专题04 化学反应的方向和调控（期末复习专项训练）高二化学上学期人教版（解析版）

1/1专题04化学反应的方向和调控题型1自发过程和自发反应题型2焓变熵变与反应方向题型3复合判据的应用（重点）题型4工业合成氨的适宜条件（重点）题型5化学反应的调控（重点）题型1自发过程和自发反应1．【非自发反应与自发反应】（25-26高二上·福建福州·期中）对于化学反应能否自发，下列有关说法正确的是A．一定条件下，使用催化剂可以使非自发反应变成自发反应B．反应SiCl4(g)+2H2(g)高温Si(s)+4HCl(g)可用于纯硅的制备，该反应△H<0、△S<0C．反应NH3(g)+HCl(g)=NH4Cl(s)在常温下能自发进行，该反应的△H>0D．已知2KClO3(s)=2KCl(s)+3O2(g)

ΔH=−78kJ·mol−1

ΔS=+494J·mol−1·K−1，此反应在任何温度下都能自发进行【答案】D【解析】催化剂仅降低活化能，不改变ΔG，无法使非自发反应变为自发，A错误；反应后气体物质的量增加，熵增，ΔS>0，B错误；生成固体导致熵减，ΔS<0，常温自发需ΔG=ΔH−TΔS<0，即ΔH必须足够负，ΔH<0，C错误；ΔH=−78kJ/mol<0，ΔS=+494J/(mol·K)>0，则任何温度下均有ΔG=ΔH−TΔS<0，任何温度下均自发，D正确；故选D。解题要点(1)自发反应也需要一定条件引发反应，一旦反应后即可自发进行。(2)非自发反应在一定条件下能发生。2．【自发过程与日常生活】（25-26高二上·广东佛山·月考）化学与生活息息相关。下列不属于自发进行的变化是A．水从高处往低处流 B．蔗糖在水中溶解C．天然气的燃烧 D．水在室温结为冰【答案】D【解析】自发过程的判断依据是吉布斯自由能变（ΔG=ΔH-TΔS）。A．水从高处流向低处，重力势能降低，无需外界做功，属于自发过程，故不选A；蔗糖溶解是熵增过程，属于自发过程，故不选B；天然气燃烧剧烈放热，ΔH＜0、△S＜0，ΔH-T△S＜0，是自发反应，故不选C；室温下水结成冰是温度降低作用下的变化，不是自发进行的过程，故选D；故选D。3．【自发反应的判断】（25-26高二上·山东菏泽·期中）下列关于自发反应的叙述中，正确的是A．所有放热反应都能自发进行B．自发过程必然是自发反应C．常温下，2HD．反应NH3+HCl【答案】D【解析】并非所有放热反应都能自发进行，还需考虑熵变和温度的影响，例如高温下某些放热反应可能因熵减而不自发，A错误；自发过程不一定是化学反应（如冰融化是物理过程），B错误；水的分解需通电，说明该反应在常温下不自发（ΔG＞0），与自发反应的定义矛盾，C错误；NH3与HCl反应生成NH4Cl为熵减过程（ΔS＜0），若常温下自发（ΔG＜0），则ΔH＜0，D正确；故选D。4．【熵变与自发反应】（25-26高二上·河南南阳·期中）下列说法中错误的是A．凡是放热且熵增加的反应，易自发进行B．对于同一物质在不同状态时的熵值：气态>液态>固态C．平衡常数K值越大，则可逆反应进行得越完全，反应物的转化率越大D．凡是能量达到活化能的分子发生的碰撞均为有效碰撞【答案】D【解析】放热且熵增的反应，ΔH＜0且ΔS＞0，根据ΔG=ΔH-TΔS，此时ΔG＜0，反应易自发，A正确；物质混乱度越大，熵越大，同一物质的熵值随状态变化规律为：气态＞液态＞固态，B正确；平衡常数K值越大，反应正向进行的程度越大，反应物转化率越高，C正确；有效碰撞需满足能量≥活化能且取向合适，仅能量达标但取向不合适的碰撞不是有效碰撞，D错误；故选D。题型2焓变熵变与反应方向5．【熵变的判断】（25-26高二上·河北保定·期中）下列反应的ΔS>0A．氮气和氢气反应制氨气 B．二氧化碳与氢氧化钠溶液的反应C．氯化氢溶于水 D．煅烧大理石【答案】D【解析】氮气和氢气反应生成氨气，气体物质的量减少，混乱度降低，ΔS﹤0，A错误；二氧化碳气体与氢氧化钠反应生成液态水和可溶盐，气体消失导致熵减，ΔS﹤0，B错误；氯化氢气体溶于水形成离子，气体转化为溶液中的粒子，气体物质的量减少，ΔS﹤0，C错误；煅烧大理石生成二氧化碳气体，固体分解产生气体，混乱度显著增加，ΔS﹥0，D正确；故选D。6．【焓变熵变与反应方向】（25-26高二上·浙江宁波·期中）下列说法不正确的是A．一个反应能否自发进行，与焓变和熵变的共同影响有关B．若某一反应ΔH>0，ΔC．2NOgD．反应2Na2O2(【答案】C【解析】反应的自发性由焓变（ΔH）和熵变（ΔS）共同决定，A正确；当ΔH>0且ΔS<0时，ΔG=ΔH−TΔS始终大于0，反应在任何温度下均不自发，B正确；反应2NO(g)+2CO(g)→N2(g)+2CO2(g)的气体物质的量减少（4→3），ΔS<0。常温下自发（ΔG<0）需ΔH<0，C错误；ΔH<0且ΔS>0时，ΔG=ΔH−TΔS在任何温度下均小于0，反应一定能自发，D正确；故选C。7．【焓变、熵变与自发反应】（25-26高二上·河南郑州·期中）下列说法中正确的是A．ΔH<0B．BaOH2⋅8HC．自发反应的现象一定非常明显，非自发反应的熵一定减小D．Cu+2【答案】B【解析】ΔH＜0的反应是否能自发还需考虑熵变和温度，仅ΔH＜0无法保证ΔG＜0，因此不一定自发，A错误；该反应吸热（ΔH＞0）且在常温下自发，说明ΔG=ΔH-TΔS＜0，因此ΔS必须大于0以使TΔS＞ΔH，反应中固体生成气体和溶液，熵增明显，ΔS＞0成立，B正确；自发反应的速率可能缓慢（如铁生锈），现象不一定明显，且非自发反应的熵不一定减小（如电解水生成气体时熵增），C错误；Cu与H+的置换反应在通常条件下无法进行，但若采用“通电”条件，反应能发生，因此“任何条件都不能发生”的表述不严谨，D错误；故选B。8．【焓变与反应方向的判断】（25-26高二上·广东阳江·月考）下列对化学反应预测正确的是选项化学反应方程式已知条件预测AMΔ它是非自发反应B4能自发反应ΔHCWΔ任何温度都能自发进行D4常温下自发进行ΔA．A B．B C．C D．D【答案】B【解析】反应生成气体，熵增（ΔS>0），ΔH>0时高温下可能自发，因此“非自发反应”的预测不全面，A错误；反应气体分子数增加（ΔS>0），若ΔH>0，高温下可能满足ΔG<0，因此ΔH可能大于0，B正确；ΔH>0且ΔS>0时，仅在高温下自发，而预测“任何温度”错误，C错误；反应气体减少（ΔS<0），常温自发需ΔH<0，预测ΔH>0矛盾，D错误；故选B。题型3复合判据的应用9．【复合判断的综合应用】（25-26高二上·广东茂名·期中）下列说法中，正确的是A．同一物质，SB．固体溶解是一个熵减小的过程C．能够自发进行的反应一定是熵增加的过程D．反应2Mgs【答案】A【解析】同一物质的气态熵大于液态，液态熵大于固态，顺序正确，A正确；固体溶解时粒子分散度增加，系统混乱度增大，属于熵增过程，B错误；自发反应由复合判据ΔG=ΔH−TΔS决定，当ΔG<0时反应能自发进行，因此要同时考虑熵变和焓变，如当ΔH<0，ΔS<0低温下ΔG<0，反应自发，当ΔH>0，ΔS>0，高温下ΔG<0，反应自发，故熵增不是决定反应能否自发进行的必然条件，C错误；根据复合判据ΔG=ΔH−TΔS判断，当ΔG<0时反应能自发进行，该反应前后气体分子数减少，则ΔS<0，要使Δ解题要点类型ΔHΔSΔG反应的自发性1<0>0<0一定能自发2>0<0>0一定不能自发3<0<0正负决定于温度低温能自发4>0>0高温能自发10．【平衡常数与复合判断的应用】（25-26高二上·江苏宿迁·期中）氯气在生产、生活中应用广泛。工业上可用地康法制备Cl2，在450∘CA．该反应ΔS<0，B．反应的平衡常数可表示为K=C．CuCl2D．反应达到平衡状态时，反应停止【答案】A【分析】反应1为CuO+2HClg=CuCl2+H2【解析】该反应气体分子总数减少，ΔS<0，若ΔH>0，则ΔG=ΔH−TΔS>0一定不能自发进行，而该反应在450∘C下能自发进行，故ΔH<0使ΔG=ΔH−TΔ11．【反应方向与复合判断的应用】（25-26高二上·辽宁阜新·期中）关于化学反应进行的方向，下列叙述正确的是A．能自发进行的反应一定是熵增的过程B．自由能变化ΔG＜0的化学反应一定能迅速进行C．凡是放热反应都是自发的，因为吸热反应都是非自发的D．NH4Cl(s)=NH3(g)+HCl(g)在室温下不能自发进行，说明该反应的ΔH＞0【答案】D【解析】能自发进行的反应不一定是熵增过程，当ΔG=ΔH-TΔS＜0时反应自发，若ΔH＜0(即放热反应)，即使ΔS＜0(即熵减)也可能低温下自发，A错误；ΔG＜0仅表明反应在热力学上能够自发进行，但反应速率由动力学因素(如活化能)决定，与ΔG无关，B错误；放热反应(ΔH＜0)不一定是自发的，若ΔS为负且温度较高，可能导致ΔG＞0；吸热反应(ΔH＞0)在ΔS足够大时高温下也可自发，C错误；NH4Cl分解为气体导致熵增(ΔS＞0)，室温下不自发(ΔG＜0)，根据ΔG=ΔH-TΔS＜0可推ΔH＞0，D正确；故选D。题型4工业合成氨的适宜条件12．【工艺流程图与合成氨适宜条件】（25-26高二上·浙江宁波·期中）如图所示为工业合成氨的流程图。下列说法错误的是A．步骤①中净化可以防止催化剂中毒B．步骤③、④、⑤均有利于提高正逆化学反应速率C．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D．工业合成氨反应ΔH<0【答案】B【分析】N2和H2经过除杂干燥后，加压加快反应速率，提高产率，在催化剂和500℃作用下，发生可逆反应：【解析】步骤①中“净化”是除去杂质，以防止催化剂中毒，A正确；步骤③使用催化剂和500℃能提高正逆反应速率；步骤④液化分离出氨气，生成物浓度减小，反应速率减慢；步骤⑤N2、H2的循环再利用有利于提高反应速率，B错误；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，加压也可以加快反应速率，C正确；工业合成氨反应ΔH<0，气体分子数减少，即ΔS<0，根据吉布斯自由能公式ΔG=ΔH−TΔS，反应只有在低温的情况下ΔG才能小于0，反应才能自发进行，D正确解题要点条件提高反应速率提高平衡转化率压强增大压强增大压强温度升高温度降低温度催化剂使用无影响浓度增大反应物浓度增大反应物浓度，降低生成物浓度13．【合成氨适宜条件综合分析】（2025高二上·宁夏陕西·期中）合成氨工业中原料气进入合成塔前需经过铜氨溶液“净化”，除去其中的CO，原理为CuNH32A．该反应在任何温度下均能自发进行 B．降低温度有利于吸收COC．增大压强有利于铜氨溶液再生 D．为节约成本，原料气可以不进行净化【答案】B【解析】该反应ΔH<0，反应后气体分子数减少ΔS<0，根据ΔG=ΔH-TΔS，低温时ΔG<0反应自发，故A错误；该反应ΔH<0，降低温度时，平衡正向移动，有利于CO的吸收，故B正确；反应后气体分子数减少，增大压强，平衡正向移动，不利于铜氨溶液再生，故C错误；CO会使合成氨催化剂中毒，影响生产效率，必须进行净化处理，故D错误；故选B。14．【平衡常数与合成氨适宜条件综合分析】（25-26高二上·云南玉溪·期中）工业上通常采用铁触媒、在400~500℃和10MPa~30MPa的条件下合成氨，合成氨的反应为N2(g)＋3H2(g)⇌2NH3(g)∆H=-92.4kJ·mol−1

ΔS=-200J·K−1·mol−1。下列说法正确的是A．采用10MPa~30MPa的高压能促进反应正向进行，增大反应的平衡常数B．采用400-500℃的高温有利于提高单位时间反应物的转化率和氨气产率C．使用铁触媒可以提高反应速率，但不改变反应热D．该反应在常温下不能自发【答案】C【解析】高压促进反应正向移动，但平衡常数与温度有关，温度不变则平衡常数不变，A错误；高温加快反应速率、有利于提高单位时间反应物的转化率，但使平衡逆向移动，降低氨气的产率，B错误；催化剂降低活化能，加快反应速率，但不影响ΔH，反应热不变，C正确；该反应的ΔH=−92.4kJ·mol−1，ΔS=−200J·K−1·题型5化学反应的调控15．【硫酸工业与化学反应的调控】（25-26高二上·宁夏银川·月考）在硫酸工业中，2SO2g+O温度/℃平衡时SO2的转化率/%0.1MPa1MPa10MPa45097.599.299.755085.694.998.3A．实际生产中应采用50MPa高压B．通入过量O2可增大该反应的平衡常数C．回收并循环使用尾气中的SO2可提高其转化率D．低温、高压条件下有利于提高SO2的反应速率【答案】C【解析】由表可知，1MPa时二氧化硫的转化率已接近100%，实际生产中采用50MPa高压会导致生产设备成本过高、能源消耗过大，所以实际生产中不需要采用50MPa高压，A错误；平衡常数仅与温度有关，通入过量O2不影响K值，B错误；回收并循环使用尾气中的二氧化硫，可以提高原料的利用率，增大二氧化硫的转化率，C正确；低温会降低反应速率，高压虽能提高速率但低温的负面影响更显著，D错误；故选C。解题要点选择化工生产适宜条件的分析角度分析角度原则要求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、高压的能力等从催化剂的使用活性分析注意催化剂的活性对温度的限制16.【水煤气与化学反应的调控】（25-26高二上·河南南阳·期中）工业水煤气“液化反应”是在催化剂作用下，由CO2和H2可制得(CH3主反应：2副反应：CO下列说法错误的是A．升高温度，副反应平衡正向移动B．选择合适的催化剂可以降低反应的活化能C．选择高压条件一定能够提高经济效益D．选择合适的温度能够提高单位时间内产品的产量【答案】C【解析】副反应的ΔH2>0，为吸热反应，升高温度平衡正向移动