9.5 第41讲 化学反应的方向与调控（word练习）-【金版新学案】2026年高考化学高三总复习大一轮复习（广东专版）

课时测评41　化学反应的方向与调控 (时间：45分钟　满分：60分) (本栏目内容，在学生用书中以独立形式分册装订！) 选择题1－8题，每小题4分，共32分。 1.有关合成氨工业的说法正确的是(　　) A.增大H2的浓度，可提高H2的转化率 B.由于氨易液化，N2、H2在实际生产中可循环使用，所以总体来说氨的产率很高 C.合成氨工业的反应温度控制在700 K，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是10～30 MPa，因为该压强下铁的活性最大 答案：B 解析：A项，增大H2的浓度，H2的转化率减小；C项，温度控制在700 K主要是为了兼顾反应速率与平衡，且400～500 ℃左右时催化剂活性最大；D项，压强采用10～30 MPa主要是考虑对设备材料的要求。 2.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＝＋16 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：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，低温下反应能自发进行；C项，ΔH＞0，ΔS＞0，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。 3.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(　　) 答案：A 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，任何条件都能自发进行，p减小，低温下能自发进行。 4.有平衡体系：CO(g)＋2H2(g) ⥫⥬CH3OH(g)　ΔH＜0。为了增加甲醇(CH3OH)的产量，应采取的正确措施是(　　) A.高温，高压 B.适宜温度，高压，催化剂 C.低温，低压 D.高温，高压，催化剂 答案：B 解析：该反应是一个气体体积减小的放热反应，为增加甲醇的产量，需使平衡正向移动，理论上可采用低温、高压的方式，但在实际生产中还需考虑反应速率、设备承受的压力及催化剂的活性等因素的影响，因此可采取适宜温度、高压和使用催化剂的条件。 5.(2024·广州期末)合成氨工业对国民经济和社会发展具有重要的意义，其原理为N2(g)＋3H2(g) ⥫⥬2NH3(g)　ΔH，在不同温度、压强和相同催化剂条件下，将0.1 mol N2和0.3 mol H2充入恒容密闭容器中反应，平衡后混合物中氨的体积分数如图所示。下列说法不正确的是(　　) A.反应焓变：ΔH＜0 B.压强：p3＞p2＞p1 C.M、N两点对应的平衡常数相等 D.M、N两点N2的平衡转化率均为80％ 答案：C 解析：根据图中信息，温度升高，氨气的体积分数减小，说明平衡逆向移动，逆向是吸热反应，正向是放热反应即反应焓变：ΔH＜0，故A正确；作一条等温线，从下到上，氨气体积分数逐渐增大，说明平衡正向移动，则是加压即压强：p3＞p2＞p1，故B正确；M、N两点温度不相同，N点温度高，平衡逆向移动，因此N点的平衡常数小于M点的平衡常数，故C错误；M、N两点氨气的体积分数相同，则N2的平衡转化率相等，根据三段式： 　　　N2(g)　＋　　3H2(g) ⥫⥬　　2NH3(g) 开始 0.1 mol 0.3 mol 0 转化 x mol 3x mol 2x mol 平衡 (0.1－x) mol (0.3－3x) mol 2x mol， ×100％＝66.7％，解得x＝0.08，则N2的平衡转化率×100％＝80％，故D正确。综上所述，答案为C。 6.硫酸是一种重要的化工产品，目前主要采用“接触法”进行生产。有关反应2SO2＋O22SO3的说法中不正确的是(　　) A.实际生产中，SO2、O2再循环使用提高原料利用率 B.实际生产中，为了提高反应速率，压强越高越好 C.在生产中，通入过量空气的目的是提高SO2的转化率 D.实际生产中，选定400～500 ℃作为操作温度的主要原因是催化剂的活性最高 答案：B 解析：二氧化硫和氧气的反应为可逆反应，SO2和O2不能反应完，因此SO2和O2需再循环利用以提高原料利用率，A正确；压强过大，设备可能无法承受，适当增大压强可提高反应速率和转化率，B错误；通入过量的空气，则反应平衡正向移动，SO2的转化率提高，C正确；实际生产中，温度为400～500 ℃时，催化剂的活性最高，因此选定400～500 ℃作为操作温度，D正确。 7.已知体系自由能变化ΔG＝ΔH－TΔS，ΔG＜0时反应能自发进行，两个氢化反应的ΔG与温度的关系如图所示，下列说法正确的是(　　) A.反应①的ΔS＜0 B.反应②在600 ℃时的反应速率很快 C.温度大于1 000 ℃时，反应①能自发进行 D.反应②的ΔH＞0 答案：C 解析：反应①随温度的升高，ΔG逐渐减小，则ΔS＞0，故A错误；该题可以推测自发反应时的温度，但无法推测某温度下的反应速率快慢，故B错误；反应①在温度大于1 000 ℃时ΔG＜0，故此时反应①能自发进行，故C正确；根据图像和数学知识可知，反应②的ΔH＜0，故D错误。 8.(2024·湖南永州联考)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 mol·L－1 答案：C 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；从题表中数据可以看出，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2.4×10－3 mol·L－1，所以氨的浓度为1.6×10－3 mol·L－1，D项错误。 9.(18分)(2024·深圳统考节选)氨的催化氧化过程是当下研究的重要课题。 (1)NH3与O2在一定压强和800 ℃条件下发生催化氧化反应时，可发生不同反应： 反应ⅰ：4NH3(g)＋5O2(g) ⥫⥬4NO(g)＋6H2O(g)　ΔH＝－905 kJ/mol 反应ⅱ：4NH3(g)＋3O2(g) ⥫⥬2N2(g)＋6H2O(g)　ΔH＝－1 268 kJ/mol ①在恒温恒容密闭容器中，下列说法可以证明反应ⅰ已达到平衡状态的是　　　　(填字母，下同)。 A.5v正(O2)＝4v逆(NO) B.n个N—H键断裂的同时，有n个O—H键形成 C.混合气体的密度不变 D.容器内压强不变 ②反应ⅰ与反应ⅱ有关物质产率与温度的关系如图。下列说法正确的是　　　　。 A.氨催化氧化生成N2时，温度应控制在400 ℃左右 B.对反应升温可提高反应物转化率 C.提高物料比的值，主要的目的是提高反应速率 D.840 ℃后，NO产率下降的主要原因是以反应(ⅱ)为主 (2)在两个恒压密闭容器中分别充入2.0 mol NH3、3.7 mol O2，仅发生反应ⅱ，测得NH3的平衡转化率随温度的变化如图所示。 p1　　　　p2(填“＞”或“＜”)，理由是　　　　　　　　　　　　　　。 答案：(1)①D　 ②AD (2)＞　反应ⅱ分子数目增多，增大压强平衡逆向移动，NH3的平衡转化率降低，所以p1＞p2 解析：(1)①在恒温恒容密闭容器中，对于反应ⅰ：正逆反应速率相等时存在4v正(O2)＝5v逆(NO)，而5v正(O2)＝4v逆(NO)代表正逆反应速率不相等，不处于平衡状态，A错误；n个N—H键断裂的同时，有n个O—H键形成都代表是正反应速率，不能说明上述反应达到平衡状态， B错误；根据质量守恒，混合气体的质量不变，体积也不变，故混合气体的密度为定值，故恒温恒容时，混合气体的密度保持不变不能说明上述反应达到平衡状态，C错误；由于该反应前后气体的分子数、混合气体的压强发生改变，恒温恒容时，混合气体的压强保持不变可以说明上述反应达到平衡状态，D正确；选D。②对于反应ⅰ与反应ⅱ：由图可知，氨催化氧化生成N2时，温度应控制在400 ℃左右，A正确；反应ⅰ与反应ⅱ均为放热反应，升温平衡左移，故反应升温会降低反应物转化率，B不正确；提高物料比的值，相当于增大氧气浓度、减小氨气浓度，主要的目的是提高氨气的转化率，C不正确；由图知，840 ℃后，NO产率下降的主要原因是以反应(ⅱ)为主，D正确；选AD。 (2)反应ⅱ为4NH3(g)＋3O2(g) ⥫⥬2N2(g)＋6H2O(g)　ΔH＝－1 268 kJ/mol ，温度不变时增压平衡左移，氨气的转化率减小，则图中p1＞p2，理由是：反应ⅱ分子数目增多，增大压强平衡逆向移动，NH3的平衡转化率降低，所以p1＞p2。 10.(10分)(2024·广州期末节选)研究含碳、氮、硫的化合物对能源、环保及材料发展等方面有着重要意义。 (1)将含有大量CO2的空气吹入K2CO3溶液中，再把CO2从溶液中提取出来，并使之与H2在催化剂作用下生成可再生能源甲醇，相关反应如下： 反应Ⅰ：CO2(g)＋3H2(g) ⥫⥬CH3OH(g)＋H2O(g) ΔH1＝－49.2 kJ·mol－1 反应Ⅱ：CO2(g)＋H2(g) ⥫⥬CO(g)＋H2O(g) ΔH2＝＋41.2 kJ·mol－1 ①现使用一种催化剂(CZZA/rGO)，按n(CO2)∶n(H2)＝1∶3(总量为a mol)投料于恒容密闭容器中进行反应，CO2的平衡转化率和甲醇的选择率(甲醇的选择率为转化的CO2中生成甲醇的物质的量分数)随温度的变化趋势如图1(忽略温度对催化剂的影响)。在513 K达平衡时，反应体系内甲醇的物质的量为　　　　mol(列出计算式)；随着温度的升高，CO2的平衡转化率增加，但甲醇的选择率降低，请分析其原因：　　　　　　　 　　　　　　　。 ②将1.0 mol CO和3.0 mol H2充入2 L恒容密闭容器中，使其仅按反应Ⅰ进行，在不同催化剂作用下，相同时间内CO2的转化率随温度变化如图2所示。下列说法错误的是　　　　(填字母)。 A.根据图中曲线分析，催化剂Ⅰ的催化效果最好 B.b点v正可能等于v逆 C.a点转化率比c点高，可能的原因是该反应为放热反应，升温平衡逆向移动，转化率降低 D.CO2与H2浓度比保持1∶3不再变化，说明该反应已达平衡状态 (2)NO2与SO2能发生反应：NO2(g)＋SO2(g) ⥫⥬SO3(g)＋NO(g)　ΔH＜0。在固定容积的密闭容器中使用某种催化剂，改变原料气配比进行多次实验(各次实验的温度可能相同，也可能不同)，测定NO2的平衡转化率，部分实验结果如图所示。 ①如果要将图中C点的平衡状态改变为B点的平衡状态，应采取的措施是　　　　　　 　　　　　　　。 ②若A点对应实验中SO2(g)的起始浓度为c0 mol·L－1，经过t min达到平衡状态，该时段的化学反应速率v(NO2)＝　　　　mol·L－1·min－1。 ③图中C、D两点对应的温度分别为TC ℃和TD ℃，通过计算判断TC　　　　TD(填“＞”“＝”或“＜”)。 答案：(1)①0.25a×78％×15％　升高温度时，反应Ⅱ正向移动的幅度大于反应Ⅰ逆向移动的幅度　②BD　(2)①降低温度　②　③＝ 解析：(1)①按n(CO2)∶n(H2)＝1∶3(总量为a mol)投料于恒容密闭容器中进行反应，则CO2的物质的量为0.25a mol，由图可知，在513 K达平衡时，CO2的平衡转化率为15％，甲醇的选择率为78％，则反应体系内甲醇的物质的量为0.25a×78％×15％ mol；反应Ⅰ为放热反应，升温则平衡逆向移动，而反应Ⅱ为吸热反应，升温则平衡正向移动，由于反应Ⅱ正向移动的幅度大于反应Ⅰ逆向移动的幅度，所以，随着温度的升高，CO2的平衡转化率增加，但甲醇的选择率降低；②根据图中曲线分析，温度低于T4时，相同时间内，催化剂Ⅰ作用下CO2的转化率最大，则催化剂Ⅰ的催化效果最好，故A项正确；由图可知，a点时反应达到平衡状态，则b点时，反应未达到平衡状态，即v正大于v逆，故B错误；a点转化率比c点高，可能的原因是该反应为放热反应，升温平衡逆向移动，转化率降低，C项正确；CO2与H2按浓度比1∶3充入，又按1∶3反应，则CO2与H2浓度比始终保持1∶3，则CO2与H2浓度比保持1∶3不再变化，不能说明该反应已达平衡状态，故D错误；故答案选BD； (2)①如果要将图中C点的平衡状态改变为B点的平衡状态，NO2的平衡转化率增大，则平衡正向移动，又因正反应为放热反应，所以，降低温度能使平衡正向移动。②A点NO2的平衡转化率为50％，n0(NO2)∶n0(SO2)＝0.4，SO2的起始浓度为c0 mol·L－1，则NO2的起始浓度为0.4c0 mol·L－1，参与反应的二氧化氮浓度为0.4c0 mol·L－1×50％＝0.2c0 mol·L－1，则该时段的化学反应速率v(NO2)＝＝ mol·L－1·min－1。③NO2(g)＋SO2(g) ⥫⥬SO3(g)＋NO(g)　ΔH＜0，反应为放热反应，C点n0(NO2)∶n0(SO2)＝1.0，设SO2的起始浓度为c0 mol·L－1，c(NO2)＝c0 mol·L－1，平衡时，二氧化氮的转化率为50％，可列“三段式”： 　　　　　 NO2(g)＋SO2(g) ⥫⥬SO3(g)＋NO(g) c(起始/mol·L－1) c0 c0 0 0 c(转化/mol·L－1) 0.5c0 0.5c0 0.5c0 0.5c0 c(平衡/mol·L－1) 0.5c0 0.5c0 0.5c0 0.5c0 计算可得平衡常数K＝1。 D点时二氧化氮的平衡转化率为40％，n0(NO2)∶n0(SO2)＝1.5，设SO2的起始浓度为c0 mol·L－1，则c(NO2)＝1.5c0 mol·L－1，列“三段式”： 　　　　　 NO2(g)＋SO2(g) ⥫⥬SO3(g)＋NO(g) c(起始/mol·L－1) 1.5c0 c0 0 0 c(转化/mol·L－1) 0.6c0 0.6c0 0.6c0 0.6c0 c(平衡/mol·L－1) 0.9c0 0.4c0 0.6c0 0.6c0 计算得平衡常数K＝1，C、D两点反应的平衡常数相同，说明反应温度相同，故TC＝TD。 学科网（北京）股份有限公司 $