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专项训练 化学条件的优化和选择
一、单选题
1．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。有关反应
的说法中不正确的是
A．实际生产中，
、
再循环使用提高原料利用率
B．实际生产中，为了提高反应速率，压强越高越好
C．在生产中，通入过量空气的目的是提高
的转化率
D．实际生产中，选定400~500℃作为操作温度的主要原因是催化剂的活性最高
2．2007 年诺贝尔化学奖颁给了德国化学家格哈德•埃特尔(GerhardErtl)，以表彰他在固
体表面化学研究中取得的开拓性成就。他的成就之一是证实了氢气与氮气在固体催化
剂表面合成氨气的反应过程，模拟示意图如图。关于合成氨工艺，下列说法正确的是
A．图①到图③的活化能减去图⑤到图③的活化能就是合成氨反应的反应热
B．反应中有极性键的断裂与形成
C．当温度、体积一定时，在原料气中添加少量惰性气体，有利于提高平衡转化率
D．合成氨反应使用的条件高温、高压是为了提高反应物的平衡转化率
3．一种生产环氧乙烷的反应为：
下列说法正确的是
A．该反应
B．使用
是为了提高乙烯的平衡转化率
1
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C．该反应中每消耗
乙烯，转移电子的数目为
D．实际生产投料时，
值越大，平衡体系中环氧乙烷物质的量分数越
大
4．焦炉煤气(主要成分：CH4、CO2、H2、CO)在炭催化下，使CH4与CO2重整生成H2
和CO。其主要反应为
反应I：
反应II：
反应III：
反应IV：
在1×105Pa、将焦炉煤气以一定流速通过装有炭催化剂的反应管，CH4、CO、H2的相
对体积和CO2的转化率随温度变化的曲线如图所示。
相对体积
、
相对体积
下列说法不正确的是
A．温度低于900℃，反应I 基本不发生
B．850℃～900℃时，主要发生反应Ⅳ
2
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C．增大焦炉煤气流速一定能提高CO 的相对体积
D．工业生产上需要研发低温下CH4转化率高的催化剂
5．以
、
为原料合成
涉及的反应如下：
反应Ⅰ：
反应Ⅱ：
反应Ⅲ：
在5MPa 下，按照
投料，平衡时，CO 和
在含碳产物中物质
的量分数及
的转化率随温度的变化如图。下列说法正确的是
A．反应Ⅲ中反应物的总键能大于生成物的总键能
B．曲线
代表CO 在含碳产物中物质的量分数
C．该条件下温度越低，越有利于工业生产
D．图示270℃时，平衡体系中
的体积分数约为66.6%
6．恒压条件下，密闭容器中将CO2、H2按照体积比为1：3 合成CH3OH，其中涉及的
主要反应：
Ⅰ．CO2(g)+3H2(g)
CH3OH(g)+H2O(g) ΔH1=-49kJ·moI-1
Ⅱ．CO2(g)+H2(g)
CO(g)+H2O(g) ΔH2=41kJ·moI-1
在不同催化剂作用下发生反应Ⅰ和反应Ⅱ，在相同的时间段内
的选择性和产率
随温度的变化如图
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已知：CH3OH 的选择性=
下列说法正确的是
A．保持恒温恒压下充入氮气，不影响CO 的产率
B．合成甲醇的适宜工业条件是约230°C，催化剂选择CZ(Zr-1)T
C．使用CZ(Zr-l)T，230°C 以上，升高温度甲醇的产率降低，原因是催化剂的活性
降低
D．使用CZT，230°C 以上，升高温度甲醇的产率降低，是因为反应Ⅰ平衡逆向移
动
7．空气中的氮气可通过人工固氮获得氨气，氨气是重要的化工原料，通过氨氧化法可
制得硝酸，反应过程如图：
硝酸是一种强氧化性酸，制硝酸工业产生的尾气中含有氮氧化物，应处理后才能排放。
下列说法不正确的是
A．常温下，浓硝酸可盛放在铝制或铁制容器中
B．BaSO3固体能溶于稀硝酸，生成Ba(NO3)2，放出SO2气体
C．工业上，当转化①的反应达到平衡时，需不断地从混合气体中分离出NH3，将
未反应的原料气送回合成塔以提高原料的利用率
D．转化④中，当V(NO2) V(O
∶
2)=4 1∶时，理论上NO2全部转化为HNO3
8．1913 年德国化学家哈伯发明了以低成本制造大量氨的方法，从而大太满足了当时
日益增长的人口对粮食的需求。下图是合成氨生产流程示意图，下列说法不正确的是
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A．“干燥净化”可以防止催化剂中毒
B．“压缩机加压”既提高了原料的转化率又加快了反应速率
C．“冷却”提高了原料的平衡转化率和利用率
D．“铁触媒”在生产过程中需使用外加热源持续加热
9．下列有关工业生产的叙述正确的是
A．合成氨工业中增大压强既可加快反应速率，又可提高原料转化率，所以压强越
高越好
B．合成氨工业中将NH3液化分离，可加快正反应速率，提高N2、H2的转化率
C．硫酸工业中，催化氧化SO2时常通入稍过量氧气，目的是提高SO2的转化率
D．自来水厂用液氯进行自来水的消毒时会加入少量液氨，发生以下反应，生成比
HClO 稳定的NH2Cl：
，目的是降低HClO 的毒性
二、填空题
10．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
。
(1)必须除去原料气中CO 的原因为 。
(2)醋酸二氨合铜(I)溶液吸收CO 的生产适宜条件应为_____。
A．低温高压
B．低温低压
C．高温高压
D．高温低压
(3)吸收CO 后的醋酸二氨合铜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。醋酸二氨合铜溶液再生的生产适宜条件应是_____。
A．低温高压
B．低温低压
C．高温高压
D．高温低压
11．二氧化碳催化加氢制甲醇，能助力“碳达峰”。涉及反应有：
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反应I.
反应II.
反应III.
在体积为1 L 的恒容密闭容器中，充入1 mol
和3 mol
，恒定温度下发生反应
Ⅲ，测得
和
的浓度随时间变化如图所示。
不同条件下，相同的时间段内
的选择性和产率随温度的变化如图。
已知：
的选择性
①由图可知，合成甲醇的适宜条件为 。
A．CZT 催化剂 B．
催化剂 C．230℃ D．290℃
②在230℃以上，升高温度，
的平衡转化率增大，但甲醇的产率降低，原因是
。
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12． CO 可用于合成甲醇，反应方程式为CO(g)+2H2(g)⇌CH3OH(g)。CO 在不同温度
下的平衡转化率与压强的关系如图所示。该反应ΔH 0(填“>”或“<”)，实际生
产条件控制在250℃、1.3×104kPa 左右，选择此压强而不选择更高压强的理由是
。
13．脱除烟气中的氮氧化物(主要是指NO 和NO2)可以净化空气、改善环境，是环境保
护的主要课题。
(1)次氯酸盐氧化法。次氯酸盐脱除NO 的主要过程如下：
i.NO+HClO=NO2+HCl ii. NO+NO2+H2O⇌2HNO2 iii. HClO+HNO2=HNO3+HCl
①下列叙述正确的是 (填序号)。
A．烟气中含有的少量O2能提高NO 的脱除率
B．NO2单独存在时不能被脱除
C．脱除过程中，次氯酸盐溶液的pH 下降
②研究不同温度下Ca(ClO)2溶液对NO 脱除率的影响，结果如题图1 所示。
脱除过程中往往有Cl2产生，原因是 (用离子方程式表示)；60~80℃ NO 脱除率
下降的原因是 。
(2)脱氮菌净化法。利用脱氮菌可净化低浓度NO 烟气，当烟气在塔内停留时间均为90
s 的情况下，测得不同条件下NO 的脱氮率如图2、图3 所示。
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①由图2 知，当废气中的NO 含量增加时，提高脱氮效率宜选用的方法是 。
②图3 中，循环吸收液加入Fe2+、Mn2+提高了脱氮的效率，其原因可能是 。
14．高效利用能源并且减少
的排放，对完成“碳中和”的目标有重要意义。
利用
与
合成甲醇涉及的主要反应如下：
a.
b.
试回答下列问题：
(1)向刚性容器中充入一定量的
和
，在不同催化剂(Cat.1，Cat.2)下经相同反应
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时间，
的转化率和甲醇的选择性[甲醇的选择性
]随温
度的变化如图所示：
①由图可知，催化效果Cat.1 Cat.2(填“>”“<”或“=”)。
②在210~270℃间，
的选择性随温度的升高而下降，请写出一条可能原因
。
(2)一定条件下，向刚性容器中充入物质的量之比为1 3∶的
和
发生上述反应。有
利于提高甲醇平衡产率的条件是_______(填标号)。
A．高温高压
B．低温高压
C．高温低压
D．低温低压
15．金属钛具有密度小、强度高、耐腐蚀、无毒等优点，已广泛应用于航空航天工业，
并逐步进入了化工、船舶、汽车、体育器材、医疗等民用领域，并显示出了巨大的发
展潜力。还原法是工业上冶炼钛常用方法之一，该方法是以金红石(主要含
)为原
料来制取，其主要工艺流程如下：
试回答下列问题：
(1)已知反应①通常在800~900℃的条件下进行，产物中有一种可燃性无色气体，写出
反应①的化学方程式 。
(2)反应②通常在800℃的条件下进行，通入氩气的目的是 ；
(3)②中钛的提取率在不同温度下随时间变化的曲线如图所示，则反应适宜的温度为
℃。
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16．钌(Ru)是一种极其昂贵的稀有贵金属，广泛应用于电子、航空航天、石油化工、
有机合成等领域。钌的矿产资源很少，因此从含钌废渣中回收钌尤为重要。某含钌的
废渣主要成分为Ru、Pb、SiO2、Bi2O3(一种两性氧化物) ，回收钌的工艺流程如下：
(1)“氧化碱浸”时，两种氧化剂在不同温度下对钌浸出率和渣率的影响分别如图1、图
2 所示，则适宜选择的氧化剂为 (填化学式)；最佳反应温度为 。
17．钌
粉主要用于生产钌靶材，而钌靶材是生产计算机硬盘不可替代的材料。以
钌废料(废料中钌主要以单质的形式存在，还含有Al、Cr、Cr、CO、Ti、Fe 等杂质)制
备高纯钌粉的流程如下：
已知：i.钌在碱性条件下被氯气氧化为
，
是有毒的挥发性物质，用盐酸吸
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收得到红色
溶液，其中还含有少量
；
ii.
易溶于水，微溶于酒精。
回答下列问题：
(1)钌废料在碱性条件下被氯气氧化的离子方程式为 ；钌废料氧化时，随着温度
的升高，钌的回收率变化如图所示。综合考虑，确定氧化时的温度以 ℃为宜。
18．金属钪可用作宇航材料、火箭和飞机的制造材料；氧化钪可提高计算机记忆元件
性能。赤泥是铝土矿加工过程中产生的废料，含有丰富的钪元素，另含有
、
、
等氧化物。一种从赤泥中提取氧化钪的工艺流程如图所示(
是一种磷酸酯萃
取剂)
回答下列问题：
(1)为了提高酸浸时的浸出率可采取的措施是 (写2 条)。
(2)写出赤泥经盐酸处理后所得“浸渣”与强碱溶液反应的离子方程式 。
(3)赤泥“酸浸”时温度过高，酸浸速率反而下降，其原因是 。
(4)
萃取浸出液，其浓度、料液温度对萃取率的影响如表所示，萃取时
最佳浓
度及料液温度分别为 、 。
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浓度对萃取率的影响如表：
试验编
号
浓度/%
分相情
况
钪萃取率/%
铁萃取率/%
1-1
1
分相快
90.76
15.82
1-2
2
分相容
易
91.53
19.23
1-3
3
分相容
易
92.98
13.56
1-4
4
有第三
相
90.69
30.12
1-5
5
轻微乳
化
91.74
39.79
料液温度对分离系数的影响如图：
19．Br2是一种重要的工业原料，沸点为59℃，微溶于水，有很强的挥发性和腐蚀性。
海水苦卤含溴(Br-)高达60mg•L-1，是非常宝贵的化工资源。从苦卤中提溴的一种工艺
流程如图1，回答下列问题：
(1)①不同pH 下，Cl2的用量即配氯率(实际通入Cl2和理论需要Cl2的体积比)与所得溶
液中Br2的含量关系如图2 所示。综合考虑，选择配氯率为和酸化的pH 分别为 。
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a.1.1，1 b.1.1，3 c.1.1，5 d.1，7
20．铈(Ce)是一种应用广泛的稀土元素，从氟碳铈矿(主要含CeFCO3、Fe2O3、SiO2)和
天青石(主要含SrSO4、并含有少量Ba、Ca 等杂质)伴生矿中回收铈，同时生产高纯碳
酸锶(SrCO3)的一种生产工艺流程如图：
已知：①铈的常见价态是+3 和+4 价；
②碳酸氢铵受热易分解
(1)焙烧温度是影响浸出率的关键因素之一，下图为不同焙烧温度对Ce 和Sr 浸出率的
影响。
结合实际生产可知，“氧化焙烧”步骤应控制焙烧温度为 ，原因为 。
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