
B.反应②中即使通入过量的氧气，也不能将全部转化成
C.增大压强有利于反应②的进行，所以工业生产采用高压条件
D.过量的氨水吸收的化学方程式：
9．一定条件下，将一定量的和混合气体通过装有催化剂的反应器可得到甲烷。
已知：Ⅰ.
Ⅱ.
在两种不同催化剂作用下反应相同时间，转化率和生成选择性随温度变化关系如图（）。
下列说法不正确的是( )
A.反应
B.在条件下反应制取，应选择催化剂A的效果较好
C.间，使用催化剂A或B，升高温度时的产率都增大
D.M点可能是该温度下的平衡点，延长反应时间，不一定能提高的产率
10．常压下羰基化法精炼镍的原理为；时，该反应的平衡常数。已知：的沸点为，固体杂质不参与反应。
第一阶段：将粗镍与CO反应转化成气态；
第二阶段：将第一阶段反应后的气体分离出来，加热至制得高纯镍。
下列判断错误的是( )
A.第一阶段，选择反应温度应高于
B.第一阶段增加，平衡正向移动，反应的平衡常数不变
C.第二阶段，几乎完全分解
D.第二阶段，及时分离出Ni，有利于平衡移动
二、填空题
11．一种废旧磷酸铁锂正极片（主要成分为、、Al和石墨）的闭环回收工艺流程如图所示：
已知：①为抗坏血酸，具有较强的还原性。
②滤饼成分为。
回答下列问题：
（1）碱溶前，可将废电池正极片进行机械活化处理，使颗粒直径减小，目的是_______。
（2）向滤液①中通入过量二氧化碳，可以回收铝，该反应的离子方程式为_______。
（3）酸浸过程中加入的目的是_______。
（4）将不同pH下得到的滤饼溶于盐酸，稀释至一定比例后测算Fe、P物质的量比，结果见下表，由此得出，沉淀的最佳pH为_______。
pH 6.0 6.5 7.0 8.0 9.0
1.54 1.50 1.49 1.47 1.47
（5）调节pH时，氨水不宜加入过量，原因是随着氨水浓度的增大，会产生_______杂质；若该步骤中Fe元素沉淀完全，滤液③中除H、O外，还大量含有的元素有_______。
（6）真空管烧结时，加入葡萄糖的作用是_______。
12．金属钼在工业和国防建设中有重要的作用，其化合物钼酸钠晶体可制造金属缓释剂.由钼精矿（主要成分为,含有少量不反应的杂质）制备钼及钼酸钠晶体的工艺流程如图所示.回答下列问题：
（1）操作1的名称为____________.
（2）焙烧过程中采用“多层逆流（空气从炉底进入，钼精矿经粉碎后从炉顶进入）焙烧”，图1为焙烧时各炉层固体物料的物质的量百分数.
图1 图2
①图1中x=____________；“多层逆流焙烧”的优点是____________________________.
②某些生产工艺在焙烧时加入碳酸钙会更环保，其原因是____________（用化学方程式表示）.
（3）碱浸时发生反应的离子方程式为____________________________________________.
（4）已知钼酸钠的溶解度曲线如图2所示，要获得钼酸钠晶体的操作2为____________、____________、过滤、洗涤、干燥.
（5）在实际生产中会有少量生成，用固体除去.在除前测定碱浸液中,当开始沉淀时，的去除率为_____%（保留整数）[已知,溶液体积变化忽略不计].
13．氨是化学实验室及化工生产中的重要物质，工业上合成氨的部分工艺流程如下：
（1）请写出工业合成氨的化学方程式______。
（2）请用平衡移动原理解释在流程中及时分离出氨气和循环使用气体的原因______。
（3）在合成氨工业中原料气（、、及少量CO、的混合气体）在进入合成塔之前需要经过铜氨液处理，目的是去除其中的CO，其反应为：。
①铜氨液吸收CO适宜的生产条件是______。
②吸收CO后的铜氨液经过适当处理可再生，恢复其吸收CO的能力，可循环使用，铜氨液。再生适宜的生产条件是______。
（4）模拟工业合成氨（），在恒温恒容密闭容器中进行，起始投料时各物质浓度如下表：
投料Ⅰ 1.0mol/L 3.0mol/L 0
投料Ⅱ 0.5mol/L 1.5mol/L 1.0mol/L
①按投料Ⅰ进行反应，测得达到化学平衡状态时的转化率为60%，则该温度下合成氨反应的平衡常数______（最简分数即可）。
②按投料Ⅱ进行反应，起始时反应进行的方向为______（填“正向”或“逆向”）。
③若升高温度，则合成氨反应的化学平衡常数______（填“变大”、“变小”或“不变”）。
三、实验题
14．三甲胺是重要的化工原料。最近我国科学家实现了使用铜催化剂将N，N—二甲基甲酰胺[，简称DMF]转化为三甲胺的合成路线。回答下列问题：
（1）结合实验与计算机模拟结果，研究单一DMF分子在铜催化剂表面的反应历程，如图所示：
该历程中最大能垒（活化能）=__________eV，该步骤的化学方程式为__________。
（2）该反应变化的__________0（填“<”、“>”或“=”），制备三甲胺的热化学方程式为__________。
（3）160℃时，将DMF(g)和以物质的量之比为1：2充入盛有催化剂的刚性容器中，容器内起始压强为，达到平衡时DMF的转化率为25%，则该反应的平衡常数__________（为以分压表示的平衡常数）；能够增大DMF平衡转化率同时加快反应速率的操作是__________。
（4）三甲胺是鱼腥臭的主要来源，是判断海水鱼类鲜度的化学指标之一。通过传感器产生的电流强度可以监测水产品中三甲胺的含量，一种燃料电池型三甲胺气体传感器的原理如图所示。外电路的电流方向为__________（填“a→b”或“b→a”），负极的电极反应式为__________。
参考答案
1．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。
2．答案：C
解析：由题图1可知，该反应的逆反应的活化能为，A错误；根据化学方程式可知，温度相同时，增大压强，平衡正向移动，的平衡转化率增大，所以X代表温度，L代表压强且，B错误；一般，温度越高反应速率越大，压强越大反应速率越大，题图2中a、b、c三点中b点温度高、压强大，所以最大的是b点，C正确；对于确定的反应，平衡常数只与温度有关，a、c点温度相同，平衡常数相同，升高温度平衡逆向移动，减小，所以题图2中a、b、c三点平衡常数的关系为，D错误。
3．答案：D
解析：工业合成氨与接触法制硫酸中催化氮化的生产的两个生产过程中，都使用了合适的催化剂，加快反应速率，故A正确；
这两个生产过程都选择了较高的温度，加快反应速率，同时因催化剂在此时的温度下活性更好，故B正确；
合成氨反应中，通过增加氮气量，提高氢气转化率，催化氯化的反应中，通过增加量，提高的转化率，故C正确；
合成氨采用了高压的生产条件，而催化氧化采用了常压的生产条件，故D错误。
4．答案：C
解析：A.容器为恒容刚性容器，充入与反应无关的气体，气体的浓度不变，转化率不变，A正确；
B.会造成酸雨，污染环境，尾气中的需要回收循环利用，防止污染环境并提高原料的利用率，B正确；
C.根据表格数据可知，450℃时二氧化硫的转化率比500℃时的高，虽然10MPa时转化率增大，但对设备要求高，故应选择450℃，5MPa，C错误；
D.为了催化剂的活性最佳，温度选定为400~500℃，D正确；
答案选C。
5．答案：D
解析：A.反应②为可逆反应，提高一氧化碳浓度可以提高三氧化而铁的转化率，反应①也是可逆反应，也有一定限度，也需要提高碳的使用量，A选项不全，故错误；
B.CO与铁矿石接触不充分，反应速度会变慢，和碳消耗量无关，B错误；
C.炼铁高炉的高度不够，只能降低一氧化碳的转化率，和碳消耗量无关，C错误；
D.反应①②都有一定限度，共同导致碳消耗量增加，D正确；
故答案为：D。
6．答案：A
解析：适当增加氢气的浓度，促使反应正向进行，可提高氮气的平衡转化率，A正确；合成氨是有气体参与的放热反应，温度升高，反应速率加快，但合成氨的转化率降低，B错误；铁触媒是催化剂，能使氨气和氢气在较低温度下反应，提高化学反应速率，但是催化剂不能改变平衡转化率，C错误；将氨及时液化分离，使得平衡正向移动，有利于提高氨的产率，D错误。
7．答案：A
解析：工业合成氨的反应为，所以适当增大氢气的量，会使平衡正向移动，从而使混合物中氨的体积分数变大，但不是原料气中的体积分数越大平衡混合物中氨的体积分数越大，无杂质时，理论上当投料比时，氨的体积分数最大，A错误。
8．答案：A
解析：对矿石进行粉碎，增大原料间接触面积从而增大反应速率，但是不能改变矿石的转化率，A错误。
9．答案：D
解析：据图可知选用催化剂A时，在与M点相同温度条件下，有更高的转化率，而催化剂不影响平衡移动，说明M点一定不是平衡点，D错误。
10．答案：D
解析：的沸点为，应大于其沸点，便于分离出，所以第一阶段选择反应温度应高于，故A正确；平衡常数只与温度有关，则增加，平衡正向移动，但反应的平衡常数不变，故B正确；，升高温度平衡向逆反应方向移动，时，该反应的平衡常数，可知分解率较大，故C正确；第二阶段，因为Ni为固态，故及时分离出Ni对反应速率几乎没有影响，对化学平衡的移动也无影响，故D错误。
11．答案：（1）增大接触面积，加快反应速率
（2）
（3）将还原为
（4）6.0
（5）；Li、N、P
（6）为正极材料提供碳源
解析：（1）将废电池正极片进行机械活化处理，使颗粒直径减小可以增大固体的表面积，有利于增大碱浸时反应物的接触面积，加快反应速率，故答案为：增大接触面积，加快反应速率；
（2）由分析可知，滤液①的主要成分为四羟基合铝酸钠，向溶液中通入过量二氧化碳发生的反应为溶液中四羟基合铝酸钠与二氧化碳反应生成氢氧化铝沉淀和碳酸氢钠，反应的离子方程式为，故答案为：；
（3）由分析可知，加入磷酸和抗坏血酸酸浸的目的是将磷酸亚铁锂、磷酸铁转化为磷酸锂、磷酸亚铁，则酸浸过程中加入抗坏血酸的作用是将溶液中的铁离子转化为亚铁离子，故答案为：将还原为；
（4）由表格数据可知，溶液pH为6.0时，滤饼中铁、磷物质的量比最大，则制得沉淀的最佳pH为6.0，故答案为：6.0；
（5）调节溶液pH时，若加入过量的氨水，溶液中的亚铁离子会转化为氢氧化亚铁沉淀，导致沉淀中混有氢氧化亚铁杂质；由分析可知，铁元素沉淀完全时，滤液③的主要成分为磷酸锂、磷酸铵，则滤液中含有的元素为氢元素、氧元素、锂元素、磷元素、氮元素，故答案为：Li、N、P；
（6）由分析可知，、磷酸锂、葡萄糖在真空管烧结的目的是得到正极材料，由正极材料的组成可知，葡萄糖的作用是受热分解生成碳，为正极材料提供碳源，故答案为：为正极材料提供碳源。
12．答案：（1）过滤
（2）64；增加固体和气体的接触面积，加快反应速率，提高原料的利用率；
（3）
（4）蒸发浓缩、冷却至10℃以下结晶
（5）89
解析：
13．答案：（1）
（2）在合成氨的反应中，减少生成物浓度，同时增加反应物浓度，可以使平衡正向移动，提高产率。
（3）高压和低温；高温和低压
（4）；正向；变小
解析：
14．答案：（1）1.19
（2）；<；
（3）；增大压强、增大氢气浓度
（4）a→b；
解析：(1)如图所示，反应历程中反应物和生成物相对能量差值最大的为最大能垒，即反应过程中活化能最大，活化能；
(2)如图所示，根据盖斯定律，反应热只与反应始态和终态有关，与反应过程无关，反应物总能量高于生成物总能量，该反应为放热反应，，单一DMF分子反应释放的能量为1.02eV，1mol该分子放出的能量为，热化学反应方程式：；
(3)160℃时，将DMF(g)和以物质的量之比为1：2充入盛有催化剂的刚性容器中，容器内起始压强为，达到平衡时DMF的转化率为25%，设DMF(g)和的初始投入物质的量为1mol和2mol，列“三段式”：
根据，则=；则该反应的平衡常数；能够增大DMF平衡转化率同时加快反应速率的操作：增大压强、增大氢气浓度；
(4)该电池为燃料电池，a电极上氧气得电子发生还原反应，b电极上三甲胺失电子发生氧化反应，则a为正极，b为负极，原电池中电子从负极流向正极即从b流向a，电流的方向与电子的移动方向相反，则外电路电流的方向为a→b；电解质溶液为酸性，结合图示，负极的电极反应式为：。