《专题06 化学反应的方向及调控》题型专练(原卷版)

学而优·教有方PAGEPAGE10专题06化学反应的方向及调控题型1自发过程与自发反应题型2焓变与熵变题型3化学反应方向的判据题型4工业合成氨反应原理分析题型5工业合成氨适宜条件的选择题型6化学反应的调控01自发过程与自发反应【例1】下列关于自发过程的叙述中，正确的是()A．只有不需要任何条件就能够自动进行的过程才是自发过程B．需要加热才能进行的过程肯定不是自发过程C．同一可逆反应的正、逆反应在不同条件下都有自发的可能D．非自发过程在任何条件下都不可能变为自发过程【答案】C【解析】在一定条件下，不用借助外力即可自发进行的过程为自发过程，所以自发过程也是需要特定的条件的，A、B项错误；可逆反应在不同的条件下，可以向不同方向自发进行，C项正确；改变条件，可以使某些非自发过程转变为自发过程，D项错误。【变式1-1】(2023·上海市嘉定区高二期中)下列过程属非自发的是()A．水由高处向低处流 B．室温下水结成冰C．气体从高密度处向低密度处扩散 D．加热铁棒一端，热量传向另一端【变式1-2】列说法正确的是()A．食物在常温下腐败是自发进行 B．凡是放热反应都是自发的C．自发反应都是熵增大的反应 D．原电池的反应是属于不是自发反应【变式1-3】下列不属于自发进行的变化是()A．红墨水加到清水使整杯水变红 B．冰在室温下融化成水C．电解饱和食盐水 D．铁器在潮湿的空气中生锈【变式1-4】下列说法正确的是()A．凡是放热反应都是自发的，因为吸热反应都是非自发的B．自发反应的现象一定非常明显，非自发反应的熵一定减小C．常温下，反应C(s)＋CO2(g)2CO(g)不能自发进行，则该反应的ΔH＞0D．反应2Mg(s)＋CO2(g)=C(s)＋2MgO(s)能自发进行，则该反应的ΔH＞002焓变与熵变【例2】(2021•浙江6月选考，17)相同温度和压强下，关于物质熵的大小比较，合理的是()A．1molCH4(g)1molH2(g)B．1molH2O(g)molH2O(g)C．1molH2O(s)molH2O(l) D．1molC(s，金刚石)1molC(s，石黑)【答案】B【解析】A项，CH4(g)和H2(g)物质的量相同，且均为气态，CH4(g)含有的原子总数多，CH4(g)的摩尔质量大，所以熵值1molCH4(g)1molH2(g)，A错误；B项，相同状态的相同物质，物质的量越大，熵值越大，所以熵值1molH2O(g)molH2O(g)，B正确；C项，等量的同物质，熵值关系为：S(g)(l)(s)，所以熵值1molH2O(s)molH2O(l)，C错误；D项，从金刚石和石墨的结构组成上来看，金刚石的微观结构更有序，熵值更低，所以熵值1molC(s，金刚石)1molC(s，石黑)，D错误；故选B。【变式2-1】在25℃，条件下，下列熵值的大小比较正确的是()A． B．C． D．【变式2-2】反应2AB(g)=C(g)＋3D(g)在高温时能自发进行，反应后体系中物质的总能量升高，则该反应的ΔH、ΔS应为()A．ΔH<0，ΔS>0B．ΔH<0，ΔS<0C．ΔH>0，ΔS>0D．ΔH>0，ΔS<0【变式2-3】(2023·江苏省淮安市高二期中)橡皮筋在拉伸和收缩状态时结构如图。在其拉伸过程中有放热现象。25℃、时，下列过程的焓变、熵变和自发性与橡皮筋从收缩状态到拉伸状态一致的是()A．2H2+O2=2H2OB．2C+O2=2COC．NH4NO3的溶解D．【变式2-4】关于熵值(S)的叙述不正确的是()A．熵值是一个物理量，只与物质的种类有关，而与其它因素无关B．同一种物质，其所处的状态不同，熵值不同C．不同种物质，同一状态(T、P)下，熵值不同D．同一物质，当物质的量一定时，温度越高，熵值越大【变式2-5】实现“节能减排”和“低碳经济”的一个重要课题就是如何将CO2转化为可利用的资源。目前工业上有一种方法是用CO2来生产燃料甲醇。一定条件下发生反应：CO2(g)＋3H2(g)CH3OH(g)＋H2O(g)，如图表示该反应过程中能量(单位为kJ·mol－1)的变化。关于该反应的下列说法中正确的是()A．ΔH＞0，ΔS＞0B．ΔH＞0，ΔS＜0C．ΔH＜0，ΔS＜0 D．ΔH＜0，ΔS＞003化学反应方向的判据【例3】下列对化学反应预测正确的是()选项化学反应方程式已知条件预测AM(s)=X(g)＋Y(s)ΔH>0它是非自发反应BW(s)＋xG(g)=2Q(g)ΔH<0，自发反应x可能等于1、2、3C4X(g)＋5Y(g)=4W(g)＋6G(g)能自发反应ΔH一定小于0D4M(s)＋N(g)＋2W(l)=4Q(s)常温下，自发进行ΔH>0【答案】B【解析】A项，反应中气体分子数增大，则ΔS＞0，又因ΔH＞0，则反应高温自发，A错误；B项，反应ΔH＜0，且能自发进行，则可能ΔS＞0、ΔS＝0或ΔS＜0，反应中气体分子数可能增大、不变或减小，B正确；C项，反应中气体分子数增大，ΔS＞0，又反应能自发，则ΔH＞0、ΔH＝0或ΔH＜0都有可能，C错误；D项，反应中气体分子数减小，ΔS＜0，又常温自发，则必有ΔH＜0，D错误；故选B。【变式3-1】(2023·河南省商丘市高二期末)下列对于化学反应方向说法不正确的是()A．自发进行的化学反应的方向，应由焓判据和熵判据的复合判据来判断B．一定温度下，反应2NaCl(s)=2Na(s)+Cl2(g)的△H>0，△S>0C．某些非自发的反应不能通过改变条件使其成为自发反应D．知道了某过程有自发性之后，也不能确定该过程是否一定会发生【变式3-2】(2023·浙江省绍兴市高二期末)在298K和100kPa压力下，已知金刚石和石墨的熵、燃烧热和密度分别为：物质S/J/(K·mol)△H/(kJ/mol)ρ/(kg/m3)C(金刚石)2.4-395.403513C(石墨)5.7-393.512260此条件下，对于反应C(石墨)→C(金刚石)，下列说法正确的是()A．该反应的△H>0，△S<0B．由公式△G=△H-T△S可知，该反应△G=985.29kJ/molC．金刚石比石墨稳定D．相同条件下，1mol金刚石与1mol氧气的能量总和小于1molCO2气体的能量【变式3-3】(2023·安徽省亳州市高二期末)向某密闭容器中充入一定量的A(g)、B(g)混合气体，一定条件下发生反应：aA(g)＋bB(g)cC(g)＋dD(g)

，平衡时C的物质的量分数与温度、压强的关系如图所示。下列说法正确的是()A．该反应的△H<0 B．该反应为熵减反应，△S<0C．该反应一定能自发进行 D．增大压强，该反应的平衡常数增大【变式3-4】已知在100kPa、298.15K时石灰石发生分解反应：CaCO3(s)=CaO(s)+CO2(g)△H=+178.3kJ/mol，△S=160.4J·moL-1·K-1，则：(1)该反应(填“能”或“不能”)自发进行。(2)据本题反应数据分析，温度(填“能”或“否”)成为反应方向的决定因素。(3)若温度能决定反应方向，则该反应自发进行的最低温度为【变式3-5】已知甲烷隔绝空气在不同温度下有可能发生如下两个反应：①CH4(g)=C(s)＋2H2(g)，②2CH4(g)=C2H2(g)＋3H2(g)。某同学为了得到用天然气制取炭黑的允许温度范围和最佳温度，在图书馆查到了如下热力学数据：①的ΔH(298K)=74.848kJ·mol-1，ΔS(298K)=80.674J·mol-1·K-1②的ΔH(298K)=376.426kJ·mol-1，ΔS(298K)=220.211J·mol-1·K-1已知焓变和熵变随温度变化很小。请帮助这位同学考虑如下问题：(1)判断②反应是高温自发还是低温自发：(填“高温”或“低温”)。(2)通过计算判断①反应在常温下能否自发进行：。(3)求算制取炭黑的允许温度范围：。(4)为了提高甲烷的碳化程度，你认为下面四个温度中最合适的是___________(填字母)。A．905.2KB．927KC．1273K D．2000K04工业合成氨反应原理分析【例4】对于可逆反应N2(g)+3H2(g)2NH3(g)ΔH<0，下列说法中正确的是()A．达到平衡后充入N2，当重新达到平衡时，NH3的浓度比原平衡的大，N2的浓度比原平衡的小B．达到平衡后，升高温度，既加快了正、逆反应速率，又提高了NH3的产率C．达到平衡后，缩小容器体积，既有利于加快正、逆反应速率，又有利于提高氢气的转化率D．加入催化剂可以缩短达到平衡的时间，是因为正反应速率增大，而逆反应速率减小【答案】C【解析】达到平衡后，充入N2，平衡向正反应方向移动，达到新平衡后，NH3的浓度会增大，而N2的浓度不会减小；达到平衡后，升高温度，正、逆反应速率都增大，但平衡向逆反应方向移动，不利于NH3的生成；达到平衡后，缩小容器体积即增大压强，正、逆反应速率都增大，平衡向正反应方向移动，有利于提高H2的转化率；加入催化剂，能同等程度地增大正、逆反应速率，缩短反应达到平衡的时间。【变式4-1】已知可逆反应N2(g)+3H2(g)2NH3(g)ΔH<0，该反应达到平衡后，为了使H2的转化率增大，下列选项中采用的三种方法都正确的是()A．升高温度，减小压强，增加氮气B．降低温度，增大压强，加入催化剂C．升高温度，增大压强，增加氮气D．降低温度，增大压强，分离出部分氨【变式4-2】合成氨工业对国民经济和社会发展具有重要的意义。对于密闭容器中的反应N2(g)＋3H2(g)2NH3(g)ΔH<0，673K、30MPa下，n(NH3)和n(H2)随时间的变化关系如图所示。下列说法正确的是()A．c点处反应达到平衡B．d点(t1时刻)和e点(t2时刻)处n(N2)不同C．其他条件不变，773K下反应至t1时刻，n(H2)比图中的d点的值要大D．a点的正反应速率比b点的小【变式4-3】将等物质的量的N2、H2充入某密闭容器中，在一定条件下，发生如下反应并达到平衡：N2(g)+3H2(g)2NH3(g)ΔH<0。当改变某个条件并维持新条件直至新的平衡时，下表中关于新平衡与原平衡的比较正确的是()。改变条件新平衡与原平衡比较A压缩体积N2的浓度一定变小B升高温度N2的转化率变小C充入一定量H2H2的转化率不变，N2的转化率变大D使用适当催化剂NH3的体积分数增大【变式4-4】某温度下，发生反应N2(g)+3H2(g)2NH3(g)△H=-92.4kJ·mol-1，N2的平衡转化率(a)与体系总压强(p)的关系如图所示。下列说法正确的是()A．将1molN2和3molH2置于1L密闭容器中发生反应，放出的热量为92.4kJB．平衡状态由A到B时，平衡常数K(A)<K(B)C．上述反应在达到平衡后，增大压强，H2的转化率增大D．升高温度，平衡常数K增大【变式4-5】对于合成氨反应，达到平衡后，以下分析正确的是()A．升高温度，对正反应的反应速率影响更大B．增大压强，对正反应的反应速率影响更大C．减小反应物浓度，对逆反应的反应速率影响更大D．加入催化剂，对逆反应的反应速率影响更大05工业合成氨适宜条件的选择【例5】(2023秋·重庆渝北·高二为明学校校考期末)下列有关合成氨工业的说法中正确的是()A．铁触媒作催化剂可加快反应速率，且有利于化学平衡向合成氨的方向移动B．升高温度可以加快反应速率，且有利于化学平衡向合成氨的方向移动C．增大压强能缩短达到平衡状态所用的时间D．合成氨采用的压强是10~30MPa，因为该压强下铁触媒的活性最高【答案】C【解析】A项，催化剂可以改变反应速率，但不能使平衡移动，A错误；B项，升高温度可以加快反应速率，但合成氨反应是放热反应，因此升高温度不利于化学平衡向合成氨的方向移动，B错误；C项，增大压强可以加快反应速率，缩短达到平衡所用的时间，C正确；D项，催化剂的活性主要取决于温度的高低，而非压强的大小，D错误；故选C。【变式5-1】(2023·浙江省舟山市高二期末)下列关于工业合成氨反应的调控说法正确的是()A．合成氨时，常采用迅速冷却的方法将氨液化，提高平衡转化率B．合成氨时为提高平衡转化率，温度越高越好C．增大N2浓度，可以提高活化分子百分数，从而加快反应速率D．合成氨选择10～30MPa的压强，目的是为了加快反应速率，并提高转化率【变式5-2】下列有关合成氨工业的叙述，可用勒夏特列原理来解释的是()A．使用铁触煤，使N2和H2混合气体有利于合成氨B．高压比常压条件更有利于合成氨的反应C．700K左右比室温更有利于合成氨的反应D．合成氨时采用循环操作，可提高原料的利用率【变式5-3】在合成氨反应中使用催化剂和施加高压，下列叙述中正确的是()A．都能提高反应速率，都对化学平衡无影响B．都对化学平衡有影响，但都不影响达到平衡状态所用的时间C．都能缩短达到平衡状态所用的时间，只有施加高压对化学平衡有影响D．使用催化剂能缩短反应达到平衡状态所用的时间，而施加高压无此效果【变式5-4】(2023秋·新疆乌鲁木齐·高二乌市八中校考期末)如图所示为工业合成氨的流程图。下列说法错误的是()A．步骤①中“净化”可以防止催化剂中毒B．步骤②中“加压”既可以提高原料的转化率，又可以加快反应速率C．步骤③、④、⑤均有利于提高原料平衡的转化率D．为保持足够高的反应速率，应在反应达到一定转化率时及时将氨从混合气中分离出去06化学反应的调控【例6】某工业生产中发生反应：2A(g)＋B(g)2M(g)，ΔH<0.下列说法正确的是()A．这是一个放热的熵减反应，在低温条件下该反应一定可自发进行B．若物质B价廉易得，工业上一般采用加入过量的B，以提高A的转化率C．工业上一般采用较高温度合成M，因温度越高，反应物的转化率越高D．工业生产中常采用催化剂，因为使用催化剂可提高反应物的转化率【答案】B【解析】A项，这是一个放热的熵减反应，△H<0，△S<0，根据时可自发判断，在低温条件下该反应是自发反应，但不一定可自发进行，A错误；B项，若物质B价廉易得，工业上一般通过加入过量的B，增大B的浓度，使平衡向正反应方向移动提高A的转化率，B正确；C项，该反应为放热反应，升高温度，平衡向逆反应方向移动，反应物的转化率减小，C错误；D项，使用催化剂，化学反应速率增大，但化学平衡不移动，反应物的平衡转化率不变，D错误；故选B。【变式6-1】(2023·浙江省高二期中)硫酸工业生产中发生反应：2SO2(g)+O2(g)2SO3(g)

ΔH<0，下列说法不正确的是()A．工业生产中常采用合适的催化剂，因为生产中使用催化剂可提高SO3的生产效率B．工业上可加入适当过量的2以提高SO2的转化率C．工业上应综合考虑能耗、催化剂活性等因素来选择合适的温度D．工业上合成SO3应采用高压条件，因为高压既可增大反应速率又可以提高反应物的转化率【变式6-2】(2023·辽宁省丹东市高二期末)工业制硫酸中有一步重要的反应是SO2在400-600℃下发生催化氧化：2SO2(g)＋O2(g)2SO3(g)ΔH<0，下列说法正确的是()A．为提高的转化率，在生产过程中压强越高越好B．工业生产中可通过增大二氧化硫的浓度来提升反应物转化率C．其他条件保持不变，温度越高，反应速率越快，生产效益越好D．工业生产中使用催化剂是为了提高生产效率【变式6-3】据报道，在300℃、70MPa下由二氧化碳和氢气合成乙醇已成为现实：2CO2(g)＋6H2(g)CH3CH2OH(g)＋3H2O(g)，下列叙述错误的是()A．使用Cu­Zn­Fe催化剂可大大提高生产效率B．反应需在300℃下进行可推测该反应是吸热反应C．充入大量CO2气体可提高H2的转化率D．从平衡混合气体中分离出CH3CH2OH和H2O可提高CO2和H2的利用率【变式6-4】在硫酸工业中，通过下列反应使SO2氧化成SO3：2SO2(g)＋O2(g)