第6讲 化学反应的方向与调控【大单元精讲精练】2027届高三化学一轮复习讲义●知识清单（新高考通）

该高中化学讲义聚焦“化学反应的方向与调控”核心考点，涵盖焓变、熵变及吉布斯自由能判据，结合工业生产情境分析反应条件优化，按“基础概念—判断依据—工业应用”逻辑架构知识体系。通过双基自测明考向、核心梳理固考点、考点突破授方法、真题再现练实战、限时训练提能力的教学流程，帮助学生系统突破反应自发性判断及工业调控难点。 讲义突出理论与生产结合，以合成氨、SO₂氧化等案例培养科学思维，通过图表数据分析强化证据推理能力。设置基础落实与能力提升分层练习，配合真题精讲与即时反馈，助力学生高效掌握高考高频考点，为教师精准把控复习节奏、提升学生应考能力提供有力支持。

大单元四 第二单元 化学反应速率与化学平衡 第6讲　化学反应的方向与调控 【高考考向预测】 化学反应的方向主要依据焓变、熵变及吉布斯自由能判断反应自发进行的趋势，反应调控结合速率与平衡原理，分析温度、压强、浓度、催化剂等条件对生产反应的综合优化选择，常结合工业生产情境、图像数据综合设题；近三年在原理题中频繁考查，考频稳定；预测2027年侧重复杂反应自发性判断、工业流程中反应条件的综合取舍，强化理论与实际生产的结合应用。 【双基自测●明考向】 1．（25-26高三·全国·一轮复习）反应的。( ) 2．（26-27高三·全国·一轮复习）若一个反应的，，该反应一定不能自发进行。( ) 3．（26-27高三·全国·一轮复习）反应的。( ) 4．（26-27高三·全国·一轮复习）反应的。( ) 5．当温度升高时，吸热且熵增加的反应一定能自发进行。( ) 6．（26-27高三·全国·一轮复习）合成氨采用，因为该压强下铁触媒的活性最高。( ) 7．（26-27高三·全国·一轮复习）500℃左右比室温更有利于合成氨反应，提高的平衡转化率。( ) 8．（2025高三·全国·专题练习）非自发反应，一定条件下也能使其反应发生。( ) 9．（2025高三·全国·专题练习）需要加热才能够进行的反应，肯定不是自发反应。( ) 10．（24-25高三上·全国·课前预习）放热的反应一定能够自发进行，吸热的反应不能自发进行。( ) 【核心梳理●明考点】 考点一　化学反应的方向 1.自发反应 在一定条件下,无需外界帮助就能自发进行的反应称为自发反应。 2.熵和熵变 (1)熵的含义 度量体系混乱程度的物理量,符号为S。熵值越大,体系混乱度越大。同一条件下,不同物质有不同的熵值;同一种物质在不同状态下熵值也不同,一般规律是S(g)> S(l)> S(s)。 (2)熵变的含义 ΔS=S(生成物)-S(反应物)。化学反应的ΔS越大,越有利于反应自发进行。 3.化学反应方向的判断 焓变 ΔH<0,有自发进行的倾向,但有些ΔH>0的反应也可自发进行,焓变判断反应进行的方向不全面 熵变 ΔS>0,有自发进行的倾向,但有些ΔS<0的反应也可自发进行,熵变判断反应进行的方向不全面 自由能 ΔG=ΔH-TΔS,ΔG<0的反应可自发进行,ΔG=0的反应处于平衡状态,ΔG>0的反应不能自发进行 【考点突破●明方向】 1.下列关于化学反应方向及其判据的说法中正确的是(　　) A.1 mol SO3在不同状态时的熵值:S[SO3(s)]>S[SO3(l)]>S[SO3(g)] B.常温下,反应C(s)+CO2(g)===2CO(g)不能自发进行,则该反应的ΔH>0 C.凡是需要加热的反应都不能自发进行 D.反应2KClO3(s)===2KCl(s)+3O2(g)　ΔH>0能否自发进行与温度无关 2.已知一个可逆反应,若正反应为自发过程,则其逆反应为非自发过程,反之,亦然。 (1)已知2CO(g)CO2(g)+C(s),T=980 K时,ΔH-TΔS=0。当体系温度低于980 K时,估计ΔH-TΔS　　　　(填“大于”“小于”或“等于”,下同)0;当体系温度高于980 K时,估计ΔH-TΔS　　　　0。  (2)电子工业中清洗硅片上SiO2(s)的反应为SiO2(s)+4HF(g)===SiF4(g)+2H2O(g)　ΔH(298.15 K)=-94.0 kJ·mol-1、ΔS(298.15 K)=-75.8 J·mol-1·K-1,设ΔH和ΔS不随温度而变化,则此反应自发进行的温度范围是　　　　。  3.(1)超音速飞机在平流层飞行时,尾气中的NO会破坏臭氧层。科学家正在研究利用催化技术将尾气中的NO和CO转变成CO2和N2,化学方程式为2NO+2CO2CO2+N2。反应能够自发进行,则反应的ΔH　　　0(填“>”“<”或“=”),理由是　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　 　　　　　　　　。  (2)已知CaSO4(s)+CO(g)CaO(s)+SO2(g)+CO2(g)　ΔH=+218 kJ·mol-1,该反应能够自发进行的反应条件是　　　　。  考点二　化学反应的调控 1.化工生产适宜条件选择的一般原则 条件 原则 从化学反应速率分析 既不能过快,又不能太慢 从化学平衡移动分析 既要注意外界条件对速率和平衡影响的一致性,又要注意对二者影响的矛盾性 从原料的利用率分析 增加易得廉价原料,提高难得高价原料的利用率,从而降低生产成本 从实际生产能力分析 如设备承受高温、高压能力等 从催化剂的使用活性分析 注意催化剂的活性受温度的限制 2.控制反应条件的基本措施 (1)控制化学反应速率的措施 通过改变反应体系的温度、溶液的浓度、气体的压强(或浓度)、固体的表面积以及使用催化剂等途径调控反应速率。 (2)提高转化率的措施 通过改变可逆反应体系的温度、溶液的浓度、气体的压强(或浓度)等改变可逆反应的限度,从而提高转化率。 3.工业合成氨的适宜条件 序号 影响因素 选择条件 (1) 温度 反应温度控制在700 K左右 (2) 浓度 N2、H2投料比为1∶2.8。氨及时从混合气中分离出去,剩余气体循环使用 (3) 压强 1×107~1×108 Pa (4) 催化剂 选择铁触媒做催化剂 【考点突破●明方向】 1.铁触媒催化合成氨的反应历程如图所示,其中吸附在催化剂表面的物质用“ad”表示,下列说法正确的是(　　) A.“吸附”过程吸热,“脱附”过程放热 B.合成氨反应N2(g)+3H2(g)2NH3(g)的ΔH=-92 kJ·mol-1 C.降温或加压可以增大反应速率 D.该历程中反应速率最慢的过程为H2===Nad+3Had 2.钾是一种活泼的金属,工业上通常用金属钠和氯化钾在高温下反应制取。该反应为Na(l)+KCl(l)NaCl(l)+K(g)　ΔH>0。 该反应的平衡常数可表示为K=c(K),各物质的沸点与压强的关系见下表: 压强/kPa 13.33 53.32 101.3 K的沸点/℃ 590 710 770 Na的沸点/℃ 700 830 890 NaCl的沸点/℃ - - 1 437 KCl的沸点/℃ - - 1 465 (1)在常压下金属钾转变为气态从反应混合物中分离的最低温度约为　　　　,而反应的最高温度应低于　　　　。  (2)制取钾的过程中,为了提高原料的转化率可以采取的措施是　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。  (3)常压下,当反应温度升高到900 ℃时,该反应的平衡常数可表示为　　　　。  3.Ⅰ.合成氨工业中,原料气(N2、H2及少量CO、NH3的混合气)在进入合成塔前常用醋酸二氨合铜(Ⅰ)溶液来吸收原料气中的CO,其反应是[Cu(NH3)2]Ac+CO+NH3[Cu(NH3)3]Ac·CO(ΔH<0)。 (1)必须除去原料气中CO的原因为　　　　　　　　　　　　　　　　　　　 　　　　。  (2)醋酸二氨合铜(Ⅰ)溶液吸收CO的生产适宜条件应是　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。  (3)吸收CO后的溶液经过适当处理又可再生,恢复其吸收CO的能力以供循环使用。醋酸二氨合铜溶液再生的生产适宜条件应是　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。  Ⅱ.图1表示接触室中催化剂随温度变化图像,图2表示SO2的转化率α(SO2)随温度T及压强p的变化图像。你认为接触室中最合适的温度和压强是　　　　　　　　。  【真题再现●明考向】 1．（2024·湖北·高考真题）在超高压下转化为平行六面体的分子(如图)。下列说法错误的是 A．和互为同素异形体 B．中存在不同的氧氧键 C．转化为是熵减反应 D．常压低温下能稳定存在 2．（2023·江苏·高考真题）金属硫化物()催化反应，既可以除去天然气中的，又可以获得。下列说法正确的是 A．该反应的 B．该反应的平衡常数 C．题图所示的反应机理中，步骤Ⅰ可理解为中带部分负电荷的S与催化剂中的M之间发生作用 D．该反应中每消耗，转移电子的数目约为 3.(2023·江苏卷)二氧化碳加氢制甲烷过程中的主要反应为 CO2(g)+4H2(g)===CH4(g)+2H2O(g) ΔH=-164.7 kJ·mol-1 CO2(g)+H2(g)===CO(g)+H2O(g) ΔH=+41.2 kJ·mol-1 在密闭容器中,1.01×105 Pa、n起始 (CO2)∶n起始(H2)=1∶4 时,CO2平衡转化率、在催化剂作用下反应相同时间所测得的CO2实际转化率随温度的变化如题图所示。CH4的选择性可表示为×100%。下列说法正确的是(　　) A.反应2CO(g)+2H2(g)===CO2(g)+CH4(g)的焓变ΔH=-205.9 kJ·mol-1 B.CH4的平衡选择性随着温度的升高而增加 C.用该催化剂催化二氧化碳反应的最佳温度范围约为480~530 ℃ D.450 ℃时,提高的值或增大压强,均能使CO2平衡转化率达到X点的值 4．（2025·黑吉辽蒙卷·高考真题）乙二醇是一种重要化工原料，以合成气为原料合成乙二醇具有重要意义。 Ⅰ．直接合成法：，不同温度下平衡常数如下表所示。 温度 298K 355K 400K 平衡常数 1.0 (1)该反应的_______0(填“>”或“<”)。 (2)已知的燃烧热分别为，则上述合成反应的_______(用a、b和c表示)。 (3)实验表明，在500K时，即使压强(34MPa)很高乙二醇产率(7%)也很低，可能的原因是_______(答出1条即可)。 Ⅱ．间接合成法：用合成气和制备的DMO合成乙二醇，发生如下3个均放热的连续反应，其中MG生成乙二醇的反应为可逆反应。 (4)在2MPa、催化、固定流速条件下，发生上述反应，初始氢酯比，出口处检测到DMO的实际转化率及MG、乙二醇、乙醇的选择性随温度的变化曲线如图所示[某物质的选择性]。 ①已知曲线Ⅱ表示乙二醇的选择性，则曲线_______(填图中标号，下同)表示DMO的转化率，曲线_______表示MG的选择性。 ②有利于提高A点DMO转化率的措施有_______(填标号)。 A．降低温度    B．增大压强 C．减小初始氢酯比    D．延长原料与催化剂的接触时间 ③483K时，出口处的值为_______(精确至0.01)。 ④A点反应的浓度商_______(用物质的量分数代替浓度计算，精确至0.001)。 5.(2024·黑吉辽卷)为实现氯资源循环利用,工业上采用RuO2催化氧化法处理HCl废气: 2HCl(g)+O2(g)Cl2(g)+H2O(g) ΔH1=-57.2 kJ·mol-1　ΔS　K 将HCl和O2分别以不同起始流速通入反应器中,在360 ℃、400 ℃和440 ℃下反应,通过检测流出气成分绘制HCl转化率(α)曲线,如图所示(较低流速下转化率可近似为平衡转化率)。 回答下列问题: (1)ΔS　　　0(填“>”或“<”);T3=　　　 ℃。  (2)结合以下信息,可知H2的燃烧热ΔH=　　　　 kJ·mol-1。  H2O(l)===H2O(g)　ΔH2=+44.0 kJ·mol-1 H2(g)+Cl2(g)===2HCl(g)　ΔH3=-184.6 kJ·mol-1 (3)下列措施可提高M点HCl转化率的是　　　　(填标号)。  A.增大HCl的流速 B.将温度升高40 ℃ C.增大n(HCl)∶n(O2) D.使用更高效的催化剂 (4)图中较高流速时,α(T3)小于α(T2)和α(T1),原因是　　　　　　　　　　　　　　　　　　　  　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。  (5)设N点的转化率为平衡转化率,则该温度下反应的平衡常数K=　　　　(用平衡物质的量分数代替平衡浓度计算)。  【限时训练】 （60分钟） 基础落实 选择题只有1个选项符合题意 1.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 2.已知2A(g)3B(g)+C(g)　ΔH>0,假设ΔH和ΔS不随温度而改变,下列说法中正确的是(　　) A.低温下能自发进行 B.高温下能自发进行 C.任何温度下都能自发进行 D.任何温度下都不能自发进行 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.已知:2NH3(g)+CO2(g)CO(NH2)2(s)+H2O(g)。以空气等为原料合成尿素[CO(NH2)2]的流程如图所示(部分产物略去)。下列叙述错误的是(　　) A.N2与H2的反应是放热反应,合成工艺中温度越低越好 B.利用物质的沸点不同分离空气 C.在高压的条件下更有利于尿素的合成 D.煤与氧气反应放出的热量可提供给合成氨工艺 5.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 6.已知凡气体分子总数增多的反应一定是熵增大的反应。一定条件下,下列反应不能自发进行的是(　　) A.2O3(g)===3O2(g)　ΔH<0 B.2CO(g)===2C(s)+O2(g)　ΔH>0 C.N2(g)+3H2(g)2NH3(g)　ΔH<0 D.CaCO3(s)===CaO(s)+CO2(g)　ΔH>0 7.德国化学家格哈德·埃特尔的成就之一是证实了氢气与氮气在固体催化剂表面合成氨气的反应过程,因此获取了诺贝尔化学奖,该反应过程模拟示意图如图。关于合成氨工艺,下列说法正确的是(　　) A.图①到图③的活化能减去图⑤到图③的活化能就是合成氨反应的反应热 B.反应中有极性键的断裂与形成 C.当温度、体积一定时,在原料气中添加少量惰性气体,有利于提高平衡转化率 D.合成氨反应使用的条件高温、高压是为了提高反应物的平衡转化率 8.据报道,在300 ℃、70 MPa下由二氧化碳和氢气合成乙醇(CH3CH2OH)已成为现实: 2CO2(g)+6H2(g)CH3CH2OH(g)+3H2O(g) 下列叙述错误的是(　　) A.使用Cu—Zn—Fe催化剂可大大提高生产效率 B.升高温度,该反应平衡常数K一定增大 C.充入大量CO2气体可提高H2的转化率 D.从平衡混合气体中分离出CH3CH2OH和H2O,可提高CO2和H2的利用率 9.N2和H2生成NH3的反应为N2(g)+H2(g)NH3(g)　ΔH(298 K)=-46.2 kJ·mol-1。 请回答: (1)有利于提高合成氨平衡产率的条件有　　　　(填字母)。  A.低温　B.高温　C.低压　D.高压　E.催化剂 (2)为各组分的平衡分压,如p,p为平衡总压,为平衡系统中氨气的物质的量分数,N2、H2起始物质的量之比是1∶3,反应在恒定温度和总压强p(单位是Pa)下进行,NH3的平衡产率是w,用分压代替物质的量浓度计算平衡常数Kp=　　　　。  能力提升 10.在密闭容器中投入一定量反应物发生储氢反应:LaNi5(s)+3H2(g)LaNi5H6(s)　ΔH=-301 kJ·mol-1。在某温度下,达到平衡状态,测得氢气压强为2 MPa。下列说法不正确的是(　　) A.当LaNi5的浓度不再变化时,该反应达到平衡状态 B.若温度不变,缩小容器的容积至原来的一半,重新达到平衡时H2的压强等于2 MPa C.扩大容器的容积,重新达到平衡时n(H2)增多 D.增大压强,降低温度,有利于储氢 11.N2是合成氨工业的重要原料,NH3不仅可制造化肥,还能通过催化氧化生产HNO3;HNO3能溶解Cu、Ag等金属,也能与许多有机化合物发生反应;在高温或放电条件下,N2与O2反应生成NO,NO进一步氧化生成NO2。2NO(g)+O2(g)2NO2(g)　ΔH=-116.4 kJ·mol-1。大气中过量的NOx和水体中过量的N均是污染物。通过催化还原的方法,可将烟气和机动车尾气中的NO转化为N2,也可将水体中的N转化为N2。对于反应2NO(g)+O2(g)2NO2(g),下列说法正确的是(　　) A.该反应的ΔH<0,ΔS<0 B.反应的平衡常数可表示为K= C.使用高效催化剂能降低反应的焓变 D.其他条件相同,增大,NO的转化率减小 12.已知反应:CO(g)+3H2(g)CH4(g)+H2O(g)。起始以物质的量之比为1∶1充入反应物,不同压强条件下,H2的平衡转化率随温度的变化情况如图所示(M、N点标记为)。下列有关说法正确的是(　　) A.上述反应的ΔH<0 B.N点时的反应速率一定比M点的快 C.降低温度,H2的转化率可达到100% D.工业上用此法制取甲烷应采用更高的压强 13.(2022·辽宁卷节选)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,我国科学家提出了解决方案。 (3)M-LiH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 14.乙烯是石油化工最基本的原料之一。 (1)乙烷在一定条件下可脱氢制得乙烯:C2H6(g)C2H4(g)+H2(g)　ΔH1>0。提高乙烷平衡转化率的措施有　　　　、　　　　。  (2)在乙烷中引入O2可以降低反应温度,减少积碳。涉及如下反应: a.2C2H6(g)+O2(g)2C2H4(g)+2H2O(g)　ΔH2<0 b.2C2H6(g)+5O2(g)4CO(g)+6H2O(g)　ΔH3<0 c.C2H4(g)+2O2(g)2CO(g)+2H2O(g)　 ΔH4<0 氧气的引入可能导致过度氧化。为减少过度氧化,需要寻找催化剂降低反应　　　　(填“a”“b”或“c”)的活化能,判断的依据是　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　  　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。  (3)常压下,在某催化剂作用下按照n(C2H6)∶n(O2)=1∶1投料制备乙烯,体系中C2H4和CO在含碳产物中的物质的量百分数及C2H6转化率随温度的变化如图所示。 ①乙烯的物质的量百分数随温度升高而降低的原因是　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。  ②在570~600 ℃温度范围内,下列说法正确的是　　　　(填字母)。  A.C2H4产率随温度升高而增大 B.H2O的含量随温度升高而增大 C.C2H6在体系中的物质的量百分数随温度升高而增大 D.此催化剂的优点是在较低温度下降低CO的平衡产率 学科网（北京）股份有限公司 $ 大单元四 第二单元 化学反应速率与化学平衡 第6讲　化学反应的方向与调控 【高考考向预测】 化学反应的方向主要依据焓变、熵变及吉布斯自由能判断反应自发进行的趋势，反应调控结合速率与平衡原理，分析温度、压强、浓度、催化剂等条件对生产反应的综合优化选择，常结合工业生产情境、图像数据综合设题；近三年在原理题中频繁考查，考频稳定；预测2027年侧重复杂反应自发性判断、工业流程中反应条件的综合取舍，强化理论与实际生产的结合应用。 【双基自测●明考向】 1．（25-26高三·全国·一轮复习）反应的。( ) 【答案】正确 【详解】该反应中，正反应为气体分子总数减少的反应，体系混乱度减小，因此，题干表述正确。 2．（26-27高三·全国·一轮复习）若一个反应的，，该反应一定不能自发进行。( ) 【答案】正确 【详解】判断反应自发进行的判据为吉布斯自由能变，计算公式为，其中为热力学温度，数值恒大于0。当、时，为正值，因此任意温度下均满足。而只有时反应可自发进行，因此该反应一定不能自发进行，题干表述正确。 3．（26-27高三·全国·一轮复习）反应的。( ) 【答案】错误 【详解】熵是衡量体系混乱度的物理量，对于全部由气体参与的反应，可通过反应前后气体总物质的量的变化判断熵变：若反应后气体总物质的量增大，体系混乱度升高，，反之。该反应中反应物气体总计量数之和为，生成物气体总计量数之和为，反应后气体总物质的量增大，因此，题干说法错误。 4．（26-27高三·全国·一轮复习）反应的。( ) 【答案】错误 【详解】该反应为气体系数减少的反应，因此ΔS<0，题干表述错误。 5．当温度升高时，吸热且熵增加的反应一定能自发进行。( ) 【答案】 错误 【详解】吸热（ΔH>0）且熵增（ΔS>0）的反应，其自发性的判断依据为ΔG=ΔH-TΔS<0。当温度升高时，TΔS项增大，但只有当温度T超过临界值（T>ΔH/ΔS）时，ΔG才会由正转负，反应自发。若温度升高未达到临界值，ΔG仍可能大于0，反应不自发。因此，仅温度升高并不能保证反应一定自发，需达到足够高的温度。 该说法错误。 6．（26-27高三·全国·一轮复习）合成氨采用，因为该压强下铁触媒的活性最高。( ) 【答案】错误 【详解】铁触媒的催化活性仅与温度相关，与压强无关，合成氨选择500℃左右的反应温度才是因为该温度下铁触媒活性最高。合成氨反应为，正反应是气体总物质的量减小的反应，选择压强的原因是：加压既可以加快反应速率，也能使平衡正向移动，提高氨的产率；同时压强过高会大幅提升设备成本和生产能耗，因此综合技术、经济因素选择该压强，和催化剂活性无关，故题干说法错误。 7．（26-27高三·全国·一轮复习）500℃左右比室温更有利于合成氨反应，提高的平衡转化率。( ) 【答案】错误 【详解】合成氨是放热的可逆反应，反应式为。根据勒夏特列原理，升高温度会使平衡向逆反应方向移动，反而降低的平衡转化率。选择500℃左右作为反应温度，是因为该温度下合成氨催化剂的活性最高，可加快反应速率、缩短达到平衡的时间，并非为了提高的平衡转化率。 8．（2025高三·全国·专题练习）非自发反应，一定条件下也能使其反应发生。( ) 【答案】正确 【详解】非自发反应虽不能自发进行，但一定条件下（如电解、光照等条件），可以强制反应进行，如：水的电解反应，需通电才能发生；碳酸钙高温分解反应，需高温条件。所以非自发反应，一定条件下也能使其反应发生，说法正确。 9．（2025高三·全国·专题练习）需要加热才能够进行的反应，肯定不是自发反应。( ) 【答案】错误 【详解】是否需要加热与反应自发性无直接关系，需通过ΔG具体判断，需要加热才能够进行的反应，可能为自发反应，例如，碳酸钙分解：，在常温下ΔG>0（非自发），但高温时ΔG<0（自发），此时加热提供了高温条件，使反应自发进行，说法错误。 10．（24-25高三上·全国·课前预习）放热的反应一定能够自发进行，吸热的反应不能自发进行。( ) 【答案】错误 【详解】在化学反应中，自发进行的反应不仅仅取决于反应是放热还是吸热，还与熵变（体系混乱度的变化）有关。根据△G=△H-T△S ，可知化学反应总是向着自由能减小的方向进行。△G不仅与焓变和熵变有关，还与温度有关，所以不能单纯以吸热和放热来判断反应是否能自发进行，答案为：错误。 【核心梳理●明考点】 考点一　化学反应的方向 1.自发反应 在一定条件下,无需外界帮助就能自发进行的反应称为自发反应。 2.熵和熵变 (1)熵的含义 度量体系混乱程度的物理量,符号为S。熵值越大,体系混乱度越大。同一条件下,不同物质有不同的熵值;同一种物质在不同状态下熵值也不同,一般规律是S(g)>S(l)>S(s)。 (2)熵变的含义 ΔS=S(生成物)-S(反应物)。化学反应的ΔS越大,越有利于反应自发进行。 3.化学反应方向的判断 焓变 ΔH<0,有自发进行的倾向,但有些ΔH>0的反应也可自发进行,焓变判断反应进行的方向不全面 熵变 ΔS>0,有自发进行的倾向,但有些ΔS<0的反应也可自发进行,熵变判断反应进行的方向不全面 自由能 ΔG=ΔH-TΔS,ΔG<0的反应可自发进行,ΔG=0的反应处于平衡状态,ΔG>0的反应不能自发进行 【考点突破●明方向】 1.下列关于化学反应方向及其判据的说法中正确的是(　　) A.1 mol SO3在不同状态时的熵值:S[SO3(s)]>S[SO3(l)]>S[SO3(g)] B.常温下,反应C(s)+CO2(g)===2CO(g)不能自发进行,则该反应的ΔH>0 C.凡是需要加热的反应都不能自发进行 D.反应2KClO3(s)===2KCl(s)+3O2(g)　ΔH>0能否自发进行与温度无关 【答案】B 【解析】A.物质聚集状态不同,熵值不同,S(g)>S(l)>S(s),1 mol SO3在不同状态时的熵值:S[SO3(s)]<S[SO3(l)]<S[SO3(g)],A项错误;B.反应的自发性由焓变和熵变共同决定,该反应ΔS>0,常温下不能自发进行,说明高温下ΔG=ΔH-TΔS<0,所以该反应的ΔH>0,B项正确;C.反应的自发性由焓变和熵变共同决定,当ΔG=ΔH-TΔS<0时反应能自发进行,与是否需要加热没有必然联系,C项错误;D.ΔH>0、ΔS>0,由ΔG=ΔH-TΔS<0的反应可自发进行,可知题述反应能否自发进行与温度有关,D项错误。 2.已知一个可逆反应,若正反应为自发过程,则其逆反应为非自发过程,反之,亦然。 (1)已知2CO(g)CO2(g)+C(s),T=980 K时,ΔH-TΔS=0。当体系温度低于980 K时,估计ΔH-TΔS　　　　(填“大于”“小于”或“等于”,下同)0;当体系温度高于980 K时,估计ΔH-TΔS　　　　0。  (2)电子工业中清洗硅片上SiO2(s)的反应为SiO2(s)+4HF(g)===SiF4(g)+2H2O(g)　ΔH(298.15 K)=-94.0 kJ·mol-1、ΔS(298.15 K)=-75.8 J·mol-1·K-1,设ΔH和ΔS不随温度而变化,则此反应自发进行的温度范围是　　　　。  【答案】(1)小于　大于　(2)T<1 240 K 【解析】(1)C(s)+CO2(g)2CO(g)的反应为吸热反应,ΔH>0,则2CO(g)CO2(g)+C(s)为放热反应,ΔH<0,且该反应ΔS<0,则当T<980 K时,ΔH-TΔS<0,T>980 K时,ΔH-TΔS>0。(2)由题给信息可知,要使反应能自发进行,应有ΔH-TΔS<0,即-94.0 kJ·mol-1-T×(-75.8×10-3 kJ·mol-1·K-1)<0,则T<≈1 240 K。 3.(1)超音速飞机在平流层飞行时,尾气中的NO会破坏臭氧层。科学家正在研究利用催化技术将尾气中的NO和CO转变成CO2和N2,化学方程式为2NO+2CO2CO2+N2。反应能够自发进行,则反应的ΔH　　　0(填“>”“<”或“=”),理由是　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　 　　　　　　　　。  (2)已知CaSO4(s)+CO(g)CaO(s)+SO2(g)+CO2(g)　ΔH=+218 kJ·mol-1,该反应能够自发进行的反应条件是　　　　。  【答案】(1)<　该反应的ΔS<0,因该反应能自发进行,根据ΔG=ΔH-TΔS<0可知ΔH<0　(2)高温 考点二　化学反应的调控 1.化工生产适宜条件选择的一般原则 条件 原则 从化学反应速率分析 既不能过快,又不能太慢 从化学平衡移动分析 既要注意外界条件对速率和平衡影响的一致性,又要注意对二者影响的矛盾性 从原料的利用率分析 增加易得廉价原料,提高难得高价原料的利用率,从而降低生产成本 从实际生产能力分析 如设备承受高温、高压能力等 从催化剂的使用活性分析 注意催化剂的活性受温度的限制 2.控制反应条件的基本措施 (1)控制化学反应速率的措施 通过改变反应体系的温度、溶液的浓度、气体的压强(或浓度)、固体的表面积以及使用催化剂等途径调控反应速率。 (2)提高转化率的措施 通过改变可逆反应体系的温度、溶液的浓度、气体的压强(或浓度)等改变可逆反应的限度,从而提高转化率。 3.工业合成氨的适宜条件 序号 影响因素 选择条件 (1) 温度 反应温度控制在700 K左右 (2) 浓度 N2、H2投料比为1∶2.8。氨及时从混合气中分离出去,剩余气体循环使用 (3) 压强 1×107~1×108 Pa (4) 催化剂 选择铁触媒做催化剂 【考点突破●明方向】 1.铁触媒催化合成氨的反应历程如图所示,其中吸附在催化剂表面的物质用“ad”表示,下列说法正确的是(　　) A.“吸附”过程吸热,“脱附”过程放热 B.合成氨反应N2(g)+3H2(g)2NH3(g)的ΔH=-92 kJ·mol-1 C.降温或加压可以增大反应速率 D.该历程中反应速率最慢的过程为H2===Nad+3Had 【答案】B 【解析】A.由图可知,“吸附”是放热过程,而“脱附”则是吸热过程,选项A错误;B.由图像可知,N2(g)+H2(g)NH3(g)　ΔH=-46 kJ·mol-1,即N2(g)+3H2(g)2NH3(g)　ΔH=-92 kJ·mol-1,选项B正确;C.降温减小反应速率,选项C错误;D.反应历程中反应速率最慢的过程应为活化能最大的过程,由图可知H2===Nad+3Had的活化能不为最大,选项D错误。 2.钾是一种活泼的金属,工业上通常用金属钠和氯化钾在高温下反应制取。该反应为Na(l)+KCl(l)NaCl(l)+K(g)　ΔH>0。 该反应的平衡常数可表示为K=c(K),各物质的沸点与压强的关系见下表: 压强/kPa 13.33 53.32 101.3 K的沸点/℃ 590 710 770 Na的沸点/℃ 700 830 890 NaCl的沸点/℃ - - 1 437 KCl的沸点/℃ - - 1 465 (1)在常压下金属钾转变为气态从反应混合物中分离的最低温度约为　　　　,而反应的最高温度应低于　　　　。  (2)制取钾的过程中,为了提高原料的转化率可以采取的措施是　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。  (3)常压下,当反应温度升高到900 ℃时,该反应的平衡常数可表示为　　　　。  【答案】(1)770 ℃　890 ℃　(2)降低压强或移去钾蒸气、适当升高温度　(3)K= 3.Ⅰ.合成氨工业中,原料气(N2、H2及少量CO、NH3的混合气)在进入合成塔前常用醋酸二氨合铜(Ⅰ)溶液来吸收原料气中的CO,其反应是[Cu(NH3)2]Ac+CO+NH3[Cu(NH3)3]Ac·CO(ΔH<0)。 (1)必须除去原料气中CO的原因为　　　　　　　　　　　　　　　　　　　 　　　　。  (2)醋酸二氨合铜(Ⅰ)溶液吸收CO的生产适宜条件应是　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。  (3)吸收CO后的溶液经过适当处理又可再生,恢复其吸收CO的能力以供循环使用。醋酸二氨合铜溶液再生的生产适宜条件应是　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。  Ⅱ.图1表示接触室中催化剂随温度变化图像,图2表示SO2的转化率α(SO2)随温度T及压强p的变化图像。你认为接触室中最合适的温度和压强是　　　　　　　　。  【答案】Ⅰ.(1)防止合成塔中的催化剂中毒　(2)低温、高压　(3)高温、低压 Ⅱ.450 ℃(或400 ℃~500 ℃)、101 kPa 本讲感悟 疑点:　　　　　　　　　　　　　　　　　　　  　　　　　　　　　　　　　　　　　　　  盲点:　　　　　　　　　　　　　　　　　　　  　　　　　　　　　　　　　　　　　　　  【真题再现●明考向】 1．（2024·湖北·高考真题）在超高压下转化为平行六面体的分子(如图)。下列说法错误的是 A．和互为同素异形体 B．中存在不同的氧氧键 C．转化为是熵减反应 D．常压低温下能稳定存在 【答案】D 【详解】A．O2和O8是O元素形成的不同单质，两者互为同素异形体，A项正确； B．O8分子为平行六面体，由其结构知，O8中存在两种氧氧键：上下底面中的氧氧键、上下底面间的氧氧键，B项正确； C．O2转化为O8可表示为4O2O8，气体分子数减少，故O2转化为O8是熵减反应，C项正确； D．O2在超高压下转化成O8，则在常压低温下O8会转化成O2，不能稳定存在，D项错误； 答案选D。 2．（2023·江苏·高考真题）金属硫化物()催化反应，既可以除去天然气中的，又可以获得。下列说法正确的是 A．该反应的 B．该反应的平衡常数 C．题图所示的反应机理中，步骤Ⅰ可理解为中带部分负电荷的S与催化剂中的M之间发生作用 D．该反应中每消耗，转移电子的数目约为 【答案】C 【详解】A．左侧反应物气体计量数之和为3，右侧生成物气体计量数之和为5， ，A错误； B．由方程形式知，  ，B错误； C．由题图知，经过步骤Ⅰ后，中带部分负电荷的S与催化剂中的M之间形成了作用力，C正确； D．由方程式知，消耗同时生成，转移，数目为，D错误； 故选C。 3.(2023·江苏卷)二氧化碳加氢制甲烷过程中的主要反应为 CO2(g)+4H2(g)===CH4(g)+2H2O(g) ΔH=-164.7 kJ·mol-1 CO2(g)+H2(g)===CO(g)+H2O(g) ΔH=+41.2 kJ·mol-1 在密闭容器中,1.01×105 Pa、n起始 (CO2)∶n起始(H2)=1∶4 时,CO2平衡转化率、在催化剂作用下反应相同时间所测得的CO2实际转化率随温度的变化如题图所示。CH4的选择性可表示为×100%。下列说法正确的是(　　) A.反应2CO(g)+2H2(g)===CO2(g)+CH4(g)的焓变ΔH=-205.9 kJ·mol-1 B.CH4的平衡选择性随着温度的升高而增加 C.用该催化剂催化二氧化碳反应的最佳温度范围约为480~530 ℃ D.450 ℃时,提高的值或增大压强,均能使CO2平衡转化率达到X点的值 【答案】D 【解析】A.由盖斯定律可知反应2CO(g)+2H2(g)===CO2(g)+CH4(g)的焓变ΔH=-2×41.2 kJ·mol-1-164.7 kJ·mol-1=-247.1 kJ·mol-1,A错误;B.CO2(g)+4H2(g)===CH4(g)+2H2O(g)为放热反应,升高温度平衡逆向移动,CH4的含量降低,故CH4的平衡选择性随着温度的升高而降低,B错误;C.由图可知温度范围约为350~400 ℃时二氧化碳实际转化率最高,此时为最适温度,温度继续增加,催化剂活性下降,C错误;D.450 ℃时,提高的值可提高二氧化碳的平衡转化率,增大压强反应Ⅰ平衡正向移动,可提高二氧化碳的平衡转化率,均能使CO2平衡转化率达到X点的值,D正确。 4．（2025·黑吉辽蒙卷·高考真题）乙二醇是一种重要化工原料，以合成气为原料合成乙二醇具有重要意义。 Ⅰ．直接合成法：，不同温度下平衡常数如下表所示。 温度 298K 355K 400K 平衡常数 1.0 (1)该反应的_______0(填“>”或“<”)。 (2)已知的燃烧热分别为，则上述合成反应的_______(用a、b和c表示)。 (3)实验表明，在500K时，即使压强(34MPa)很高乙二醇产率(7%)也很低，可能的原因是_______(答出1条即可)。 Ⅱ．间接合成法：用合成气和制备的DMO合成乙二醇，发生如下3个均放热的连续反应，其中MG生成乙二醇的反应为可逆反应。 (4)在2MPa、催化、固定流速条件下，发生上述反应，初始氢酯比，出口处检测到DMO的实际转化率及MG、乙二醇、乙醇的选择性随温度的变化曲线如图所示[某物质的选择性]。 ①已知曲线Ⅱ表示乙二醇的选择性，则曲线_______(填图中标号，下同)表示DMO的转化率，曲线_______表示MG的选择性。 ②有利于提高A点DMO转化率的措施有_______(填标号)。 A．降低温度    B．增大压强 C．减小初始氢酯比    D．延长原料与催化剂的接触时间 ③483K时，出口处的值为_______(精确至0.01)。 ④A点反应的浓度商_______(用物质的量分数代替浓度计算，精确至0.001)。 【答案】(1)< (2)-2a-3b+c(或c-2a-3b) (3)反应放热，温度升高，平衡左移，产率降低；或有副反应发生；或催化剂选 择性低；或反应未达平衡 (4) I IV BD 1.98 0.025 【详解】（1）根据表格中的数据，反应温度升高反应的平衡常数减小，说明反应向逆反应方向移动，又因升高温度向吸热反应方向移动，故逆反应为吸热反应，正反应为放热反应，该反应的ΔH<0。 （2）根据已知条件可以写出如下热化学方程式： 根据盖斯定律，用反应①的2倍加上反应②的3倍减去反应③即可得到目标方程式，故目标方程式的ΔH=c-2a-3b kJ·mol-1。 （3）根据表格中的平衡常数，反应温度在500K时，平衡常数K<，此时平衡常数过小，反应未达到平衡，导致乙二醇产率过低；或温度过高，平衡左移，产率降低；或催化剂的催化活性下降，导致乙二醇产率过低；或有副反应发生。 （4）MG、乙二醇、乙醇的选择性之和为100，曲线Ⅱ表示乙二醇的选择性，根据曲线的变化，曲线Ⅰ表示DMO的实际转化率；随着反应的进行MG逐渐转化为乙二醇、乙二醇会继续转化成乙醇，根据曲线的变化，曲线IV为MG的选择性曲线，因此曲线III为乙醇的选择性曲线。 ①根据上述分析，曲线I为DMO的实际转化率曲线；曲线IV为MG的选择性曲线； ②A．根据图示，降低温度，DMO的转化率降低，A不符合题意； B．增大压强，反应体系中单位体积内活化分子数增加，化学反应速率加快，DMO的转化率增大，B符合题意； C．减小初始的氢酯比导致体系中氢含量下降，DMO的转化率降低，C不符合题意； D．A点时DMO的转化率为80%，升高温度后转化率持续上升说明A点时反应未平衡，延长原料和催化剂的反应时间可以促进反应的继续进行，增大DMO的转化率，D符合题意； 故答案选BD； ③483K时，DMO的实际转化率为99%，设起始投入反应的DMO为100mol，则出口处流出的乙醇的物质的量为100mol×99%×2%=1.98mol，此时还有1mol DMO未反应从出口流出，因此出口处==1.98； ④设初始时H2与DMO的投料分别为52.4mol和1mol，A点时DMO的实际转化率为80%，MG和乙二醇的选择性为50%，假设该反应分步进行，第一步发生DMO转化为MG，可写出如下关系： 第二步反应，MG转化为乙二醇，可写出如下关系： 这时，体系中DMO的物质的量为0.2mol、MG的物质的量为0.4mol、H2的物质的量为50.0mol、CH3OH的物质的量为1.2mol、乙二醇的物质的量为0.4mol，体系中总物质的量为0.2+0.4+50.0+1.2+0.4=52.2mol。用物质的量分数代替浓度计算反应的浓度熵Qx==0.025。 5.(2024·黑吉辽卷)为实现氯资源循环利用,工业上采用RuO2催化氧化法处理HCl废气: 2HCl(g)+O2(g)Cl2(g)+H2O(g) ΔH1=-57.2 kJ·mol-1　ΔS　K 将HCl和O2分别以不同起始流速通入反应器中,在360 ℃、400 ℃和440 ℃下反应,通过检测流出气成分绘制HCl转化率(α)曲线,如图所示(较低流速下转化率可近似为平衡转化率)。 回答下列问题: (1)ΔS　　　0(填“>”或“<”);T3=　　　 ℃。  (2)结合以下信息,可知H2的燃烧热ΔH=　　　　 kJ·mol-1。  H2O(l)===H2O(g)　ΔH2=+44.0 kJ·mol-1 H2(g)+Cl2(g)===2HCl(g)　ΔH3=-184.6 kJ·mol-1 (3)下列措施可提高M点HCl转化率的是　　　　(填标号)。  A.增大HCl的流速 B.将温度升高40 ℃ C.增大n(HCl)∶n(O2) D.使用更高效的催化剂 (4)图中较高流速时,α(T3)小于α(T2)和α(T1),原因是　　　　　　　　　　　　　　　　　　　  　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。  (5)设N点的转化率为平衡转化率,则该温度下反应的平衡常数K=　　　　(用平衡物质的量分数代替平衡浓度计算)。  【答案】(1)<　360　(2)-285.8　(3)BD　(4)反应未达到平衡,T3温度低,反应速率慢,且反应物在催化剂表面接触时间短,相同时间内HCl的转化率低　(5)6 【解析】(1)该反应反应后气体分子数减少,ΔS<0。该反应为放热反应,达到平衡后,其他条件不变时,升高温度,平衡逆向移动,HCl的平衡转化率降低,由题图知,较低流速下,T3时HCl的转化率最大,故T3=360 ℃。(2)将题中已知反应依次编号为①、②、③,根据盖斯定律,由①-②+③可得:H2(g)+O2(g)===H2O(l)　ΔH=-57.2 kJ·mol-1-(+44.0 kJ·mol-1)-184.6 kJ·mol-1=-285.8 kJ·mol-1,故H2的燃烧热ΔH=-285.8 kJ·mol-1。(3)由题图可知,增大HCl的流速,HCl的转化率降低,A项错误;将温度升高40 ℃,即升温至400 ℃,由题图可知,HCl的转化率增大,B项正确;增大n(HCl)∶n(O2),HCl的转化率减小,C项错误;M点该反应未达到平衡,使用更高效的催化剂,可以加快反应速率,提高HCl的转化率,D项正确。(4)图中较高流速时,反应未达到平衡状态,T3温度低,反应速率慢,且较高流速时,反应物在催化剂表面接触时间短,故HCl的转化率低。(5)N点起始时n(HCl)∶n(O2)=4∶4,HCl的平衡转化率为80%,设起始时HCl、O2的物质的量均为1 mol,列三段式: 则该温度下反应的平衡常数K==6。 高考热点总结　　　　　　　　　　　　　　　　　　　  　　　　　　　　　　　　　　　　　　　  　　　　　　　　　　　　　　　　　　　  【限时训练】 （60分钟） 基础落实 选择题只有1个选项符合题意 1.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】A.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;B.压强过大,设备可能无法承受太大的压强,适当增大压强可提高反应速率和转化率,B错误;C.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;D.实际生产中,温度为400~500 ℃时,催化剂的活性最高,因此400~500 ℃作为操作温度,D正确。 2.已知2A(g)3B(g)+C(g)　ΔH>0,假设ΔH和ΔS不随温度而改变,下列说法中正确的是(　　) A.低温下能自发进行 B.高温下能自发进行 C.任何温度下都能自发进行 D.任何温度下都不能自发进行 【答案】B 【解析】2A(g)3B(g)+C(g)　ΔH>0,即正反应是气体体积增大的吸热反应,ΔH>0、ΔS>0,要使ΔH-T·ΔS<0,则T应为高温,所以反应2A(g)3B(g)+C(g)　ΔH>0,在高温下能自发进行。 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 【答案】C 【解析】A(s)===B(g)+C(s)的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)的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)的ΔS<0,当ΔH>0时,ΔH-TΔS>0,一定不能自发进行,故D错误。 4.已知:2NH3(g)+CO2(g)CO(NH2)2(s)+H2O(g)。以空气等为原料合成尿素[CO(NH2)2]的流程如图所示(部分产物略去)。下列叙述错误的是(　　) A.N2与H2的反应是放热反应,合成工艺中温度越低越好 B.利用物质的沸点不同分离空气 C.在高压的条件下更有利于尿素的合成 D.煤与氧气反应放出的热量可提供给合成氨工艺 【答案】A 【解析】A.温度越低,化学反应速率越慢,从而降低产率,故合成工艺中要选择合适的温度,故A错误;B.利用物质的沸点不同将空气分离,故B正确;C.根据反应方程式为2NH3(g)+CO2(g)CO(NH2)2(s)+H2O(g),该反应是气体体积减小的反应,加压平衡正向移动,所以从提高产率角度来说,在加压的条件下反应更有利于尿素的合成,故C正确;D.煤与氧气发生的是氧化反应,氧化反应都放热,放出的热量可提供给合成氨工艺,故D正确。 5.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,但无法推测什么温度的反应速率快慢,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。 6.已知凡气体分子总数增多的反应一定是熵增大的反应。一定条件下,下列反应不能自发进行的是(　　) A.2O3(g)===3O2(g)　ΔH<0 B.2CO(g)===2C(s)+O2(g)　ΔH>0 C.N2(g)+3H2(g)2NH3(g)　ΔH<0 D.CaCO3(s)===CaO(s)+CO2(g)　ΔH>0 【答案】B 【解析】A.反应2O3(g)===3O2(g),ΔH<0、ΔS>0,该反应一定能自发进行,故A不符合题意;B.反应2CO(g)===2C(s)+O2(g),ΔH>0、ΔS<0,该反应一定不能自发进行,故B符合题意;C.反应N2(g)+3H2(g)2NH3(g),ΔH<0、ΔS<0,该反应在低温下能自发进行,故C不合题意;D.反应CaCO3(s)===CaO(s)+CO2(g),ΔH>0、ΔS>0,该反应在高温下能自发进行,故D不合题意。 7.德国化学家格哈德·埃特尔的成就之一是证实了氢气与氮气在固体催化剂表面合成氨气的反应过程,因此获取了诺贝尔化学奖,该反应过程模拟示意图如图。关于合成氨工艺,下列说法正确的是(　　) A.图①到图③的活化能减去图⑤到图③的活化能就是合成氨反应的反应热 B.反应中有极性键的断裂与形成 C.当温度、体积一定时,在原料气中添加少量惰性气体,有利于提高平衡转化率 D.合成氨反应使用的条件高温、高压是为了提高反应物的平衡转化率 【答案】A 【解析】A.图①到图③为氮气和氢气中的化学键断裂的过程,图⑤到图③为氨气中化学键的断裂的过程,故图①到图③的活化能减去图⑤到图③的活化能就是合成氨反应的反应热,A正确;B.该反应过程为氮气和氢气反应生成氨气,反应过程中只有非极性键的断裂和极性键的形成,B错误;C.当温度、体积一定时,在原料气中添加少量惰性气体不影响各组分的浓度,因此不影响平衡,不能提高平衡转化率,C错误;D.合成氨的反应是气体总体积减小的放热反应,故高压是为了提高反应物的平衡转化率,但高温不是为了提高转化率,D错误。 8.据报道,在300 ℃、70 MPa下由二氧化碳和氢气合成乙醇(CH3CH2OH)已成为现实: 2CO2(g)+6H2(g)CH3CH2OH(g)+3H2O(g) 下列叙述错误的是(　　) A.使用Cu—Zn—Fe催化剂可大大提高生产效率 B.升高温度,该反应平衡常数K一定增大 C.充入大量CO2气体可提高H2的转化率 D.从平衡混合气体中分离出CH3CH2OH和H2O,可提高CO2和H2的利用率 【答案】B 【解析】因催化剂能提高化学反应速率,加快反应进行,则在一定时间内提高了生产效率,故A正确;反应需在300 ℃进行是为了获得较快的反应速率,不能说明反应是吸热还是放热,所以K不一定增大,故B错误;充入大量CO2气体,能使平衡正向移动,提高H2的转化率,故C正确;从平衡混合物中及时分离出产物,使平衡正向移动,可提高CO2和H2的转化率,故D正确。 9.N2和H2生成NH3的反应为N2(g)+H2(g)NH3(g)　ΔH(298 K)=-46.2 kJ·mol-1。 请回答: (1)有利于提高合成氨平衡产率的条件有　　　　(填字母)。  A.低温　B.高温　C.低压　D.高压　E.催化剂 (2)为各组分的平衡分压,如p,p为平衡总压,为平衡系统中氨气的物质的量分数,N2、H2起始物质的量之比是1∶3,反应在恒定温度和总压强p(单位是Pa)下进行,NH3的平衡产率是w,用分压代替物质的量浓度计算平衡常数Kp=　　　　。  【答案】(1)AD　(2) 【解析】(2)由题意知,设起始n(N2)= mol,n(H2)= mol,列三段式: Kp=。 能力提升 10.在密闭容器中投入一定量反应物发生储氢反应:LaNi5(s)+3H2(g)LaNi5H6(s)　ΔH=-301 kJ·mol-1。在某温度下,达到平衡状态,测得氢气压强为2 MPa。下列说法不正确的是(　　) A.当LaNi5的浓度不再变化时,该反应达到平衡状态 B.若温度不变,缩小容器的容积至原来的一半,重新达到平衡时H2的压强等于2 MPa C.扩大容器的容积,重新达到平衡时n(H2)增多 D.增大压强,降低温度,有利于储氢 【答案】A 【解析】LaNi5是固体,不能根据固体的浓度不变判断反应达到平衡状态,A错误;温度不变,缩小容器的容积至原来的一半,平衡常数Kp=不变,则重新达到平衡时H2的压强仍为2 MPa,B正确;扩大容器的容积,相当于减小压强,平衡向逆反应方向移动,则n(H2)增多,C正确;该反应的正反应是气体分子总数减小的放热反应,因此增大压强、降低温度,平衡正向移动,有利于储氢,D正确。 11.N2是合成氨工业的重要原料,NH3不仅可制造化肥,还能通过催化氧化生产HNO3;HNO3能溶解Cu、Ag等金属,也能与许多有机化合物发生反应;在高温或放电条件下,N2与O2反应生成NO,NO进一步氧化生成NO2。2NO(g)+O2(g)2NO2(g)　ΔH=-116.4 kJ·mol-1。大气中过量的NOx和水体中过量的N均是污染物。通过催化还原的方法,可将烟气和机动车尾气中的NO转化为N2,也可将水体中的N转化为N2。对于反应2NO(g)+O2(g)2NO2(g),下列说法正确的是(　　) A.该反应的ΔH<0,ΔS<0 B.反应的平衡常数可表示为K= C.使用高效催化剂能降低反应的焓变 D.其他条件相同,增大,NO的转化率减小 【答案】A 【解析】2NO(g)+O2(g)2NO2(g)　ΔH=-116.4 kJ·mol-1,反应气体物质的量减少,ΔS<0,故A正确;反应2NO(g)+O2(g)2NO2(g)的平衡常数可表示为K=,故B错误;使用高效催化剂,反应的焓变不变,故C错误;其他条件相同,增大,NO的转化率增大,故D错误。 12.已知反应:CO(g)+3H2(g)CH4(g)+H2O(g)。起始以物质的量之比为1∶1充入反应物,不同压强条件下,H2的平衡转化率随温度的变化情况如图所示(M、N点标记为)。下列有关说法正确的是(　　) A.上述反应的ΔH<0 B.N点时的反应速率一定比M点的快 C.降低温度,H2的转化率可达到100% D.工业上用此法制取甲烷应采用更高的压强 【答案】A 【解析】根据题图,随着温度的升高,H2的平衡转化率降低,说明平衡向逆反应方向移动,故正反应为放热反应,即ΔH<0,A项正确;N点压强大于M点,M点温度高于N点,因此无法确定两点反应速率的快慢,B项错误;此反应是可逆反应,不能完全进行到底,C项错误;采用更高的压强对设备的要求更高,增加经济成本,D项错误。 13.(2022·辽宁卷节选)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,我国科学家提出了解决方案。 (3)M-LiH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 【答案】(1)能　(2)高　低　(3)a　(4)-1　a 【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。 14.乙烯是石油化工最基本的原料之一。 (1)乙烷在一定条件下可脱氢制得乙烯:C2H6(g)C2H4(g)+H2(g)　ΔH1>0。提高乙烷平衡转化率的措施有　　　　、　　　　。  (2)在乙烷中引入O2可以降低反应温度,减少积碳。涉及如下反应: a.2C2H6(g)+O2(g)2C2H4(g)+2H2O(g)　ΔH2<0 b.2C2H6(g)+5O2(g)4CO(g)+6H2O(g)　ΔH3<0 c.C2H4(g)+2O2(g)2CO(g)+2H2O(g)　 ΔH4<0 氧气的引入可能导致过度氧化。为减少过度氧化,需要寻找催化剂降低反应　　　　(填“a”“b”或“c”)的活化能,判断的依据是　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　  　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。  (3)常压下,在某催化剂作用下按照n(C2H6)∶n(O2)=1∶1投料制备乙烯,体系中C2H4和CO在含碳产物中的物质的量百分数及C2H6转化率随温度的变化如图所示。 ①乙烯的物质的量百分数随温度升高而降低的原因是　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。  ②在570~600 ℃温度范围内,下列说法正确的是　　　　(填字母)。  A.C2H4产率随温度升高而增大 B.H2O的含量随温度升高而增大 C.C2H6在体系中的物质的量百分数随温度升高而增大 D.此催化剂的优点是在较低温度下降低CO的平衡产率 【答案】(1)减小压强　升高温度(或及时移出生成物) (2)a　制备的目标产品是C2H4,b、c均为副反应,应加快反应a的反应速率 (3)①反应a、c是放热反应,升高温度,a反应平衡逆向移动程度较大　②BD 【解析】(1)C2H6(g)C2H4(g)+H2(g)　ΔH1>0,该反应是气体体积增大的吸热反应,提高乙烷平衡转化率的措施有减小压强、升高温度或及时移出生成物。(3)①分析反应a、c都为放热反应,升高温度,两者反应平衡均逆向移动,但反应a平衡逆向移动的程度较大,则乙烯的物质的量百分数降低。②根据图中信息,C2H4产率随温度升高而降低,故A错误;乙烷转化率增大,生成水的量增大,而乙烯量减小,说明发生反应c,水的量增大,因此H2O的含量随温度升高而增大,故B正确;根据图中信息C2H6转化率增大,则C2H6在体系中的物质的量百分数随温度升高而降低,故C错误;根据图中信息,CO在较高温度时含量较大,因此该催化剂的优点是在较低温度下降低CO的平衡产率,故D正确。 学科网（北京）股份有限公司 $