专题04 化学反应的方向和调控（考题猜想）（5大题型）（原卷版）-2024-2025学年高二化学上学期期中考点大串讲（人教版2019选择性必修1）

专题04化学反应的方向及调控题型1自发过程和自发反应题型2化学反应方向的判定题型3合成氨适宜条件的选择题型4工业生产中反应条件的分析题型5结合工业生产的化学平衡综合题▉题型1自发过程和自发反应【例1】下列各说法中，正确的是A．能够自发进行的反应不一定都是放热反应B．能够自发进行的反应就一定能够发生并完成C．同一物质：固体→液体→气体变化是焓减和熵增的过程D．-10℃的水结成冰，可用熵变判据来解释该变化过程的自发性【变式1-1】下列反应属于非自发反应的是A．钠与水反应 B．氢气在氧气中燃烧生成水C．水分解变成氢气和氧气 D．氨气和氯化氢相遇变成氯化铵▉题型2化学反应方向的判定【例2】下列对化学反应预测正确的是选项化学方程式已知条件预测AM(s)＝X(g)+Y(s)∆H＞0它是非自发反应B4M(s)+N(g)+2W(l)＝4Q(s)常温下，自发进行∆H＞0C4X(g)+5Y(g)＝4W(g)+6G(g)能自发进行∆H可能大于0DW(s)+G(g)＝2Q(g)∆H＞0任何温度都能自发进行A．A B．B C．C D．D【变式2-1】已知反应的为正值，为负值。设和不随温度而变，下列说法中正确的是A．低温下能自发进行 B．高温下能自发进行C．低温下不能自发进行，高温下能自发进行 D．任何温度下都不能自发进行【变式2-2】下列说法错误的是A．在不同状态时的熵值：B．在常温下能自发进行，则该反应的C．

能否自发进行与温度有关D．常温下，反应不能自发进行，则该反应的【变式2-3】某一化学反应，一定条件下反应过程中的能量变化如图所示。请回答下列问题：（1）Q0(填“>”“<”或“=”)。（2）熵变0(填“>”“<”或“=”)。（3）该反应自发进行；若改为其他不变，该反应自发进行。(填“能”、“不能”或“可能”)。（4）反应物键能之和数值生成物键能之和(填“>”“<”或“=”)（5）该反应氧化还原反应(填“是”“不是”或“可能是”)▉题型3合成氨适宜条件的选择【例3】氨对发展农业有着重要意义，也是重要的化工原料。合成氨的生产流程示意如下。下列说法不正确的是A．原料气须经过净化处理，以防止催化剂中毒和安全事故发生B．合成氨一般选择400~500℃进行，主要是让铁触媒的活性最大，平衡转化率高C．热交换的目的是预热原料气，同时对合成的氨气进行降温利于液化分离D．新型锰系催化剂将合成氨的温度、压强分别降到了350℃、1MPa，显著降低合成氨的能耗【变式3-1】已知，工业上采用铁触媒作该反应的催化剂。下列说法错误的是A．1mol与3mol混合后充分反应放出的热量小于92.4kJB．铁触媒能改变合成氨的反应历程，也能改变反应的焓变C．工业上选择温度为400~500℃，是因为该温度下铁触媒的活性最大D．铁触媒能加快合成氨的反应速率，是因为单位体积内活化分子数目增多【变式3-2】下图为工业合成氨的流程图。图中为提高原料转化率而采取的措施是A．①②③ B．①③⑤ C．②④⑤ D．②③④【变式3-3】工业合成氨是人类科学技术的一项重大突破，目前已有三位科学家因其获得诺贝尔奖。工业合成氨生产示意图如图所示。（1）下列有关合成氨工业的说法正确的是___________A．工业合成氨的反应是熵减小的放热反应，在低温或常温时可自发进行B．合成氨反应中，反应物的总键能小于产物的总键能C．合成氨厂一般采用的压强为，因为该压强下铁触媒的活性最高D．N2的量越多，H2的转化率越大，因此，充入的N2越多越有利于NH3的合成（2）循环利用的Y是氮气和氢气，目的是。（3）在合成氨工业中，要使氨的产率增大，同时又能提高反应速率，可采取的措施有(填编号)。①使用催化剂

②恒温恒容，增大原料气N2和H2充入量

③及时分离产生的NH3④升高温度

⑤恒温恒容，充入惰性气体Ar使压强增大（4）氮的固定和氮的循环是几百年来科学家一直研究的课题。下表列举了不同温度下大气固氮和工业固氮的部分K值。反应大气固氮N2(g)＋O2(g)2NO(g)工业固氮N2(g)＋3H2(g)2NH3(g)温度/℃27200025400450K0.10.5070.152分析数据可知：①在400℃下模拟工业固氮，某时刻c(N2)=c(H2)=c(NH3)=1mol·L-1，此时v正v逆(填“>”“<”或“=”)。②人类不适合大规模模拟大气固氮的原因是。▉题型4工业生产中反应条件的分析【例4】煤气化的一种方法是在气化炉中给煤炭加氢，发生的主要反应为C(s)＋2H2(g)⇌CH4(g)。在VL的密闭容器中投入amol碳(足量)，同时通入2amolH2，控制条件使其发生上述反应，实验测得碳的平衡转化率随压强及温度的变化关系如图所示。下列说法正确的是A．上述正反应为放热反应B．在4MPa、1200K时，图中X点v(H2)正＜v(H2)逆C．在5MPa、800K时，该反应的平衡常数为D．工业上维持6MPa、1000K而不采用10MPa、1000K，主要是因为前者碳的转化率高【变式4-1】硫酸工业中通过氧化氧化为：温度/℃平衡时的转化率45097.598.999.299.699.755085.692.994.997.798.3根据反应原理和上表中数据分析下列叙述错误的是A．实际生产中可以通过通入大量的空气来提高的转化率B．常压下的转化率已经比较大了，所以实际生产中没必要增大成本采用高压C．生产中采用温度主要是考虑催化剂的活性温度从而提高反应物的转化率D．尾气中的必须回收循环利用防止污染环境并提高原料的利用率【变式4-2】环戊烯(C5H8)是一种重要的有机化工原料，可用环戊二烯(C5H6)制备。T℃时，将环戊二烯和HI按物质的量之比1：2充入容积为2L的恒容密闭容器中，仅发生反应：，下列有关该反应的说法正确的是已知：反应Ⅰ：反应Ⅱ：反应Ⅲ：A．该反应在高温下可自发进行B．升高温度，有利于提高环戊烯的平衡产率C．反应达到平衡时，环戊二烯和碘化氢的转化率相等D．降低温度，正反应速率改变程度大于逆反应速率改变程度【变式4-3】某研究小组为探究催化剂对尾气中CO、NO转化的影响，将含NO和CO的尾气在不同温度下，以一定的流速通过两种不同的催化剂进行反应：2NO(g)+2CO(g)N2(g)+2CO2(g)

△H<0，测量相同时间内逸出气体中NO的含量，从而确定尾气脱氮率(脱氮率即NO的转化率)，结果如图所示。下列说法不正确的是A．适当加压有助于脱氮率的提高B．两种催化剂均能降低反应的活化能，但均不变C．曲线Ⅱ中的催化剂的最适宜温度为450℃左右D．a点的脱氮率是对应温度下的平衡脱氮率▉题型5结合工业生产的化学平衡综合题 【例5】一碳化学是以分子中只含一个碳原子的化合物为原料生产化工产品的方法。合成气(和的混合气体)是一碳化学的重要原料，焦炭与水蒸气在恒容密闭容器中会发生如下三个反应：I：II：III：（1）当反应I达到平衡后，下列措施可提高正反应速率的是_______(填标号)。A．加入焦炭 B．通入CO C．升高温度 D．分离出氢气（2）若在恒温恒容容器中仅发生反应II，则下列能说明反应达到平衡状态的是_______。A．容器内气体的压强不变B．容器内气体的总质量不变C．容器内气体的平均相对分子质量不变D．单位时间内，每有2mol键断裂，同时有1mol键断裂（3）向容积为的密闭容器中加入活性炭(足量)和，发生反应，和的物质的量变化如下表所示。条件保持温度为/℃时间05min10min15min20min25min30min物质的量2.01.41.00.700.500.400.40物质的量00.30.500.650.750.800.80①内，以表示的该反应速率vCO2=，最终达平衡时的转化率，该温度℃下的平衡常数。②保持温度℃不变，向该密闭容器中加入该四种反应混合物各，该时刻，正、逆反应速率的大小关系为：(填“>”“<”或“=”)。（4）已知4CO(g)+2NO2(g)4CO2(g)+N2(g)ΔH1=-1200kJ•mol-1，该反应在(填“高温”、“低温”或“任何温度”)下能自发进行。【变式5-1】通常在乙苯蒸汽中掺混水蒸气，控制温度600℃，并保持总压为常压。不同温度下，乙苯的平衡转化率和某催化剂作用下苯乙烯的选择性(指除以外的产物中苯乙烯的物质的量分数)如图：（1）掺入水蒸气能提高乙苯的平衡转化率，解释说明该事实。（2）控制反应温度为600℃的理由是。（3）某机构用代替水蒸气开发了乙苯-二氧化碳催化脱氢制苯乙烯。保持常压和原料气比例不变，与掺水蒸气工艺相比，在相同的生产效率下，可降低操作温度；该工艺中还能够发生反应：CO2＋H2=CO＋H2O，CO2＋C=2CO。新工艺的特点有①CO2与H2反应，使乙苯脱氢反应的化学平衡右移②不用高温水蒸气，可降低能量消耗③有利于减少积炭④有利用CO2资源利用【变式5-2】随着我国碳达峰、碳中和目标的确定，二氧化碳资源化利用倍受关注。Ⅰ．以和为原料合成尿素。（1）有利于提高平衡转化率的措施是（填序号）。A．高温低压

B．低温高压

C．高温高压（2）研究发现，合成尿素反应分两步完成，其能量变化如下图甲所示：第一步：第二步：①图中。②反应速率较快的是反应（填“第一步”或“第二步”）。Ⅱ．以和催化重整制备合成气：。（3）在密闭容器中通入物质的量均为的和，在一定条件下发生反应，的平衡转化率随温度、压强的变化关系如图乙所示。①若反应在恒温、恒容密闭容器中进行，下列叙述能说明反应到达平衡状态的是（填序号）。A．容器中混合气体的密度保持不变B．容器内混合气体的压强保持不变C．反应速率：D．同时断裂键和键②由图乙可知，压强（填“＞”“＜”或“＝”，下同）；Y点速率。③已知气体分压＝气体总压×气体的物质的量分数，用平衡分压代替平衡浓度可以得到平衡常数，则X点对应温度下的（用含的代数式表示）。（4）同温下，某研究小组分别在容积相等的两个恒容密闭容器中加入一定量的反应物，控制反应条件使其仅发生重整反应，获得如下效据：容器编号起始时各物质的物质的量/mol平衡转化率达到平衡时体系的压强达到平衡时体系能量的变化i1200吸收热量：ii2400①容器i中反应达到平衡时，生成的物质的量为，容器ii中反应达到平衡状态过程中吸收的热量（填“＞”、“＜”或“＝”）。②容器i的容积变为原来的一半，则平衡转化率（填“＞”“＜”或“＝”）。【变式5-3】回答下列问题。（1）已知下列反应的热化学方程式：①②③i．反应①中，正反应活化能逆反应活化能(填“大于”“小于”或“等于”)。ii．反应③的反应热。iii．若某温度下反应①的平衡常数为，反应②的平衡常数为，则反应③的平衡常数(用含、的式子表示)。（2）硫酸在国民经济中占有极其重要的地位，下图是工业接触法制硫酸的简单流程图，试回答下列有关问题。①生产时先将黄铁矿粉碎再投入沸腾炉，目的是。②25℃，101kPa时，每燃烧0.12kgFeS2就会放出853kJ热量，写出此状况下FeS2燃烧的热化学方程式：。③一定温度下，在容积固定的密闭容器中发生反应：。下列选项能充分说明此反应已达到平衡状态的是。A．密闭容器中SO2、SO3的物质的量之比为1∶1B．密闭容器中压强不随时间变化而变化C．D．密