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2.4 化学反应的调控
题组一 工业上合成氨
1（2021·内蒙古·包头市第四中学高二期中）工业合成氨的反应为：
，该反应在一定条件下的密闭容器中进行。下列说法正确的是
A．达到平衡时，反应速率：
B．当 、 、 的浓度比为1：3：2时，说明反应达到平衡
C．使用催化剂可同时加快正、逆反应速率，提高生产效率
D．若在密闭容器加入1 mol 和过量的 充分反应，放出热量92.4 kJ
2．（2022·广西）工业上利用反应 合成氨。一定条件下，该反应体系中 的浓
度随时间的变化关系如图所示：
5h后，下列有关描述中，不正确的是
A． 的浓度不再发生变化 B．正、逆反应速率均为零
C．反应处于动态平衡 D．反应达到限度
3．工业上利用反应 合成氨。该反应为放热反应，下列有关描述中，不正确的是
A．反应中断裂 的化学键要吸收能量 B．反应中形成 的化学键要释放能量
C．反应物的总能量比生成物的高 D．化合反应都是放热反应4．工业合成氨反应为： ，该反应若在密闭容器中进行，下列有关说法正确的是
A．减压可以提高NH 产量
3
B．使用催化剂可加快反应速率
C．升高温度可以实现N 的完全转化
2
D．平衡时NH 的物质的量是N 的两倍
3 2
5．（2022·云南·昆明一中高二期末）合成氨反应为：N(g)+3H(g) 2NH (g) H=-92.4kJ·mol-1。下
2 2 3
△
列说法正确的是
A．合成氨反应在任何温度下都能自发
B．1molN 与过量H 充分反应放热92.4kJ
2 2
C．合成氨实际生产中选择高压和低温
D．将氨液化分离，可促进平衡正移及循环利用氮气和氢气
6．完成下列问题。
(1)工业合成氨的反应为 。设在容积为2.0L的密闭容器中充入0.60mol
和1.60mol ，反应在一定条件下达到平衡时， 的物质的量分数( 的物质的量与反应体系中总
的物质的量之比)为 ，试计算：
①该条件下 平衡转化率为_______， 的物质的量分数为_______(小数点后保留一位)。
②该条件下 的平衡转化率_______(小数点后保留一位)。
③该条件下反应 的平衡常数为_______。
(2)已知：H—H键的键能为 ，H—N键的键能为 ， 键的键能为 ，
则 与 反应生成 的热化学方程式为_______。
(3)已知 。蒸发1mol 需要吸收的能量为44kJ，
其他相关数据如下表所示：1mol分子中的化学键断裂时需
a b z d
要吸收的能量/kJ
表中z的大小用x、a、b、d表示为_______。
(4)常温常压下，1.5g火箭燃料二甲基肼( )完全燃烧放出50kJ热量，则二甲基肼的燃
烧热为_______。
7.某学习小组在实验室用 和 模拟工业合成氨。某温度下，在容积恒定为2.0L的密闭容器中充入
和 ，一段时间后反应达到平衡状态。
(1)已知在该条件下， 与 反应生成 ，每转移 电子放出 的热量，则该反应的热化学方
程式为_______。
(2)一定条件下，能说明该反应达到平衡状态的是_______(填标号)。
A． 的物质的量不再改变 B．反应停止进行
C． 、 和 的反应速率之比为1∶3∶2 D．混合气体总压强不再改变
(3)反应过程中的实验数据如下表所示：
0 1 2 4 6
0 0.24 0.36 0.40 0.40
① 内用 表示的平均反应速率为_______。
②平衡时 的物质的量浓度为_______。
8．氮及其化合物在生产、生活中有着重要作用。请回答下列问题：
(1)工业合成氨的反应N(g)+3H(g) 2NH (g)是一个可逆反应，反应条件是高温、高压，并且需要合适
2 2 3
的催化剂。已知断裂1mol相应化学键需要的能量如下：
化学
H-H N-H N≡N
键
能量 436kJ 391kJ 946kJ若反应生成lmolNH (g)，可_______(填“吸收”或“放出”)热量_______kJ；实验室模拟工业合成氨时，
3
在容积为2L的密闭容器内，反应经过10分钟后，生成10mol氨气，则用氮气表示的化学反应速率是
_______mol·L-1·min-1。
(2)汽车尾气中含有的NO是造成城市空气污染的主要因素之一，通过NO传感器可监测汽车尾气中NO含
量，其工作原理如图所示：
NiO电极为_______(填“正极”或“负极”)。Pt电极上发生的电极反应式为_______。当电路中有1mol电
子发生转移时，消耗NO的体积为_______L(标准状况下)。
(3)一种新型催化剂能使NO和CO发生反应2CO+2NO N+2CO 。为验证温度和催化剂的比表面积对
2 2
化学反应速率的影响规律，某同学设计了如下三组实验。
实验编
T(°C) NO初始浓度(mol/L) CO初始浓度(mol/L) 催化剂的比表面积(m2/g)
号
I 280 1.20×10-3 5.80×10-3 82
II 280 1.20×10-3 b 124
III 350 a 5.80×10-3 82
①a=_______。
②能验证温度对化学反应速率影响规律的实验是_______(填实验编号)。
③恒温恒容条件下，不能说明该反应已达到平衡状态的是_______(填序号)。
a.容器内的压强保持不变
b.容器内各气体的物质的量之比为2：2：1：2
c.v (CO)=v (NO)
逆 2 正
d.容器内混合气体密度不再改变
9．（2022·辽宁·营口市第二高级中学）合成氨生产技术的创立开辟了人工固氮的途径，对化学工业技术也
产生了重大影响。合成氨工业中原料气N 可以从空气中分离得到，H 可用甲烷或焦炭与水蒸气反应制得。
2 2
(1)在三个相同容器中各充入1mol N 和3mol H，在不同条件下反应达到平衡，氨的体积分数随时间变化的
2 2曲线如图所示。下列说法中正确的是_______(填字母)。
A．图Ⅰ可能是不同压强对反应的影响，且p>p
2 1
B．图Ⅱ可能是不同压强对反应的影响，且p>p
1 2
C．图Ⅲ可能是不同温度对反应的影响，且T>T
1 2
D．图Ⅱ可能是同温同压下不同催化剂对反应的影响，且催化剂性能1>2
(2)将水蒸气通过红热的焦炭即产生水煤气，热化学方程式为C(s)+HO(g)=H (g)+CO(g)
2 2
ΔH=+131.3kJ·mol-1，ΔS=+133.7J·mol-1·K-1。该反应在常温(298K)下_______(填“能”或“不能”)自发进行。
(3)在一个容积为2L的密闭容器中，通入0.8mol A 气体和0.6mol B 气体，一定条件下发生如下反应：
2 2
A(g)+B (g) 2AB(g) ΔH<0，反应中各物质的浓度随时间的变化情况如图所示。下列说法不正确的是
2 2
_______
A．图中a点的值为0.15
B．该反应的平衡常数K=0.03
C．升高温度，平衡常数K减小
D．平衡时A 的转化率为62.5%
2
(4)从能量的变化和反应的快慢等角度探究反应：2H+O 2HO。已知该反应为放热反应，下图能正确
2 2 2
表示该反应中能量变化的是_______(填“A”或“B”)。从断键和成键的角度分析上述反应中能量的变化。化学键的键能如下表：
化学键 H—H O=O H-O
键能/(kJ·mol-1) 436 496 463
则生成1mol水可以放出热量_______kJ。
(5)以下反应：①木炭与水制备水煤气；②氯酸钾分解；③炸药爆炸；④酸与碱的中和反应；⑤生石灰与水
作用制熟石灰；⑥Ba(OH) ·8H O与NH Cl反应。其中属于放热反应的有_______(填序号)。
2 2 4
题组二 化学反应的调控
1．图1表示接触室中催化剂随温度变化图像，图2表示SO 的转化率a(SO )随温度T及压强P的变化图像。
2 2
你认为接触室中最合适的温度和压强是___________。
2．钴具有广泛用途，其正三价化合物具有强氧化性。利用含钴废料(主要成分为Co O，还含有少量的铝
3 4
箔、LiCoO 等杂质)制备碳酸钴的工艺流程如下图所示：
2(1)“碱浸”过程中，可以加快反应速率和提高原料利用率的方法是__________(任写两点)。
(2)“滤液①”主要成分是__________；“操作②”的分离方法是__________。
(3)“酸溶”时，Co、Li元素的浸出率随温度的变化如图所示：
“酸溶”的适宜温度是__________；“酸溶”时有无色气体产生，该气体为__________；若用NaSO 代
2 2 3
替HO 则有两种硫酸盐生成，写出NaSO 在“酸溶”时发生的化学方程式：__________。
2 2 2 2 3
3．甲醇是一种重要的有机化工原料，在工业上有着重要的用途。
(1)二氧化碳催化加氢制甲醇反应的化学方程式为3H(g)+CO (g) HO(g)+CHOH(g)。在2L恒容密闭容
2 2 2 3
器中加入4molH 和1molCO 在一定条件下发生上述反应，10min时剩余1.6molH，此时CO 的转化率为
2 2 2 2
____，用CHOH表示10min内的化学反应速率为____，增加该反应中活化分子百分数的方法有____(答两
3
点)。
(2)若在催化剂a或b存在下，CO 和H 能同时发生两个反应：①3H(g)+CO (g) HO(g)+CHOH(g)，
2 2 2 2 2 3
②CO(g)+H(g) CO(g)+HO(g)。在控制CO 和H 初始投料比 ，为1：2.2，相同压强下，经过
2 2 2 2 2
相同反应时间测得的实验数据如表(甲醇选择性指转化的CO 中生成甲醇的百分比)：
2
实验编号 T/K 催化剂 CO 转化率(%) 甲醇选择性(%)
2
1 543 催化剂a 12.3 42.3
2 543 催化剂b 10.9 72.73 553 催化剂a 15.3 39.1
4 553 催化剂b 12.0 71.6
①在相同温度下，不同的催化剂对CO 转化成CHOH的选择性有显著的影响，你认为原因是____。
2 3
②553K下，反应①在无催化剂、催化剂a和催化剂b三种情况下，活化能最小的是____。
(3)工业上常用下列反应合成甲醇：CO(g)+2H(g) CHOH(g) ΔH<0。若在450℃和1.01×106Pa时，向某
2 3
密闭容器中通入1molCO和3molH ，充分反应后CO的转化率达到95%，若其他条件相同时，改为通入
2
1molH 和1molCH OH，则CHOH的平衡转化率为_____；工业实际生产时，采用图中M点对应的反应条
2 3 3
件，而不是N点，请说明选择的理由：____。
4．近年来，我国大力加强温室气体 氢化合成甲醇技术的工业化量产研究，实现可持续发展。在合适
的催化剂作用下，二氧化碳可催化加氢制甲醇。
(1)已知：①
②
则反应③ _______ 。
(2)若将物质的量之比为1∶3的 (g)和 (g)充入容积为1.0 L的恒容密闭容器中发生反应③，不同压强
下 转化率随温度的变化关系如图所示。a.A、B两条曲线的压强分别为 、 ，则 _______ (填“>”、“＜”或“=”) ；
b.在曲线A的条件下，起始充入 (g)和 (g)的物质的量分别为1 mol、3 mol，且c点时K=300，则c点
对应 转化率为_______。
(3)在 MPa、原料气 、合适催化剂的条件下发生反应，温度对 转化率、
产率、 选择性的影响如图所示。已知： 选择性 。
a. 转化率随温度升高而增大的原因可能是_______；
b. 选择性随温度升高而减小的原因可能是_______；
c.写出240℃时反应①的平衡常数的表达式：_______。
(4)除调控合适的温度外，使 选择性增大的方法有_______。
5.某处工厂排出的烟道气中含氮氧化物(主要为NO、NO )、粉尘和少量水蒸气。课外兴趣活动小组对该工
2厂排出的烟道气进行处理，并检测其氮氧化物含量，实验装置如图：
已知：①活泼金属易形成氧化膜②形成原电池能加快反应速率③HClO的氧化性比NaClO强；
(1)氮氧化物可用碱溶液吸收。装置D中NO和NO 混合气体按一定比例被NaOH溶液完全吸收生成NaNO
2 2
和HO，写出该反应的化学方程式_______；若反应后尾气无残留，则参加反应的NO 、NO物质的量比值
2 2
为_______(填字母)。
a.≥1 b.≤1 c.任意值
(2)可使用适量酸性HO 溶液，将溶液中的NO 全部氧化为NO ，发生反应的离子方程式是_______。
2 2
(3)溶液中NO 直接排放在水体中也会造成污染，现用活泼金属将溶液中NO 转化为N，实现氮元素的脱
2
除，具体步骤如下：
步骤一、取适量(2)中HO 处理后的溶液，调节pH至中性，蒸发浓缩，得到c(NO )为0.100mol·L-1的溶液
2 2
甲。
步骤二、现量取50mL溶液甲，分别用金属铝、金属铁和铝铁合金在45℃、惰性气体氛围中对溶液乙进行
氮脱除。
步骤三、重复实验2~3次，溶液中NO 的残留情况与反应时间的关系如图所示。
①金属铝和金属铁在0~3h内，NO 的脱除效率均很低，几乎没被脱除，其可能的原因是_______。②0~3h内铝铁合金的氮脱除效率比金属铝、金属铁大得多，其可能的原因_______。
(4)气囊用来储存处理后气体，其中可能含少量NO气体，可用酸性NaClO溶液来处理。HClO氧化NO生
成NO 和Cl-，发生反应的离子方程式是_______。
(5)NaClO溶液能有效去除NO。25℃时，NO的去除率随pH的变化如图1所示(用盐酸调节pH)；pH=4时，
NO的去除率随温度的变化如图2所示。
①25℃时，随着pH降低，NO脱除率增大的原因是_______。
②pH=4时，60~80℃间NO脱除率下降的原因是_______。倒卖拉黑，关注更新免费领取，淘宝唯一每月更新店铺:知二教育
