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备考2024届高考化学一轮复习分层练习第七章化学反应速率和化学平衡第4讲化学反应的方向和化学反应的调控
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这是一份备考2024届高考化学一轮复习分层练习第七章化学反应速率和化学平衡第4讲化学反应的方向和化学反应的调控，共6页。试卷主要包含了02×1023，2 ml NO和0，9 kJ·ml－1等内容，欢迎下载使用。
1.[2024北京大学附属中学月考]下列有关说法不正确的是（ C ）
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，因此该反应一定是熵增反应
C.通常情况下，一个放热且熵增的反应也有可能非自发进行
D.反应NH3（g）＋HCl（g）NH4Cl（s）在室温下可自发进行，则该反应的ΔH＜0
解析 当ΔS＞0、ΔH＜0时，一定满足ΔH－TΔS＜0，反应一定能自发进行，A项正确、C项错误；吸热反应可以自发进行，ΔH＞0，若要满足ΔH－TΔS＜0，则必须是熵增的反应，B项正确；反应NH3（g）＋HCl（g）NH4Cl（s）为熵减的反应，若在室温下可自发进行，则必须满足ΔH－TΔS＜0，则ΔH一定小于0，D项正确。
2.[2024广东肇庆检测]可逆反应A（g）＋B（g）⇌2C（g）＋D（g）进行过程中的能量变化如图所示。下列叙述正确的是（ C ）
A.该反应的ΔH＞0，ΔS＜0
B.升高温度，平衡常数增大
C.由ΔG＝ΔH－TΔS可知，该反应在任何温度下都能自发进行
D.升高温度，平衡向正反应方向移动
解析 由题图可知，生成物的总能量低于反应物的总能量，该反应的 ΔH＜0，由化学方程式可知，ΔS＞0，A项错误；ΔH＜0，则升高温度，平衡向逆反应方向移动，平衡常数减小，B、D项错误；ΔH＜0，ΔS＞0，则ΔG＝ΔH－TΔS＜0，反应在任何温度下都能自发进行，C项正确。
3.[2023南京六校联考]随着人们环保意识的增强，燃油汽车都已经装上了尾气处理装置。汽车尾气在催化剂作用下可发生如下反应：2NO（g）＋2CO（g）催化剂2CO2（g）＋N2（g），下列说法不正确的是（ C ）
A.该反应能自发进行，ΔH﹤0
B.反应的平衡常数表达式为K＝c（N2）·c2（CO2）c2（NO）·c2（CO）
C.反应中每消耗1 ml NO，转移电子的数目约等于4×6.02×1023
D.实际应用中加入高效催化剂，燃油汽车排放的尾气对空气污染程度减小
解析 该反应的气体分子数减少，ΔS＜0，反应能自发进行，说明ΔH－TΔS＜0，则ΔH＜0，A项正确；该反应的平衡常数表达式为K＝c（N2）·c2（CO2）c2（NO）·c2（CO），B项正确；该反应转移4e－，则每消耗1 ml NO，转移电子的数目约等于2×6.02×1023，C项错误；加入高效催化剂，有利于燃油汽车排放的尾气快速转化为无毒的CO2和N2，从而减少对空气的污染，D项正确。
4.[2024山西大学附属中学诊断]开发CO2催化加氢合成甲醇技术是有效利用CO2资源，实现“碳达峰、碳中和”目标的重要途径。某温度下，在恒容密闭容器中发生反应：CO2（g）＋3H2（g）⇌CH3OH（g）＋H2O（g） ΔH＝－49.01 kJ·ml－1。下列有关说法正确的是（ D ）
A.升高温度有利于提高H2（g）的平衡转化率
B.增大体系压强，有利于增大反应速率，但不利于提高CO2的平衡转化率
C.提高CO2与H2的进料比，一定可以提高CH3OH的百分含量
D.加入合适的催化剂，能提高单位时间内CH3OH的产量
解析 由题干反应方程式可知，该反应是放热反应，故升高温度，平衡逆向移动，H2（g）的平衡转化率降低，A错误。增大体系压强，各物质的浓度增大，反应速率增大；该反应是气体分子数减小的反应，增大体系压强，平衡正向移动，CO2的平衡转化率增大，B错误。根据勒夏特列原理可知，提高CO2与H2的进料比，可以使平衡正向移动，但平衡移动的结果只能减弱这种变化，故不一定可以提高CH3OH的百分含量，例如大幅度增大CO2的用量，则CO2的百分含量增大很多，H2和CH3OH的百分含量减小，C错误。加入合适的催化剂，能加快化学反应速率，缩短反应达到平衡时间，所以能提高单位时间内CH3OH的产量，D正确。
5.[2023沈阳模拟]氨的催化氧化是工业制硝酸的基础，其反应机理如图1。在1 L密闭容器中充入1 ml NH3和2 ml O2，测得有关产物的物质的量与温度的关系如图2。下列说法错误的是（ C ）
图1 图2
A.加入Pt－Rh合金的目的是提高反应的速率
B.氨催化氧化的最佳温度应控制在840 ℃
C.520 ℃时，NH3的转化率为40％
D.840 ℃以上，发生了反应：2NO（g）⇌O2（g）＋N2（g） ΔH＞0
解析 Pt－Rh合金作催化剂可以降低反应的活化能，提高反应速率，A项正确；根据图2可知840 ℃时氨催化氧化生成的NO最多，B项正确；520 ℃时，生成0.2 ml NO和0.2 ml N2，根据氮原子守恒可知有0.6 ml NH3发生反应，则NH3的转化率为60％，C项错误；840 ℃以上，N2的产率上升、NO的产率下降，说明发生了反应2NO（g）⇌O2（g）＋N2（g），升高温度，N2产率增加，说明该反应的正反应是吸热反应，ΔH＞0，D项正确。
6.[2024陕西西安检测]SO2（g）、O2（g）和N2（g）起始物质的量分数分别为7.5％、10.5％和82％时，在 0.5 MPa、2.5 MPa和5.0 MPa压强下发生反应：2SO2（g）＋O2（g）催化剂2SO3（g），SO2的平衡转化率α随温度T的变化如图所示。下列说法正确的是（ A ）
A.压强大小顺序为p1＞p2＞p3
B.该反应在常温常压下进行最有利于提高效益
C.恒容条件下，增加N2初始用量，α增大
D.其他条件不变，若将SO2、O2初始用量调整为2∶1，则α增大
解析 该反应为气体分子数减小的反应，相同温度下，增大压强，平衡正向移动，SO2的平衡转化率增大，所以p1＞p2＞p3，A项正确；虽然升高温度，SO2的平衡转化率减小，但实际生产当中除了考虑平衡转化率外，还需要考虑反应速率，常温下反应速率较慢，不利于提高效益，且该反应为气体分子数减小的反应，较高的压强有利于反应正向进行，B项错误；恒容恒压条件下，氮气的初始用量增大，则参与反应的气体的分压减小，相当于减小压强，平衡逆向移动，α减小，C项错误；当SO2的量一定时，氧气的用量越大，α越大，其他条件不变，若将SO2、O2初始用量调整为2∶1，相当于减少了氧气的用量，α减小，D项错误。
7.[2023辽宁]硫酸工业在国民经济中占有重要地位。
接触法制硫酸的关键反应为SO2的催化氧化：
SO2（g）＋12O2（g）⇌SO3（g） ΔH＝－98.9 kJ·ml－1
（1）为寻求固定投料比下不同反应阶段的最佳生产温度，绘制相应转化率（α）下反应速率（数值已略去）与温度的关系如下图所示，下列说法正确的是 cd 。
a.温度越高，反应速率越大
b.α＝0.88的曲线代表平衡转化率
c.α越大，反应速率最大值对应温度越低
d.可根据不同α下的最大速率，选择最佳生产温度
（2）为提高钒催化剂的综合性能，我国科学家对其进行了改良。不同催化剂下，温度和转化率关系如下图所示，催化性能最佳的是 d （填标号）。
解析 （1）由图可知，温度高于一定值时，温度升高，反应速率减小，a错误；相同温度下，存在转化率大于0.88的情况，则α＝0.88的曲线不能代表平衡转化率，b错误；由图可知，α越大，反应速率最大值对应温度越低，c正确；可根据不同α下的最大速率，选择最佳生产温度，d正确。（2）根据图示可知，在相同温度下d催化剂对应的SO2转化率最高，催化性能最佳。
8.[2022辽宁]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·ml－1 ΔS＝－200 J·K－1·ml－1。
回答下列问题：
（1）合成氨反应在常温下 能 （填“能”或“不能”）自发。
（2） 高 温（填“高”或“低”，下同）有利于提高反应速率， 低 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。
（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 ℃）。
下列说法正确的是 ab 。
a.氨气在“冷Ti”表面生成，有利于提高氨的平衡产率
b.N≡N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
（4）方案二：M－LiH复合催化剂。
下列说法正确的是 a 。
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
（5）某合成氨速率方程为：v＝k·cα（N2）·cβ（H2）·cγ（NH3），根据表中数据，γ＝ －1 ；
在合成氨过程中，需要不断分离出氨的原因为 a 。
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
解析 （1）常温下，合成氨反应的ΔG＝ΔH－TΔS＝－92.4 kJ·ml－1＋298 K×200×10－3kJ·K－1·ml－1＝－32.8 kJ·ml－1＜0，故合成氨反应在常温下能自发。（2）高温有利于提高反应速率；而合成氨反应是放热反应，低温可使平衡正向移动，有利于提高平衡转化率。（3）合成氨反应为放热反应，低温有利于平衡正向移动，提高氨的平衡产率，a正确，c错误；温度升高，反应速率加快，有利于提高合成氨反应速率，b正确，d错误。（4）由图可知，300 ℃时复合催化剂比单一催化剂反应速率快，催化效率高，a正确；催化剂不能改变平衡状态，故不能提高氨的平衡产率，b错误；催化剂在一定的温度范围内具有活性，而不是温度越高，催化活性越高，c错误。（5）将1、3组实验数据代入速率方程，然后两式相除得出γ＝－1。分离出氨，使产物浓度降低，平衡正向移动，a正确；NH3不会使催化剂中毒，b错误；分离出氨不会提高正反应速率，c错误。实验
c（N2）ml·L－1
c（H2）ml·L－1
c（NH3）ml·L－1
vml·L－1·s－1
1
m
n
p
q
2
2m
n
p
2q
3
m
n
0.1p
10q
4
m
2n
p
2.828q
1.[2024北京大学附属中学月考]下列有关说法不正确的是（ C ）
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，因此该反应一定是熵增反应
C.通常情况下，一个放热且熵增的反应也有可能非自发进行
D.反应NH3（g）＋HCl（g）NH4Cl（s）在室温下可自发进行，则该反应的ΔH＜0
解析 当ΔS＞0、ΔH＜0时，一定满足ΔH－TΔS＜0，反应一定能自发进行，A项正确、C项错误；吸热反应可以自发进行，ΔH＞0，若要满足ΔH－TΔS＜0，则必须是熵增的反应，B项正确；反应NH3（g）＋HCl（g）NH4Cl（s）为熵减的反应，若在室温下可自发进行，则必须满足ΔH－TΔS＜0，则ΔH一定小于0，D项正确。
2.[2024广东肇庆检测]可逆反应A（g）＋B（g）⇌2C（g）＋D（g）进行过程中的能量变化如图所示。下列叙述正确的是（ C ）
A.该反应的ΔH＞0，ΔS＜0
B.升高温度，平衡常数增大
C.由ΔG＝ΔH－TΔS可知，该反应在任何温度下都能自发进行
D.升高温度，平衡向正反应方向移动
解析 由题图可知，生成物的总能量低于反应物的总能量，该反应的 ΔH＜0，由化学方程式可知，ΔS＞0，A项错误；ΔH＜0，则升高温度，平衡向逆反应方向移动，平衡常数减小，B、D项错误；ΔH＜0，ΔS＞0，则ΔG＝ΔH－TΔS＜0，反应在任何温度下都能自发进行，C项正确。
3.[2023南京六校联考]随着人们环保意识的增强，燃油汽车都已经装上了尾气处理装置。汽车尾气在催化剂作用下可发生如下反应：2NO（g）＋2CO（g）催化剂2CO2（g）＋N2（g），下列说法不正确的是（ C ）
A.该反应能自发进行，ΔH﹤0
B.反应的平衡常数表达式为K＝c（N2）·c2（CO2）c2（NO）·c2（CO）
C.反应中每消耗1 ml NO，转移电子的数目约等于4×6.02×1023
D.实际应用中加入高效催化剂，燃油汽车排放的尾气对空气污染程度减小
解析 该反应的气体分子数减少，ΔS＜0，反应能自发进行，说明ΔH－TΔS＜0，则ΔH＜0，A项正确；该反应的平衡常数表达式为K＝c（N2）·c2（CO2）c2（NO）·c2（CO），B项正确；该反应转移4e－，则每消耗1 ml NO，转移电子的数目约等于2×6.02×1023，C项错误；加入高效催化剂，有利于燃油汽车排放的尾气快速转化为无毒的CO2和N2，从而减少对空气的污染，D项正确。
4.[2024山西大学附属中学诊断]开发CO2催化加氢合成甲醇技术是有效利用CO2资源，实现“碳达峰、碳中和”目标的重要途径。某温度下，在恒容密闭容器中发生反应：CO2（g）＋3H2（g）⇌CH3OH（g）＋H2O（g） ΔH＝－49.01 kJ·ml－1。下列有关说法正确的是（ D ）
A.升高温度有利于提高H2（g）的平衡转化率
B.增大体系压强，有利于增大反应速率，但不利于提高CO2的平衡转化率
C.提高CO2与H2的进料比，一定可以提高CH3OH的百分含量
D.加入合适的催化剂，能提高单位时间内CH3OH的产量
解析 由题干反应方程式可知，该反应是放热反应，故升高温度，平衡逆向移动，H2（g）的平衡转化率降低，A错误。增大体系压强，各物质的浓度增大，反应速率增大；该反应是气体分子数减小的反应，增大体系压强，平衡正向移动，CO2的平衡转化率增大，B错误。根据勒夏特列原理可知，提高CO2与H2的进料比，可以使平衡正向移动，但平衡移动的结果只能减弱这种变化，故不一定可以提高CH3OH的百分含量，例如大幅度增大CO2的用量，则CO2的百分含量增大很多，H2和CH3OH的百分含量减小，C错误。加入合适的催化剂，能加快化学反应速率，缩短反应达到平衡时间，所以能提高单位时间内CH3OH的产量，D正确。
5.[2023沈阳模拟]氨的催化氧化是工业制硝酸的基础，其反应机理如图1。在1 L密闭容器中充入1 ml NH3和2 ml O2，测得有关产物的物质的量与温度的关系如图2。下列说法错误的是（ C ）
图1 图2
A.加入Pt－Rh合金的目的是提高反应的速率
B.氨催化氧化的最佳温度应控制在840 ℃
C.520 ℃时，NH3的转化率为40％
D.840 ℃以上，发生了反应：2NO（g）⇌O2（g）＋N2（g） ΔH＞0
解析 Pt－Rh合金作催化剂可以降低反应的活化能，提高反应速率，A项正确；根据图2可知840 ℃时氨催化氧化生成的NO最多，B项正确；520 ℃时，生成0.2 ml NO和0.2 ml N2，根据氮原子守恒可知有0.6 ml NH3发生反应，则NH3的转化率为60％，C项错误；840 ℃以上，N2的产率上升、NO的产率下降，说明发生了反应2NO（g）⇌O2（g）＋N2（g），升高温度，N2产率增加，说明该反应的正反应是吸热反应，ΔH＞0，D项正确。
6.[2024陕西西安检测]SO2（g）、O2（g）和N2（g）起始物质的量分数分别为7.5％、10.5％和82％时，在 0.5 MPa、2.5 MPa和5.0 MPa压强下发生反应：2SO2（g）＋O2（g）催化剂2SO3（g），SO2的平衡转化率α随温度T的变化如图所示。下列说法正确的是（ A ）
A.压强大小顺序为p1＞p2＞p3
B.该反应在常温常压下进行最有利于提高效益
C.恒容条件下，增加N2初始用量，α增大
D.其他条件不变，若将SO2、O2初始用量调整为2∶1，则α增大
解析 该反应为气体分子数减小的反应，相同温度下，增大压强，平衡正向移动，SO2的平衡转化率增大，所以p1＞p2＞p3，A项正确；虽然升高温度，SO2的平衡转化率减小，但实际生产当中除了考虑平衡转化率外，还需要考虑反应速率，常温下反应速率较慢，不利于提高效益，且该反应为气体分子数减小的反应，较高的压强有利于反应正向进行，B项错误；恒容恒压条件下，氮气的初始用量增大，则参与反应的气体的分压减小，相当于减小压强，平衡逆向移动，α减小，C项错误；当SO2的量一定时，氧气的用量越大，α越大，其他条件不变，若将SO2、O2初始用量调整为2∶1，相当于减少了氧气的用量，α减小，D项错误。
7.[2023辽宁]硫酸工业在国民经济中占有重要地位。
接触法制硫酸的关键反应为SO2的催化氧化：
SO2（g）＋12O2（g）⇌SO3（g） ΔH＝－98.9 kJ·ml－1
（1）为寻求固定投料比下不同反应阶段的最佳生产温度，绘制相应转化率（α）下反应速率（数值已略去）与温度的关系如下图所示，下列说法正确的是 cd 。
a.温度越高，反应速率越大
b.α＝0.88的曲线代表平衡转化率
c.α越大，反应速率最大值对应温度越低
d.可根据不同α下的最大速率，选择最佳生产温度
（2）为提高钒催化剂的综合性能，我国科学家对其进行了改良。不同催化剂下，温度和转化率关系如下图所示，催化性能最佳的是 d （填标号）。
解析 （1）由图可知，温度高于一定值时，温度升高，反应速率减小，a错误；相同温度下，存在转化率大于0.88的情况，则α＝0.88的曲线不能代表平衡转化率，b错误；由图可知，α越大，反应速率最大值对应温度越低，c正确；可根据不同α下的最大速率，选择最佳生产温度，d正确。（2）根据图示可知，在相同温度下d催化剂对应的SO2转化率最高，催化性能最佳。
8.[2022辽宁]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·ml－1 ΔS＝－200 J·K－1·ml－1。
回答下列问题：
（1）合成氨反应在常温下 能 （填“能”或“不能”）自发。
（2） 高 温（填“高”或“低”，下同）有利于提高反应速率， 低 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。
（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 ℃）。
下列说法正确的是 ab 。
a.氨气在“冷Ti”表面生成，有利于提高氨的平衡产率
b.N≡N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
（4）方案二：M－LiH复合催化剂。
下列说法正确的是 a 。
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
（5）某合成氨速率方程为：v＝k·cα（N2）·cβ（H2）·cγ（NH3），根据表中数据，γ＝ －1 ；
在合成氨过程中，需要不断分离出氨的原因为 a 。
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
解析 （1）常温下，合成氨反应的ΔG＝ΔH－TΔS＝－92.4 kJ·ml－1＋298 K×200×10－3kJ·K－1·ml－1＝－32.8 kJ·ml－1＜0，故合成氨反应在常温下能自发。（2）高温有利于提高反应速率；而合成氨反应是放热反应，低温可使平衡正向移动，有利于提高平衡转化率。（3）合成氨反应为放热反应，低温有利于平衡正向移动，提高氨的平衡产率，a正确，c错误；温度升高，反应速率加快，有利于提高合成氨反应速率，b正确，d错误。（4）由图可知，300 ℃时复合催化剂比单一催化剂反应速率快，催化效率高，a正确；催化剂不能改变平衡状态，故不能提高氨的平衡产率，b错误；催化剂在一定的温度范围内具有活性，而不是温度越高，催化活性越高，c错误。（5）将1、3组实验数据代入速率方程，然后两式相除得出γ＝－1。分离出氨，使产物浓度降低，平衡正向移动，a正确；NH3不会使催化剂中毒，b错误；分离出氨不会提高正反应速率，c错误。实验
c（N2）ml·L－1
c（H2）ml·L－1
c（NH3）ml·L－1
vml·L－1·s－1
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