专题07 化学反应的方向与合成氢（期中专项训练）高二化学上学期鲁科版

专题07 化学反应的方向与合成氢 题型1自发反应与自发过程 题型2焓变与熵变的判断 题型3自由能与反应进行的方向（重点） 题型4合成氨条件的选择（重点） 题型5以合成氨为背景的综合应用（重点） 题型6化学反应的调控（难点） 题型1 自发反应与自发过程 易错提醒： (1)多数能自发进行的化学反应是ΔH<0的反应。 (2)有些ΔH>0的反应也能自发进行。 (3)不能仅用反应焓变来判断反应能否自发进行。 1.【自发反应与自发过程】下列说法正确的是(　　) A.能自发进行的反应一定能迅速发生 B.NH4Cl(s)===NH3(g)＋HCl(g)室温下不能自发进行，说明该反应的ΔH<0 C.NH4HCO3(s)===NH3(g)＋H2O(g)＋CO2(g)　ΔH>0，该反应在高温下能自发进行 D.加入合适的催化剂能改变反应的焓变，使非自发反应转化为自发反应 2.【自发反应与自发过程】下列过程属于非自发的是(　　) A.水由高处向低处流 B.室温下水结成冰 C.气体从高密度处向低密度处扩散 D.煤气的燃烧 3.【自发反应与自发过程】.下列反应或过程没有自发性的是(　　) A.高温下，煅烧石灰石 B.常温下，水分解成氢气与氧气 C.双氧水在MnO2催化作用下分解 D.常温下，冰融化为水 4.【自发反应与自发过程】 3．下列说法不正确的是(　　) A．Na与H2O的反应是熵增的放热反应，该反应能自发进行 B．某吸热反应能自发进行，则该反应是熵增反应 C．碳酸铵[2CO3]在室温下就能自发地分解产生氨气是因为外界给予了能量 D．CO(g)＋2H2(g)===CH3OH(l)是一个熵减反应 题型2 焓变与熵变的判断 易错提醒： (1)物质由固态到液态、由液态到气态或由固态到气态的过程，熵变为正值，是熵增加的过程。 (2)气体体积增大的反应，熵变通常都是正值，是熵增加的反应。 (3)气体体积减小的反应，熵变通常都是负值，是熵减小的反应。 1.【焓变与熵变的判断】下列诗词中，包含ΔH>0、ΔS>0的化学变化的是(　　) A.日照香炉生紫烟，遥看瀑布挂前川 B.千锤万凿出深山，烈火焚烧若等闲 C.春蚕到死丝方，蜡炬成灰泪始干 D.美人首饰侯王印，尽是沙中浪底来 2.【焓变与熵变的判断】下列有关水汽变成雨的过程中焓变和熵变的判断正确的是(　　) A.ΔH<0，ΔS<0 B.ΔH<0，ΔS>0 C.ΔH>0，ΔS>0 D.ΔH>0，ΔS<0 3.【焓变与熵变的判断】关于反应3O2(g)===2O3(g)，反应过程中能量的变化如图所示，下列有关该反应的ΔH、ΔS的说法中正确的是(　　) A.ΔH＜0　ΔS＜0 B.ΔH＞0　ΔS＜0 C.ΔH<0　ΔS>0 D.ΔH＞0　ΔS＞0 4.【焓变与熵变的判断】在一定条件下，对于反应mA(g)＋nB(g)cC(g)＋dD(g)，C物质的浓度(C%)与温度、压强的关系如图所示，下列判断正确的是(　　) A.ΔH<0　ΔS>0 B.ΔH>0　ΔS<0 C.ΔH>0　ΔS>0 D.ΔH<0　ΔS<0 题型3 自由能与反应进行的方向 易错提醒：用ΔG＝ΔH－TΔS判断反应自发进行的可能性 ΔH－TΔS＜0 反应正向能自发进行 ΔH－TΔS=0 反应达到平衡状态 ΔH－TΔS>0 反应正向不能自发进行 1.【自由能与反应进行的方向】化学反应进行的方向是一个比较复杂的问题。下列有关说法正确的是(　　) A.反应2NO(g)＋O2(g)2NO2(g)的ΔS>0 B.ΔH<0或ΔS>0的反应一定能自发进行 C.1 mol H2O在不同状态时的熵值：S[H2O(g)]<S[H2O(s)] D.ΔS＞0、ΔH>0的反应能否自发进行与温度有关 2.【自由能与反应进行的方向】下列对于化学反应方向说法正确的是(　　) A.常温下，反应C(s)＋CO2(g)===2CO(g)不能自发进行，则该反应的ΔH>0 B.4Fe(OH)2(s)＋O2(g)＋2H2O(g)===4Fe(OH)3(s)的ΔH<0，常温常压下能自发进行，对该反应的方向起决定作用的是温度 C.反应2Mg(s)＋CO2(g)===C(s)＋2MgO(s)在一定条件下能自发进行，则该反应的ΔH>0 D.一定温度下，反应2NaCl(s)===2Na(s)＋Cl2(g)的ΔH<0，ΔS>0 3.【自由能与反应进行的方向】二氧化碳的捕捉与封存是实现温室气体减排的重要途径之一，也是未来实现低碳经济转型的重要环节。一些科学家利用太阳能加热反应器来“捕捉”空气中的CO2(如图所示)。下列说法中正确的是(　　) A.步骤一中生成CaCO3的反应为吸热反应 B.步骤一中反应的ΔS>0 C.步骤一与步骤二中的反应互为可逆反应 D.步骤二的反应能否自发进行，与温度有关 4.【自由能与反应进行的方向】下列反应及其自由能与温度的关系如下图所示： Ⅰ.CO(g)＋2H2(g)CH3OH(g)　ΔH1＝－116 kJ·mol－1 Ⅱ.CO(g)＋H2O(g)CO2(g)＋H2(g)　ΔH2＝－41 kJ·mol－1 Ⅲ.CO2(g)＋3H2(g)CH3OH(g)＋H2O(g)　ΔH3 下列说法错误的是(　　) A.反应Ⅱ在T<427 K时，能自发进行 B.相同温度下，ΔG(Ⅰ)<ΔG(Ⅱ)的主要原因可能是ΔH1<ΔH2 C.ΔH3＝－75 kJ·mol－1 D.400 K时，平衡常数K(Ⅲ)＝K(Ⅰ)－K(Ⅱ) 题型4 合成氨条件的选择 易错提醒： 影响因素 选择条件 温度 反应温度控制在700_K左右 物质的量 N2、H2投料比1∶2.8 压强 1×107～1×108 Pa 催化剂 选择铁做催化剂 浓度 使气态NH3变成液态NH3并及时分离出去，同时补充N2、H2 1.【合成氨条件的选择】合成氨解决了地球上因粮食不足而导致的饥饿和死亡问题，下列有关工业合成氨的说法错误的是(　　) A.反应物是N2 和H2 B.过程属于生物固氮 C.反应属于可逆反应 D.反应条件是高温、高压、催化剂 2.【合成氨条件的选择】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 3.【合成氨条件的选择】下列有关合成氨工业的说法正确的是(　　) A.N2、H2的投料比采用1∶2.8(物质的量比)而不是1∶3，是为了提高N2的转化率 B.反应温度控制在700 K左右，目的是使化学平衡向正反应方向移动 C.压强采用10～30 MPa，是因为该条件下催化剂的活性最好 D.不断将氨液化并移去液氨，目的之一是使平衡正向移动 4.【合成氨条件的选择】关于合成氨，下列说法不正确的是(　　) A.合成氨反应中采用400～500 ℃高温主要是因为此时催化剂的活性最大 B.合成氨反应中采用高压的目的主要是为了促进平衡向右移动 C.合成氨反应中采用铁触媒作为催化剂可以加快反应速度 D.合成氨反应中将0.5 mol N2(g)和1.5 mol H2(g)置于密闭容器中充分反应其放出热量为46 kJ 题型5 以合成氨为背景的综合应用 1.【以合成氨为背景的综合应用】如图所示为工业合成氨的流程图。下列说法错误的是(　　) A.步骤①中“净化”可以防止催化剂“中毒” B.步骤③、④、⑤均有利于提高原料的平衡转化率 C.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 D.工业合成氨反应ΔH<0，该反应能在低温自发进行 2.【以合成氨为背景的综合应用】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，据此分析合成氨工业中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 3.【以合成氨为背景的综合应用】工业合成氨的反应为N2(g)＋3H2(g)2NH3(g)　ΔH＝－92.4 kJ·mol－1，下列说法不正确的是(　　) A.使用铁触媒能提高合成氨的日产量 B.适当降温或加压，反应的平衡常数都增大 C.及时将体系中的NH3液化分离有利于平衡正向移动 D.用E表示键能，则：E(N≡N)＋3E(H—H)－6E(N—H)＝－92.4 kJ·mol－1 4.【以合成氨为背景的综合应用】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 题型6 化学反应的调控 易错提醒： (1)既要注意外界条件对反应影响的一致性，又要注意外界条件对反应影响的矛盾性。 (2)既要注意温度、催化剂对反应速率影响的一致性，又要注意催化剂的活性对温度的限制。 (3)既要注意理论上的需要，又要注意实际操作上的可能性。 1.【化学反应的调控】水煤气的主要成分为CO和H2，工业上常利用CH4和H2O在催化剂和一定条件下来制备水煤气，原理为CH4(g)＋H2O(g)CO(g)＋3H2(g)　ΔH>0。下列条件中最适宜工业生产水煤气的是(　　) A.温度为25 ℃，压强为50 kPa B.温度为25 ℃，压强为101 kPa C.温度为500 ℃，压强为1 000 kPa D.温度为800 ℃，压强为250 kPa 2.【化学反应的调控】在硫酸工业中，在催化剂条件下使SO2氧化为SO3：2SO2 (g)＋O2(g)2SO3 (g)　ΔH＝－196.6 kJ·mol－1。下表列出了在不同温度和压强下，反应达到平衡时SO2的转化率。下列说法正确的是(　　) 温度/℃ 平衡时SO2的转化率/% 0.1 MPa 0.5 MPa 1 MPa 5 MPa 10 MPa 450 97.5 98.9 99.2 99.6 99.7 550 85.6 92.9 94.9 97.7 98.3 A.该反应在任何条件下均能自发进行 B.实际生产中，最适宜的条件是温度450 ℃、压强10 MPa C.使用催化剂可加快反应速率，提高SO3的平衡产率 D.为提高SO2的转化率，应适当充入过量的空气 3.【化学反应的调控】二甲醚(CH3OCH3)是制冷剂、局部麻醉药和燃料。工业上可利用CO2催化加氢合成二甲醚，其过程中主要发生下列反应： 反应Ⅰ：CO2(g)＋H2(g)CO(g)＋H2O(g)　ΔH1＞0 反应Ⅱ：2CO2(g)＋6H2(g)CH3OCH3(g)＋3H2O(g)　ΔH2＜0 一定条件下，于密闭容器中投入一定量CO2和H2发生上述反应。下列说法正确的是(　　) A.其他条件不变，升高温度CO2的平衡转化率降低 B.其他条件不变，缩小容器体积能提高CH3OCH3平衡产率 C.其他条件不变，增大H2投入量一定能提高CH3OCH3平衡产率 D.其他条件不变，使用不同催化剂对CH3OCH3的平衡产率不产生影响 4.【化学反应的调控】纳米钴常用于CO加氢反应的催化剂：CO(g)＋3H2(g)CH4(g)＋H2O(g)　ΔH<0，下列说法正确的是(　　) A．纳米技术的应用，优化了催化剂的性能，提高了反应的转化率 B．缩小容器体积，平衡向正反应方向移动，CO的浓度增大 C．从平衡体系中分离出H2O(g)能加快正反应速率 D．工业生产中采用高温条件下进行，其目的是提高CO的平衡转化率 1 / 1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 学科网（北京）股份有限公司 $ 专题07 化学反应的方向与合成氢 题型1自发反应与自发过程 题型2焓变与熵变的判断 题型3自由能与反应进行的方向（重点） 题型4合成氨条件的选择（重点） 题型5以合成氨为背景的综合应用（重点） 题型6化学反应的调控（难点） 题型1 自发反应与自发过程 易错提醒： (1)多数能自发进行的化学反应是ΔH<0的反应。 (2)有些ΔH>0的反应也能自发进行。 (3)不能仅用反应焓变来判断反应能否自发进行。 1.【自发反应与自发过程】下列说法正确的是(　　) A.能自发进行的反应一定能迅速发生 B.NH4Cl(s)===NH3(g)＋HCl(g)室温下不能自发进行，说明该反应的ΔH<0 C.NH4HCO3(s)===NH3(g)＋H2O(g)＋CO2(g)　ΔH>0，该反应在高温下能自发进行 D.加入合适的催化剂能改变反应的焓变，使非自发反应转化为自发反应 【答案】C 【解析】自发进行的反应需要一定的反应条件才能进行，不一定能实际发生，A错误；该反应是熵值增加的反应，ΔS>0，ΔH－TΔS<0，反应才能自发，由于在室温下不能自发进行，则该反应的ΔH>0，B错误；ΔH－TΔS<0，反应才能自发，NH4HCO3(s)===NH3(g)＋H2O(g)＋CO2(g)　ΔH>0，ΔS>0，该反应在高温下能自发进行，C正确；催化剂通过降低反应活化能加快反应速率，但不能改变反应的焓变，D错误。 2.【自发反应与自发过程】下列过程属于非自发的是(　　) A.水由高处向低处流 B.室温下水结成冰 C.气体从高密度处向低密度处扩散 D.煤气的燃烧 【答案】B 【解析】B项，室温下冰的融化是自发过程，其逆向室温下水结成冰是非自发的。 3.【自发反应与自发过程】.下列反应或过程没有自发性的是(　　) A.高温下，煅烧石灰石 B.常温下，水分解成氢气与氧气 C.双氧水在MnO2催化作用下分解 D.常温下，冰融化为水 【答案】B 【解析】煅烧石灰石的反应是一个熵增焓增的反应，高温下可自发进行，A不符合题意；水分解成氢气与氧气的反应不能自发进行，在外接电源的作用下电解，B项符合题意；双氧水在MnO2催化作用下自发分解，C不符合题意；常温下，冰融化为水为自发过程，D不符合题意。 4.【自发反应与自发过程】 3．下列说法不正确的是(　　) A．Na与H2O的反应是熵增的放热反应，该反应能自发进行 B．某吸热反应能自发进行，则该反应是熵增反应 C．碳酸铵[2CO3]在室温下就能自发地分解产生氨气是因为外界给予了能量 D．CO(g)＋2H2(g)===CH3OH(l)是一个熵减反应 【答案】C 【解析】Na与水反应生成H2，ΔS>0，此反应为放热反应，则ΔH<0，故ΔH－TΔS<0，该反应能自发进行，A项正确；吸热反应ΔH>0，能自发进行必须满足ΔH－TΔS<0，所以ΔS>0，B项正确；碳酸铵在室温下自发分解产生氨气，是因为该反应的ΔS>0，C项错误；反应CO(g)＋2H2(g)===CH3OH(l)为气体分子数减小的反应，该反应是一个熵减反应，D项正确。 题型2 焓变与熵变的判断 易错提醒： (1)物质由固态到液态、由液态到气态或由固态到气态的过程，熵变为正值，是熵增加的过程。 (2)气体体积增大的反应，熵变通常都是正值，是熵增加的反应。 (3)气体体积减小的反应，熵变通常都是负值，是熵减小的反应。 1.【焓变与熵变的判断】下列诗词中，包含ΔH>0、ΔS>0的化学变化的是(　　) A.日照香炉生紫烟，遥看瀑布挂前川 B.千锤万凿出深山，烈火焚烧若等闲 C.春蚕到死丝方，蜡炬成灰泪始干 D.美人首饰侯王印，尽是沙中浪底来 【答案】B 【解析】A项，香炉峰在阳光的照射下生起紫色烟霞，远远望见瀑布似白色绢绸悬挂在山前，由此可见没有发生化学变化；B项，发生反应CaCO3CaO＋CO2↑，该反应吸热，气体物质的量增大，ΔH>0、ΔS>0；C项，石蜡燃烧生成二氧化碳和水，石蜡燃烧为放热反应，ΔH<0；D项，黄金是从沙中淘来的，没有发生化学反应。 2.【焓变与熵变的判断】下列有关水汽变成雨的过程中焓变和熵变的判断正确的是(　　) A.ΔH<0，ΔS<0 B.ΔH<0，ΔS>0 C.ΔH>0，ΔS>0 D.ΔH>0，ΔS<0 【答案】A 【解析】水汽变成雨的过程中放热，ΔH<0，气体变成液体，混乱度减小，ΔS<0。 3.【焓变与熵变的判断】关于反应3O2(g)===2O3(g)，反应过程中能量的变化如图所示，下列有关该反应的ΔH、ΔS的说法中正确的是(　　) A.ΔH＜0　ΔS＜0 B.ΔH＞0　ΔS＜0 C.ΔH<0　ΔS>0 D.ΔH＞0　ΔS＞0 【答案】B 【解析】该反应的反应物能量比生成物能量低，为吸热反应，ΔH＞0，该反应是熵减的反应，ΔS＜0，选B。 4.【焓变与熵变的判断】在一定条件下，对于反应mA(g)＋nB(g)cC(g)＋dD(g)，C物质的浓度(C%)与温度、压强的关系如图所示，下列判断正确的是(　　) A.ΔH<0　ΔS>0 B.ΔH>0　ΔS<0 C.ΔH>0　ΔS>0 D.ΔH<0　ΔS<0 【答案】A 【解析】由曲线图可知，增大压强，C%减少，即增大压强平衡向逆反应方向移动，所以逆反应为气体体积减小的反应，即m＋n<c＋d；升高温度C%减少，即升高温度平衡向逆反应方向移动，即正反应为放热反应。 题型3 自由能与反应进行的方向 易错提醒：用ΔG＝ΔH－TΔS判断反应自发进行的可能性 ΔH－TΔS＜0 反应正向能自发进行 ΔH－TΔS=0 反应达到平衡状态 ΔH－TΔS>0 反应正向不能自发进行 1.【自由能与反应进行的方向】化学反应进行的方向是一个比较复杂的问题。下列有关说法正确的是(　　) A.反应2NO(g)＋O2(g)2NO2(g)的ΔS>0 B.ΔH<0或ΔS>0的反应一定能自发进行 C.1 mol H2O在不同状态时的熵值：S[H2O(g)]<S[H2O(s)] D.ΔS＞0、ΔH>0的反应能否自发进行与温度有关 【答案】D 【解析】该反应为混乱度减小的反应，ΔS<0，A错误；ΔH－TΔS<0的反应可以自发进行，ΔH<0或ΔS>0的反应不一定能自发进行，B错误；物质由固态变为气态，混乱度增大，熵增大，故S[H2O(g)]>S[H2O(s)]，C错误；ΔS＞0、ΔH＞0的反应，反应自发进行时ΔH－TΔS＜0，即该反应在高温下能自发进行、低温时不能自发进行，所以该反应能否自发进行与温度有关，D正确。 2.【自由能与反应进行的方向】下列对于化学反应方向说法正确的是(　　) A.常温下，反应C(s)＋CO2(g)===2CO(g)不能自发进行，则该反应的ΔH>0 B.4Fe(OH)2(s)＋O2(g)＋2H2O(g)===4Fe(OH)3(s)的ΔH<0，常温常压下能自发进行，对该反应的方向起决定作用的是温度 C.反应2Mg(s)＋CO2(g)===C(s)＋2MgO(s)在一定条件下能自发进行，则该反应的ΔH>0 D.一定温度下，反应2NaCl(s)===2Na(s)＋Cl2(g)的ΔH<0，ΔS>0 【答案】B 【解析】反应的ΔS＞0，常温下反应不能自发进行，则ΔH＜0或＞0，A错误；该反应为熵减的反应，ΔH<0，常温常压下能自发进行，故对该反应的方向起决定作用的是温度，B正确；反应的ΔS＜0，由ΔG＝ΔH－T·ΔS＜0时，反应可自发进行可知，ΔH＜0，C错误；反应的ΔS＞0，ΔH＞0，D错误。 3.【自由能与反应进行的方向】二氧化碳的捕捉与封存是实现温室气体减排的重要途径之一，也是未来实现低碳经济转型的重要环节。一些科学家利用太阳能加热反应器来“捕捉”空气中的CO2(如图所示)。下列说法中正确的是(　　) A.步骤一中生成CaCO3的反应为吸热反应 B.步骤一中反应的ΔS>0 C.步骤一与步骤二中的反应互为可逆反应 D.步骤二的反应能否自发进行，与温度有关 【答案】D 【解析】CaO和CO2反应为放热反应，A错误；步骤一中反应为CaO和CO2化合生成CaCO3为熵减的反应，ΔS<0，B错误；步骤一和步骤二的条件不同，所以不互为可逆反应，C错误；步骤二的反应CaCO3CaO＋CO2为熵增的吸热反应，若要使ΔG＝ΔH－TΔS<0，则高温有利于自发进行，D正确。 4.【自由能与反应进行的方向】下列反应及其自由能与温度的关系如下图所示： Ⅰ.CO(g)＋2H2(g)CH3OH(g)　ΔH1＝－116 kJ·mol－1 Ⅱ.CO(g)＋H2O(g)CO2(g)＋H2(g)　ΔH2＝－41 kJ·mol－1 Ⅲ.CO2(g)＋3H2(g)CH3OH(g)＋H2O(g)　ΔH3 下列说法错误的是(　　) A.反应Ⅱ在T<427 K时，能自发进行 B.相同温度下，ΔG(Ⅰ)<ΔG(Ⅱ)的主要原因可能是ΔH1<ΔH2 C.ΔH3＝－75 kJ·mol－1 D.400 K时，平衡常数K(Ⅲ)＝K(Ⅰ)－K(Ⅱ) 【答案】D 【解析】根据自发进行判据ΔG＝ΔH－TΔS<0，反应Ⅱ在T<427 K时ΔG<0，能自发进行，A正确；ΔS一般均很小，而反应Ⅰ的ΔS<0，相同温度下ΔG(Ⅰ)<ΔG(Ⅱ)的主要原因可能是ΔH1<ΔH2，B正确；根据盖斯定律，反应Ⅰ－反应Ⅱ可得反应Ⅲ，ΔH3＝ΔH1－ΔH2＝－116 kJ/mol＋41 kJ/mol＝－75 kJ/mol，C正确；反应Ⅰ－反应Ⅱ可得反应Ⅲ，两式相减则平衡常数相除，则平衡常数K(Ⅲ)＝，D错误。 题型4 合成氨条件的选择 易错提醒： 影响因素 选择条件 温度 反应温度控制在700_K左右 物质的量 N2、H2投料比1∶2.8 压强 1×107～1×108 Pa 催化剂 选择铁做催化剂 浓度 使气态NH3变成液态NH3并及时分离出去，同时补充N2、H2 1.【合成氨条件的选择】合成氨解决了地球上因粮食不足而导致的饥饿和死亡问题，下列有关工业合成氨的说法错误的是(　　) A.反应物是N2 和H2 B.过程属于生物固氮 C.反应属于可逆反应 D.反应条件是高温、高压、催化剂 【答案】B 【解析】A项，工业合成氨的原料是N2和H2，A正确；B项，工业合成氨属于人工固氮，B错误；C项，工业合成氨N2＋3H22NH3是一个可逆反应，C正确；D项，为了有利于合成氨，选择了500 ℃左右的高温，10 MPa－30 MPa的高压，同时使用铁触媒做催化剂，D正确。 2.【合成氨条件的选择】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】合成氨是放热反应，升温平衡逆向进行，对逆反应的反应速率影响更大，故A错误；反应是气体体积减小的反应，增大压强平衡正向进行，对正反应的反应速率影响更大，故B正确；减小反应物浓度，平衡逆向进行，正反应的反应速率减小得多，对正反应的反应速率影响更大，故C错误；同等程度影响正逆反应速率，故D错误。 3.【合成氨条件的选择】下列有关合成氨工业的说法正确的是(　　) A.N2、H2的投料比采用1∶2.8(物质的量比)而不是1∶3，是为了提高N2的转化率 B.反应温度控制在700 K左右，目的是使化学平衡向正反应方向移动 C.压强采用10～30 MPa，是因为该条件下催化剂的活性最好 D.不断将氨液化并移去液氨，目的之一是使平衡正向移动 【答案】D 【解析】适当提高氮气的比例，即N2和H2物质的量之比为1∶2.8时更能提高H2的转化率，A错误；氮气和氢气反应生成氨气的过程是放热的，反应温度控制在700 K左右，目的是加快反应速率，并不是使化学平衡向正反应方向移动，B错误；氮气和氢气反应是气体体积减小的反应，增大压强，平衡正向移动，合成氨工业采用10～30 MPa，是因为再增大压强，平衡转化率不会提高太多，且增大压强对设备的要求更高，不能达到更好的经济效益，C错误；不断将氨液化并移去液氨，目的是降低氨气的浓度，使平衡正向移动，D正确。 4.【合成氨条件的选择】关于合成氨，下列说法不正确的是(　　) A.合成氨反应中采用400～500 ℃高温主要是因为此时催化剂的活性最大 B.合成氨反应中采用高压的目的主要是为了促进平衡向右移动 C.合成氨反应中采用铁触媒作为催化剂可以加快反应速度 D.合成氨反应中将0.5 mol N2(g)和1.5 mol H2(g)置于密闭容器中充分反应其放出热量为46 kJ 【答案】D 【解析】合成氨反应中采用400～500 ℃高温，主要是因为该温度下催化剂的活性最大，A正确；合成氨正反应为气体体积减小的反应，增大压强化学平衡正向移动，故采用高压的条件，B正确；合成氨反应中使用铁触媒作为催化剂可以加快反应速率，C正确；合成氨的反应为可逆反应，0.5 mol氮气和1.5 mol氢气无法全部转化为1 mol氨气，放出的热量少于46 kJ，D错误。 题型5 以合成氨为背景的综合应用 1.【以合成氨为背景的综合应用】如图所示为工业合成氨的流程图。下列说法错误的是(　　) A.步骤①中“净化”可以防止催化剂“中毒” B.步骤③、④、⑤均有利于提高原料的平衡转化率 C.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 D.工业合成氨反应ΔH<0，该反应能在低温自发进行 【答案】B 【解析】步骤①中“净化”是除去杂质，以防止催化剂中毒，A正确；步骤③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，所以不能提高平衡转化率；步骤④液化分离出NH3，可以使平衡正向移动，有利于提高原料的平衡转化率；步骤⑤N2、H2的循环再利用有利于提高原料的平衡转化率：所以步骤④、⑤有利于提高原料的转化率，步骤③不能，B错误；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，C正确； 工业合成氨反应ΔH<0，气体分子数减小，即ΔS<0，根据ΔG＝ΔH－TΔS，低温时才能使ΔG<0，所以该反应能在低温自发进行，D正确。 2.【以合成氨为背景的综合应用】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，据此分析合成氨工业中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 【答案】C 【解析】现在分离氨气的技术已趋于成熟，A项与题意不符；生产设备不能承受那么大的压强，产生压强所需的动力、能源又是限制压强的因素，B项与题意不符；目前所用催化剂铁触媒活性最好时的温度约为400～500 ℃，如能研制出低温催化剂，将大大提高氨的产率，且节约了能源，C项与题意相符；探索合成氨的新途径不一定会成功，不一定会有前途，D项与题意不符。 3.【以合成氨为背景的综合应用】工业合成氨的反应为N2(g)＋3H2(g)2NH3(g)　ΔH＝－92.4 kJ·mol－1，下列说法不正确的是(　　) A.使用铁触媒能提高合成氨的日产量 B.适当降温或加压，反应的平衡常数都增大 C.及时将体系中的NH3液化分离有利于平衡正向移动 D.用E表示键能，则：E(N≡N)＋3E(H—H)－6E(N—H)＝－92.4 kJ·mol－1 【答案】B 【解析】使用铁触媒可以提高反应速率，从而提高合成氨的日产量，A正确；化学平衡常数只与温度有关，降温，平衡常数增大，但加压，反应的平衡常数不变，B错误；及时将体系中的NH3液化分离，相当于降低生成物浓度，平衡正向移动，C正确；用E表示键能，则：E(N≡N)＋3E(H—H)－6E(N—H)＝－92.4 kJ·mol－1，D正确。 4.【以合成氨为背景的综合应用】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，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。 题型6 化学反应的调控 易错提醒： (1)既要注意外界条件对反应影响的一致性，又要注意外界条件对反应影响的矛盾性。 (2)既要注意温度、催化剂对反应速率影响的一致性，又要注意催化剂的活性对温度的限制。 (3)既要注意理论上的需要，又要注意实际操作上的可能性。 1.【化学反应的调控】水煤气的主要成分为CO和H2，工业上常利用CH4和H2O在催化剂和一定条件下来制备水煤气，原理为CH4(g)＋H2O(g)CO(g)＋3H2(g)　ΔH>0。下列条件中最适宜工业生产水煤气的是(　　) A.温度为25 ℃，压强为50 kPa B.温度为25 ℃，压强为101 kPa C.温度为500 ℃，压强为1 000 kPa D.温度为800 ℃，压强为250 kPa 【答案】D 【解析】对于反应CH4(g)＋H2O(g)CO(g)＋3H2(g)　ΔH>0，反应物气体的物质的量小于反应产物气体的物质的量之和，则增大压强，平衡逆向移动，正反应为吸热反应，升高温度，平衡正向移动，则工业生产水煤气，可在高温下进行，排除A、B，C、D相比较，D压强较小，有利于平衡正向移动。 2.【化学反应的调控】在硫酸工业中，在催化剂条件下使SO2氧化为SO3：2SO2 (g)＋O2(g)2SO3 (g)　ΔH＝－196.6 kJ·mol－1。下表列出了在不同温度和压强下，反应达到平衡时SO2的转化率。下列说法正确的是(　　) 温度/℃ 平衡时SO2的转化率/% 0.1 MPa 0.5 MPa 1 MPa 5 MPa 10 MPa 450 97.5 98.9 99.2 99.6 99.7 550 85.6 92.9 94.9 97.7 98.3 A.该反应在任何条件下均能自发进行 B.实际生产中，最适宜的条件是温度450 ℃、压强10 MPa C.使用催化剂可加快反应速率，提高SO3的平衡产率 D.为提高SO2的转化率，应适当充入过量的空气 【答案】D 【解析】A项，反应2SO2 (g)＋O2(g)2SO3 (g)　ΔH＝－196.6 kJ·mol－1是气体体积减小的放热反应，ΔS<0，ΔH<0，当ΔH－TΔS<0时，反应能自发进行，则温度过高，该反应可能不能自发进行，A错误；B项，由表格可知，450 ℃、压强10 MPa时，二氧化硫的转化率较高，当没有测定其他条件时二氧化硫的转化率，不能确定实际生产中，最适宜的条件是温度450 ℃、压强10 MPa，B错误；C项，使用催化剂可加快反应速率，但平衡不移动，不能提高SO3的平衡产率，C错误；D项，充入过量的空气，平衡正向移动，SO2的转化率增大，D正确。 3.【化学反应的调控】二甲醚(CH3OCH3)是制冷剂、局部麻醉药和燃料。工业上可利用CO2催化加氢合成二甲醚，其过程中主要发生下列反应： 反应Ⅰ：CO2(g)＋H2(g)CO(g)＋H2O(g)　ΔH1＞0 反应Ⅱ：2CO2(g)＋6H2(g)CH3OCH3(g)＋3H2O(g)　ΔH2＜0 一定条件下，于密闭容器中投入一定量CO2和H2发生上述反应。下列说法正确的是(　　) A.其他条件不变，升高温度CO2的平衡转化率降低 B.其他条件不变，缩小容器体积能提高CH3OCH3平衡产率 C.其他条件不变，增大H2投入量一定能提高CH3OCH3平衡产率 D.其他条件不变，使用不同催化剂对CH3OCH3的平衡产率不产生影响 【答案】B 【解析】反应Ⅰ为吸热反应，升高温度平衡正向移动，则主要发生Ⅰ时CO2的平衡转化率增大，A错误；反应Ⅱ为气体体积减小的反应，反应Ⅰ为气体体积不变的反应，则缩小容器体积，反应Ⅱ正向移动，能提高CH3OCH3平衡产率，B正确；增大H2投入量，可能反应Ⅰ进行程度大，不一定能提高CH3OCH3平衡产率，C错误；存在2个反应，催化剂具有选择性，对CH3OCH3的平衡产率有影响，D错误。 4.【化学反应的调控】纳米钴常用于CO加氢反应的催化剂：CO(g)＋3H2(g)CH4(g)＋H2O(g)　ΔH<0，下列说法正确的是(　　) A．纳米技术的应用，优化了催化剂的性能，提高了反应的转化率 B．缩小容器体积，平衡向正反应方向移动，CO的浓度增大 C．从平衡体系中分离出H2O(g)能加快正反应速率 D．工业生产中采用高温条件下进行，其目的是提高CO的平衡转化率 【答案】B 【解析】催化剂的优化不影响平衡的移动，不能提高反应物的转化率，A项错误；缩小容器体积即增大压强，平衡向气体体积减小的方向即正向移动，体系中各组分浓度均增大，B项正确；减小c(H2O)时正反应速率瞬间不变，v逆减小，平衡正向移动，C项错误；升高温度，平衡逆向移动，CO的平衡转化率降低，D项错误。 1 / 1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 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