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主题7　化学反应速率与化学平衡
第22讲　化学反应速率与反应进行的方向
学习目标　
1. 了解化学反应速率的概念、反应速率的定量表示方法。
2. 认识温度、浓度、压强和催化剂影响化学反应速率的一般规律。
3. 能用焓变和熵变说明常见化学反应的方向。
4. 认识化学反应速率的调控在生活、生产和科学研究领域中的重要作用。
活动方案
化学反应速率的表示方法及简单计算
化学反应速率是用来衡量化学反应进行快慢程度的物理量，通常用单位时间内反应物浓度的减少或生成物浓度的增加来表示。其单位是mol/(L·s)、mol/(L·min)等。据此回答下列问题。
1. 某温度时，在体积为2 L的密闭容器中，X、Y、Z三种气体的物质的量随时间变化的曲线如图所示。
(1) 由图中数据分析，写出反应的化学方程式。
(2) 反应4 min时达到平衡，以X、Y、Z的浓度变化表示的化学反应速率分别是多少？
(3) 该可逆反应中，X、Y的转化率分别是多少？当X、Y的起始物质的量满足什么条件时，X、Y的转化率相等？
2. 反应A(g)＋3B(g)===2C(g)＋2D(g)在四种不同条件下的反应速率如下：
①v(A)＝0.15 mol/(L·s)
②v(B)＝0.6 mol/(L·s)
③v(C)＝0.4 mol/(L·s)
④v(D)＝0.45 mol/(L·s)
请你比较上述反应进行的快慢。
影响化学反应速率的因素
除了反应物的性质外，反应物的浓度、反应体系的温度、压强的大小、催化剂的使用与否，以及固体反应物颗粒的大小等都会影响反应速率。
1. 下表是稀硫酸与某金属反应的实验数据，分析有关数据，回答下列问题。
实验序号 金属质量/g 金属形态 c(H2SO4)/(mol/L) V(H2SO4)/mL 溶液温度/℃ 金属消失的时间/s
反应前 反应后
① 0.10 丝 0.5 50 20 34 500
② 0.10 粉末 0.5 50 20 35 50
③ 0.10 粉末 0.8 50 20 36 25
④ 0.10 丝 1.0 50 20 35 125
⑤ 0.10 丝 1.0 50 35 50 50
(1) 由实验①②可得出什么结论？
(2) 探究反应物浓度对反应速率产生影响的实验有哪些？探究反应温度对反应速率产生影响的实验有哪些？
(3) 本实验中的所有反应，反应前后溶液的温度变化值(约15 ℃)相近，其原因是什么？
2. 把除去氧化膜的镁条投入盛有稀盐酸的试管中，发现氢气的生成速率变化情况如图甲所示。
甲 乙
(1) 分析化学反应速率变化的原因。
①t1～t2速率变化的主要原因是什么？
②t2～t3速率变化的主要原因是什么？
(2) 在图乙中画出生成H2的体积随时间变化的示意图。
3. 以软锰矿浆(主要成分为MnO2，杂质为Fe、Al等元素的氧化物)和烟气(含有SO2、O2等)为原料可制备Mn2O3。
向一定量软锰矿浆中匀速通入烟气，溶液中c(H2SO4)、c(MnSO4)随吸收时间的变化如图所示。
随着吸收时间增加，溶液中c(H2SO4)的增加呈现由慢到快的趋势，其主要原因是__________________________________________________________________
______________________________________________________________________。
4. 将一定浓度的NO、O2、NH3气体匀速通过装有催化剂的反应器，发生反应：4NH3(g)＋O2(g)＋4NO(g)===4N2(g)＋6H2O(g)　ΔH＝－1 632.4 kJ/mol。测得NO的去除率随温度的变化如图所示。
(1) 在50～150 ℃范围内随着温度的升高，NOx的去除率迅速上升的原因是____________________________________________________________________
______________________________________________________________________。
(2) 当反应温度高于380 ℃时，NO的去除率迅速下降的原因是_________
_____________________________________________________。
5. NaClO可用于除去废水中的有机物。温度高于30 ℃，其他条件相同，废水中有机物的氧化率随温度的升高而降低的原因是__________________________
______________________________________________________________________。
6. 尿素[CO(NH2)2]可以脱除烟气中的SO2。已知尿素在溶液中可发生如下水解反应：CO(NH2)2＋H2O===H2NCOONH4(该反应为吸热反应)，H2NCOONH4可以吸收SO2。现向0.2 mol/L的尿素溶液中通入含SO2的烟气(SO2占烟气的体积比为0.000 5%，其余为空气)，其他条件及反应时间一定，测得不同温度下烟气中SO2脱除率如图所示。
(1) 温度低于60 ℃时，温度越高，脱硫率越低的主要原因是_____________
______________________________________________________________________。
(2) 温度高于60 ℃时，温度越高，脱硫率越高的主要原因是_____________
______________________________________________________________________。
7. 水体中的Cr2O、HCrO和CrO是高毒性的重金属离子，可用Cr(Ⅵ)表示。常用的处理方法是将Cr(Ⅵ)还原为低毒性的Cr3+或Cr(OH)3。
(1) 在一定pH的水溶液中，HS－、S2-可与CrO反应生成Cr(OH)3和单质硫。水溶液中S2-能与单质硫反应生成S，S能还原Cr(Ⅵ)。25 ℃时用过量S2-还原Cr(Ⅵ)，发现反应后期Cr(Ⅵ)被还原的速率反而增大。产生该现象的原因可能是____________________________________________________________________________________________________________________________________________；验证的实验方法是_____________________________________________________。
(2) 金属也可用于还原废水中的Cr(Ⅵ)。其他条件相同时，用相同物质的量的Zn粉、ZnCu粉分别处理pH＝2.5的含Cr(Ⅵ)废水，废水中Cr(Ⅵ)残留率随时间的变化如图所示。图中b对应的实验方法处理含Cr(Ⅵ)废水的效果更好，其原因是__________________________________________________________________
______________________________________________________________________。
化学反应进行的方向　　
1. 焓判据。
已知下列反应都能自发进行，你认为它们能进行的原因是什么？
(1) C3H8(g)＋5O2(g)===3CO2(g)＋4H2O(l)　ΔH＝－2 217.5 kJ/mol
(2) 4Fe(s)＋3O2(g)===2Fe2O3(s)　ΔH＝－1 648.4 kJ/mol
2. 熵判据。
下列变化在一定条件下也能自发进行，你能作出合理解释吗？
(1) NH4NO3(s)===NH (aq)＋NO(aq)　ΔH＞0
(2) CaCO3(s) CaO(s)＋CO2(g)　ΔH＞0
(3) 2NH4Cl(s)＋Ca(OH)2(s)===2NH3(g)＋2H2O(l)＋CaCl2(s)　ΔH＞0
3. 已知：一般气体分子数增多的反应是熵增加的反应。判断一定条件下，下列哪一个反应不可能自发进行？判断的依据是什么？
A. 2O3(g)===3O2(g)　ΔH＜0
B. 2CO(g)===2C(s)＋O2(g)　ΔH＞0
C. N2(g)＋3H2(g)===2NH3(g)　ΔH＜0
D. CaCO3(s)===CaO(s)＋CO2(g)　ΔH＞0
4. 从废脱硝催化剂(主要成分为TiO2、V2O5)中回收TiO2和V2O5具有重要意义。将粉碎后的催化剂渣料与过量焦炭混合投入高温氯化炉充分反应，将生成的TiCl4与其他气体分离，并将其氧化得TiO2。该过程主要涉及反应如下：
反应Ⅰ：TiO2(s)＋2Cl2(g)＋2C(s)===TiCl4(g)＋2CO(g)　ΔH1；
反应Ⅱ：TiCl4(g)＋O2(g)===TiO2(s)＋2Cl2(g)　ΔH2＝－172 kJ/mol。
已知：常压下TiCl4的沸点为136.4 ℃，C的燃烧热ΔH＝－393.5 kJ/mol，CO的燃烧热ΔH＝－283 kJ/mol。
(1) 反应Ⅰ的ΔH1＝________kJ/mol。
(2) 从反应Ⅰ的混合体系中分离出TiCl4的措施是______________________
______________________________________________________________________。
(3) 氯化炉中生成CO比生成CO2更有利于TiO2转化为TiCl4，其原因是___________________________________________________________________________________________________________________________________________。
名卷优选
1 下列说法正确的是 (　　)
A. [2023江苏卷]反应CH4(g)＋2H2S(g)===CS2(g)＋4H2(g)的ΔS<0
B. [2022江苏卷]反应4NH3(g)＋O2(g)＋4NO(g)===4N2(g)＋6H2O(g)的ΔS<0
C. [2021江苏卷]反应2NO(g)＋O2(g)===2NO2(g) ΔH＝－116.4 kJ/mol的ΔS＜0
D. [2020江苏卷]反应SiCl4(g)＋2H2(g)Si(s)＋4HCl(g)的ΔH>0、ΔS<0
2 [2024南京二模]制备光电子功能材料ZnS可通过自发反应ZnO(s)＋H2S(g)===ZnS(s)＋H2O(g)　ΔH>0。下列说法正确的是 (　　)
A. 该反应的ΔS<0
B. 其他条件相同，缩小容器体积，达到新平衡时减小
C. 其他条件相同，升高体系温度，H2S的平衡转化率增大
D. 其他条件相同，使用催化剂加快正反应速率，减慢逆反应速率
3 [2024苏锡常镇二调]Haber Bosch法合成氨反应为N2(g)＋3H2(g) 2NH3(g)　ΔH＝－92.4 kJ/mol。工业上将原料以n(N2)∶n(H2)＝1∶2.8投入合成塔。下列说法正确的是(　　)
A. 从合成塔排出的气体中，n(N2)∶n(H2)>1∶2.8
B. 当3v正(H2)＝2v逆(NH3)时，反应达到平衡状态
C. 使用高效催化剂可降低反应的焓变
D. 升高温度，正反应速率减小，逆反应速率增大
4 [2024南京、盐城一模]反应CH4(g)＋2NO2(g) CO2(g)＋N2(g)＋2H2O(g)可用于尾气脱硝。下列说法正确的是(　　)
A. 该反应的ΔS<0
B. 该反应达到平衡后，移除部分H2O(g)，正反应速率增大
C. 提高n(NO2)∶n(CH4)的比例，可增大NO2的平衡转化率
D. 该反应每消耗1 mol NO2，转移电子的数目约为 4×6.02×1023
5 (1) [2024南通如东中学、如东一高等四校学情调研]已知ΔG＝ΔH－TΔS，当ΔG<0时，反应 2H2S(g)＋CH4(g) CS2(g)＋4H2(g)　ΔH2＝＋64 kJ/mol能自发进行的条件是________。
(2) [2024南京、盐城期末调研]氨的饱和食盐水捕获CO2是其利用的方法之一，反应原理如下：NaCl(aq)＋NH3(g)＋CO2(g)＋H2O(l)===NaHCO3(s)＋NH4Cl(aq)。该反应常温下能自发进行的原因是________________________________________
______________________________________________________________________。
(3) [2024无锡期终调研]工业用氨制硝酸。氨气经高温催化氧化后需要将所得气体经过热交换器处理，在热交换时发生的化学反应能够自发进行的原因是___
______________________________________________________________________。
(4) [2024苏南八校大联考]已知25 ℃、101 kPa时，H2的燃烧热ΔH＝－285.8 kJ/mol；N2(g)＋3H2(g)===2NH3(g)　ΔH＝－92.4 kJ/mol。有人提出利用2N2(g)＋6H2O(l)===4NH3(g)＋3O2(g)反应制备NH3的思路。请结合有关数据说明该反应难以实现的原因：_________________________________________________________
______________________________________________________________________。
(5) CH4在Pt-Ni合金或Sn-Ni合金催化下脱氢反应历程与相对能量关系如图所示(“*”表示吸附在催化剂表面的物质)。从化学反应速率角度分析，脱氢反应选择的催化剂为____________(填“Pt-Ni合金”或“Sn-Ni合金”)，理由是________
__________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________。
主题7　化学反应速率与化学平衡
第22讲　化学反应速率与反应进行的方向
【活动方案】
活动一：
1 (1) X(g)＋3Y(g) 2Z(g)　 (2) v(X)＝0.012 5 mol/(L·min)　v(Y)＝0.037 5 mol/(L·min)
v(Z)＝0.025 mol/(L·min)　(3) 10%、30%。X、Y起始物质的量之比等于对应物质的化学计量数之比。
2 ④>②＝③>①
活动二：
1 (1) 接触面积越大，反应速率越大。　(2) ①④或②③　④⑤　(3) 实验中硫酸过量，金属完全反应，放出的热量相等，而反应在绝热条件下进行，所以使等体积溶液的温度升高值相近。
2 (1) ①镁条与盐酸反应放热，温度升高使反应速率增大。
②盐酸浓度减小，反应速率减小。
(2)
3 生成的Mn2+催化O2氧化SO2生成H2SO4
4 (1) 催化剂活性随温度升高而增大与温度升高共同使NOx去除反应速率迅速增大　(2) 催化剂活性下降、NH3与O2反应生成了NO共同使NOx去除反应速率迅速下降
5 温度高于30 ℃，温度升高导致NaClO分解，c(NaClO)减小，有机物的氧化速率降低
6 (1) 温度低于60 ℃时，温度升高，SO2气体在水中的溶解度降低　(2) 温度高于60 ℃时，温度越高，尿素水解程度越大，使溶液中H2NCOONH4的浓度越大，使脱硫率越高
7 (1) S2-过量，水溶液中S2-能与单质硫反应生成S，S能还原Cr(Ⅵ)，所以反应后期Cr(Ⅵ)被还原的速率反而增大　可以在不同反应时间但相同反应时长的条件下，观察溶液褪色程度　(2) ZnCu粉在溶液中形成原电池，增大反应速率
活动三：
1 两个反应气体分子数均减少，即ΔS<0，故能自发进行的原因一定是ΔH＜0。
2 这三个变化的过程都是吸热过程，即ΔH>0，故能自发进行的原因一定是ΔS>0。
3 B不可能自发进行。该反应的ΔH＞0、ΔS＜0，既不符合焓判据，也不符合熵判据。
4 (1) －49　(2) 将含有TiCl4、CO、Cl2的气体混合物通过热交换器降温冷凝　(3) 与生成CO2相比，生成CO使反应Ⅰ的ΔS更大，更有利于反应正向进行
【名卷优选】
1 C　该反应是气体分子数增大的反应，ΔS>0，A错误；该反应是气体分子数增大的反应，ΔS>0，B错误；该反应是气体分子数减小的反应，ΔS<0，C正确；该反应是气体分子数增大的反应，ΔS>0，D错误。
2 C　反应能自发进行，说明ΔH－TΔS<0，已知ΔH＞0，则ΔS＞0，A错误；平衡常数K＝，温度不变，K不变，即改变除温度外的其他因素时，均不变，则也不变，B错误；其他条件相同，升高体系温度，有利于吸热反应的平衡正向移动，故H2S的平衡转化率增大，C正确；催化剂可以同等程度地改变正、逆反应速率，D错误。
3 A　起始投入量n(N2)∶n(H2)＝1∶2.8，而实际上按n(N2)∶n(H2)＝1∶3发生反应，则反应后，n(N2)∶n(H2)＞1∶2.8，A正确；用不同物质表示反应速率时，反应速率之比等于化学计量数之比，则当2v正(H2)＝3v逆(NH3)时，反应达到平衡状态，B错误；催化剂不能改变反应的焓变，C错误；不论是放热反应还是吸热反应，升高温度，正、逆反应速率均增大，降低温度，正、逆反应速率均减小，只是增大或减小的程度不同，D错误。
4 D　该反应是气体分子数增大的反应，ΔS>0，A错误；H2O(g)是产物，移除部分H2O(g)，反应物的浓度并没有增大，故正反应速率不会增大，B错误；增大一种反应物的浓度，可提高另外一种反应物的转化率，其自身的转化率减小，故提高n(NO2)∶n(CH4)的比例，可增大CH4的平衡转化率，NO2的平衡转化率减小，C错误；由元素化合价变化可知，当消耗1 mol NO2时，转移4 mol电子，数目约为4×6.02×1023，D正确。
5 (1) 高温　(2) 反应的ΔH＜0　(3) 反应2NO(g)＋O2(g)===2NO2(g)为放热反应　(4) 通过计算得出该反应的ΔH＝＋1 530 kJ/mol，虽然该反应的ΔS>0，但ΔH>0对反应自发性的影响更大，从而该反应难以实现　(5) PtNi合金　PtNi合金作催化剂时，反应历程中基元反应的活化能都较小，化学反应速率更快
解析：(3) NH3催化氧化后得到NO，在经过热交换器时，发生反应：2NO(g)＋O2(g)===2NO2(g)，该反应的ΔS＜0，若反应能自发进行，则ΔH－TΔS＜0，故该反应的ΔH＜0。(5) 化学反应的决速步骤是基元反应活化能最高的一步。由图可知，PtNi作催化剂时，基元反应活化能普遍偏低，反应速率较快。(共36张PPT)
模块三
化学反应原理
主题7　化学反应速率与化学平衡
第22讲　化学反应速率与反应进行的
方向
内容索引
学习目标
活动方案
名卷优选
学 习 目 标
1. 了解化学反应速率的概念、反应速率的定量表示方法。2. 认识温度、浓度、压强和催化剂影响化学反应速率的一般规律。3. 能用焓变和熵变说明常见化学反应的方向。4. 认识化学反应速率的调控在生活、生产和科学研究领域中的重要作用。
活 动 方 案
化学反应速率是用来衡量化学反应进行快慢程度的物理量，通常用单位时间内反应物浓度的减少或生成物浓度的增加来表示。其单位是mol/(L·s)、mol/(L·min)等。据此回答下列问题。
1. 某温度时，在体积为2 L的密闭容器中，X、Y、Z三种气体的物质的量随时间变化的曲线如图所示。
活动一 化学反应速率的表示方法及简单计算
(1) 由图中数据分析，写出反应的化学方程式。
(2) 反应4 min时达到平衡，以X、Y、Z的浓度变化表示的化学反应速率分别是多少？
【答案】 v(X)＝0.012 5 mol/(L·min)
v(Y)＝0.037 5 mol/(L·min)
v(Z)＝0.025 mol/(L·min)
(3) 该可逆反应中，X、Y的转化率分别是多少？当X、Y的起始物质的量满足什么条件时，X、Y的转化率相等？
【答案】 10%、30%。X、Y起始物质的量之比等于对应物质的化学计量数之比。
2. 反应A(g)＋3B(g)===2C(g)＋2D(g)在四种不同条件下的反应速率如下：
①v(A)＝0.15 mol/(L·s)
②v(B)＝0.6 mol/(L·s)
③v(C)＝0.4 mol/(L·s)
④v(D)＝0.45 mol/(L·s)
请你比较上述反应进行的快慢。
【答案】 ④>②＝③>①
除了反应物的性质外，反应物的浓度、反应体系的温度、压强的大小、催化剂的使用与否，以及固体反应物颗粒的大小等都会影响反应速率。
1. 下表是稀硫酸与某金属反应的实验数据，分析有关数据，回答下列问题。
活动二 影响化学反应速率的因素
实验 序号 金属质 量/g 金属 形态 c(H2SO4)/ (mol/L) V(H2SO4) /mL 溶液温度/℃ 金属消失的时间/s
反应前 反应后 ① 0.10 丝 0.5 50 20 34 500
② 0.10 粉末 0.5 50 20 35 50
③ 0.10 粉末 0.8 50 20 36 25
④ 0.10 丝 1.0 50 20 35 125
⑤ 0.10 丝 1.0 50 35 50 50
(1) 由实验①②可得出什么结论？
【答案】 接触面积越大，反应速率越大。
(2) 探究反应物浓度对反应速率产生影响的实验有哪些？探究反应温度对反应速率产生影响的实验有哪些？
【答案】 ①④或②③　④⑤
(3) 本实验中的所有反应，反应前后溶液的温度变化值(约15 ℃)相近，其原因是什么？
【答案】 实验中硫酸过量，金属完全反应，放出的热量相等，而反应在绝热条件下进行，所以使等体积溶液的温度升高值相近。
2. 把除去氧化膜的镁条投入盛有稀盐酸的试管中，发现氢气的生成速率变化情况如图甲所示。
甲
乙
(1) 分析化学反应速率变化的原因。
①t1～t2速率变化的主要原因是什么？
【答案】 镁条与盐酸反应放热，温度升高使反应速率增大。
②t2～t3速率变化的主要原因是什么？
【答案】 盐酸浓度减小，反应速率减小。
(2) 在图乙中画出生成H2的体积随时间变化的示意图。
【答案】
3. 以软锰矿浆(主要成分为MnO2，杂质为Fe、Al等元素的氧化物)和烟气(含有SO2、O2等)为原料可制备Mn2O3。
向一定量软锰矿浆中匀速通入烟气，溶液中c(H2SO4)、c(MnSO4)随吸收时间的变化如图所示。
随着吸收时间增加，溶液中c(H2SO4)的增加呈现由慢到快的趋势，其主要原因是____________________________________________ 。
生成的Mn2＋催化O2氧化SO2生成H2SO4
4. 将一定浓度的NO、O2、NH3气体匀速通过
装有催化剂的反应器，发生反应：4NH3(g)＋O2(g)
＋4NO(g)===4N2(g)＋6H2O(g)　ΔH＝－1 632.4
kJ/mol。测得NO的去除率随温度的变化如图所示。
(1) 在50～150 ℃范围内随着温度的升高，NOx的去除率迅速上升的原因是_________________________________________________________ _________________。
(2) 当反应温度高于380 ℃时，NO的去除率迅速下降的原因是__________________________________________________________________________。
催化剂活性随温度升高而增大与温度升高共同使NOx去除反应速率迅速增大
催化剂活性下降、NH3与O2反应生成了NO共同使NOx去除反应速率迅速下降
5. NaClO可用于除去废水中的有机物。温度高于30 ℃，其他条件相同，废水中有机物的氧化率随温度的升高而降低的原因是_____________ _______________________________________________________________________。
温度高于30 ℃，温度升高导致NaClO分解，c(NaClO)减小，有机物的氧化速率降低
6. 尿素[CO(NH2)2]可以脱除烟气中的SO2。已知尿素在溶液中可发生如下水解反应：CO(NH2)2＋H2O===H2NCOONH4(该反应为吸热反应)，H2NCOONH4可以吸收SO2。现向0.2 mol/L的尿素溶液中通入含SO2的烟气(SO2占烟气的体积比为0.000 5%，其余为空气)，其他条件及反应时间一定，测得不同温度下烟气中SO2脱除率如图所示。
(1) 温度低于60 ℃时，温度越高，脱硫率越低
的主要原因是_______________________________ ______________________________。
(2) 温度高于60 ℃时，温度越高，脱硫率越高
的主要原因是___________________________________________________ ___________________________________________________________。
温度低于60 ℃时，温度升高，
SO2气体在水中的溶解度降低
温度高于60 ℃时，温度越高，尿素水解程度越大，使溶液中H2NCOONH4的浓度越大，使脱硫率越高
可以在不同反应时间但相同反应时长的条件下，观察溶液褪色程度
(2) 金属也可用于还原废水中的Cr(Ⅵ)。其他条件相同时，用相同物质的量的Zn粉、Zn－Cu粉分别处理pH＝2.5的含Cr(Ⅵ)废水，废水中Cr(Ⅵ)残留率随时间的变化如图所示。图中b对应的实验方法处理含Cr(Ⅵ)废水的效果更好，其原因是_________________________________ ________________。
Zn－Cu粉在溶液中形成原电池，
增大反应速率
1. 焓判据。
已知下列反应都能自发进行，你认为它们能进行的原因是什么？
(1) C3H8(g)＋5O2(g)===3CO2(g)＋4H2O(l)　ΔH＝－2 217.5 kJ/mol
(2) 4Fe(s)＋3O2(g)===2Fe2O3(s)　ΔH＝－1 648.4 kJ/mol
【答案】 两个反应气体分子数均减少，即ΔS<0，故能自发进行的原因一定是ΔH＜0。
活动三 化学反应进行的方向
2. 熵判据。
下列变化在一定条件下也能自发进行，你能作出合理解释吗？
【答案】 这三个变化的过程都是吸热过程，即ΔH>0，故能自发进行的原因一定是ΔS>0。
3. 已知：一般气体分子数增多的反应是熵增加的反应。判断一定条件下，下列哪一个反应不可能自发进行？判断的依据是什么？
A. 2O3(g)===3O2(g)　ΔH＜0
B. 2CO(g)===2C(s)＋O2(g)　ΔH＞0
C. N2(g)＋3H2(g)===2NH3(g)　ΔH＜0
D. CaCO3(s)===CaO(s)＋CO2(g)　ΔH＞0
【答案】 B不可能自发进行。该反应的ΔH＞0、ΔS＜0，既不符合焓判据，也不符合熵判据。
4. 从废脱硝催化剂(主要成分为TiO2、V2O5)中回收TiO2和V2O5具有重要意义。将粉碎后的催化剂渣料与过量焦炭混合投入高温氯化炉充分反应，将生成的TiCl4与其他气体分离，并将其氧化得TiO2。该过程主要涉及反应如下：
反应Ⅰ：TiO2(s)＋2Cl2(g)＋2C(s)===TiCl4(g)＋2CO(g)　ΔH1；
反应Ⅱ：TiCl4(g)＋O2(g)===TiO2(s)＋2Cl2(g)　ΔH2＝－172 kJ/mol。
已知：常压下TiCl4的沸点为136.4 ℃，C的燃烧热ΔH＝－393.5 kJ/mol，CO的燃烧热ΔH＝－283 kJ/mol。
(1) 反应Ⅰ的ΔH1＝__________kJ/mol。
－49
(2) 从反应Ⅰ的混合体系中分离出TiCl4的措施是__________________ ____________________________________________________。
(3) 氯化炉中生成CO比生成CO2更有利于TiO2转化为TiCl4，其原因是_____________________________________________________________ ________。
将含有TiCl4、CO、Cl2的气体混合物通过热交换器降温冷凝
与生成CO2相比，生成CO使反应Ⅰ的ΔS更大，更有利于反应正向进行
名 卷 优 选
2
4
5
1
3
1 下列说法正确的是 (　 　)
A. [2023江苏卷]反应CH4(g)＋2H2S(g)===CS2(g)＋4H2(g)的ΔS<0
B. [2022江苏卷]反应4NH3(g)＋O2(g)＋4NO(g)===4N2(g)＋6H2O(g)的ΔS<0
C. [2021江苏卷]反应2NO(g)＋O2(g)===2NO2(g) ΔH＝－116.4 kJ/mol的ΔS＜0
C
【解析】 该反应是气体分子数增大的反应，ΔS>0，A错误；该反应是气体分子数增大的反应，ΔS>0，B错误；该反应是气体分子数减小的反应，ΔS<0，C正确；该反应是气体分子数增大的反应，ΔS>0，D错误。
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2 [2024南京二模]制备光电子功能材料ZnS可通过自发反应ZnO(s)＋H2S(g)===ZnS(s)＋H2O(g)　ΔH>0。下列说法正确的是 (　 　)
A. 该反应的ΔS<0
C
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A. 从合成塔排出的气体中，n(N2)∶n(H2)>1∶2.8
B. 当3v正(H2)＝2v逆(NH3)时，反应达到平衡状态
C. 使用高效催化剂可降低反应的焓变
D. 升高温度，正反应速率减小，逆反应速率增大
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A
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1
【解析】 起始投入量n(N2)∶n(H2)＝1∶2.8，而实际上按n(N2)∶n(H2)＝1∶3发生反应，则反应后，n(N2)∶n(H2)＞1∶2.8，A正确；用不同物质表示反应速率时，反应速率之比等于化学计量数之比，则当2v正(H2)＝3v逆(NH3)时，反应达到平衡状态，B错误；催化剂不能改变反应的焓变，C错误；不论是放热反应还是吸热反应，升高温度，正、逆反应速率均增大，降低温度，正、逆反应速率均减小，只是增大或减小的程度不同，D错误。
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A. 该反应的ΔS<0
B. 该反应达到平衡后，移除部分H2O(g)，正反应速率增大
C. 提高n(NO2)∶n(CH4)的比例，可增大NO2的平衡转化率
D. 该反应每消耗1 mol NO2，转移电子的数目约为 4×6.02×1023
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D
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1
【解析】 该反应是气体分子数增大的反应，ΔS>0，A错误；H2O(g)是产物，移除部分H2O(g)，反应物的浓度并没有增大，故正反应速率不会增大，B错误；增大一种反应物的浓度，可提高另外一种反应物的转化率，其自身的转化率减小，故提高n(NO2)∶n(CH4)的比例，可增大CH4的平衡转化率，NO2的平衡转化率减小，C错误；由元素化合价变化可知，当消耗1 mol NO2时，转移4 mol电子，数目约为4×6.02×1023，D正确。
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(2) [2024南京、盐城期末调研]氨的饱和食盐水捕获CO2是其利用的方法之一，反应原理如下：NaCl(aq)＋NH3(g)＋CO2(g)＋H2O(l)=== NaHCO3(s)＋NH4Cl(aq)。该反应常温下能自发进行的原因是__________ ____________。
(3) [2024无锡期终调研]工业用氨制硝酸。氨气经高温催化氧化后需要将所得气体经过热交换器处理，在热交换时发生的化学反应能够自发进行的原因是________________________________________________。
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高温
反应的
ΔH＜0
反应2NO(g)＋O2(g)===2NO2(g)为放热反应
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(4) [2024苏南八校大联考]已知25 ℃、101 kPa时，H2的燃烧热ΔH＝－285.8 kJ/mol；N2(g)＋3H2(g)===2NH3(g)　ΔH＝－92.4 kJ/mol。有人提出利用2N2(g)＋6H2O(l)===4NH3(g)＋3O2(g)反应制备NH3的思路。请结合有关数据说明该反应难以实现的原因：_________________________ __________________________________________________________________________________________。
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通过计算得出该反应的ΔH＝＋1 530 kJ/mol，虽然该反应的ΔS>0，但ΔH>0对反应自发性的影响更大，从而该反应难以实现
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(5) CH4在Pt－Ni合金或Sn－Ni合金催化下脱氢反应历程与相对能量关系如图所示(“*”表示吸附在催化剂表面的物质)。从化学反应速率角度分析，脱氢反应选择的催化剂为_________________(填“Pt－Ni合金”或“Sn－Ni合金”)，理由是______________________________________ ______________________________________________。
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Pt－Ni合金
Pt－Ni合金作催化剂时，反应历程中基元反应的活化能都较小，化学反应速率更快　
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【解析】 (3) NH3催化氧化后得到NO，在经过热交换器时，发生反应：2NO(g)＋O2(g)===2NO2(g)，该反应的ΔS＜0，若反应能自发进行，则ΔH－TΔS＜0，故该反应的ΔH＜0。(5) 化学反应的决速步骤是基元反应活化能最高的一步。由图可知，Pt－Ni作催化剂时，基元反应活化能普遍偏低，反应速率较快。
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