专题二十八化学反应进行的方向化学反应的调控解密高考化学（新教材2019）（原卷版）

2023——2024年解密高考化学大一轮复习精讲案第七章化学反应速率和化学平衡专题二十八化学反应进行的方向化学反应的调控第一板块明确目标课标要求核心素养认识化学平衡的调控在生产、生活和科学研究中的重要作用。知道化学反应是有方向的，知道化学反应的方向与反应的焓变和熵变有关。变化观念与平衡思想宏观辨识与微观探析科学精神与社会责任证据推理及模型认知第二板块夯实基础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．熵和熵变的含义(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____________。3．判断化学反应方向的判据ΔG＝ΔH－TΔSΔG<0时，反应____自发进行；ΔG＝0时，反应处于______状态；ΔG>0时，反应______自发进行。【易错辨析】1．在其他外界条件不变的情况下，使用催化剂，可以改变化学反应进行的方向()2．因为焓变和熵变都与反应的自发性有关，因此焓变或熵变均可以单独作为判断反应能否自发进行的判据()3．过程自发性不仅能用于判断过程的方向，还能确定过程发生的速率()考点二化学反应的调控——工业合成氨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．工业合成氨反应的适宜条件(1)理论分析增大合成氨的反应速率和提高平衡混合物中氨的含量对反应条件的要求不尽相同：对合成氨反应的影响影响因素浓度温度压强催化剂增大合成氨的反应速率使用提高平衡混合物中氨的含量(2)实际工业合成氨反应的适宜条件①压强eq\b\lc\{\rc\(\a\vs4\al\co1(低压1×107Pa,中压2×107～3×107Pa,高压8.5×107～1×108Pa))②温度：700K左右。③催化剂：以铁为主体的多成分催化剂。④浓度：N2与H2的投料比(物质的量之比)为1∶2.8。考点一化学反应的方向1.下列关于判断过程的方向的说法正确的是(

)A.所有自发进行的化学反应都是放热反应

B.高温高压下可以使石墨转化为金刚石是自发的化学反应

C.由能量判据和熵判据组合而成的复合判据，将更适合于所有的过程

D.同一物质的固、液、气三种状态的熵值相同2.已知：△G=△H−T△S，当△G<0，反应能自发进行，△G>0反应不能自发进行。下列说法中正确的是(

)A.非自发反应在任何条件下都不能发生

B.熵增加且放热的反应一定是自发反应

C.自发反应一定是熵增加的反应，非自发反应一定是熵减小或不变的反应

D.凡是放热反应都是能自发进行的反应，而吸热反应都是非自发进行的反应3.下列有关说法正确的是(

)A.SO2(g)+H2O(g)⇌

H2SO3(l)，该过程熵值增大

B.SO2(g)=S(g)+4.在其他条件不变时，只改变某一条件，化学反应aA(g)+B(g)⇌cC(g)的平衡的变化图象如图(图中p表示压强，T表示温度，n表示物质的量，α表示平衡转化率)，据此分析下列说法正确的是(

)

A.在图象反应Ⅰ中，说明正反应为吸热反应

B.在图象反应Ⅰ中，若p1>p2，则此反应的△S>0

C.在图象反应Ⅱ中，说明该正反应为吸热反应

D.在图象反应5.课本里介绍的合成氨技术叫哈伯法，是德国诺贝尔化学奖获得者哈伯发明的。其合成原理为：N2(g) + 3H2(g)⇌2NH

(1)下列关于工业合成氨的说法不正确的是_______

A.因为△H<0，所以该反应一定能自发进行

B.因为△S<0，所以该反应一定不能自发进行

C.在高温下进行是为了提高反应物的转化率

D.使用催化剂加快反应速率是因为催化剂降低了反应的△H

(2)在恒温恒容密闭容器中进行合成氨的反应，下列能说明该反应已达到平衡状态的是_______

a.容器内N2、H2、NH3的浓度之比为1

c.容器内压强保持不变

d.混合气体的密度保持不变

(3)某科研小组研究：在其他条件不变的情况下，改变起始物氢气的物质的量对工业合成氨反应的影响。实验结果如图所示(图中T表示温度，n表示H2物质的量)

①图象中T2和T1的关系是：T2__________T1(填“>，

②a、b、c、d四点所处的平衡状态中，反应物N2的转化率最高的是______(填字母)

(4)恒温下，往一个4L的密闭容器中充入5.2mol H2和2mol N时间/min51015202530c(N0.080.140.180.200.200.20

①此条件下该反应的化学平衡常数K=___________。

②若维持容器体积不变，温度不变，往原平衡体系中加入H2、N2和NH3各4mol，化学平衡将向_______反应方向移动(6.回答下列化学平衡相关问题：(1)工业制硫酸的核心反应是：2SO2①在1L密闭容器中充入1mol SO2(g)和2mol O2(g)，在1min②下列措施中有利于提高SO2转化率的是___________(填字母A.加入催化剂

B.通入O2

C.移出SO3(2)将水蒸气通过红热的碳即可产生水煤气，C(s)+H2O(g)CO(g)+①该反应在___________能自发(填“高温”、“低温”、“任何温度”、“一定不”)。②一定温度下，在一个恒容密闭容器中发生上述反应，下列能判断该反应达到化学平衡状态的是___________ (填字母)。A.c(CO)=c(H2)

B.1 mol H−HC.容器中的压强不变

D.(3)汽车尾气含NO气体是由于内燃机燃烧的高温引起氮气和氧气反应所致：N2(g) + O2(g)⇌2NO(g) ΔH>0①该温度下，某时刻测得容器内N2、O2、NO的浓度分别为2.5×10−1mol/L、4.0×10−2mol/L②将N2、O2混合气体充入恒温恒容密闭容器中，发生上述反应，下列正确的是___________(填字母A.B.C.考点二化学反应的调控1.下列事实中，不能用勒夏特列原理解释的是(

)A.合成氨工厂选择500°C的高温

B.常温时，AgCl

在饱和氯化钠溶液中的溶解度小于在水中的溶解度

C.热的纯碱溶液去油污效果更好

D.开启啤酒瓶后，瓶中马上泛起大量泡沫2.德国哈伯发明以低成本制造大量氨的方法，流程图中为提高原料转化率而采取措施是

(

)

A.①②③ B.②④⑤ C.①③⑤ D.②③④3.一定条件下：2NO2(g)⇌N2OA.温度0℃、压强50kPa B.温度130℃、压强300kPa

C.温度25℃、压强100kPa D.温度130℃、压强50kPa4.工业上可通过甲醇羰基化法制取甲酸甲酯(HCOOCH3)：CH3OH(g)+CO(g)⇌HCOOCH3(g)，在容积固定的密闭容器中，投入等物质的量CHA.增大压强甲醇转化率增大

B.b点反应速率υ正 =υ逆

C.平衡常数K(75℃)5.已知2SO2(g)+O2(g)⇌2SO3(g) ΔH=−197.8 kJ·mol−1。起始反应物为SO2和温度/K压强/(1.015.0710.125.350.767399.299.699.799.899.972397.598.999.299.599.677393.596.997.898.699.0下列说法不正确的是(

)A.一定压强下降低温度，SO2平衡转化率增大

B.在不同温度、压强下，转化相同物质的量的SO2所需要的时间相等

C.使用催化剂可以缩短反应达到平衡所需的时间

6.CO常用于工业冶炼金属。在不同温度下CO还原四种金属氧化物达平衡后气体中lgcCOcCO2与温度(t)的关系曲线如图。下列说法正确的是A.通过增高反应炉的高度，延长矿石和CO接触的时间，能减少尾气中CO的含量

B.CO不适宜用于工业冶炼金属Cr

C.CO还原PbO2的反应△H>0

D.工业冶炼金属Cu时，高温有利于提高7.丙烯腈(CH2=CHCN)是一种重要的化工原料，工业上可用“丙烯氨氧化法”生产，主要副产物有丙烯醛(CH2=CHCHO)和乙腈(C(1)以丙烯、氨、氧气为原料，在催化剂存在下生成丙烯腈(C3H①②两个反应在热力学上趋势均很大，其原因是________；有利于提高丙烯腈平衡产率的反应条件是________；提高丙烯腈反应选择性的关键因素是________。(2)图(a)为丙烯腈产率与反应温度的关系曲线，最高产率对应的温度为460℃。低于460℃时，丙烯腈的产率________(填“是”或“不是”)对应温度下的平衡产率，判断理由是________；高于460℃时，丙烯腈产率降低的可能原因是________(双选，填标号)。A.催化剂活性降低B.平衡常数变大C.副反应增多D.反应活化能增大(3)丙烯腈和丙烯醛的产率与n(氨)/n(丙烯)的关系如图(b)所示。由图可知，最佳n(氨)/n(丙烯)约为________，理由是________。进料气氨、空气、丙烯的理论体积比约为________。第三板块真题演练1.（2023·广东）催化剂Ⅰ和Ⅱ均能催化反应R(g)⇌P(g)。反应历程(如图)中，M为中间产物。其它条件相同时，下列说法a不正确的是(

)A.使用Ⅰ和Ⅱ，反应历程都分4步进行

B.反应达平衡时，升高温度，R的浓度增大

C.使用Ⅱ时，反应体系更快达到平衡

D.使用Ⅰ时，反应过程中M所能达到的最高浓度更大2.（2023·上海）在密闭容器中发生反应：2A(g)+B(g)⇌2C(g)，往密闭容器中以n(A)：n(B)=2：1通入两种反应物，15min后A在四温度下的转化率如下表所示，且T1<T2温度TTTT转化率10%70%70%60%A.该反应是吸热反应

B.T温度时(T2<T<T3)，A的转化率是70%

C.T3温度下，若反应在15min后继续进行，则A的转化率变大

D.T4温度反应3.（2023·湖南）向一恒容密闭容器中加入1molCH4和一定量的H2O，发生反应：CH4(g)+HA.x1<x2

B.反应速率：vb正<vc正

C.点a、b、c4.（2023·江苏）二氧化碳加氢制甲烷过程中的主要反应为CO2(g)+4HCO2(g)+H在密闭容器中，1.01×105Pa、n起始(CO2)：n起始(H2)=1：4A.反应2CO(g)+2H2(g) = CO2(g)+2CH4(g)的焓变

△H=−205.9kJ·mol−1

B.CH4的平衡选择性随着温度的升高而增加

5.（2023·浙江）一定条件下，1−苯基丙炔(Ph—C≡C—CH3)可与HCl反应过程中该炔烃及反应产物的占比随时间的变化如图(已知：反应Ⅰ、Ⅲ为放热反应)下列说法不正确的是（）A.反应焓变：反应Ⅰ>反应Ⅱ

B.反应活化能：反应Ⅰ<反应Ⅱ

C.增加HCl浓度可增加平衡时产物Ⅱ和产物Ⅰ的比例

D.选择相对较短的反应时间，及时分离可获得高产率的产物Ⅰ6.（2022·江苏）用尿素水解生成的催化还原，是柴油机车辆尾气净化的主要方法。反应为，下列说法正确的是(

)A.上述反应

B.上述反应平衡常数

C.上述反应中消耗，转移电子的数目为

D.实际应用中，加入尿素的量越多，柴油机车辆排放的尾气对空气污染程度越小7.（2022·浙江）型强电解质在水中的溶解可视作特殊的化学反应表示为，其焓变和熵变分别为和。对于不同组成的型强电解质，下列说法正确的是(

)和均大于零 和均小于零

C.可能大于零或小于零，大于零 D.和均可能大于零或小于零8.（2020·江苏）反应可用于纯硅的制备。下列有关该反应的说法正确的是(

)A.该反应、

B.该反应的平衡常数

C.高温下反应每生成需消耗

D.用表示键能，该反应9.（2021·江苏）制备水煤气的反应

，下列说法正确的是(

)A.该反应

B.升高温度，反应速率增大

C.恒温下，增大总压，的平衡转化率不变

D.恒温恒压下，加入催化剂，平衡常数增大10.（2019·江苏）氢气与氧气生成水的反应是氢能源应用的重要途径。下列有关说法正确的是(

)A.一定温度下，反应能自发进行，该反应的

B.氢氧燃料电池的负极反应为

C.常温常压下，氢氧燃料电池放电过程中消耗，转移电子的数目为

D.反应的可通过下式估算：反应中形成新共价键的键能之和反应中断裂旧共价键的键能之和11.（2021·江苏）下列说法正确的是(

)A.铁粉与硝酸反应失去电子数一定为

B.反应的、

C.电解精炼铜过程中，电路中每通过电子，阳极溶解铜

D.溶液中：12.（2022·湖南）钛及其合金是理想的高强度、低密度结构材料。以钛渣主要成分为，含少量、和的氧化物杂质为原料，制备金属钛的工艺流程如图：

已知“降温收尘”后，粗中含有的几种物质的沸点：物质沸点回答下列问题：

已知，的值只决定于反应体系的始态和终态，忽略、随温度的变化。若，则该反应可以自发进行。根据如图判断：时，下列反应不能自发进行的是______。

A.

B.

C.

D.

与、在的沸腾炉中充分反应后，混合气体中各组分的分压如表：物质分压该温度下，与、反应的总化学方程式为______；

随着温度升高，尾气中的含量升高，原因是______。

“除钒”过程中的化学方程式为______；“除硅、铝”过程中，分离中含、杂质的方法是______。

“除钒”和“除硅、铝”的顺序______填“能”或“不能”交换，理由是______。

下列金属冶炼方法与本工艺流程中加入冶炼的方法相似的是______。

13.（2022·浙江）主要成分为的工业废气的回收利用有重要意义。

回收单质硫。将三分之一的燃烧，产生的与其余混合后反应：。在某温度下达到平衡，测得密闭系统中各组分浓度分别为、、，计算该温度下的平衡常数______。

热解制。根据文献，将和的混合气体导入石英管反应器热解一边进料，另一边出料，发生如下反应：

Ⅰ

Ⅱ

总反应：

Ⅲ

投料按体积之比：：，并用稀释；常压，不同温度下反应相同时间后，测得和体积分数如下表：温度请回答：

反应Ⅲ能自发进行的条件是______。

下列说法正确的是______。

A.其他条件不变时，用替代作稀释气体，对实验结果几乎无影响

B.其他条件不变时，温度越高，的转化率越高

中的键强于中的键

D.恒温恒压下，增加的体积分数，的浓度升高

若将反应Ⅲ看成由反应Ⅰ和反应Ⅱ两步进行，画出由反应原料经两步生成产物的反应过程能量示意图______。

在，常压下，保持通入的体积分数不变，提高投料比：，的转化率不变，原因是______。

在范围内其他条件不变，的体积分数随温度升高发生变化，写出该变化规律并分析原因______。14.（2021·湖南）氨气中氢含量高，是一种优良的小分子储氢载体，且安全、易储运，可通过下面两种方法由氨气得到氢气。

方法Ⅰ氨热分解法制氢气

相关化学键的键能数据化学键键能在一定温度下，利用催化剂将分解为和。回答下列问题：

反应______；

已知该反应的，在下列哪些温度下反应能自发进行？______填标号；

A.B.C.D.

某兴趣小组对该反应进行了实验探究。在一定温度和催化剂的条件下，将通入的密闭容器中进行反应此时容器内总压为，各物质的分压随时间的变化曲线如图所示。

若保持容器体积不变，时反应达到平衡，用的浓度变化表示时间内的反应速率______用含的代数式表示；

时将容器体积迅速缩小至原来的一半并保持不变，图中能正确表示压缩后分压变化趋势的曲线是______用图中、、、表示，理由是______；

在该温度下，反应的标准平衡常数______已知：分压总压该组分物质的量分数，对于反应，其中，、、、为各组分的平衡分压。

方法Ⅱ氨电解法制氢气

利用电解原理，将氨转化为高纯氢气，其装置如图所示。

电解过程中的移动方向为______填“从左往右”或“从右往左”；

阳极的电极反应式为______。15.（2023·浙江）水煤气变换反应是工业上的重要反应，可用于制氢。

水煤气变换反应：CO(g)+H2O(g)⇌CO2(g)+H2(g)ΔH=−41.2kJ⋅mol−1

该反应分两步完成：

3Fe2O3(s)+CO(g)⇌2Fe3O4(s)+CO2(g)ΔH1=−47.2kJ⋅mol−1

2Fe3Op(Cp(p(C条件10.400.400条件20.420.360.02①在条件1下，水煤气变换反应的平衡常数K=______。

②对比条件1，条件2中H2产率下降是因为发生了一个不涉及CO2的副反应，写出该反应方程式______。

(3)下列说法正确的是______。

A.通入反应器的原料气中应避免混入O2

B.恒定水碳比[n(H2O)n(CO)]，增加体系总压可提高H2的平衡产率

C.通入过量的水蒸气可防止Fe3O4被进一步还原为Fe

D.通过充入惰性气体增加体系总压，可提高反应速率

(4)水煤气变换反应是放热的可逆反应，需在多个催化剂反应层间进行降温操作以“去除”反应过程中的余热(如图1所示)，保证反应在最适宜温度附近进行。

①在催化剂活性温度范围内，图2中b～c段对应降温操作的过程，实现该过程的一种操作方法是______。

A.按原水碳比通入冷的原料气

B.喷入冷水(蒸气)

C.通过热交换器换热

②若采用喷入冷水(蒸气)的方式降温，在图3中作出16.（2023·重庆）银及其化合物在催化与电化学等领域中具有重要应用。

(1)在银催化下，乙烯与氧气反应生成环氧乙烷(EO)和乙醛(AA)。根据图1所示，回答下列问题：

①中间体OMC生成吸附态EO(ads)的活化能为______kJ/mol。

②由EO(g)生成AA(g)的热化学方程式为______。

(2)一定条件下，银催化剂表面上存在反应：Ag2O(s)⇌2Ag(s)+12OT/K401443463p1051100①463K时的平衡常数Kp=______(kPa)12。

②起始状态Ⅰ中有Ag2O、Ag和O2，经图2过程达到各平衡状态：

已知状态Ⅰ和Ⅲ的固体质量相等，下列叙述正确的是______(填字母)。

A.从Ⅰ到Ⅱ的过程ΔS>0

B.pc(Ⅱ)>pc(Ⅲ)

C.平衡常数：K(Ⅱ)>K(Ⅳ)

D.若体积V(Ⅲ)=2V(Ⅰ)，则Q(Ⅰ)=2K(Ⅲ)

E.逆反应的速率：v(Ⅰ)>v(Ⅱ)=v(Ⅲ)>v(Ⅳ)

③某温度下，向恒容容器中加入Ag2O，分解过程中反应速率v(O2)与压强p的关系为v(O2)=k(1−ppc)，k为速率常数(定温下为常数)。当固体质量减少4%时，逆反应速率最大。若转化率为14.5%，则v(O2)=______(用k表示)。

(3)α−AgI可用作固体离子导体，能通过加热γ−AgI制得。上述两种晶体的晶胞示意图如图3所示(为了简化，只画出了碘离子在晶胞中的位置)。

①测定晶体结构最常用的仪器是______(填字母)。

A.质谱仪

B.红外光谱仪

C.核磁共振仪17.（2023·辽宁）硫酸工业在国民经济中占有重要地位。

(1)我国古籍记载了硫酸的制备方法——“炼石胆(CuSO4⋅5H2O)取精华法”。借助现代仪器分析，该制备过程中CuSO4⋅5H2O分解的TG曲线(热重)及DSC曲线(反映体系热量变化情况，数值已省略)如图所示。700℃左右有两个吸热峰，则此时分解生成的氧化物有SO2、______和______(填化学式)。

(2)铅室法使用了大容积铅室制备硫酸(76%以下)，副产物为亚硝基硫酸，主要反应如下：

NO2+SO2+H2O=NO+H2SO4ㅤ

2NO+O2=2NO2

(i)上述过程中NO2的作用为______。

(ii)为了适应化工生产的需求，铅室法最终被接触法所代替，其主要原因是______(答出两点即可)。

(3)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=−98.9kJ⋅mol−1

(i)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(数值己略去)与温度的关系如图所示，下列说法正确的是______。

a.18.（2023·广东）配合物广泛存在于自然界，且在生产和生活中都发挥着重要作用。

(1)某有机物R能与Fe2+形成橙红色的配离子[FeR3]2+，该配离子可被HNO3氧化成淡蓝色的配离子[FeR3]3+。

①基态Fe2+的3d电子轨道表示式为______。

②完成反应的离子方程式：NO3−+2[FeR3]2++3H+⇌______+2[FeR3]3++H2O。

(2)某研究小组对(1)中②的反应进行了研究。用浓度分别为2.0、2.5、3.0mol⋅L−1的HNO3溶液进行了三组实验，得到c([FeR3]2+)随时间t的变化曲线如图1。

①c(HNO3)=3.0mol⋅L−1时，在0～1min内，[FeR3]2+的平均消耗速率=______。

②下列有关说法中，正确的有______。

A.平衡后加水稀释，c([FeR3]2+)c([FeR3]3+)增大

B.[FecS(L)S(ML)S(M01.0000ax<0.010.64b<0.010.400.60【注】核磁共振氢谱中相对峰面积S之比等于吸收峰对应H的原子数目之比；“<0.01”表示未检测到。

①c0(M)/c0(L)=a时，x=______。

②c0(M)/c0(L)=b时，平衡浓度比c平(ML2)：c平(ML)=______。

(4)研究组用吸收光谱法研究了(3)中M与L反应体系。当c第四板块模拟提升1.用粗硅制备多晶硅，主要发生的反应有：①Sis+3HClg高温H2gA.反应①的ΔS>0

B.反应②的化学平衡常数K=cSi)⋅c3HClcH2⋅cSiHCl2.下列说法中正确的是(

)A.CaCO3(s)=CaO(s)+CO2(g)在室温下不能自发进行，说明该反应的ΔH>0

B.−10℃的水结成冰，可用熵判据来解释反应的自发性

C.能自发进行的反应一定能迅速发生3.氮化硼(BN)是重要的无机材料，可通过下面两种反应制得：

反应Ⅰ.2B(s)+N2(g)=2BN(s)

反应Ⅱ.B2O3(s)+2NH3(g)=2BN(s)+3H2O(g)

已知反应Ⅰ常温下自发，反应Ⅱ常温下不自发，B(s)A.常温下反应Ⅰ的ΔG<0，因此速率快

B.反应Ⅰ的ΔS<0，ΔH>0

C.性能优良的催化剂可使反应Ⅱ在常温下自发进行

D.由各物质熔点可推测在实际生产中反应Ⅰ所需的温度高于反应Ⅱ4.反应2NO(g)+2CO(g)⇌2COA.该反应在任何温度下都能自发进行

B.上述反应平衡常数K=c2(CO)⋅c2(NO)c2(CO5.氮化硼(BN)是重要的无机材料，可通过下面两种反应制得：反应Ⅰ

2B反应Ⅱ

B已知反应Ⅰ常温下自发，反应Ⅱ常温下不自发，Bs、BNs、B2O3s熔点分别约为2300、3100A.常温下反应Ⅰ的ΔG<0，因此速率快

B.反应Ⅰ的ΔS<0，ΔH>0

C.性能优良的催化剂可使反应Ⅱ在常温下自发进行

D.由各物质熔点可推测在实际生产中反应Ⅰ所需的温度高于反应Ⅱ6.在催化剂作用下，CO2氧化C2H反应I．C2H反应II．C2H压强分别为P1、