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第七章
化学反应速率与化学平衡
第36讲　化学反应的方向与调控
复习 目标 1．了解熵、熵变的含义，会用复合判据判断反应进行的方向。
2．认识化学反应速率和化学平衡的综合调控在生产、生活和科学研究中的重要作用。
考点二
提能训练　练案[36]
考点一
考点一　化学反应的方向
2．化学反应方向的判据
(1)焓判据
放热反应过程中体系能量________，具有自发进行的倾向，因此可用________来判断反应进行的方向。
(2)熵判据
①熵
用来度量体系________程度的物理量。熵值越大，________程度越大。符号为S。
降低
焓变
混乱
混乱
②熵增原理
在与外界隔绝的体系中，自发过程将导致体系的熵________，即熵变(符号ΔS)______0。
③熵判据
体系有自发地向混乱度________(即________)的方向转变的倾向，因此可用________来判断反应进行的方向。
增大
>
增加
熵增
熵变
【微思考1】　下列对熵的理解正确的是________(填序号)。
①等质量的同种物质气态时熵值最大，固态时熵值最小
②体系越有序，熵值越小；越混乱，熵值越大
③与外界隔离的体系，自发过程将导致体系的熵增大
④25 ℃、1.01×105 Pa时，2N2O5(g)===4NO2(g)＋O2(g)是熵减反应
提示：①②③
(3)复合判据
综合考虑________和________的复合判据，更适合所有的反应，只根据一个方面判断化学反应进行的方向是不全面的。
①判断依据：ΔG＝ΔH－TΔS。
②判断标准：ΔG<0时，反应______自发进行；
ΔG＝0时，反应处于________状态；
ΔG>0时，反应________自发进行。
焓变
熵变
能
平衡
不能
例：金属锡的冶炼常用焦炭作还原剂：SnO2(s)＋2C(s)===Sn(s)＋2CO(g)，反应过程中能量的变化如图所示。则该反应的ΔH______(填“>”或“<”，下同)0、ΔS______0。
>
>
【微思考2】　已知，ΔG＝ΔH－TΔS，ΔG的值只取决于反应体系的始态和终态，忽略ΔH、ΔS随温度的变化。若ΔG<0，则该反应可以自发进行。
(1)600 ℃时，下图反应能自发进行的是________(填序号)。
(2)500～1 100 ℃下，反应TiO2(s)＋C(s)＋2Cl2(g)===TiCl4(g)＋CO2(g)　________(填“能”或“不能”)自发进行。
提示：(1)②③　(2)能
【易错辨析】
(1)放热过程均可以自发进行，吸热过程均不能自发进行。(　　)
[提示]　×　吸热反应在高温下且ΔS>0时，能自发进行。
(2)能自发进行的反应，反应速率一定很大。(　　)
[提示]　×　反应能否自发进行与反应速率无关，如缓慢氧化的反应速率很小。
(3)能自发进行的反应一定是放热反应，不能自发进行的反应一定是吸热反应。(　　)
[提示]　×　反应能否自发进行不只与反应的吸、放热有关。
(4)(NH4)2CO3在室温下就能自发地分解产生氨气是因为生成了易挥发的气体，使体系的熵增大。(　　)
[提示]　√　(NH4)2CO3自发分解，是因为生成CO2和NH3，使熵值增大。
(5)用焓判据或熵判据判断同一反应进行的方向其结果相同。(　　)
[提示]　×　用焓判据(ΔH)和熵判据(ΔS)的判断比较片面，用吉布斯自由能判断依据比较准确。
(6)低温更有利于2NO(g)＋O2(g)===2NO2(g)的自发进行。(　　)
[提示]　√　2NO(g)＋O2(g)===2NO2(g)该反应气体减小，所以熵减小，根据ΔG＝ΔH－TΔS<0自发，则ΔH<0，并且低温更有利于自发进行。
(7)已知反应：(NH4)2CO3(s)===NH4HCO3(s)＋NH3(g)　ΔH＝＋74.9 kJ·mol－1，该反应中熵变、焓变皆大于0，在高温条件下可自发进行。(　　)
[提示]　√　该反应是熵变增大的反应，ΔS>0；反应是吸热反应，焓变大于0，ΔH>0，高温条件下ΔH－TΔS<0，可自发进行。
[提示]　√
(9)ΔH<0、ΔS>0时，反应能自发进行。(　　)
[提示]　√
(10)因为焓变和熵变都与反应的自发性有关，因此焓变或熵变均可以单独作为反应自发性的判据。(　　)
[提示]　×　焓变和熵变都与反应的自发性有关，但是判断一个反应能否自发进行需要复合判据。
1．(2025·河北衡水检测)下列自发反应可用焓判据来解释的是(　　)
A．2N2O5(g)===4NO2(g)＋O2(g) ΔH＝＋56.7 kJ·mol－1
B．(NH4)2CO3(s)===NH4HCO3(s)＋NH3(g) ΔH＝＋74.9 kJ·mol－1
C．2H2(g)＋O2(g)===2H2O(l) ΔH＝－571.6 kJ·mol－1
D．CaCO3(s)===CaO(s)＋CO2(g) ΔH＝＋178.2 kJ·mol－1
[答案]　C
微考点1　 判据和熵判据
[解析]　从焓变的角度分析，化学反应由高能状态向低能状态转化，使体系能量降低，表现为放热反应较易进行。
2．可用焓变和熵变来判断化学反应进行的方向，下列都是能自发进行的化学反应，其中是吸热反应且反应后熵增的是(　　)
A．2Na＋2H2O===2NaOH＋H2↑
B．3Fe＋2O2===Fe3O4
C．(NH4)2CO3===NH4HCO3＋NH3↑
D．NaOH＋HCl===NaCl＋H2O
[答案]　C
[解析]　2Na＋2H2O===2NaOH＋H2↑是放热的，故A错误；3Fe＋2O2===Fe3O4是放热的，故B错误；(NH4)2CO3===NH4HCO3＋NH3↑，反应属于分解反应，是吸热反应，产物气体系数和大于反应物的，是熵增加的反应，故C正确；NaOH＋HCl===NaCl＋H2O是放热的，故D错误。
焓判据和熵判据与反应进行方向的思维方法
3．(2026·山东青岛质检)已知体系自由能变化ΔG＝ΔH－TΔS。两个反应的ΔG与温度的关系如图所示，下列说法不正确的是(　　)
已知：ΔH和ΔS随温度变化很小。
A．反应①的ΔS大于0
B．反应②在600 ℃时能自发进行
C．在一定温度范围内，反应①②
均能自发进行
D．反应②的ΔH大于0
微考点2　化学反应进行的方向
[答案]　D
[解析]　由题图可知，反应①在高温下能自发进行，则反应的ΔS大于0，A正确；反应②在600 ℃时的ΔG<0，能自发进行，B正确；由题图可知，在一定温度范围内，反应①②的ΔG均存在小于0的情况，故均能自发进行，C正确；由题图可知，反应②在低温下能自发进行，则其焓变小于0，D错误。
4．下列关于化学反应方向及其判据的说法，正确的是(　　)
A．1 mol SO3在不同状态时的熵值：S[SO3(s)]>S[SO3(l)]>S[SO3(g)]
B．2KClO3(s)===2KCl(s)＋3O2(g)　ΔH＝－77.6 kJ·mol－1，常温下该反应不能自发进行
C．放热反应都可以自发进行，吸热反应都不能自发进行
D．反应C(s)＋CO2(g)===2CO(g)在较高温度下能自发进行，是该反应ΔS的影响为主
[答案]　D
[解析]　同一种物质的熵：气态>液态>固态，则1 mol SO3在不同状态时的熵值：S[SO3(s)]0，则ΔG＝ΔH－TΔS<0，常温下该反应能自发进行，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。
[答案]　A
6．反应进行的方向是化学反应原理的三个重要组成部分之一。下列说法正确的是(　　)
A．ΔH>0、ΔS>0的反应一定可以自发进行
B．根据反应的自发性可以预测该反应发生的快慢
C．可逆反应正向进行时，正反应具有自发性，ΔH一定小于零
[答案]　D
[解析]　当ΔG<0时，反应可自发进行，由ΔG＝ΔH－TΔS可知，若ΔH>0，ΔS>0，则在低温下ΔG可能大于0，反应不一定可以自发进行，A错误；反应的自发性只能判断反应的方向，不能预测反应的快慢，B错误；可逆反应正向进行时，由ΔG＝ΔH－TΔS可知，若ΔH>0，ΔS>0，在高温条件下正反应也具有自发性，C错误；题给反应的ΔS>0，若不能自发进行，则需满足ΔH－TΔS>0，即ΔH>0，D正确。
焓变、熵变和温度对化学反应方向的影响
ΔH ΔS ΔH－TΔS 反应情况
－ ＋ 永远是负值 在任何温度下均自发进行
＋ － 永远是正值 在任何温度下均非自发进行
＋ ＋ 低温为正，高温为负 低温时非自发，高温时自发
－ － 低温为负，高温为正 低温时自发，高温时非自发
考点二　化学反应的调控——工业合成氨
可逆
放热
减小
③从反应速率和反应限度两个角度选择反应条件：
对合成氨反 应的影响　 影响因素 浓度 温度 压强 催化剂
增大合成氨 的反应速率 ________反应物浓度 ______温 ______压 使用
提高平衡混合物中氨的含量　　　 ________反应物浓度、________生成物浓度 ______温 ______压 无影响
增大
高
高
增大
低
高
减小
(2)实际工业合成氨反应的适宜条件
a．温度：400～500 ℃。
b．压强：10～30 MPa。
c．投料比：n(N2)∶n(H2)＝1∶2.8。
d．以铁触媒为催化剂。
e．采用循环操作提高原料利用率。
2．控制反应条件的基本措施
(1)控制化学反应速率的措施
通过改变反应体系的温度、溶液的浓度、气体的压强(或浓度)、固体的表面积以及使用催化剂等途径调控反应速率。
(2)提高转化率的措施
通过改变可逆反应体系的温度、溶液的浓度、气体的压强(或浓度)等改变可逆反应的限度，从而提高转化率。
3．化工生产适宜条件选择的一般原则
条件 原则
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，又要注意对二者影响的矛盾性
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、高压能力等
从催化剂的使用活性分析 注意催化剂的活性受温度的限制
4．合成氨工业的简要流程
(1)原料气的制取
N2：将空气液化、蒸发分离出N2或者将空气中的O2与碳作用生成CO2，除去CO2后得N2。
H2：用水和燃料(煤、焦炭、石油、天然气等)在高温下制取。用煤和水制H2的主要反应为
(2)制得的N2、H2需净化、除杂质，再用压缩机压缩至高压。
(3)氨的合成：在适宜的条件下，在合成塔中进行。
(4)氨的分离：经冷凝使氨液化，将氨分离出来，为提高原料的利用率，将没有完全反应的N2和H2送入合成塔循环，使其被充分利用。
【微思考】　(1)在一定温度和压强下，反应物氮气和氢气的体积比为1∶3时，平衡混合物中氨的含量最高，为何实际投料比为1∶2.8
(2)合成氨时为何没有采用更高的压强来提高反应速率和转化率？
提示：(1)氮气在催化剂上的吸附为合成氨催化历程中最慢的步骤，也是影响速率的关键步骤。实验表明，适当提高氮气的比例，使氮气和氢气的体积比为1∶2.8时，更能加快合成氨反应的进行，同时提高H2的转化率。
(2)合成氨时增大压强尽管可以同时提高反应速率和反应物的转化率。但是，压强越大，对材料的强度和设备的要求也越高，增加生产投资将降低综合经济效益。
【易错辨析】
(1)在合成氨的实际生活中，温度越低，压强越大越好。(　　)
[提示]　×　温度低，反应速率小，效率低。
(2)合成氨中，加入催化剂能提高原料转化率。(　　)
[提示]　×　催化剂只能改变化学反应速率，不能影响平衡移动。
(3)工业合成氨的反应是熵增加的放热反应，在任何温度下都可自发进行。(　　)
[提示]　×　ΔH<0，ΔS<0，高温时ΔH－TΔS>0，使反应不能自发进行。
(4)在合成氨工业中，加压可以加快反应速率，但压强过高，氨的产率会降低。(　　)
[提示]　×　加压可以加快反应速率，提高氨的产率，但实际生产中，压强也不宜过高，需要考虑设备的承受能力和实际的转化率。
(5)在工业合成氨中，将氨气液化、分离并对原料气循环使用，有利于提高原料的利用率，能节约生产成本。(　　)
[提示]　√　将氨气液化、分离，将未反应的氮气和氢气循环利用，都有利于提高原料的利用率，能节约生产成本。
(6)升高温度，化学反应速率一定增大，但转化率不一定增大。(　　)
[提示]　√　升高温度，化学平衡向吸热反应方向移动，转化率可能增大，也可能减小。
(7)合成氨温度选择500 ℃左右，主要是从反应速率角度考虑。(　　)
[提示]　√　对合成氨反应，升高温度，转化率减小，选择500 ℃左右主要是催化剂(铁触媒)在500 ℃左右的活性最大。
微考点1　工业合成氨原理分析
C．其他条件不变，增大起始n(N2)∶n(H2)的比值，可提高H2的平衡转化率
D．提高体系的压强可增大反应的化学平衡常数
[答案]　C
[解析]　该反应为熵减小的反应，若该反应能自发进行，则ΔH<0，A项错误；催化剂不能改变反应的ΔH，B项错误；其他条件不变，增大起始n(N2)∶n(H2)的比值，即相当于氢气量不变时，增加氮气的用量，平衡正向移动，可提高H2的平衡转化率，C项正确；化学平衡常数只与温度有关，温度不变，平衡常数不变，D项错误。
2．(2026·湖北荆门一模)合成氨反应的正反应是气体体积减小的放热反应，合成氨工业的生产流程如图所示。
下列关于合成氨工业的说法中错误的是(　　)
A．混合气体进行循环利用遵循绿色化学思想
B．合成氨反应须在低温下进行
C．对原料气进行压缩是为了增大原料气的转化率
D．使用催化剂可以提高反应的速率，但是不能使平衡向正反应方向移动
[答案]　B
[解析]　低温虽然有利于平衡正向移动，但低温会导致反应速率降低，不利于提高生产效率，B符合题意。
3．工业合成氨的流程图如图所示。下列有关生产条件的调控作用分析错误的是(　　)
A．步骤①中“净化”可以防止催化剂中毒
B．步骤②中“加压”可以加快反应速率，但压强过高，氨的产率会降低
C．步骤③中一般选择控制反应温度为400～500 ℃，因为在该温度下催化剂的活性最大
D．步骤④、⑤有利于提高原料的利用率，能节约生产成本
[答案]　B
[解析]　步骤①中“净化”可除去杂质，防止催化剂中毒，A正确；合成氨的反应为反应前后气体分子数减小的反应，增大压强有利于平衡正向移动，提高原料的转化率和氨的产率，加压也可以提高反应速率，B错误；400～500 ℃时催化剂的活性最大，催化效果最佳，因此步骤③中一般选择控制反应温度为400～500 ℃，C正确；步骤④、⑤有利于提高原料的利用率，能节约生产成本，D正确。
4．工业合成氨的示意图如图，根据流程回答相关的问题。
(2)合成氨时选择500 ℃而不采用更高的温度，主要考虑的因素是____________________________________________________________。
(3)合成氨时采用的压强为10～30 MPa，不采用更高压强的原因是____________________________________________________________。
(4)在合成氨工业的实际生产中，为提高反应物的转化率，通常还采取的措施有__________________________________________________。
(5)示意图中的X是________，Y是________。
(6)合成氨反应达到平衡时，NH3的体积分数与温度、压强的关系如图所示。根据此图分析合成氨工业最有前景的研究方向是________(填字母)。
A．提高分离技术
B．研制耐高压的合成塔
C．研制低温催化剂
D．探索不用N2和H2合成氨的新途径
[答案]　(1)升高温度、增大压强、增大反应物的浓度、使用催化剂等，都可以增大合成氨的反应速率；降低温度、增大压强、减小生成物浓度等都可以提高氮气或氢气的转化率
(2)合成氨反应是放热反应，温度过高会导致反应物的转化率太低；另外500 ℃时催化剂的催化活性最高
(3)对于合成氨反应，增大压强可以同时增大反应速率和提高反应物的转化率，但是，压强越大，对设备的要求越高，将增加生产成本，降低综合经济效益。故一般采用的压强为10～30 MPa
(4)使氨冷却成液氨并及时分离，分离后的原料气循环使用
(5)NH3　N2、H2混合气体
(6)C
[解析]　(6)由题图可知，NH3的体积分数随着温度的升高而显著下降，故要提高NH3的体积分数，必须降低温度，但目前所用催化剂铁触媒的活性最高时的温度为500 ℃左右，故最有前景的研究方向为研制低温催化剂。
5．(2026·东莞模拟)CO2催化加氢制取甲醇的研究，对于环境、能源问题都具有重要的意义。反应如下：
微考点2　化学反应的调控在工业生产中的应用
下列说法不正确的是(　　)
A．增大氢气浓度能提高二氧化碳的转化率
B．增大压强，有利于反应向生成甲醇的方向进行，反应Ⅰ的平衡常数增大
C．升高温度，生成甲醇的速率增大，反应Ⅱ的限度同时增大
D．选用理想的催化剂可以提高甲醇在最终产物中的比例
[答案]　B
[解析]　增大氢气的浓度，平衡正向移动，导致二氧化碳消耗量增大，所以二氧化碳转化率增大，故A正确；增大压强，平衡向气体体积减小的方向移动，则有利于反应Ⅰ向生成甲醇的方向进行，但是化学平衡常数只与温度有关，温度不变，化学平衡常数不变，故B错误；升高温度，化学反应速率都增大，平衡向吸热反应方向移动，反应Ⅱ平衡正向移动，则反应Ⅱ的限度增大，故C正确；催化剂具有专一性、选择性和高效性，所以选用理想的催化剂可以提高甲醇在最终产物中的比例，故D正确。
6．氨催化氧化是硝酸工业的基础。工业上
以氨和氧气为原料，利用“氨催化氧化法”生产
NO，在Pt-Rh合金催化剂作用下，发生主反应Ⅰ
和副反应Ⅱ：
下列说法错误的是(　　)
A．该催化剂在低温时对反应Ⅱ的选择性更好
B．520 ℃时，NH3的有效转化率约为66.7%
C．工业上氨催化氧化生成NO时，最佳温度应控制在840 ℃左右
D．高于400 ℃，n(N2)随温度升高而下降可能是反应Ⅱ的平衡逆向移动导致的
[答案]　B
[答案]　C
[解析]　碳氯化反应的ΔH<0、ΔS>0，在任意温度下ΔG＝ΔH－TΔS <0，则该反应在任意温度下均能自发进行，A错误；加压，反应速率增大，降温，反应速率减小，B错误；根据题给热化学方程式分析，反应中每消耗1 mol TiO2，转移4 mol电子，即转移电子的数目约为4×6.02 ×1023，C正确；将TiO2(s)与C(s)粉碎并混合均匀后反应可提高反应速率，但不能提高Cl2的平衡转化率，D错误。
8．化学反应原理在科研和生产中有广泛应用。
[答案]　(1)<　I2
(2)<　在1.3×104 kPa下，CO的转化率已较高，再增大压强CO转化率提高不大，同时生产成本增加
1．焓变、熵变和温度对化学反应进行方向的影响
2．化学反应的调控
基本要求
(1)符合设备条件、操作安全、经济成本低等；
(2)原料利用率高；
(3)反应快，产量高。
3．工业生产中化学反应条件的优化
从经济效益和社会效益等方面考虑
(1)从化学反应速率分析
既不能过快，又不能过慢；反应过快可能会有安全隐患，而过慢又会影响效益。
(2)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，并结合生产实际进行考虑。
(3)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。
(4)从实际生产能力分析
如设备承受高温、高压能力等。
(5)从催化剂角度分析
注意催化剂的活性对温度的要求。
(6)注意物质和能量的循环利用
提能训练　练案[36]
[答案]　B
[解析]　工业合成氨为放热反应，升温平衡逆向移动，平衡常数减小，B项正确；该反应的ΔS<0，ΔH<0，根据ΔG＝ΔH－TΔS<0时反应自发进行可知，该反应在低温条件下自发进行，无明显现象说明在常温常压下该反应的反应速率极慢，A项错误；对于放热反应，正反应的活化能比逆反应的活化能小，C项错误；由盖斯定律可知，第一个反应－第二个反应可得第三个反应，但不知道前两个反应ΔH的相对大小，故无法确定第三个反应ΔH的正负，D项错误。
2．(2024·北京卷)硫酸是重要化工原料，工业生产制取硫酸的原理示意图如下。
下列说法不正确的是(　　)
[答案]　B
3．相同温度和压强下，关于物质熵的大小比较，不合理的是(　　)
A．1 mol C(s，金刚石)>1 mol C(s，石墨)
B．1 mol H2(g)<2 mol H2(g)
C．1 mol H2O(s)<1 mol H2O(l)
D．1 mol H2S(g)>1 mol H2O(g)
[答案]　A
[解析]　从金刚石和石墨的结构组成上来看，金刚石的微观结构更有序，熵值更低，所以熵值1 mol C(s，金刚石)<1 mol C(s，石墨)，故A错误；气态分子数越多，熵值越大，故B正确；一般情况下，相同的物质的量的固体的熵值最小，液体其次，气体的熵值最大，故C正确；硫化氢和水蒸气的物质的量相同，而且都是气态，原子数相同，但硫化氢的摩尔质量大，所以硫化氢的熵值要大于水蒸气，故D正确。
4．已知NH4HCO3(s)===NH3(g)＋H2O(g)＋CO2(g)　ΔH＝＋185.57 kJ·mol－1，下列说法正确的是(　　)
A．该反应任何温度下都不能自发进行
B．该反应是一个熵增加的反应
C．其他条件不变，使用催化剂可以改变化学反应进行的方向
D．能自发进行的反应一定是放热反应，不能自发进行的反应一定是吸热反应
[答案]　B
[解析]　反应自发进行的条件为ΔG＝ΔH－TΔS<0，已知NH4HCO3(s)===NH3(g)＋H2O(g)＋CO2(g)　ΔH＝＋185.57 kJ·mol－1，ΔH>0，正反应方向为混乱度增大的方向，ΔS>0，高温时ΔG＝ΔH－TΔS<0，该反应能自发进行，故A错误；根据A项分析，正反应方向为混乱度增大的方向，ΔS>0，该反应是一个熵增加的反应，故B正确；其他条件不变，使用催化剂可以改变化学反应速率，不能改变平衡移动，则不能改变化学反应进行的方向，故C错误；反应能否自发进行不只与吸放热有关，如氢氧化钡晶体与氯化铵晶体的反应为吸热反应，能自发进行，故D错误。
5．氧元素是在自然界中分布最广的元素，
氧气在生产生活中有广泛的应用。1 mol O2随
温度升高时的熵(S)的变化示意图如图所示，
下列说法不正确的是(　　)
A．由图可知，1 mol O2(g)的熵值不是定值
B．物质的熵值与物质的组成、状态、温度等因素有关
C．熵值由94 J·K－1·mol－1→170 J·K－1·mol－1的过程：O2由液态转化为气态
D．相同温度和压强下，O4(g)、O3(g)、O2(g)的熵值依次减小
[答案]　D
[解析]　由题图可知，1 mol O2(g)的熵值随着温度的升高而增大，即其熵值不是定值，故A正确；其他条件相同时，混合物的熵值大于纯净物，当物质的组成和物质的量相同时，熵值：气态>液态>固态，当物质的组成、物质的量和状态相同时，温度越高，熵值越大，即物质的熵值与物质的组成、状态、温度等因素有关，故B正确；图像中出现的熵值由59 J·K－1·mol－1→67 J·K－1·mol－1、94 J·K－1·mol－1→170 J·K－1·mol－1的两个突变，是氧气状态的改变导致的，其中熵值由59 J·K－1·mol－1→67 J·K－1·mol－1是氧气由固态变为液态，94 J·K－1·mol－1 →170 J·K－1·mol－1是氧气由液态变为气态，故C正确；在同温同压下，物质的熵值的大小和其物质的量成正比，而由于三者的物质的量大小关系未知，故其熵值大小无法比较，故D错误。
[答案]　C
7．(2026·广东汕头模拟)化学与生产、生活息息相关，下列说法错误的是(　　)
A．将黄花梨放在冰箱里保存以减缓腐败速率
B．打开剧烈摇动后的碳酸饮料产生大量气泡的原因是压强对化学平衡的影响
C．工业合成氨选用的温度越低越好，压强越大越好
D．制造蜂窝煤时加入生石灰，与化学反应速率无关
[答案]　C
A．此反应自发进行的温度应低于465.2 K
B．步骤②中“加压”不能提高原料的转化率，但可以加快反应速率
C．步骤④中反应温度越高，催化剂活性越大，反应速率越快
D．步骤④⑤均有利于提高原料的平衡转化率
[答案]　A
[解析]　根据ΔH－TΔS<0反应可自发进行，即－92.2×103＋T× 198.2<0，则T<465.2(K)，所以此反应自发进行的温度应低于465.2 K，A正确；该反应为气体体积减小的反应，加压使其平衡正向移动，能提高原料的转化率，也可以加快反应速率，B错误；并不是温度越高，催化剂活性越大，铁触媒在500 ℃左右时活性最大，若温度过高，催化剂可能失活，反应速率减小，C错误；步骤④中催化剂不影响化学平衡移动，且该反应为放热反应，理论上降低温度，能使其平衡正向移动，而采用高温主要是加快反应的速率，则步骤④中的两个条件对提高原料的平衡转化率没有帮助，步骤⑤将NH3液化分离，使生成物NH3(g)浓度减小，平衡正向移动，有利于提高原料的平衡转化率，D错误。
A．使用合适的催化剂可加快该反应的反应速率和提高单位时间的产率
B．为提高效益，提高SO2的转化率，工业生产中选择在尽可能低的温度下进行
C．通入过量的空气可以提高SO2的转化率
D．反应后尾气中的SO2必须回收
[答案]　B
[解析]　使用合适的催化剂可加快该反应的反应速率，从而提高单位时间的产率，A正确；为使SO2尽可能多地转化为SO3即平衡正向移动，同时考虑到温度对速率的影响，工业生产中的反应温度并不是越低越好，应该尽可能选择催化剂的活性温度，B错误；通入过量的空气促使平衡正向移动，可以提高SO2的转化率，C正确；二氧化硫转化率在转化中并未达到100%转化，且二氧化硫为有毒性的污染性气体，需回收并循环利用，D正确。
10．(2026·河北秦皇岛一模)下列有关化学反应方向及其判据的说法中错误的是(　　)
A．1 mol H2O在不同状态时的熵值：S[H2O(l)]B．反应CaCO3(s)===CaO(s)＋CO2(g)　ΔH>0能否自发进行与温度有关
C．H2O2分解和HClO分解均是自发过程，故这两个反应的ΔH和ΔS的变化相同
D．常温下，反应4Fe(OH)2(s)＋O2(g)＋2H2O(l)===4Fe(OH)3(s)能自发进行，则该反应的ΔH<0
[答案]　C
[解析]　反应自发进行只能说明ΔH－TΔS<0，不能说明ΔH和ΔS的变化相同，C错误。
A．该反应的ΔH<0
B．该反应伴随着副反应的发生
C．工业上选择的较适宜温度为280～290 ℃
D．加入催化剂可以提高CH3OCH3的产率
[答案]　D
[解析]　由题图可知，随着温度的升高，CO的转化率降低，所以升高温度，平衡逆向移动，则该反应是放热反应，ΔH<0，A正确；由题图可知，CO的转化率降低的同时，CH3OCH3的产率在不同温度下差别大，即说明该反应伴随着副反应的发生，B正确；在280～290 ℃之间，CH3OCH3的产率较高，C正确；加入催化剂可以改变反应达到平衡的时间，但不能提高CH3OCH3的产率，D错误。
12．(2026·山东聊城二模)我国科学家
研发出一种新型双温催化剂Fe-TiO2－xHy，
该催化剂催化N2和H2合成NH3(反应体系
温度为495 ℃)的原理如图所示。下列说法
错误的是(　　)
A．“热Fe”上的变化属于焓增、熵增的变化
B．“热Fe”利于N2快速转化为N
C．“冷Ti”低于体系温度，有利于提高合成氨反应速率
D．该催化剂能较好地解决传统合成氨工艺中存在的反应速率和平衡产率的矛盾
[答案]　C
生共价键断裂的变化，为焓增、熵增的变化，A、B正确；“冷Ti”低于体系温度，有利于平衡向正反应方向移动，提高氨气的产率，但降低温度不利于提高合成氨反应速率，C错误；“热Fe”高于体系温度，有利于氮氮共价键的断裂，加快反应速率，“冷Ti”低于体系温度，有利于平衡向正反应方向移动，提高氨气的产率，所以该催化剂能较好地解决传统合成氨工艺中存在的反应速率和平衡产率的矛盾，D正确。
A．反应放热是合成氨反应自发进行的主要助力
B．选用Li2SO4作电解质的反应速率比选用K2SO4的快
C．N2先吸附于催化剂表面再参加合成氨反应
D．形成Li—S键合作用时，合成氨反应的ΔH的绝对值更大c
[答案]　D
[解析]　合成氨反应的ΔS<0，反应自发进行，要满足ΔG＝ΔH－TΔS<0，则必须满足ΔH<0，故反应放热是合成氨反应自发进行的主要助力，A正确；选用Li2SO4作电解质能形成Li—S键合作用，由题图可知反应在Li—S键合作用下，对应反应的活化能更低，反应速率更快，故选Li2SO4作电解质反应速率更快，B正确；由题图可知，N2是先吸附在催化剂表面：N2(g)→N2(g)*，再参加合成氨反应，C正确；焓变＝生成物总能量－反应物总能量，反应物与生成物能量不变，反应的焓变不变，即反应的焓变与反应路径无关，D错误。
下列说法正确的是(　　)
A．反应Ⅱ在高温下易自发进行
B．加入合适的催化剂可使Q点上移
C．随着温度的升高，COS的转化率一定减小
D．R点反应Ⅰ的平衡常数K为1
[答案]　D
[解析]　根据题图可知，反应中CH3OH的平衡体积分数随着温度升高而减小，说明反应Ⅱ为放热反应，且反应Ⅱ为熵减的反应，即ΔH<0、ΔS<0，则反应在低温下易自发进行，A错误；合适的催化剂可加快反应速率，但不能使平衡发生移动，B错误；根据题图可知，反应中CO的平衡体积分数随着温度升高而升高，说明升高温度反应Ⅰ正向进行，反应中CH3OH的平衡体积分数随着温度升高而减小，说明升高温度反应Ⅱ逆向进行，COS的转化率变化取决于两个反应谁占主导，故随着温度的升高，COS的转化率不一定减小，C错误；由题图可知，R
15．(2026·山东青岛一模，改编)2007年诺贝尔化学奖颁给了一位在固体表面化学研究中取得开拓性成就的化学家。他的成就之一是证实了氢气与氮气在固体催化剂表面合成氨的反应过程，模拟示意图如图。关于合成氨工艺，下列说法正确的是(　　)
A．图①到图③的活化能减去图⑤到图③的活化能就是合成氨反应的反应热
B．反应中有极性键的断裂与形成
C．当温度、体积一定时，在原料气中添加少量惰性气体，有利于提高平衡转化率
D．合成氨反应使用的条件高温、高压是为了提高反应物的平衡转化率
[答案]　A
[解析]　图①到图③为氮气和氢气中的化学键断裂的过程，图⑤到图③为氨中化学键断裂的过程，故图①到图③的活化能减去图⑤到图③的活化能就是合成氨反应的反应热，A正确；该反应过程中只有非极性键的断裂和极性键的形成，B错误；当温度、体积一定时，在原料气中添加少量惰性气体不影响各组分的浓度，因此不影响平衡，不能提高平衡转化率，C错误；合成氨的反应是气体总体积减小的放热反应，故高压是为了提高反应物的平衡转化率，但高温不是为了提高转化率，D错误。
回答下列问题：
(1)合成氨反应在常温下________(填“能”或“不能”)自发。
(2)________(填“高”或“低”，下同)温有利于提高反应速率，____________温有利于提高平衡转化率，综合考虑催化剂(铁触媒)活性等因素，工业常采用400～500 ℃。
针对反应速率与平衡产率的矛盾，我国科学家提出了两种解决方案。
(3)方案二：M-LiH复合催化剂。
下列说法正确的是________(填字母)。
a．300 ℃时，复合催化剂比单一催化剂效率更高
b．同温同压下，复合催化剂有利于提高氨的平衡产率
c．温度越高，复合催化剂活性一定越高
在合成氨过程中，需要不断分离出氨的原因为________(填字母)。
a．有利于平衡正向移动
b．防止催化剂中毒
c．提高正反应速率
[答案]　(1)能　(2)高　低　(3)a　(4)－1　a
[解析]　(1)对于合成氨反应，常温下，ΔG＝ΔH－TΔS＝－92.4 kJ·mol－1－298 K×(－0.2 kJ·K－1·mol－1)＝－32.8 kJ·mol－1<0，故合成氨反应在常温下能自发进行。(2)其他条件一定时，升高温度，可以提供更高的能量，使活化分子百分数增多，反应速率加快；合成氨反应是放热反应，要提高平衡转化率，即使反应平衡正向移动，应降低温度。(3)由题图可知，300 ℃时，复合催化剂催化时合成氨反应的反应速率比单一催化剂催化时大很多，说明300 ℃时复合催化剂比单一催化剂效率更高，a正确；同温同压下，复合催化剂能提高反应速率，但不能使平衡发生移动，故不能提高氨的平衡产率，b错误；温度过高，复合催化剂
可能会失去活性，催化效率反而降低，c错误。(4)将实验1、3中数据分别代入合成氨的速率方程可得：①q＝k·mα·nβ·pγ，③10q＝k·mα·nβ·(0.1p)γ，两式联立可得γ＝－1。合成氨过程中，不断分离出氨，即降低体系中c(NH3)，生成物浓度下降，平衡向正反应方向移动，但不会提高正反应速率，a正确，c错误；反应主产物即氨不能使催化剂中毒，b错误。
(1)A、B两点对应的正反应速率较大的
是___________________________________　___________________________________。
(2)掺入N2能提高乙苯的平衡转化率，
解释说明该事实：_____________________　____________________________________。
(3)用平衡分压代替平衡浓度计算600 ℃时的平衡常数Kp＝________ (保留两位有效数字，分压＝总压×物质的量分数)。
(4)控制反应温度为600 ℃的理由是_________________________　__________________________________________________________________________________________________________________________。
[答案]　(1)B
(2)正反应方向气体分子数增加，加入氮气稀释，相当于减压
(3)0.019 MPa
(4)600 ℃时，乙苯的转化率和苯乙烯的选择性均较高。温度过低，反应速率慢，转化率低；温度过高，选择性下降，还可能使催化剂失活，且能耗大
[解析]　(1)由题图可知，A、B两点对应的温度和压强都相同，A点是乙苯和氮气的混合气体，B点是纯乙苯，则B点乙苯浓度大于A点，浓度越大反应速率越大，则正反应速率B点大于A点。(3)由题图可知，反应温度为600 ℃，并保持体系总压为0.1 MPa时，乙苯的平衡转化率为40%，设乙苯的起始物质的量为1 mol，则依据题意可建立如下“三段式”：
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