③寒假提升练-专题05 化学反应的方向与调控-2025年高二化学寒假衔接讲练 (人教版)

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☛第一层 巩固提升练（3大考点）
考点一 化学反应进行方向的判断
考点三 \l "_Tc30563" 合成氨生产条件的选择与优化
考点三 速率与平衡图像的综合分析
☛第二层 能力提升练
☛第三层 拓展突破练
\l "_Tc17993" 化学反应进行方向的判断
⭐积累与运用
1.熵变ΔS的判断方法：
(1)气体体积增大的反应，熵增加，ΔS>0。
(2)气体体积减小的反应，熵减小，ΔS0。
2.复合判据ΔG＝ΔH－TΔS的应用：
(1)ΔG0，反应不能自发进行。
注意：根据ΔG＝ΔH－TΔS＜0判断的只是反应自发进行的可能性，具体反应能否实际发生，还涉及反应速率的问题。
1．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>0B．ΔH＜0、ΔS＜0
C．ΔH＜0、ΔS>0D．ΔH>0、ΔS＜0
【答案】B
【详解】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．冰融化的过程中，其焓变和熵变正确的是
A．△H>0，△S>0B．△H>0，△S＜0
C．△H＜0，△S＜0D．△H＜0，△S>0
【答案】A
【详解】冰融化过程中，物质的状态由固体变为液体，熵值增大，则△S＞0；熔化过程吸收能量，因此焓变△H＞0，故冰融化的过程中，其焓变和熵变均增大，故选A。
3．已知反应：CO2(g)+CH4(g)=2CO(g)+2H2(g) ΔH=+akJ/ml (a>0)，则此反应
A．高温下可自发进行B．低温下可自发进行
C．任何条件下都可自发进行D．任何条件下都不可自发进行
【答案】A
【详解】ΔH-TΔS＜0的反应可自发进行，该反应CO2(g)+CH4(g)=2CO(g)+2H2(g)为气体体积增大的吸热反应，ΔH＞0、△S＞0，则高温时，ΔH-TΔS＜0，反应可自发进行；
A正确。
4．下列说法正确的是
A．反应常温下能自发进行，则该反应的
B． ； ，则
C． ，，则任意条件下都不可能自发
D．用溶液和NaOH溶液反应测定中和热：
【答案】D
【详解】A．反应的熵小于零，若，则，常温下不能自发，A错误；
B．硫在氧气中燃烧的反应为放热反应，反应的焓变小于0，气态硫的能量高于固态硫，等物质的量的气态硫燃烧放出的热量高于固态硫，则反应的焓变小于固态硫，B错误；
C． ，，根据反应可自发进行，则该反应在高温下可自发进行，C错误；
D．中和反应为放热反应，焓变小于零，醋酸为弱酸电离吸收热量，故用溶液和NaOH溶液反应测定中和热： ，D正确；
故选D。
合成氨条件的选择与优化
⭐积累与运用
合成氨反应N2(g)＋3H2(g)⇌2NH3(g) ΔH＝－92.4 kJ·ml－1，其特点为正反应是放热反应，也是气体体积缩小的反应。根据合成氨反应的特点，以增大合成氨的反应速率、提高平衡混合物中氨的含量，应选择的反应条件为：
（1）压强的选择
根据合成氨反应的热化学方程式，正向反应气体体积减小，从平衡控制的角度来看，合成氨时压强越大越好。但压强越大，对材料强度和设备制造的要求越高。这将大大增加生产投资，并可能降低综合经济效益。目前，我国合成氨厂一般采用的压强10MPa～30MPa。
（2）温度的选择
根据平衡移动原理，合成氨应该采用低温以提高平衡转化率。但是温度降低会使化学反应速率减小，达到平衡时间过长，这在工业生产中是很不经济的。因此，需要选择一个合适的温度。目前，实际生产一般采用的温度是400～500℃。
（3）催化剂的选择
即使在高温、高压下，N2和H2的化合反应仍然进行得十分缓慢，通常需要加入催化剂。目前，合成氨工业中普遍使用的是以铁为主体的多成分催化剂，又称铁触媒。铁触媒500℃左右时活性最大，这也是合成氨反应一般选择在400～500℃进行的重要原因。
5．某温度下，在密闭容器中进行合成氨反应： 。下列叙述正确的是
A．升高温度，平衡向正反应方向移动
B．充入一定量，的转化率不变，的转化率变大
C．工业生产中未转化的合成气循环利用，主要是为了提高氮气和氢气的利用率
D．增大压强，可增大单位体积内活化分子的百分数，有效碰撞增多
【答案】C
【详解】A．该反应为放热反应，升温，平衡会逆反应方向移动，A错误；
B．充入一定量，平衡会正反应方向移动，的转化率变大，但的转化率减小，B错误；
C．未转化的合成气循环利用，主要是为了提高氮气和氢气的利用率，C正确；
D．增大压强，可增大单位体积内活化分子的数目，有效碰撞增多，但单位体积内活化分子的百分数未变，D错误；
故选C。
6．已知合成氨反应，既要使合成氨的产率增大，又要使反应速率加快，可采取的方法是
①减压；②加压；③升温；④降温；⑤及时从平衡混合气中分离出；⑥补充或⑦加催化剂；
A．③④⑤⑦B．②④⑥C．仅②⑥D．②③⑥⑦
【答案】C
【分析】合成氨反应，该反应的特点为：正反应放热且气体分子数减小；据此分析。
【详解】①减压，反应速率减慢，平衡逆向移动，的产率减小，①不可采取；
②加压，反应速率加快，平衡正向移动，的产率增大，②可采取；
③升温，反应速率加快，平衡逆向移动，的产率减小，③不可采取；
④降温，反应速率减慢，平衡正向移动，的产率增大，④不可采取；
⑤及时从平衡混合气中分离出，反应速率减慢，平衡正向移动，的产率增大，⑤不可采取；
⑥补充N2或H2，反应速率加快，平衡正向移动，的产率增大，⑥可采取；
⑦加催化剂，反应速率加快，但平衡不移动，的产率不变，⑦不可采取；
故选②⑥；
故选C。
7．如下图所示为工业合成氨的流程图。下列说法不正确的是
A．步骤①中“净化”可以防止催化剂中毒
B．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
C．步骤④、⑤均有利于提高原料的利用率
D．将氨从混合气中分离出去可以提高氨在平衡体系中的百分含量
【答案】D
【详解】A．步骤①中“净化”是除去杂质以防止铁催化剂中毒，A正确；
B．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，B正确；
C．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，而液化分离出和、H2的循环再利用均可以使平衡正向移动，所以步骤④、⑤有利于提高原料平衡的转化率，C正确；
D．在反应达到一定转化率时及时将氨从混合气中分离出去，可使平衡正向移动，能保持足够高的原料转化率，不能提高氨在平衡体系中的百分含量，D错误；
故选D。
7．在硫酸工业中，通过下列反应使SO2氧化为SO3： 2SO2(g)+O2(g)2SO3(g) ΔH=－196.6 kJ/ml。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。下列说法错误的是
A．在实际生产中，从成本的角度考虑选择常压下进行反应
B．在实际生产中，选定的温度为400～500 ℃，这与催化剂的活性无关
C．反应过程中通入过量的空气，以提高平衡时SO2的转化率
D．为避免污染环境和提高原料利用率，尾气中的SO2需回收处理
【答案】B
【详解】A．由表格数据可知，在常压及400～500℃时，二氧化硫的转化率已经很高，继续增大压强，虽然二氧化硫的平衡转化率会提高，但不明显，且会增加设备成本，增大投资和能量消耗，故A正确；
B．温度太高时，催化剂失去活性，则实际生产中，选定的温度为400~500℃，主要原因是考虑催化剂的活性最佳，故B错误；
C．空气的成本较低，在实际生产中，通入过量的空气，反应物浓度增大，反应速率加快，平衡正向移动，从而可提高成本较高的二氧化硫的转化率，故C正确；
D．尾气中的SO2必须回收循环利用，防止污染环境并提高原料的利用率，故D正确；
故选B。
速率与平衡图像的综合分析
⭐积累与运用
1．思维模型
2．解题技巧
(1)“定一议二”原则
在化学平衡图像中，了解纵坐标、横坐标和曲线所表示的三个物理量的意义。在确定横坐标所表示的物理量后，讨论纵坐标与曲线的关系，或在确定纵坐标所表示的物理量后，讨论横坐标与曲线的关系。
例如反应2A(g)＋B(g)⇌2C(g)达到化学平衡时，A的平衡转化率与压强和温度的关系如图1所示[纵坐标为A的平衡转化率(α)，横坐标为反应温度(T)]。

①定压看温度变化，升高温度曲线走势降低，说明A的转化率降低，平衡向逆反应方向移动，正反应是放热反应。
②定温看压强变化，因为此反应是反应后气体体积减小的反应，压强增大，平衡向正反应方向移动，A的转化率增大，故p2>p1。
(2)“先拐先平数值大”原则
对于同一化学反应在化学平衡图像中，先出现拐点的反应先达到平衡状态，相应曲线对应的反应速率大，所以先出现拐点的曲线表示的温度较高(如上图2所示，α表示反应物的转化率)或压强较大[如上图3所示，φ(A)表示反应物A的体积分数]。
图2：T2>T1，正反应放热。
图3：p10、ΔS>0B．ΔH＜0、ΔS＜0
C．ΔH＜0、ΔS>0D．ΔH>0、ΔS＜0
【答案】B
【详解】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．冰融化的过程中，其焓变和熵变正确的是
A．△H>0，△S>0B．△H>0，△S＜0
C．△H＜0，△S＜0D．△H＜0，△S>0
【答案】A
【详解】冰融化过程中，物质的状态由固体变为液体，熵值增大，则△S＞0；熔化过程吸收能量，因此焓变△H＞0，故冰融化的过程中，其焓变和熵变均增大，故选A。
3．已知反应：CO2(g)+CH4(g)=2CO(g)+2H2(g) ΔH=+akJ/ml (a>0)，则此反应
A．高温下可自发进行B．低温下可自发进行
C．任何条件下都可自发进行D．任何条件下都不可自发进行
【答案】A
【详解】ΔH-TΔS＜0的反应可自发进行，该反应CO2(g)+CH4(g)=2CO(g)+2H2(g)为气体体积增大的吸热反应，ΔH＞0、△S＞0，则高温时，ΔH-TΔS＜0，反应可自发进行；
A正确。
9．下列关于各图像的解释或得出的结论不正确的是
A．由甲图可知，反应在t1时刻可能改变了压强或使用了催化剂
B．由乙图可知，反应在m点可能达到了平衡状态
C．由丙图可知，C点：v正>v逆
D．由丁图可知，交点A表示反应一定处于平衡状态，此时v正=v逆
【答案】D
【详解】A．改变条件后，正逆反应速率增大且相等，若对前后气体分子数相等的化学反应，可能是加压，也可能是加了催化剂，故A正确；
B．生成物的百分含量随温度的升高而增大，m为曲线的最高点，生成物的百分含量达到最大值，达到相应温度下的限度，即建立了相应温度下的平衡状态；继续升温生成物的百分含量减小，说明升温反应向相反方向移动，故B正确；
C．C点位于曲线以下，表示未达到该温度下的最大转化率，此时平衡会向正反应方向移动，v正＞v逆，故C正确；
D．A点时c(反应物)=c(生成物)，不一定达到平衡状态，故D错误；
故选：D。
10．下列叙述与图对应的是
A．对于达到平衡状态的反应：，图①表示在时刻充入了一定量的，平衡逆向移动
B．由图②可知，、满足反应：；
C．图③表示的反应方程式为
D．若，对于反应 ，图④y轴可以表示Y的百分含量
【答案】B
【详解】A．对于达到平衡状态的反应：，充入了一定量的，此时逆反应速率瞬间增大，而正反应速率不变，与图像不符，故A项错误；
B．根据“先拐先平数值大”可知，T1>T2，p2>p1，由图可知，升高温度，C%减小，即逆向移动，平衡向吸热反应方向移动，因此正向放热，增大压强，C%增大，即正向移动，平衡向气体体积减小的方向移动，因此正向气体体积减小，故B项正确；
C．反应过程中，A的浓度减小，B、C的浓度增大，因此A为反应物，B、C为生成物，故C项错误；
D．相同压强下，升高温度，反应 逆向移动，Y的百分含量增大，与图像不符，故D项错误；
综上所述，正确的是B项。
11．利用甲烷可减少污染，反应原理如下：。时，将与的混合气体置于恒容绝热的密闭容器中发生反应，正反应速率随时间变化的趋势如图所示。下列说法正确的是
A．正反应为放热反应且点时反应达到平衡状态
B．若，则产生的量一定是：段段
C．a、b、c、d四点对应的平衡常数大小：
D．d点的正反应速率小于逆反应速率
【答案】C
【详解】A．由图可知，由a到c，反应物浓度减小，但反应速率逐渐增大，故正反应为放热反应，温度升高对反应速率的影响大于反应物浓度降低对反应速率的影响，反应达到平衡时，反应速率不变，c点速率仍在改变，故c点未达平衡状态，故A错误；
B．随着反应进行，反应物浓度减小、生成物浓度增大，正反应为放热反应，逆反应为吸热反应，逆反应受温度影响更大，反应正向进行时升高温度，正逆反应速率均增大，但逆反应增大程度大于正反应增大程度，正逆反应速率的差值在减小，若Δt1=Δt2，则产生N2的量：ab段＞bc段，故B错误；
C．反应一直没有达到平衡，反应正向进行时放热，a、b、c、d温度逐渐升高，升温左移、K值减小，则在a、b、c、d四点对应温度下达到平衡时的平衡常数大小：故Ka＞Kb＞Kc＞Kd，故C正确；
D．d点反应未达到平衡，而反应是正向进行的，故d点的正反应速率大于逆反应速率，故D错误；
答案选C。
12．燃煤废气中的转化为二甲醚的反应原理为：，一定条件下，现有两个体积均为2.0L恒容密闭容器甲和乙，在容器甲中充入1ml和3ml，在容器乙中充入2ml和6ml，发生上述反应并达到平衡。该反应中的平衡转化率随温度的变化曲线如图1所示；容器甲中，在不同催化剂作用下，相同时间内的转化率随温度变化如图2所示。下列说法正确的是
A．图1中，表示乙容器的平衡转化率随温度变化的是曲线B
B．图1中，逆反应速率：状态I