《專題06 化學(xué)反應(yīng)的方向及調(diào)控》題型專練(原卷版)

學(xué)而優(yōu)·教有方PAGEPAGE10專題06化學(xué)反應(yīng)的方向及調(diào)控題型1自發(fā)過程與自發(fā)反應(yīng)題型2焓變與熵變題型3化學(xué)反應(yīng)方向的判據(jù)題型4工業(yè)合成氨反應(yīng)原理分析題型5工業(yè)合成氨適宜條件的選擇題型6化學(xué)反應(yīng)的調(diào)控01自發(fā)過程與自發(fā)反應(yīng)【例1】下列關(guān)于自發(fā)過程的敘述中，正確的是()A．只有不需要任何條件就能夠自動(dòng)進(jìn)行的過程才是自發(fā)過程B．需要加熱才能進(jìn)行的過程肯定不是自發(fā)過程C．同一可逆反應(yīng)的正、逆反應(yīng)在不同條件下都有自發(fā)的可能D．非自發(fā)過程在任何條件下都不可能變?yōu)樽园l(fā)過程【答案】C【解析】在一定條件下，不用借助外力即可自發(fā)進(jìn)行的過程為自發(fā)過程，所以自發(fā)過程也是需要特定的條件的，A、B項(xiàng)錯(cuò)誤；可逆反應(yīng)在不同的條件下，可以向不同方向自發(fā)進(jìn)行，C項(xiàng)正確；改變條件，可以使某些非自發(fā)過程轉(zhuǎn)變?yōu)樽园l(fā)過程，D項(xiàng)錯(cuò)誤?！咀兪?-1】(2023·上海市嘉定區(qū)高二期中)下列過程屬非自發(fā)的是()A．水由高處向低處流 B．室溫下水結(jié)成冰C．氣體從高密度處向低密度處擴(kuò)散 D．加熱鐵棒一端，熱量傳向另一端【變式1-2】列說法正確的是()A．食物在常溫下腐敗是自發(fā)進(jìn)行 B．凡是放熱反應(yīng)都是自發(fā)的C．自發(fā)反應(yīng)都是熵增大的反應(yīng) D．原電池的反應(yīng)是屬于不是自發(fā)反應(yīng)【變式1-3】下列不屬于自發(fā)進(jìn)行的變化是()A．紅墨水加到清水使整杯水變紅 B．冰在室溫下融化成水C．電解飽和食鹽水 D．鐵器在潮濕的空氣中生銹【變式1-4】下列說法正確的是()A．凡是放熱反應(yīng)都是自發(fā)的，因?yàn)槲鼰岱磻?yīng)都是非自發(fā)的B．自發(fā)反應(yīng)的現(xiàn)象一定非常明顯，非自發(fā)反應(yīng)的熵一定減小C．常溫下，反應(yīng)C(s)＋CO2(g)2CO(g)不能自發(fā)進(jìn)行，則該反應(yīng)的ΔH＞0D．反應(yīng)2Mg(s)＋CO2(g)=C(s)＋2MgO(s)能自發(fā)進(jìn)行，則該反應(yīng)的ΔH＞002焓變與熵變【例2】(2021?浙江6月選考，17)相同溫度和壓強(qiáng)下，關(guān)于物質(zhì)熵的大小比較，合理的是()A．1molCH4(g)1molH2(g)B．1molH2O(g)molH2O(g)C．1molH2O(s)molH2O(l) D．1molC(s，金剛石)1molC(s，石黑)【答案】B【解析】A項(xiàng)，CH4(g)和H2(g)物質(zhì)的量相同，且均為氣態(tài)，CH4(g)含有的原子總數(shù)多，CH4(g)的摩爾質(zhì)量大，所以熵值1molCH4(g)1molH2(g)，A錯(cuò)誤；B項(xiàng)，相同狀態(tài)的相同物質(zhì)，物質(zhì)的量越大，熵值越大，所以熵值1molH2O(g)molH2O(g)，B正確；C項(xiàng)，等量的同物質(zhì)，熵值關(guān)系為：S(g)(l)(s)，所以熵值1molH2O(s)molH2O(l)，C錯(cuò)誤；D項(xiàng)，從金剛石和石墨的結(jié)構(gòu)組成上來看，金剛石的微觀結(jié)構(gòu)更有序，熵值更低，所以熵值1molC(s，金剛石)1molC(s，石黑)，D錯(cuò)誤；故選B?！咀兪?-1】在25℃，條件下，下列熵值的大小比較正確的是()A． B．C． D．【變式2-2】反應(yīng)2AB(g)=C(g)＋3D(g)在高溫時(shí)能自發(fā)進(jìn)行，反應(yīng)后體系中物質(zhì)的總能量升高，則該反應(yīng)的ΔH、ΔS應(yīng)為()A．ΔH<0，ΔS>0B．ΔH<0，ΔS<0C．ΔH>0，ΔS>0D．ΔH>0，ΔS<0【變式2-3】(2023·江蘇省淮安市高二期中)橡皮筋在拉伸和收縮狀態(tài)時(shí)結(jié)構(gòu)如圖。在其拉伸過程中有放熱現(xiàn)象。25℃、時(shí)，下列過程的焓變、熵變和自發(fā)性與橡皮筋從收縮狀態(tài)到拉伸狀態(tài)一致的是()A．2H2+O2=2H2OB．2C+O2=2COC．NH4NO3的溶解D．【變式2-4】關(guān)于熵值(S)的敘述不正確的是()A．熵值是一個(gè)物理量，只與物質(zhì)的種類有關(guān)，而與其它因素?zé)o關(guān)B．同一種物質(zhì)，其所處的狀態(tài)不同，熵值不同C．不同種物質(zhì)，同一狀態(tài)(T、P)下，熵值不同D．同一物質(zhì)，當(dāng)物質(zhì)的量一定時(shí)，溫度越高，熵值越大【變式2-5】實(shí)現(xiàn)“節(jié)能減排”和“低碳經(jīng)濟(jì)”的一個(gè)重要課題就是如何將CO2轉(zhuǎn)化為可利用的資源。目前工業(yè)上有一種方法是用CO2來生產(chǎn)燃料甲醇。一定條件下發(fā)生反應(yīng)：CO2(g)＋3H2(g)CH3OH(g)＋H2O(g)，如圖表示該反應(yīng)過程中能量(單位為kJ·mol－1)的變化。關(guān)于該反應(yīng)的下列說法中正確的是()A．ΔH＞0，ΔS＞0B．ΔH＞0，ΔS＜0C．ΔH＜0，ΔS＜0 D．ΔH＜0，ΔS＞003化學(xué)反應(yīng)方向的判據(jù)【例3】下列對(duì)化學(xué)反應(yīng)預(yù)測(cè)正確的是()選項(xiàng)化學(xué)反應(yīng)方程式已知條件預(yù)測(cè)AM(s)=X(g)＋Y(s)ΔH>0它是非自發(fā)反應(yīng)BW(s)＋xG(g)=2Q(g)ΔH<0，自發(fā)反應(yīng)x可能等于1、2、3C4X(g)＋5Y(g)=4W(g)＋6G(g)能自發(fā)反應(yīng)ΔH一定小于0D4M(s)＋N(g)＋2W(l)=4Q(s)常溫下，自發(fā)進(jìn)行ΔH>0【答案】B【解析】A項(xiàng)，反應(yīng)中氣體分子數(shù)增大，則ΔS＞0，又因ΔH＞0，則反應(yīng)高溫自發(fā)，A錯(cuò)誤；B項(xiàng)，反應(yīng)ΔH＜0，且能自發(fā)進(jìn)行，則可能ΔS＞0、ΔS＝0或ΔS＜0，反應(yīng)中氣體分子數(shù)可能增大、不變或減小，B正確；C項(xiàng)，反應(yīng)中氣體分子數(shù)增大，ΔS＞0，又反應(yīng)能自發(fā)，則ΔH＞0、ΔH＝0或ΔH＜0都有可能，C錯(cuò)誤；D項(xiàng)，反應(yīng)中氣體分子數(shù)減小，ΔS＜0，又常溫自發(fā)，則必有ΔH＜0，D錯(cuò)誤；故選B?！咀兪?-1】(2023·河南省商丘市高二期末)下列對(duì)于化學(xué)反應(yīng)方向說法不正確的是()A．自發(fā)進(jìn)行的化學(xué)反應(yīng)的方向，應(yīng)由焓判據(jù)和熵判據(jù)的復(fù)合判據(jù)來判斷B．一定溫度下，反應(yīng)2NaCl(s)=2Na(s)+Cl2(g)的△H>0，△S>0C．某些非自發(fā)的反應(yīng)不能通過改變條件使其成為自發(fā)反應(yīng)D．知道了某過程有自發(fā)性之后，也不能確定該過程是否一定會(huì)發(fā)生【變式3-2】(2023·浙江省紹興市高二期末)在298K和100kPa壓力下，已知金剛石和石墨的熵、燃燒熱和密度分別為：物質(zhì)S/J/(K·mol)△H/(kJ/mol)ρ/(kg/m3)C(金剛石)2.4-395.403513C(石墨)5.7-393.512260此條件下，對(duì)于反應(yīng)C(石墨)→C(金剛石)，下列說法正確的是()A．該反應(yīng)的△H>0，△S<0B．由公式△G=△H-T△S可知，該反應(yīng)△G=985.29kJ/molC．金剛石比石墨穩(wěn)定D．相同條件下，1mol金剛石與1mol氧氣的能量總和小于1molCO2氣體的能量【變式3-3】(2023·安徽省亳州市高二期末)向某密閉容器中充入一定量的A(g)、B(g)混合氣體，一定條件下發(fā)生反應(yīng)：aA(g)＋bB(g)cC(g)＋dD(g)

，平衡時(shí)C的物質(zhì)的量分?jǐn)?shù)與溫度、壓強(qiáng)的關(guān)系如圖所示。下列說法正確的是()A．該反應(yīng)的△H<0 B．該反應(yīng)為熵減反應(yīng)，△S<0C．該反應(yīng)一定能自發(fā)進(jìn)行 D．增大壓強(qiáng)，該反應(yīng)的平衡常數(shù)增大【變式3-4】已知在100kPa、298.15K時(shí)石灰石發(fā)生分解反應(yīng)：CaCO3(s)=CaO(s)+CO2(g)△H=+178.3kJ/mol，△S=160.4J·moL-1·K-1，則：(1)該反應(yīng)(填“能”或“不能”)自發(fā)進(jìn)行。(2)據(jù)本題反應(yīng)數(shù)據(jù)分析，溫度(填“能”或“否”)成為反應(yīng)方向的決定因素。(3)若溫度能決定反應(yīng)方向，則該反應(yīng)自發(fā)進(jìn)行的最低溫度為【變式3-5】已知甲烷隔絕空氣在不同溫度下有可能發(fā)生如下兩個(gè)反應(yīng)：①CH4(g)=C(s)＋2H2(g)，②2CH4(g)=C2H2(g)＋3H2(g)。某同學(xué)為了得到用天然氣制取炭黑的允許溫度范圍和最佳溫度，在圖書館查到了如下熱力學(xué)數(shù)據(jù)：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已知焓變和熵變隨溫度變化很小。請(qǐng)幫助這位同學(xué)考慮如下問題：(1)判斷②反應(yīng)是高溫自發(fā)還是低溫自發(fā)：(填“高溫”或“低溫”)。(2)通過計(jì)算判斷①反應(yīng)在常溫下能否自發(fā)進(jìn)行：。(3)求算制取炭黑的允許溫度范圍：。(4)為了提高甲烷的碳化程度，你認(rèn)為下面四個(gè)溫度中最合適的是___________(填字母)。A．905.2KB．927KC．1273K D．2000K04工業(yè)合成氨反應(yīng)原理分析【例4】對(duì)于可逆反應(yīng)N2(g)+3H2(g)2NH3(g)ΔH<0，下列說法中正確的是()A．達(dá)到平衡后充入N2，當(dāng)重新達(dá)到平衡時(shí)，NH3的濃度比原平衡的大，N2的濃度比原平衡的小B．達(dá)到平衡后，升高溫度，既加快了正、逆反應(yīng)速率，又提高了NH3的產(chǎn)率C．達(dá)到平衡后，縮小容器體積，既有利于加快正、逆反應(yīng)速率，又有利于提高氫氣的轉(zhuǎn)化率D．加入催化劑可以縮短達(dá)到平衡的時(shí)間，是因?yàn)檎磻?yīng)速率增大，而逆反應(yīng)速率減小【答案】C【解析】達(dá)到平衡后，充入N2，平衡向正反應(yīng)方向移動(dòng)，達(dá)到新平衡后，NH3的濃度會(huì)增大，而N2的濃度不會(huì)減?。贿_(dá)到平衡后，升高溫度，正、逆反應(yīng)速率都增大，但平衡向逆反應(yīng)方向移動(dòng)，不利于NH3的生成；達(dá)到平衡后，縮小容器體積即增大壓強(qiáng)，正、逆反應(yīng)速率都增大，平衡向正反應(yīng)方向移動(dòng)，有利于提高H2的轉(zhuǎn)化率；加入催化劑，能同等程度地增大正、逆反應(yīng)速率，縮短反應(yīng)達(dá)到平衡的時(shí)間?！咀兪?-1】已知可逆反應(yīng)N2(g)+3H2(g)2NH3(g)ΔH<0，該反應(yīng)達(dá)到平衡后，為了使H2的轉(zhuǎn)化率增大，下列選項(xiàng)中采用的三種方法都正確的是()A．升高溫度，減小壓強(qiáng)，增加氮?dú)釨．降低溫度，增大壓強(qiáng)，加入催化劑C．升高溫度，增大壓強(qiáng)，增加氮?dú)釪．降低溫度，增大壓強(qiáng)，分離出部分氨【變式4-2】合成氨工業(yè)對(duì)國(guó)民經(jīng)濟(jì)和社會(huì)發(fā)展具有重要的意義。對(duì)于密閉容器中的反應(yīng)N2(g)＋3H2(g)2NH3(g)ΔH<0，673K、30MPa下，n(NH3)和n(H2)隨時(shí)間的變化關(guān)系如圖所示。下列說法正確的是()A．c點(diǎn)處反應(yīng)達(dá)到平衡B．d點(diǎn)(t1時(shí)刻)和e點(diǎn)(t2時(shí)刻)處n(N2)不同C．其他條件不變，773K下反應(yīng)至t1時(shí)刻，n(H2)比圖中的d點(diǎn)的值要大D．a(chǎn)點(diǎn)的正反應(yīng)速率比b點(diǎn)的小【變式4-3】將等物質(zhì)的量的N2、H2充入某密閉容器中，在一定條件下，發(fā)生如下反應(yīng)并達(dá)到平衡：N2(g)+3H2(g)2NH3(g)ΔH<0。當(dāng)改變某個(gè)條件并維持新條件直至新的平衡時(shí)，下表中關(guān)于新平衡與原平衡的比較正確的是()。改變條件新平衡與原平衡比較A壓縮體積N2的濃度一定變小B升高溫度N2的轉(zhuǎn)化率變小C充入一定量H2H2的轉(zhuǎn)化率不變，N2的轉(zhuǎn)化率變大D使用適當(dāng)催化劑NH3的體積分?jǐn)?shù)增大【變式4-4】某溫度下，發(fā)生反應(yīng)N2(g)+3H2(g)2NH3(g)△H=-92.4kJ·mol-1，N2的平衡轉(zhuǎn)化率(a)與體系總壓強(qiáng)(p)的關(guān)系如圖所示。下列說法正確的是()A．將1molN2和3molH2置于1L密閉容器中發(fā)生反應(yīng)，放出的熱量為92.4kJB．平衡狀態(tài)由A到B時(shí)，平衡常數(shù)K(A)<K(B)C．上述反應(yīng)在達(dá)到平衡后，增大壓強(qiáng)，H2的轉(zhuǎn)化率增大D．升高溫度，平衡常數(shù)K增大【變式4-5】對(duì)于合成氨反應(yīng)，達(dá)到平衡后，以下分析正確的是()A．升高溫度，對(duì)正反應(yīng)的反應(yīng)速率影響更大B．增大壓強(qiáng)，對(duì)正反應(yīng)的反應(yīng)速率影響更大C．減小反應(yīng)物濃度，對(duì)逆反應(yīng)的反應(yīng)速率影響更大D．加入催化劑，對(duì)逆反應(yīng)的反應(yīng)速率影響更大05工業(yè)合成氨適宜條件的選擇【例5】(2023秋·重慶渝北·高二為明學(xué)校校考期末)下列有關(guān)合成氨工業(yè)的說法中正確的是()A．鐵觸媒作催化劑可加快反應(yīng)速率，且有利于化學(xué)平衡向合成氨的方向移動(dòng)B．升高溫度可以加快反應(yīng)速率，且有利于化學(xué)平衡向合成氨的方向移動(dòng)C．增大壓強(qiáng)能縮短達(dá)到平衡狀態(tài)所用的時(shí)間D．合成氨采用的壓強(qiáng)是10~30MPa，因?yàn)樵搲簭?qiáng)下鐵觸媒的活性最高【答案】C【解析】A項(xiàng)，催化劑可以改變反應(yīng)速率，但不能使平衡移動(dòng)，A錯(cuò)誤；B項(xiàng)，升高溫度可以加快反應(yīng)速率，但合成氨反應(yīng)是放熱反應(yīng)，因此升高溫度不利于化學(xué)平衡向合成氨的方向移動(dòng)，B錯(cuò)誤；C項(xiàng)，增大壓強(qiáng)可以加快反應(yīng)速率，縮短達(dá)到平衡所用的時(shí)間，C正確；D項(xiàng)，催化劑的活性主要取決于溫度的高低，而非壓強(qiáng)的大小，D錯(cuò)誤；故選C?！咀兪?-1】(2023·浙江省舟山市高二期末)下列關(guān)于工業(yè)合成氨反應(yīng)的調(diào)控說法正確的是()A．合成氨時(shí)，常采用迅速冷卻的方法將氨液化，提高平衡轉(zhuǎn)化率B．合成氨時(shí)為提高平衡轉(zhuǎn)化率，溫度越高越好C．增大N2濃度，可以提高活化分子百分?jǐn)?shù)，從而加快反應(yīng)速率D．合成氨選擇10～30MPa的壓強(qiáng)，目的是為了加快反應(yīng)速率，并提高轉(zhuǎn)化率【變式5-2】下列有關(guān)合成氨工業(yè)的敘述，可用勒夏特列原理來解釋的是()A．使用鐵觸煤，使N2和H2混合氣體有利于合成氨B．高壓比常壓條件更有利于合成氨的反應(yīng)C．700K左右比室溫更有利于合成氨的反應(yīng)D．合成氨時(shí)采用循環(huán)操作，可提高原料的利用率【變式5-3】在合成氨反應(yīng)中使用催化劑和施加高壓，下列敘述中正確的是()A．都能提高反應(yīng)速率，都對(duì)化學(xué)平衡無影響B(tài)．都對(duì)化學(xué)平衡有影響，但都不影響達(dá)到平衡狀態(tài)所用的時(shí)間C．都能縮短達(dá)到平衡狀態(tài)所用的時(shí)間，只有施加高壓對(duì)化學(xué)平衡有影響D．使用催化劑能縮短反應(yīng)達(dá)到平衡狀態(tài)所用的時(shí)間，而施加高壓無此效果【變式5-4】(2023秋·新疆烏魯木齊·高二烏市八中?？计谀?如圖所示為工業(yè)合成氨的流程圖。下列說法錯(cuò)誤的是()A．步驟①中“凈化”可以防止催化劑中毒B．步驟②中“加壓”既可以提高原料的轉(zhuǎn)化率，又可以加快反應(yīng)速率C．步驟③、④、⑤均有利于提高原料平衡的轉(zhuǎn)化率D．為保持足夠高的反應(yīng)速率，應(yīng)在反應(yīng)達(dá)到一定轉(zhuǎn)化率時(shí)及時(shí)將氨從混合氣中分離出去06化學(xué)反應(yīng)的調(diào)控【例6】某工業(yè)生產(chǎn)中發(fā)生反應(yīng)：2A(g)＋B(g)2M(g)，ΔH<0.下列說法正確的是()A．這是一個(gè)放熱的熵減反應(yīng)，在低溫條件下該反應(yīng)一定可自發(fā)進(jìn)行B．若物質(zhì)B價(jià)廉易得，工業(yè)上一般采用加入過量的B，以提高A的轉(zhuǎn)化率C．工業(yè)上一般采用較高溫度合成M，因溫度越高，反應(yīng)物的轉(zhuǎn)化率越高D．工業(yè)生產(chǎn)中常采用催化劑，因?yàn)槭褂么呋瘎┛商岣叻磻?yīng)物的轉(zhuǎn)化率【答案】B【解析】A項(xiàng)，這是一個(gè)放熱的熵減反應(yīng)，△H<0，△S<0，根據(jù)時(shí)可自發(fā)判斷，在低溫條件下該反應(yīng)是自發(fā)反應(yīng)，但不一定可自發(fā)進(jìn)行，A錯(cuò)誤；B項(xiàng)，若物質(zhì)B價(jià)廉易得，工業(yè)上一般通過加入過量的B，增大B的濃度，使平衡向正反應(yīng)方向移動(dòng)提高A的轉(zhuǎn)化率，B正確；C項(xiàng)，該反應(yīng)為放熱反應(yīng)，升高溫度，平衡向逆反應(yīng)方向移動(dòng)，反應(yīng)物的轉(zhuǎn)化率減小，C錯(cuò)誤；D項(xiàng)，使用催化劑，化學(xué)反應(yīng)速率增大，但化學(xué)平衡不移動(dòng)，反應(yīng)物的平衡轉(zhuǎn)化率不變，D錯(cuò)誤；故選B?！咀兪?-1】(2023·浙江省高二期中)硫酸工業(yè)生產(chǎn)中發(fā)生反應(yīng)：2SO2(g)+O2(g)2SO3(g)

ΔH<0，下列說法不正確的是()A．工業(yè)生產(chǎn)中常采用合適的催化劑，因?yàn)樯a(chǎn)中使用催化劑可提高SO3的生產(chǎn)效率B．工業(yè)上可加入適當(dāng)過量的2以提高SO2的轉(zhuǎn)化率C．工業(yè)上應(yīng)綜合考慮能耗、催化劑活性等因素來選擇合適的溫度D．工業(yè)上合成SO3應(yīng)采用高壓條件，因?yàn)楦邏杭瓤稍龃蠓磻?yīng)速率又可以提高反應(yīng)物的轉(zhuǎn)化率【變式6-2】(2023·遼寧省丹東市高二期末)工業(yè)制硫酸中有一步重要的反應(yīng)是SO2在400-600℃下發(fā)生催化氧化：2SO2(g)＋O2(g)2SO3(g)ΔH<0，下列說法正確的是()A．為提高的轉(zhuǎn)化率，在生產(chǎn)過程中壓強(qiáng)越高越好B．工業(yè)生產(chǎn)中可通過增大二氧化硫的濃度來提升反應(yīng)物轉(zhuǎn)化率C．其他條件保持不變，溫度越高，反應(yīng)速率越快，生產(chǎn)效益越好D．工業(yè)生產(chǎn)中使用催化劑是為了提高生產(chǎn)效率【變式6-3】據(jù)報(bào)道，在300℃、70MPa下由二氧化碳和氫氣合成乙醇已成為現(xiàn)實(shí)：2CO2(g)＋6H2(g)CH3CH2OH(g)＋3H2O(g)，下列敘述錯(cuò)誤的是()A．使用Cu-Zn-Fe催化劑可大大提高生產(chǎn)效率B．反應(yīng)需在300℃下進(jìn)行可推測(cè)該反應(yīng)是吸熱反應(yīng)C．充入大量CO2氣體可提高H2的轉(zhuǎn)化率D．從平衡混合氣體中分離出CH3CH2OH和H2O可提高CO2和H2的利用率【變式6-4】在硫酸工業(yè)中，通過下列反應(yīng)使SO2氧化成SO3：2SO2(g)＋O2(g)