2022届高三化学一轮复习 化学反应原理专题练12 化学反应条件的控制及优化（含解析）.docx

1、化学反应条件的控制及优化一、单选题（本大题共16小题，共48分）1. 二氧化硫与氧气的反应为：2SO2(g)+O2(g)2SO3(g)；H0，该反应在硫酸工业生产中应采取的适宜条件是()A. 低温、低压、催化剂B. 高温、高压、催化剂C. 低温、常压、催化剂D. 适宜的温度、常压、催化剂2. 下列有关合成氨工业的说法中，正确的是()A. 从合成塔出来的混合气体中，氨气占15%，所以生产氨的工厂的效率都很低B. 由于氨易液化，N2和H2在实际生产中循环使用，所以总体来说，氨的产率很高C. 合成氨工业的反应温度控制在500，目的是提高氨气的生产率D. 我国合成氨厂采用的压强是2050MPa，因为该

2、压强下铁触媒的活性最大3. 比较工业合成氨与接触法制硫酸中SO2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. 据统计，约有80%85%的化工生产过程使用催化剂，同样在化学实验室进行物质的制取时，也用到催化剂。以下反应不使用催化剂能顺利进行的是()A. 实验室用过氧化氢制取氧气B. 实验室制取氯气C. 工业上合成氨D. 工业上制备硫酸5. 金属钾和金属钠的金属相近，但钾比钠略强，当利用金属钠与KCl共熔制金属钾时，发现钾与钠的共熔体难以分

3、离，如调整温度到一定程度，则利用钠与KCl反应制取K，下面是四种物质的熔沸点： K Na KCl NaCl熔点() 63.6 97.8沸点() 770 890 1437 1413 根据平衡移动原理，可推知用Na与KCl反应制取金属钾的适宜温度是( )A. 低于770B. 850C. 高于882.9D. 141315006. 氨催化氧化是硝酸工业的基础，在某催化剂作用下只发生主反应和副反应，有关物质产率与温度的关系如图4NH3(g)+5O2(g)4NO(g)+6H2O(g)H=-905kJmol-14NH3(g)+3O2(g)2N2(g)+6H2O(g)H=-1268kJmol-1下列说法中正确

4、的是()A. 工业上氨催化氧化生成NO时，最佳温度应控制在780840之间B. 工业上采用物料比n(O2)n(NH3)在1.72.0，主要是为了提高反应速率C. 加压可提高NH3生成NO的转化率D. N2氧化为NO的热化学方程式为：N2(g)+O2(g)2NO(g)H=-181.5kJmol-17. 常压下羰基化法精炼镍的原理为：Ni(s)+4CO(g)Ni(CO)4(g)。230时，该反应的平衡常数K=210-5。已知：Ni(CO)4的沸点为42.2，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Ni(CO)4；第二阶段：将第一阶段反应后的气体分离出来，加热至230制得高纯镍。下列

5、判断正确的是()A. 第一阶段，增加c(CO)，平衡向正向移动，反应的平衡常数增大B. 第一阶段，若在30和50两者之间选择反应温度，应选50C. 第二阶段的Ni(CO)4分解率较低D. 第一阶段反应达到平衡时，v生成Ni(CO)4=4v生成(CO)8. 已知反应：CO(g)+3H2(g)CH4(g)+H2O(g)。起始以物质的量之比为11充入反应物，不同压强条件下，H2的平衡转化率随温度的变化情况如图所示(M、N点标记为)。下列有关说法正确的是()A. 上述反应的HK(85)，反应速率bdD. 生产时反应温度控制在8085为宜12. 高炉炼铁过程中发生的主要反应为13Fe2O3(s)+CO(

6、g)23Fe(s)+CO2(g)H0，欲提高上述反应CO的平衡转化率，可采取的措施是()A. 提高反应温度B. 移出部分CO2C. 加入合适的催化剂D. 减小容器的容积13. 在催化剂作用下，用乙醇制乙烯，乙醇转化率和乙烯选择性(生成乙烯的物质的量与乙醇转化的物质的量的比值)随温度、乙醇进料量(单位：mLmin-1)的关系如图所示(保持其他条件相同)。在410440温度范围内，下列说法不正确的是 ( )A. 当乙醇进料量一定，随乙醇转化率增大，乙烯选择性增大B. 当乙醇进料量一定，随温度的升高，乙烯选择性不一定增大C. 当温度一定，随乙醇进料量增大，乙醇转化率减小D. 当温度一定，随乙醇进料量

7、增大，乙烯选择性增大14. 已知2CH3OH(g)C2H4(g)+2H2O(g)。某研究小组将甲醇蒸气以一定的流速持续通过相同量的同种催化剂，不同温度得到如下图像，则下列结论不正确的是 ( ) A. 一段时间后甲醇反应率下降可能是催化剂活性下降B. 综合图1、图2可知，甲醇还发生了其他反应C. 若改变甲醇蒸气的流速，不会影响甲醇反应率和乙烯产率D. 制乙烯比较适宜的温度是450左右15. 接触法制硫酸，接触室中的反应如下：2SO2(g)+O2(g)2SO3(g) H0，SO2的平衡转化率与压强、温度的关系如下表所示：在实际生产中，下列条件最适宜的是( )A. 温度400、压强1.01104KP

8、aB. 温度500、压强1.01103KPaC. 温度500、压强1.01104KPaD. 温度400、压强1.01102KPa16. 如图所示为接触法制硫酸的设备和工艺流程，其中关键步骤是SO2的催化氧化：2SO2+O22SO3 H0。下列说法正确的是A. 反应后气体分子数减少，增大反应容器内压强一定有利于提高生产效益B. 反应放热，为提高SO2转化率，应尽可能在较低温度下反应C. 工业生产要求高效，为加快反应速率，应使用催化剂并尽可能提高体系温度D. 沸腾炉流出的气体必须经过净化，并补充适量空气，再进入接触室二、填空题（本大题共3小题，共52分）17. 以下是反应：2SO2+O2一定条件2

9、SO3在不同条件下达到平衡状态时SO2的转化率。试回答下列问题：(1)提高该化学反应限度的途径：_。(2)要实现SO2的转化率为93.5%，需控制的反应条件是_。18. 合成氨工业中，原料气(N2、H2、少量CO、NH3的混合气体)在进入合成塔前常用醋酸二氨合铜()溶液吸收原料气中的CO，其反应是： Cu(NH3)2Ac+CO+NH3Cu(NH3)3AcCO(正反应为放热反应)(1)必须除去原料气中CO的原因是_；(2)醋酸二氨合铜()吸收CO生产适宜条件是_；(3)吸收CO后的醋酸铜氨液经过适当处理可再生，恢复其吸收CO的能力以供循环使用醋酸铜氨液再生的生产适宜条件是_19. 硫酸是重要的化

10、工材料，二氧化硫与氧气反应生成三氧化硫是工业制硫酸的重要反应之一。某温度下将0.050molSO2(g)和0.030molO2(g)放入装有催化剂的容积为1L的密闭容器中，反应2SO2(g)+O2(g)2SO3(g)能够自发进行，经20分钟达到平衡，测得c(SO3)=0.040mol/L。回答下面问题： (1)从化学反应方向的角度分析该反应为放热反应的原因？_。(2)从平衡角度分析采用过量O2的目的是_。(3)某温度下，SO2的平衡转化率()与体系总压强(P)的关系如图所示。从工业效益角度分析工业生产中采用常压进行的原因：_。答案和解析1.【答案】D【解析】【分析】本题考查化学平衡的调控作用，

11、题目难度中等，本题注意从生产的实际，有利于产率的角度分析【解答】由勒夏特列原理知高压虽然利于SO3生成，但在常压下SO2的平衡转化率已经很高，加压必须增加设备，增大投资和能量消耗，故实际生产中，通常采用常压操作，而低温反应较慢，不利于生成SO3，该反应的正反应为放热反应，升高温度不利用平衡向正反应方向移动，但必须选择合适的温度，不能太低，需考虑催化剂的活性。故选：D。2.【答案】B【解析】【分析】本题考查工业合成氨的相关知识，难度不大，掌握基础是解题的关键。【解答】A、B.N2和H2在合成塔内反应生成NH3，将NH3液化并分离出来，未反应的N2和H2再循环使用，因此总体来说，NH3的产率很高，

12、故A错误，B正确；C.合成氨反应采用500，主要目的是增大反应速率且催化剂的活性高，故C错误；D.合成氨选用2050MPa，是从反应速率、平衡移动及对设备材料要求等方面综合考虑，故D错误。3.【答案】D【解析】【分析】本题考查化学反应条件的控制，难度不大，解题的关键是对基础知识的灵活运用。【解答】两个过程中都采用了高温、催化剂条件，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，合成氨需高压而SO2的催化氧化常压即可，D错误。4.【答案】B【解析】【分析】本题主要考查了化学反应条件，注意记忆使用催化剂的反应都有哪些，难度不大，注意基础知识的积累。【解答】A.过氧化氢制取氧气需要二氧化锰

13、作催化剂，加速分解，故A错误；B.实验室制氯气可用浓盐酸和二氧化锰在加热的条件下反应，此处的二氧化锰是氧化剂而非催化剂，则该反应不使用催化剂能顺利进行，故B正确；C.工业合成氨条件为高温、高压、催化剂，则需要使用催化剂，故C错误；D.工业上制备硫酸需要三氧化硫，三氧化硫需要二氧化硫和氧气在五氧化二钒的催化下生成，故D错误；故选：B。5.【答案】B【解析】【分析】本题考查化学平衡知识，侧重于平衡移动的原理的应用，难度不大，注意从浓度对平衡移动的影响的角度分析。【解答】根据平衡移动原理，为使反应向正反应方向进行，可使生成物从平衡体系中分离出来，根据Na和K的沸点大小，制取的适宜温度应能使K蒸汽分离

14、出，而钠为液体，选择的温度应在774882.9之间，则只有B符合。故选：B。6.【答案】A【解析】解：A、从图象可以看在，反应温度在780840，NO的产率最大，故A正确；B、工业上采用物料比n(O2)n(NH3)在1.72.0，主要是为了提高氨气的利用率，故B错误；C、在NH3(g)+5O2(g)4NO(g)+6H2O(g)反应中，反应物的化学计量数之和小于生成物的化学计量数之和，增大压强，平衡向逆反应方向移动，NO的转化率降低，故C错误；D、根据盖斯定律进行计算，N2(g)+O2(g)2NO(g)H=-905-(-1268)2KJ/mol=+181.5KJ/mol，故D错误。故选：A。A、

15、从转化率的大小与温度的关系选择反应的适宜温度；B、工业上采用物料比n(O2)n(NH3)在1.72.0，主要是为了提高氨气的利用率；C、增大压强平衡向气体体积减小的方向移动；D、利用盖斯定律书写热化学方程式本题考查化学平衡以及反应热的计算等问题，题目难度不大，注意对题中图象的分析以及盖斯定律的运用7.【答案】B【解析】【分析】本题考查化学平衡的影响因素，为高频考点，把握K与温度的关系、温度对平衡移动的影响为解答的关键，侧重分析与应用能力的考查，注意习题中的信息，选项C为解答的难点，题目难度不大。【解答】A.平衡常数只与温度有关，温度不变，平衡常数不变，则增加c(CO)，平衡向正向移动，反应的平

16、衡常数不变，故A错误；B.Ni(CO)4的沸点为42.2，温度高于其沸点，便于分离出Ni(CO)4，有利于反应正向进行，则第一阶段，在30和50两者之间选择反应温度，选50，故B正确；C.230时，该反应的平衡常数K=210-5，由此可知230时其逆反应的平衡常数很大，即第二阶段，Ni(CO)4分解率较大，故C错误；D.达到平衡时，不同物质的正逆反应速率之比等于化学计量数之比，则该反应达到平衡时4v生成Ni(CO)4=v生成(CO)，故D错误。8.【答案】A【解析】【分析】本题考查了温度、压强对转化率的影响关系图，根据图象来提取有用的信息是解题关键，难度不大，是高考常见的题型。【解答】A.根据

17、图像，随着温度的升高，H2的转化率降低，说明平衡向逆反应方向移动，根据勒夏特列原理，正反应为放热反应，H0，A项正确；B.N点的温度比M点低，但压强又高于M点，无法判断哪一点的反应速率快，B项错误；C.此反应是可逆反应，不能完全进行到底，C项错误；D.控制合适的温度和压强，既能保证反应速率较快，也能保证H2有较高的转化率，采用更高的压强对设备的要求更高，增加经济成本，D项错误。9.【答案】D【解析】【分析】本题考查化学平衡的调控，侧重于外界条件对平衡移动的影响，题目难度不大，注意把握影响平衡移动的因素，分析反应的特点为解答该题的关键。【解答】反应原理为N2(g)+3H2(g)催化剂高温高压2N

18、H3(g)，H逆，故B错误；C.平衡后升高温度，CO的转化率降低，平衡逆向移动，则该反应正反应为放热反应，则升高温度，平衡常数减小，即平衡常数K(75)K(85)；升高温度，反应速率增大，所以反应速率bd，故C正确；D.生产时反应温度控制在8085为宜，反应速率较大，反应转化率较高，故D正确。12.【答案】B【解析】【分析】本题考查平衡的移动、转化率，难度中等，注意掌握平衡移动的原理，注意增大纯固体或者纯液体的量平衡不移动。【解答】提高CO的平衡转化率，应使平衡向正反应方向移动，但不能增大CO的用量，结合选项根据平衡移动原理分析。A、该反应正反应是放热反应，提高反应温度，平衡向逆反应方向移动，

19、CO的平衡转化率降低，故A错误；B、移出部分CO2，平衡向正反应方向移动，CO的平衡转化率增大，故B正确；C、加入合适的催化剂，平衡不移动，故C错误；D、反应前后气体的物质的量不变，减小容器的容积，增大压强平衡不移动，CO的平衡转化率不变，故D错误；故选B。13.【答案】A【解析】略14.【答案】C【解析】略15.【答案】D【解析】【分析】本题考查最优反应条件的选择，分析表中数据是解题关键，题目难度不大。【解答】根据表中数据，温度400、压强1.01102kPa时，二氧化硫转化率已经很高，再增大压强转化率增大不多，成本增加，故D正确。16.【答案】D【解析】解：A、生产效益既要考虑转化率的提高

20、，还要考虑生产成本。增大反应容器内压强虽然有利于提高转化率，但对设备和动力的要求很高，成本太大，效益不佳，故A错误； B、要力争提高单位时间内的产率，因此温度不能太低，否则反应速度太慢，经济效益会很差，故B错误； C、如果温度提高到不在催化剂的活性温度范围内，那么反应速率不会提高到最快，故C错误； D、为防止催化剂中毒，丧失活性，沸腾炉流出的气体必须经过净化，并补充适量空气，再进入接触室，故D正确； 故选：D。A、生产效益既要考虑转化率的提高，还要考虑生产成本； B、工业生产既要考虑转化率的提高，还要考虑反应速率的快慢； C、催化剂有最佳活性温度，此时催化效果最好； D、粉尘和有害气体，会导致

21、催化剂中毒。本题考查硫酸的工业制备、反应条件的选择、化学平衡的影响因素等知识，考查化学思维方法和分析问题的能力，渗透变化观念与平衡思想的核心素养。17.【答案】(1)增大压强或在一定范围内降低温度；(2)500、0.1MPa。【解析】【分析】本题主要考察化学平衡的影响因素，题目难度一般。【解答】(1)由表中数据可知，压强和温度对平衡移动都有影响，增大压强SO2的转化率增大，但增大的幅度较小，升高温度SO2的转化率减小，说明该反应为放热反应，升高温度平衡向逆反应方向移动，所以提高该化学反应限度的途径有增大压强或在一定范围内降低温度，故答案为：增大压强或在一定范围内降低温度；(2)由表中数据可知，

22、温度为500，在0.1MPa时，SO2的转化率为93.5%，故答案为：温度为500，压强为0.1MPa18.【答案】(1)防止催化剂中毒(2)低温高压(3)高温低压【解析】【分析】本题考查了温度、压强对平衡的影响，注意根据反应的特点分析，题目难度不大。【解答】(1)除去一氧化碳防止催化剂中毒，故答案为：防止催化剂中毒；(2)Cu(NH3)2Ac(aq)+CO+NH3Cu(NH3)3AcCO(aq)H0，由反应可知，该反应为气体体积减小的放热反应，所以加压和采取较低的温度可使平衡向正反应方向移动，有利于CO的吸收，故答案为：低温高压；(3)要使吸收CO后的乙酸铜氨液经过适当处理后又可再生，恢复其

23、吸收CO的能力以供循环使用，只要使平衡向逆反应方向移动即可，逆反应方向为气体体积增大的吸热反应，所以在高温低压下使平衡逆移，故答案为：高温低压。19.【答案】(1)该反应能自发进行，所以G0，同时又是熵减小的反应，由公式：G=H-TS可知H一定小于0，该反应为放热反应(2)在恒温恒容条件下，增大氧气的浓度化学平衡正向移动，可提高SO2的转化率(3)常压下SO2的转化率已经很高，如果采用高压，对设备、动力等要求将提高，会增大工业成本。【解析】【分析】本题主要考察了化学反应中化学能与热能的知识点，了解吸热反应、放热反应、反应热等概念，以及影响化学平衡的因素。【解析】(1)在恒温恒容的条件下，一个化

24、学反应能否自发进行，放热还是吸热，既与反应焓变(H)又与反应熵变(S)有关。体系自由能(G、单位：KJ/mol)变化：G=H-TS；H-TS0反应不能自发进行。由该反应能自发进行，得知G0；同时反应进行后，气体物质的量减少，熵减少，S为负值，可知H一定小于0，该反应为放热反应；故答案为：该反应能自发进行，所以G0，同时又是熵减小的反应，由公式：G=H-TS可知H一定小于0，该反应为放热反应；(2)恒温恒容的条件下，通入过量的氧气，反应物的浓度增大，平衡正向移动，可提高SO2的转化率；故答案为：在恒温恒容条件下，增大氧气的浓度化学平衡正向移动，可提高SO2的转化率；(3)由图中所知，常压下SO2的平衡转化率能到达0.80，增大压强至0.5MPa平衡转化率仅能提高至0.85，提高幅度不大，但如果采用高压，对设备、动力等要求将提高，会增大工业成本；故答案为：常压下SO2的转化率已经很高，如果采用高压，对设备、动力等要求将提高，会增大工业成本。