2025届高三高考化学一轮复习 假期作业45　化学反应的方向与调控

2025届高三高考化学一轮复习 假期作业45　化学反应的方向与调控 一、单项选择题 1.下列说法正确的是（　　） A．固体的溶解过程与熵变无关 B．常温下，冰融化成水是自发的，说明水的混乱度大于冰 C．放热反应都是自发的，吸热反应都是非自发的 D．反应焓变是决定反应能否自发进行的唯一因素 2.相同温度和压强下，关于物质熵的大小比较合理的是（　　） A．1 mol CH4（g）<1 mol H2（g） B．1 mol H2O（g）<2 mol H2O（g） C．1 mol H2O（s）>1 mol H2O（l） D．1 mol C（金刚石，s）>1 mol C（石墨，s） 3.下列对化学反应的预测正确的是（　　） 选项 化学方程式 已知条件 预测 A A（s）===B（g）＋C（s） ΔH>0 它一定是非自发反应 B A（g）＋2B（g）=== 2C（g）＋3D（g） 能自发反应 ΔH一定小于0 C M（s）＋aN（g）===2Q（g） ΔH<0，自发反应 a可能等于1、2、3 D M（s）＋N（g）===2Q（s） 常温下，自发进行 ΔH>0 4.恒容绝热的密闭容器中充入反应物，在一定条件下分别发生四个不同的反应，平衡常数与压强随反应进行变化情况合理，且在高温下能自发进行的是（　　） 5.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 6.1913年德国化学家哈伯发明了以低成本制造大量氨气的方法，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 二、不定项选择题 7.将一定量纯净的氨基甲酸铵置于特制的密闭真空容器中（假设容器体积不变，固体试样体积忽略不计），使其达到分解平衡：NH2COONH4（s）⇌2NH3（g）＋CO2（g）。该条件下的平衡数据如下表，下列说法正确的是（　　） 温度/°C 15.0 20.0 25.0 30.0 35.0 平衡总压强/kPa 5.7 8.3 12.0 17.1 24.0 平衡气体总浓度/（×10－3 mol·L－1） 2.4 3.4 4.8 6.8 9.4 A.该可逆反应达到平衡的标志之一是混合气体平均相对分子质量不变 B．因该反应熵变ΔS大于0，焓变ΔH大于0，所以在低温下正向自发进行 C．达到平衡后，若在恒温下压缩容器体积，氨基甲酸铵固体的质量增加 D．根据表中数据，计算15.0℃时的NH3平衡浓度为1.6×10－3 mol·L－1 8.[2024·郑州二中模拟]硅是大数据时代的关键材料。工业上常在1 800～2 000 ℃时，用碳单质还原的方法制取单质硅。涉及反应的相关数据如表所示。下列说法正确的是（　　） 反应 ΔH/（kJ·mol－1） ΔS/（J·K－1·mol－1） 反应（1）：SiO2（s）＋2C（s）=== Si（s）＋2CO（g） ＋687.27 359.04 反应（2）：SiO2（s）＋C（s）=== Si（s）＋CO2（g） ＋514.85 183.35 A.反应（1）可证明Si的还原性大于C B．生活中利用单晶硅良好的导光性能作光导纤维 C．工业生产条件下反应（2）无法自发进行 D．C（s）＋CO2（g）===2CO（g）ΔH＝＋172.42 kJ·mol－1 9.[2024·湖南永州联考]α­萘磺酸（）和β­萘磺酸（）是重要的化工原料，合成时往往得到两者的混合物，工业上相关的合成反应如图。下列有关说法错误的是（　　） 反应①：＋H2O　ΔH1<0　K1 反应②：＋H2SO4⇌＋H2O　ΔH2<0　K2 A．若主要产物是α­萘磺酸，说明反应①的活化能比②的小 B．平衡时α­萘磺酸和β­萘磺酸的物质的量浓度关系为＝ C．在密闭容器中加入萘与硫酸，t min后反应达到平衡，用萘磺酸表示的反应速率为 D．α­萘磺酸与β­萘磺酸能相互转化 三、非选择题 10.已知在100 kPa、298.15 K时，石灰石发生分解反应：CaCO3（s）===CaO（s）＋CO2（g）　ΔH＝＋178.3 kJ·mol－1　ΔS＝160.4 J·mol－1·K－1，则 （1）该反应　　　　（填“能”或“不能”）正向自发进行。 （2）若温度能决定反应方向，则该反应正向自发进行的最低温度为　　　　。 11.[2023·辽宁卷，17节选]工业合成氨是人类科学技术的一项重大突破，目前已有三位科学家因其获得诺贝尔奖，其反应为 N2（g）＋3H2（g）⇌2NH3（g） ΔH＝－92.4 kJ·mol－1 ΔS＝－200 J·K－1·mol－1。 回答下列问题： （1）合成氨反应在常温下　　　　（填“能”或“不能”）自发。 （2）　　　　温（填“高”或“低”，下同）有利于提高反应速率，　　　　温有利于提高平衡转化率，综合考虑催化剂（铁触媒）活性等因素，工业常采用400～500 ℃。 针对反应速率与平衡产率的矛盾，我国科学家提出了两种解决方案。 （3）方案二：M­LiH复合催化剂。 下列说法正确的是　　　　（填字母）。 a．300℃时，复合催化剂比单一催化剂效率更高 b.同温同压下，复合催化剂有利于提高氨的平衡产率 c．温度越高，复合催化剂活性一定越高 （4）某合成氨速率方程为：v＝kcα（N2）·cβ（H2）·cγ（NH3），根据表中数据，γ＝　　　　； 实验 1 m n p q 2 2m n p 2q 3 m n 0.1p 10q 4 m 2n p 2.828q 在合成氨过程中，需要不断分离出氨的原因为　　　　（填字母）。 a．有利于平衡正向移动 b．防止催化剂中毒 c．提高正反应速率 12.“丁烯裂解法”是另一种重要的丙烯生产法，在生产过程中会有生成乙烯的副反应发生。反应如下： 主反应：3C4H8（g） 4C3H6（g）； 副反应：C4H8（g） 2C2H4（g）。 测得上述两反应的平衡体系中，各组分的质量分数（w）随温度（T）和压强（p）变化的趋势分别如图甲和图乙所示： （1）平衡体系中的C3H6（g）和C2H4（g）的质量比是工业生产C3H6（g）时选择反应条件的重要依据之一，从产物的纯度考虑，该数值越高越好，据图甲和图乙判断，反应条件应选择　　　　（填字母）。 A．300 ℃、0.1 MPa　B．700 ℃、0.1 MPa C．300 ℃、0.5 MPa D．700 ℃、0.5 MPa （2）有研究者结合图甲数据并综合考虑各种因素，认为450 ℃的反应温度比300 ℃或700 ℃更合适，从反应原理角度分析其理由可能是　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。 参考答案 1．答案：B 2．解析：CH4(g)和H2(g)物质的量相同，且均为气态，CH4(g)含有的原子总数多，CH4(g)的摩尔质量大，所以熵值1 mol CH4(g)>1 mol H2(g)，A错误；相同状态的相同物质，物质的量越大，熵值越大，所以熵值1 mol H2O(g)<2 mol H2O(g)，B正确；等量的同种物质，熵值关系为S(g)>S(l)>S(s)，所以熵值1 mol H2O(s)<1 mol H2O(l)，C错误；从金刚石和石墨的结构组成上来看，金刚石的微观结构更有序，熵值更低，所以熵值1 mol C(金刚石，s)<1 mol C(石墨，s)，D错误。 答案：B 3．解析：A(s)===B(g)＋C(s)为气体系数增大的反应，ΔS＞0，ΔH＞0，在高温条件下能自发进行，故A错误；A(g)＋2B(g)===2C(g)＋3D(g)为气体系数增大的反应，ΔS＞0，所以当ΔH＜0时，一定满足ΔH－TΔS＜0，反应一定能够自发进行，当ΔH＞0时，高温下，ΔH－TΔS＜0成立，也可以自发进行，故B错误；M(s)＋N(g)===2Q(s)为气体系数减小的反应，ΔS＜0，当ΔH＞0时，ΔH－TΔS＞0，一定不能自发进行，故D错误。 答案：C 4．解析：若为吸热反应，ΔH>0，随着反应进行，温度降低，K减小；p增大，说明气体物质的量增多，ΔS>0，因此高温下能自发进行，p减小，反应不能自发进行。若为放热反应，ΔH<0，随着反应进行，温度升高，K减小；p增大，任何条件下都能自发进行，p减小，低温下能自发进行。 答案：A 5．解析：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 ℃，故最有前途的研究方向为研制低温催化剂。 答案：C 6．解析：②④⑤操作均有利于合成氨反应的化学平衡向右移动，提高转化率。 答案：B 7．解析：根据化学方程式NH2COONH4(s)⇌2NH3(g)＋CO2(g)可知，生成的气体的物质的量之比始终是2∶1，所以气体的平均相对分子质量始终不变，故不能作为达到平衡状态的判断依据，A项错误；从表中数据可以看出，随着温度升高，气体的总浓度增大，平衡正向移动，则该反应的正反应为吸热反应，ΔH＞0；反应中固体变为气体，混乱度增大，ΔS＞0，根据ΔG＝ΔH－TΔS可知反应在高温下正向自发进行，B项错误；压缩容器体积，气体压强增大，平衡逆向移动，氨基甲酸铵固体的质量增加，C项正确；反应中生成的氨和二氧化碳的浓度之比为2∶1，总浓度为2.4×10－3mol·L－1，所以氨的浓度为1.6×10－3mol·L－1，D项正确。 答案：CD 8．解析：反应(1)：SiO2(s)＋2C(s)===Si(s)＋2CO(g)，C元素化合价升高，C作还原剂，Si是还原产物，由还原剂的还原性比还原产物的强，则C的还原性大于Si，A错误；单晶硅是良好的半导体材料，SiO2具有导光性能，可作光导纤维，B错误；反应若要自发进行，即ΔG＝ΔH－TΔS<0，对反应(2)：ΔG＝(＋514.85－T×183.35×10－3)kJ·mol－1<0，T>2 808 K，则反应(2)在工业1 800～2 000 ℃生产条件下无法自发进行，C正确；由盖斯定律，反应(1)－反应(2)得到C(s)＋CO2(g)===2CO(g)　ΔH＝＋172.42 kJ·mol－1，D正确。 答案：CD 9．解析：主要产物是α­萘磺酸，说明反应①比较容易实现，活化能低，故反应①的活化能比②的小，A正确；平衡常数K＝，反应①和②反应物相同，平衡时α­萘磺酸和β­萘磺酸的物质的量浓度关系为＝，B错误；t min后反应达到平衡，萘的浓度变化等于生成α­萘磺酸和β­萘磺酸浓度之和，故用萘磺酸表示的反应速率为，C正确；由反应①－②或②－①可知两者可以相互转化，D正确。 答案：B 10．解析：(1)ΔG＝ΔH－TΔS＝＋178.3 kJ·mol－1－298.15 K×160.4×10－3 kJ·mol－1·K－1≈130.5 kJ·mol－1＞0，所以该反应不能正向自发进行。 (2)根据ΔG＝ΔH－TΔS＜0时，反应可正向自发进行，则有T＞≈1 111.6 K。 答案：(1)不能　(2)1 111.6 K 11．解析：(1)对于合成氨反应，常温下，ΔG＝ΔH－TΔS＝－92.4 kJ·mol－1－298 K×(－0.2 kJ·K－1·mol－1)＝－32.8 kJ·mol－1<0，故合成氨反应在常温下能自发。 (2)其他条件一定时，升高温度，可以提供更高的能量，使活化分子百分数增多，反应速率加快；合成氨反应是放热反应，要提高平衡转化率，即使反应平衡正向移动，应降低温度。 (3)由题图可知，300 ℃时，复合催化剂催化时合成氨反应的反应速率比单一催化剂催化时大很多，说明300 ℃时复合催化剂比单一催化剂效率更高，a正确；同温同压下，复合催化剂能提高反应速率，但不能使平衡发生移动，故不能提高氨的平衡产率，b错误；温度过高，复合催化剂可能会失去活性，催化效率反而降低，c错误。 (4)将实验1、3中数据分别代入合成氨的速率方程可得：①q＝k·mα·nβ·pγ，③10q＝k·mα·nβ·(0.1p)γ，两式联立可得γ＝－1。合成氨过程中，不断分离出氨，即降低体系中c(NH3)，生成物浓度下降，平衡向正反应方向移动，但不会提高正反应速率，a正确、c错误；反应主产物即氨不能使催化剂中毒，b错误。 答案：(1)能　(2)高　低　(3)a　(4)－1　a 12．解析：(1)由图甲可知，300 ℃时C2H4(g)的质量分数接近于0，而温度升高，C2H4(g)的质量分数增大，故选择300 ℃；由图乙可知，压强增大，C2H4(g)的质量分数减小，C3H6(g)的质量分数增大，故选0.5 MPa，因此控制反应条件为300 ℃、0.5 MPa。 (2)温度越低，反应速率越慢，由图甲可知，300 ℃时反应速率慢；温度升高，C2H4(g)的质量分数增大，700 ℃的副反应的转化率大于丁烯转化成丙烯的转化率。而450 ℃时，C3H6(g)的质量分数达到最大值，且C2H4(g)的质量分数在10%左右，产物中C3H6(g)的含量较高，故450 ℃更合适。 答案：(1)C　(2)300 ℃反应速率慢，700 ℃副反应的转化率大于丁烯转化成丙烯的转化率 学科网（北京）股份有限公司 $$