专题05 化学反应的调控、等效及工业合氨（常考题型）-2024-2025学年高二上学期期中化学【常考题型】全攻略（人教版2019选择性必修1）

专题05 化学反应的调控、等效及工业合氨（常考题型） 题型一：两类等效平衡的处理技巧 总方针：对于同一可逆反应，在一定条件(恒温恒容或恒温恒压)下，以不同的投料方式(即从正反应、逆反应或中间状态开始)进行的反应，若达到平衡时相同的组分在各混合物中的百分含量(体积分数、物质的量分数或质量分数)相等，这样的化学平衡互称等效平衡 类型1、恒温恒容(T、V一定)条件下，△n≠0反应的等效平衡 (量等等效) 恒温恒容条件下，对于△n≠0即反应前后气体分子数改变的可逆反应 形如：N2+3H22NH3 改变起始时加入物质的物质的量，要与原平衡等效 条件：通过化学计量系数比，全部换算成同一半边的物质后，物质的量与原平衡的起始投入量应完全相同。若不同的起始投入量经“一边倒”全部换算为反应物或生成物后，投入量是相同的，则所形成的平衡状态是完全相同的 结论：对于T、V一定时，△n≠0的反应，形成等效平衡的条件是：起始投入量应完全相同； 等效平衡的特征：平衡时各物质的转化率(α)、百分含量(w%)、物质的量(n)、物质的质量(m)、物质的量浓度(c)、混合气体的平均摩尔质量()、混合气体的密度(ρ)、压强(P)等所有物理量完全相同，即平衡状态完全相同 类型2：恒温恒容(T、V一定)条件下，△n=0反应的等效平衡 (量比等效) 结论：对于T、V一定时，△n=0的反应，形成等效平衡的条件是：起始投料成比例(不是与计量系数成比例)； 等效平衡的特征：平衡时各物质的转化率(α)、百分含量(w%)、混合气体的平均摩尔质量()相同，但各气体的物质的量(n)、物质的质量(m)、物质的量浓度(c)、混合气体的密度(ρ)、压强(P)、反应达到平衡时所需的时间(t)不同但成比例 一、单选题 1．时，向恒容密闭容器中充入气体，发生反应：测定的部分数据如下表： 0 50 150 250 350 0 0.16 0.19 0.20 0.20 下列说法正确的是 A．反应在前的平均速率 B．平衡后向容器中充入，平衡正向移动，平衡常数不变 C．相同温度下，起始时向容器中充入和，反应达到平衡前 D．相同温度下，若起始时向容器中充入和，达到平衡时，的转化率等于 2．在一定温度下的定容容器中，发生反应，充入和反应达到平衡状态，A的转化率为，下列说法错误的有几个 ①B的转化率为 ②若升高温度，A的转化率增大，则该反应的 ③再加入，平衡正向移动，A的转化率增大 ④再加入和，达到新的平衡状态时，A的转化率为 ⑤若起始充入和达到平衡状态时，C的转化率为 ⑥加入B，达到新的平衡状态时，v(正)和v(逆)均增大 A．1个 B．2个 C．3个 D．4个 3．N2O5在一定温度下可发生反应：  ΔH>0。T1温度时，向密闭容器中通入N2O5气体，部分实验数据见下表： 时间/s 0 500 1000 1500 c(N2O5)/(mol·L-1) 5.00 3.52 2.50 2.50 下列说法错误的是 A．500s内NO2的平均生成速率为5.92×10-3mol·L-1·s-1 B．T1温度下发生该反应，N2O5的平衡转化率为50% C．T1、T2温度下的平衡常数分别为K1、K2，若T1>T2，则K1>K2 D．平衡后，其他条件不变，将容器体积变为原来2倍，则c(N2O5)=1.25mol·L-1 4．已知：2NO2(g)N2O4(g)      ΔH＜0有容积相同的密闭容器甲和乙，甲加入0.1molN2O4，乙加入0.2molN2O4，相同温度下分别达到平衡。下列说法正确的是 A．甲、乙化学平衡移动方向不同 B．甲、乙平衡是NO2的体积分数相同 C．甲、乙平衡是N2O4的体积分数甲＜乙 D．甲、乙升温时，v(逆)增大、v(正)减小 5．在一定条件下，向一带活塞的密闭容器中充入2 mol SO2和1 mol O2，发生反应2SO2(g)＋O2(g)2SO3(g)达到平衡状态后，改变下述条件，SO3气体的平衡浓度不改变的是 A．保持温度和容器容积不变，充入1 mol SO2(g) B．保持温度和容器内压强不变，充入1 mol SO3(g) C．保持温度和容器内压强不变，充入1 mol O2(g) D．保持温度和容器内压强不变，充入1 mol Ar(g) 6．一定温度下，在一体积为2L的恒容密闭容器中充入2mol SO2、1mol O2，发生反应：  ，达到平衡后放出热量156.8kJ，下列说法不正确的是 A．平衡时SO2的转化率为80% B．若升高温度，该反应的平衡常数将减小 C．反应过程中转移3.2mol e- D．相同条件下初始若向容器中只充入2mol SO3，达到平衡时吸收热量196kJ 二、填空题 7．回答下列问题。 (1)实验室用30%左右的硫酸溶液(约3.7mol/L)与锌粒反应制取氢气。下列措施中能加快反应速率的是 。 A．降低反应温度 B．将锌粒改为锌粉 C．将所用硫酸加水稀释 D．加入少量的硫酸铜溶液 (2)目前工业上可用CO2来生产燃料甲醇，有关反应为：CO2(g)+3H2(g)CH3OH(g)+H2O(g)。现向体积为1L的密闭容器中，充入1molCO2和3molH2，反应过程中测得CO2和CH3OH(g)的浓度随时间的变化如图所示。 ①计算3min内用氢气表示的该反应的反应速率v(H2)= ；3min时，正反应速率 逆反应速率(填“＞”“＜”或“=”)。 ②当反应达平衡后，维持温度和压强不变，往容器内再充入0.5molCO2、0.5molH2和0.5molH2O(g)，此时平衡向 (正向或逆向或不)移动，计算说明原因 。 ③在其他条件不变的情况下，将体系体积压缩到原来的二分之一，下列有关该体系的说法正确的是 。 A．氢气的浓度减小         B．正反应速率增大 C．逆反应速率减小         D．达到平衡的时间不会改变 8．已知，。向同温、同体积的三个密闭容器中分别充入气体：(甲)2和1；(乙)1和0.5；(丙)2。恒温、恒容下反应达平衡时 (1)容器内压强 (填“>”“<”“=”下同)。 (2)的质量 。 (3)与之比为k： 。 (4)甲中已经达到平衡的体系，再加2，平衡 移动。 A．向正反应方向　　　　B．向逆反应方向　　　　C．不移动 再次平衡后，的体积分数 ，的浓度 。(填“变大”“变小”“不变”)。 (5)反应放出或吸收热量的数值与的关系 。 题型二：工业合成氨的所有考点 1、合成氨的工艺流程 2、合成氨的适宜条件： 条件1：压强 ①原理分析：压强越大越好 ②选用条件：目前，我国合成氨厂一般采用的压强为10～30 MPa ③合成氨时不采用更高压强的理由：压强越大，对材料的强度和设备的制造要求也越高，需要的动力也越大，这将会大大增加生产投资，并可能降低综合经济效益 条件2：温度 ①原理分析：低温有利于提高原料的平衡转化率 ②选用条件：目前，在实际生产中一般采用的温度为400～500 ℃ ③不采用低温的理由：温度降低会使化学反应速率减小，达到平衡所需时间变长，这在工业生产中是很不经济的 ④升高温度能提高化学反应速率，但工业合成氨温度不能太高的理由是：合成氨反应为放热反应，升高温度，转化率降低；400～500_℃催化剂活性最大，升高温度，催化剂活性减弱(催化剂失活) 条件3：催化剂 ①原理分析：在高温、高压下，N2和H2的反应速率仍然很慢 ②选用条件：通常采用加入以铁为主体的多成分催化剂，又称铁触媒 ③选择催化剂的理由：改变反应历程，降低反应的活化能，使反应物在较低温度时能较快地进行反应 另外，为了防止混有的杂质使催化剂“中毒”，原料气必须经过净化 条件4：浓度 ①原理分析：在500 ℃和30 MPa时，平衡混合物中NH3的体积分数及平衡时N2和H2的转化率仍较低 ②采取的措施：采取迅速冷却的方法，使气态氨变成液氨后及时从平衡混合物中分离出去；应将NH3分离后的原料气循环使用，并及时补充N2和H2，使反应物保持一定的浓度 ③采取该措施的理由：分离出NH3以促使平衡向生成NH3的方向移动，此外原料气的循环使用并及时补充原料气，既提高了原料的利用率，又提高了反应速率，有利于合成氨反应 结论：工业合成氨的适宜条件 压强：根据反应器可使用的钢材质量及综合指标来选择压强(10～30 MPa) 温度：适宜温度，400～500 ℃ 催化剂：使用铁触媒做催化剂 浓度：N2和H2的物质的量之比为1∶2.8的投料比，氨及时从混合气中分离出去，剩余气体循环使用；及时补充N2和H2 一、单选题 1．下列事实能用勒夏特列原理解释的是 A．合成氨工业中需采用高温条件 B．对平衡体系，缩小容器的体积，混合气体的颜色突然加深 C．向溶液中加入，单位时间内产生的量增多 D．实验室中常用排饱和食盐水的方法收集氯气 2．对于工业合成氨的反应，以下分析错误的是 A．可以通过改变温度、压强控制合成氨的反应限度 B．高压比常压条件更有利于合成氨的反应，提高氨气的产率 C．左右比室温更有利于合成氨的反应，提高氨气的产率 D．合成氨工业采用高压，不仅能提高转化率，还能缩短到达平衡的时间 3．工业合成氨的反应为，其工艺如图所示。下列措施能提高N2平衡转化率的是 ①干燥净化“原料气”②采用“10MPa~30MPa”③“热交换”分离热量④“冷却”分离液氨⑤使用“铁触媒” A．②③④ B．①④⑤ C．①②③ D．③④⑤ 4．下图为工业合成氨的流程图。下列说法正确的是 A．步骤①中“净化”可以防止催化剂中毒 B．步骤②中“加压”不能提高原料的转化率，但可以加快反应速率 C．步骤③中反应温度越高催化剂活性越大 D．步骤③、④均有利于提高原料的平衡转化率 5．已知     下图为工业合成氨的流程图。下列说法正确的是 A．步骤②中“加压”既可以提高原料的转化率，又可以加快反应速率，所以生产中压强越大越好 B．步骤④中反应温度提高至1000℃，反应速率加快且催化剂的活性更高 C．步骤②④⑤⑥均有利于提高原料的平衡转化率 D．若此反应中△H和△S不随温度变化而变化，则保持此反应自发进行的温度应低于466.7K 二、填空题 6．按要求完成下列填空。 (1)氮是动植物生长不可缺少的元素，合成氨的反应对人类解决粮食问题贡献巨大，反应如下：N2+3H2 2NH3。该反应中氧化剂是 。 (2)①合成氨的反应中的能量变化如图所示。该反应是 反应(填“吸热”或“放热”)，其原因是反应物总键能 (填“大于”或“小于”)生成物总键能。 ②在一定条件下，将一定量的N2和H2的混合气体充入某恒容密闭容器中，一段时间后，下列叙述能说明该反应达到平衡状态的是 (填字母)。 a.混合气体密度不再变化 b.N2、H2、NH3的物质的量之比为1∶3∶2 c.容器中的压强不随时间变化 d.混合气体平均相对分子质量不再变化 (3)工业上通常采用铁触媒、在400~500℃和10MPa~30MPa的条件下合成氨，反应的表达式为N2+3H2 2NH3 ①一定条件下，合成氨时压强 (填“越大”或“越小”)，原料的转化率越高。但是压强超过一定值时， 。所以，我国的合成氨厂一般采用的压强为10MPa~30Mpa。 ②一定条件下，合成氨时温度 (填“越低”或“越高”)，原料的转化率越高。但是温度超过一定值时， 。所以，我国的合成氨厂一般采用的温度为400~500℃。 7．工业合成氨的反应为N2(g)+3H2(g)=2NH3(g)   H=-92.2kJ/mol，其部分工艺流程如图所示。 反应体系中各组分的部分性质如表所示。 反应体系中各组分的部分性质如图所示： 气体 N2 H2 NH3 熔点/℃ -210.0 -252.8 -77.7 沸点/℃ -195.8 -259.2 -33.4 回答下列问题： (1)该反应随着温度升高，K值 (填“增大”“减小”或“不变”)。 (2)合成氨反应的平衡常数很小，所以在工业上将气体循环利用，即反应后通过把混合气体的温度降低到略低于 ℃，将 分离出来；继续循环利用的气体是 ； (3)请你运用平衡移动的原理结合合成氨反应特点对合成氨采用高温条件的合理性进行分析 。 (4)氮元素的另一种氢化物肼的熔点 1℃，沸点 113℃。可视为NH3分子中的一个氢原子被 -NH2(氨基)取代形成的。已知 25℃时，32 克肼在空气中完全燃烧时的能量变化如图所示，则该反应的热化学方程式为 。 三、解答题 8．硝酸是重要的化工原料。下图是以合成氨为基础的传统硝酸生产工艺流程(其中空气等基础原料已略去)。 (1)合成氨反应的化学方程式为，下列说法不正确的是 (填字母)。 a．使用催化剂是为了增大反应速率，提高生产效率 b．提高反应时的温度，可以实现的完全转化 c．在上述条件下，不可能100%转化为 d．该反应采用高温、高压等苛刻条件，与化学性质很稳定有关 (2)氨氧化装置中，产生的含氮物质主要为NO，反应的化学方程式为 。 (3)为实现资源的综合利用，技术人员将分离液态空气工艺整合在上述流程中。请说明该工艺的产物如何应用于硝酸生产流程： 。 (4)催化还原氮氧化物(SCR)技术是目前应用最广泛的氮氧化物脱除技术，可用于上述硝酸生产工艺的废气处理，反应原理如下图所示： ①写出的电子式： 。 ②写出和NO在催化剂表面发生反应的化学方程式为 。 题型三：化学反应的调控及方向 基础1：焓变：焓变(∆H)：是变化前后物质的焓值差，化学反应的焓变，为生成物的总焓值与反应物的总焓值之差，即：ΔH＝H(生成物)－H(反应物) 基础2：常见的放热反应、吸热反应 (1)常见的放热反应 ①所有的燃烧反应，如：木炭、CH4等在空气或氧气中的燃烧，钠、H2在氯气中燃烧，镁条在CO2中燃烧 ②所有的酸碱中和反应，如：HCl＋NaOH===NaCl＋H2O ③大多数的化合反应，如：CaO＋H2O===Ca(OH)2 H2＋F2===2HF ④铝热反应，如：2Al＋Fe2O32Fe＋Al2O3 ⑤活泼金属与水、与酸的反应，如：2Na＋2H2O===2NaOH+H2↑ Mg＋2H+===Mg2++H2↑ ⑥生成沉淀的反应 (2)常见的吸热反应 ①大多数分解反应，如：NH4ClNH3↑＋HCl↑ CaCO3CaO＋CO2↑ ②Ba(OH)2·8H2O与NH4Cl的反应 ③C和CO2发生的化合反应及C和H2O(g)的反应 ④以碳、CO、H2为还原剂的氧化还原反应：如：H2＋CuOH2O＋Cu C＋H2O(g)CO＋H2 基础3：熵：自发过程的体系趋向于由有序转变为无序，体系的混乱度增大。体系的混乱度常用熵来描述，熵的概念是表示体系的混乱或无序程度的物理量，其符号为S。熵值越大，体系的混乱度越大 熵变：生成物与反应物的熵值之差，用ΔS表示当ΔS>0时，反应为熵增反应，当ΔS<0时，反应为熵减反应 结论：ΔH＜0，ΔS>0所有温度都自发进行 ΔH＜0，ΔS<0低温下温度能自发进行 ΔH＞0，ΔS>0高温下时能自发进行 ΔH＞0，ΔS<0所有温度下都不能自发进行 一、单选题 1．已知反应2H2O2(l) = 2H2O(l) + O2(g)中反应物和生成物的能量随反应过程的变化如图所示，下列有关说法中正确的一项是 A．该反应的ΔH＜0，ΔS＜0 B．曲线Ⅰ、Ⅱ对应的焓变均为E1-E2 kJ/mol C．曲线Ⅰ、Ⅱ中，Ⅰ对应使用催化剂后的情况 D．曲线Ⅰ、Ⅱ对应的活化分子百分数：Ⅰ＞Ⅱ 2．是大气中主要的污染物，通过催化还原的方法，可将烟气和机动车尾气中的转化为，所发生的反应为： ，下列说法正确的是 A．该反应在任何条件下都能自发进行 B．反应的平衡常数可表示为 C．使用高效的催化剂可以降低反应的焓变 D．其它条件不变，增大的值，可以使的转化率增大 3．下列与化学反应进行方向有关的叙述中不正确的是 A．体系的熵增越大，焓变越小，化学反应速率越快 B．绝热体系、孤立体系的化学反应都是熵增的过程 C． ΔH<0，该反应在任何温度下均可自发进行 D．能量越低，混乱度越大，体系越稳定 4．某温度下，在容积为2L的密闭容器中充入5mol气体A和3mol气体B，发生反应：  ，5min后反应达到平衡状态，测得生成2mol D．下列有关说法不正确的是 A．平衡时A的转化率为60% B．该条件下该反应的平衡常数 C．该条件下反应达到平衡时存在 D．若该反应在常温下能自发进行，则对决定该反应的自发进行起主要影响作用 5．下列化学反应与能量变化相关的叙述正确的是 A．若反应物总能量高于生成物总能量，该反应为放热反应，放热反应在任何条件下都能自发进行 B．水凝结成冰的过程中，， C．已知  ，，此反应在任何温度下都能自发进行 D．能够自发进行的反应一定是熵增的过程 6．氢气可用于烟气的脱氮、脱硫，其反应为：  。下列有关说法正确的是 A．将从体系中脱离，可使平衡正向移动 B．断裂键的同时断裂键，说明反应已达平衡状态 C．使用高效催化剂可提高的平衡转化率 D．该反应在低温条件下可自发进行 二、填空题 7．工业合成氨是人类科学技术的一项重大突破，反应为N2(g)+3H2(g)2NH3(g)  ΔH=-92.4kJ/mol，ΔS=-200J/(mol·K)。请回答下列问题： (1)常温下，合成氨反应 (填“能”或“不能”)自发进行。 (2)在500°C、20MPa时，将N2、H2置于一个容积为2L的恒容密闭容器中发生反应。反应过程中各种物质的物质的量变化如图所示： ①10min内以H2表示的平均反应速率为 。 ②反应第一次达到平衡时N2的转化率为 。 ③在反应进行至10min时，曲线发生变化的原因为 (填序号，下同)；在反应进行至25min时，曲线发生变化的原因为 。 A．加了催化剂        B．降低温度        C．分离了部分NH3 ④下列情况可说明该反应在20分钟后达到化学平衡状态的是 (填序号)。 a．反应不再进行，已经停止     b．单位时间内生成nmolN2的同时，消耗3nmolH2 c．3v正(H2)= 2v逆(NH3)          d． N2、H2和NH3的物质的量浓度之比为1：3：2 e．混合气体的压强不再改变     f．混合气体的密度不再改变 (3)压强对合成氨有较大影响。如图为不同压强下，以物质的量分数x(H2)=0.75、x(N2)=0.25进料(组成1)，反应达平衡时x(NH3)与温度的计算结果。 判断压强：p1 p2(填“>”或“<”)，简述理由： 。 8．氨能源是目前研究的热点之一，科学家研究利用铁触媒催化合成氨的反应历程如下图所示，其中吸附在催化剂表面的物种用“ad”表示。 (1)上述历程中反应速率最慢的步骤的化学方程式为 。 (2)由图得出合成氨反应的 kJ/mol；，则合成氨反应在常温(298K)下 (填“能”或“不能”)自发进行，判断依据 。(列式说明) 原创精品资源学科网独家享有版权，侵权必究！6 原创精品资源学科网独家享有版权，侵权必究！6 学科网（北京）股份有限公司 $$ 专题05 化学反应的调控、等效及工业合氨（常考题型） 题型一：两类等效平衡的处理技巧 总方针：对于同一可逆反应，在一定条件(恒温恒容或恒温恒压)下，以不同的投料方式(即从正反应、逆反应或中间状态开始)进行的反应，若达到平衡时相同的组分在各混合物中的百分含量(体积分数、物质的量分数或质量分数)相等，这样的化学平衡互称等效平衡 类型1、恒温恒容(T、V一定)条件下，△n≠0反应的等效平衡 (量等等效) 恒温恒容条件下，对于△n≠0即反应前后气体分子数改变的可逆反应 形如：N2+3H22NH3 改变起始时加入物质的物质的量，要与原平衡等效 条件：通过化学计量系数比，全部换算成同一半边的物质后，物质的量与原平衡的起始投入量应完全相同。若不同的起始投入量经“一边倒”全部换算为反应物或生成物后，投入量是相同的，则所形成的平衡状态是完全相同的 结论：对于T、V一定时，△n≠0的反应，形成等效平衡的条件是：起始投入量应完全相同； 等效平衡的特征：平衡时各物质的转化率(α)、百分含量(w%)、物质的量(n)、物质的质量(m)、物质的量浓度(c)、混合气体的平均摩尔质量()、混合气体的密度(ρ)、压强(P)等所有物理量完全相同，即平衡状态完全相同 类型2：恒温恒容(T、V一定)条件下，△n=0反应的等效平衡 (量比等效) 结论：对于T、V一定时，△n=0的反应，形成等效平衡的条件是：起始投料成比例(不是与计量系数成比例)； 等效平衡的特征：平衡时各物质的转化率(α)、百分含量(w%)、混合气体的平均摩尔质量()相同，但各气体的物质的量(n)、物质的质量(m)、物质的量浓度(c)、混合气体的密度(ρ)、压强(P)、反应达到平衡时所需的时间(t)不同但成比例 一、单选题 1．时，向恒容密闭容器中充入气体，发生反应：测定的部分数据如下表： 0 50 150 250 350 0 0.16 0.19 0.20 0.20 下列说法正确的是 A．反应在前的平均速率 B．平衡后向容器中充入，平衡正向移动，平衡常数不变 C．相同温度下，起始时向容器中充入和，反应达到平衡前 D．相同温度下，若起始时向容器中充入和，达到平衡时，的转化率等于 【答案】C 【详解】A．反应在前50 s 的平均速率，故A错误；B．恒容充入惰性气体，反应体系中各物质浓度不变，平衡不移动，温度不变，平衡常数不变，故B错误； C．由表格数据可知，250s时，反应达到平衡，此时SO2为0.2mol，则O2为0.1mol，SO3为0.8mol，平衡常数K==0.003125，相同温度下，起始时向容器中充入和，此时Qc==0.0125>K，则平衡逆向移动，反应达到平衡前v(正)＜v(逆)，故C正确； D．由表格数据可知，反应达到平衡时物质的量为0.2mol，相同温度下，若起始时向容器中充入和，与充入为等效平衡，则平衡时物质的量为0.2mol，的转化率为=，故D错误； 故选C。 2．在一定温度下的定容容器中，发生反应，充入和反应达到平衡状态，A的转化率为，下列说法错误的有几个 ①B的转化率为 ②若升高温度，A的转化率增大，则该反应的 ③再加入，平衡正向移动，A的转化率增大 ④再加入和，达到新的平衡状态时，A的转化率为 ⑤若起始充入和达到平衡状态时，C的转化率为 ⑥加入B，达到新的平衡状态时，v(正)和v(逆)均增大 A．1个 B．2个 C．3个 D．4个 【答案】C 【详解】①在一定温度下的定容容器中，发生反应，充入和反应达到平衡状态，A的转化率为，列出“三段式” B的转化率为，①正确； ②若升高温度，A的转化率增大，说明平衡正向移动，该反应是吸热反应，则该反应的，②正确； ③再加入，平衡正向移动，A的转化量增大，但由于A的起始量也增大，A的转化率减小，③错误； ④再加入和，A和B的浓度等比例增大，等效于增大压强，该反应是气体体积减小的反应，增大压强平衡正向移动，A的转化率增大，大于30%，④错误； ⑤若起始充入和与充入和为等效平衡，C的转化率为，则若起始充入和，相当于增大D的浓度，C的平衡转化率增大，⑤错误； ⑥加入B，反应物的浓度增大，v(正)增大，平衡正向移动，生成物的浓度也增大，v(逆)增大，⑥正确； 错误的有3个，故选C。 3．N2O5在一定温度下可发生反应：  ΔH>0。T1温度时，向密闭容器中通入N2O5气体，部分实验数据见下表： 时间/s 0 500 1000 1500 c(N2O5)/(mol·L-1) 5.00 3.52 2.50 2.50 下列说法错误的是 A．500s内NO2的平均生成速率为5.92×10-3mol·L-1·s-1 B．T1温度下发生该反应，N2O5的平衡转化率为50% C．T1、T2温度下的平衡常数分别为K1、K2，若T1>T2，则K1>K2 D．平衡后，其他条件不变，将容器体积变为原来2倍，则c(N2O5)=1.25mol·L-1 【答案】D 【详解】A．依据图标数据分析计算500s内N2O5(g)消耗的浓度=5.00mol/L-3.52mol/L=1.48mol/L，则NO2的浓度增大2.96mol/L，的生成速率为=5.92×10-3mol·L-1·s-1，A项正确； B．T1温度下，达到平衡时N2O5的浓度降低2.5mol/L，N2O5的平衡转化率为=50%，B项正确； C．该反应的正反应为吸热反应，升高温度平衡正向移动，平衡常数增大，T1、T2温度下的平衡常数分别为K1、K2，若T1>T2，则K1>K2，C项正确； D．平衡后，其他条件不变，将容器体积变为原来的2倍，则等效为减压，平衡正向移动，则c(N2O5)＜1.25mol·L-1，D项错误； 故选D。 4．已知：2NO2(g)N2O4(g)      ΔH＜0有容积相同的密闭容器甲和乙，甲加入0.1molN2O4，乙加入0.2molN2O4，相同温度下分别达到平衡。下列说法正确的是 A．甲、乙化学平衡移动方向不同 B．甲、乙平衡是NO2的体积分数相同 C．甲、乙平衡是N2O4的体积分数甲＜乙 D．甲、乙升温时，v(逆)增大、v(正)减小 【答案】C 【详解】A．四氧化二氮都转化为二氧化氮，所以方向相同，故A错误； B．乙加入0.2mol N2O4，相当将两个甲压缩在一个容积中，所以乙相当在甲的基础上增压，平衡正向移动，二氧化氮的体积分数减少，故B错误； C．增大压强平衡正向移动，所以N2O4的体积分数甲＜乙，故C正确； D．甲、乙升温时，正逆反应速率都增大，故D错误； 故选C。 5．在一定条件下，向一带活塞的密闭容器中充入2 mol SO2和1 mol O2，发生反应2SO2(g)＋O2(g)2SO3(g)达到平衡状态后，改变下述条件，SO3气体的平衡浓度不改变的是 A．保持温度和容器容积不变，充入1 mol SO2(g) B．保持温度和容器内压强不变，充入1 mol SO3(g) C．保持温度和容器内压强不变，充入1 mol O2(g) D．保持温度和容器内压强不变，充入1 mol Ar(g) 【答案】B 【分析】恒温恒压下，只要投料对应成比例，无论什么反应，达到平衡状态时各物质的量对应成比例，浓度、转化率、体积分数等相对量对应相等。改变条件达到平衡状态后，SO3(g)的平衡浓度不变，要求新建立的平衡与题目中平衡为相对量等效平衡，也就是要求投料对应成比例。 【详解】A．充入1 mol SO2(g)，反应物的浓度增大，平衡正向移动，SO3(g)的平衡浓度增大，A错误； B．充入1 mol SO3(g)，相当于直接投料3 mol SO2、1.5 mol O2，它与原平衡投料对应成比例，构成相对量等效平衡，SO3(g)的平衡浓度不改变，B正确； C．充入1 mol O2(g)，反应物浓度增大，平衡向正移动，SO3的平衡浓度增大，C错误； D．保持容器内压强不变，充入1 mol Ar，体积增大，反应混合物产生的压强减小，平衡逆向移动，SO3的平衡浓度减小，D错误； 故选B。 6．一定温度下，在一体积为2L的恒容密闭容器中充入2mol SO2、1mol O2，发生反应：  ，达到平衡后放出热量156.8kJ，下列说法不正确的是 A．平衡时SO2的转化率为80% B．若升高温度，该反应的平衡常数将减小 C．反应过程中转移3.2mol e- D．相同条件下初始若向容器中只充入2mol SO3，达到平衡时吸收热量196kJ 【答案】D 【详解】A．由热化学方程式可知，若有2molSO2参加反应，则放出196kJ热量，现放热156.8kJ，则参加反应SO2的物质的量为=1.6mol，平衡时SO2的转化率为=80%，A正确； B．该反应的正反应为放热反应，若升高温度，平衡逆向移动，则该反应的平衡常数将减小，B正确； C．由A中分析可知，参加反应的SO2为1.6mol，则反应过程中转移电子为1.6mol×2=3.2mol，C正确； D．相同条件下初始若向容器中只充入2mol SO3，则与题干反应等效，达到平衡时SO3的转化率为1-80%=20%，则吸收热量196kJ×20%=39.2kJ，D不正确； 故选D。 二、填空题 7．回答下列问题。 (1)实验室用30%左右的硫酸溶液(约3.7mol/L)与锌粒反应制取氢气。下列措施中能加快反应速率的是 。 A．降低反应温度 B．将锌粒改为锌粉 C．将所用硫酸加水稀释 D．加入少量的硫酸铜溶液 (2)目前工业上可用CO2来生产燃料甲醇，有关反应为：CO2(g)+3H2(g)CH3OH(g)+H2O(g)。现向体积为1L的密闭容器中，充入1molCO2和3molH2，反应过程中测得CO2和CH3OH(g)的浓度随时间的变化如图所示。 ①计算3min内用氢气表示的该反应的反应速率v(H2)= ；3min时，正反应速率 逆反应速率(填“＞”“＜”或“=”)。 ②当反应达平衡后，维持温度和压强不变，往容器内再充入0.5molCO2、0.5molH2和0.5molH2O(g)，此时平衡向 (正向或逆向或不)移动，计算说明原因 。 ③在其他条件不变的情况下，将体系体积压缩到原来的二分之一，下列有关该体系的说法正确的是 。 A．氢气的浓度减小         B．正反应速率增大 C．逆反应速率减小         D．达到平衡的时间不会改变 【答案】(1)BD(2) ＞ 正向 ，平衡常数K==，维持温度和压强不变，往容器内再充入0.5molCO2、0.5molH2和0.5molH2O(g)，Q==＜，则平衡正向移动 B 【详解】（1）条件改变对反应速率的影响有如下几条：升温、增压、增浓、加有效催化剂、增加固体表面积，均能提高反应速率； A．降低温度，速率减慢，故A不选； B．将锌粒改为锌粉，增加固体表面积，能提高反应速率，故B选； C．将所用硫酸加水稀释，硫酸浓度降低，速率减慢，故C不选； D．加入少量的硫酸铜溶液，锌置换出铜，形成铜锌稀硫酸原电池，加快反应速率，故D选； 答案选BD； （2）①根据题目所给数据信息，3分钟时，CO2消耗了1.00mol/L-0.50mol/L= 0.50mol/L，所以H2消耗浓度是3×0.50mol/L=1.50mol/L，那么H2在0~3分钟的平均速率是；由于反应物继续减少，反应向正向进行，并未达到平衡，所以正反应速率大于逆反应速率； ②利用题目所给数据信息，建立平衡时的三段式，，平衡常数K==，维持温度和压强不变，往容器内再充入0.5molCO2、0.5molH2和0.5molH2O(g)，Q==＜，则平衡正向移动； ③A．体积缩小浓度增大，氢气的浓度增大，故A错误； B．体积缩小压强增大，正反应速率增大，逆反应速率也增大，故B正确； C．由B项可知，逆反应速率也增大，故C错误； D．由于压强的变化，导致物质浓度发生改变，化学反应速率增大，故到达平衡的时间会发生改变，故D错误； 故选B。 8．已知，。向同温、同体积的三个密闭容器中分别充入气体：(甲)2和1；(乙)1和0.5；(丙)2。恒温、恒容下反应达平衡时 (1)容器内压强 (填“>”“<”“=”下同)。 (2)的质量 。 (3)与之比为k： 。 (4)甲中已经达到平衡的体系，再加2，平衡 移动。 A．向正反应方向　　　　B．向逆反应方向　　　　C．不移动 再次平衡后，的体积分数 ，的浓度 。(填“变大”“变小”“不变”)。 (5)反应放出或吸收热量的数值与的关系 。 【答案】(1)＜(2)＞(3)=(4) B 变小 变大(5)Q甲+Q丙=197kJ 【详解】（1）相同条件下，气体压强之比等于气体物质的量之比，甲容器中n(SO2)、n(O2)是乙容器中n(SO2)、n(O2)的2倍，甲容器可以看作在乙容器基础增大一倍压强，平衡向正反应方向进行，因此有p甲＜2p乙，甲与丙互为等效平衡，平衡时对应各组分的物质的量相等，即压强p甲=p丙，从而推出p甲=p丙＜2p乙，故答案为＜； （2）甲与丙互为等效平衡，平衡时对应各组分的物质的量相等，因此有m甲=m丙，甲容器中n(SO2)、n(O2)是乙容器中n(SO2)、n(O2)的2倍，甲容器可以看作在乙容器基础增大一倍压强，平衡向正反应方向进行，SO2转化率增大，SO3物质的量增大，即m甲=m丙＞2m乙，故答案为＞； （3）对于甲、乙，SO2、O2起始物质的量之比等于化学计量数之比，推出c(SO2)与c(O2)之比为定值2∶1，即k甲=k乙，故答案为=； （4）达到平衡后，再充入2molSO3，增大生成物浓度，根据勒夏特列原理，平衡向逆反应方向进行，选项B符合题意；再次达到平衡后，SO2的体积分数变小、物质的量浓度增大，故答案为B；变小；变大； （5）甲和丙互为等效平衡，甲和乙是从相反方向到达等效平衡，因此反应放出或吸收热量的数值：Q甲+Q丙=197kJ；故答案为Q甲+Q丙=197kJ。 题型二：工业合成氨的所有考点 1、合成氨的工艺流程 2、合成氨的适宜条件： 条件1：压强 ①原理分析：压强越大越好 ②选用条件：目前，我国合成氨厂一般采用的压强为10～30 MPa ③合成氨时不采用更高压强的理由：压强越大，对材料的强度和设备的制造要求也越高，需要的动力也越大，这将会大大增加生产投资，并可能降低综合经济效益 条件2：温度 ①原理分析：低温有利于提高原料的平衡转化率 ②选用条件：目前，在实际生产中一般采用的温度为400～500 ℃ ③不采用低温的理由：温度降低会使化学反应速率减小，达到平衡所需时间变长，这在工业生产中是很不经济的 ④升高温度能提高化学反应速率，但工业合成氨温度不能太高的理由是：合成氨反应为放热反应，升高温度，转化率降低；400～500_℃催化剂活性最大，升高温度，催化剂活性减弱(催化剂失活) 条件3：催化剂 ①原理分析：在高温、高压下，N2和H2的反应速率仍然很慢 ②选用条件：通常采用加入以铁为主体的多成分催化剂，又称铁触媒 ③选择催化剂的理由：改变反应历程，降低反应的活化能，使反应物在较低温度时能较快地进行反应 另外，为了防止混有的杂质使催化剂“中毒”，原料气必须经过净化 条件4：浓度 ①原理分析：在500 ℃和30 MPa时，平衡混合物中NH3的体积分数及平衡时N2和H2的转化率仍较低 ②采取的措施：采取迅速冷却的方法，使气态氨变成液氨后及时从平衡混合物中分离出去；应将NH3分离后的原料气循环使用，并及时补充N2和H2，使反应物保持一定的浓度 ③采取该措施的理由：分离出NH3以促使平衡向生成NH3的方向移动，此外原料气的循环使用并及时补充原料气，既提高了原料的利用率，又提高了反应速率，有利于合成氨反应 结论：工业合成氨的适宜条件 压强：根据反应器可使用的钢材质量及综合指标来选择压强(10～30 MPa) 温度：适宜温度，400～500 ℃ 催化剂：使用铁触媒做催化剂 浓度：N2和H2的物质的量之比为1∶2.8的投料比，氨及时从混合气中分离出去，剩余气体循环使用；及时补充N2和H2 一、单选题 1．下列事实能用勒夏特列原理解释的是 A．合成氨工业中需采用高温条件 B．对平衡体系，缩小容器的体积，混合气体的颜色突然加深 C．向溶液中加入，单位时间内产生的量增多 D．实验室中常用排饱和食盐水的方法收集氯气 【答案】D 【详解】A．人工合成氨为放热反应，根据勒夏特列原理低温有利于平衡正向移动，但考虑到化学反应速率的快慢合成氨工业中需采用高温条件，A错误； B．对平衡体系，缩小容器的体积，二氧化氮的浓度增大混合气体的颜色突然加深，根据勒夏特列原理平衡会正向移动，颜色会逐渐变浅，B错误； C．向溶液中加入，单位时间内产生的量增多的原因是二氧化锰是催化剂加快反应速率，C错误； D．，饱和食盐水中的氯离子会使得氯气与水的反应逆向移动，减少氯气的溶解损耗，故实验室中常用排饱和食盐水的方法收集氯气，D正确； 故选D。 2．对于工业合成氨的反应，以下分析错误的是 A．可以通过改变温度、压强控制合成氨的反应限度 B．高压比常压条件更有利于合成氨的反应，提高氨气的产率 C．左右比室温更有利于合成氨的反应，提高氨气的产率 D．合成氨工业采用高压，不仅能提高转化率，还能缩短到达平衡的时间 【答案】C 【详解】A．改变温度、压强，可使合成氨的反应平衡发生移动，可改变反应的限度，故A正确； B．增大压强，反应速率增大，且平衡正向移动，提高产率，故B正确； C．合成氨反应的正反应为放热反应，升高温度，平衡逆向移动，不利于提高氨气的产率，故C错误； D．增大压强，反应速率增大，且平衡正向移动，可提高反应的转化率和氨气的产率，还能缩短到达平衡的时间，故D正确； 故选C。 3．工业合成氨的反应为，其工艺如图所示。下列措施能提高N2平衡转化率的是 ①干燥净化“原料气”②采用“10MPa~30MPa”③“热交换”分离热量④“冷却”分离液氨⑤使用“铁触媒” A．②③④ B．①④⑤ C．①②③ D．③④⑤ 【答案】A 【详解】①“干燥净化”主要有两个作用，一是从催化剂中毒角度考虑，防止催化剂失活失去效用，与速率有关，与平衡转化率无关，二是防止有氧化性气体进入，从而引起爆炸，也与平衡转化率无关，①不符合题意； ②采用合适压强既考虑了速率、转化率，又考虑了设备材料，②符合题意； ③热交换及时分离热量，合成氨正反应是放热反应，降低温度有利于平衡正向移动，③符合题意； ④分离氨，平衡正向移动，④符合题意； ⑤铁触媒只改变速率，不改变平衡转化率，⑤不符合题意； 故选择②③④，答案选A。 4．下图为工业合成氨的流程图。下列说法正确的是 A．步骤①中“净化”可以防止催化剂中毒 B．步骤②中“加压”不能提高原料的转化率，但可以加快反应速率 C．步骤③中反应温度越高催化剂活性越大 D．步骤③、④均有利于提高原料的平衡转化率 【答案】A 【分析】加压既能提高反应速率，又能促进平衡正向移动，合成氨的反应为放热反应，低温有利于平衡正向移动，但是低温下，催化剂活性低，反应速率也低，因此综合考虑将温度设定在500℃并使用含铁催化剂进行催化反应，及时将产生的NH3液化分离出来以提高N2和H2的转化率，剩余的N2和H2再循环利用。 【详解】A．步骤①中“净化”是除去杂质以防止铁触媒中毒，故A正确； B．合成氨的反应为气体分子数减小的反应，加压有利于平衡正向移动，提高原料转化率，加压也可以提高反应速率，故B错误； C．催化剂的活性受温度影响，一定温度范围内，催化剂活性最佳，而不是温度越高越大，故C错误； D．催化剂只能提高反应速率，不能提高平衡转化率，合成氨反应为放热反应，高温不利于平衡正向移动，而液化分离出NH3和N2、H2的循环再利用均可以使平衡正向移动，所以步骤④、⑤有利于提高原料平衡的转化率，步骤③不利于提高原料的平衡转化率，故D错误； 故选A。 5．已知     下图为工业合成氨的流程图。下列说法正确的是 A．步骤②中“加压”既可以提高原料的转化率，又可以加快反应速率，所以生产中压强越大越好 B．步骤④中反应温度提高至1000℃，反应速率加快且催化剂的活性更高 C．步骤②④⑤⑥均有利于提高原料的平衡转化率 D．若此反应中△H和△S不随温度变化而变化，则保持此反应自发进行的温度应低于466.7K 【答案】D 【详解】A．合成氨的反应为气体分子数减小的反应，加压有利于平衡正向移动，提高原料转化率，加压也可以提高反应速率，但压强过大对设备要求高，且不经济，A错误； B．步骤④中反应温度500℃时催化剂活性较好，提高至1000℃，催化剂的活性下降，B 错误； C．步骤④加入催化剂只能提高反应速率，不能提高平衡转化率，加压、液化分离出和、的循环再利用均可以使平衡正向移动，所以步骤②⑤⑥有利于提高原料的平衡转化率，步骤④不能，C错误； D．该反应自发进行的最低温度，需使，即，得T<466.7K，因此保持此反应自发进行的温度低于466.7K，D正确； 故选D。 二、填空题 6．按要求完成下列填空。 (1)氮是动植物生长不可缺少的元素，合成氨的反应对人类解决粮食问题贡献巨大，反应如下：N2+3H2 2NH3。该反应中氧化剂是 。 (2)①合成氨的反应中的能量变化如图所示。该反应是 反应(填“吸热”或“放热”)，其原因是反应物总键能 (填“大于”或“小于”)生成物总键能。 ②在一定条件下，将一定量的N2和H2的混合气体充入某恒容密闭容器中，一段时间后，下列叙述能说明该反应达到平衡状态的是 (填字母)。 a.混合气体密度不再变化 b.N2、H2、NH3的物质的量之比为1∶3∶2 c.容器中的压强不随时间变化 d.混合气体平均相对分子质量不再变化 (3)工业上通常采用铁触媒、在400~500℃和10MPa~30MPa的条件下合成氨，反应的表达式为N2+3H2 2NH3 ①一定条件下，合成氨时压强 (填“越大”或“越小”)，原料的转化率越高。但是压强超过一定值时， 。所以，我国的合成氨厂一般采用的压强为10MPa~30Mpa。 ②一定条件下，合成氨时温度 (填“越低”或“越高”)，原料的转化率越高。但是温度超过一定值时， 。所以，我国的合成氨厂一般采用的温度为400~500℃。 【答案】(1)N2(2) 放热 小于 cd (3) 越大 压强越大，对材料的强度和设备的制造要求就越高，成本越高，将降低综合经济效益 越低 温度越低，会使化学反应速率减小，达到平衡的时间变长，经济效益变低 【详解】（1）N2+3H2 2NH3反应中，N元素化合价降低，该反应中氧化剂是N2。 （2）①根据合成氨的反应中的能量变化图。反应物总能量大于生成物总能量，该反应是放热反应；可知断键吸收的总能量小于成键放出的总能量，则反应物总键能小于生成物总键能。 ②a．反应前后气体总质量不变，容器体积不变，密度是恒量，混合气体密度不再变化，反应不一定平衡，故不选a； B．N2、H2、NH3的物质的量之比为1∶3∶2，不能判断物质的量是否还发生改变，反应不一定平衡，故不选b； C．反应恰好气体系数和不同，压强是变量，容器中的压强不随时间变化，反应一定达到平衡状态，故选c； D．反应前后气体总质量不变，反应恰好气体系数和不同，平均相对分子质量是变量，混合气体平均相对分子质量不再变化，反应一定达到平衡状态，故选d； 选cd。 （3）工业上通常采用铁触媒、在400~500℃和10MPa~30MPa的条件下合成氨，反应的表达式为N2+3H2 2NH3 ①一定条件下，增大压强平衡正向移动，合成氨时压强越大，原料的转化率越高。但是压强越大，对材料的强度和设备的制造要求就越高，成本越高，综合经济效益降低。所以我国的合成氨厂一般采用的压强为10MPa~30Mpa。 ②正反应放热，升高温度平衡逆向移动，一定条件下，合成氨时温度越低，原料的转化率越高。但是温度越低，会使化学反应速率减小，达到平衡的时间变长，经济效益变低，所以，我国的合成氨厂一般采用的温度为400~500℃。 7．工业合成氨的反应为N2(g)+3H2(g)=2NH3(g)   H=-92.2kJ/mol，其部分工艺流程如图所示。 反应体系中各组分的部分性质如表所示。 反应体系中各组分的部分性质如图所示： 气体 N2 H2 NH3 熔点/℃ -210.0 -252.8 -77.7 沸点/℃ -195.8 -259.2 -33.4 回答下列问题： (1)该反应随着温度升高，K值 (填“增大”“减小”或“不变”)。 (2)合成氨反应的平衡常数很小，所以在工业上将气体循环利用，即反应后通过把混合气体的温度降低到略低于 ℃，将 分离出来；继续循环利用的气体是 ； (3)请你运用平衡移动的原理结合合成氨反应特点对合成氨采用高温条件的合理性进行分析 。 (4)氮元素的另一种氢化物肼的熔点 1℃，沸点 113℃。可视为NH3分子中的一个氢原子被 -NH2(氨基)取代形成的。已知 25℃时，32 克肼在空气中完全燃烧时的能量变化如图所示，则该反应的热化学方程式为 。 【答案】(1)减小(2) -33.42 液氨 氨气和氢气 (3)采用高温可以增加反应速率，缩短达到平衡的时间 (4)N2H4(g)+O2=N2(g)+2H2O(g)   H=-534kJ/mol 【分析】氮气和氢气发生可逆反应生成氨气，液化分离出产物氨气，循环气体含氨气和氢气； 【详解】（1）根据题意可知，合成氨的反应是放热反应，随着温度升高，平衡逆向移动，故平衡常数K值减小，故答案为：减小； （2）根据表格数据可知，温度降低到-33.42℃时，氨气液化为液态，可以从混合气体中分离出来，故反应后通过把混合气体的温度降低到-33.42℃时，将液氨分离出来，剩余的氮气和氢气继续循环利用，故答案为：-33.42；液氨；氮气和氢气； （3）合成氨反应是放热反应，采用高温可以增加反应速率，缩短达到平衡的时间； （4）32 克肼物质的量为，在空气中完全燃烧时放出534kJ能量，产物为液体水和气态二氧化碳，该反应的热化学方程式为N2H4(g)+O2=N2(g)+2H2O(g) H=-534kJ/mol。 三、解答题 8．硝酸是重要的化工原料。下图是以合成氨为基础的传统硝酸生产工艺流程(其中空气等基础原料已略去)。 (1)合成氨反应的化学方程式为，下列说法不正确的是 (填字母)。 a．使用催化剂是为了增大反应速率，提高生产效率 b．提高反应时的温度，可以实现的完全转化 c．在上述条件下，不可能100%转化为 d．该反应采用高温、高压等苛刻条件，与化学性质很稳定有关 (2)氨氧化装置中，产生的含氮物质主要为NO，反应的化学方程式为 。 (3)为实现资源的综合利用，技术人员将分离液态空气工艺整合在上述流程中。请说明该工艺的产物如何应用于硝酸生产流程： 。 (4)催化还原氮氧化物(SCR)技术是目前应用最广泛的氮氧化物脱除技术，可用于上述硝酸生产工艺的废气处理，反应原理如下图所示： ①写出的电子式： 。 ②写出和NO在催化剂表面发生反应的化学方程式为 。 【答案】(1)b(2) (3)分离液态空气得到的氮气用于合成氨，得到的氧气用于氨的催化氧化 (4) 【分析】氮气和氢气反应生成氨气，氨催化氧化生成NO，发生聚合后用稀硝酸吸收得到浓硝酸，未完全反应的废气进行处理后再排放，防止污染。 【详解】（1）a．使用催化剂是为了增大反应速率，缩短反应时间，提升生产效率，正确； b．为可逆反应，因此不可能使氮气完全转化，错误； c．为可逆反应，不可能100%转化为，正确； d．N2中氮氮三键键能高，化学性质很稳定，则该反应采用高温、高压等苛刻条件，与氮气的稳定性有关，正确； （2）氨氧化装置中，氨气被催化氧化生成NO和H2O，化学方程式为； （3）空气中含有大量的氮气，通过分离液态空气得到的氮气经合成氨工艺得到氨气；氨气经过催化氧化得NO，该过程中氧化剂为分离液态空气得到的氧气：分离液态空气得到的氮气用于合成氨，得到的氧气用于氨的催化氧化； （4） 氨气中氮原子为中心原子，氮原子与3个氢原子形成N-H键，另有1对孤对电子，其电子式为；和NO在催化剂表面发生反应生成N2和H2O，化学方程式为； 题型三：化学反应的调控及方向 基础1：焓变：焓变(∆H)：是变化前后物质的焓值差，化学反应的焓变，为生成物的总焓值与反应物的总焓值之差，即：ΔH＝H(生成物)－H(反应物) 基础2：常见的放热反应、吸热反应 (1)常见的放热反应 ①所有的燃烧反应，如：木炭、CH4等在空气或氧气中的燃烧，钠、H2在氯气中燃烧，镁条在CO2中燃烧 ②所有的酸碱中和反应，如：HCl＋NaOH===NaCl＋H2O ③大多数的化合反应，如：CaO＋H2O===Ca(OH)2 H2＋F2===2HF ④铝热反应，如：2Al＋Fe2O32Fe＋Al2O3 ⑤活泼金属与水、与酸的反应，如：2Na＋2H2O===2NaOH+H2↑ Mg＋2H+===Mg2++H2↑ ⑥生成沉淀的反应 (2)常见的吸热反应 ①大多数分解反应，如：NH4ClNH3↑＋HCl↑ CaCO3CaO＋CO2↑ ②Ba(OH)2·8H2O与NH4Cl的反应 ③C和CO2发生的化合反应及C和H2O(g)的反应 ④以碳、CO、H2为还原剂的氧化还原反应：如：H2＋CuOH2O＋Cu C＋H2O(g)CO＋H2 基础3：熵：自发过程的体系趋向于由有序转变为无序，体系的混乱度增大。体系的混乱度常用熵来描述，熵的概念是表示体系的混乱或无序程度的物理量，其符号为S。熵值越大，体系的混乱度越大 熵变：生成物与反应物的熵值之差，用ΔS表示当ΔS>0时，反应为熵增反应，当ΔS<0时，反应为熵减反应 结论：ΔH＜0，ΔS>0所有温度都自发进行 ΔH＜0，ΔS<0低温下温度能自发进行 ΔH＞0，ΔS>0高温下时能自发进行 ΔH＞0，ΔS<0所有温度下都不能自发进行 一、单选题 1．已知反应2H2O2(l) = 2H2O(l) + O2(g)中反应物和生成物的能量随反应过程的变化如图所示，下列有关说法中正确的一项是 A．该反应的ΔH＜0，ΔS＜0 B．曲线Ⅰ、Ⅱ对应的焓变均为E1-E2 kJ/mol C．曲线Ⅰ、Ⅱ中，Ⅰ对应使用催化剂后的情况 D．曲线Ⅰ、Ⅱ对应的活化分子百分数：Ⅰ＞Ⅱ 【答案】B 【详解】A．由图可知，该反应反应物总能量大于生成物总能量，为放热反应，ΔH＜0，由反应方程式2H2O2(l) = 2H2O(l) + O2(g)，可知ΔS＞0，A错误； B．曲线Ⅱ使用了催化剂，催化剂降低反应的活化能，不改变反应的焓变，故曲线Ⅰ、Ⅱ对应的焓变均为E1-E2 kJ/mol，B正确； C．曲线Ⅱ反应的活化能降低，对应使用催化剂后的情况，C错误； D．曲线Ⅱ使用催化剂，降低反应的活化能，活化分子百分数增大，活化分子百分数：Ⅰ＜Ⅱ，D错误； 故选B。 2．是大气中主要的污染物，通过催化还原的方法，可将烟气和机动车尾气中的转化为，所发生的反应为： ，下列说法正确的是 A．该反应在任何条件下都能自发进行 B．反应的平衡常数可表示为 C．使用高效的催化剂可以降低反应的焓变 D．其它条件不变，增大的值，可以使的转化率增大 【答案】D 【详解】A．该反应为放热反应，即，且反应前后气体分子数减少，故，依据反应能自发进行，当温度较低时，该反应能自发进行，故A错误； B．反应的平衡常数可表示为，故B错误； C．催化剂可以改变反应历程，但不能改变焓变，故C错误； D．其他条件不变，通过减小c(CO2)，使的值增大，平衡正向移动，CO的转化率上升，故D正确； 故答案选D。 3．下列与化学反应进行方向有关的叙述中不正确的是 A．体系的熵增越大，焓变越小，化学反应速率越快 B．绝热体系、孤立体系的化学反应都是熵增的过程 C． ΔH<0，该反应在任何温度下均可自发进行 D．能量越低，混乱度越大，体系越稳定 【答案】A 【详解】A．体系的熵增越大，焓变越小，化学反应自发的趋势越大，但化学反应速率不一定越快，故A错误； B．与环境没有物质交换也没有能量交换的体系，化学反应都是熵增的过程，故B正确； C． ΔH<0，ΔS>0，该反应在任何温度下均可自发进行，故C正确； D．放热反应易发生、熵增反应易发生，能量越低，混乱度越大，体系越稳定，故D正确； 选A。 4．某温度下，在容积为2L的密闭容器中充入5mol气体A和3mol气体B，发生反应：  ，5min后反应达到平衡状态，测得生成2mol D．下列有关说法不正确的是 A．平衡时A的转化率为60% B．该条件下该反应的平衡常数 C．该条件下反应达到平衡时存在 D．若该反应在常温下能自发进行，则对决定该反应的自发进行起主要影响作用 【答案】C 【详解】A．生成2molD，则反应的A为3mol，A的转化率为×100%=60%，A正确； B．根据 体积为2L，得出各物质的浓度均为1mol/L，平衡常数，B正确； C．达到平衡时，正逆反应速率相等，存在，C错误； D．根据△G=△H-T△S<0可以自发，反应前后气体系数相等，△S近似与等于0，若该反应在常温下能自发进行，则对决定该反应的自发进行起主要影响作用，D正确； 答案选C。 5．下列化学反应与能量变化相关的叙述正确的是 A．若反应物总能量高于生成物总能量，该反应为放热反应，放热反应在任何条件下都能自发进行 B．水凝结成冰的过程中，， C．已知  ，，此反应在任何温度下都能自发进行 D．能够自发进行的反应一定是熵增的过程 【答案】C 【详解】A．反应物总能量高于生成物总能量，该反应属于放热反应，但不一定能自发进行，比如木炭的燃烧，要在一定的条件下才能自发进行，A错误； B．水凝结成冰的过程中，，B错误； C．氯酸钾的分解，根据一定成立，此反应在任何温度下都能自发进行，C正确； D．能够自发进行的反应也有可能是放热、熵减的过程，如合成氨反应，D错误； 故选C。 6．氢气可用于烟气的脱氮、脱硫，其反应为：  。下列有关说法正确的是 A．将从体系中脱离，可使平衡正向移动 B．断裂键的同时断裂键，说明反应已达平衡状态 C．使用高效催化剂可提高的平衡转化率 D．该反应在低温条件下可自发进行 【答案】D 【详解】A．为纯液体，其浓度变化不会影响化学反应速率，不能使平衡移动，A错误； B．断裂键的同时断裂键，才能说明反应已达平衡状态，B错误； C．催化剂可以提高化学反应速率，不能提高平衡转化率，C错误； D．该反应的正反应是气体分子数减少的反应，故，题目已知，由可得，该反应低温条件下可自发进行，D正确； 故选D。 二、填空题 7．工业合成氨是人类科学技术的一项重大突破，反应为N2(g)+3H2(g)2NH3(g)  ΔH=-92.4kJ/mol，ΔS=-200J/(mol·K)。请回答下列问题： (1)常温下，合成氨反应 (填“能”或“不能”)自发进行。 (2)在500°C、20MPa时，将N2、H2置于一个容积为2L的恒容密闭容器中发生反应。反应过程中各种物质的物质的量变化如图所示： ①10min内以H2表示的平均反应速率为 。 ②反应第一次达到平衡时N2的转化率为 。 ③在反应进行至10min时，曲线发生变化的原因为 (填序号，下同)；在反应进行至25min时，曲线发生变化的原因为 。 A．加了催化剂        B．降低温度        C．分离了部分NH3 ④下列情况可说明该反应在20分钟后达到化学平衡状态的是 (填序号)。 a．反应不再进行，已经停止     b．单位时间内生成nmolN2的同时，消耗3nmolH2 c．3v正(H2)= 2v逆(NH3)          d． N2、H2和NH3的物质的量浓度之比为1：3：2 e．混合气体的压强不再改变     f．混合气体的密度不再改变 (3)压强对合成氨有较大影响。如图为不同压强下，以物质的量分数x(H2)=0.75、x(N2)=0.25进料(组成1)，反应达平衡时x(NH3)与温度的计算结果。 判断压强：p1 p2(填“>”或“<”)，简述理由： 。 【答案】(1)能(2) 0.0075mol·L-1·min-1 37.5% A C be (3) < 合成氨反应是气体分子数减小的反应，相同温度下，增大压强，平衡正向移动 【详解】（1）常温下，合成氨反应，因此反应能自发进行。 （2）①根据图像，10min内以H2表示的平均反应速率为； ②根据图像，第一次达到平衡时N2的物质的量为0.25mol，则转化率为； ③在内，根据图像可知，改变条件的瞬间各物质的物质的量不变，且平衡正向移动，说明反应速率增大，则改变的条件可能是加了催化剂，故选A；在反应进行至25min时，氨气物质的量减小，氮气和氢气物质的量不变，所以改变的条件是分离出部分氨气，故选C。 ④ a．化学平衡是动态平衡，a错误； b．单位时间内生成nmolN2的同时，消耗3nmolH2说明正逆反应速率相等，则该反应已经达到化学平衡状态，b正确； c．3v正(H2)= 2v逆(NH3)时，无法说明正逆反应速率相等，不能说明该反应已经达到化学平衡状态，c错误； d． N2、H2和NH3的物质的量浓度之比为1：3：2，不能说明物质浓度不再变化，不能说明该反应已经达到化学平衡状态，d错误； e．该反应为非等体积反应，恒温恒容条件下，混合气体的压强不再改变，说明该反应已经达到化学平衡状态，e正确； f．混合气体的质量为定值，则恒容条件下，密度保持不变，不能说明该反应已经达到化学平衡状态，f错误； 答案选be。 （3）合成氨反应是气体分子数减小的反应，相同温度下，增大压强，平衡正向移动，则氨气的物质的量分数增大，因此p1<p2。 8．氨能源是目前研究的热点之一，科学家研究利用铁触媒催化合成氨的反应历程如下图所示，其中吸附在催化剂表面的物种用“ad”表示。 (1)上述历程中反应速率最慢的步骤的化学方程式为 。 (2)由图得出合成氨反应的 kJ/mol；，则合成氨反应在常温(298K)下 (填“能”或“不能”)自发进行，判断依据 。(列式说明) 【答案】(1)Nad+Had=NHad (2) —92 能 反应ΔH—TΔS=—92 kJ/mol—298K×0.2 kJ/(K·min)= —32.8 kJ/mol＜0，反应能自发进行 【详解】（1）反应的活化能越大，反应速率越慢，由图可知，Nad+Had=NHad的反应的反应活化能最大，所以上述历程中反应速率最慢的步骤的化学方程式为Nad+Had=NHad； （2）由图可知，合成氨反应为反应物总能量大于生成物总能量的放热反应，反应△H=-46kJ/mol×2=-92 kJ/mol，由题意可知，反应ΔH-TΔS=-92 kJ/mol-298K×0.2 kJ/(K·min)= -32.8 kJ/mol＜0，反应能自发进行。 原创精品资源学科网独家享有版权，侵权必究！6 原创精品资源学科网独家享有版权，侵权必究！6 学科网（北京）股份有限公司 $$