考點08-化學(xué)反應(yīng)的方向與調(diào)控(解析版)

考點08化學(xué)反應(yīng)的方向與調(diào)控【核心考點梳理】一、自發(fā)過程與自發(fā)反應(yīng)的比較自發(fā)過程自發(fā)反應(yīng)含義在一定條件下，不需借助外力就能自發(fā)進(jìn)行的過程在給定的條件下，可以自發(fā)進(jìn)行到顯著程度的化學(xué)反應(yīng)特征具有方向性，即過程的某個方向在一定條件下自發(fā)進(jìn)行，而該過程逆方向在該條件下肯定不能自發(fā)進(jìn)行舉例高山流水，自由落體，冰雪融化鋼鐵生銹應(yīng)用(1)可被用來完成有用功。如H2燃燒可設(shè)計成原電池(2)非自發(fā)過程要想發(fā)生，必須對它做功。如通電將水分解為H2和O2二、化學(xué)反應(yīng)的方向與焓變的關(guān)系1．分析下列反應(yīng)進(jìn)行的方向與ΔH之間的關(guān)系(1)H2(g)＋eq\f(1,2)O2(g)=H2O(l)，燃燒反應(yīng)是放熱反應(yīng)，ΔH<0，常溫下能自發(fā)進(jìn)行。(2)Zn(s)＋CuSO4(aq)=ZnSO4(aq)＋Cu(s)，該反應(yīng)是放熱反應(yīng)，ΔH<0，常溫下能自發(fā)進(jìn)行。(3)(NH4)2CO3(s)=NH4HCO3(s)＋NH3(g)ΔH＝＋56.7kJ·mol－1，該反應(yīng)在常溫下能自發(fā)進(jìn)行。(4)CaCO3(s)=CaO(s)＋CO2(g)ΔH>0，該反應(yīng)在常溫下不能自發(fā)進(jìn)行，但在較高溫度下能自發(fā)進(jìn)行。2．自發(fā)反應(yīng)與焓變的關(guān)系大多數(shù)放熱反應(yīng)是可以自發(fā)進(jìn)行的，但也有很多吸熱反應(yīng)能自發(fā)進(jìn)行，因此，反應(yīng)焓變是與反應(yīng)進(jìn)行的方向有關(guān)的因素之一，但不是決定化學(xué)反應(yīng)能否自發(fā)進(jìn)行的唯一因素。三、化學(xué)反應(yīng)的方向與熵變的關(guān)系1．熵的含義自發(fā)過程的體系趨向于由有序轉(zhuǎn)變?yōu)闊o序，體系的混亂度增大。體系的混亂度常用熵來描述，熵的概念是表示體系的混亂或無序程度的物理量，其符號為S。熵值越大，體系的混亂度越大。2．影響熵大小的因素(1)同一條件下，不同的物質(zhì)熵值不同。(2)同一物質(zhì)的熵與其聚集狀態(tài)及外界條件有關(guān)，如對同一種物質(zhì)不同狀態(tài)時熵值大小為S(g)>S(l)>S(s)。(3)物質(zhì)的量越大，分子數(shù)越多，熵值越大。(1)物質(zhì)由固態(tài)到液態(tài)、由液態(tài)到氣態(tài)或由固態(tài)到氣態(tài)的過程，熵變?yōu)檎?，是熵增加的過程。(2)氣體體積增大的反應(yīng)，熵變通常都是正值，是熵增加的反應(yīng)。(3)氣體體積減小的反應(yīng)，熵變通常都是負(fù)值，是熵減小的反應(yīng)。3．反應(yīng)熵變與反應(yīng)方向(1)二者關(guān)系eq\x(自發(fā)進(jìn)行的化學(xué)反應(yīng))—eq\b\lc\|\rc\(\a\vs4\al\co1(—大多數(shù)是熵增加的反應(yīng),—也有些是熵減小的反應(yīng)))(2)結(jié)論：不能僅用反應(yīng)熵變來判斷反應(yīng)能否自發(fā)進(jìn)行。4．反應(yīng)熵變是與反應(yīng)進(jìn)行的方向有關(guān)的因素之一，但不是決定反應(yīng)能否自發(fā)進(jìn)行的唯一因素。如：2Al(s)＋Fe2O3(s)=Al2O3(s)＋2Fe(s)ΔS＝－39.35J·mol－1·K－1，上述反應(yīng)為熵減少的反應(yīng)，但在一定條件下，該反應(yīng)也能自發(fā)進(jìn)行。說明“熵判據(jù)”也具有一定的局限性。四、化學(xué)反應(yīng)的調(diào)控1．合成氨反應(yīng)的特點合成氨反應(yīng)：N2(g)＋3H2(g)2NH3(g)。已知298K時：ΔH＝－92.4kJ·mol－1，ΔS＝－198.2J·mol－1·K－1。(1)可逆性：反應(yīng)為可逆反應(yīng)。(2)體積變化：正反應(yīng)是氣體體積縮小的反應(yīng)。(3)焓變：ΔH<0，熵變：ΔS<0。(4)自發(fā)性：常溫(298K)下，ΔH－TΔS<0，能自發(fā)進(jìn)行。2．提高合成氨反應(yīng)速率和平衡轉(zhuǎn)化率的條件比較條件提高反應(yīng)速率提高平衡轉(zhuǎn)化率綜合結(jié)果壓強高壓高壓高壓溫度高溫低溫兼顧速率和平衡，且考慮催化劑活性催化劑使用無影響使用濃度增大反應(yīng)物濃度增大反應(yīng)物濃度，降低生成物濃度增大反應(yīng)物濃度，且不斷減少生成物濃度3．工業(yè)合成氨的適宜條件外部條件工業(yè)合成氨的適宜條件壓強根據(jù)反應(yīng)器可使用的鋼材質(zhì)量及綜合指標(biāo)來選擇壓強(10MPa～30MPa)溫度適宜溫度，400～500℃催化劑使用鐵觸媒做催化劑濃度N2和H2的物質(zhì)的量之比為1∶2.8的投料比，氨及時從混合氣中分離出去(1)壓強：目前，我國的合成氨廠一般采用的壓強為10MPa～30MPa，不采用更高壓強的理由是壓強越大，對材料的強度和設(shè)備的制造要求越高、需要的動力也越大。(2)溫度：升高溫度能提高化學(xué)反應(yīng)速率，但工業(yè)合成氨溫度不能太高的理由是①合成氨反應(yīng)為放熱反應(yīng)，升高溫度，轉(zhuǎn)化率降低。②400～500℃催化劑活性最大，升高溫度，催化劑活性減弱。工業(yè)生產(chǎn)中，必須從反應(yīng)限度和反應(yīng)速率兩個角度選擇合成氨的適宜條件，既要考慮盡量增大反應(yīng)物的轉(zhuǎn)化率，充分利用原料，又要選擇較快的反應(yīng)速率，提高單位時間內(nèi)的產(chǎn)量，同時還要考慮設(shè)備的要求和技術(shù)條件。【核心歸納】1．復(fù)合判據(jù)(1)判據(jù)(2)溫度對反應(yīng)方向的影響2．根據(jù)反應(yīng)特點具體分析外界條件對速率和平衡的影響；從速率和平衡的角度進(jìn)行綜合分析，再充分考慮實際情況，選出適宜的外界條件。外界條件有利于加快速率的條件控制有利于平衡正向移動的條件控制綜合分析結(jié)果濃度增大反應(yīng)物的濃度增大反應(yīng)物的濃度、減小生成物的濃度不斷地補充反應(yīng)物、及時地分離出生成物催化劑加合適的催化劑無加合適的催化劑溫度高溫ΔH＜0低溫兼顧速率和平衡，考慮催化劑的適宜溫度ΔH＞0高溫在設(shè)備條件允許的前提下，盡量采取高溫并考慮催化劑的活性壓強高壓(有氣體參加)Δνg＜0高壓在設(shè)備條件允許的前提下，盡量采取高壓Δνg＞0低壓兼顧速率和平衡，選取適宜的壓強【必備知識基礎(chǔ)練】1．（2023春·廣東·高二惠州一中校聯(lián)考階段練習(xí)）在硫酸工業(yè)中，通過如下反應(yīng)使SO2轉(zhuǎn)化為SO3：2SO2(g)＋O2(g)2SO3(g)

?H<0。下列說法不正確的是A．為使SO2盡可能多地轉(zhuǎn)化為SO3，工業(yè)生產(chǎn)中的反應(yīng)溫度越低越好B．使用合適的催化劑可加快該反應(yīng)的反應(yīng)速率C．通入過量的空氣可以提高SO2的轉(zhuǎn)化率D．反應(yīng)后尾氣中的SO2必須回收【答案】A【解析】A．為使SO2盡可能多地轉(zhuǎn)化為SO3即平衡正向移動，同時考慮到溫度對速率的影響，工業(yè)生產(chǎn)中的反應(yīng)溫度并不是越低越好，A錯誤；B．使用合適的催化劑可加快該反應(yīng)的反應(yīng)速率，B正確；C．通入過量的空氣促使平衡正向移動，可以提高SO2的轉(zhuǎn)化率，C正確；D．二氧化硫在轉(zhuǎn)化中并未達(dá)到100%轉(zhuǎn)化且二氧化硫有毒性的污染性氣體需回收并循環(huán)利用，D正確；故選A。2．（2023春·江蘇揚州·高二揚州大學(xué)附屬中學(xué)?？计谥校τ诜磻?yīng)

。下列說法正確的是A．反應(yīng)的B．其他條件不變，升高體系的溫度，該反應(yīng)的平衡常數(shù)增大C．保持其他條件不變，增大濃度能提高的反應(yīng)速率和轉(zhuǎn)化率D．使用催化劑能改變反應(yīng)途徑，降低反應(yīng)的焓變【答案】C【解析】A．該反應(yīng)的正反應(yīng)是氣體體積減小的反應(yīng)，所以反應(yīng)的ΔS＜0，A錯誤；B．該反應(yīng)的正反應(yīng)是放熱反應(yīng)，在其它條件不變時，升高體系的溫度，化學(xué)平衡向吸熱的逆反應(yīng)方向移動，導(dǎo)致該反應(yīng)的平衡常數(shù)K減小，B錯誤；C．O2是反應(yīng)物，在保持其他條件不變時，增大反應(yīng)物O2濃度，能提高反應(yīng)物SO2的反應(yīng)速率，同時化學(xué)平衡正向移動，導(dǎo)致SO2的平衡轉(zhuǎn)化率提高，C正確；D．使用催化劑只能改變反應(yīng)途徑，降低反應(yīng)的活化能，但不能改變反應(yīng)物、生成物的能量，因此不能降低反應(yīng)的焓變，D錯誤；故合理選項是C。3．（2023秋·廣東梅州·高二廣東梅縣東山中學(xué)校聯(lián)考期末）下列說法正確的是A．自發(fā)進(jìn)行的反應(yīng)不需要任何條件，就可以發(fā)生反應(yīng)B．的反應(yīng)一定能自發(fā)進(jìn)行C．增大反應(yīng)物濃度，可增大活化分子百分?jǐn)?shù)，從而增加有效碰撞的次數(shù)D．反應(yīng)，若正反應(yīng)的活化能為kJ?mol，逆反應(yīng)的活化能為kJ?mol，則kJ?mol【答案】D【解析】A．自發(fā)進(jìn)行的反應(yīng)可能需要引發(fā)，如燃燒反應(yīng)需要點燃，故A錯誤；B．的反應(yīng)不一定能自發(fā)進(jìn)行，比如高溫下熵變減小的反應(yīng)不能自發(fā)進(jìn)行，故B錯誤；C．增大反應(yīng)物濃度，單位體積內(nèi)分子數(shù)目增大，活化分子數(shù)目增大，但活化分子百分?jǐn)?shù)不變，從而增加有效碰撞的次數(shù)，故C錯誤；D．反應(yīng)，焓變等于反應(yīng)物的活化能減去生成物的活化能，若正反應(yīng)的活化能為kJ?mol，逆反應(yīng)的活化能為kJ?mol，則kJ?mol，故D正確。綜上所述，答案為D。4．（2023春·陜西寶雞·高二統(tǒng)考期中）下列推論正確的是A．S(g)+O2(g)=SO2(g)△H1，S(s)+O2(g)=SO2(g)△H2；則：△H1＞△H2B．NaOH(aq)+HCl(aq)=NaCl(aq)+H2O(l)

△H=-57.4kJ/mol，則：含20gNaOH的溶液與稀鹽酸完全反應(yīng)，放出的熱量為28.7kJC．C(石墨，s)=C(金剛石，s)△H=+1.9kJ/mol，則：由石墨制取金剛石的反應(yīng)是吸熱反應(yīng)，金剛石比石墨穩(wěn)定D．CaCO3(s)=CaO(s)+CO2(g)△H＞0，△S＞0，則：該反應(yīng)任何溫度下都能自發(fā)進(jìn)行【答案】B【解析】A．固態(tài)硫變?yōu)闅鈶B(tài)硫是吸熱過程，氣體與氣體反應(yīng)生成氣體比固體和氣體反應(yīng)生成氣體產(chǎn)生的熱量多，但反應(yīng)熱為負(fù)值，△H1＜△H2，故A錯誤；B．NaOH(aq)+HCl(aq)=NaCl(aq)+H2O(l)△H=-57.4kJ/mol，即在稀溶液中1molNaOH完全反應(yīng)放出57.4kJ熱量，則含20gNaOH即0.5mol的稀溶液與稀鹽酸完全反應(yīng)，放出的熱量為28.7kJ，故B正確；C．C(石墨，s)=C(金剛石，s)△H=+1.9kJ/mol，則由石墨制取金剛石的反應(yīng)是吸熱反應(yīng)，金剛石的能量高于石墨的能量，則石墨比金剛石穩(wěn)定，故C錯誤；D．CaCO3(s)=CaO(s)+CO2(g)△H＞0，△S＞0，高溫下才能使，故高溫下能自發(fā)進(jìn)行，故D錯誤；答案選B。5．（2023秋·云南麗江·高二統(tǒng)考期末）下列關(guān)于工業(yè)合成氨的敘述中錯誤的是A．在動力、設(shè)備、材料允許的條件下盡可能在高壓下進(jìn)行B．溫度越高越有利于工業(yè)合成氨C．在工業(yè)合成氨中N2、H2的循環(huán)利用可提高其利用率，降低成本D．將混合氣體中的氨液化有利于合成氨反應(yīng)【答案】B【解析】A．合成氨的正反應(yīng)為氣體體積縮小的反應(yīng)，壓強越大，反應(yīng)物的轉(zhuǎn)化率越高，則在動力、設(shè)備、材料允許的條件下盡可能在高壓下進(jìn)行，故A正確；B．合成氨的正反應(yīng)為放熱反應(yīng)，升高溫度后不利于氨氣的生成，故B錯誤；C．合成氨中N2和H2的循環(huán)使用，可以提高原料氣的利用率，降低成本，故C正確；D．合成氨的反應(yīng)中，將混合氣體中的氨氣液化，減小了生成物濃度，平衡向著正向移動，可以用平衡移動原理解釋，故D正確；故答案選B。6．（2023春·浙江·高二校聯(lián)考期中）一定溫度下，向2.0L恒容密閉容器中充入4molSO2和2molO2發(fā)生反應(yīng)：。經(jīng)過一段時間后達(dá)到平衡，反應(yīng)過程中測定的部分?jǐn)?shù)據(jù)見下表：0246801.62.83.63.6下列說法正確的是A．4s內(nèi)反應(yīng)的平均速率B．該反應(yīng)的平衡常數(shù)C．此溫度下，若該容器中有、和，則反應(yīng)逆向進(jìn)行D．當(dāng)容器內(nèi)密度保持不變時，該反應(yīng)達(dá)到平衡狀態(tài)【答案】B【分析】一定溫度下，向2.0L恒容密閉容器中充入4molSO2和2molO2發(fā)生反應(yīng)：。8s時反應(yīng)達(dá)平衡，此時生成SO3的物質(zhì)的量為3.6mol，則可建立如下三段式：【解析】A．4s內(nèi)SO3的物質(zhì)的量為2.8mol，則消耗O2的物質(zhì)的量為1.4mol，反應(yīng)的平均速率，A不正確；B．該反應(yīng)的平衡常數(shù)K==810，B正確；C．此溫度下，若該容器中有、和，則濃度商Q==128＜810，反應(yīng)正向進(jìn)行，C不正確；D．容器的體積始終不變，混合氣的質(zhì)量始終不變，則容器內(nèi)氣體的密度始終不變，當(dāng)容器內(nèi)密度保持不變時，該反應(yīng)不一定達(dá)到平衡狀態(tài)，D不正確；故選B。7．（2023春·江蘇常州·高二統(tǒng)考期中）對于反應(yīng)，下列說法正確的是A．該反應(yīng)在任何溫度下均能自發(fā)進(jìn)行B．反應(yīng)的平衡常數(shù)可表示為C．使用高效催化劑能降低反應(yīng)的活化能和焓變D．升溫、加壓和使用催化劑能增大的生成速率【答案】D【解析】A．，該反應(yīng)在低溫下均能自發(fā)進(jìn)行，故A錯誤；B．反應(yīng)的平衡常數(shù)可表示為，故B錯誤；C．催化劑能降低反應(yīng)的活化能，不能改變焓變，故C錯誤；D．升溫、加壓和使用催化劑，都能增大反應(yīng)速率，加快的生成速率，故D正確；選D。8．（2023春·廣東·高二惠州一中校聯(lián)考階段練習(xí)）在恒容密閉容器中進(jìn)行反應(yīng)：C(s)＋CO2(g)2CO(g)

?H>0。下列說法不正確的是A．?S>0B．反應(yīng)在高溫下能自發(fā)進(jìn)行C．當(dāng)混合氣體的密度不再變化時，反應(yīng)一定達(dá)到平衡狀態(tài)D．容器內(nèi)氣體濃度c(CO2)∶c(CO)=1∶2時，反應(yīng)一定達(dá)到平衡狀態(tài)【答案】D【解析】A．氣體分子總數(shù)增加，則，A正確；B．由于該反應(yīng)是吸熱反應(yīng)，其△S＞0，根據(jù)△H－T△S＜0，該反應(yīng)在高溫下才能自發(fā)進(jìn)行，低溫下不能自發(fā)進(jìn)行，B正確；C．隨著正反應(yīng)的發(fā)生，混合氣體的密度逐漸增大，所以當(dāng)混合氣體的密度不再發(fā)生變化時，反應(yīng)達(dá)到平衡狀態(tài)，C正確；D．因為各成分的量取決于起始的投料，容器內(nèi)氣體濃度c(CO2)∶c(CO)=1∶2時，難以體現(xiàn)逆反應(yīng)速率和正反應(yīng)速率相等、也難以確定各成分的量是否不再變化，故反應(yīng)不一定達(dá)到平衡狀態(tài)，D不正確；答案選D。【關(guān)鍵能力提升練】9．（2023春·江蘇常州·高二統(tǒng)考期中）以、為原料合成涉及的反應(yīng)如下：反應(yīng)Ⅰ：反應(yīng)Ⅱ：反應(yīng)Ⅲ：在5MPa下，按照投料，平衡時，CO和在含碳產(chǎn)物中物質(zhì)的量分?jǐn)?shù)及的轉(zhuǎn)化率隨溫度的變化如圖。下列說法正確的是A．反應(yīng)Ⅲ中反應(yīng)物的總鍵能大于生成物的總鍵能B．曲線代表CO在含碳產(chǎn)物中物質(zhì)的量分?jǐn)?shù)C．該條件下溫度越低，越有利于工業(yè)生產(chǎn)D．圖示270℃時，平衡體系中的體積分?jǐn)?shù)約為66.6%【答案】D【解析】A．根據(jù)蓋斯定律I-Ⅱ可得反應(yīng)ⅢCO(g)+2H2(g)?CH3OH(g)ΔH3=-49kJ·mol-1-41kJ·mol-1=-90kJ·mol-1；ΔH=反應(yīng)物的總鍵能-生成物的總鍵能，故反應(yīng)Ⅲ中反應(yīng)物的總鍵能小于生成物的總鍵能，A錯誤；B．反應(yīng)Ⅱ的正反應(yīng)是吸熱反應(yīng)，生成物中有CO，溫度升高，反應(yīng)Ⅱ的平衡正向移動，CO的物質(zhì)的量分?jǐn)?shù)增大；反應(yīng)Ⅲ的正反應(yīng)是放熱反應(yīng)，反應(yīng)物中有CO，溫度升高，反應(yīng)Ⅲ的平衡逆向移動，CO的物質(zhì)的量分?jǐn)?shù)也會增大，也就是說，溫度升高，CO的產(chǎn)量變大，則CO在含碳產(chǎn)物的物質(zhì)的量分?jǐn)?shù)增大，故符合這個規(guī)律的是曲線n，B錯誤；C．由圖可知，溫度在150℃時有利于反應(yīng)Ⅰ進(jìn)行，CH3OH的含量高，有利于提高CH3OH的產(chǎn)率，但并不是溫度越低越好，因為溫度太低反應(yīng)速率太慢，C錯誤；D．根據(jù)題意設(shè)起始量n(CO2)=1mol，n(H2)=3mol，平衡時甲醇和CO的物質(zhì)的量相等，設(shè)CH3OH物質(zhì)的量為xmol，則CO的物質(zhì)的量也為xmol，270℃時CO2的轉(zhuǎn)化率為25%，則平衡時CO2的物質(zhì)的量為0.75mol，根據(jù)碳守恒：0.75+2x=1，解得x=0.125，根據(jù)氧守恒，水的物質(zhì)的量為：2mol-0.75mol×2-0.125mol-0.125mol=0.25mol，根據(jù)氫守恒，氫氣的物質(zhì)的量為=2.5mol，則反應(yīng)后總的物質(zhì)的量0.75mol+0.125mol+0.125mol+2.5mol+0.25mol=3.75mol，則平衡體系中H2的體積分?jǐn)?shù)為=66.7%，D正確；答案選D。10．（2023春·河北廊坊·高二固安縣第一中學(xué)校聯(lián)考開學(xué)考試）在2L的恒容密閉容器中充入1molX(g)和2molY(g)，發(fā)生反應(yīng)：，測得在不同溫度下、相同時間內(nèi)X(g)與Z(g)的百分含量如圖所示。下列說法錯誤的是

A．從反應(yīng)開始到各點時的平均化學(xué)反應(yīng)速率：B．a(chǎn)點時，Y(g)的轉(zhuǎn)化率為50%C．T3℃下，平衡常數(shù)K=4D．降低溫度，有利于提高Z(g)的平衡產(chǎn)率【答案】A【分析】在2L的恒容密閉容器中充入1molX(g)和2molY(g)，發(fā)生反應(yīng)：，設(shè)a點時，參加反應(yīng)X的物質(zhì)的量為nmol，則可建立如下三段式：則1-n=n，n=0.5mol?！窘馕觥緼．對于可逆反應(yīng)，溫度越高，反應(yīng)速率越快，T1＜T2＜T3，則從反應(yīng)開始到各點時的平均化學(xué)反應(yīng)速率：，A錯誤；B．a(chǎn)點時，Y(g)的轉(zhuǎn)化率為=50%，B正確；C．T3℃下，平衡常數(shù)K==4，C正確；D．從圖中可以看出，當(dāng)反應(yīng)進(jìn)行到b點時，反應(yīng)達(dá)平衡狀態(tài)，升高溫度，X的百分含量增大，平衡逆向移動，則正反應(yīng)為放熱反應(yīng)，所以降低溫度，有利于提高Z(g)的平衡產(chǎn)率，D正確；故選A。11．（2023春·江蘇鹽城·高二江蘇省響水中學(xué)校考期中）下列說法正確的是A．自發(fā)反應(yīng)是指不需要條件就能發(fā)生的反應(yīng)B．非自發(fā)過程在任何條件下都不可能變?yōu)樽园l(fā)過程C．在其他外界條件不變的情況下，使用催化劑可以改變化學(xué)反應(yīng)進(jìn)行的方向D．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△H＞0【答案】D【解析】A．自發(fā)反應(yīng)是指在一定溫度和壓強下，不需要外界幫助即可發(fā)生的化學(xué)反應(yīng)，故A錯誤；B．非自發(fā)過程在一定條件下可能變?yōu)樽园l(fā)過程，如碳酸鈣受熱分解的反應(yīng)是熵增的吸熱反應(yīng)，屬于在高溫下進(jìn)行的非自發(fā)過程，故B錯誤；C．使用催化劑只能降低反應(yīng)的活化能，加快反應(yīng)速率，但不能改變化學(xué)反應(yīng)進(jìn)行的方向，故C錯誤；D．碳與二氧化碳生成一氧化碳的反應(yīng)是熵增的反應(yīng)，由常溫下該反應(yīng)不能自發(fā)進(jìn)行可知，反應(yīng)ΔH—TΔS＞0，則該反應(yīng)的焓變ΔH＞0，故D正確；故選D。12．（2023春·安徽·高二校聯(lián)考期中）將放入一個裝滿的恒壓密閉容器中，在、的條件下使之充分反應(yīng)至?xí)r刻達(dá)平衡狀態(tài)，此時容器中無剩余，剩余。此條件下可以發(fā)生如下反應(yīng)：①；②，已知反應(yīng)②的，是壓強平衡常數(shù)(用分壓代替平衡濃度，分壓總壓物質(zhì)的量分?jǐn)?shù))。下列說法錯誤的是A．時刻，共消耗 B．時刻，容器中的分壓為C．時刻，容器中氣體總物質(zhì)的量為 D．起始時，容器中【答案】B【分析】放入一個裝滿的恒壓密閉容器中，在、的條件下使之充分反應(yīng)至?xí)r刻達(dá)平衡狀態(tài)，此時容器中無剩余，則硫完全反應(yīng)生成0.8mol二氧化硫、同時消耗0.8mol氧氣，剩余：總的物質(zhì)的量為1.0mol，則，a=0.25mol；【解析】A．由分析可知，時刻，共消耗，A正確；B．時刻，容器中的分壓為，B錯誤；C．時刻，容器中氣體總物質(zhì)的量為，C正確；D．起始時，容器中，D正確。故選B。13．（2023春·山東濱州·高二統(tǒng)考開學(xué)考試）工業(yè)上可用甲烷氧化制備甲醛，該反應(yīng)的副產(chǎn)物主要有CO、。在一定容積的密閉容器中加入某催化劑，按物質(zhì)的量之比1∶1投入甲烷和氧氣，分別于不同溫度下反應(yīng)相同時間，測得甲醛、CO的選擇性及甲烷的轉(zhuǎn)化率隨溫度的變化情況如圖所示。(注：HCHO的選擇性=)下列說法錯誤的是A．制備甲醛的反應(yīng)中，正反應(yīng)的活化能大于逆反應(yīng)的活化能B．低于650℃時，隨溫度的升高，甲烷的轉(zhuǎn)化率增大的原因可能是溫度升高，反應(yīng)速率加快C．650℃時，體系中D．650℃時，甲醛的產(chǎn)率為20%【答案】AC【解析】A．由圖可知甲醛的選擇性隨溫度的升高始終降低，可知升溫不利于HCHO的生成，該反應(yīng)為放熱反應(yīng)，則正反應(yīng)的活化能小于逆反應(yīng)活化能，故A錯誤；B．低于650℃時，由于反應(yīng)速率較慢，測定轉(zhuǎn)化率時反應(yīng)為平衡，隨溫度升高，反應(yīng)速率加快，相同時間內(nèi)甲烷的轉(zhuǎn)化率增大，故B正確；C．設(shè)初始投料為1mol甲烷和1mol氧氣，650℃時，甲烷的平衡轉(zhuǎn)化率為50%，即平衡時n(CH4)=0.5mol，HCHO的選擇性為40%，HCHO的實際產(chǎn)量為0.5mol×40%=0.2mol，此時CO的選擇性也為40%，則CO的產(chǎn)量為0.5mol×40%=0.2mol，根據(jù)碳原子守恒，此時=1-0.5-0.2-0.2=0.1mol，體系中，故C錯誤；D．設(shè)初始投料為1mol甲烷和1mol氧氣，根據(jù)碳元素守恒可知，理論上最多生成1molHCHO，據(jù)圖可知此溫度下甲烷的平衡轉(zhuǎn)化率為50%，即平衡時n(CH4)=0.5mol，，HCHO的選擇性為40%，所以HCHO的實際產(chǎn)量為0.5mol×40%=0.2mol，平衡產(chǎn)率為，故D正確；故選：AC。14．（2023秋·河南駐馬店·高二統(tǒng)考期末）金屬鈦(Ti)在航空航天、醫(yī)療器械等工業(yè)領(lǐng)域有著重要用途。目前生產(chǎn)鈦的方法之一是將金紅石(TiO2)轉(zhuǎn)化為TiCl4，再進(jìn)一步還原得到鈦?；卮鹣铝袉栴}：(1)TiO2轉(zhuǎn)化為TiCl4有直接氯化法和碳氯化法。在1000℃時反應(yīng)的熱化學(xué)方程式及其平衡常數(shù)如下：(i)直接氯化：TiO2(s)+2Cl2(g)=TiCl4(g)+O2(g)△H1=+172kJ?mol-1，Kp1=1.0×10-2(ii)碳氯化：TiO2(s)+2Cl2(g)+2C(s)=TiCl4(g)+2CO(g)△H2=-51kJ?mol-1，Kp2=1.2×1012Pa①對于直接氯化反應(yīng)：增大壓強，平衡______移動(填“向左”“向右”或“不”)；溫度升高，平衡轉(zhuǎn)化率______(填“變大”“變小”或“不變”)。②直接氯化的反應(yīng)趨勢遠(yuǎn)小于碳氯化，其原因是______。(2)在1.0×105Pa，將TiO2、C、Cl2按物質(zhì)的量比1∶2.2∶2進(jìn)行反應(yīng)。體系中氣體平衡組成比例(物質(zhì)的量分?jǐn)?shù))隨溫度變化的理論計算結(jié)果如圖所示。①反應(yīng)C(s)+CO2(g)CO(g)的平衡常數(shù)Kp(1400℃)=______Pa(≈8.5)。②圖中顯示，在200℃平衡時TiO2幾乎完全轉(zhuǎn)化為TiCl4，但實際生產(chǎn)中反應(yīng)溫度卻遠(yuǎn)高于此溫度，其原因是______。(3)TiO2直接氯化和碳氯化都屬于“氣—固”反應(yīng)，工業(yè)生產(chǎn)中有利于“氣—固”充分接觸的措施是______。【答案】(1)不變大直接氯化的體系是氣體分子數(shù)不變、且是吸熱過程，而碳氯化反應(yīng)氣體分子數(shù)增加，△H小于0，是熵增、放熱過程，熵判據(jù)與焓判據(jù)均是自發(fā)過程(2)850為了提高反應(yīng)速率，在相同時間內(nèi)得到更多的TiCl4產(chǎn)品，提高效益(3)將固體粉碎后加入反應(yīng)容器，鼓入Cl2吹起固體反應(yīng)物，使固體粉末“沸騰”【解析】（1）①對于直接氯化反應(yīng)，反應(yīng)后氣體分子數(shù)不變，依據(jù)勒夏特列原理，增大壓強，平衡往氣體分子數(shù)減少的方向移動，即平衡不移動；該反應(yīng)是吸熱反應(yīng)，溫度升高，平衡往吸熱方向移動，即向右移動，則平衡轉(zhuǎn)化率變大；②碳氯化的反應(yīng)趨勢遠(yuǎn)大于直接氯化，因為碳氯化反應(yīng)氣體分子數(shù)增加，?H小于0，是熵增、放熱過程，熵判據(jù)與焓判據(jù)均是自發(fā)過程，而直接氯化的體系氣體分子數(shù)不變、且是吸熱過程；（2）①從圖中可知，1400℃，體系中氣體平衡組成比例CO2是0.05，TiCl4是0.35，CO是0.6，Cl2是0，反應(yīng)C(s)+CO2(g)=CO(g)的平衡常數(shù)Kp(1400℃)===850；②實際生產(chǎn)中需要綜合考慮反應(yīng)的速率、產(chǎn)率等，以達(dá)到最佳效益，實際反應(yīng)溫度遠(yuǎn)高于200℃，就是為了提高反應(yīng)速率，在相同時間內(nèi)得到更多的TiCl4產(chǎn)品，提高效益。（3）固體顆粒越小，比表面積越大，反應(yīng)接觸面積越大。有利于TiO2–C“固-固”接觸，可將兩者粉碎后混合，同時鼓入Cl2吹起固體反應(yīng)物，使固體粉末“沸騰”，增大接觸面積。15．（2023秋·高二課時練習(xí)）二氧化碳的捕集、存儲和轉(zhuǎn)化是當(dāng)今化學(xué)研究的熱點問題之一。（1）用釕的配合物作催化劑，一定條件下可直接光催化分解，發(fā)生反應(yīng)，該反應(yīng)的________（填“>”“<”或“=”，下同）0，_________0，在低溫下，該反應(yīng)________（填“能”或“不能”）自發(fā)進(jìn)行。（2）的轉(zhuǎn)化途徑之一是首先利用太陽能或生物質(zhì)能分解水制，然后將與轉(zhuǎn)化為甲醇或其他化學(xué)產(chǎn)品。你認(rèn)為該方法需要解決的技術(shù)問題有__________（填字母）。a．開發(fā)高效光催化劑b．將通過光催化劑制取的從反應(yīng)體系中有效分離，并與發(fā)生催化轉(zhuǎn)化c．二氧化碳及水資源的供應(yīng)【答案】>>不能ab【解析】（1）該反應(yīng)是分解反應(yīng)，且為CO的燃燒反應(yīng)的逆向反應(yīng)，因CO燃燒時放熱，所以該反應(yīng)為吸熱反應(yīng)，即，因氣體的物質(zhì)的量增多，所以,時，反應(yīng)可自發(fā)進(jìn)行，所以在高溫下，該反應(yīng)能自發(fā)進(jìn)行，在低溫下，該反應(yīng)不能自發(fā)進(jìn)行，故答案為：＞；＞；不能；（2）a．開發(fā)高效催化劑，可以促使與轉(zhuǎn)化為甲醇或其他化學(xué)產(chǎn)品，a符合題意；b．將通過光催化劑制取的從反應(yīng)體系中有效分離，使其與發(fā)生催化轉(zhuǎn)化，b滿足題意；c．二氧化碳和水供應(yīng)充足，不用考慮，c不滿足題意；故答案為：ab；【學(xué)科素養(yǎng)拔高練】16．（2023春·上海寶山·高二上海市行知中學(xué)?？计谥校┡崿F(xiàn)碳達(dá)峰、碳中和展現(xiàn)了我國積極參與和引領(lǐng)全球氣候治理的大國擔(dān)當(dāng)，其中對于CO2的綜合利用是實現(xiàn)碳中和的保證。I.回收利用CO2解決空間站供氧問題物質(zhì)轉(zhuǎn)化如圖所示：反應(yīng)A為CO2(g)+4H2(g)CH4(g)+2H2O(g)，是回收利用CO2的關(guān)鍵步驟。(1)將原料氣按n(CO2)：n(H2)=1：4置于恒容密閉容器中發(fā)生反應(yīng)A，在相同時間內(nèi)測得H2O的物質(zhì)的量分?jǐn)?shù)與溫度的變化曲線如圖所示。理論上能提高CO2平衡轉(zhuǎn)化率的措施為______(單選)。A．升高溫度 B．及時從體系中移走水蒸氣C．恒容條件下向容器中沖入氬氣 D．提高原料氣中CO2的比例(2)下列能說明反應(yīng)A已達(dá)平衡的是______(單選)。A．生成4molH2(g)的同時消耗2mol2H2O(g)B．容器內(nèi)混合氣體的密度保持不變C．容器內(nèi)混合氣體的平均相對分子質(zhì)量保持不變D．容器內(nèi)CO2與H2物質(zhì)的量之比保持不變(3)空間站的反應(yīng)器內(nèi)，通常采用反應(yīng)器前段加熱，后段冷卻的方法來提高CO2的轉(zhuǎn)化效率，可能的原因是______。(4)在容積為1L的密閉容器中充入4molH2(g)和1molCO2(g)發(fā)生反應(yīng)，測得10min時反應(yīng)達(dá)到平衡狀態(tài)，此時容器內(nèi)H2O(g)的體積分?jǐn)?shù)為0.25，若此時向容器內(nèi)額外充入1molH2(g)和0.5molH2O(g)，則該平衡將向著______方向移動(填“正”或“逆”)。II.某研究團(tuán)隊利用2CO2(g)+6H2(g)C2H4(g)+4H2O(g)生產(chǎn)乙烯。在三個容積均為1L的密閉容器中以不同的氫碳比[]充入H2(g)和CO2(g)，在一定條件下CO2(g)的平衡轉(zhuǎn)化率與溫度的關(guān)系如圖所示。(5)下列說法不正確的是______(不定項)。A．該反應(yīng)的正反應(yīng)活化能E1＞逆反應(yīng)活化能E2B．氫碳比：①＞②C．在氫碳比為2.0時，Q點：v(正)＜v(逆)D．該反應(yīng)發(fā)生前后C原子的雜化方式發(fā)生改變(6)