专题07 化学反应的方向与合成氨 （考题猜想）（6大题型）-2024-2025学年高二化学上学期期中考点大串讲（鲁科版2019选择性必修1）

专题07 化学反应的方向与合成氨 题型1自发过程和自发反应 题型2焓变和熵变与反应进行方向的判断 题型3自由能与反应进行方向的判断 题型4合成氨条件的选择 题型5以合成氨为背景的信息题 题型6物质制备中的调控作用 ▉题型1 自发过程和自发反应 【例1】下列关于自发过程的叙述中，正确的是(　　) A．只有不需要任何条件就能够自动进行的过程才是自发过程 B．需要加热才能进行的过程肯定不是自发过程 C．同一可逆反应的正、逆反应在不同条件下都有自发的可能 D．非自发过程在任何条件下都不可能变为自发过程 【变式1-1】下列说法正确的是(　　) A．凡是放热反应都是自发的，因为吸热反应都是非自发的 B．自发反应的现象一定非常明显，非自发反应的熵一定减小 C．常温下，反应C(s)＋CO2(g)2CO(g)不能自发进行，则该反应的ΔH＞0 D．反应2Mg(s)＋CO2(g)===C(s)＋2MgO(s)能自发进行，则该反应的ΔH＞0 【变式1-2】下列说法正确的是(　　) A.放热反应都能自发进行，吸热反应都不能自发进行 B.电解水为自发反应 C.反应NH3(g)＋HCl(g)===NH4Cl(s)在室温下可自发进行，则该反应的ΔH＞0 D.W(s)＋xG(g)===2Q(g)　ΔH＜0，能自发进行，x可能等于1 【变式1-3】下列说法正确的是(　　) A．非自发反应一定不能实现 B．同种物质气态时熵值最小，固态时熵值最大 C．反应NH3(g)＋HCl(g)===NH4Cl(s)在室温下可自发进行，则该反应的ΔH<0 D．恒温恒压下，ΔH<0且ΔS>0的反应一定不能自发进行 ▉题型2 焓变和熵变与反应进行方向的判断 【例2】对于化学反应方向的判断，下列说法中正确的是(　　) A．温度、压强一定时，放热的熵减小的反应一定能自发进行 B．温度、压强一定时，焓因素和熵因素共同决定一个化学反应的方向 C．反应焓变是决定反应能否自发进行的唯一因素 D．固体的溶解过程与熵变无关 【变式2-1】已知：(NH4)2CO3(s)===NH4HCO3(s)＋NH3(g)　ΔH＝＋74.9 kJ·mol－1，下列说法正确的是(　　) A．该反应中熵变、焓变皆大于0 B．该反应是吸热反应，因此一定不能自发进行 C．碳酸盐分解反应中熵增加，因此任何条件下所有碳酸盐分解一定能自发进行 D．能自发进行的反应一定是放热反应，不能自发进行的反应一定是吸热反应 【变式2-2】实现“节能减排”和“低碳经济”的一个重要课题就是如何将CO2转化为可利用的资源。目前工业上有一种方法是用CO2来生产燃料甲醇。一定条件下发生反应：CO2(g)＋3H2(g)CH3OH(g)＋H2O(g)，如图表示该反应过程中能量(单位为kJ·mol－1)的变化。 关于该反应的下列说法中正确的是(　　) A．ΔH＞0，ΔS＞0 B．ΔH＞0，ΔS＜0 C．ΔH＜0，ΔS＜0 D．ΔH＜0，ΔS＞0 【变式2-3】下列对熵的理解不正确的是(　　) A．同种物质气态时熵值最大，固态时熵值最小 B．体系越有序，熵值越小；越混乱，熵值越大 C．与外界隔离的体系，自发过程将导致体系的熵减小 D．25 ℃、1.01×105 Pa时，2N2O5(g)===4NO2(g)＋O2(g)是熵增反应 ▉题型3 自由能与反应进行方向的判断 【例3】反应：CH3OH(l)＋NH3(g)===CH3NH2(g)＋H2O(g)在某温度下才能自发向右进行，若反应的|ΔH|＝17 kJ·mol－1，该温度下|ΔH－TΔS|＝17 kJ·mol－1，则下列选项正确的是(　　) A．ΔH＞0，ΔH－TΔS<0 B．ΔH<0，ΔH－TΔS＞0 C．ΔH＞0，ΔH－TΔS＞0 D．ΔH<0，ΔH－TΔS<0 【变式3-1】下列反应在任何温度下均能自发进行的是(　　) A．2N2(g)＋O2(g)===2N2O(g)　ΔH＝＋163 kJ·mol－1 B．Ag(s)＋Cl2(g)===AgCl(s)　ΔH＝－127 kJ·mol－1 C．HgO(s)===Hg(l)＋O2(g)　ΔH＝＋91 kJ·mol－1 D．H2O2(l)===O2(g)＋H2O(l)　ΔH＝－98 kJ·mol－1 【变式3-2】灰锡结构松散，不能用于制造器皿，而白锡结构坚固，可以制造器皿。现把白锡制成的器皿放在0 ℃、100 kPa的室内存放，它会不会变成灰锡而不能再继续使用(已知：在0 ℃、100 kPa条件下白锡转化为灰锡的反应焓变和熵变分别为ΔH＝－2 180.9 J·mol－1，ΔS＝－6.61 J·mol－1·K－1)(　　) A．会变成灰锡 B．不会变成灰锡 C．不能确定 D．升高温度才会变成灰锡 【变式3-3】下列有关化学反应方向及其判据的说法中错误的是(　　) A.1 mol H2O在不同状态时的熵值：S[H2O(l)]＜S[H2O(g)] B.反应CaCO3(s)===CaO(g)＋CO2(g)　ΔH＞0能否自发进行与温度有关 C.H2O2分解和HClO分解均是自发过程，故这两个反应的ΔH和ΔS的变化相同 D.常温下，反应4Fe(OH)2(s)＋O2(g)＋2H2O(l)===4Fe(OH)3(s)能自发进行，则该反应的ΔH＜0 ▉题型4 合成氨条件的选择 【例4】1913年德国化学家哈伯发明了以低成本制造大量氨的方法，从而大大满足了当时日益增长的人口对粮食的需求。下列所示是哈伯法的流程图，其中为提高原料转化率而采取的措施是(　　) A．①②③ B．②④⑤ C．①③⑤ D．②③④ 【变式4-1】下列有关合成氨工业的说法中，正确的是(　　) A．从合成塔出来的混合气体中，其中NH3只占15%，所以合成氨厂的产率都很低 B．由于氨易液化，N2、H2在实际生产中可循环使用，所以总体来说合成氨的产率很高 C．合成氨工业的反应温度控制在400～500 ℃，目的是使化学平衡向正反应方向移动 D．合成氨厂采用的压强越大，产率越高，无需考虑设备、条件 【变式4-2】下列有关合成氨工业的说法中正确的是(　　) A．铁作催化剂可加快反应速率，且有利于化学平衡向合成氨的方向移动 B．升高温度可以加快反应速率，且有利于化学平衡向合成氨的方向移动 C．增大压强能缩短到达平衡状态所用的时间 D．合成氨采用的压强是1×107～3×107 Pa，因为该压强下铁触媒的活性最高 【变式4-3】下图为工业合成氨的流程图，下列有关说法不正确的是(　　) A.步骤①中“净化”可以防止催化剂中毒 B.步骤②中“加压”既可以提高原料的转化率，又可以增大反应速率 C.步骤③④⑤均有利于提高原料的平衡转化率 D.液态NH3除可生产化肥外，还可作制冷剂 ▉题型5 以合成氨为背景的信息题 【例5】对于合成氨反应，达到平衡后，以下分析正确的是(　　) A．升高温度，对正反应的反应速率影响更大 B．增大压强，对正反应的反应速率影响更大 C．减小反应物浓度，对逆反应的反应速率影响更大 D．加入催化剂，对逆反应的反应速率影响更大 【变式5-1】对于合成氨反应N2(g)＋3H2(g)2NH3(g)　ΔH<0，下列研究结果和示意图相符的是(　　) 选项 A B C D 研究结果 压强对反应的影响 温度对反应的影响 平衡体系增加N2对反应的影响 催化剂对反应的影响 图示 【变式5-2】合成氨工业对国民经济和社会发展具有重要的意义。对于密闭容器中的反应N2(g)＋3H2(g)2NH3(g)　ΔH<0,673 K、30 MPa下，n(NH3)和n(H2)随时间的变化关系如图所示。下列说法正确的是(　　) A．c点处反应达到平衡 B．d点(t1时刻)和e点(t2时刻)处n(N2)不同 C．其他条件不变，773 K下反应至t1时刻，n(H2)比图中的d点的值要大 D．a点的正反应速率比b点的小 【变式5-3】.在N2(g)＋3H2(g)2NH3(g)　ΔH<0的平衡体系中，当分离出NH3时，下列说法正确的是(　　) A．改变条件后速率—时间图像如图所示 B．此过程中Q>K C．平衡体系中NH3的含量增大 D．N2的转化率增大 ▉题型6 物质制备中的调控作用 【例6】在一定条件下探究二甲醚的制备反应为2CO(g)＋4H2(g)CH3OCH3(g)＋H2O(g)　ΔH，测定结果如图所示。下列判断错误的是(　　) A.该反应的ΔH＜0 B.该反应伴随着副反应的发生 C.工业上选择的较适宜温度为280～290 ℃ D.加入催化剂可以提高CH3OCH3的产率 【变式6-1】工业上利用NH3和CO2制取尿素[CO(NH2)2]，有关反应的热化学方程式如下： 反应Ⅰ：2NH3(l)＋CO2(g)H2NCOONH4(l)　ΔH＝a kJ·mol－1 反应Ⅱ：H2NCOONH4(l)H2O(l)＋CO(NH2)2(l)　ΔH＝b kJ·mol－1 下列有关说法正确的是(　　) A.反应2NH3(l)＋CO2(g)H2O(l)＋CO(NH2)2(l)　ΔH＝(a－b) kJ·mol－1 B.反应Ⅰ在一定温度下能自发进行，则a>0 C.生产过程中及时将水分离出去，可以加快反应Ⅱ的正反应速率 D.同压下，等质量的液态水和水蒸气，水蒸气的能量高 【变式6-2】据报道，在300 ℃、70 MPa下由二氧化碳和氢气合成乙醇(CH3CH2OH)已成为现实： 2CO2(g)＋6H2(g)CH3CH2OH(g)＋3H2O(g) 下列叙述错误的是(　　) A.使用Cu—Zn—Fe催化剂可大大提高生产效率 B.升高温度，该反应平衡常数K一定增大 C.充入大量CO2气体可提高H2的转化率 D.从平衡混合气体中分离出CH3CH2OH和H2O，可提高CO2和H2的利用率 【变式6-3】已知：2SO2(g)＋ O2(g)2SO3 (g)　ΔH＝－197.8 kJ· mol－1。起始反应物为SO2 和 O2(物质的量之比为2∶1，且总物质的量不变)。SO2 的平衡转化率(%)随温度和压强的变化如下表，下列说法不正确的是(　　) 温度/K 压强/(105 Pa) 1.01 5.07 10.1 25.3 50.7 673 99.2 99.6 99.7 99.8 99.9 723 97.5 98.9 99.2 99.5 99.6 773 93.5 96.9 97.8 98.6 99.0 A.一定压强下降低温度，SO2 的转化率增大 B.在不同温度、压强下，转化相同物质的量的SO2 所需要的时间相等 C.使用催化剂可以缩短反应达到平衡所需的时间 D.工业生产通常不采取加压措施是因为常压下SO2 的转化率已相当高 原创精品资源学科网独家享有版权，侵权必究！19 学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司 $$ 专题07 化学反应的方向与合成氨 题型1自发过程和自发反应 题型2焓变和熵变与反应进行方向的判断 题型3自由能与反应进行方向的判断 题型4合成氨条件的选择 题型5以合成氨为背景的信息题 题型6物质制备中的调控作用 ▉题型1 自发过程和自发反应 【例1】下列关于自发过程的叙述中，正确的是(　　) A．只有不需要任何条件就能够自动进行的过程才是自发过程 B．需要加热才能进行的过程肯定不是自发过程 C．同一可逆反应的正、逆反应在不同条件下都有自发的可能 D．非自发过程在任何条件下都不可能变为自发过程 【答案】C 【解析】在一定条件下，不用借助外力即可自发进行的过程为自发过程，所以自发过程也是需要特定的条件的，A、B项错误；可逆反应在不同的条件下，可以向不同方向自发进行，C项正确；改变条件，可以使某些非自发过程转变为自发过程，D项错误。 【变式1-1】下列说法正确的是(　　) A．凡是放热反应都是自发的，因为吸热反应都是非自发的 B．自发反应的现象一定非常明显，非自发反应的熵一定减小 C．常温下，反应C(s)＋CO2(g)2CO(g)不能自发进行，则该反应的ΔH＞0 D．反应2Mg(s)＋CO2(g)===C(s)＋2MgO(s)能自发进行，则该反应的ΔH＞0 【答案】C 【解析】不能仅仅根据焓变判断反应的自发性，放热反应不一定都是自发进行的，吸热反应也可能是自发进行的，A项错误；自发进行的反应，其现象不一定非常明显，非自发反应的熵不一定减小，B项错误；根据反应C(s)＋CO2(g)2CO(g)不能自发进行可知，该反应的ΔH－TΔS＞0，又知该反应ΔS＞0，则该反应的ΔH＞0，C项正确；反应2Mg(s)＋CO2(g)===C(s)＋2MgO(s)能自发进行，则ΔH－TΔS＜0，因ΔS＜0，则ΔH＜0，D项错误。 【变式1-2】下列说法正确的是(　　) A.放热反应都能自发进行，吸热反应都不能自发进行 B.电解水为自发反应 C.反应NH3(g)＋HCl(g)===NH4Cl(s)在室温下可自发进行，则该反应的ΔH＞0 D.W(s)＋xG(g)===2Q(g)　ΔH＜0，能自发进行，x可能等于1 【答案】D 【解析】A.大多数放热反应能自发进行，有些吸热反应也能自发进行，故A错误；B.电解水是在外电场的作用下强制发生的氧化还原反应，不是自发反应，故B错误；C.反应能自发进行的判据是ΔH－TΔS<0，由反应方程式NH3(g)＋HCl(g)===NH4Cl(s)可知，该反应的ΔS<0，要使ΔH－TΔS<0，必须满足ΔH<0，故C错误；D.反应ΔH<0，若x为1，ΔS>0，该反应一定能自发进行，故D正确。 【变式1-3】下列说法正确的是(　　) A．非自发反应一定不能实现 B．同种物质气态时熵值最小，固态时熵值最大 C．反应NH3(g)＋HCl(g)===NH4Cl(s)在室温下可自发进行，则该反应的ΔH<0 D．恒温恒压下，ΔH<0且ΔS>0的反应一定不能自发进行 【答案】C 【解析】反应是否自发进行，由熵变、焓变、温度共同决定，非自发反应在改变条件时可以发生，选项A错误；熵是指体系的混乱度，同种物质熵值：气态>液态>固态，选项B错误；反应能自发进行说明：ΔH－TΔS＜0，由化学方程式NH3(g)＋HCl(g)===NH4Cl(s)可知该反应的ΔS＜0，要使ΔH－TΔS＜0，必须满足ΔH＜0，选项C正确；恒温恒压下，ΔH＜0且ΔS＞0的反应的ΔH－TΔS＜0，反应一定可以自发进行，选项D错误。 ▉题型2 焓变和熵变与反应进行方向的判断 【例2】对于化学反应方向的判断，下列说法中正确的是(　　) A．温度、压强一定时，放热的熵减小的反应一定能自发进行 B．温度、压强一定时，焓因素和熵因素共同决定一个化学反应的方向 C．反应焓变是决定反应能否自发进行的唯一因素 D．固体的溶解过程与熵变无关 【答案】B 【解析】化学反应的方向由焓变和熵变共同决定，不能仅用焓变或熵变判断反应的方向。 【变式2-1】已知：(NH4)2CO3(s)===NH4HCO3(s)＋NH3(g)　ΔH＝＋74.9 kJ·mol－1，下列说法正确的是(　　) A．该反应中熵变、焓变皆大于0 B．该反应是吸热反应，因此一定不能自发进行 C．碳酸盐分解反应中熵增加，因此任何条件下所有碳酸盐分解一定能自发进行 D．能自发进行的反应一定是放热反应，不能自发进行的反应一定是吸热反应 【答案】A 【解析】根据化学方程式可知该反应中熵变、焓变都大于0，A项正确；该反应是吸热反应，但也是熵增大的反应，所以有可能自发进行，B项错误；碳酸盐分解反应中熵增加，但不是在任何条件下碳酸盐分解都能够自发进行，如CaCO3的分解仅在高温下自发，C项错误；能自发进行的反应不一定是放热反应，不能自发进行的反应也不一定是吸热反应，D项错误。 【变式2-2】实现“节能减排”和“低碳经济”的一个重要课题就是如何将CO2转化为可利用的资源。目前工业上有一种方法是用CO2来生产燃料甲醇。一定条件下发生反应：CO2(g)＋3H2(g)CH3OH(g)＋H2O(g)，如图表示该反应过程中能量(单位为kJ·mol－1)的变化。 关于该反应的下列说法中正确的是(　　) A．ΔH＞0，ΔS＞0 B．ΔH＞0，ΔS＜0 C．ΔH＜0，ΔS＜0 D．ΔH＜0，ΔS＞0 【答案】C 【解析】根据反应过程中能量变化的情况可知反应物的总能量高于生成物的总能量，反应放热，ΔH＜0；该反应发生后气体的物质的量减小，ΔS＜0。 【变式2-3】下列对熵的理解不正确的是(　　) A．同种物质气态时熵值最大，固态时熵值最小 B．体系越有序，熵值越小；越混乱，熵值越大 C．与外界隔离的体系，自发过程将导致体系的熵减小 D．25 ℃、1.01×105 Pa时，2N2O5(g)===4NO2(g)＋O2(g)是熵增反应 【答案】C 【解析】C项，体系都有从有序自发转变为无序的倾向，此过程为熵增过程，故错误。 ▉题型3 自由能与反应进行方向的判断 【例3】反应：CH3OH(l)＋NH3(g)===CH3NH2(g)＋H2O(g)在某温度下才能自发向右进行，若反应的|ΔH|＝17 kJ·mol－1，该温度下|ΔH－TΔS|＝17 kJ·mol－1，则下列选项正确的是(　　) A．ΔH＞0，ΔH－TΔS<0 B．ΔH<0，ΔH－TΔS＞0 C．ΔH＞0，ΔH－TΔS＞0 D．ΔH<0，ΔH－TΔS<0 【答案】A 【解析】该反应在一定温度下能够自发的向右进行，这说明ΔH－TΔS一定小于0，根据化学方程式可知该反应的ΔS＞0，所以如果ΔH＜0，则该反应在任何温度下都是自发进行的，而该反应在一定温度下才能够自发的向右进行，因此该反应的反应热ΔH＞0。 【变式3-1】下列反应在任何温度下均能自发进行的是(　　) A．2N2(g)＋O2(g)===2N2O(g)　ΔH＝＋163 kJ·mol－1 B．Ag(s)＋Cl2(g)===AgCl(s)　ΔH＝－127 kJ·mol－1 C．HgO(s)===Hg(l)＋O2(g)　ΔH＝＋91 kJ·mol－1 D．H2O2(l)===O2(g)＋H2O(l)　ΔH＝－98 kJ·mol－1 【答案】D 【解析】反应能自发进行的前提条件是反应的ΔH－TΔS<0，温度的变化可能使ΔH－TΔS的符号发生变化。A项，ΔH>0，ΔS<0，在任何温度下，ΔH－TΔS>0，即任何温度下，反应都不能自发进行；B项，ΔH<0，ΔS<0，在较低温度下，ΔH－TΔS<0，即反应温度不能过高；C项，ΔH>0，ΔS>0，若使反应自发进行，即ΔH－TΔS<0，必须提高温度，即反应只有在较高温度时能自发进行；D项，ΔH<0，ΔS>0，在任何温度下，ΔH－TΔS<0，即在任何温度下反应均能自发进行。 【变式3-2】灰锡结构松散，不能用于制造器皿，而白锡结构坚固，可以制造器皿。现把白锡制成的器皿放在0 ℃、100 kPa的室内存放，它会不会变成灰锡而不能再继续使用(已知：在0 ℃、100 kPa条件下白锡转化为灰锡的反应焓变和熵变分别为ΔH＝－2 180.9 J·mol－1，ΔS＝－6.61 J·mol－1·K－1)(　　) A．会变成灰锡 B．不会变成灰锡 C．不能确定 D．升高温度才会变成灰锡 【答案】A 【解析】在等温、等压条件下，自发反应总是向着ΔH－TΔS＜0的方向进行。因此，在0 ℃、100 kPa条件下，白锡会不会变为灰锡的问题就转化为求算反应：白锡→灰锡的ΔH－TΔS值的问题。ΔH－TΔS＝－2 180.9 J·mol－1－273 K×(－6.61 J·mol－1·K－1)＝－376.37 J·mol－1<0，因此在该条件下白锡会变为灰锡。 【变式3-3】下列有关化学反应方向及其判据的说法中错误的是(　　) A.1 mol H2O在不同状态时的熵值：S[H2O(l)]＜S[H2O(g)] B.反应CaCO3(s)===CaO(g)＋CO2(g)　ΔH＞0能否自发进行与温度有关 C.H2O2分解和HClO分解均是自发过程，故这两个反应的ΔH和ΔS的变化相同 D.常温下，反应4Fe(OH)2(s)＋O2(g)＋2H2O(l)===4Fe(OH)3(s)能自发进行，则该反应的ΔH＜0 【答案】C 【解析】A.物质聚集状态不同熵值不同，气体＞液体＞固体，1 mol H2O在不同状态时的熵值：S[H2O(l)]＜S[H2O(g)]，故A正确；B.CaCO3(s)CaO(s)＋CO2(s)　ΔH＞0，ΔS＞0，能否自发进行，ΔH－TΔS＜0与温度有关，故B正确；C.反应自发只能说明ΔH－TΔS＜0，不能说明ΔH和ΔS的变化相同，故C错误；D.反应物有4 mol固体、2 mol液态物质、1 mol气体物质，生成物只有固体，ΔS＜0，若能自发进行，ΔH－TΔS＜0，则ΔH必须小于0，故D正确。 ▉题型4 合成氨条件的选择 【例4】1913年德国化学家哈伯发明了以低成本制造大量氨的方法，从而大大满足了当时日益增长的人口对粮食的需求。下列所示是哈伯法的流程图，其中为提高原料转化率而采取的措施是(　　) A．①②③ B．②④⑤ C．①③⑤ D．②③④ 【答案】B 【解析】②④⑤操作均有利于化学平衡向合成氨的方向移动，提高转化率。 【变式4-1】下列有关合成氨工业的说法中，正确的是(　　) A．从合成塔出来的混合气体中，其中NH3只占15%，所以合成氨厂的产率都很低 B．由于氨易液化，N2、H2在实际生产中可循环使用，所以总体来说合成氨的产率很高 C．合成氨工业的反应温度控制在400～500 ℃，目的是使化学平衡向正反应方向移动 D．合成氨厂采用的压强越大，产率越高，无需考虑设备、条件 【答案】B 【解析】合成氨的反应在适宜的生产条件下达到平衡时，原料的转化率并不高，但将生成的NH3分离，再将未反应的N2、H2循环利用，可使氨的产率较高，A项错误、B项正确；合成氨工业选择400～500 ℃的温度，主要从反应速率和催化剂活性两方面考虑，合成氨的反应是放热反应，低温才有利于平衡向正反应方向移动，C项错误；不论从反应速率还是化学平衡考虑，高压更有利于合成氨，但压强太大，对设备、动力的要求更高，因此选择10～30 MPa，D项错误。 【变式4-2】下列有关合成氨工业的说法中正确的是(　　) A．铁作催化剂可加快反应速率，且有利于化学平衡向合成氨的方向移动 B．升高温度可以加快反应速率，且有利于化学平衡向合成氨的方向移动 C．增大压强能缩短到达平衡状态所用的时间 D．合成氨采用的压强是1×107～3×107 Pa，因为该压强下铁触媒的活性最高 【答案】C 【解析】催化剂可以改变反应速率，但不能使平衡移动，只能缩短反应达到平衡所需的时间，A项错误；升高温度可以加快反应速率，但合成氨反应是放热反应，因此升高温度不利于化学平衡向合成氨的方向移动，B项错误；增大压强反应速率加快，C项正确；催化剂的活性取决于温度的高低，而非压强的大小，D项错误。 【变式4-3】下图为工业合成氨的流程图，下列有关说法不正确的是(　　) A.步骤①中“净化”可以防止催化剂中毒 B.步骤②中“加压”既可以提高原料的转化率，又可以增大反应速率 C.步骤③④⑤均有利于提高原料的平衡转化率 D.液态NH3除可生产化肥外，还可作制冷剂 【答案】C 【解析】步骤①中“净化”可以除去原料气中的杂质气体，防止杂质气体降低催化剂的催化效果，A项正确；合成氨反应是气体分子数减小的反应，则步骤②中“加压”可使平衡正向移动，即可提高原料转化率，增大压强，可增大反应速率，B项正确；步骤③为“催化反应”，催化剂只能改变反应速率，不能使平衡移动，故不能改变平衡转化率，升高温度降低了原料的转化率，C项错误；氨是制备氮肥的原料，液氨汽化时吸收热量，可以作为制冷剂，D项正确。 ▉题型5 以合成氨为背景的信息题 【例5】对于合成氨反应，达到平衡后，以下分析正确的是(　　) A．升高温度，对正反应的反应速率影响更大 B．增大压强，对正反应的反应速率影响更大 C．减小反应物浓度，对逆反应的反应速率影响更大 D．加入催化剂，对逆反应的反应速率影响更大 【答案】B 【解析】A项，合成氨反应的正反应是放热反应，升高温度，正、逆反应的反应速率都增大，但是温度对吸热反应的速率影响更大，所以对该反应来说，升高温度对逆反应的反应速率影响更大，错误；B项，合成氨的正反应是气体体积减小的反应，增大压强，对正反应的反应速率影响更大，正确；C项，减小反应物浓度，正反应速率瞬间减小，由于生成物的浓度没有变化，所以逆反应速率瞬间不变，然后逐渐减小，故减小反应物浓度，对正反应的反应速率影响更大，错误；D项，加入催化剂，对正、逆反应的反应速率影响相同，错误。 【变式5-1】对于合成氨反应N2(g)＋3H2(g)2NH3(g)　ΔH<0，下列研究结果和示意图相符的是(　　) 选项 A B C D 研究结果 压强对反应的影响 温度对反应的影响 平衡体系增加N2对反应的影响 催化剂对反应的影响 图示 【答案】C 【解析】A项，由于p1条件先达到平衡，故p1>p2，由p1→p2，减小压强，化学平衡左移，NH3的体积分数应降低，错误；B项，由于此反应ΔH<0，故升温平衡左移，N2的转化率降低，错误；C项，增大N2的量，会使正反应速率瞬间增大，使化学平衡右移，正确；D项，使用催化剂，能加快反应速率，缩短到达平衡的时间，错误。 【变式5-2】合成氨工业对国民经济和社会发展具有重要的意义。对于密闭容器中的反应N2(g)＋3H2(g)2NH3(g)　ΔH<0,673 K、30 MPa下，n(NH3)和n(H2)随时间的变化关系如图所示。下列说法正确的是(　　) A．c点处反应达到平衡 B．d点(t1时刻)和e点(t2时刻)处n(N2)不同 C．其他条件不变，773 K下反应至t1时刻，n(H2)比图中的d点的值要大 D．a点的正反应速率比b点的小 【答案】C 【解析】c点是氢气和氨气物质的量相等的点，该点以后，氢气的量还在减少，氨气的量还在增加，故c点没有达到平衡，A项错误；t1和t2两个时刻反应均处于平衡状态，体系中各物质的物质的量不再变化，故d、e两点氮气的物质的量相等，B项错误；773 K>673 K，工业合成氨为放热反应，升高温度，平衡逆向移动，氢气的物质的量增大，C项正确；反应达到平衡前，a点反应物浓度大于b点，因此a点的正反应速率比b点的大，D项错误。 【变式5-3】.在N2(g)＋3H2(g)2NH3(g)　ΔH<0的平衡体系中，当分离出NH3时，下列说法正确的是(　　) A．改变条件后速率—时间图像如图所示 B．此过程中Q>K C．平衡体系中NH3的含量增大 D．N2的转化率增大 【答案】D 【解析】分离出NH3，Q<K，v正>v逆，平衡向正反应方向移动，N2的转化率增大，由于分离出NH3，体系中NH3的含量减小。 ▉题型6 物质制备中的调控作用 【例6】在一定条件下探究二甲醚的制备反应为2CO(g)＋4H2(g)CH3OCH3(g)＋H2O(g)　ΔH，测定结果如图所示。下列判断错误的是(　　) A.该反应的ΔH＜0 B.该反应伴随着副反应的发生 C.工业上选择的较适宜温度为280～290 ℃ D.加入催化剂可以提高CH3OCH3的产率 【答案】D 【解析】由题图知，随着温度的升高，CO的转化率降低，所以升高温度，平衡逆向移动，则该反应是放热反应，ΔH＜0，A项正确；从图中可知，CO的转化率降低的同时，CH3OCH3的产率在不同温度下差别大，即说明该反应伴随着副反应的发生，B项正确；在280～290 ℃之间，CH3OCH3的产率很高，C项正确；加入催化剂可以改变反应达到平衡的时间，但不能提高CH3OCH3的产率，D项错误。 【变式6-1】工业上利用NH3和CO2制取尿素[CO(NH2)2]，有关反应的热化学方程式如下： 反应Ⅰ：2NH3(l)＋CO2(g)H2NCOONH4(l)　ΔH＝a kJ·mol－1 反应Ⅱ：H2NCOONH4(l)H2O(l)＋CO(NH2)2(l)　ΔH＝b kJ·mol－1 下列有关说法正确的是(　　) A.反应2NH3(l)＋CO2(g)H2O(l)＋CO(NH2)2(l)　ΔH＝(a－b) kJ·mol－1 B.反应Ⅰ在一定温度下能自发进行，则a>0 C.生产过程中及时将水分离出去，可以加快反应Ⅱ的正反应速率 D.同压下，等质量的液态水和水蒸气，水蒸气的能量高 【答案】D 【解析】A.由盖斯定律可知，反应Ⅰ＋反应Ⅱ得反应2NH3(l)＋CO2(g) H2O(l)＋[CO(NH2)2](l)，则ΔH ＝(a＋b) kJ·mol－1，故A错误；B.反应Ⅰ是一个熵减小的反应，ΔS＜0，由一定温度下能自发进行可知，ΔH －TΔS＜0，则a＜0，故B错误；C.反应Ⅱ中水为液态，浓度为定值，生产过程中及时将水分离出去，对反应速率无影响，故C错误；D.水的气态能量大于液态大于固态，故同压下，等质量的液态水和水蒸气，水蒸气的能量高，故D正确。 【变式6-2】据报道，在300 ℃、70 MPa下由二氧化碳和氢气合成乙醇(CH3CH2OH)已成为现实： 2CO2(g)＋6H2(g)CH3CH2OH(g)＋3H2O(g) 下列叙述错误的是(　　) A.使用Cu—Zn—Fe催化剂可大大提高生产效率 B.升高温度，该反应平衡常数K一定增大 C.充入大量CO2气体可提高H2的转化率 D.从平衡混合气体中分离出CH3CH2OH和H2O，可提高CO2和H2的利用率 【答案】B 【解析】因催化剂能提高化学反应速率，加快反应进行，则在一定时间内提高了生产效率，故A正确；反应需在300 ℃进行是为了获得较快的反应速率，不能说明反应是吸热还是放热，所以K不一定增大，故B错误；充入大量CO2气体，能使平衡正向移动，提高H2的转化率，故C正确；从平衡混合物中及时分离出产物，使平衡正向移动，可提高CO2和H2的转化率，故D正确。 【变式6-3】已知：2SO2(g)＋ O2(g)2SO3 (g)　ΔH＝－197.8 kJ· mol－1。起始反应物为SO2 和 O2(物质的量之比为2∶1，且总物质的量不变)。SO2 的平衡转化率(%)随温度和压强的变化如下表，下列说法不正确的是(　　) 温度/K 压强/(105 Pa) 1.01 5.07 10.1 25.3 50.7 673 99.2 99.6 99.7 99.8 99.9 723 97.5 98.9 99.2 99.5 99.6 773 93.5 96.9 97.8 98.6 99.0 A.一定压强下降低温度，SO2 的转化率增大 B.在不同温度、压强下，转化相同物质的量的SO2 所需要的时间相等 C.使用催化剂可以缩短反应达到平衡所需的时间 D.工业生产通常不采取加压措施是因为常压下SO2 的转化率已相当高 【答案】B 【解析】A.由表格数据及勒夏特列原理知，针对放热反应，一定压强下降低温度，平衡正向移动，反应物SO2的转化率增大，选项A正确；B.由于在不同温度、压强下，化学反应速率不一定相等，故转化相同物质的量的SO2所需要的时间不一定相等，选项B错误；C.催化剂对化学平衡移动无影响，但可以缩短到达平衡所需时间，选项C正确；D.由图中数据可知，不同温度下，1.01×105 Pa(常压)下SO2的转化率分别为99.2%，97.5%，93.5%，已经相当高了，且加压后转化率升高并不明显，所以没有必要通过加压提高转化率，选项D正确。 原创精品资源学科网独家享有版权，侵权必究！19 学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司 $$