课下巩固精练卷(36) 化学反应的方向 化学反应的调控(Word练习)-【正禾一本通】2025年高考化学高三一轮总复习高效讲义（人教版2019 单选版）

[课下巩固精练卷(三十六)]　化学反应的方向　 化学反应的调控 ________________________________________________________________________ 知识点 题目难易程度 较易 中档 较难 化学反应的方向 1、2 3、5、6、7、11 化学反应的调控 4 8、9 10、12 一、选择题(每题5分，共10题，共50分) 1．下列说法中正确的是(　　 ) A．铁在潮湿空气中生锈是自发过程 B．电解池的反应是属于自发反应 C．NH4NO3溶于水吸热，说明其溶于水不是自发过程 D．非自发反应在任何条件下一定都不能发生 解析：选A。铁在潮湿空气中易生锈，故A正确；电解池的反应需要外界提供电能，电解池的反应不属于自发反应，故B错误；NH4NO3溶于水是自发过程，故C错误；非自发反应改变条件后有可能发生，D项错误。 2．下列说法正确的是(　　 ) A．反应N2(g)＋3H2(g)⇌2NH3(g)的ΔH<0，ΔS>0 B．反应2CO(g)＋2NO(g)===N2(g)＋2CO2(g)在常温下能自发进行，则反应的ΔH＞0，ΔS＜0 C．反应TiO2(s)＋2Cl2(g)===TiCl4(g)＋O2(g)　ΔH>0能自发进行，其原因是ΔS>0 D．反应4Fe(s)＋3O2(g)===2Fe2O3(s)常温下可自发进行，该反应为吸热反应 解析：选C。该反应的正反应为气体分子数减少的反应，ΔS<0，A项错误；从反应方程式中气体物质化学计量数来看，物质的量在减小，即熵减小，但反应能自发，则该反应是放热反应，ΔH<0，B项错误；一个吸热反应如果能自发进行，则该反应一定是熵增大反应，C项正确；该反应的气体分子数减小，即熵减小，但反应能自发，说明反应一定为放热反应，D项错误。 3．下列关于焓判据和熵判据的说法中，不正确的是(　　 ) A．放热的自发过程可能是熵减小的过程，吸热的自发过程一定为熵增加的过程 B．4Fe(OH)2(s)＋2H2O(l)＋O2(g)===4Fe(OH)3(s)　ΔH＝－444.3 kJ·mol－1　ΔS＝－280.1 J·mol－1·K－1在常温常压下能自发进行 C．在室温下碳酸钙的分解反应不能自发进行，但同样是这个吸热反应在较高温度(1 200 K)下则能自发进行 D．放热过程(ΔH＜0)或熵增加(ΔS＞0)的过程一定是自发的 解析：选D。反应自发进行的判断依据是ΔH－TΔS＜0，放热的自发过程中ΔH＜0，ΔS可能小于0也可能大于0，所以放热的自发过程可能是熵减小的过程，吸热的自发过程中ΔH＞0、ΔH－TΔS＜0，则ΔS必须大于0，所以吸热的自发过程一定为熵增加的过程，A正确；常温下T＝298 K，则－444.3 kJ·mol－1－298 K×(－280.1×10－3 kJ·mol－1·K－1)＝－360.830 2 kJ/mol＜0，即ΔH－TΔS＜0，所以该反应在常温常压能自发进行，B正确；碳酸钙分解的方程式为CaCO3(s)⇌CaO(s)＋CO2(g)，其中ΔH＞0，ΔS＞0，高温时才能满足反应自发进行的条件ΔH－TΔS＜0，所以碳酸钙的分解在室温下不能自发进行，但在较高温度(1 200 K)下能自发进行，C正确；当ΔG＝ΔH－TΔS＜0时反应自发，仅ΔH＜0或ΔS＞0无法确保ΔG＜0，即不一定自发，D错误。 4．CO2催化加氢制取甲醇的研究，对于环境、能源问题都具有重要的意义。反应如下： 反应i：CO2(g)＋3H2(g)⇌CH3OH(g)＋H2O(g)　ΔH1＝－58 kJ·mol－1 反应ii：CO2(g)＋H2(g)⇌CO(g)＋H2O(g)　ΔH2＝＋42 kJ·mol－1 下列说法不正确的是(　　 ) A．增大氢气浓度能提高二氧化碳的转化率 B．增大压强，有利于反应向生成甲醇的方向进行，反应i的平衡常数增大 C．升高温度，生成甲醇的速率增大，反应ii的限度同时增大 D．选用理想的催化剂可以提高甲醇在最终产物中的比例 解析：选B。增大压强，平衡向气体体积减小的方向移动，则有利于反应i向生成甲醇的方向进行，但是平衡常数只与温度有关，温度不变，平衡常数不变，故B错误。 5．(2023·浙江台州期末)常压下，1 g冰融化成1 g水、1 g水蒸发成1 g水蒸气的焓和熵的变化情况如图所示。 已知：融化过程：H2O(s)⇌H2O(l)　ΔH1、ΔS1 蒸发过程：H2O(l)⇌H2O(g)　ΔH2、ΔS2 下列说法不正确的是(　　 ) A．ΔH1＞0；ΔH2＞0 B．ΔS1＞0；ΔS2＞0 C．ΔS1＞ΔS2 D．蒸发过程属于高温自发过程 解析：选C。水由固态转化为液态吸收能量，融化过程为吸热过程，则ΔH1＞0，蒸发过程为吸热过程，则ΔH2＞0，A正确；同种物质不同状态的混乱度：g>l>s，混乱度越大熵变值越大，则ΔS1＞0、ΔS2＞0，B正确；蒸发过程熵变值更大，即ΔS2＞ΔS1，C错误；蒸发过程ΔH2＞0，ΔS2＞0，根据自发进行的判据：ΔG＝ΔH－TΔS＜0，该反应需要高温条件自发进行，D正确。 6．已知固态、气态离子的标准熵是根据热力学第三定律求出的绝对值，水合态离子的标准熵是以298 K时H＋(aq)的标准熵为0算得的相对值。298 K时一些离子在不同状态下的标准熵值数据如表所示，通过数据分析得出的下列结论不正确的是(　　 ) 标准熵值/(J·mol－1·L－1) 离子 Li＋ Na＋ K＋ Be2＋ Mg2＋ Ca2＋ Al3＋ 固态离子标准熵S(s) 29.1 51.3 64.7 9.5 32.7 41.6 28.3 气态离子标准熵S(g) 138.8 153.7 160.3 136.3 148.6 154.9 164.6 水合态离子标准熵S(aq) 13.4 59 102.5 －129.7 －138.1 －53.1 －321.7 A.金属离子由固态到气态，标准熵值增加 B．同周期金属离子价态越高，水合态离子的标准熵值越小 C．同主族金属离子半径越小，水合态离子的标准熵值越小 D．同主族金属元素固态或气态离子的标准熵值随原子序数增大而增大 解析：选C。由表格数据信息可知：金属离子由固态到气态时，标准熵值增加，A正确；Na、Mg、Al是同一周期元素，从左到右，随原子序数的增大，由Na＋、Mg2＋、Al3＋的水合态离子标准熵值逐渐减小，可推断出：同周期金属离子价态越高，水合态离子的标准熵值越小，B正确；Mg2＋的半径大于Be2＋，但Mg2＋的水合态离子的标准熵值小于Be2＋，C错误；Li、Na、K是同一主族元素，根据表格数据可知：同主族金属元素随原子序数增大，元素的固态或气态离子的标准熵值逐渐增大，D正确。 7．相同的温度和压强下，有关下列两个反应的说法不正确的是(　　 ) 反应 ΔH/ (kJ/mol) Δn ΔS/(J·K－1· mol－1) MgCO3(s)⇌MgO(s)＋CO2(g) 117.6 1 a CaCO3(s)⇌CaO(s)＋CO2(g) 177.9 1 b 注：①其中Δn表示反应方程式中气体化学计量数差； ②ΔH－TΔS＜0的反应能自发进行。 A．因为Δn相同，所以a与b大小相近 B．热分解温度：MgCO3(s)＞CaCO3(s) C．a－b＝S[MgO(s)]＋S[CaCO3(s)]－S[MgCO3(s)]－S[CaO(s)] D．两个反应在不同温度下的ΔH和Δn都大于零 解析：选B。熵变的大小与气体体积的改变大小有关，由方程式可知，两反应中气体化学计量数差相同，则反应的熵变a与b大小相近，A正确；MgCO3和CaCO3都为离子晶体，离子所带电荷相等，由于Mg2＋半径小于Ca2＋半径， Mg2＋比Ca2＋更易与碳酸根离子中的氧离子结合，使碳酸根离子分解为CO2，则MgCO3的热分解温度小于CaCO3，B错误；由方程式可知，两反应中气体化学计量数差相同，则反应的熵变a与b的差值为a－b＝S[MgO(s)]＋S[CaCO3(s)]－S[MgCO3(s)]－S[CaO(s)]，C正确；由表格数据可知，两个反应都是气体体积增大的吸热反应，则两个反应在不同温度下的ΔH和Δn都大于零，D正确。 8．合成氨反应达到平衡时，NH3的体积分数与温度、压强的关系如图所示。根据此图分析合成氨工业最有前途的研究方向是(　　 ) A．提高分离技术 B．研制耐高压的合成塔 C．研制低温催化剂 D．探索不用N2和H2合成氨的新途径 解析：选C。由题图可知，NH3的体积分数随着温度的升高而显著下降，故要提高NH3的体积分数，必须降低温度，但目前所用催化剂铁触媒的活性最高时的温度为500 ℃左右，故最有前途的研究方向为研制低温催化剂。 9．NH3与O2作用分别生成N2、NO、N2O的反应均为放热反应。工业尾气中的NH3可通过催化氧化为N2除去。将一定比例的NH3、O2和N2的混合气体以一定流速通过装有催化剂的反应管，NH3的转化率、生成N2的选择性[×100%]与温度的关系如图所示。 下列说法正确的是(　　 ) A．其他条件不变，升高温度，NH3的平衡转化率增大 B．其他条件不变，在175～300 ℃范围，随温度的升高，出口处N2和氮氧化物的量均不断增大 C．催化氧化除去尾气中的NH3应选择反应温度高于250 ℃ D．高效除去尾气中的NH3，需研发低温下NH3转化率高和N2选择性高的催化剂 解析：选D。NH3与O2作用分别生成N2、NO、N2O的反应均为放热反应，根据勒夏特列原理，升高温度，平衡向逆反应方向进行，氨气的平衡转化率降低，A错误；根据图像，在175～300 ℃范围，随温度的升高，N2的选择性降低，即产生氮气的量减少，B错误；根据图像，温度高于250 ℃，N2的选择性降低，且氨气的转化率变化并不大，浪费能源，根据图像，温度应略小于225 ℃，此时氨气的转化率、氮气的选择性较大，C错误；氮气对环境无污染，氮的氧化物污染环境，因此高效除去尾气中的NH3，需研发低温下NH3转化率高和N2选择性高的催化剂，D正确。 10．在恒容密闭容器中充入3 mol X和3 mol Y，在催化剂的作用下发生反应：3X(g)＋Y(g)⇌2Z(g)　ΔH<0，反应过程持续升高温度，测得混合体系中Z的体积分数与温度的关系如图所示。下列推断正确的是(　　) A．M点和P点均达到平衡状态 B．M点的逆反应速率可能大于N点的逆反应速率 C．反应过程中X、Y的体积分数均先减小后增大 D．P点Z的体积分数小于N点，原因可能是高温使催化剂活性降低 解析：选B。根据题中示意图可知，N点之前随温度升高，Z的含量增加，说明反应正向进行，N点之后随温度升高，Z的含量减小，说明平衡逆向进行，则M点没有达到平衡状态，N点达到平衡状态，N点之后温度升高平衡逆向移动，A错误；由于温度会影响催化剂的活性，M点温度虽然低于N点，但考虑催化剂的活性，M点的逆反应速率可能大于N点的逆反应速率，B正确；由于X和Y不是按照化学计量数之比通入的，所以反应过程中X、Y的体积分数不一定均先减小后增大，C错误；催化剂不会影响平衡状态，P点Z的体积分数小于N点，是温度升高平衡逆向进行导致的，D错误。 二、非选择题(共2题，共30分) 11．(17分)回答下列问题： (1)用钌的配合物作催化剂，一定条件下可直接光催化分解CO2，发生反应：2CO2(g)===2CO(g)＋O2(g)，该反应的ΔH________(填“>”或“<”，下同)0，ΔS________0，在低温下，该反应________(填“能”或“不能”)自发进行。(6分) (2)超音速飞机在平流层飞行时，尾气中的NO会破坏臭氧层。科学家正在研究利用催化技术将尾气中的NO和CO转变成CO2和N2，化学方程式为2NO＋2CO⇌2CO2＋N2。反应在常温下能够自发进行，则反应的ΔH________(填“>”或“<”)0。(2分) (3)已知在100 kPa、298 K时石灰石分解反应CaCO3(s)===CaO(s)＋CO2(g)的ΔH＞0、ΔS＞0。 ①常温下，该反应________(填“能”或“不能”)自发进行。(2分) ②据本题反应数据分析，温度________(填“能”或“不能”)成为反应进行方向的决定因素。(2分) (4)已知CaSO4(s)＋CO(g)===CaO(s)＋SO2(g)＋CO2(g)　ΔH＝＋218 kJ·mol－1，该反应能够自发进行的反应条件是________。(3分) (5)某吸热反应能自发进行，则该反应的ΔS____(填“>”或“<”)0。(2分) 解析：(1)由于CO在O2中燃烧生成CO2为放热反应，则二氧化碳分解生成CO和氧气的反应为吸热反应，ΔH＞0，根据化学方程式可知，反应后气体的化学计量数之和增加，ΔS＞0，故低温下ΔG＝ΔH－TΔS>0，反应不能自发进行。(2)ΔG＝ΔH－TΔS＜0时反应自发进行，通过化学方程式可知常温下ΔS＜0，常温下反应能够自发进行，则ΔH＜0。(3)①根据ΔG＝ΔH－TΔS＜0时反应自发进行，已知ΔH＞0，ΔS＞0，则常温下不能自发进行。②该反应的ΔH＞0、ΔS＞0，高温条件下能使ΔG＝ΔH－TΔS＜0，而常温条件下ΔG＝ΔH－TΔS>0，则该反应中温度能成为决定反应进行方向的因素。(4)该反应的ΔS＞0、ΔH＞0，则高温时ΔG＝ΔH－TΔS＜0，反应能自发进行。(5)已知某吸热反应能自发进行，即ΔG＝ΔH－TΔS＜0，ΔH＞0，则ΔS＞0。 答案：(1)>　>　不能　(2)<　(3)不能　能　(4)高温　(5) > 12．(13分)乙烯是石油化工最基本的原料之一。 (1)乙烷在一定条件下可脱氢制得乙烯：C2H6(g)⇌C2H4(g)＋H2(g)　ΔH1＞0。提高乙烷平衡转化率的措施有________________________________________________________________________、 ________________________________________________________________________。(4分) (2)在乙烷中引入O2可以降低反应温度，减少积碳。涉及如下反应： a．2C2H6(g)＋O2(g)⇌2C2H4(g)＋2H2O(g)ΔH2＜0 b．2C2H6(g)＋5O2(g)⇌4CO(g)＋6H2O(g)ΔH3＜0 c．C2H4(g)＋2O2(g)⇌2CO(g)＋2H2O(g)ΔH4＜0 氧气的引入可能导致过度氧化。为减少过度氧化，需要寻找催化剂降低反应________(填“a”“b”或“c”)的活化能，判断的依据是________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________。(4分) (3)常压下，在某催化剂作用下按照n(C2H6)∶n(O2)＝1∶1投料制备乙烯，体系中C2H4和CO在含碳产物中的物质的量百分数及C2H6转化率随温度的变化如图所示。 ①乙烯的物质的量百分数随温度升高而降低的原因是________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________。(2分) ②在570～600 ℃温度范围内，下列说法正确的是________(填字母)。(3分) A．C2H4产率随温度升高而增大 B．H2O的含量随温度升高而增大 C．C2H6在体系中的物质的量百分数随温度升高而增大 D．此催化剂的优点是能在较低温度下降低CO的平衡产率 解析：(1)C2H6(g)⇌C2H4(g)＋H2(g)　ΔH1＞0，该反应是气体体积增大的吸热反应，提高乙烷平衡转化率的措施有减小压强、升高温度或及时移出生成物。(3)①分析反应a、c都为放热反应，升高温度，两者反应平衡均逆向移动，但反应a平衡逆向移动的程度较大，则乙烯的物质的量百分数降低。②根据图中信息，C2H4产率随温度升高而降低，故A错误；乙烷转化率增大，生成水的量增大，而乙烯量减小，说明发生反应c，水的量增大，因此H2O的含量随温度升高而增大，故B正确；根据图中信息C2H6转化率增大，则C2H6在体系中的物质的量百分数随温度升高而降低，故C错误；根据图中信息，CO在较高温度时含量较大，因此该催化剂的优点是能在较低温度下降低CO的平衡产率，故D正确。 答案：(1)减小压强　升高温度(或及时移出生成物) (2)a　制备的目标产品是C2H4，b、c均为副反应，应加快反应a的反应速率 (3)①反应a、c是放热反应，升高温度，反应a平衡逆向移动程度较大　②BD 学科网（北京）股份有限公司 $$