高考化学专项突破：化学反应的方向与调控（附解析）

化学反应的方向与调控

选择题1〜9题,每小题3分，共27分。

U必备知识基础练1

1.(2024•浙江省七彩阳光联盟联考)下列对于化学反应方向说法正确的是()

A.反应2A(g)+B(g)-----3c(s)+D(g)在一定条件下能自发进行,说明该反应的AH>0

B.常温下，反应2Na2SO3(s)+O2(g)-2Na2s。4⑸能自发进行，则有NH<0

:

C.反应2Mg(s)+CO2(g)----C(s)+2MgO(s)在一定条件下能自发进行，则该反应的A//>0

D一定温度下，反应2NaQ(s>------2Na(s)+CMg)的AH<0,A5>0

2.(2024•浙江金丽衢十二校联考)放热反应可认为是化学反应(体系)将释放的能量传递给了周围的环

境，导致环境的燃增加，增加的嫡与焰变之间存在关系:AS环境一弊。当AS体系+AS环境>0时,反应能

自发进行。已知反应:A(g)+B(g)=~C(s)A/7=-176kJmoH,AS=-284JmoHKL下列说法正确的是

()

A.该反应在任意温度下都能自发进行

B.该反应在任意温度下都不能自发进行

CT=298K时该反应能自发进行

D7=298K时该反应不能自发进行

3.(2024•广东东莞四校联考)化学反应的调控对于工业生产具有积极意义，下列关于调控措施的说法

错误的是()

A.硫酸工业中，在高温高压、催化剂作用下，可提高生产效益

B.硫酸工业中，为提高SO2的转化率,可通入稍过量的空气

C.工业合成员，考虑催化剂的活性，选择400-500℃的反应温度

D.工业合成氨，迅速冷却、液化氨是为了使化学平衡向生成基的方向移动

4.(2024・湖北黄冈中学调研)“丁烯裂解法”是一种重要的丙烯生产法，在生产过程中会有生成乙烯的副

反应发生。反应如下：

,、催化剂____..催化剂

主反应:3C4H-----------4c3H((g);副反应:C4Hx(g)=2C2H4(g)。

测得上述两反应的平衡体系中.各组分的质量分数(⑼随温度(D和压强3)变化的趋势分别如图1和图

2所示：

图1

1

急考化学

平衡体系中的C3H6(g)和C2H4(g)的质量比是工业生产C3H6(g)时选择反应条件的重要依据之一，从产

物的纯度考虑，该数值越高越好，据图1和图2判断，反应条件应选择下列中的()

A.300℃、0.1MPaB.700℃、0.1MPa

C.300℃、0.5MPaD.70030.5MPa

5.(2024•北京大兴区统考)CO可用于合成甲静,反应的化学方程式为CO(g)+2H2(g)=CH30H(g)。

co在不同温度下的平衡转化率与压强的关系如图所示。

1

100

80

60///300℃

40

20

^350℃

00.51.01.5

p/10'kPa

下列说法中正确的是()

A.该反应kH>0

B.温度越高,反应速率越快,故实际生产中选择350℃

C.实际生产中常加入催化剂，加快反应速率，提高CH30H的产率

D.实际生产条件可选择控制在250℃、IJxlVkPa左右

6.(2024•辽宁丹东二模)乙烷裂解制乙烯的主反应为C2H6(g)=C2H4(g)+H?(g)△”>(),副反应为

i

2c2H6(gr=C2H4(g)+2CH4(g)△”>0。分别在100kPa和200kPa时，向同一密闭容器中充入一定量

的C2H6(g),平衡时C2H6®和C2H4(g)的物质的量分数随温度变化如图所示。反应达到平衡时

C2H6®的转化率为60%任与CH4的体枳比为2：1。下列说法正确的是()

温度/C

A.曲线Y表示200kPa时平衡体系中乙烯的物质的量分数

B7C反应达到平衡时C2H涯)的体积分数近似为26.7%

C.为提高Hz(g)产率,实际生产中可使用主反应的选择性催化剂

D.为提高乙烯的产率，实际生产中应尽可能降低压强促进平衡正移

2

虎考化博

7.(2024•安徽师大附中模拟)已知2sO2(g)+O2(g)"^2sCh(g)A〃=-197.8kJmoH。起始反应物为

SO2和。2(物质的量之比为2：1,且总物质的量不变)。SO2的平衡转化率(％)随温度和压强的变化如

下表：

压强/(10$Pa)

温度/K

1.015.0710.125.350.7

67399.299.699.799.899.9

72397.598.999.299.599.6

77393.596.997.898.699.0

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SO?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

D.工业生产通常不采取加压措施是因为常压下SO2转化率已相当高

口关键能力提升练1

8.(2024•江苏镇江调研)恒压条件下,密闭容器中将COz、%按照体积比为1:3合成CIhOH、其中涉

及的主要反应：

6

送C

举5H

器3

4O

城H

H3>

O>

X2/

U%

0

210230250270290

CH30H选择性温度/oCCFbOH产率

fCZT催化剂-CZT催化剂

+CZ(Zr-l)TCZ(Zr-l)T

催化剂催化剂

I.CO2(g)+3H2(g)-=-CH3OH(g)+H2O(g)A〃i=-49kJmoH

1I

II.CO2(g)+H2(g)^^CO(g)+H>O(g)AH2=+41kJmol-

在不同催化剂作用下发生反应I和反应H,在相同的时间段内CH30H的选择性和产率随温度的变化

如图所示。

CH30H的物质的量

已知:的选择性=

CH30H反应的C0z的物质的量X100%

下列说法正确的是()

A.保持恒温恒压下充入氮气,不影响CO的产率

氏合成甲醇的适宜工业条件是约230°C,选择CZ(Zr-l)T催化剂

C.使用CZ(Zr-l)T催化剂、23DC以上，升高温度甲醇的产率降低，原因是催化剂的活性降低

D.使用CZT催化剂、230℃以上，升高温度甲醇的产率降低，是因为反应I平衡逆向移动

3

急考化学

9.(2024•辽宁锦州三模)甲烷重整制合成气、体系中主要反应如下：

I.CH4(g)+H2O(g)-CO(g)+3H2(g)bH\

II.CH4(g)+CO2(g)—2CO(g)-2H2(g)A/A

各反应平衡常数与温度的关系如图所示，下列说法不正确的是()

A.体系温度高于1()00K时，升温对反应II的平衡影响更大

B.理论上，反应II在高温下能自发进行

C.1000K时，反应CO2(g)+H2(g)=CO(g)+H2O(g)的平衡常数K=0.1

D.1000K时，若平衡时喘=2,则要鲁2,应控制起始投料比瞿胃2

10.(5分)(2024•浙江金华十校联考)主要成分为112s的工业废气的回收利用有重要意义。根据文献，

将H2s和CM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.2H2S(g)^^2H2(g)+S2(g)A//i=+170kJmoH

1

II.CH4(g)+S2(g)-CS2(g)+2H2(g)A//2=+64kJmol

总反应:HL2H2s(g)+CH4(g)=CS2(g)+4H2(g)

投料按体积之比K(H2S)：r(CH4)=2：1,并用N2稀释;常压、不同温度下反应相同时间后，测得出和

CS2的体积分数如下表：

温度rc9501000105011001150

H2/K(%)0.51.53.65.58.5

cs2/r(%)0.00.00.10.41.8

请回答下列问题:

(1)下列说法正确的是O

A.其他条件不变时，用Ar替代N2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,H2s的转化率越高

C.由实验数据推出H2S中的S—H键强于CH4中的C—H键

D.恒温恒压下，增加N2的体积分数,比的浓度升高

(2)若将反应IH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。

4

急考化学

反应过程

(3)在1000℃、常压下，保持通入的H2s体积分数不变，提高投料比[P(H2S):r(CH4)],H2S的转化率

不变,原因是o

(4)在9507150C范围内(其他条件不变)S(g)的体枳分数随温度升高发生变化，写出该变化规律并

分析原因:<>

11.(15分)(2025•八省联考云南卷)氮化帆(VN)广泛用于钢铁产业、储能、工业催化等领域。工业上

可采用碳热还原氮化法制备VN,10()kPa、1317.0K时热化学方程式及平衡常数如卜.：

I.V2O3(s)+3C(s)+N2(g)^=-2VN(s)+3CO(g)A//Kp

回答下列问题：

(1)银元素在元素周期表中属于区。

(2)反应I分两步进行：

1

II.V2O3(S)+4C(S)^=-V2C(s)+3CO(g)△M=+742.0kJ-mol-Kp{

;;

III.V2C(s)+N2(g)=-2VN(s)+C(s)A//2=-304.2kJmoHKp2

①反应I的A〃=kJ-mol1,^(用Kpi和Kp2表示)。

②升温有利于提高VN的产率，从平衡移动角度解释:,

(3)通过热力学计算，不同压强下反应I的AG随「变化如图所示,(填“高温低压''或

“低温高压”)有利于该反应自发进行(已知AG<0时,反应可自发进行)。

200

100-

7

O0

E

•7

2

00

9、00

V-2

—4(X)

8009001000110012001300140015001600

77K

(4)Nz参与反应可能的机理示意图如下。下列说法错误的是(填字母)。

ONoO・COV

A.反应过程中有非极性键断裂

B.M与V原子直接反应生成VN

C.该反应中活性位点是碳原子

5

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(5)反应过程中，含锐化合物的物质的量随时间变化如图所示，前30min内化学反应速率v(VN)=

时的氮化率为______%［保留一位小数，已知氮化率］。

mollr',30min--r<r喘t-jHUV>小J)100%

O20

日15

il。

金

超t(30,8.58)

写5_<G0,5.40)

6

急考化学

化学反应的方向与调控

1.B解析反应2A(g)+B(g)—3c(s)+D(g)是熠减的反应，在一定条件下能自发进行，据AH-

TkS<0可知，该反应的△“<(),A错误。反应2Na2so3(s)+CMg)-2Na2so心)是嫡减的反应，常温

下能自发进行，据XH-T»S<0可知，该反应的△〃vO,B正确。反应2Mg(s)+C02(g)一

C(s)+2Mg0(s)在一定条件下能自发进行，据△〃-7A5<0可知，该反应的△〃<0,C错误。反应

2NaCI(s)~2Na(s)+Cb(g)是分解反应，该反应的△">()□错误。

2.C解析AS体系+AS环境>0时反应能自发进行，即-284JmoHK/1"6解得7<619.8

K,这说明当温度低于619.8K时反应可以自发进行。

3.A解析高温高压、催化剂是合成氨的条件，硫酸工业不需要高压,A错误。为提高SO2的转

化率，不是通入的空气越多越好，通入空气越多，导致体系温度下降，需要更多的能量,为提高so2

的转化率，可通入稍过量的空气,B正确。升高温度可加快反应速率，为放热反应，升高温度平衡逆

向移动，且催化剂的活性与温度有关，则反应温度选择400〜500℃是该反应催化剂的催化活性、

反应速率、反应限度等角度综合考虑的结果,C正确。工业合成氮，迅速冷却、液化氮，是为了使

化学平衡向生成氨的方向移动,D正确。

4.C解析由图1可知,300℃时C2HKg)的质量分数接近于0,而温度升高,C2HKg)的质量分数增

大，选择300℃;由图2可知，压强增大,C2HKg)的质量分数减小,C3H，g)的质量分数增大，选0.5

MPa,因此控制反应条件是300℃、0.5MPa。

5.D解析由图可知，压强一定时，随着温度的升高,CO的转化率变小，说明升高温度，平衡逆向移

动，故该反应△“<()小错误。该反应是放热反应，温度越高，反应正向进行的程度越小，故应选择

250C,B错误。实际生产中常加入催化剂，可增大反应速率，缩短达到平衡所需时间，但不能使平

衡移动，故不能提高CH30H的产率,C错误。由图可知,压强在1x10,kPa时,CO的转化率较高，随

后增大压强,CO转化率变化较小，故实际生产条件可选择控制在250°C、1.3X10&kPa左右,D正

确。

6.C解析升高温度,平衡正向移动CHMg)物质的量减小GM®物质的量增大，增大压强，平衡

逆向移动,C2H6(g)含量增大,C2H4(g)含量减小，故X代表压强为200kPa时C2H6(g)的变化曲线,Z

代表100kPa时C2H6(g)的变化曲线,Y代表100kPa时C2H£g)的变化曲线,W代表200kPa时

C2HKg)的变化曲线,A错误。：TC反应达到平衡时C2H(,(g)的转化率为60%,恒温恒压下,气体的

体积与物质的量成正比,H?与CH&的体积比为2：1即物质的量比为2：1,假设生成2moiH2与

1molCIL,需消耗3molCzHdg),生成2.5molC2H4(g),则起始投入翳=5molC2H6(g),平衡时剩

OU/o

余2molC2H(,(g),平衡时总物质的量为75mol,平衡时C?HKg)的体积分数即物质的量分数近似

为言X10()%。33.3%,B错误。为提高lb®产率，可提高主反应的反应速率，实际生产中可使用主

反应的选择性催化剂,C正确，降低压强平衡正向移动，可提高乙饰的产率，但压强减小也会造成

反应速率减小，实际生产中降低压强会影响反应速率,单位时间内乙烯的产率可能降低,D错误。

7

急考化学

7.B解析一定压强下，降低温度,平衡正向移动，则SO2平街转化率增大,A正确。不同温度和压

强下，该反应的速率不同，故转化相同物质的量的SO?所需时间不同,B错误。使用催化剂可增大

反应速率，从而缩短达到平衡所需时间,C正确。由表中数据可知，常压(1.01x105pa)、673K时

SO2的平衡转化率为99.2%,故工业生产中不需要采用加压措施,D正确。

8.B解析充入氮气，反应I压强减小平衡逆向移动,凡和CO2增加从而导致反应H的反应物浓

度增大平衡正向移动，故CO妁产率增大,A错误。相同条件下CZ(Zr-l)T催化剂选择性更高，此

催化剂在230C选择性较高且CHSOH的产率最高，故甲醇的最适宜条件为约230°C、选择

CZ(Zr-l)T催化剂,B正确。反应I为放热反应，升温平衡逆向移动，而反应II为吸热反应,升温平

衡正向移动，导致甲醇的产率降低,C错误。CZT催化剂、230℃以上时甲醇的选择性低,且升温

反应II正向进行，故该条件下主要以反应II为主，导致甲醇的产率降低,D错误。

9.C解析由图可知,体系温度高于1000K时，升温反应I曲线变化程度较小,故升温对反应II

的平衡影响更大,A正确。反应H为吸热的炳增反应，故根据A/7-rAS<0判断，理论上反应II在高

温下可自发进行,B正确。根据盖斯定律可知，反应H-反应I得到反应CO2(g)+H2(g)—

CO(g)+H2O(g)o1000K时，反应II、反应I的K值相等，则反应CO2(g)+H2(g)^CO(g)-H2O(g)

K

的平衡常数K寄=1,C错误。1000K时，反应CO2(g)+H2(g)=(30值)+比0但)的平衡常数K=

黑端爵I,若平衡时耨2,则微42,由于反应在同一容器中进行，且反应中二氧化碳、水

的化学计量数相等,则起始投料比望含=2,D正确。

10.答案(1)AB

(2)

反应过程

(3)1000°C时CH,不参与反应，相同分压的H2s经历相同的时间转化率相同

(4)先升后降;在低温段,以反应I为主，陵温度升高,S2(g)的体积分数增大;在高温段，随温度升高，反

应n消耗s2的速率大于反应I生成s2的速率,S2(g)的体积分数减小

解析⑴Ar是稀有气体,与体系中物质不反应，其他条件不变时，用Ar替代N?作稀释气体,对实脸

结果几乎无影响,A正确。升高温度,平衡正向进行，温度越高,H2s的转化率越高,B正确。根据表

中数据无法得出H2S中S—H键和CF