专题07 化学反应的方向与调控（期中真题汇编，上海专用）高二化学上学期

专题07 化学反应的方向与调控 3大高频考点概览 考点01 化学反应的方向 考点02 工业合成氨 考点03 化学反应的调控 地 城 考点01 化学反应的方向 1．(24-25高二·上海师范大学附属中学·期中)可逆反应：A＋B⇌C，在低温下能自发进行，在高温下不能自发进行，对该反应过程ΔH、ΔS的判断正确的是 A．ΔH>0、ΔS>0 B．ΔH＜0、ΔS＜0 C．ΔH＜0、ΔS>0 D．ΔH>0、ΔS＜0 【答案】B 【解析】由混合判据可知，当ΔG=ΔH-TΔS＜0时反应自发进行，该反应在低温下能自发进行，那么当ΔH＜0、ΔS＜0时， ΔG＜0，反应能自发进行。根据吉布斯自由能综合判据，B项符合题意； 答案选B。 2．(24-25高二·上海市奉贤中学·期中)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 【解析】（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。 地 城 考点02 工业合成氨 3．(24-25高二·上海市奉贤中学·期中)合成氨的原料气中往往氮气过量，其原因是 。 【答案】提高反应速率的同时提高的转化率 【解析】合成氨的原料气中往往氮气过量，提高反应物浓度可以加快化学反应速率，同时氮气过量可以提高的转化率； 4．(24-25高二·上海市奉贤中学·期中)近来美国化学家使用新型铁系催化剂，在常温下合成了氨气。请分析该新型合成氨方法的好处。 。 【答案】可以简化生产设备 【解析】传统方法（如哈伯法）通常需要高温高压条件来合成氨气，消耗大量能量和成本。通过采用在常温下有效的铁系催化剂，可以显著降低能耗，减少对能源的依赖，同时也使得过程更加环保，因为不需要高温下能导致设备加速损耗或分解出副产物。此外，常温下操作安全性更高，减少了由于高温高压带来的风险。 5．(24-25高二·上海市奉贤中学·期中)当合成氨反应达到平衡后，改变某一外界条件(不改变、和的量)，反应速率与时间的关系如图所示。图中表示的体积分数最大的时间段为 。 【答案】t2-t3 【解析】合成氨的反应为正反应方向放热且体积减小的反应；第一次改变条件为增大压强，正逆反应速率均增大，平衡正向移动，氨气的含量增大；第二次改变条件为升温，正逆反应速率均增大，平衡逆向移动，氨气的含量减小；最后速率加快，平衡不移动，为使用催化剂；所以氨气含量最高的为第一次改变条件后的平衡时段，即t2-t3。 (24-25高二·上海市奉贤中学·期中)下图为合成氨生产设备流程示意图。 6．下列说法错误的是___________。 A．为防止原料气中混有的杂质使催化剂“中毒”而丧失催化活性，原料气必须经过净化 B．压缩机加压过程，既要考虑平衡移动的问题，又要考虑加压对设备材料的强度设备的制造要求 C．合成氨反应的温度控制在500℃左右，此温度下反应物的平衡转化率最大 D．冷却过程，及时将从平衡混合物中分离除去，促使合成氨反应向生成氨气的方向移动 7．设备中设置热交换器的目的是 。 【答案】6．C 7．充分利用反应放出的热量，预热原料气体，节能 【解析】6．A．催化剂“中毒”会丧失催化活性，所以原料气必须经过净化处理，故A正确； B．加压，合成氨平衡向生成氨气的方向移动，但加压又要考虑对设备材料的强度、设备的制造要求的问题，故B正确； C．合成氨反应为放热反应，温度越低，平衡转化率越高，所以温度控制在500℃左右，不是因为此温度下反应物的平衡转化率最大，而是因为该温度下，催化剂的活性最大，故C错误； D．冷却过程，及时将分离除去，减小生成物浓度，可促使平衡向生成氨气的方向移动，故D正确； 故答案选C； 7．合成氨的反应为放热反应，为了充分利用反应所放出的能量，预热原料气体，达到节能的目的使用热交换器。 地 城 考点03 化学反应的调控 8．(24-25高二·上海市闵行中学·期中)硫酸工业生产中，根据化学平衡移动原理来确定的条件或措施有 。 A、含铁矿石加入沸腾炉之前先粉碎 B．使用作催化剂 C．转化器中使用500℃高温 D．净化后的炉气中要有过量的空气 E．催化氧化在常压下进行 F．排出的酸性废水用石灰乳中和处理 【答案】D 【解析】A．矿石加入沸腾炉之前先粉碎，目的是为了增大黄铁矿与空气的接触面，加快4FeS2+11O22Fe2O3+8SO2反应速率，而不是从2SO2+O22SO3反应中化学平衡角度考虑，故A不正确； B．使用V2O5作催化剂，催化2SO2+O22SO3反应，只能加快该反应的速率，不能使平衡移动，故B不正确； C．接触室中催化转化器使用适宜的温度，目的是使催化剂活性最强，使反应速率最快，而实际上升高温度，会促使2SO2+O22SO3平衡向吸热方向移动，即逆向移动，不利于提高SO2的转化率，故C不正确； D．从沸腾炉中出来的气体成分为SO2、O2、N2，经过净化后，进入接触室，炉气中要有过量的空气，即增大O2浓度，会促使2SO2+O22SO3平衡正向移动，加快反应速率，有利于提高SO2的转化率，故D正确； E．接触室中：2SO2+O22SO3，增大压强促使平衡正向移动（即气体总体积减小的方向），减小压强促使平衡逆向移动（即气体总体积增大的方向）。在常压下，不利于平衡正向移动，不利于提高SO2的转化率，不利于加快反应速率，对于该化学平衡，压强的增大，促使平衡正向移动，效果并不明显，常压下反应物的转化率已经很高，所以工业上直接采用常压条件，而不采用高压条件，故E不正确； F．排出的酸性废水用石灰乳中和处理，是为了防止污染，与化学平衡移动原理以及反应速率无关，故F不正确； 故选D。 (24-25高二·上海市闵行中学·期中)工业上除去尾气有多种方法。 9．常见的烟道气中除去的方法之一：  。如图是平衡时的质量在不同温度下随压强的变化曲线，判断： (选填“>”。“<”或“=”)。 【答案】> (24-25高二·上海市闵行中学·期中)工业上用黄铁矿()为原料制备硫酸的主要流程如图： 利用催化氧化反应将转化为是工业上生产硫酸的关键步骤，发生如下反应： 10．恒温恒容时，下列措施能使该反应速率增大的是 A．增加的浓度 B．及时移走 C．充入氦气 D．适当降低温度 11．下列情况能够说明该反应达到化学平衡状态的是 A． B．恒温恒容时，混合气体的密度不再随时间变化 C．的物质的量不再变化 D．、、三者的浓度之比为2：1：2 【答案】10．A 11．AC 【分析】黄铁矿在空气中煅烧生成氧化铁、二氧化硫，二氧化硫进入转化器与氧气反应生成SO3，SO3进入吸收塔中与水反应生成硫酸。二氧化硫与氧气反应生成三氧化硫的反应为可逆反应，未反应完的二氧化硫重新进入转化器中循环利用。 10．A．增加氧气浓度，反应物浓度增大，反应速率增大，A正确； B．移走SO3，生成物浓度减小，且随着反应进行，反应物浓度也会减小，反应速率减小，B错误； C．恒温恒容条件下充入氦气，反应物和产物浓度不变，反应速率不变，C错误； D．适当降低温度，反应速率减小，D错误； 故答案选A。 11．A．根据反应速率之比等于化学计量数之比，2v正(O2)=v正(SO2)=v逆(SO2)，正逆反应速率相等，反应达到平衡，A正确； B．反应在恒温恒容条件下进行，且反应物和产物都是气体，无论是否达到平衡，气体总质量和总体积始终不变，密度也始终不变，B错误； C．随着反应进行，SO3的物质的量不断变化，SO3的物质的量不变说明反应达到平衡，C正确； D．SO2、O2、SO3三者的浓度之比为2：1：2，这与反应初始投料比和反应进行程度有关，无法说明反应达到平衡，D错误； 故答案选AC。 (24-25高二·上海晋元高级中学·期中)通过化学的方法实现的资源化利用也是一种理想的减排途径。比如：利用制备甲醇。一定条件下，向恒容密闭容器中通入一定量的和。发生如下反应： 反应1：   反应2：   12．温度不变，向容积为2.0L的恒容密闭容器中充入和，假设仅发生上述反应1，反应达到平衡状态时，测得。该温度下，平衡常数 。(写出计算过程，结果保留2位小数) 13．其他条件相同，不同压强下，平衡转化率随温度的变化关系如图所示。 ①压强 (选填“<”或“>”)。 ②上图中温度高于时，两条曲线重叠的原因是： 。 14．实际工业生产中，需要在260℃、压强恒为4.0MPa的反应釜中进行上述反应。为确保反应的连续性，需向反应釜中以进气流量，持续通入原料，同时控制出气流量 ①为了维持体系压强恒定，需控制出气流量 进气流量。 A．大于        B．等于        C．小于 ②已知出气流量为0.03mol/min，单位时间的转化率为70%，则流出气体中CO的百分含量为 。 【答案】12．0.59 13．> T1温度后，体系中主要发生反应2，反应2是气体体积不变化的反应，压强改变对平衡没有影响，则两条曲线重叠 14． C 【解析】12．反应达到平衡状态时，测得，由方程式，反应生成0.5molH2O(g)、消耗0.5mol二氧化碳、1.5mol氢气，则平衡时有0.5molH2O(g)、0.5mol二氧化碳、1.5mol氢气，该温度下，平衡常数； 13．①反应2为气体分子数不变的反应，反应1为气体分子数减小的反应，相同条件下增大压强，反应1正向移动，二氧化碳平衡转化率增大，结合图可知，压强P1>P2。 ②反应1为放热反应、反应2为吸热的气体分子数不变的反应；随着温度上升，反应1放热被抑制，反应2吸热被促进，T1温度后，体系中主要发生反应2，反应2是气体体积不变化的反应，压强改变对平衡没有影响，则两条曲线重叠； 14．①反应1为气体分子数减小的反应，反应后气体物质的量减小，出气流速小才能保持反应釜内为压强恒定，故为了维持体系压强恒定，需控制出气流量小于进气流量，选C； ②向反应釜中以进气流量，假设时间为1m in，则投料二氧化碳、氢气分别为0.01mol、0.03mol，已知出气流量为0.03 mol/min，则流出总气体为0.03mol、共减少0.01mol气体，反应2为气体分子数不变的反应、反应1为气体分子数减小的反应，反应1每消耗1mol二氧化碳气体分子物质的量减小2mol，则反应1参与反应的二氧化碳为0.01mol÷2=0.005mol，单位时间CO2的转化率为70 %，则共反应二氧化碳0.01mol×70%=0.007mol，反应2消耗二氧化碳0.002mol、生成CO为0.002mol，则流出气体中CO的百分含量为。 15．(24-25高二·上海市复旦大学附属中学·期中)工业上以黄铁矿（主要成分）为原料制备硫酸，要经煅烧、氧化、吸收三个阶段。完成下列填空： （1）黄铁矿煅烧时需粉碎，其目的是 。 （2）催化氧化制时，控制温度在左右，这是因为______。（不定项） A．催化剂活性强，反应速率快 B．转化率大 C．单位时间内，的产量高 D．产生的污染气体少 （3）一定条件下，向一带活塞、有催化剂的密闭容器中充入和，发生反应：，则下列说法正确的是______。 A．该反应的逆方向低温自发 B．若容器绝热，则化学反应速率会越来越快 C．保持温度不变，达到平衡后，充入，的转化率将减小 D．和的物质的量之比不变，则该可逆反应已达到平衡状态 （4）催化氧化设备内构造如图1所示，其中1-4表示催化剂层。图2所示进程中表示热交换过程的是 。（多选） A．    B．    C．    D．    E.    F.    G. （5）使用热交换器的目的是 。 （6）在吸收塔中，用 吸收得到产品，这样做的原因是 。 （7）尾气中仍有一定量的，为减少污染，工业上一般用氨酸法处理，请写氨水吸收的化学方程式 。 【答案】（1）增大黄铁矿与氧气的接触面积，使反应充分进行 （2）AC （3）C （4）BDF （5）冷却产物气体的同时预热原料气体从而提高能量的利用率，以降低成本，提高效益 （6）浓硫酸 防止产生酸雾，使SO3能够被充分吸收 （7） 【解析】（1）煅烧时粉碎黄铁矿可以增大固体的表面积，使黄铁矿与氧气的接触面积，有利于反应充分进行，故答案为：黄铁矿与氧气的接触面积，使反应充分进行； （2）催化氧化制的反应是放热反应，升高温度，平衡向逆反应方向移动，的转化率减小、的百分含量减小，实际生产时控制温度在475℃左右的目的是该温度为催化剂的活性温度，催化剂的活性强，反应速率快，有利于提高单位时间内的百分含量，故选AC； （3）A．该反应逆反应为吸热、气体体积增大的反应，＞0，＞0，高温时自发进行，故A错误； B．该反应为放热反应，若容器绝热，则化学反应速率会先增大后减小，故B错误； C．保持温度不变，达到平衡后，充入，密闭容器带有活塞，则容器体积变大，容器内各气体浓度变小，平衡逆向移动，的转化率变小，故C正确； D．起始加入=2：1，反应中=2：1，故始终等于2：1，不能判定可逆反应达到平衡，故D错误； 答案选C。 （4）催化氧化制的反应是放热反应，使用热交换器能冷却产物气体的同时预热原料气体，有利于降低温度，平衡向正反应方向移动，提高生成物的产率，从而提高生产过程中能量的利用率，以降低生产成本，提高经济效益；催化氧化反应在催化剂表面进行，反应物的转化率不变，当温度降低时，反应物的转化率增大，则图2所示进程中表示热交换过程的是、、，故选BDF； （5）催化氧化制的反应是放热反应，使用热交换器能冷却产物气体的同时预热原料气体，有利于降低温度，平衡向正反应方向移动，提高生成物的产率，从而提高生产过程中能量的利用率，以降低生产成本，提高经济效益；催化氧化反应在催化剂表面进行，反应物的转化率不变，当温度降低时，反应物的转化率增大，故答案为：冷却产物气体的同时预热原料气体从而提高能量的利用率，以降低成本，提高效益； （6）若用水吸收SO3，SO3与水反应会放出大量的热，容易形成酸雾，降低吸收效率，所以常用浓硫酸吸收SO3，故答案为：浓硫酸；防止产生酸雾，使SO3能够被充分吸收； （7）为酸性氧化物，氨水呈碱性，所以其反应的化学方程式为。 试卷第1页，共3页 / 学科网（北京）股份有限公司 $ 专题07 化学反应的方向与调控 3大高频考点概览 考点01 化学反应的方向 考点02 工业合成氨 考点03 化学反应的调控 地 城 考点01 化学反应的方向 1．(24-25高二·上海师范大学附属中学·期中)可逆反应：A＋B⇌C，在低温下能自发进行，在高温下不能自发进行，对该反应过程ΔH、ΔS的判断正确的是 A．ΔH>0、ΔS>0 B．ΔH＜0、ΔS＜0 C．ΔH＜0、ΔS>0 D．ΔH>0、ΔS＜0 2．(24-25高二·上海市奉贤中学·期中)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) 地 城 考点02 工业合成氨 3．(24-25高二·上海市奉贤中学·期中)合成氨的原料气中往往氮气过量，其原因是 。 4．(24-25高二·上海市奉贤中学·期中)近来美国化学家使用新型铁系催化剂，在常温下合成了氨气。请分析该新型合成氨方法的好处。 。 5．(24-25高二·上海市奉贤中学·期中)当合成氨反应达到平衡后，改变某一外界条件(不改变、和的量)，反应速率与时间的关系如图所示。图中表示的体积分数最大的时间段为 。 (24-25高二·上海市奉贤中学·期中)下图为合成氨生产设备流程示意图。 6．下列说法错误的是___________。 A．为防止原料气中混有的杂质使催化剂“中毒”而丧失催化活性，原料气必须经过净化 B．压缩机加压过程，既要考虑平衡移动的问题，又要考虑加压对设备材料的强度设备的制造要求 C．合成氨反应的温度控制在500℃左右，此温度下反应物的平衡转化率最大 D．冷却过程，及时将从平衡混合物中分离除去，促使合成氨反应向生成氨气的方向移动 7．设备中设置热交换器的目的是 。 地 城 考点03 化学反应的调控 8．(24-25高二·上海市闵行中学·期中)硫酸工业生产中，根据化学平衡移动原理来确定的条件或措施有 。 A、含铁矿石加入沸腾炉之前先粉碎 B．使用作催化剂 C．转化器中使用500℃高温 D．净化后的炉气中要有过量的空气 E．催化氧化在常压下进行 F．排出的酸性废水用石灰乳中和处理 (24-25高二·上海市闵行中学·期中)工业上除去尾气有多种方法。 9．常见的烟道气中除去的方法之一：  。如图是平衡时的质量在不同温度下随压强的变化曲线，判断： (选填“>”。“<”或“=”)。 【答案】> (24-25高二·上海市闵行中学·期中)工业上用黄铁矿()为原料制备硫酸的主要流程如图： 利用催化氧化反应将转化为是工业上生产硫酸的关键步骤，发生如下反应： 10．恒温恒容时，下列措施能使该反应速率增大的是 A．增加的浓度 B．及时移走 C．充入氦气 D．适当降低温度 11．下列情况能够说明该反应达到化学平衡状态的是 A． B．恒温恒容时，混合气体的密度不再随时间变化 C．的物质的量不再变化 D．、、三者的浓度之比为2：1：2 (24-25高二·上海晋元高级中学·期中)通过化学的方法实现的资源化利用也是一种理想的减排途径。比如：利用制备甲醇。一定条件下，向恒容密闭容器中通入一定量的和。发生如下反应： 反应1：   反应2：   12．温度不变，向容积为2.0L的恒容密闭容器中充入和，假设仅发生上述反应1，反应达到平衡状态时，测得。该温度下，平衡常数 。(写出计算过程，结果保留2位小数) 13．其他条件相同，不同压强下，平衡转化率随温度的变化关系如图所示。 ①压强 (选填“<”或“>”)。 ②上图中温度高于时，两条曲线重叠的原因是： 。 14．实际工业生产中，需要在260℃、压强恒为4.0MPa的反应釜中进行上述反应。为确保反应的连续性，需向反应釜中以进气流量，持续通入原料，同时控制出气流量 ①为了维持体系压强恒定，需控制出气流量 进气流量。 A．大于        B．等于        C．小于 ②已知出气流量为0.03mol/min，单位时间的转化率为70%，则流出气体中CO的百分含量为 。 15．(24-25高二·上海市复旦大学附属中学·期中)工业上以黄铁矿（主要成分）为原料制备硫酸，要经煅烧、氧化、吸收三个阶段。完成下列填空： （1）黄铁矿煅烧时需粉碎，其目的是 。 （2）催化氧化制时，控制温度在左右，这是因为______。（不定项） A．催化剂活性强，反应速率快 B．转化率大 C．单位时间内，的产量高 D．产生的污染气体少 （3）一定条件下，向一带活塞、有催化剂的密闭容器中充入和，发生反应：，则下列说法正确的是______。 A．该反应的逆方向低温自发 B．若容器绝热，则化学反应速率会越来越快 C．保持温度不变，达到平衡后，充入，的转化率将减小 D．和的物质的量之比不变，则该可逆反应已达到平衡状态 （4）催化氧化设备内构造如图1所示，其中1-4表示催化剂层。图2所示进程中表示热交换过程的是 。（多选） A．    B．    C．    D．    E.    F.    G. （5）使用热交换器的目的是 。 （6）在吸收塔中，用 吸收得到产品，这样做的原因是 。 （7）尾气中仍有一定量的，为减少污染，工业上一般用氨酸法处理，请写氨水吸收的化学方程式 。 试卷第1页，共3页 / 学科网（北京）股份有限公司 $