06第32讲化学反应的方向与调控【答案】作业手册

第32讲化学反应的方向与调控1.D[解析]同一种物质的熵:气态>液态>固态,则1molSO3在不同状态时的熵值:S[SO3(s)]<S[SO3(l)]<S[SO3(g)],A错误;2KClO3(s)2KCl(s)+3O2(g)ΔH=-77.6kJ·mol-1,ΔH<0,ΔS>0,则ΔG=ΔH-TΔS<0,常温下反应能自发进行,B错误;反应自发进行的判断依据是ΔG=ΔH-TΔS<0,放热反应也可能是非自发的,吸热反应也可能是自发的,如氢氧化钡晶体与氯化铵的反应,C错误;反应C(s)+CO2(g)2CO(g)的ΔS>0,ΔH>0,依据ΔG=ΔH-TΔS<0反应能自发进行,则此反应在较高温度下能自发进行,是该反应ΔS的影响为主,D正确。2.B[解析]反应2A(g)+B(g)3C(s)+D(g)是熵减的反应,在一定条件下能自发进行,据ΔH-TΔS<0可知,该反应的ΔH<0,A错误;反应2Na2SO3(s)+O2(g)2Na2SO4(s)是熵减的反应,常温下能自发进行,据ΔH-TΔS<0可知,该反应的ΔH<0,B正确;反应2Mg(s)+CO2(g)C(s)+2MgO(s)在一定条件下能自发进行,据ΔH-TΔS<0可知,该反应的ΔH<0,C错误;反应2NaCl(s)2Na(s)+Cl2(g)是分解反应,该反应的ΔH>0,D错误。3.C[解析]A(s)B(g)+C(s)为气体分子数增大的反应,ΔS>0,ΔH>0,在高温条件下能自发进行,A错误;A(g)+2B(g)2C(g)+3D(g)为气体分子数增大的反应,ΔS>0,所以当ΔH<0时,一定满足ΔH-TΔS<0,反应一定能够自发进行,当ΔH>0时,高温下,ΔH-TΔS<0成立,也可以自发进行,B错误;M(s)+aN(g)2Q(g)的ΔH<0,若a=1,反应一定自发进行,若a=2,反应也可能自发进行,若a=3,反应在低温下可自发进行,C正确;M(s)+N(g)2Q(s)为气体分子数减小的反应,ΔS<0,当ΔH>0时,ΔH-TΔS>0,一定不能自发进行,D错误。4.C[解析]ΔS体系+ΔS环境>0时反应能自发进行,即-284+176000T>0,解得T<619.7,这说明当温度低于619.75.>[解析]反应ⅰ的ΔG=124kJ·mol-1-127×10-3kJ·K-1·mol-1×T<0时,T>124000127K,同理反应ⅱ的ΔG<0时,T>82000135K6.A[解析]温度越低,化学反应速率越慢,从而降低产率,故合成工艺中要选择合适的温度,A错误;利用物质的沸点不同将空气分离,B正确;根据反应2NH3(g)+CO2(g)CO(NH2)2(s)+H2O(g),该反应是气体分子数减小的反应,加压平衡正向移动,所以从提高产率角度来说,在加压的条件下反应更有利于尿素的合成,C正确;煤与氧气发生的反应是放热反应,放出的热量可提供给合成氨工艺以保证催化剂活性,D正确。7.B[解析]二氧化硫和氧气的反应为可逆反应,SO2和O2不能反应完,因此SO2和O2需再循环利用以提高原料利用率,A正确;压强过大,设备可能无法承受太大的压强,该反应在常温下即可达到较大转化率,无需加压,B错误;通入过量的空气,则反应平衡正向移动,SO2的转化率提高,C正确;实际生产中,温度为400~500℃时,催化剂的活性最高,因此400~500℃作为操作温度,D正确。8.B[解析]恒压充入氮气,反应Ⅰ压强减小,平衡逆向移动,H2和CO2增加从而导致反应Ⅱ的反应物浓度增大,平衡正向移动,则CO的产率增加,A错误;相同条件下催化剂CZ(Zr-1)T选择性更高,此催化剂在230℃选择性较高且CH3OH的产率最高,所以合成甲醇的最适宜条件是约230℃、催化剂选择CZ(Zr-1)T,B正确;230℃以上反应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,也可能导致甲醇的产率降低,C错误;CZT,230℃以上甲醇的选择性降低,且升温反应Ⅱ平衡正向移动,相同时间段内,速率加快,生成CO的量增大,若反应Ⅰ未达平衡,主要以反应Ⅱ为主,可导致甲醇的产率降低,D错误。9.(1)Mg2++NH4++HPO42-+6H2OMgNH4PO4·6H2(2)①b②pH<7时,部分HPO42-更多地转化为H2PO4-,导致c(PO43-)减小,结合NH4+、Mg2+生成的沉淀减少pH>10时,HPO42-与OH-反应生成PO43-,PO43-与Mg2+结合生成难溶的Mg3(PO4)2,Mg2+与OH-反应生成难溶的Mg(OH)2;NH4+(3)当温度升高到550~700℃时,平衡逆移,导致NO转化率下降,同时NH3在催化剂作用下与O2反应转化为NO2[解析](1)向含有氨氮的废水中添加Na2HPO4·12H2O和MgCl2·6H2O,发生复分解反应,生成MgNH4PO4·6H2O沉淀,反应离子方程式为Mg2++NH4++HPO42-+6H2OMgNH4PO4·6H2O↓+H+。(2)①由图可知,氨氮脱除效果最佳的pH范围是8~10。②Na2HPO4·12H2O在溶液中完全电离出Na+、HPO42-,HPO42-属于弱酸的酸式根离子,能与H+反应,同时也能与OH-反应生成PO43-,Mg2+能与PO43-和OH-反应生成难溶物,同时NH4+和OH-结合生成NH3·H2O,故pH过大或过小都会造成氨氮脱除率减小。(3)4NO(g)+4NH3(g)+O2(g)4N2(g)+6H2O(g)ΔH<0,当温度升高至一定范围后,平衡逆向移动,同时NH3能被O10.(1)2CH3OH(l)C2H4(g)+2H2O(l)ΔH=-42kJ·mol-1任意(2)①D②反应Ⅱ耗了反应Ⅲ的生成的水,促进反应Ⅲ的正向移动,提高了原料气生成CH3OCH3的转化率(其他合理的也可以)[解析](1)在25℃和101kPa条件下,甲醇的燃烧热为-726.5kJ·mol-1,乙烯的燃烧热为-1411kJ·mol-1,则a2CH3OH(l)+3O2(g)2CO2(g)+4H2O(l)ΔH=-1453kJ·mol-1;bC2H4(g)+3O2(g)2CO2(g)+2H2O(l)ΔH=-1411kJ·mol-1;根据盖斯定律,a-b得CH3OH(l)脱水生成C2H4的热化学方程式是2CH3OH(l)C2H4(g)+2H2O(l)ΔH=-42kJ·mol-1,ΔS>0、ΔH<0,所以该反应自发进行的条件是任意温度。(2)①根据图甲,氢碳比为1.0时,合成CH3OCH3的转化率最高,所以最佳氢碳比为1.0,故A正确;甲醇制取烃的过程中,相同条件下,升高温度,甲烷的质量分数逐渐增大,温度越高越有利于CH4的生成,故B正确;甲醇制取乙烯的过程中,350~400℃甲醇转化率较高,乙烯的质量分数较大,所以一般控制在350~400℃比较合适,故C正确;甲醇制取烃的过程中,由图无法判断是否处于平衡状态,故无法得出CH3OH的平衡转化率的变化趋势,故D错误。②原料气合成CH3OH、CH3OCH3过程有如下反应:反应Ⅰ2H2(g)+CO(g)CH3OH(g)ΔH=-91kJ·mol-1