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2026全国版高考化学突破练
突破练32　化学反应的方向与调控
选择题每小题3分,共21分。
基础·满分练
命题角度1　判断自发反应进行的方向
1.(2026·山东济宁模拟)下列说法错误的是(　　)
A.ΔH<0、ΔS>0的反应在任何温度下都能自发进行
B.在其他外界条件不变的情况下,使用催化剂可改变化学反应自发进行的方向
C.焓变和熵变都与反应的自发性有关,因此焓变或熵变不可单独作为反应自发性的判据
D.对于同一物质来讲,熵值的大小与其状态有关,固态物质的熵值通常最小
2.(2025·浙江宁波十校联考)已知体系自由能变化ΔG=ΔH-TΔS,ΔG<0时反应能自发进行,两个氢化反应的ΔG与温度的关系如图所示,下列说法正确的是(　　)
A.反应①的ΔS<0
B.反应②在600 ℃时的反应速率很快
C.温度大于1 000 ℃时,反应①能自发进行
D.反应②的ΔH>0
命题角度2　化工生产中反应条件的控制
3.(2025·湖北武汉调研)下列是德国化学家哈伯工业合成氨的流程图,其中关于反应调控的说法不正确的是(　　)
A.操作①是为了减少副反应及对设备的腐蚀
B.操作②和③均既可加快反应速率,又可提高产品产率
C.操作④⑤可提高原料利用率
D.操作③中选择500 ℃主要是考虑催化剂的活性,同时兼顾反应速率
4.(原创+教材改编)硫酸工业中,2SO2(g)+O2(g)2SO3(g)是关键反应。下表为不同条件下SO2的平衡转化率:
温度/℃ 压强/MPa
0.1 0.5 1 5 10
450 97.5% 98.9% 99.2% 99.6% 99.7%
550 85.6% 92.9% 94.9% 97.7% 98.3%
下列对实际生产条件的选择及解释中,正确的是(　　)
A.采用200 ℃低温反应——提高平衡转化率并加快反应速率
B.选择10 MPa高压操作——显著提高SO2转化率且成本可控
C.使用400~500 ℃的钒催化剂——兼顾催化剂活性与反应速率
D.通入过量O2(空气)——降低O2转化率以节约原料
5.(原创+教材改编)水煤气变换反应CO(g)+H2O(g)CO2(g)+H2(g)　ΔH<0是制氢核心工艺。830 ℃时,向2.0 mol CO(g)与8.0 mol H2O(g)的密闭体系中投入一定量CaO,实验测得H2的体积分数变化如图所示:
下列分析与推论正确的是(　　)
A.为提高CO转化率,应将温度升高到900 ℃
B.通入过量水蒸气可提高H2产率,但会降低H2生成速率
C.投入纳米CaO使H2体积分数显著增大,主因是CaO消耗CO2促进平衡正向移动
D.纳米CaO与微米CaO的作用本质不同——前者是催化剂,后者是平衡移动剂
6.(2025·河北沧州示范高中联考)NH3与O2作用分别生成N2、NO、N2O的反应均为放热反应。工业尾气中的NH3可通过催化氧化为N2除去。将一定比例的NH3、O2和N2的混合气体以一定流速通过装有催化剂的反应管,NH3的转化率、生成N2的选择性[×100%]与温度的关系如图所示。
下列说法正确的是(　　)
A.其他条件不变,升高温度,NH3的平衡转化率增大
B.其他条件不变,在175~300 ℃范围,随温度的升高,出口处N2和氮氧化物的量均不断增大
C.催化氧化除去尾气中的NH3应选择反应温度高于250 ℃
D.高效除去尾气中的NH3,需研发低温下NH3转化率高和N2选择性高的催化剂
能力·高分练
7.(2026·辽宁省名校联盟开学联考)将金红石(TiO2)转化为TiCl4是生产金属钛的关键步骤。在1.0×105 Pa,将TiO2、C、Cl2以物质的量之比为1∶2∶2进行反应,平衡体系中主要物质的物质的量分数(x)随温度变化理论计算结果如图所示。
下列说法不正确的是(　　)
A.200~1 600 ℃反应达到平衡时,TiO2的转化率均已接近100%
B.将400 ℃时的平衡体系加热至800 ℃,平衡C(s)+CO2(g)2CO(g)向正反应方向移动
C.1 000 ℃时,测得某时刻x(TiCl4)=0.2。其他条件不变,延长反应时间能使x(TiCl4)超过该温度下平衡时的x(TiCl4)
D.实际生产时反应温度选择900 ℃而不选择200 ℃,其主要原因是900 ℃比200 ℃时化学反应速率更快,生产效率更高
8.(6分)(2025·浙江嘉兴一模)汽车尾气和硝酸工业尾气中普遍含有的氮氧化物(NOx)是污染大气的主要成分之一,需要加以治理。当氮氧化物中NO与NO2的比例不同时,发生三种类型的SCR反应(选择性催化还原反应):
a.标准SCR:4NO(g)+4NH3(g)+O2(g)4N2(g)+6H2O(g)　ΔH1
b.慢速SCR:8NH3(g)+6NO2(g)7N2(g)+12H2O(g)　ΔH2=-2 739.6 kJ·mol-1
c.快速SCR:2NO(g)+4NH3(g)+2NO2(g)4N2(g)+6H2O(g)　ΔH3=-1 518.2 kJ·mol-1
请回答:
(1)已知2NO(g)+O2(g)2NO2(g)　ΔH4=-114.2 kJ·mol-1,则ΔH1=　　　 kJ·mol-1。标准SCR能自发进行的条件为　　　　　(填“高温”“低温”或“任意温度”)。
(2)将一定比例的NO、NH3和O2的混合气体以一定流速通过装有催化剂的反应器,仅发生标准SCR,反应相同时间后NO去除率随反应温度变化曲线如图1所示。
图1
下列说法正确的是　　　　　　　。
A.低温高压有利于提高NO去除率
B.50~150 ℃范围内NO去除率迅速上升原因是催化剂活性提升,反应速率增加
C.150~380 ℃范围内NO去除率上升缓慢原因是反应平衡逆移
D.380 ℃后NO去除率下降可能是N2和O2生成了NO
(3)一定条件下仅发生慢速SCR,在压强p1条件下,NO2平衡转化率随温度的变化曲线如图2所示,若减小压强至p2,在图2中画出NO2平衡转化率随温度的变化曲线示意图。
图2
参考答案
课时突破练32
1.B　根据ΔH-TΔS,ΔH<0、ΔS>0时,在任何温度下都满足ΔH-TΔS<0,A项正确。使用催化剂可改变化学反应速率,不能改变化学反应的方向,不影响平衡的移动,B项错误。焓变和熵变都与反应的自发性有关,因此焓变或熵变不可单独作为反应自发性的判据,具有局限性,应该用复合判据进行判断,C项正确。对于同一物质来讲,熵值的大小与其状态有关,气态混乱度最大,熵值最大,液态次之,固态混乱度最小,熵值最小,D项正确。
2.C　反应①随温度的升高,ΔG逐渐减小,则ΔS>0,A项错误。该题可以推测自发反应时的温度,但无法推测某一温度下反应速率的快慢,B项错误。反应①在温度大于1 000 ℃时ΔG<0,故此时反应①能自发进行,C项正确。根据图像和数学知识可知,反应②的ΔH<0,D项错误。
3.B　操作①将原料纯化,可以减少副反应的发生以及其他物质对设备的腐蚀,A项正确。操作③加入催化剂可以加快反应速率,但不能改变平衡移动,不能提高产品产率;500 ℃反应,温度较高,可以加快反应速率,但该反应为放热反应,温度过高会使平衡逆向移动,降低产品产率,B项错误。操作④分离出氨气,生成物浓度降低,平衡正向移动;操作⑤氮气和氨气再循环可提高原料利用率,C项正确。该催化剂的活性在500 ℃左右最高,且温度高可以提高反应速率,故操作③中选择500 ℃主要是考虑催化剂的活性,同时兼顾反应速率,D项正确。
4.C　200 ℃虽有利于平衡正向移动(放热反应),但速率过慢(催化剂低温活性差),且表格数据证明低温非实际生产温度,A项错误。高压虽可提高转化率(表格中5 MPa时550 ℃转化率为97.7%),但设备成本剧增,实际采用常压(0.1 MPa)(450 ℃转化率为97.5%),B项错误。通入过量O2可提高SO2转化率(浓度调控使平衡右移),但O2转化率会降低,目的是充分利用价格高的原料SO2,而非节约O2(空气廉价),D项错误。
5.C　该反应放热(ΔH<0),升温虽加快速率,但使平衡左移(勒夏特列原理),反而降低CO转化率,A项错误。通入过量水蒸气(增大反应物浓度),既提高CO转化率(平衡右移),又加快速率(碰撞理论),H2产率和生成速率均提高,B项错误。两种CaO均通过消耗CO2使平衡移动,本质相同,纳米CaO因更大的比表面积,与CO2接触更充分,反应速率更快,非催化作用,D项错误。
6.D　NH3与O2作用分别生成N2、NO、N2O的反应均为放热反应,根据勒夏特列原理,升高温度,平衡逆向移动,氨气的平衡转化率降低,A项错误。在225~300 ℃范围,随温度的升高,NH3的转化率变化不大,N2的选择性降低,即产生氮气的量减少,B项错误。温度高于250 ℃ N2的选择性降低,且氨气的转化率变化并不大,根据图像,温度应略小于225 ℃,此时氨气的转化率、氮气的选择性较大,C项错误。氮气对环境无污染,氮的氧化物污染环境,因此高效除去尾气中的NH3,需研发低温下NH3转化率高和N2选择性高的催化剂,D项正确。
7.C　在1.0×105Pa,将TiO2、C、Cl2以物质的量之比为1∶2∶2进行反应:TiO2+2C+2Cl2TiCl4+2CO,三者完全反应时,生成TiCl4、CO的物质的量之比为1∶2,此时TiCl4的物质的量分数约为33.3%,结合图像可知,200~1 600 ℃反应达到平衡时,TiCl4的物质的量分数约为33.3%,则TiO2转化率均已接近100%,A项正确。结合图像可知,将400 ℃时的平衡体系加热至800 ℃,二氧化碳含量减小、一氧化碳含量增加,则平衡C(s)+CO2(g)2CO(g)向正反应方向移动,B项正确。延长时间不能改变平衡时物质的转化率,C项错误。
8.(1)-1 632.4　任意温度
(2)BD
(3)
21世纪教育网 www.21cnjy.com 精品试卷·第 2 页 （共 2 页）
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