2024高考化學(xué)課件 第29講　化學(xué)反應(yīng)的方向與調(diào)控

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化學(xué)反應(yīng)速率和

化學(xué)平衡第29講

化學(xué)反應(yīng)的方向與調(diào)控考點(diǎn)一化學(xué)反應(yīng)的方向考點(diǎn)二反應(yīng)條件的調(diào)控經(jīng)典真題·明考向作業(yè)手冊(cè)考點(diǎn)一化學(xué)反應(yīng)的方向知識(shí)梳理

夯實(shí)必備知識(shí)

|提升關(guān)鍵能力夯實(shí)必備知識(shí)1.自發(fā)反應(yīng)(1)含義在溫度和壓強(qiáng)一定的條件下

就能自發(fā)進(jìn)行的反應(yīng)稱為自發(fā)反應(yīng)。(2)特點(diǎn)①體系趨向于從

狀態(tài)轉(zhuǎn)變?yōu)?/p>

狀態(tài)(體系對(duì)外部

或

熱量)。

②在密閉條件下,體系有從

自發(fā)地轉(zhuǎn)變?yōu)?/p>

的傾向性(無序體系更加穩(wěn)定)。

無需借助外力高能低能做功釋放有序無序夯實(shí)必備知識(shí)2.熵和熵變(1)熵是量度體系

的物理量,符號(hào)為S。

(2)影響熵大小的因素:①相同條件下,物質(zhì)不同熵不同。②同一物質(zhì):S(g)

S(l)

S(s)。

(3)熵變(ΔS)=

的總熵-

的總熵。

混亂程度>>生成物反應(yīng)物夯實(shí)必備知識(shí)3.反應(yīng)進(jìn)行的方向(1)判據(jù)<><=>夯實(shí)必備知識(shí)(2)一般規(guī)律:①ΔH

0,ΔS

0的反應(yīng)任何溫度下都能自發(fā)進(jìn)行;

②ΔH

0,ΔS

0的反應(yīng)任何溫度下都不能自發(fā)進(jìn)行;

③ΔH和ΔS的作用相反,且相差不大時(shí),

對(duì)反應(yīng)的方向起決定性作用。當(dāng)ΔH<0,ΔS<0時(shí)

下反應(yīng)能自發(fā)進(jìn)行;當(dāng)ΔH>0,ΔS>0時(shí),

下反應(yīng)能自發(fā)進(jìn)行。

說明:對(duì)于一個(gè)特定的氣相反應(yīng),熵變的大小取決于反應(yīng)前后氣體物質(zhì)的化學(xué)計(jì)量數(shù)的大小。<>><溫度低溫高溫夯實(shí)必備知識(shí)1.判斷正誤(正確的打“√”,錯(cuò)誤的打“×”)(1)能自發(fā)進(jìn)行的反應(yīng),一定是放熱反應(yīng)(

)(2)同種物質(zhì)不同狀態(tài)時(shí)熵值不同,氣態(tài)時(shí)最大

(

)(3)在同一條件下不同物質(zhì)有不同的熵值,其體系的混亂程度越大,熵值越大(

)(4)熵增的反應(yīng)一定能自發(fā)進(jìn)行(

)×[解析]吸熱反應(yīng)也可能自發(fā)進(jìn)行?！獭蘙解析]反應(yīng)的自發(fā)性由焓判據(jù)和熵判據(jù)共同決定?！梁粚?shí)必備知識(shí)(5)一個(gè)反應(yīng)能否自發(fā)進(jìn)行取決于該反應(yīng)是放熱還是吸熱(

)(6)用焓判據(jù)或熵判據(jù)判斷同一反應(yīng)進(jìn)行的方向其結(jié)果相同(

)×[解析]反應(yīng)能否自發(fā)進(jìn)行與ΔH、ΔS有關(guān)?！羀解析]用焓判據(jù)或熵判據(jù)判斷同一反應(yīng)進(jìn)行的方向其結(jié)果不一定相同。夯實(shí)必備知識(shí)2.25℃和1.01×105Pa時(shí),反應(yīng):2N2O5(g)=4NO2(g)+O2(g)

ΔH=+56.7kJ·mol-1能自發(fā)進(jìn)行,其原因是

。

熵增效應(yīng)大于能量效應(yīng)[解析]根據(jù)熵判據(jù),該反應(yīng)是熵增反應(yīng),能自發(fā)進(jìn)行;根據(jù)焓判據(jù),該反應(yīng)是吸熱反應(yīng),不能自發(fā)進(jìn)行。事實(shí)上該反應(yīng)能自發(fā)進(jìn)行,說明熵增效應(yīng)大于能量效應(yīng)。1.[2022·浙江紹興模擬]下列說法正確的是(

)A.常溫下,1molSO2的熵值小于1molSO3B.自發(fā)反應(yīng)CO2(g)+H2(g)?CO(g)+H2O(g)

ΔH>0,則ΔS>0C.可以把CO分解:2CO(g)=2C(s)+O2(g),收集碳,實(shí)現(xiàn)變廢為寶D.NaNO2溶于水,ΔH<0,ΔS<0提升關(guān)鍵能力題組

化學(xué)反應(yīng)進(jìn)行的方向B[解析]常溫下,SO2為氣態(tài),SO3為液態(tài),所以1molSO2的熵值大于1molSO3,故A錯(cuò)誤;CO2(g)+H2(g)?CO(g)+H2O(g)

ΔH>0,因ΔH-TΔS<0能自發(fā),所以ΔS>0,故B正確;1.[2022·浙江紹興模擬]下列說法正確的是(

)A.常溫下,1molSO2的熵值小于1molSO3B.自發(fā)反應(yīng)CO2(g)+H2(g)?CO(g)+H2O(g)

ΔH>0,則ΔS>0C.可以把CO分解:2CO(g)=2C(s)+O2(g),收集碳,實(shí)現(xiàn)變廢為寶D.NaNO2溶于水,ΔH<0,ΔS<0提升關(guān)鍵能力題組

化學(xué)反應(yīng)進(jìn)行的方向B反應(yīng)2CO(g)=2C(s)+O2(g)是ΔH>0,ΔS<0,則ΔH-TΔS>0,所以該反應(yīng)不能自發(fā)進(jìn)行,故C錯(cuò)誤;NaNO2溶于水吸收熱量,ΔH>0,故D錯(cuò)誤。2.灰錫結(jié)構(gòu)松散,不能用于制造器皿,而白錫結(jié)構(gòu)堅(jiān)固,可以制造器皿。現(xiàn)把白錫制成的器皿放在0℃、100kPa的室內(nèi)存放,它會(huì)不會(huì)變成灰錫而不能再繼續(xù)使用(已知:在0℃、100kPa條件下白錫轉(zhuǎn)化為灰錫的反應(yīng)焓變和熵變分別為ΔH=-2180.9J·mol-1,ΔS=-6.61J·mol-1·K-1)(

)A.會(huì)變成灰錫

B.不會(huì)變成灰錫C.不能確定

D.升高溫度才會(huì)變成灰錫提升關(guān)鍵能力A[解析]在等溫、等壓條件下,自發(fā)反應(yīng)總是向著ΔH-TΔS<0的方向進(jìn)行。因此,在0℃、100kPa條件下,白錫會(huì)不會(huì)變?yōu)榛义a的問題就轉(zhuǎn)化為求算反應(yīng):白錫→灰錫的ΔH-TΔS值的問題。ΔH-TΔS=-2180.9J·mol-1-273K×(-6.61J·mol-1·K-1)≈-376.37J·mol-1<0,因此在該條件下白錫會(huì)變?yōu)榛义a。3.已知在100kPa、298.15K時(shí)石灰石分解的反應(yīng)為CaCO3(s)=CaO(s)+CO2(g)

ΔH=+178.3kJ·mol-1、ΔS=160.4J·mol-1·K-1,回答下列問題。(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

。提升關(guān)鍵能力不能

能1111.6K提升關(guān)鍵能力[歸納總結(jié)]

四象限法判斷反應(yīng)能否自發(fā)進(jìn)行在溫度、壓強(qiáng)一定的條件下,反應(yīng)總是向ΔG=ΔH-TΔS<0的方向進(jìn)行,直至達(dá)到平衡狀態(tài)?；瘜W(xué)反應(yīng)方向可歸納為如下四個(gè)方面:考點(diǎn)二反應(yīng)條件的調(diào)控知識(shí)梳理

夯實(shí)必備知識(shí)|提升關(guān)鍵能力夯實(shí)必備知識(shí)1.控制反應(yīng)條件的目的(1)促進(jìn)有利的化學(xué)反應(yīng)通過控制反應(yīng)條件,可以

化學(xué)反應(yīng)速率,

反應(yīng)物的轉(zhuǎn)化率,從而促進(jìn)有利的化學(xué)反應(yīng)進(jìn)行。

(2)抑制有害的化學(xué)反應(yīng)通過控制反應(yīng)條件,可以

化學(xué)反應(yīng)速率,減少甚至消除有害物質(zhì)的產(chǎn)生或控制副反應(yīng)的發(fā)生,從而抑制有害的化學(xué)反應(yīng)繼續(xù)進(jìn)行。

加快提高減緩夯實(shí)必備知識(shí)2.控制反應(yīng)條件的基本措施(1)控制化學(xué)反應(yīng)速率的措施通過改變反應(yīng)體系的

、溶液的濃度、氣體的

(或濃度)、固體的

以及使用催化劑等途徑調(diào)控反應(yīng)速率。

(2)提高轉(zhuǎn)化率的措施通過改變可逆反應(yīng)體系的溫度、溶液的濃度、氣體的壓強(qiáng)(或濃度)等改變可逆反應(yīng)的限度,從而提高轉(zhuǎn)化率。如:以工業(yè)合成氨為例,理解運(yùn)用化學(xué)反應(yīng)原理選擇化工生產(chǎn)中的適宜條件溫度壓強(qiáng)表面積夯實(shí)必備知識(shí)①反應(yīng)原理N2(g)+3H2(g)?2NH3(g)

ΔH=-92.4kJ·mol-1②

放熱減少

夯實(shí)必備知識(shí)升高增大催化劑增大降低400~50010~30鐵觸媒循環(huán)操作[解析]合成氨反應(yīng)ΔH<0,溫度越低越利于平衡正向移動(dòng)。夯實(shí)必備知識(shí)1.判斷正誤(正確的打“√”,錯(cuò)誤的打“×”)(1)合成氨反應(yīng)在高溫下能自發(fā)進(jìn)行(

)(2)溫度越高越利于合成氨反應(yīng)平衡正向移動(dòng)(

)×[解析]合成氨反應(yīng)ΔH<0,ΔS<0,ΔH-TΔS在低溫下小于0?！梁粚?shí)必備知識(shí)(3)合成氨反應(yīng)中,壓強(qiáng)越大越利于反應(yīng)速率加快和平衡正向移動(dòng)(

)(4)使用催化劑能提高合成氨反應(yīng)物的平衡轉(zhuǎn)化率(

)√×[解析]催化劑同倍數(shù)地加快正、逆反應(yīng)速率,對(duì)平衡轉(zhuǎn)化率無影響。夯實(shí)必備知識(shí)2.工業(yè)上合成氨一般采用700K左右的溫度,其原因是

。

①適當(dāng)提高氨的合成速率②提高H2的轉(zhuǎn)化率③提高氨的產(chǎn)率④催化劑在700K時(shí)活性最大①④1.

[2022·浙江卷節(jié)選]主要成分為H2S的工業(yè)廢氣的回收利用有重要意義。根據(jù)文獻(xiàn),將H2S和CH4的混合氣體導(dǎo)入石英管反應(yīng)器熱解(一邊進(jìn)料,另一邊出料),發(fā)生如下反應(yīng):Ⅰ.2H2S(g)?2H2(g)+S2(g)

ΔH1=+170kJ·mol-1Ⅱ.CH4(g)+S2(g)?CS2(g)+2H2(g)

ΔH2=+64kJ·mol-1總反應(yīng):Ⅲ.2H2S(g)+CH4(g)?CS2(g)+4H2(g)投料按體積之比V(H2S)∶V(CH4)=2∶1,并用N2稀釋;常壓、不同溫度下反應(yīng)相同時(shí)間后,測得H2和CS2的體積分?jǐn)?shù)如下表:提升關(guān)鍵能力題組

反應(yīng)條件的控制溫度/℃9501000105011001150H2/(V%)0.51.53.65.58.5CS2/(V%)0.00.00.10.41.8請(qǐng)回答:(1)反應(yīng)Ⅲ能自發(fā)進(jìn)行的條件是

。提升關(guān)鍵能力[解析]根據(jù)蓋斯定律可知反應(yīng)Ⅰ+反應(yīng)Ⅱ即得到反應(yīng)Ⅲ的ΔH=+234kJ·mol-1,這說明反應(yīng)Ⅲ是氣體分子數(shù)增多(即ΔS>0)的吸熱反應(yīng),根據(jù)ΔG=ΔH-TΔS<0反應(yīng)自發(fā)進(jìn)行可知,反應(yīng)Ⅲ自發(fā)進(jìn)行的條件是高溫。高溫(2)下列說法正確的是

。

A.其他條件不變時(shí),用Ar替代N2作稀釋氣體,對(duì)實(shí)驗(yàn)結(jié)果幾乎無影響B(tài).其他條件不變時(shí),溫度越高,H2S的轉(zhuǎn)化率越高C.由實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)推出H2S中的S—H鍵強(qiáng)于CH4中的C—H鍵D.恒溫恒壓下,增加N2的體積分?jǐn)?shù),H2的濃度升高提升關(guān)鍵能力[解析]Ar是稀有氣體,與體系中物質(zhì)不反應(yīng),所以其他條件不變時(shí),用Ar替代N2作稀釋氣體,對(duì)實(shí)驗(yàn)結(jié)果幾乎無影響,A正確;反應(yīng)Ⅰ和Ⅲ的正反應(yīng)均吸熱,升高溫度平衡正向移動(dòng),溫度越高,H2S的轉(zhuǎn)化率越高,B正確;AB(2)下列說法正確的是

。

A.其他條件不變時(shí),用Ar替代N2作稀釋氣體,對(duì)實(shí)驗(yàn)結(jié)果幾乎無影響B(tài).其他條件不變時(shí),溫度越高,H2S的轉(zhuǎn)化率越高C.由實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)推出H2S中的S—H鍵強(qiáng)于CH4中的C—H鍵D.恒溫恒壓下,增加N2的體積分?jǐn)?shù),H2的濃度升高提升關(guān)鍵能力根據(jù)表中數(shù)據(jù)無法得出H2S中S—H和CH4中C—H的相對(duì)強(qiáng)弱,事實(shí)上C—H的鍵能大于S—H鍵能,C錯(cuò)誤;恒溫恒壓下,增加N2的體積分?jǐn)?shù),相當(dāng)于增大容積減小壓強(qiáng),平衡正向移動(dòng),H2的物質(zhì)的量增加,但容器容積增加,H2濃度減小,D錯(cuò)誤。AB(3)在1000℃、常壓下,保持通入的H2S體積分?jǐn)?shù)不變,提高投料比[V(H2S)∶V(CH4)],H2S的轉(zhuǎn)化率不變,原因是

。

提升關(guān)鍵能力[解析]根據(jù)表中數(shù)據(jù)可知1000℃時(shí)CH4不參與反應(yīng),相同分壓的H2S經(jīng)歷相同的時(shí)間轉(zhuǎn)化率相同,所以在1000℃、常壓下,保持通入的H2S體積分?jǐn)?shù)不變,提高投料比[V(H2S)∶V(CH4)]時(shí)H2S的轉(zhuǎn)化率不變。 1000℃時(shí)CH4不參與反應(yīng),相同分壓的H2S經(jīng)歷相同的時(shí)間轉(zhuǎn)化率相同溫度/℃9501000105011001150H2/(V%)0.51.53.65.58.5CS2/(V%)0.00.00.10.41.8(4)在950~1150℃范圍內(nèi)(其他條件不變),S2(g)的體積分?jǐn)?shù)隨溫度升高發(fā)生變化,寫出該變化規(guī)律并分析原因:

。

提升關(guān)鍵能力[解析]由于在低溫段,以反應(yīng)Ⅰ為主,隨溫度升高,S2(g)的體積分?jǐn)?shù)增大;在高溫段,隨溫度升高,反應(yīng)Ⅱ消耗S2的速率大于反應(yīng)Ⅰ生成S2的速率,S2(g)的體積分?jǐn)?shù)減小,因此變化規(guī)律是先升后降。

先升后降。在低溫段,以反應(yīng)Ⅰ為主,隨溫度升高,S2(g)的體積分?jǐn)?shù)增大;在高溫段,隨溫度升高,反應(yīng)Ⅱ消耗S2的速率大于反應(yīng)Ⅰ生成S2的速率,S2(g)的體積分?jǐn)?shù)減小2.二氧化碳是一種寶貴的碳氧資源。以CO2和NH3為原料合成尿素是固定和利用CO2的成功范例。在尿素合成塔中的主要反應(yīng)可表示為:反應(yīng)Ⅰ:2NH3(g)+CO2(g)?NH2COONH4(s)

ΔH1=-159.47kJ·mol-1反應(yīng)Ⅱ:NH2COONH4(s)?CO(NH2)2(s)+H2O(g)

ΔH2=+72.49kJ·mol-1請(qǐng)回答下列問題:(1)寫出以CO2和NH3為原料生成尿素和氣態(tài)水的熱化學(xué)方程式:

,反應(yīng)Ⅱ自發(fā)進(jìn)行的條件是

。

提升關(guān)鍵能力2NH3(g)+CO2(g)?CO(NH2)2(s)+H2O(g)

ΔH=-86.98kJ·mol-1

高溫[解析]反應(yīng)Ⅰ:2NH3(g)+CO2(g)?NH2COONH4(s)

ΔH1=-159.47kJ·mol-1,反應(yīng)Ⅱ:NH2COONH4(s)?CO(NH2)2(s)+H2O(g)

ΔH2=+72.49kJ·mol-1,由蓋斯定律:反應(yīng)Ⅰ+反應(yīng)Ⅱ,得到2NH3(g)+CO2(g)?CO(NH2)2(s)+H2O(g)

ΔH3=-86.98kJ·mol-1;反應(yīng)Ⅱ的ΔH>0,ΔS>0,要使得ΔG=ΔH-T·ΔS<0,則T需要較大,即該反應(yīng)為高溫自發(fā)。提升關(guān)鍵能力

提升關(guān)鍵能力ABD[解析]合成尿素的反應(yīng)是放熱反應(yīng),溫度升高,平衡逆向移動(dòng),平衡常數(shù)逐漸減小,尿素為固體,移走部分尿素平衡不移動(dòng),故A、B錯(cuò)誤;溫度越高,發(fā)生副反應(yīng)的可能性越高,會(huì)導(dǎo)致二氧化碳轉(zhuǎn)化率減小,故C正確;根據(jù)圖像,水碳比越高,二氧化碳的轉(zhuǎn)化率越低,故D錯(cuò)誤。提升關(guān)鍵能力經(jīng)典真題·明考向知識(shí)梳理

1.[2021·遼寧卷節(jié)選]苯催化加氫制備環(huán)己烷是化工生產(chǎn)中的重要工藝,一定條件下,發(fā)生如下反應(yīng):Ⅰ.主反應(yīng):(g)+3H2(g)?(g)

ΔH1<0Ⅱ.副反應(yīng):(g)?(g)

ΔH2>0回答下列問題:(1)已知:Ⅲ.2H2(g)+O2(g)=2H2O(l)

ΔH3Ⅳ.2(g)+15O2(g)=12CO2(g)+6H2O(l)

ΔH4Ⅴ.(g)+9O2(g)=6CO2(g)+6H2O(l)

ΔH5則ΔH1=

(用ΔH3、ΔH4和ΔH5表示)。

1.[2021·遼寧卷節(jié)選]苯催化加氫制備環(huán)己烷是化工生產(chǎn)中的重要工藝,一定條件下,發(fā)生如下反應(yīng):Ⅰ.主反應(yīng):(g)+3H2(g)?(g)

ΔH1<0Ⅱ.副反應(yīng):(g)?(g)

ΔH2>0回答下列問題:(2)有利于提高平衡體系中環(huán)己烷體積分?jǐn)?shù)的措施有

。

A.適當(dāng)升溫

B.適當(dāng)降溫C.適當(dāng)加壓

D.適當(dāng)減壓BC[解析]根據(jù)主反應(yīng)

(g)+3H2(g)?

(g)的正反應(yīng)是一個(gè)氣體體積減小的反應(yīng),且為放熱反應(yīng),結(jié)合勒夏特列原理,可采用適當(dāng)降低溫度和適當(dāng)加壓的方法來促進(jìn)平衡正向移動(dòng),而升溫和減壓都將使平衡逆向移動(dòng)。1.[2021·遼寧卷節(jié)選]苯催化加氫制備環(huán)己烷是化工生產(chǎn)中的重要工藝,一定條件下,發(fā)生如下反應(yīng):Ⅰ.主反應(yīng):(g)+3H2(g)?(g)

ΔH1<0Ⅱ.副反應(yīng):(g)?(g)

ΔH2>0回答下列問題:(3)反應(yīng)Ⅰ在管式反應(yīng)器中進(jìn)行,實(shí)際投料往往在n(H2)∶n(C6H6)=3∶1的基礎(chǔ)上適當(dāng)增大H2用量,其目的是

。提高苯的利用率[解析]反應(yīng)Ⅰ在管式反應(yīng)器中進(jìn)行,實(shí)際投料往往在n(H2)∶n(C6H6)=3∶1的基礎(chǔ)上適當(dāng)增大H2用量,使平衡正向移動(dòng),從而提高苯的轉(zhuǎn)化率即利用率。1.[2021·遼寧卷節(jié)選]苯催化加氫制備環(huán)己烷是化工生產(chǎn)中的重要工藝,一定條件下,發(fā)生如下反應(yīng):Ⅰ.主反應(yīng):(g)+3H2(g)?(g)

ΔH1<0Ⅱ.副反應(yīng):(g)?(g)

ΔH2>0(4)氫原子和苯分子吸附在催化劑表面活性中心時(shí),才能發(fā)生反應(yīng),機(jī)理如圖。當(dāng)H2中混有微量H2S或CO等雜質(zhì)時(shí),會(huì)導(dǎo)致反應(yīng)Ⅰ的產(chǎn)率降低,推測其可能原因?yàn)?/p>

。

金屬催化劑會(huì)與H2S或CO反應(yīng)從而失去催化活性[解析]氫原子和苯分子吸附在催化劑表面活性中心時(shí),才能發(fā)生反應(yīng),機(jī)理如題圖。當(dāng)H2中混有微量H2S或CO等雜質(zhì)時(shí),會(huì)導(dǎo)致反應(yīng)Ⅰ的產(chǎn)率降低,推測其可能原因?yàn)榻饘俅呋瘎?huì)與H2S或CO反應(yīng)從而失去催化活性。

271[解析]由C3H8(g)=C3H6(g)+H2(g)

ΔH1=+125kJ·mol-1,可知反應(yīng)中需要斷裂2molC—H、形成1mol碳碳π鍵和1molH—H,則416kJ·mol-1×2-E(碳碳π鍵)-436kJ·mol-1=+125kJ·mol-1,解得:E(碳碳π鍵)=271kJ·mol-1,所以形成1mol碳碳π鍵放出的能量為271kJ。

減小氣體濃度,使平衡右移,提高C3H8(g)轉(zhuǎn)化率16.7

2

H2和C3H6都消耗O2

(4)恒溫剛性密閉容器中通入氣體分壓比為p(C3H8)∶p(O2)∶p(N2)=2∶13∶85的混合氣體,已知某反應(yīng)條件下只發(fā)生如下反應(yīng)(k,k'為速率常數(shù)):反應(yīng)Ⅱ:2C3H8(g)+O2(g)=2C3H6(g)+2H2O(g)

k反應(yīng)Ⅲ:2C3H6(g)+9O2(g)=6CO2(g)+6H2O(g)

k'實(shí)驗(yàn)測得丙烯的凈生成速率方程為v(C3H6)=kp(C3H8)-k'p(C3H6),可推測丙烯的濃度隨時(shí)間的變化趨勢(shì)為

,其理由是

。

先增大后減小反應(yīng)開始時(shí),體系中主要發(fā)生反應(yīng)Ⅱ,c(C3H6)逐漸增大,隨著反應(yīng)進(jìn)行,p(C3H8)減小,p(C3H6)增大,v(C3H6)減小,體系中主要發(fā)生反應(yīng)Ⅲ,c(C3H6)逐漸減小[解析]反應(yīng)開始時(shí),反應(yīng)Ⅱ向右進(jìn)行,c(C3H6)逐漸增大,且體系中以反應(yīng)Ⅱ?yàn)橹?隨著反應(yīng)進(jìn)行,p(C3H8)減小,p(C3H6)增大,使得v(C3H6)減小,體系中以反應(yīng)Ⅲ為主,因此丙烯的濃度隨時(shí)間的變化趨勢(shì)為先增大后減小。1.下列說法中不正確的(

)A.SiO2(s)+2C(s)=Si(s)+2CO(g)只能在高溫下自發(fā)進(jìn)行,則該反應(yīng)的ΔH>0B.3C(s)+CaO(s)=CaC2(s)+CO(g)在常溫下不能自發(fā)進(jìn)行,說明該反應(yīng)的ΔH>0C.BaSO4(s)+4C(s)=BaS(s)+4CO(g)室溫下不能自發(fā)進(jìn)行,說明該反應(yīng)的ΔH<0D.常溫下,2NO(g)+O2(g)=2NO2(g)能夠自發(fā)進(jìn)行,則該反應(yīng)的ΔH<0備用習(xí)題C備用習(xí)題[解析]該反應(yīng)為熵增反應(yīng),則有ΔS>0;該反應(yīng)只能在高溫下自發(fā)進(jìn)行,說明在低溫時(shí)ΔH-TΔS>0,則該反應(yīng)的ΔH>0,A正確。該反應(yīng)為熵增反應(yīng),則有ΔS>0;該反應(yīng)在常溫下不能自發(fā)進(jìn)行,說明常溫時(shí)ΔH-TΔS>0,即該反應(yīng)的ΔH>0,B正確。該反應(yīng)為熵增反應(yīng),則有ΔS>0;該反應(yīng)室溫下不能自發(fā)進(jìn)行,說明室溫時(shí)ΔH-TΔS>0,即該反應(yīng)的ΔH>0,C錯(cuò)誤。該反應(yīng)為熵減反應(yīng),則有ΔS<0;該反應(yīng)常溫下能自發(fā)進(jìn)行,說明常溫時(shí)ΔH-TΔS<0,即該反應(yīng)的ΔH<0,D正確。備用習(xí)題

C備用習(xí)題

考點(diǎn)一

化學(xué)反應(yīng)的方向1.下列反應(yīng)在任何溫度下都不能自發(fā)進(jìn)行的是 (

)A.2CO(g)?2C(s)+O2(g)

ΔH>0B.N2O4(g)?2NO2(g)

ΔH>0C.N2(g)+3H2(g)?2NH3(g)

ΔH<0D.CO2(g)+3H2(g)?CH3OH(g)+H2O(g)

ΔH<0A1234567891011121312345678910111213[解析]反應(yīng)能自發(fā)進(jìn)行應(yīng)有ΔH-TΔS<0。2CO(g)?2C(s)+O2(g)的ΔH>0,ΔS<0,ΔH-TΔS恒大于0,該反應(yīng)在任何溫度下都不能自發(fā)進(jìn)行,A符合;N2O4(g)?2NO2(g)的ΔH>0,ΔS>0,該反應(yīng)在高溫下能自發(fā)進(jìn)行,B不符合;N2(g)+3H2(g)?2NH3(g)的ΔH<0,ΔS<0,該反應(yīng)在低溫下能自發(fā)進(jìn)行,C不符合;CO2(g)+3H2(g)?CH3OH(g)+H2O(g)的ΔH<0,ΔS<0,該反應(yīng)在低溫下能自發(fā)進(jìn)行,D不符合。

A12345678910111213[解析]Na2CO3、CaCO3的溶解焓變相近,主要由熵變決定反應(yīng)方向,Na2CO3比CaCO3易溶解,則ΔS1>ΔS2,故A正確;固體變?yōu)橐后w,混亂程度增大,則ΔS>0,故B錯(cuò)誤;氣體分子數(shù)減少,混亂度減小,則ΔS<0,故C、D錯(cuò)誤。123456789101112133.[2022·浙江溫州二模]相同的溫度和壓強(qiáng)下,有關(guān)下列兩個(gè)反應(yīng)的說法不正確的是(

)注:①其中Δn表示反應(yīng)方程式中氣體化學(xué)計(jì)量數(shù)之差;

②ΔH-TΔS<0的反應(yīng)方向自發(fā)。A.因?yàn)棣相同,所以a與b大小相近B.熱分解溫度:MgCO3(s)>CaCO3(s)C.a-b=S[MgO(s)]+S[CaCO3(s)]-S[MgCO3(s)]-S[CaO(s)]D.兩個(gè)反應(yīng)在不同溫度下的ΔH和Δn都大于零B反應(yīng)ΔH/

(kJ·mol-1)ΔnΔS/(J·K-1·mol-1)MgCO3(s)=MgO(s)+CO2(g)117.61aCaCO3(s)=CaO(s)+CO2(g)177.91b12345678910111213[解析]由方程式可知,兩個(gè)反應(yīng)中氣體化學(xué)計(jì)量數(shù)之差相等,則反應(yīng)的熵變a和b大小相近,故A正確;由ΔH-T·ΔS<0反應(yīng)自發(fā)進(jìn)行,兩個(gè)反應(yīng)ΔS相近,MgCO3的分解反應(yīng)ΔH小,則MgCO3的分解溫度小于CaCO3,故B錯(cuò)誤;由方程式可知反應(yīng)的熵變a和b的差值:a-b=S[MgO(s)]+S[CaCO3(s)]-S[MgCO3(s)]-S[CaO(s)],故C正確;由表格數(shù)據(jù)可知,兩個(gè)反應(yīng)都是氣體分子數(shù)增加的吸熱反應(yīng),故兩個(gè)反應(yīng)在不同溫度下的ΔH和Δn都大于零,故D正確。123456789101112134.下列說法不正確的是

(

)A.因?yàn)殪首兒挽刈兌寂c反應(yīng)的自發(fā)性有關(guān),因此焓變或熵變均可以單獨(dú)作為反應(yīng)自發(fā)性的判據(jù)B.反應(yīng)NH4HCO3(s)?NH3(g)+H2O(g)+CO2(g)

ΔH=+185.57kJ·mol-1能自發(fā)進(jìn)行,原因是體系有自發(fā)向混亂度增加的方向進(jìn)行的傾向C.ΔH<0、ΔS>0的反應(yīng)在任何溫度下都能自發(fā)進(jìn)行D.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)速率A12345678910111213[解析]化學(xué)反應(yīng)的焓變和熵變共同決定反應(yīng)方向,A項(xiàng)錯(cuò)誤;該反應(yīng)的焓變大于0、熵變大于0,根據(jù)ΔG=ΔH-TΔS<0能自發(fā)進(jìn)行可判斷,自發(fā)進(jìn)行的原因是體系有自發(fā)地向混亂度增大的方向轉(zhuǎn)變的傾向,B項(xiàng)正確;根據(jù)ΔG=ΔH-TΔS<0能自發(fā)進(jìn)行可判斷,ΔH<0、ΔS>0的反應(yīng)在任何溫度下都能自發(fā)進(jìn)行,C項(xiàng)正確;在其他外界條件不變的情況下,使用催化劑可以改變反應(yīng)活化能從而改變化學(xué)反應(yīng)速率,D項(xiàng)正確。123456789101112135.[2022·浙江紹興諸暨二模]假定X2與Y2都是理想氣體(氣體本身不占體積,不考慮氣體間相互作用,不考慮碰撞能量損失),在如圖所示的過程中,下列說法正確的是(

)A.若X2、Y2均為O2,則ΔS>0,混合過程自發(fā)進(jìn)行B.若X2、Y2均為O2,則ΔS<0,混合過程不自發(fā)C.若X2、Y2分別為N2與O2,則ΔS>0,混合過程自發(fā)進(jìn)行D.若X2、Y2分別為N2與O2,則ΔS<0,混合過程不自發(fā)C12345678910111213[解析]若X2、Y2均為O2,混合前后氣體濃度、分壓、溫度均相同,則ΔS=0,混合過程自發(fā)進(jìn)行,A、B錯(cuò)誤;若X2、Y2分別為N2與O2,混合前后氣體溫度均相同,但濃度、分壓均減小,則ΔS>0,混合過程自發(fā)進(jìn)行,C正確,D錯(cuò)誤。

12345678910111213C12345678910111213[解析]該反應(yīng)焓變?chǔ)<0,反應(yīng)前后氣體分子數(shù)減少,熵變?chǔ)<0,依據(jù)ΔG=ΔH-TΔS<0反應(yīng)能自發(fā)進(jìn)行可知,該反應(yīng)在低溫條件下自發(fā)進(jìn)行,A錯(cuò)誤;二氧化硫與氧氣反應(yīng)為可逆反應(yīng),1molSO2與足量氧氣充分反應(yīng),放出的熱量小于98kJ,B錯(cuò)誤;升高溫度,活化分子數(shù)增加,單位體積內(nèi)活化分子百分?jǐn)?shù)增加,C正確;升高溫度,反應(yīng)速率常數(shù)增大,該反應(yīng)為放熱反應(yīng),升高溫度平衡逆向移動(dòng),二氧化硫平衡轉(zhuǎn)化率降低,反應(yīng)速率先隨溫度的升高而增大,原因是溫度升高導(dǎo)致k增大對(duì)v的提高大于α引起的降低,D錯(cuò)誤。7.下列有關(guān)敘述中正確的是(

)B12345678910111213選項(xiàng)化學(xué)反應(yīng)方程式已知條件預(yù)測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>012345678910111213[解析]該反應(yīng)中固體分解生成氣體和固體,則該反應(yīng)熵增加,且為吸熱反應(yīng),則有ΔH>0,ΔS>0,當(dāng)溫度升高時(shí),使ΔH-TΔS<0,該反應(yīng)能自發(fā)進(jìn)行,A錯(cuò)誤。該反應(yīng)的ΔH<0,若為熵增加反應(yīng),任何溫度下都能自發(fā)進(jìn)行;若為熵減反應(yīng),在低溫下能自發(fā)進(jìn)行,故x可能等于1、2、3,B正確。該反應(yīng)為熵增反應(yīng),即ΔS>0,當(dāng)ΔH<0時(shí),在任何溫度下均能自發(fā)進(jìn)行;當(dāng)ΔH>0時(shí),高溫下可自發(fā)進(jìn)行,C錯(cuò)誤。該反應(yīng)為熵減反應(yīng),常溫下能自發(fā)進(jìn)行,說明該反應(yīng)一定是放熱反應(yīng),則有ΔH<0,D錯(cuò)誤。8.圖為工業(yè)合成氨的流程圖,下列有關(guān)說法不正確的是(

)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,又可以增大反應(yīng)速率C.步驟③④⑤均有利于提高原料的平衡轉(zhuǎn)化率D.液態(tài)NH3除可生產(chǎn)化肥外,還可作制冷劑C12345678910111213考點(diǎn)二

反應(yīng)條件的調(diào)控[解析]步驟①中“凈化”可以除去原料氣中的雜質(zhì)氣體,防止雜質(zhì)氣體降低催化劑的催化效果,A項(xiàng)正確;合成氨反應(yīng)是氣體分子數(shù)減小的反應(yīng),則步驟②中“加壓”可使平衡正向移動(dòng),可提高原料轉(zhuǎn)化率,增大壓強(qiáng),可以使反應(yīng)物濃度增大,則可增大反應(yīng)速率,B項(xiàng)正確;步驟③為“催化反應(yīng)”,催化劑只能改變反應(yīng)速率,不能使平衡發(fā)生移動(dòng),并且該反應(yīng)為放熱反應(yīng),高溫不利于提高平衡轉(zhuǎn)化率,故不能提高平衡轉(zhuǎn)化率,C項(xiàng)錯(cuò)誤;氨是制備氮肥的原料,液氨汽化時(shí)吸收大量熱,使周圍溫度急劇降低,可以作為制冷劑,D項(xiàng)正確。12345678910111213

D12345678910111213[解析]NH3與O2作用分別生成N2、NO、N2O的反應(yīng)均為放熱反應(yīng),根據(jù)勒夏特列原理,升高溫度,平衡向逆反應(yīng)方向移動(dòng),氨氣的平衡轉(zhuǎn)化率降低,故A錯(cuò)誤;根據(jù)圖像,在225~300℃范圍,隨溫度的升高,生成N2的選擇性降低,NH3的轉(zhuǎn)化率基本不變,則產(chǎn)生氮?dú)獾牧繙p少,故B錯(cuò)誤;根據(jù)圖像,溫度高于250℃,N2的選擇性降低,且氨氣的轉(zhuǎn)化率變化并不大,浪費(fèi)能源,根據(jù)圖像,溫度應(yīng)略小于225℃,此時(shí)氨氣的轉(zhuǎn)化率、氮?dú)獾倪x擇性較大,故C錯(cuò)誤;氮?dú)鈱?duì)環(huán)境無污染,氮氧化物污染環(huán)境,因此高效除去尾氣中的NH3,需研發(fā)低溫下NH3轉(zhuǎn)化率高和N2選擇性高的催化劑,故D正確。1234567891011121310.某課題組利用碳氨液[(NH4)2CO3、NH3·H2O]從輝銅礦石(主要成分為Cu2S)中直接浸取銅并制取銅鹽,其過程如圖所示。其反應(yīng)機(jī)理如下:①Cu2S(s)?

2Cu+(aq)+S2-(aq)(快反應(yīng))

②4Cu++O2+2H2O?4Cu2++4OH-(慢反應(yīng))③Cu2++4NH3·H2O?[Cu(NH3)4]2++4H2O(快反應(yīng))下列說法正確的是(

)A.通入熱的空氣可以加快銅的浸出率,溫度越高,浸出率越大B.浸出裝置發(fā)生的反應(yīng)中,熱空氣的作用是作氧化劑,[Cu(NH3)4]2+是還原產(chǎn)物C.在浸出裝置中加入適量的(NH4)2S2O8,使平衡①②正向移動(dòng),銅的浸出率增大D.提高銅的浸出率的關(guān)鍵因素是提高反應(yīng)②的速率,原因是反應(yīng)②的活化能比反應(yīng)①③的小C12345678910111213

12345678910111213

12345678910111213

12345678910111213

b

12345678910111213

12345678910111213Ⅱ.氧化法:(3)NO和NH3在有氧條件及催化劑作用下發(fā)生反應(yīng):4NO(g)+4NH3(g)+O2(g)?

4N2(g)+6H2O(g)

ΔH<0,當(dāng)溫度升高到550~700℃時(shí),NO轉(zhuǎn)化率明顯下降,NO2產(chǎn)率明顯上升,可能原因是

。

12345678910111213[解析]4NO(g)+4NH3(g)+O2(g)?4N2(g)+6H2O(g)

ΔH<0,當(dāng)溫度升高至一定范圍后,平衡逆向移動(dòng),同時(shí)NH3能被O2氧化轉(zhuǎn)化為NO2,因此當(dāng)溫度升高到550~700℃時(shí),NO轉(zhuǎn)化率明顯下降,NO2產(chǎn)率明顯上升。

當(dāng)溫度升高到550~700℃時(shí),平衡逆移,導(dǎo)致NO轉(zhuǎn)化率下降,同時(shí)NH3在催化劑作用下與O2反應(yīng)轉(zhuǎn)化為NO212.回答下列問題:(1)用釕的配合物作催化劑,一定條件下可直接光催化分解CO2,發(fā)生反應(yīng):2CO2(g)=2CO(g)+O2(g),該反應(yīng)的ΔH

(填“>”“<”或“=”)0,ΔS

(填“>”“<”或“=”)0,在低溫下,該反應(yīng)

(填“能”或“不能”)自發(fā)進(jìn)行。

>

12345678910111213考點(diǎn)三

化學(xué)反應(yīng)的方向與調(diào)控綜合應(yīng)用[解析]由于CO燃燒生成CO2為放熱反應(yīng),則CO2分解生成CO和O2為吸熱反應(yīng),ΔH>0,根據(jù)反應(yīng)式可知,ΔS>0,故低溫下ΔH-TΔS>0,反應(yīng)不能自發(fā)進(jìn)行。>不能(2)已知在100kPa、298K時(shí)石灰石分解反應(yīng)CaCO3(s)=CaO(s)+CO2(g)的ΔH>0,ΔS>0,則:①該反應(yīng)常溫下

(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“不能”)成為反應(yīng)方向的決定因素。不能12345678910111213[解析]①常溫下石灰石不分解,ΔH>0,ΔS>0,ΔH-TΔS在常溫下大于0,不能自發(fā)進(jìn)行。②根據(jù)ΔH-TΔS<0時(shí)反應(yīng)自發(fā)進(jìn)行,已知ΔH>0,ΔS>0,則高溫下該反應(yīng)能自發(fā)進(jìn)行,常溫下不能自發(fā)進(jìn)行,升高溫度可自發(fā)進(jìn)行,溫度能成為反應(yīng)方向的決定因素。能(3)已知CaSO4(s)+CO(g)?CaO(s)+SO2(g)+CO2(g)

ΔH=+218kJ·mol-1,該反應(yīng)能夠自發(fā)進(jìn)行的反應(yīng)條件是

(填“高溫”或“低溫”)。

(4)某吸熱反應(yīng)能自發(fā)進(jìn)行,則該反應(yīng)的ΔS

(填“>”或“<”)0。高溫12345678910111213[解析]

(3)根據(jù)ΔH-TΔS<0,已知該反應(yīng)ΔS>0,ΔH>0,則高溫時(shí)能自發(fā)進(jìn)行。(4)已知某吸熱反應(yīng)能自發(fā)進(jìn)行,即ΔH-TΔS<0,ΔH>0,則ΔS>0。>1234567891011121313.

[2022·浙江東陽模擬]CO催化轉(zhuǎn)化反應(yīng)是一類廣泛應(yīng)用于工業(yè)生產(chǎn)和理論研究的重要反應(yīng)。(1)使用固體催化劑消除汽車尾氣中的CO、NO等污染物,機(jī)理如下[其中Cat(s)表示催化劑,*表示吸附態(tài)]:Ⅰ.NO+Cat(s)=NO*

Ⅱ.CO+Cat(s)=CO*Ⅲ.NO*

=N*+O*

Ⅳ.CO*+O*

=CO2+Cat(s)Ⅴ.N*+N*

=N2+Cat(s)

Ⅵ.NO*+N*

=N2O+Cat(s)經(jīng)測定汽車尾氣中反應(yīng)物及生成物濃度隨溫度變化關(guān)系如圖甲:[解析]由圖可知,330℃時(shí),CO2濃度最