第37講化學反應的方向與調控方法-2024年高考化學復習

備戰(zhàn)2024年高考化學【一輪·夯基提能】復習精講精練第37講化學反應的方向與調控方法本講復習目標1．了解反應的自發(fā)性和熵的定義及應用，會用復合判據(jù)判斷反應進行的方向。2．以工業(yè)合成氨為例，掌握化學反應速率及平衡的調控方法。夯基·知識精講一．化學反應方向的判斷1．自發(fā)反應（1）含義：在一定條件下無需外界幫助就能自發(fā)進行的反應稱為自發(fā)反應。（2）特點：2．熵和熵變的含義（1）熵的含義：熵是衡量一個體系混亂度的物理量，用符號eq\a\vs4\al(S)表示。（2）影響熵大小的因素。①相同條件下，物質不同熵不同。②同一物質：S(g)>S(l)>S(s)。（3）熵變的含義①熵變是反應前后體系熵的變化，用ΔS表示，化學反應的ΔS越大，越有利于反應自發(fā)進行。②熵變＝生成物的總熵－反應物的總熵。3．化學反應方向的判斷（1）判據(jù)(ΔG＝ΔH－TΔS)（2）一般規(guī)律：四象限法判斷反應能否自發(fā)進行①ΔH<0，ΔS>0的反應任何溫度下都能自發(fā)進行；②ΔH>0，ΔS<0的反應任何溫度下都不能自發(fā)進行；③ΔH和ΔS的作用相反，且相差不大時，溫度對反應的方向起決定性作用。當ΔH<0，ΔS<0時，低溫下反應能自發(fā)進行；當ΔH>0，ΔS>0時，高溫下反應能自發(fā)進行?！纠}1】N2是合成氨工業(yè)的重要原料，NH3不僅可制造化肥，還能通過催化氧化生產HNO3；HNO3能溶解Cu、Ag等金屬，也能與許多有機化合物發(fā)生反應；在高溫或放電條件下，N2與O2反應生成NO，NO進一步氧化生成NO2。2NO(g)＋O2(g)=2NO2(g)ΔH＝－116.4kJ·mol－1。大氣中過量的NOx和水體中過量的NHeq\o\al(＋,4)、NOeq\o\al(－,3)均是污染物。通過催化還原的方法，可將煙氣和機動車尾氣中的NO轉化為N2，也可將水體中的NOeq\o\al(－,3)轉化為N2。對于反應2NO(g)＋O2(g)=2NO2(g)，下列說法正確的是()A．該反應的ΔH<0，ΔS<0B．反應的平衡常數(shù)可表示為K＝eq\f(c2NO·cO2,c2NO2)C．使用高效催化劑能降低反應的焓變D．其他條件相同，增大eq\f(nO2,nNO)，NO的轉化率下降【答案】A【解析】2NO(g)＋O2(g)=2NO2(g)ΔH＝－116.4kJ·mol－1，反應氣體物質的量減少，ΔS<0，故A正確；反應2NO(g)＋O2(g)=2NO2(g)的平衡常數(shù)可表示為K＝eq\f(c2NO2,c2NO·cO2)，故B錯誤；使用高效催化劑，反應的焓變不變，故C錯誤；其他條件相同，增大eq\f(nO2,nNO)，NO的轉化率增大，故D錯誤?！纠}2】下列判斷錯誤的是()①反應NH3(g)＋HCl(g)=NH4Cl(s)在室溫下可自發(fā)進行，則該反應的ΔH>0②CaCO3(s)=CaO(s)＋CO2(g)室溫下不能自發(fā)進行，說明該反應的ΔH<0③高溫下，反應MgCl2(l)=Mg(l)＋Cl2(g)能自發(fā)進行，則該反應的ΔH>0、ΔS>0④ΔH<0、ΔS>0的反應在任何溫度下都能自發(fā)進行A．①③ B．②③C．②④ D．①②【答案】D【例題3】下列說法正確的是()A．非自發(fā)反應一定不能實現(xiàn)B．同種物質氣態(tài)時熵值最小，固態(tài)時熵值最大C．反應NH3(g)＋HCl(g)=NH4Cl(s)在室溫下可自發(fā)進行，則該反應的ΔH<0D．恒溫恒壓下，ΔH<0且ΔS>0的反應一定不能自發(fā)進行【答案】C【解析】反應是否自發(fā)進行，由熵變、焓變、溫度共同決定，非自發(fā)反應在改變條件時可以發(fā)生，選項A錯誤；熵是指體系的混亂度，同種物質熵值：氣態(tài)>液態(tài)>固態(tài)，選項B錯誤；反應能自發(fā)進行說明：ΔH－TΔS＜0，由化學方程式NH3(g)＋HCl(g)=NH4Cl(s)可知該反應的ΔS＜0，要使ΔH－TΔS＜0，必須滿足ΔH＜0，選項C正確；恒溫恒壓下，ΔH＜0且ΔS＞0的反應的ΔH－TΔS＜0，反應一定可以自發(fā)進行，選項D錯誤?！纠}4】實現(xiàn)“節(jié)能減排”和“低碳經(jīng)濟”的一項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：下列關于該反應的說法中，正確的是()A．ΔH＞0，ΔS＞0 B．ΔH＞0，ΔS＜0C．ΔH＜0，ΔS＜0 D．ΔH＜0，ΔS＞0【答案】C【解析】根據(jù)反應過程中能量變化的情況可知反應物的總能量大于生成物的總能量，反應放熱，ΔH＜0；該反應發(fā)生后氣體的物質的量減小，ΔS＜0?！纠}5】(1)汽車燃油不完全燃燒時產生CO，有人設想按下列反應除去CO：2CO(g)=2C(s)＋O2(g)。已知該反應的ΔH＞0，簡述該設想能否實現(xiàn)的依據(jù)：______________________。(2)超音速飛機在平流層飛行時，尾氣中的NO會破壞臭氧層?？茖W家正在研究利用催化技術將尾氣中的NO和CO轉變成CO2和N2，化學方程式為2NO＋2CO2CO2＋N2。反應能夠自發(fā)進行，則反應的ΔH________0(填“＞”“＜”或“＝”)。理由是__________________________。(3)已知CaSO4(s)＋CO(g)CaO(s)＋SO2(g)＋CO2(g)ΔH＝＋218kJ·mol－1，該反應能夠自發(fā)進行的反應條件是________?！敬鸢浮?1)不能實現(xiàn)，因為該反應的ΔH＞0，ΔS＜0，反應不可能自發(fā)進行(2)＜該反應的ΔS＜0，因該反應能自發(fā)進行，根據(jù)ΔG＝ΔH－TΔS＜0可知ΔH＜0(3)高溫二．工業(yè)合成氨1．控制反應條件的目的（1）促進有利的化學反應進行：通過控制反應條件，可以加快化學反應速率，提高反應物的轉化率，從而促進有利的化學反應進行。（2）抑制有害的化學反應進行：通過控制反應條件，也可以減緩化學反應速率，減少甚至消除有害物質的產生或抑制副反應的發(fā)生，從而抑制有害的化學反應繼續(xù)進行。2．控制反應條件的基本措施（1）控制化學反應速率的措施通過改變反應體系的溫度、溶液的濃度、氣體的壓強(或濃度)、固體的表面積以及使用催化劑等措施控制反應速率。（2）提高轉化率的措施通過改變可逆反應體系的溫度、溶液的濃度、氣體的壓強(或濃度)等改變可逆反應的限度，從而提高轉化率。3．工業(yè)生產中選擇適宜生產條件的原則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果濃度增大反應物的濃度增大反應物的濃度、減小生成物的濃度不斷地補充反應物、及時地分離出生成物催化劑加合適的催化劑—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高溫在設備條件和成本允許的前提下，盡量采取高溫并考慮催化劑的活性壓強高壓(有氣體參加)Δvg<0(反應前后氣體分子數(shù)減小)高壓在設備條件和成本允許的前提下，盡量采取高壓Δvg>0(反應前后氣體分子數(shù)增加)低壓兼顧速率和平衡，選取適宜的壓強4．下圖是工業(yè)合成氨的工藝，根據(jù)流程解答下列問題：(1)工業(yè)合成氨是人類科學技術的一項重大突破，其熱化學方程式如下：N2(g)＋3H2(g)2NH3(g)ΔH＝－92.4kJ·mol－1，結合反應的化學方程式分析哪些措施可以提高合成氨的反應速率？哪些措施可以提高氮氣或氫氣的轉化率？【提示】升高溫度、增大壓強、增大反應物的濃度、使用催化劑等，都可以使合成氨的反應速率增大；降低溫度、增大壓強、增大反應物濃度或減小生成物濃度等有利于提高氮氣或氫氣的轉化率。(2)工業(yè)合成氨中，使用鐵觸媒作催化劑。①鐵觸媒加快化學反應速率的原因是什么？【提示】使用鐵觸媒作催化劑改變了反應歷程，降低了反應的活化能，提高了活化分子的百分數(shù)，有效碰撞次數(shù)增加，反應速率加快。②鐵觸媒能提高氫氣的平衡轉化率嗎？簡述理由?！咎崾尽坎荒?。因為催化劑對化學平衡無影響。③鐵觸媒能提高反應混合物中氨的體積分數(shù)嗎？【提示】能。因為實際合成氨過程為非平衡狀態(tài)下進行，反應速率大，單位時間里生產的氨氣的量多。(3)合成氨時選擇500℃而不采用常溫主要考慮什么因素？【提示】考慮速率因素，500℃時催化劑的催化活性最好。(4)合成氨時一般采用的壓強為10～30MPa的原因是什么？【提示】合成氨時增大壓強盡管可以同時提高反應速率和反應物的轉化率。但是，壓強越大，對材料的強度和設備的要求也越高，增加生產投資將降低綜合經(jīng)濟效益。故一般采用的壓強為10～30MPa。(5)合成氨工業(yè)中，為提高反應物的轉化率，還采取哪些措施？【提示】使氨氣變成液氨并及時分離，分離后的原料氣循環(huán)使用。(6)綜合考慮——選擇適宜的生產條件a．溫度：400～500℃ b．壓強：10～30MPac．投料比：eq\f(n（N2）,n（H2）)＝eq\f(1,2.8) d．以鐵觸媒作催化劑e．采用循環(huán)操作提高原料利用率【例題1】已知放熱反應，若起始時按和物質的量比2：1投料，反應達到平衡時的轉化率(%)隨溫度和壓強變化如下表：溫度/℃平衡時的轉化率/%0.1MPa0.5MPa1MPa2.5MPa5MPa40099.299.699.799.899.945097.598.999.299.599.650093.596.997.898.699.0下列說法不正確的是()A．反應過程中，和的轉化率始終相等B．降低溫度或增大壓強，可使的轉化率達到100%C．其他條件不變，升高溫度，正反應速率和逆反應速率均增大D．實際生產中，該反應常采用400~500℃、常壓并使用催化劑【答案】B【詳解】A．和物質的量比2：1投料，投料比等于系數(shù)比，所以反應過程中，和的轉化率始終相等，故A正確；B．反應可逆，不可能使的轉化率達到100%，故B錯誤；C．其他條件不變，升高溫度，正反應速率和逆反應速率均增大，故C正確；D．400~500℃、常壓，的轉化率就很高，所以實際生產中，該反應常采用400~500℃、常壓并使用催化劑，故D正確；選B?！纠}2】合成氨反應達到平衡時，NH3的體積分數(shù)與溫度、壓強的關系如圖所示。根據(jù)此圖分析合成氨工業(yè)最有前途的研究方向是()A．提高分離技術 B．研制耐高壓的合成塔C．研制低溫催化劑 D．探索不用N2和H2合成氨的新途徑【答案】C【解析】由題圖可知，NH3的體積分數(shù)隨著溫度的升高而顯著下降，故要提高NH3的體積分數(shù)，必須降低溫度，但目前所用催化劑鐵觸媒的活性最高時的溫度為500℃，故最有前途的研究方向為研制低溫催化劑?！纠}3】下列有關合成氨工業(yè)的說法正確的是()A．N2的量越多，H2的轉化率越大，因此，充入的N2越多越有利于NH3的合成B．恒容條件下充入稀有氣體有利于NH3的合成C．工業(yè)合成氨的反應是熵增加的放熱反應，在任何溫度下都可自發(fā)進行D．工業(yè)合成氨的反應是熵減小的放熱反應，在低溫時可自發(fā)進行【答案】D【例題4】工業(yè)合成氨反應具有非常重要的意義。(1)已知：H2(g)＋eq\f(1,2)O2(g)H2O(l)ΔH＝－286.0kJ·mol－14NH3(g)＋3O2(g)2N2(g)＋6H2O(l)ΔH＝－1530.0kJ·mol－1則合成氨反應的熱化學方程式為__________________________________。(2)在某容積為2L的恒容容器中發(fā)生合成氨反應，體系中各物質濃度隨時間變化的曲線如圖所示：前20min內v(NH3)＝________mol·L－1·min－1，放出的熱量為________，25min時采取的措施是_______________。(3)對可逆反應N2(g)＋3H2(g)2NH3(g)，若起始投料n(N2)＝3mol、n(H2)＝3mol，達到平衡后，增大壓強，N2的體積分數(shù)________(填“增大”“減小”或“不變”)。(4)T℃，以CO2和NH3為原料可合成化肥尿素：2NH3(g)＋CO2(g)CO(NH2)2(s)＋H2O(l)；在2L的密閉容器中，通入1.2molNH3和0.6molCO2,2min時反應剛好達到平衡。此時，c(NH3)＝0.2mol·L－1，c(CO2)＝0.1mol·L－1。①該反應的平衡常數(shù)是________。②若2min時保持T℃和平衡時容器的壓強不變，再向體積可變的容器中充入0.6molNH3，則此時平衡____________(填“正向移動”“逆向移動”或“不移動”)。【答案】(1)N2(g)＋3H2(g)2NH3(g)ΔH＝－93.0kJ·mol－1(2)0.0593.0kJ移走氨氣(或分離出氨氣)(3)不變(4)①250②逆向移動【解析】(1)設從上到下，熱化學方程式分別為反應1、反應2，由蓋斯定律，eq\f(1,2)×(6×反應1－反應2)可得N2(g)＋3H2(g)2NH3(g)ΔH＝eq\f(1,2)×[6×(－286.0)－(－1530.0)]kJ·mol－1＝－93.0kJ·mol－1。(2)根據(jù)圖像可知，20min時氨氣的物質的量濃度為1.00mol·L－1，所以氨氣的平均反應速率為v(NH3)＝eq\f(Δc,Δt)＝eq\f(1.00mol·L－1,20min)＝0.05mol·L－1·min－1；達到平衡時生成的氨氣的物質的量為1.00mol·L－1×2L＝2.00mol，根據(jù)N2(g)＋3H2(g)2NH3(g)ΔH＝－93.0kJ·mol－1可知生成2mol氨氣放出的熱量為93.0kJ；由圖可知，25min時氨氣的物質的量迅速變?yōu)?，而氮氣、氫氣的物質的量不變，之后氮氣、氫氣的物質的量逐漸減小，氨氣的物質的量逐漸增大，說明25min時改變的條件是將NH3從反應體系中分離出去。(3)若起始投料n(N2)∶n(H2)＝1∶1，生成物的系數(shù)為2，則相當于等壓平衡，達到平衡后，增大壓強，平衡不移動，N2的體積分數(shù)不變。(4)①列三段式：2NH3(g)＋CO2(g)CO(NH2)2(s)＋H2O(l)起始/mol·L－10.60.3轉化/mol·L－10.40.2平衡/mol·L－10.20.1K＝eq\f(1,c2NH3·cCO2)＝eq\f(1,0.22×0.1)＝250。②若保持T℃和平衡時容器的壓強不變，再向體積可變的容器中充入0.6molNH3，體積瞬間變?yōu)?L，此時c(NH3)＝0.25mol·L－1，c(CO2)＝0.05mol·L－1，反應的濃度商Q＝eq\f(1,c2NH3·cCO2)＝eq\f(1,0.252×0.05)＝320>K，所以平衡逆向移動?！纠}5】在硫酸工業(yè)中，通過下列反應使SO2氧化成SO3：2SO2(g)＋O2(g)2SO3(g)ΔH＝－196.6kJ·mol－1。下表列出了在不同溫度和壓強下，反應達到平衡時SO2的轉化率。溫度/℃平衡時SO2的轉化率/%0.1MPa0.5MPa1MPa5MPa10MPa45097.5,98.999.299.699.755085.692.994.997.798.3(1)從理論上分析，為了使二氧化硫盡可能多地轉化為三氧化硫，應選擇的條件是。(2)在實際生產中，選定的溫度為400～500℃，原因是。(3)在實際生產中，采用的壓強為常壓，原因是。(4)在實際生產中，通入過量的空氣，原因是。(5)尾氣中的SO2必須回收，原因是?！敬鸢浮?1)低溫高壓(2)保持較高反應速率和反應限度，同時使催化劑活性最高(3)常壓下SO2的轉化率已很高，若再加壓，對設備、動力要求較高，成本增加，不符合經(jīng)濟效益(4)增大O2的濃度，提高SO2的轉化率(5)SO2污染大氣提能·課后精練1．（2023·上海·高三專題練習）有關工業(yè)合成氨的說法錯誤的是A．不斷移去液氨，有利于反應正向進行 B．400~500℃時，原料的平衡轉化率最大C．增大壓強，氨的分解速率增加 D．原料氣須經(jīng)過凈化處理，以防止催化劑中毒【答案】B【詳解】A．如果改變可逆反應的條件(如濃度、壓強、溫度等)，化學平衡就被破壞，并向減弱這種改變的方向移動，不斷將氨氣液化，降低生成物濃度，有利于平衡正向移動，故A正確；B．合成氨是放熱反應，升高溫度平衡逆向移動，原料的平衡轉化率降低，控制溫度為400℃～500℃是因為此溫度催化劑的活性最高，反應速率較大，生產效率較高，故B錯誤；C．增大壓強，化學反應速率增大，氨的分解速率增加，故C正確；D．制備原料氣過程中會產生其它雜質，為防止催化劑中毒和安全，原料氣須經(jīng)過凈化處理，故D正確；故答案選B。2．（2023秋·江蘇揚州·高三江蘇省高郵中學校聯(lián)考期末）在恒壓密閉容器中，充入起始量一定的和，主要發(fā)生下列反應：反應I：

反應Ⅱ：

達平衡時，轉化率和的選擇性隨溫度的變化如圖所示[的選擇性]，下列說法不正確的是A．反應I的B．溫度一定，通過增大壓強能提高的平衡產率C．溫度高于300℃時，曲線②隨溫度升高而升高說明此時主要發(fā)生反應ID．同時提高的平衡轉化率和平衡時的選擇性，應選擇在低溫低壓條件下反應【答案】D【詳解】反應I是吸熱反應，升高溫度，平衡正向移動，CO的選擇性逐漸增大，因此曲線①是的選擇性。A．反應I能夠自發(fā)進行，根據(jù)

，則，故A正確；B．反應I正向反應是等體積反應，反應Ⅱ正向反應是體積減小的反應，溫度一定，增大壓強，反應Ⅱ正向移動，的平衡產率增大，故B正確；C．根據(jù)前面分析曲線②是轉化率,反應I是吸熱反應，反應Ⅱ是放熱反應，溫度高于300℃時，曲線②隨溫度升高而升高，說明此時主要發(fā)生反應I，故C正確；D．反應Ⅱ正向反應是體積減小的放熱反應，要同時提高的平衡轉化率和平衡時的選擇性，應選擇在低溫高壓條件下反應，故D錯誤。綜上所述，答案為D。3．（2022·江蘇·高三專題練習）750℃時，和發(fā)生的兩個反應的方程式分別如下：①；②；下列說法正確的是A．反應①的平衡常數(shù)可表示為B．反應②的C．如希望盡可能轉化為NO，可利用催化劑的選擇性D．反應②的【答案】C【詳解】A．750℃時，H2O為氣態(tài)，則反應①的平衡常數(shù)可表示為，A錯誤；B．750℃時，H2O為氣態(tài)，反應②的正反應是一個氣體體積增大的方向，則其正反應的，B錯誤；C．如希望盡可能轉化為NO，可利用催化劑的選擇性讓反應①盡可能發(fā)生，而減少反應②的發(fā)生甚至阻止其發(fā)生，C正確；D．反應②的，D錯誤；故答案為：C。4．（2023·全國·高三專題練習）將和通入一密閉容器中，發(fā)生反應：。的平衡轉化率與溫度、壓強的關系如圖所示，下列有關平衡常數(shù)的判斷正確的是A． B．C． D．【答案】B【詳解】根據(jù)圖像信息，溫度越高，的轉化率越大，平衡正向移動，正反應為吸熱反應。平衡常數(shù)只與溫度有關，因為正反應吸熱反應，溫度越高，平衡常數(shù)越大，B點和C點溫度相同，平衡常數(shù)相等，A點溫度最低，平衡常數(shù)最小，D點溫度最高，平衡常數(shù)最大，所以平衡常數(shù)，故選B。5．（2023·福建福州·統(tǒng)考二模）Ni活化的反應歷程如下圖所示：下列說法錯誤的是A．反應歷程的決速步驟：中間體2→中間體3B．反應歷程涉及非極性鍵的斷裂和極性鍵的形成C．三種中間體比較，中間體2最穩(wěn)定D．升高溫度，的化學平衡常數(shù)K增大【答案】D【詳解】A．活化能越大，速率越慢，慢反應為決速步驟，故反應歷程的決速步驟：中間體2→中間體3，A正確；B．中間體2→過渡態(tài)2涉及CC非極性鍵斷裂，Ni(s)→中間體1，中間體2→過渡態(tài)2，過渡態(tài)2→中間體3，均涉及極性鍵的形成，B正確；C．三種中間體比較，中間體2能量最低，最穩(wěn)定，C正確；D．的總能量比高6.57kJ，該反應為放熱反應，升高溫度，的化學平衡常數(shù)K減小，D錯誤；答案選D。6．（2023秋·天津河西·高三統(tǒng)考期末）分析如下實驗操作，對平衡的影響說法正確的是A．元素Cr的價電子數(shù)目為1B．該實驗反應屬于氧化還原反應C．試管a中溶液橙色變淺至黃色，說明平衡向正向移動D．試管b中增大，平衡向逆向移動，平衡常數(shù)減小【答案】C【詳解】A．鉻元素的價電子為3d能級上的5個電子和4s能級上的1個電子，其價電子數(shù)目為6，A錯誤；B．，該反應中沒有元素價態(tài)的改變，不屬于氧化還原反應，B錯誤；C．，加入氫氧化鈉溶液，試管a中溶液橙色變淺至黃色，說明平衡向正向移動，C正確；D．試管b中增大，平衡向逆向移動，但平衡常數(shù)只與溫度有關，溫度不變，平衡常數(shù)不變，D錯誤；故選C。7．（2021·浙江嘉興·統(tǒng)考一模）鈉和氯氣反應的能量關系如圖所示。下列說法正確的是A．，B．是放熱反應C．D．

高溫下自發(fā)【答案】A【詳解】A．失去電子吸收能量，得到電子放出能量，則ΔH3＞0，ΔH5＜0，A正確；B．NaCl（g）=NaCl（s）是物理變化，不是化學反應，B錯誤；C．由蓋斯定律可知，ΔH2+ΔH3+ΔH4+ΔH5+ΔH6+ΔH7=ΔH1＜0，則ΔH2+ΔH3+ΔH4+ΔH5＜（ΔH6+ΔH7），C錯誤；D．反應放熱，ΔH＜0，ΔS＜0，且鈉、氯氣較活潑，在較低溫度下自發(fā)進行，D錯誤；故答案為：A。8．（2022秋·江蘇鹽城·高三統(tǒng)考期中）對于反應

kJ?mol1，下列說法正確的是A．B．E(總反應物)>E(總生成物)(E表示物質能量)C．反應中每消耗1mol，轉移電子的數(shù)目為D．升高溫度、增大壓強均能提高產率【答案】C【詳解】A．由題干信息可知，該反應＞0，該反應能夠自發(fā)進行，根據(jù)自由能變＜0時能夠自發(fā)可知，該反應的，A錯誤；B．由題干信息可知，該反應＞0，故反應物的總能量低于生成物的總能量即E(總反應物)＜E(總生成物)(E表示物質能量)，B錯誤；C．由題干反應方程式可知，反應中Cl2中Cl的化合價由0價變?yōu)?價，故反應中每消耗1molCl2，轉移電子的數(shù)目為，C正確；D．由題干信息可知，該反應＞0，則升高溫度化學平衡正向移動，TiCl4的產率增大，反應前后氣體的系數(shù)之和不變即增大壓強，化學平衡不移動，不能提高TiCl4產率，D錯誤；故答案為：C。9．（2023·全國·高三專題練習）P、S、X和Y分別代表標準狀態(tài)下的具體物質，它們之間的能量變化與反應進程關系如圖Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ，下列說法正確是A．在標準狀態(tài)時，物質的：B．和為催化劑，進程Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ中：C．反應達平衡所需時間：進程Ⅰ<Ⅱ<ⅢD．反應平衡時的產率：進程Ⅰ=Ⅱ=Ⅲ【答案】D【詳解】A．由圖可知，進程Ⅰ為放熱反應，在標準狀態(tài)時，物質的ΔH：S＞P，故A錯誤；B．催化劑不影響反應熱的大小，X和Y為催化劑，故進程Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ中：ΔH1=ΔH2=ΔH3＜0，故B錯誤；C．反應活化能越低，反應則越快，反應Ⅲ的活化能高于反應Ⅱ的活化能，則反應S?P達平衡所需時間：Ⅰ＜Ⅲ＜Ⅱ，故C錯誤；D．催化劑不能使平衡發(fā)生移動，故反應S?P平衡時生成P的量一樣多，則平衡時P的產率：進程Ⅰ=Ⅱ=Ⅲ，故D正確；故選：D。10．（2023·全國·高三專題練習）常壓下，1g冰熔化成1g水、1g水蒸發(fā)成1g水蒸氣的焓和熵的變化情況如圖所示。已知：熔化過程：蒸發(fā)過程：下列說法不正確的是A．； B．；C． D．蒸發(fā)過程屬于高溫自發(fā)過程【答案】C【詳解】A．水由固態(tài)轉化為液態(tài)吸收能量，熔化過程為吸熱過程，則，蒸發(fā)過程為吸熱過程，則，A正確；B．同種物質不同狀態(tài)的混亂度：g>l>s，混亂度越大熵變值越大，則，，B正確；C．蒸發(fā)過程熵變值更大，即，C錯誤；D．蒸發(fā)過程，，根據(jù)自發(fā)進行的判據(jù)：，該反應需要高溫條件自發(fā)進行，D正確；故選：C。11．（2023·全國·高三專題練習）金屬硫化物()催化反應，既可以除去天然氣中的，又可以獲得。下列說法正確的是A．該反應的B．該反應的平衡常數(shù)C．題圖所示的反應機理中，步驟Ⅰ可理解為中帶部分負電荷的S與催化劑中的M之間發(fā)生作用D．該反應中每消耗，轉移電子的數(shù)目約為【答案】C【詳解】A．左側反應物氣體計量數(shù)之和為3，右側生成物氣體計量數(shù)之和為5，，A錯誤；B．由方程形式知，

，B錯誤；C．由題圖知，經(jīng)過步驟Ⅰ后，中帶部分負電荷的S與催化劑中的M之間形成了作用力，C正確；D．由方程式知，消耗同時生成，轉移，數(shù)目為，D錯誤；故選C。12．（2023春·江蘇·高三校聯(lián)考階段練習）、共存體系催化加氫是甲烷化的重要反應，總反應可表示為：。下列說法正確的是A．上述反應一定能自發(fā)進行B．上述反應平衡常數(shù)C．上述反應中生成，轉移電子的數(shù)目為D．實際生產中采用適當?shù)母邷?、合適的催化劑可提高的平衡產率【答案】C【詳解】A．上述反應，反應后氣體減小，，，反應不能自發(fā)進行，A錯誤；B．上述反應平衡常數(shù)，B錯誤；C．上述反應中生成1mol，同時消耗3.5mol，氫元素化合價由0價升高為+1價，故轉移電子數(shù)共為，C正確；D．使用合適的催化劑只能加快反應速率，不能改變化學平衡狀態(tài)，無法提高的平衡產率，D錯誤；故選C。13．（2023·天津·模擬預測）黑火藥是中國古代四大發(fā)明之一，化學組成為硫黃、硝酸鉀、木炭，其爆炸原理為

。下列說法正確的是A．的電子式為 B．該反應的和均小于0C．和均為還原產物 D．分子內σ鍵和π鍵個數(shù)之比為【答案】D【詳解】A．為離子化合物，電子式為[注意：陽離子不要合并到一起]，故A錯誤；B．火藥爆炸的原理就是極短時間內放出大量熱，并產生大量氣體，結合常識分析該反應的，，故B錯誤；C．根據(jù)反應物及產物價態(tài)分析，是氧化產物，和是還原產物，故C錯誤；D．分子的結構式為，分子內鍵和鍵的個數(shù)之比為[點撥：1個三鍵含1個鍵和2個鍵]，故D正確；故選D。14．（2022·浙江紹興·紹興一中?？寄M預測）下列說法正確的是A．常溫下，的熵小于B．能在一定溫度下發(fā)生自發(fā)反應，，則C．可以把分解：，收集碳，實現(xiàn)變廢為寶D．向碳酸氫鈉中加入少量水后，碳酸氫鈉溶解，，【答案】B【詳解】A．常溫下，為氣體，為固體，所以的熵大于，A錯誤；B．反應，，在高溫下發(fā)生自發(fā)進行，B正確；C．分解：，，在任何溫度下都不能自發(fā)進行，不能收集碳，實現(xiàn)變廢為寶，C錯誤；D．向碳酸氫鈉中加入少量水后，碳酸氫鈉溶解，，，D錯誤；故選B。15．（2023·統(tǒng)考模擬預測）在硫酸工業(yè)生產中，為了有利于SO2的轉化，且能充分利用熱能，采用了中間有熱交換器的接觸室(見圖)。下列說法錯誤的是A．a、b兩處的混合氣體成分含量相同，溫度不同B．c、d兩處的混合氣體成分含量不同，溫度相同C．熱交換器的作用是預熱待反應的氣體，冷卻反應后的氣體D．c處氣體經(jīng)熱交換后再次催化氧化的目的是提高SO2的轉化率【答案】B【詳解】該裝置中發(fā)生SO2在加熱、催化劑的條件下和O2反應轉化為SO3的反應，反應放熱，熱交換器的作用是預熱待反應的氣體；a處通入的是反應氣體，即SO2、空氣，在熱交換器中進行加熱，沒有催化劑，沒有發(fā)生反應，b處氣體是SO2、空氣，再進入裝置中，發(fā)生反應到達c處，c處是SO3，沒有反應完全的SO2、O2、N2等，SO2、O2在催化劑的作用下再一次發(fā)生反應，提高SO2的轉化率，d處主要為SO3，N2等，由此分析。A．根據(jù)裝置圖可知，從a進入的氣體是含有SO2、O2、N2等的冷氣，經(jīng)過熱交換器后從b處出來的是熱的氣體，成分與a處相同，A項正確；B．在c處出來的氣體SO2、O2在催化劑表面發(fā)生反應產生的含有SO3及未反應的SO2、O2等氣體，該反應是放熱反應，當經(jīng)過熱交換器后被冷的氣體降溫，SO3被部分分離出來，而且混合氣體再次被催化氧化，d處主要為SO3，N2等，故二者含有的氣體的成分含量不相同，B項錯誤；C．根據(jù)分析，該反應放熱，熱交換器的作用是預熱待反應的冷的氣體，經(jīng)熱交換器出來的SO3被吸收，同時冷卻反應產生的氣體，為SO3的吸收創(chuàng)造條件，C項正確；D．c處氣體經(jīng)過熱交換器后再次被催化氧化，目的就是使未反應的SO2進一步反應產生SO3，從而可以提高SO2的轉化率，D項正確；答案選B。16．（2022秋·山東·高三統(tǒng)考階段練習）亞硝酰氯(NOCl)是有機合成中的重要試劑。實驗室中可用如下反應合成。

(1)已知(忽略、隨溫度的變化，T為開爾文溫度)。上述反應的與溫度的關系如下圖(該反應的)。該反應在常溫下(填“能”或“不能”)自發(fā)進行；該反應的。(2)T°C下，向某真空恒容密閉容器中加入足量的并充入一定量的NO(g)，發(fā)生下列反應：反應Ⅰ：

反應Ⅱ：

已知：反應Ⅰ、Ⅱ的平衡常數(shù)1gKp~T關系如下圖：①由圖可知，反應Ⅰ反應熱(填“>”或“<”)0。②°C下，測得起始壓強為20kPa，平衡時壓強為21kPa，則該溫度下NO的平衡轉化率為%；。(3)向體積均為1L的兩恒容容器中分別充入2molNO和，發(fā)生反應：，其中甲為絕熱過程，乙為恒溫過程，兩反應體系的壓強隨時間的變化曲線如圖所示。①甲容器中，開始壓強變大的原因。②乙容器中0~10s內平均反應速率v(NO)=。③a、b、c三點的正反應速率最小的是點。【答案】(1)能77(2)>50%1(3)該反應為氣體分子數(shù)減少的反應，隨著反應的進行，其他條件不變的情況下，壓強會逐漸減小。甲為絕熱過程，由圖可知甲容器中，開始壓強變大，說明該反應放熱，且溫度為影響壓強變化的主要因素0.04b【詳解】（1）由圖可知，常溫下<0，則該反應在常溫下能夠自發(fā)進行；當T=(427+273)K=700K時，=0，則，該反應的77；（2）①由圖可知，隨著溫度升高，反應Ⅰ的平衡常數(shù)變大，則反應正向進行，為吸熱反應，則反應熱>0。②°C下，測得起始壓強為20kPa，平衡時壓強為21kPa，總壓強增大1kPa，結合反應Ⅰ、Ⅱ方程式可知，平衡后增大壓強為增大的氯氣壓強，結合圖可知，此時，設該溫度下NO的平衡轉化率為a，則平衡時NO、NOCl的壓強分別為20(1a)kPa、20akPa，則，a=0.5=50%；（3）①該反應為氣體分子數(shù)減少的反應，隨著反應的進行，其他條件不變的情況下，壓強會逐漸減小。甲為絕熱過程，由圖可知甲容器中，開始壓強變大，說明該反應放熱，且溫度為影響壓強變化的主要因素，故甲容器中，開始壓強變大的原因該反應為放熱反應；②根據(jù)阿伏伽德羅定律可知，10s時總的物質的量為，結合反應方程式可知，反應2×(32.8)mol=0.4molNO，則乙容器中0~10s內平均反應速率v(NO)=。③a、b、c三點中b達到平衡狀態(tài)且物質的壓強最小，則其正反應速率最小。17．（2022秋·吉林·高三統(tǒng)考階段練習）回答下列問題(1)工業(yè)合成氨的反應為：。已知在298K時，，①根據(jù)反應的焓變和熵變，分析在298K時合成氨反應(填“能”、“不能”或“無法判斷”)正向自發(fā)進行。②有利于化學平衡向生成氨的方向移動的是。A．升高溫度，增大壓強

B．升高溫度，減小壓強C．降低溫度，減小壓強

D．降低溫度，增大壓強③下圖為合成氨生產設備流程示意圖，下列說法錯誤的是A．為防止原料氣中混有的雜質使催化劑“中毒”而喪失催化活性，原料氣必須經(jīng)過凈化B．壓縮機加壓過程，既要考慮平衡移動的問題，又要考慮加壓對設備材料的強度設備的制造要求的問題C．合成氨反應的溫度控制在500℃左右，此溫度下反應物的平衡轉化率最大D．冷卻過程，及時將從平衡混合物中分離除去，促使合成氨反應向生成氨氣的方向移動④假設在恒溫恒容的密閉容器中，通入2mol、6mol以及4molAr，達平衡時，氮氣的轉化率為50%，平衡總壓為20MPa，計算平衡常數(shù)。(計算可用平衡體系物質的分壓代替濃度，代入平衡常數(shù)表達式，某物質分壓=總壓×該物質的體積分數(shù))(2)研究1，3丁二烯和以物質的量之比為1：1加成時的反應：1，2加成：(產物A)1，4加成：(產物B)1，3丁二烯和以物質的量之比為1：1加成時的反應過程和能量變化如圖：①穩(wěn)定性：AB(填“＞”、“=”或“＜”)②探究1，2加成和1，4加成的影響因素。實驗1：將1，3丁二烯和以物質的量之比1：1加成，不同溫度，相同時間內測定A和B在產物中的含量，低溫時產物以A為主，較高溫度時以B為主。實驗2：加熱實驗1中低溫時的反應產物，A的含量減少，B的含量增大。實驗3：在實驗1的基礎上，充分延長反應時間，無論是低溫還是高溫，產物中B的含量均增大。結合反應過程和能量變化的示意圖，解釋實驗1中低溫時產物以A為主的原因。③說明實驗2中，升高溫度，A轉化為B經(jīng)歷的物質轉化過程是。【答案】(1)能DC或0.037(2)＜從圖中可知，生成A的活化能比生成B的小，化學反應速率快，所以低溫時，產物以A為主升高溫度，A生成中間體C，中間體C生成B【詳解】（1）①298K時，△H<0、△S<0，將數(shù)據(jù)代入，，<0，則298K下合成氨反應能自發(fā)進行；②該反應△H<0、△S<0，故降低溫度，增大壓強都有利于氨的合成(化學平衡向生成氨的方向移動，故選D；③A．合成氨反應使用鐵觸媒作催化劑，原料氣中含有雜質的氣體可能會造成催化劑中毒而活性減弱，因此原料氣需要經(jīng)過凈化，A正確；B．合成氨反應為氣體體積減小的反應，增大壓強既有利于加快速率又有利于平衡右移，但壓強增大設備成本大幅度提升，故需要綜合考慮以上影響因素，B正確；C．合成氨反應使用鐵觸媒作催化劑，該催化劑在500℃時活性最大，此時反應速率最大，不是平衡轉化率最大，C錯誤；D．冷卻過程，及時將從平衡混合物中分離除去，降低了產物的濃度，促使合成氨反應向生成氨氣的方向移動，提高了產率，D正確；故選C；④根據(jù)所給數(shù)據(jù)可得三段式如下：則平衡時氣體總物質的量為1+3+2+4=10mol，常數(shù)；（2）①由1，3一丁二烯與Br2以物質的量之比為1∶1發(fā)生加成反應過程和能量變化圖可知，1，4一加成產物B所具有的總能量低于1，2一加成產物A所具有的總能量，能量越低越穩(wěn)定，故穩(wěn)定性A＜B；②(2)活化能越小，反應越容易進行，反應速率越快，根據(jù)圖知，1，2—加成所需活化能小于1，4—加成，則1，2—加成反應較容易，且反應速率1，2―加成較快，所以低溫時產物以A為主，故答案為：從圖中可知，生成A的活化能比生成B的小，化學反應速率快，所以低溫時，產物以A為主；③根據(jù)圖知，升高溫度，A吸收能量轉化為中間體C，然后中間體C再放出能量轉化為B，故答案為：升高溫度，A生成中間體C，中間體C生成B。18．（2023·全國·高三專題練習）尿素是一種重要的化工產品和常用氮肥。回答下列問題：(1)尿素中C、N、O三種元素的電負性由小到大的順序是(用元素符號表示)。(2)工業(yè)上，用和制備尿素，總反應分兩個基元反應(反應歷程與相對能量關系如圖1)：①②寫出總反應的熱化學方程式：。該歷程中決速步驟的反應是(填“①”或“②”)。(3)有人設想直接利用反應進行人工固氮制備尿素，從熱力學角度判斷該反應(填“可行”或“不可行”')，理由為。(4)碳酸丙烯酯(PC)是鋰離子電池的常用溶劑。工業(yè)上常用尿素合成碳酸丙烯酯。已知：碳酸丙烯酯的結構簡式為

，沸點為238.14℃；1，2丙二醇(PG)的沸點為162℃。1，2丙二醇和尿素(160℃以上會分解)合成PC的反應如下：

在燒瓶中加入物質的量之比為2：1的PG和尿素，加入催化劑充分反應，測定不同溫度下PC的平衡收率變化如圖2所示。PC的收率。①160℃以上，PC的收率下降的主要原因可能是。②150℃時，PG的平衡轉化率為。以液相中各物質的量分數(shù)代替濃度表示平衡常數(shù)(保留2位小數(shù))?！敬鸢浮?1)O＞N＞C(2)H=134kJ/mol②(3)不可行正反應是焓增、熵減的反應，HTS>0(4)尿素分解(或副產物增多)42.5%10.59【詳解】（1）元素原子的得電子能力越強，則電負性越大，C、N、O三種元素的電負性由小到大的順序是：O＞N＞C。（2）反應①+反應②即可得到總方程式為：H=生成物能量反應物能量=134kJ/mol0kJ/mol=134kJ/mol，反應②的活化能大于反應①，則反應②的速率小于反應①，反應慢的反應為決速反應，該歷程中決速步驟的反應是②。（3）反應是熵減的吸熱反應，H>0，S<0，根據(jù)HTS<0時可以自發(fā)進行判斷，該反應任何溫度下均不能自發(fā)進行。（4）①尿素[CO(NH2)2]受熱易分解，160℃以上，PC的收率下降的主要原因可能是：尿素分解(或副產物增多)；②設起始投入的PG和CO(NH)2的物質的量分別為2mol、1mol，CO(NH2)2轉化的物質的量為amol。列三段式如下：依題意，a=0.85mol，n(PG)=1.15mol，n[CO(NH2)2]=0.15mol，n(PC)=0.85mol，x(PG)=，x[CO(NH2)2]=，x(PC)=，故PG的平衡轉化率，。19．（2023·全國·高三專題練習）和是汽車尾氣的主要成分，它們能緩慢地發(fā)生反應Ⅰ：。(1)汽車行駛時，和在電火花作用下產生，各物質所含化學鍵鍵能數(shù)據(jù)如下表：物質化學鍵鍵能946498632相同條件下，、、三種物質中最穩(wěn)定的是；。(2)工業(yè)上可通過和化合制備甲醇，反應的化學方程式為。已知：①②③寫出工業(yè)上用和合成的熱化學方程式：。(3)反應I在常溫下可以自發(fā)進行，則該反應的正反應為(填“吸熱”或“放熱”)反應。(4)為減少汽車尾氣污染，下列措施合理的有_______(填字母)