内容正文:
第4节 化学反应的方向与调控
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1
高考真题
1.★★(2024北京,7,3分)硫酸是重要化工原料,工业生产制取硫酸的原理示意图如下。
下列说法不正确的是 ( )
A.Ⅰ的化学方程式:3FeS2+8O2 Fe3O4+6SO2
B.Ⅱ中的反应条件都是为了提高SO2平衡转化率
C.将黄铁矿换成硫黄可以减少废渣的产生
D.生产过程中产生的尾气可用碱液吸收
B
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2
解析 A项,由题图可知,黄铁矿中的FeS2与空气中的O2在加热条件下反应生成Fe3O4和
SO2,正确。B项,Ⅱ的化学方程式为2SO2+O2 2SO3,该反应为气体分子数减小的
反应,高压有利于反应正向进行,常压条件是为了降低设备成本,不是为了提高SO2的平
衡转化率,且催化剂不改变SO2的平衡转化率,错误。C项,使用黄铁矿时会产生Fe3O4等
废渣,而S与O2反应生成SO2气体,可以减少废渣的产生,正确。D项,尾气中的SO2和SO3
能被碱液吸收,正确。
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2.★★★(2025北京,15节选)(4)MgCl2和NH3反应过程中能量变化示意图如下。
②从平衡的角度推断利于[Mg(NH3)6]Cl2脱除NH3生成MgCl2的条件并说明理由:_______
___________________________________________________________________________
____________________________。
低压;MgCl2(s)+6NH3(g) [Mg(NH3)6]Cl2(s)是气体分子数减小的放热反应,故高温、
低压有利于平衡逆向移动
高温、
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解析 (4)②MgCl2(s)+6NH3(g) [Mg(NH3)6]Cl2(s)是气体分子数减小的反应,且由题
图可知该反应为放热反应,故高温、低压有利于平衡逆向移动,使[Mg(NH3)6]Cl2脱除
NH3生成MgCl2。
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3.★★★(2022辽宁,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”)自发进行。
(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,其中方案一如下。
低
高
能
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(3)方案一:双温—双控—双催化剂。使用Fe-TiO2-xHy双催化剂,通过光辐射产生温差(如
体系温度为495 ℃时,Fe的温度为547 ℃,而TiO2-xHy的温度为415 ℃)。
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下列说法正确的是_______。
a.氨气在“冷Ti”表面生成,有利于提高氨的平衡产率
b. 在“热Fe”表面断裂,有利于提高合成氨反应速率
c.“热Fe”高于体系温度,有利于提高氨的平衡产率
d.“冷Ti”低于体系温度,有利于提高合成氨反应速率
ab
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解析 (1)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进行。(2)其他条件一定时,升高温度,活化分子百分数增
大,反应速率加快;但合成氨反应是放热反应,要提高平衡转化率,平衡要正向移动,应降
低温度。(3)由题图可知,在“热Fe”(Ⅰ)上发生 键的断裂,在“冷Ti”(Ⅱ)上发
生H—H键的断裂;而形成N—H键(即生成氨气)是放热过程,“冷Ti”的温度低于体系
温度,相当于降低温度,有利于放热过程的发生,即有利于提高氨的平衡产率,a正确。断
裂 键是吸热过程,“热Fe”的温度高于体系温度,相当于升高温度,可促进
键断裂,从而提高合成氨的反应速率,b正确。同理可知c、d错误。
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高考模拟
4.★★(2025北京东城二模,9)硝酸是重要的化工原料。下图为制硝酸的流程示意图。
下列说法正确的是 ( )
A.流程中,N2、NH3和NO作反应物时,均作还原剂
B.合成塔中高温、高压的反应条件均是为了提高NH3的平衡产率
C.吸收塔中通入空气的目的是提高NO的转化率
D.可选用铜作为盛装液氨和浓硝酸的罐体材料
C
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解析 在合成氨反应中,N2与H2反应生成NH3,N2作氧化剂,A错误。合成氨的反应是气
体分子数减小的放热反应,升温会使平衡逆向移动,降低NH3的平衡产率;加压会使平衡
正向移动,提高NH3的平衡产率,合成塔中的高温条件是为了提高反应速率,B错误。吸
收塔中发生反应:2NO+O2 2NO2、3NO2+H2O 2HNO3+NO,通入空气(提供O2),使
NO能充分反应,可提高NO的转化率,C正确。浓硝酸能与铜反应,不能用铜作为盛装浓
硝酸的罐体材料,D错误。
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5.★★(2026届辽宁辽西重点高中开学考,10)在等温、等压条件下的封闭体系中(不考
虑体积变化做功以外的其他功),化学反应总是向着自由能减小的方向进行,直到体系
达到平衡。当ΔG<0时,反应能自发进行;当ΔG=0时,反应处于平衡状态;当ΔG>0时,反应
不能自发进行。
下列说法正确的是 ( )
A.室温下,H2与O2混合无明显现象,说明该温度下反应不自发
B.电解质溶解于水,其ΔS均大于0
C.能自发的氧化还原反应,其反应的电动势(E)一定大于0
D.能够自发进行的反应一定是熵增的过程
C
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解析 反应自发进行是趋势,室温下,H2与O2混合无明显现象,可能是H2与O2反应速率很
慢,看不到明显现象,不能说明反应不自发,A错误;气体电解质溶于水,其ΔS<0,B错误;能
自发进行的氧化还原反应,可以设计成原电池,则其反应的电动势(E)一定大于0,C正确;
ΔH-TΔS<0时,反应可以自发进行,当反应的ΔH<0,ΔS<0时,在低温时可以自发进行,则能
够自发进行的反应不一定是熵增的过程,D错误。
知识拓展 反应的电动势(E):一个电池或电化学反应中电子负极向正极移动的推动力,
原电池中的反应可以自发进行,其反应的电动势大于0。
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