第43講化學反應(yīng)的方向與調(diào)控【復(fù)習目標】1.知道化學反應(yīng)是有方向的，知道化學反應(yīng)的方向與反應(yīng)的焓變和熵變有關(guān)。2.認識化學反應(yīng)速率和化學平衡的綜合調(diào)控在生產(chǎn)、生活和科學研究中的重要作用。考點一化學反應(yīng)的方向1.自發(fā)反應(yīng)在一定條件下，無需外界幫助就能自發(fā)進行的反應(yīng)稱為自發(fā)反應(yīng)。2.熵和熵變(1)熵是度量體系混亂程度的物理量，符號為S。熵值越大，體系混亂度越大。(2)影響熵大小的因素①相同條件下，物質(zhì)不同熵不同。②同一物質(zhì)：S(g)＞S(l)＞S(s)。(3)熵變ΔS＝S(生成物)－S(反應(yīng)物)?；瘜W反應(yīng)的ΔS越大，越有利于反應(yīng)自發(fā)進行?！疚⑺伎?】下列對熵的理解正確的是(填序號)。①等質(zhì)量的同種物質(zhì)氣態(tài)時熵值最大，固態(tài)時熵值最?、隗w系越有序，熵值越??；越混亂，熵值越大③與外界隔離的體系，自發(fā)過程將導(dǎo)致體系的熵增大④25℃、1.01×105Pa時，2N2O5(g)4NO2(g)＋O2(g)提示：①②③3.判斷化學反應(yīng)方向的判據(jù)ΔG＝ΔH－TΔSΔG＜0時，反應(yīng)能自發(fā)進行；ΔG＝0時，反應(yīng)處于平衡狀態(tài)；ΔG＞0時，反應(yīng)不能自發(fā)進行?！疚⑺伎?】已知，ΔG＝ΔH－TΔS，ΔG的值只取決于反應(yīng)體系的始態(tài)和終態(tài)，忽略ΔH、ΔS隨溫度的變化。若ΔG＜0，則該反應(yīng)可以自發(fā)進行。(1)600℃時，下圖反應(yīng)能自發(fā)進行的是(填序號)。(2)500℃～1100℃下，反應(yīng)TiO2(s)＋C(s)＋2Cl2(g)TiCl4(g)＋CO2(g)(填“能”或“不能”)提示：(1)②③(2)能1.下列有關(guān)化學反應(yīng)方向及其判據(jù)的說法中錯誤的是()A.1molH2O在不同狀態(tài)時的熵值：S[H2O(l)]＜S[H2O(g)]B.反應(yīng)CaCO3(s)CaO(s)＋CO2(g)ΔH＞0C.H2O2分解和HClO分解均是自發(fā)過程，故這兩個反應(yīng)的ΔH和ΔS的變化相同D.常溫下，反應(yīng)4Fe(OH)2(s)＋O2(g)＋2H2O(l)4Fe(OH)3(s)能自發(fā)進行，則該反應(yīng)的ΔH＜答案：C解析：同一物質(zhì)聚集狀態(tài)不同熵值不同，熵值：氣態(tài)＞液態(tài)＞固態(tài)，1molH2O在不同狀態(tài)時的熵值：S[H2O(l)]＜S[H2O(g)]，故A正確；CaCO3(s)CaO(s)＋CO2(g)ΔH＞0，ΔS＞0，ΔH－TΔS＜0時能自發(fā)進行，因此，能否自發(fā)進行與溫度有關(guān)，故B正確；反應(yīng)自發(fā)只能說明ΔH－TΔS＜0，不能說明ΔH和ΔS的變化相同，故C錯誤；反應(yīng)物有4mol固體、2mol液態(tài)物質(zhì)、1mol氣體物質(zhì)，生成物只有固體，ΔS＜0，若能自發(fā)進行，ΔH－TΔS＜0，則ΔH必須小于0，故D2.(1)汽車燃油不完全燃燒時產(chǎn)生CO，有人設(shè)想按下列反應(yīng)除去CO：2CO(g)2C(s)＋O2(g)。已知該反應(yīng)的ΔH＞0，簡述該設(shè)想能否實現(xiàn)及依據(jù)：(2)超音速飛機在平流層飛行時，尾氣中的NO會破壞臭氧層?？茖W家正在研究利用催化技術(shù)將尾氣中的NO和CO轉(zhuǎn)變成CO2和N2，化學方程式為2NO(g)＋2CO(g)?2CO2(g)＋N2(g)。反應(yīng)能夠自發(fā)學生用書?第238頁進行，則反應(yīng)的ΔH0(填“＞”“＜”或“＝”)，理由是。(3)已知CaSO4(s)＋CO(g)?CaO(s)＋SO2(g)＋CO2(g)ΔH＝＋218kJ·mol－1，該反應(yīng)能夠自發(fā)進行的反應(yīng)條件是。答案：(1)不能實現(xiàn)，因為該反應(yīng)的ΔH＞0，ΔS＜0，ΔG＞0，反應(yīng)不可能自發(fā)進行(2)＜該反應(yīng)的ΔS＜0，因該反應(yīng)能自發(fā)進行，根據(jù)ΔG＝ΔH－TΔS＜0可知ΔH＜0(3)高溫3.在C和O2的反應(yīng)體系中：反應(yīng)①：C(s)＋O2(g)CO2(g) ΔH1＝－394kJ·mol－反應(yīng)②：2CO(g)＋O2(g)2CO2(g) ΔH2＝－566kJ·mol－反應(yīng)③：2C(s)＋O2(g)2CO(g)ΔH設(shè)y＝ΔH－TΔS，反應(yīng)①②和③的y隨溫度T的變化關(guān)系如圖所示。圖中對應(yīng)反應(yīng)③的線條是(填字母)。答案：a考點二化學反應(yīng)的調(diào)控——工業(yè)合成氨1.合成氨反應(yīng)的特點N2(g)＋3H2(g)?2NH3(g)ΔH＝－92.2kJ·mol－1，ΔS＝－198.2J·K－1·mol－1。2.合成氨反應(yīng)的理論分析條件提高反應(yīng)速率提高平衡轉(zhuǎn)化率壓強高壓高壓溫度高溫低溫催化劑使用無影響濃度增大氮氣或氫氣的濃度增大氮氣或氫氣的濃度，降低氨氣的濃度3.工業(yè)合成氨的適宜條件影響因素適宜條件溫度反應(yīng)溫度控制在400℃～500℃壓強10MPa～30MPa催化劑選擇鐵觸媒做催化劑濃度①N2、H2投料比為1∶2.8；②氨及時從混合氣中分離出去；③剩余氣體循環(huán)使用4.合成氨工業(yè)的簡要流程(1)原料氣的制取N2：將空氣液化、蒸發(fā)分離出N2或者將空氣中的O2與碳作用生成CO2，除去CO2后得N2。H2：用水和燃料(煤、焦炭、石油、天然氣等)在高溫下制取。用煤和水制H2的主要反應(yīng)為C＋H2O(g)高溫CO＋CO＋H2O(g)催化劑CO2＋(2)制得的N2、H2需凈化、除雜質(zhì)，再用壓縮機壓縮至高壓。(3)氨的合成：在適宜的條件下，在合成塔中進行。(4)氨的分離：經(jīng)冷凝使氨液化，將氨分離出來，為提高原料的利用率，將沒有完全反應(yīng)的N2和H2送入合成塔循環(huán)，使其被充分利用?！疚⑺伎肌?1)在一定溫度和壓強下，反應(yīng)物氮氣和氫氣的體積比為1∶3時，平衡混合物中氨的含量最高，為何實際投料比為1∶2.8？提示：氮氣在催化劑上的吸附為合成氨催化歷程中最慢的步驟，也是影響速率的關(guān)鍵步驟。實驗表明，適當提高氮氣的比例，使氮氣和氫氣的體積比為1∶2.8時，更能加快合成氨反應(yīng)的進行。(2)合成氨時為何沒有采用更高的壓強來提高速率和轉(zhuǎn)化率？提示：合成氨時增大壓強盡管可以同時提高反應(yīng)速率和反應(yīng)物的轉(zhuǎn)化率。但是，壓強越大，對材料的強度和設(shè)備的要求也越高，增加生產(chǎn)投資將降低綜合經(jīng)濟效益。學生用書?第239頁工業(yè)合成氨適宜條件選擇1.(2024·寧德區(qū)域性學業(yè)質(zhì)檢)關(guān)于合成氨反應(yīng)N2(g)＋3H2(g)?2NH3(g)ΔH＝－92.4kJ·mol－1，下列說法不正確的是()A.使用高效催化劑能減小反應(yīng)活化能B.為了提高原料利用率，N2和H2循環(huán)使用C.工業(yè)合成氨溫度為700K是因為升高溫度有利于提高H2的平衡轉(zhuǎn)化率D.恒溫恒容下，若體系的總壓強不再改變，說明該反應(yīng)已達平衡狀態(tài)答案：C解析：使用高效催化劑能降低反應(yīng)活化能，加快反應(yīng)速率，故A正確；合成氨工業(yè)，N2和H2循環(huán)使用可以提高原料利用率，故B正確；N2(g)＋3H2(g)?2NH3(g)的正反應(yīng)是放熱反應(yīng)，升高溫度平衡逆向移動，H2的平衡轉(zhuǎn)化率降低，工業(yè)合成氨溫度為700K是為了加快反應(yīng)速率，故C錯誤；N2(g)＋3H2(g)?2NH3(g)反應(yīng)前后氣體化學計量數(shù)之和不同，恒溫恒容下，壓強是變量，若體系的總壓強不再改變，說明該反應(yīng)已達平衡狀態(tài)，故D正確。綜合分析其他工業(yè)生產(chǎn)的適宜條件2.化學反應(yīng)原理在科研和生產(chǎn)中有廣泛應(yīng)用。(1)利用“化學蒸氣轉(zhuǎn)移法”制備TaS2晶體，發(fā)生反應(yīng)：TaS2(s)＋2I2(g)?TaI4(g)＋S2(g)ΔH＞0(Ⅰ)。如圖所示，反應(yīng)(Ⅰ)在石英真空管中進行，先在溫度為T2的一端放入未提純的TaS2粉末和少量I2(g)，一段時間后，在溫度為T1的一端得到了純凈TaS2晶體，則溫度T1T2(填“＞”“＜”或“＝”)。上述反應(yīng)體系中循環(huán)使用的物質(zhì)是。(2)CO可用于合成甲醇，反應(yīng)方程式為CO(g)＋2H2(g)?CH3OH(g)。CO在不同溫度下的平衡轉(zhuǎn)化率與壓強的關(guān)系如圖所示。該反應(yīng)ΔH0(填“＞”或“＜”)。實際生產(chǎn)條件控制在250℃、1.3×104kPa左右，選擇此壓強的理由是。答案：(1)＜I2(2)＜在1.3×104kPa下，CO的轉(zhuǎn)化率已較高，再增大壓強CO轉(zhuǎn)化率提高不大，同時生產(chǎn)成本增加3.“丁烯裂解法”是另一種重要的丙烯生產(chǎn)法，在生產(chǎn)過程中會有生成乙烯的副反應(yīng)發(fā)生。反應(yīng)如下：主反應(yīng)：3C4H8(g)催化劑4C3H6(g)副反應(yīng)：C4H8(g)催化劑2C2H4(g)測得上述兩反應(yīng)的平衡體系中，各組分的質(zhì)量分數(shù)(w)隨溫度(T)和壓強(p)變化的趨勢分別如圖甲和圖乙所示：(1)平衡體系中的C3H6(g)和C2H4(g)的質(zhì)量比是工業(yè)生產(chǎn)C3H6(g)時選擇反應(yīng)條件的重要依據(jù)之一，從產(chǎn)物的純度考慮，該數(shù)值越高越好，據(jù)圖甲和圖乙判斷，反應(yīng)條件應(yīng)選擇下列中的(填字母)。A.300℃、0.1MPa B.700℃、0.1MPaC.300℃、0.5MPa D.700℃、0.5MPa(2)有研究者結(jié)合圖甲數(shù)據(jù)并綜合考慮各種因素，認為450℃的反應(yīng)溫度比300℃或700℃更合適，從反應(yīng)原理角度分析其理由可能是。答案：(1)C(2)450℃時反應(yīng)速率較快，C3H6轉(zhuǎn)化率達到最大且副反應(yīng)進行程度不大解析：(1)由題圖甲可知，300℃時C2H4(g)的質(zhì)量分數(shù)接近于0，而溫度升高，C2H4(g)的質(zhì)量分數(shù)增大，故選擇300℃；由題圖乙可知，壓強增大，C2H4(g)的質(zhì)量分數(shù)減小，C3H6(g)的質(zhì)量分數(shù)增大，故選0.5MPa，因此控制反應(yīng)條件為300℃、0.5MPa。(2)溫度越低，反應(yīng)速率越慢，由題圖甲可知，300℃時反應(yīng)速率慢；溫度升高，C2H4(g)的質(zhì)量分數(shù)增大，700℃的副反應(yīng)的轉(zhuǎn)化率大于丁烯轉(zhuǎn)化成丙烯的轉(zhuǎn)化率。而450℃時，C3H6(g)的質(zhì)量分數(shù)達到最大值，且C2H4(g)的質(zhì)量分數(shù)在10％左右，產(chǎn)物中C3H6(g)的含量較高，故450℃更合適?；どa(chǎn)適宜條件選擇的一般原則條件原則從化學反應(yīng)速率分析既不能過快，又不能太慢從化學平衡移動分析既要注意外界條件對反應(yīng)速率和化學平衡影響的一致性，又要注意對二者影響的矛盾性從原料的利用率分析增加易得廉價原料，提高難得高價原料的利用率，從而降低生產(chǎn)成本從實際生產(chǎn)能力分析如設(shè)備承受高溫、高壓能力等從催化劑的使用活性分析注意催化劑的活性受溫度的限制學生用書?第240頁1.(2024·黑吉遼卷節(jié)選)為實現(xiàn)氯資源循環(huán)利用，工業(yè)上采用RuO2催化氧化法處理HCl廢氣：2HCl(g)＋12O2(g)?Cl2(g)＋H2O(g)ΔH1＝－57.2kJ·mol－1ΔSK。將HCl和O2分別以不同起始流速通入反應(yīng)器中，在360℃、400℃和440℃下反應(yīng)，通過檢測流出氣成分繪制HCl轉(zhuǎn)化率(α)曲線，如下圖所示(較低流速下轉(zhuǎn)化率可近似為平衡轉(zhuǎn)化率)回答下列問題：(1)ΔS0(填“＞”或“＜”)；T3＝℃。(2)下列措施可提高M點HCl轉(zhuǎn)化率的是(填字母)。A.增大HCl的流速 B.將溫度升高40℃C.增大n(HCl)∶n(O2) D.使用更高效的催化劑(3)圖中較高流速時，α(T3)小于α(T2)和α(T1)，原因是。答案：(1)＜360(2)BD(3)流速過快，反應(yīng)物分子來不及在催化劑表面接觸而發(fā)生反應(yīng)，導(dǎo)致轉(zhuǎn)化率下降，同時，T3溫度低，反應(yīng)速率低，故單位時間內(nèi)氯化氫的轉(zhuǎn)化率低解析：(1)反應(yīng)2HCl(g)＋12O2(g)?Cl2(g)＋H2O(g)前后的氣體分子數(shù)目減小，所以該反應(yīng)ΔS＜0，該反應(yīng)為放熱反應(yīng)，由于在流速較低時的轉(zhuǎn)化率視為平衡轉(zhuǎn)化率，由題圖可知在流速低的時候，溫度越高，HCl的轉(zhuǎn)化率越小，故T1代表的溫度為440℃，T3為360℃。(2)A項，增大HCl的流速，由題圖1可知，HCl的轉(zhuǎn)化率在減小，不符合題意；B項，M點對應(yīng)溫度為360℃，由題圖1可知，升高溫度，HCl的轉(zhuǎn)化率增大，符合題意；C項，由題圖1和2可知，增大n(HCl)∶n(O2)，HCl的轉(zhuǎn)化率減小，不符合題意；D項，M點未處于平衡狀態(tài)，使用高效催化劑，可以增加該溫度下的反應(yīng)速率，使M點HCl的轉(zhuǎn)化率增加，符合題意。(3)圖中在較高流速下，T3溫度下的轉(zhuǎn)化率低于溫度較高的T1和T2，主要是流速過快，反應(yīng)物分子來不及在催化劑表面接觸而發(fā)生反應(yīng)，導(dǎo)致轉(zhuǎn)化率下降，同時，T3溫度低，反應(yīng)速率低，2.(2023·遼寧卷節(jié)選)接觸法制硫酸的關(guān)鍵反應(yīng)為SO2的催化氧化：SO2(g)＋12O2(g)?SO3(gΔH＝－98.9kJ·mol－1(1)為尋求固定投料比下不同反應(yīng)階段的最佳生產(chǎn)溫度，繪制相應(yīng)轉(zhuǎn)化率(α)下反應(yīng)速率(數(shù)值已略去)與溫度的關(guān)系如圖甲所示，下列說法正確的是(填字母)。a.溫度越高，反應(yīng)速率越大b.α＝0.88的曲線代表平衡轉(zhuǎn)化率c.α越大，反應(yīng)速率最大值對應(yīng)溫度越低d.可根據(jù)不同α下的最大速率，選擇最佳生產(chǎn)溫度(2)為提高釩催化劑的綜合性能，我國科學家對其進行了改良。不同催化劑下，溫度和轉(zhuǎn)化率關(guān)系如圖乙所示，催化性能最佳的是(填字母)。答案：(1)cd(2)d解析：(1)根據(jù)不同轉(zhuǎn)化率下的反應(yīng)速率曲線可以看出，隨著溫度的升高反應(yīng)速率先加快后減慢，a錯誤；從題圖甲中所給出的速率曲線可以看出，相同溫度下，轉(zhuǎn)化率越低反應(yīng)速率越快，但在轉(zhuǎn)化率小于88％時的反應(yīng)速率圖像并沒有給出，無法判斷α＝0.88的條件下是平衡轉(zhuǎn)化率，b錯誤；從題圖甲可以看出隨著轉(zhuǎn)化率的增大，最大反應(yīng)速率不斷減小，最大反應(yīng)速率出現(xiàn)的溫度也逐漸降低，c正確；從題圖甲可以看出隨著轉(zhuǎn)化率的增大，最大反應(yīng)速率出現(xiàn)的溫度逐漸降低，這時可以根據(jù)不同轉(zhuǎn)化率選擇合適的反應(yīng)溫度以減少能源的消耗，d正確。(2)從題圖乙中可以看出標號為d的催化劑V-K-Cs-Ce對SO2的催化效果最好。課時測評43化學反應(yīng)的方向與調(diào)控對應(yīng)學生(時間：45分鐘滿分：60分)(本欄目內(nèi)容，在學生用書中以獨立形式分冊裝訂！)選擇題1－8題，每小題4分，共32分。1.相同溫度和壓強下，關(guān)于物質(zhì)熵的大小比較合理的是()A.1molCH4(g)＜1molH2(g)B.1molH2O(g)＜2molH2O(g)C.1molH2O(s)＞1molH2O(l)D.1molC(金剛石，s)＞1molC(石墨，s)答案：B解析：CH4(g)和H2(g)物質(zhì)的量相同，且均為氣態(tài)，CH4(g)含有的原子總數(shù)多，CH4(g)的摩爾質(zhì)量大，所以熵值：1molCH4(g)＞1molH2(g)，A錯誤；相同狀態(tài)的相同物質(zhì)，物質(zhì)的量越大，熵值越大，所以熵值：1molH2O(g)＜2molH2O(g)，B正確；等量的同種物質(zhì)，熵值關(guān)系為S(g)＞S(l)＞S(s)，所以熵值：1molH2O(s)＜1molH2O(l)，C錯誤；從金剛石和石墨的結(jié)構(gòu)組成上來看，金剛石的微觀結(jié)構(gòu)更有序，熵值更低，所以熵值：1molC(金剛石，s)＜1molC(石墨，s)，D錯誤。2.下列反應(yīng)在任何溫度下均能自發(fā)進行的是()A.2N2(g)＋O2(g)2N2O(g) ΔH＝＋16kJ·mol－B.Ag(s)＋12Cl2(g)AgCl(s) ΔH＝－127kJ·molC.HgO(s)Hg(l)＋12O2(g) ΔH＝＋91kJ·molD.H2O2(l)12O2(g)＋H2O(l) ΔH＝－98kJ·答案：D解析：A項，ΔH＞0，ΔS＜0，在任何溫度下，ΔH－TΔS＞0，即任何溫度下反應(yīng)都不能自發(fā)進行；B項，ΔH＜0，ΔS＜0，低溫下反應(yīng)能自發(fā)進行；C項，ΔH＞0，ΔS＞0，較高溫度時能自發(fā)進行；D項，ΔH＜0，ΔS＞0，在任何溫度下，ΔH－TΔS＜0，即在任何溫度下反應(yīng)均能自發(fā)進行。3.恒容絕熱的密閉容器中充入反應(yīng)物，在一定條件下分別發(fā)生四個不同的反應(yīng)，平衡常數(shù)與壓強隨反應(yīng)進行變化情況合理，且在高溫下能自發(fā)進行的是()答案：A解析：若為吸熱反應(yīng)，ΔH＞0，隨著反應(yīng)進行，溫度降低，K減小；p增大，說明氣體物質(zhì)的量增多，ΔS＞0，因此高溫下能自發(fā)進行，p減小，反應(yīng)不能自發(fā)進行。若為放熱反應(yīng)，ΔH＜0，隨著反應(yīng)進行，溫度升高，K減??；p增大，任何條件都能自發(fā)進行，p減小，低溫下能自發(fā)進行。4.合成氨反應(yīng)達到平衡時，NH3的體積分數(shù)與溫度、壓強的關(guān)系如圖所示。根據(jù)此圖分析合成氨工業(yè)最有前途的研究方向是()A.提高分離技術(shù)B.研制耐高壓的合成塔C.研制低溫催化劑D.探索不用N2和H2合成氨的新途徑答案：C解析：由題圖可知，NH3的體積分數(shù)隨著溫度的升高而顯著下降，故要提高NH3的體積分數(shù)，必須降低溫度，但目前所用催化劑鐵觸媒的活性最高時的溫度為500℃，故最有前途的研究方向為研制低溫催化劑。5.(2024·?？趦尚Ｂ?lián)考)已知：2NH3(g)＋CO2(g)?CO(NH2)2(s)＋H2O(g)。以空氣等為原料合成尿素[CO(NH2)2]的流程如圖所示(部分產(chǎn)物略去)。下列敘述錯誤的是()A.N2與H2的反應(yīng)是放熱反應(yīng)，合成工藝中溫度越低越好B.利用物質(zhì)的沸點不同分離空氣C.在高壓的條件下更有利于尿素的合成D.煤與氧氣反應(yīng)放出的熱量可提供給合成氨工藝答案：A解析：溫度越低，化學反應(yīng)速率越慢，從而降低產(chǎn)率，故合成工藝中要選擇合適的溫度，故A錯誤；利用物質(zhì)的沸點不同將空氣分離，故B正確；根據(jù)反應(yīng)方程式：2NH3＋CO2?CO(NH2)2＋H2O，該反應(yīng)是氣體體積減小的反應(yīng)，加壓平衡正向移動，所以從提高產(chǎn)率角度來說，在加壓的條件下反應(yīng)更有利于尿素的合成，故C正確；煤與氧氣發(fā)生的是氧化反應(yīng)，氧化反應(yīng)都放熱，放出的熱量可提供給合成氨工藝，故D正確。6.硫酸是一種重要的化工產(chǎn)品，目前主要采用“接觸法”進行生產(chǎn)。有關(guān)反應(yīng)2SO2＋O2催化劑加熱2SO3的說法中不正確的是(A.實際生產(chǎn)中，SO2、O2再循環(huán)使用提高原料利用率B.實際生產(chǎn)中，為了提高反應(yīng)速率，壓強越高越好C.在生產(chǎn)中，通入過量空氣的目的是提高SO2的轉(zhuǎn)化率D.實際生產(chǎn)中，選定400～500℃作為操作溫度的主要原因是催化劑的活性最高答案：B解析：二氧化硫和氧氣的反應(yīng)為可逆反應(yīng)，SO2和O2不能反應(yīng)完，因此SO2和O2需再循環(huán)利用以提高原料利用率，A正確；壓強過大，設(shè)備可能無法承受，適當增大壓強可提高反應(yīng)速率和轉(zhuǎn)化率，B錯誤；通入過量的空氣，則反應(yīng)平衡正向移動，SO2的轉(zhuǎn)化率提高，C正確；實際生產(chǎn)中，溫度為400～500℃時，催化劑的活性最高，因此選定400～500℃作為操作溫度，D正確。7.已知體系自由能變化ΔG＝ΔH－TΔS，ΔG＜0時反應(yīng)能自發(fā)進行，兩個氫化反應(yīng)的ΔG與溫度的關(guān)系如圖所示，下列說法正確的是()A.反應(yīng)①的ΔS＜0B.反應(yīng)②在600℃時的反應(yīng)速率很快C.溫度大于1000℃時，反應(yīng)①能自發(fā)進行D.反應(yīng)②的ΔH＞0答案：C解析：反應(yīng)①隨溫度的升高，ΔG逐漸減小，則ΔS＞0，故A錯誤；該題可以推測自發(fā)反應(yīng)時的溫度，但無法推測某溫度下的反應(yīng)速率快慢，故B錯誤；反應(yīng)①在溫度大于1000℃時ΔG＜0，故此時反應(yīng)①能自發(fā)進行，故C正確；根據(jù)圖像和數(shù)學知識可知，反應(yīng)②的ΔH＜0，故D錯誤。8.(2024·湖南永州聯(lián)考)將一定量純凈的氨基甲酸銨置于特制的密閉真空容器中(假設(shè)容器體積不變，固體試樣體積忽略不計)，使其達到分解平衡：NH2COONH4(s)?2NH3(g)＋CO2(g)。該條件下的平衡數(shù)據(jù)如下表，下列說法正確的是()溫度/°C15.020.025.030.035.0平衡總壓強/kPa5.78.312.017.124.0平衡氣體總濃度/(×10－3mol·L－1)2.43.44.86.89.4A.該可逆反應(yīng)達到平衡的標志之一是混合氣體平均相對分子質(zhì)量不變B.因該反應(yīng)熵變ΔS大于0，焓變ΔH大于0，所以在低溫下正向自發(fā)進行C.達到平衡后，若在恒溫下壓縮容器體積，氨基甲酸銨固體的質(zhì)量增加D.根據(jù)表中數(shù)據(jù)，計算15.0℃時的NH3平衡濃度為1.6mol·L－1答案：C解析：根據(jù)化學方程式NH2COONH4(s)?2NH3(g)＋CO2(g)可知，生成的氣體的物質(zhì)的量之比始終是2∶1，所以氣體的平均相對分子質(zhì)量始終不變，故不能作為達到平衡狀態(tài)的判斷依據(jù)，A項錯誤；從題表中數(shù)據(jù)可以看出，隨著溫度升高，氣體的總濃度增大，平衡正向移動，則該反應(yīng)的正反應(yīng)為吸熱反應(yīng)，ΔH＞0，反應(yīng)中固體變?yōu)闅怏w，混亂度增大，ΔS＞0，根據(jù)ΔG＝ΔH－TΔS可知反應(yīng)在高溫下正向自發(fā)進行，B項錯誤；壓縮容器體積，氣體壓強增大，平衡逆向移動，氨基甲酸銨固體的質(zhì)量增加，C項正確；反應(yīng)中生成的氨和二氧化碳的濃度之比為2∶1，總濃度為2.4×10－3mol·L－1，所以氨的濃度為1.6×10－3mol·L－1，D項錯誤。9.(18分)(2024·重慶長壽中學檢測)氨在國民經(jīng)濟生產(chǎn)中占有重要地位。下圖是合成氨的簡要流程，反應(yīng)方程式：N2(g)＋3H2(g)?2NH3(g)ΔH＜0(1)圖中X是，這樣操作的目的是。(2)T℃時在容積為2L的密閉恒容容器中充入0.8molN2(g)和1.6molH2(g)，5min后達到平衡，測得N2的濃度為0.2mol/L。①計算此段時間的反應(yīng)速率v(NH3)＝，H2的轉(zhuǎn)化率。②已知300℃時K＝0.86，則(2)中的反應(yīng)溫度T300(填“＞”“＜”或“＝”)。若向平衡后的體系中同時加入1.2molN2、1.6molH2、1.2molNH3，平衡將(填“正向移動”“不移動”或“逆向移動”)。(3)下列措施可提高N2平衡轉(zhuǎn)化率的是(填序號)。a.恒容時充入H2b.恒容時將NH3從體系中分離c.恒容時充入Hed.加入合適的催化劑(4)科學家一直致力于研究常溫、常壓下“人工固氮”的新方法。曾有實驗報道：在低溫、常壓、光照條件下，N2在催化劑(摻有少量Fe2O3的TiO2)表面與水發(fā)生反應(yīng)：2N2(g)＋6H2O(l)?4NH3(g)＋3O2(g)ΔH＝＋765.2kJ·mol－1。進一步研究NH3生成量與溫度的關(guān)系，部分實驗數(shù)據(jù)見下表(光照、壓強1.0×105Pa、反應(yīng)時間3h)：T/K303313323353NH3生成量/(×10－6mol)4.85.96.02.0當溫度高于323K時，NH3的生成量反而降低的可能原因是。答案：(1)N2、H2提高原料的利用率(2)①0.08mol/(L·min)75％②＜正向移動(3)ab(4)催化劑失去活性；氨氣與氧氣發(fā)生副反應(yīng)；溫度升高液態(tài)水脫離催化劑表面，降低了氮氣在催化劑表面與水接觸的幾率解析：(1)冷凝器將氨氣冷凝分離出后，氮氣和氫氣進入壓縮機循環(huán)，則X為N2、H2，這樣操作的目的是提高原料的利用率；(2)①在容積為2L的密閉恒容容器中充入0.8molN2(g)和1.6molH2(g)，開始時，氮氣和氫氣的濃度分別為0.4mol/L和0.8mol/L，5min后達到平衡，測得N2的濃度為0.2mol/L，氫氣的濃度為0.8mol/L－3×(0.4－0.2)mol/L＝0.2mol/L，氨氣的濃度為2×(0.4－0.2)mol/L＝0.4mol/L，則此段時間的反應(yīng)速率v(NH3)＝ΔcΔt＝0.4mol/L5min＝0.08mol/(L·min)，消耗氫氣的物質(zhì)的量為1.6－0.2×2mol＝1.2mol，則H2的轉(zhuǎn)化率＝消耗H2的物質(zhì)的量H2的總物質(zhì)的量×100％＝1.21.6×100％＝75％；②T℃時，平衡常數(shù)K＝c2(NH3)c(N2)·c3(H2)＝0.420.2×0.23＝100，300℃時K＝0.86，相比于300℃，平衡常數(shù)增大，平衡正移，由于合成氨為放熱反應(yīng)，則T＜3