《專題06 化學反應的方向及調控》題型專練(原卷版)

學而優(yōu)·教有方PAGEPAGE10專題06化學反應的方向及調控題型1自發(fā)過程與自發(fā)反應題型2焓變與熵變題型3化學反應方向的判據題型4工業(yè)合成氨反應原理分析題型5工業(yè)合成氨適宜條件的選擇題型6化學反應的調控01自發(fā)過程與自發(fā)反應【例1】下列關于自發(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進行的過程才是自發(fā)過程B．需要加熱才能進行的過程肯定不是自發(fā)過程C．同一可逆反應的正、逆反應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項錯誤；可逆反應在不同的條件下，可以向不同方向自發(fā)進行，C項正確；改變條件，可以使某些非自發(fā)過程轉變?yōu)樽园l(fā)過程，D項錯誤。【變式1-1】(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．室溫下水結成冰C．氣體從高密度處向低密度處擴散 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)進行 B．凡是放熱反應都是自發(fā)的C．自發(fā)反應都是熵增大的反應 D．原電池的反應是屬于不是自發(fā)反應【變式1-3】下列不屬于自發(fā)進行的變化是()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．凡是放熱反應都是自發(fā)的，因為吸熱反應都是非自發(fā)的B．自發(fā)反應的現象一定非常明顯，非自發(fā)反應的熵一定減小C．常溫下，反應C(s)＋CO2(g)2CO(g)不能自發(fā)進行，則該反應的ΔH＞0D．反應2Mg(s)＋CO2(g)=C(s)＋2MgO(s)能自發(fā)進行，則該反應的ΔH＞002焓變與熵變【例2】(2021?浙江6月選考，17)相同溫度和壓強下，關于物質熵的大小比較，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，CH4(g)和H2(g)物質的量相同，且均為氣態(tài)，CH4(g)含有的原子總數多，CH4(g)的摩爾質量大，所以熵值1molCH4(g)1molH2(g)，A錯誤；B項，相同狀態(tài)的相同物質，物質的量越大，熵值越大，所以熵值1molH2O(g)molH2O(g)，B正確；C項，等量的同物質，熵值關系為：S(g)(l)(s)，所以熵值1molH2O(s)molH2O(l)，C錯誤；D項，從金剛石和石墨的結構組成上來看，金剛石的微觀結構更有序，熵值更低，所以熵值1molC(s，金剛石)1molC(s，石黑)，D錯誤；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2AB(g)=C(g)＋3D(g)在高溫時能自發(fā)進行，反應后體系中物質的總能量升高，則該反應的ΔH、ΔS應為()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)時結構如圖。在其拉伸過程中有放熱現象。25℃、時，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】關于熵值(S)的敘述不正確的是()A．熵值是一個物理量，只與物質的種類有關，而與其它因素無關B．同一種物質，其所處的狀態(tài)不同，熵值不同C．不同種物質，同一狀態(tài)(T、P)下，熵值不同D．同一物質，當物質的量一定時，溫度越高，熵值越大【變式2-5】實現“節(jié)能減排”和“低碳經濟”的一個重要課題就是如何將CO2轉化為可利用的資源。目前工業(yè)上有一種方法是用CO2來生產燃料甲醇。一定條件下發(fā)生反應：CO2(g)＋3H2(g)CH3OH(g)＋H2O(g)，如圖表示該反應過程中能量(單位為kJ·mol－1)的變化。關于該反應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化學反應方向的判據【例3】下列對化學反應預測正確的是()選項化學反應方程式已知條件預測AM(s)=X(g)＋Y(s)ΔH>0它是非自發(fā)反應BW(s)＋xG(g)=2Q(g)ΔH<0，自發(fā)反應x可能等于1、2、3C4X(g)＋5Y(g)=4W(g)＋6G(g)能自發(fā)反應ΔH一定小于0D4M(s)＋N(g)＋2W(l)=4Q(s)常溫下，自發(fā)進行ΔH>0【答案】B【解析】A項，反應中氣體分子數增大，則ΔS＞0，又因ΔH＞0，則反應高溫自發(fā)，A錯誤；B項，反應ΔH＜0，且能自發(fā)進行，則可能ΔS＞0、ΔS＝0或ΔS＜0，反應中氣體分子數可能增大、不變或減小，B正確；C項，反應中氣體分子數增大，ΔS＞0，又反應能自發(fā)，則ΔH＞0、ΔH＝0或ΔH＜0都有可能，C錯誤；D項，反應中氣體分子數減小，ΔS＜0，又常溫自發(fā)，則必有ΔH＜0，D錯誤；故選B。【變式3-1】(2023·河南省商丘市高二期末)下列對于化學反應方向說法不正確的是()A．自發(fā)進行的化學反應的方向，應由焓判據和熵判據的復合判據來判斷B．一定溫度下，反應2NaCl(s)=2Na(s)+Cl2(g)的△H>0，△S>0C．某些非自發(fā)的反應不能通過改變條件使其成為自發(fā)反應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，對于反應C(石墨)→C(金剛石)，下列說法正確的是()A．該反應的△H>0，△S<0B．由公式△G=△H-T△S可知，該反應△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：aA(g)＋bB(g)cC(g)＋dD(g)

，平衡時C的物質的量分數與溫度、壓強的關系如圖所示。下列說法正確的是()A．該反應的△H<0 B．該反應為熵減反應，△S<0C．該反應一定能自發(fā)進行 D．增大壓強，該反應的平衡常數增大【變式3-4】已知在100kPa、298.15K時石灰石發(fā)生分解反應：CaCO3(s)=CaO(s)+CO2(g)△H=+178.3kJ/mol，△S=160.4J·moL-1·K-1，則：(1)該反應(填“能”或“不能”)自發(fā)進行。(2)據本題反應數據分析，溫度(填“能”或“否”)成為反應方向的決定因素。(3)若溫度能決定反應方向，則該反應自發(fā)進行的最低溫度為【變式3-5】已知甲烷隔絕空氣在不同溫度下有可能發(fā)生如下兩個反應：①CH4(g)=C(s)＋2H2(g)，②2CH4(g)=C2H2(g)＋3H2(g)。某同學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數據：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。請幫助這位同學考慮如下問題：(1)判斷②反應是高溫自發(fā)還是低溫自發(fā)：(填“高溫”或“低溫”)。(2)通過計算判斷①反應在常溫下能否自發(fā)進行：。(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，你認為下面四個溫度中最合適的是___________(填字母)。A．905.2KB．927KC．1273K D．2000K04工業(yè)合成氨反應原理分析【例4】對于可逆反應N2(g)+3H2(g)2NH3(g)ΔH<0，下列說法中正確的是()A．達到平衡后充入N2，當重新達到平衡時，NH3的濃度比原平衡的大，N2的濃度比原平衡的小B．達到平衡后，升高溫度，既加快了正、逆反應速率，又提高了NH3的產率C．達到平衡后，縮小容器體積，既有利于加快正、逆反應速率，又有利于提高氫氣的轉化率D．加入催化劑可以縮短達到平衡的時間，是因為正反應速率增大，而逆反應速率減小【答案】C【解析】達到平衡后，充入N2，平衡向正反應方向移動，達到新平衡后，NH3的濃度會增大，而N2的濃度不會減??；達到平衡后，升高溫度，正、逆反應速率都增大，但平衡向逆反應方向移動，不利于NH3的生成；達到平衡后，縮小容器體積即增大壓強，正、逆反應速率都增大，平衡向正反應方向移動，有利于提高H2的轉化率；加入催化劑，能同等程度地增大正、逆反應速率，縮短反應達到平衡的時間?！咀兪?-1】已知可逆反應N2(g)+3H2(g)2NH3(g)ΔH<0，該反應達到平衡后，為了使H2的轉化率增大，下列選項中采用的三種方法都正確的是()A．升高溫度，減小壓強，增加氮氣B．降低溫度，增大壓強，加入催化劑C．升高溫度，增大壓強，增加氮氣D．降低溫度，增大壓強，分離出部分氨【變式4-2】合成氨工業(yè)對國民經濟和社會發(fā)展具有重要的意義。對于密閉容器中的反應N2(g)＋3H2(g)2NH3(g)ΔH<0，673K、30MPa下，n(NH3)和n(H2)隨時間的變化關系如圖所示。下列說法正確的是()A．c點處反應達到平衡B．d點(t1時刻)和e點(t2時刻)處n(N2)不同C．其他條件不變，773K下反應至t1時刻，n(H2)比圖中的d點的值要大D．a點的正反應速率比b點的小【變式4-3】將等物質的量的N2、H2充入某密閉容器中，在一定條件下，發(fā)生如下反應并達到平衡：N2(g)+3H2(g)2NH3(g)ΔH<0。當改變某個條件并維持新條件直至新的平衡時，下表中關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的轉化率變小C充入一定量H2H2的轉化率不變，N2的轉化率變大D使用適當催化劑NH3的體積分數增大【變式4-4】某溫度下，發(fā)生反應N2(g)+3H2(g)2NH3(g)△H=-92.4kJ·mol-1，N2的平衡轉化率(a)與體系總壓強(p)的關系如圖所示。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，放出的熱量為92.4kJB．平衡狀態(tài)由A到B時，平衡常數K(A)<K(B)C．上述反應在達到平衡后，增大壓強，H2的轉化率增大D．升高溫度，平衡常數K增大【變式4-5】對于合成氨反應，達到平衡后，以下分析正確的是()A．升高溫度，對正反應的反應速率影響更大B．增大壓強，對正反應的反應速率影響更大C．減小反應物濃度，對逆反應的反應速率影響更大D．加入催化劑，對逆反應的反應速率影響更大05工業(yè)合成氨適宜條件的選擇【例5】(2023秋·重慶渝北·高二為明學校校考期末)下列有關合成氨工業(yè)的說法中正確的是()A．鐵觸媒作催化劑可加快反應速率，且有利于化學平衡向合成氨的方向移動B．升高溫度可以加快反應速率，且有利于化學平衡向合成氨的方向移動C．增大壓強能縮短達到平衡狀態(tài)所用的時間D．合成氨采用的壓強是10~30MPa，因為該壓強下鐵觸媒的活性最高【答案】C【解析】A項，催化劑可以改變反應速率，但不能使平衡移動，A錯誤；B項，升高溫度可以加快反應速率，但合成氨反應是放熱反應，因此升高溫度不利于化學平衡向合成氨的方向移動，B錯誤；C項，增大壓強可以加快反應速率，縮短達到平衡所用的時間，C正確；D項，催化劑的活性主要取決于溫度的高低，而非壓強的大小，D錯誤；故選C?！咀兪?-1】(2023·浙江省舟山市高二期末)下列關于工業(yè)合成氨反應的調控說法正確的是()A．合成氨時，常采用迅速冷卻的方法將氨液化，提高平衡轉化率B．合成氨時為提高平衡轉化率，溫度越高越好C．增大N2濃度，可以提高活化分子百分數，從而加快反應速率D．合成氨選擇10～30MPa的壓強，目的是為了加快反應速率，并提高轉化率【變式5-2】下列有關合成氨工業(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C．700K左右比室溫更有利于合成氨的反應D．合成氨時采用循環(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．都能提高反應速率，都對化學平衡無影響B(tài)．都對化學平衡有影響，但都不影響達到平衡狀態(tài)所用的時間C．都能縮短達到平衡狀態(tài)所用的時間，只有施加高壓對化學平衡有影響D．使用催化劑能縮短反應達到平衡狀態(tài)所用的時間，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化率，又可以加快反應速率C．步驟③、④、⑤均有利于提高原料平衡的轉化率D．為保持足夠高的反應速率，應在反應達到一定轉化率時及時將氨從混合氣中分離出去06化學反應的調控【例6】某工業(yè)生產中發(fā)生反應：2A(g)＋B(g)2M(g)，ΔH<0.下列說法正確的是()A．這是一個放熱的熵減反應，在低溫條件下該反應一定可自發(fā)進行B．若物質B價廉易得，工業(yè)上一般采用加入過量的B，以提高A的轉化率C．工業(yè)上一般采用較高溫度合成M，因溫度越高，反應物的轉化率越高D．工業(yè)生產中常采用催化劑，因為使用催化劑可提高反應物的轉化率【答案】B【解析】A項，這是一個放熱的熵減反應，△H<0，△S<0，根據時可自發(fā)判斷，在低溫條件下該反應是自發(fā)反應，但不一定可自發(fā)進行，A錯誤；B項，若物質B價廉易得，工業(yè)上一般通過加入過量的B，增大B的濃度，使平衡向正反應方向移動提高A的轉化率，B正確；C項，該反應為放熱反應，升高溫度，平衡向逆反應方向移動，反應物的轉化率減小，C錯誤；D項，使用催化劑，化學反應速率增大，但化學平衡不移動，反應物的平衡轉化率不變，D錯誤；故選B。【變式6-1】(2023·浙江省高二期中)硫酸工業(yè)生產中發(fā)生反應：2SO2(g)+O2(g)2SO3(g)

ΔH<0，下列說法不正確的是()A．工業(yè)生產中常采用合適的催化劑，因為生產中使用催化劑可提高SO3的生產效率B．工業(yè)上可加入適當過量的2以提高SO2的轉化率C．工業(yè)上應綜合考慮能耗、催化劑活性等因素來選擇合適的溫度D．工業(yè)上合成SO3應采用高壓條件，因為高壓既可增大反應速率又可以提高反應物的轉化率【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．為提高的轉化率，在生產過程中壓強越高越好B．工業(yè)生產中可通過增大二氧化硫的濃度來提升反應物轉化率C．其他條件保持不變，溫度越高，反應速率越快，生產效益越好D．工業(yè)生產中使用催化劑是為了提高生產效率【變式6-3】據報道，在300℃、70MPa下由二氧化碳和氫氣合成乙醇已成為現實：2CO2(g)＋6H2(g)CH3CH2OH(g)＋3H2O(g)，下列敘述錯誤的是()A．使用Cu-Zn-Fe催化劑可大大提高生產效率B．反應需在300℃下進行可推測該反應是吸熱反應C．充入大量CO2氣體可提高H2的轉化率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，通過下列反應使SO2氧化成SO3：2SO2(g)＋O2(g)