第43講化學(xué)反應(yīng)的方向與調(diào)控

【復(fù)習(xí)目標(biāo)】1.知道化學(xué)反應(yīng)是有方向的，知道化學(xué)反應(yīng)的方向與反應(yīng)的婚變和燧

變有關(guān)。2.認(rèn)識化學(xué)反應(yīng)速率和化學(xué)平衡的綜合調(diào)控在生產(chǎn)、生活和科學(xué)研究中的重

要作用。

考點一化學(xué)反應(yīng)的方向

必備知識

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.炳和病變

⑴烯是度量體系混亂程度的物理量,符號為S。端值越大，體系混亂度越大。

⑵影響燧大小的因素

①相同條件下，物質(zhì)不同嫡不同。

②同一物質(zhì)：5（g）＞S（l）＞5（s）o

（3）燧變

AS=S（生成物）一S（反應(yīng)物）?；瘜W(xué)反應(yīng)的AS越大，越有利于反應(yīng)自發(fā)進行。

【微思考1]下列對烯的理解正確的是（填序號）。

①等質(zhì)量的同種物質(zhì)氣態(tài)時精值最大，固態(tài)時炳值最小

②體系越有序，幅值越??；越混亂，嫡值越大

③與外界隔離的體系，自發(fā)過程將導(dǎo)致體系的炳增大

④25C、1.01X105Pa時，2N2O5（g）^4NO2（g）+O2（g）是嫡減反應(yīng)

提示：①②③

3.判斷化學(xué)反應(yīng)方向的判據(jù)

bG=NH-TNS

△G＜（）時，反應(yīng)能自發(fā)進行；

AG=0時，反應(yīng)處于平衡狀態(tài);

△G＞0時，反應(yīng)不能自發(fā)進行。

【微思考2]已知，\G=NH—T\S,AG的值只取決于反應(yīng)體系的始態(tài)和終態(tài)，忽

略△”、AS隨溫度的變化。若AGV0,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)。

(

二TiO()2Cl(g)=TiCI(g)+O(g)—

28+242①

。

3弓

；

3、

V

_^yg)=CO2(g)②

-500③

50060070080090010001100

溫度出

(2)500。?i100C下，反反TiO2(s)+C(s)+2C12(g)^TiCl4(g)+CO2(g)(填

“能”或“不能”)自發(fā)進行。

提示：⑴②③⑵能

關(guān)鍵能力

1.下列有關(guān)化學(xué)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)時的端值：S[H2O(l)l<S|H2O(g)]

B.反應(yīng)CaCO3(s)—CaO(s)+CO2(g)△”>()能否自發(fā)進行與溫度有關(guān)

C.H2O2分解和HC1O分解均是自發(fā)過程，故這兩個反應(yīng)的AH和AS的變化相同

D.常溫下，反應(yīng)4Fe(OH)2(s)+O2(g)+2H2O⑴一4Fe(OH)3⑸能自發(fā)進行，則該反應(yīng)

的AHVO

答案：C

解析：同一物質(zhì)聚集狀態(tài)不同嫡值不同，嫡值：氣態(tài)〉液態(tài)〉固態(tài)，ImolPhO在不同

狀態(tài)時的嫡值：5[H2O(l)]<5[H2O(g)],故A正確；CaCO3(s)^CaO(s)+CO2(g)AH

>0,AS>0,△”一7ASV0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AH—TASVO,不能說明△”和AS的變化相同，故C錯誤；反

應(yīng)物有4moi固體、2moi液態(tài)物質(zhì)、1mol氣體物質(zhì)，生成物只有固體，ASVO,若能

自發(fā)進行，\H-TbS〈O,則△”必須小于0,故D正確。

2.(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：2C0(g)—2C(s)

+O2(g)o已知該反應(yīng)的△〃>(),簡述該設(shè)想能否實現(xiàn)及依據(jù)：。

⑵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(xué)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(xué)方程式為2NO(g)+

2CO(g)^2CO2(g)+N2(g)o反應(yīng)能夠自發(fā)

學(xué)生用書I第238頁

進行，則反應(yīng)的0(填“>”“V”或“=”)，理由是

1

(3)已知CaSO4(s)+CO(g)^CaO(s)+SO2(g)+CO2(g)A//-+218kJmoF,該反應(yīng)能

夠自發(fā)進行的反應(yīng)條件是o

答案：(1)不能實現(xiàn)，因為該反應(yīng)的△”>(),AS<0,AG>0,反應(yīng)不可能自發(fā)進行

(2)<該反應(yīng)的ASVO,因該反應(yīng)能自發(fā)進行，根據(jù)TASVO可知△"<()

(3)高溫

3.在C和的反應(yīng)體系中：

-1

反應(yīng)①：C(s)+O2(g)^=CO2(g)A//i=-394kJmol

1

反應(yīng)②：2C0(g)+O2(g)^=2CO2(g)\Hi=-566kJ-moF

反應(yīng)③：2Js)+O2(g)^2co(g)NH3

^y=bH—TNS,反應(yīng)①②和③的y隨溫度7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(xué)反應(yīng)的調(diào)控——工業(yè)合成氨

必備知識/

1.合成氨反應(yīng)的特點

N2（g）+3H2（g）=2NH3（g）人”=一92.2kJ-mol_1,AS=-198.2JKlmo「。

（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。

【微思考】（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氮催化歷程中最慢的步驟，也是影響速率的關(guān)鍵

步驟。實險表明，適當(dāng)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(xué)生用書1第239頁

關(guān)鍵能力

由①工業(yè)合成氨適宜條件選擇

1.（2024?寧德區(qū)域性學(xué)業(yè)質(zhì)檢）關(guān)于合成氨反應(yīng)N2（g）+3H2（g）=2NH3（g）△〃=-92.4

kJ.moC1,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；合成氮工業(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，出的平衡轉(zhuǎn)化率降低，工業(yè)合成氮溫度為700

K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(xué)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。

考向茶綜合分析其他工業(yè)生產(chǎn)的適宜條件

2.化學(xué)反應(yīng)原理在科研和生產(chǎn)中有廣泛應(yīng)用。

⑴利用“化學(xué)蒸氣轉(zhuǎn)移法”制備TaS2晶體，發(fā)生反應(yīng)：TaS2⑸+2L(g)=Tal4(g)+

S2(g)△”>0(1)。如圖所示，反應(yīng)(I)在石英真空管中進行，先在溫度為72的一端放

入未提純的TaS2粉末和少量b(g),一段時間后，在溫度為行的一端得到了純凈TaS2

晶體，則溫度T)，(填或"=")o上述反應(yīng)體系中循環(huán)使用的

物質(zhì)是o

溫度。端溫度八端

~,II、

一?。?:期L"(g)

\?\

TaS2晶體加熱爐TaS2粉末

(2)C0可用于合成甲醇，反應(yīng)方程式為CO(g)+2H2(g)=CH30H(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)A”―0(填“>”或“V”)。實際

生產(chǎn)條件控制在25()℃、1.3X1()4kPa左右，選擇此壓強的理由是

￡

00

就80

360

牌40

超20

米

8g

答案：(l)v12(2)<在1.3義1。4kPa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);

催竹劑

副反應(yīng)：C,H/g)2c2H4(g)。

測得上述兩反應(yīng)的平衡體系中，各組分的質(zhì)量分?jǐn)?shù)(卬)隨溫度⑺和壓強(P)變化的趨勢

分別如圖甲和圖乙所示：

w1%w/%

80

甲乙

(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℃>0.1MPaB.700℃、0.1MPa

C.300℃、().5MPaD.700℃、().5MPa

⑵有研究者結(jié)合圖甲數(shù)據(jù)并綜合考慮各種因素，認(rèn)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o

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°C時C2H4(g)的質(zhì)量分?jǐn)?shù)接近于0,而溫度升高，C2H4(g)

的質(zhì)量分?jǐn)?shù)增大，故選擇300°C；由題圖乙可知，壓強增大，C2H4(g)的質(zhì)量分?jǐn)?shù)減

小，C3H6(g)的質(zhì)量分?jǐn)?shù)增大，故選0.5MPa,因此控制反應(yīng)條件為300℃、0.5MPa。

⑵溫度越低，反應(yīng)速率越慢，由題圖甲可知，30()℃時反應(yīng)速率慢；溫度升高，

C2H4(g)的質(zhì)量分?jǐn)?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?jǐn)?shù)達到最大值，且C2H4(g)的質(zhì)量分?jǐn)?shù)在10%左右，產(chǎn)物

中C3H6(g)的含量較高，故450℃更合適。

,練后歸納?

化工生產(chǎn)適宜條件選擇的一般原則

條件原則

從化學(xué)反應(yīng)速率分析既不能過快，又不能太慢

既要注意外界條件對反應(yīng)速率和化學(xué)平衡影響的一

從化學(xué)平衡移動分析

致性，又要注意對二者影響的矛盾性

增加易得廉價原料，提高難得高價原料的利用率，

從原料的利用率分析

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(xué)生用書1第24()頁

高考真題

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RuCh催化氧化法處理HC1

廢氣：2HCl(g)+M)2(g)=C12(g)+H2O(g)AHi=-57.2kJ-mol-1ASK。將HCI和

Ch分別以不同起始流速通入反應(yīng)器中，在360°C、400℃和440℃下反應(yīng)，通過檢測

流出氣成分繪制HC1轉(zhuǎn)化率(幻曲線，如下圖所示(較低流速下轉(zhuǎn)化率可近似為平衡轉(zhuǎn)

化翁

O

6.10,80)

90

80

70n(HCl)：〃(0J=4:4

60

0.180.140.1()0.06

HC1流速/(md-h')

圖2

回答下列問題：

(1)AS0(填“>”或"V")；T3=ro

⑵下列措施可提高M點HCI轉(zhuǎn)化率的是(填字母)。

A.增大HC1的流速B.將溫度升高40℃

C.增大/?(HCI):〃(。2)D.使用更高效的催化劑

(3)圖中較高流速時，aS)小于a(⑸和Q⑺),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，丁3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：⑴反應(yīng)2HCl（g）+#h（g）=C12（g）+H2O（g）前后的氣體分子數(shù)目減小，所以該反

應(yīng)ASV0,該反應(yīng)為放熱反應(yīng)，由于在流速較低酎的轉(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，HC1的轉(zhuǎn)化率越小，故力代表的溫度為440°C,73

為360℃。（2）A項，增大HC1的流速，由題圖1可知，HC1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，HC1的轉(zhuǎn)化率增大，

符合題意；C項，由題圖1和2可知，增大〃（HC1）:〃（Ch）,HC1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HC1的轉(zhuǎn)化率增加，符合題意。（3）圖中在較高流速下，八溫度下的轉(zhuǎn)化率

低于溫度較高的力和一,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，心溫度低，反應(yīng)速率低，故單位時間內(nèi)氯化氫的轉(zhuǎn)

化率低。

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）+；O2（g）^SO3（g）

A//=—98.9kJmol1

⑴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⑷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=0.88

'a=0.90

Xa=0.92

470480490500510520

溫度/r

圖甲

a.溫度越高，反應(yīng)速率越大

b.a=0.88的曲線代表平衡轉(zhuǎn)化率

c.a越大，反應(yīng)速率最大值對應(yīng)溫度越低

d.可根據(jù)不同。下的最大速率，選擇最佳生產(chǎn)溫度

(2)為提高機催化劑的綜合性能，我國科學(xué)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)。

8o

后

卻6Q

也

那4

Oto

So

2

0-1~~~~~~~~~~~>

300350400450500550

溫度汽

圖乙

答案：⑴cd(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a=

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(biāo)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(xué)反應(yīng)的方向與調(diào)控著痣

用書P465

(時間:45分鐘滿分：60分)

(本欄目內(nèi)容，在學(xué)生用書中以獨立形式分冊裝訂！)

選擇題1一8題，每小題4分，共32分。

1.相同溫度和壓強下，關(guān)于物質(zhì)烯的大小比較合理的是()

A.1molCH4(g)<lmolH2(g)

B.1molH2O(g)<2molH2O(g)

C.1molH20(S)>1molH2O(1)

D.lmolC(金剛石，s)>lmolC(石墨，s)

答案：B

解析:CHMg)和H2(g)物質(zhì)的量相同,且均為氣態(tài)，CH4g)含有的原子總數(shù)多，CH4(g)

的摩爾質(zhì)量大，所以嫡值：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，炳值越大，所以嫡值：1molH2O(g)V2molH2O(g),B正確；等

量的同種物質(zhì)，炳值關(guān)系為S(g)>S(l)>S(s),所以另值：lmolH2O(s)VlmolH2(XD，

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，嫡值更低，

所以嫡值：ImolC(金剛石，s)<lmolC(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()

-1

A.2N2(g)+O2(g)^=2N2O(g)\H=+16kJ-rnol

B.Ag(s)+*12(g)^AgCl⑸\H=-127kJ-moF1

C.HgO=Hg⑴+[O2(g)△"=+91kJmor1

D.H2O2(I)^|02(g)+H2O(I)\H=-98kJmoL

答案：D

解析：A項，A//X),AS<0,在任何溫度下，AH-TASX),即任何溫度下反應(yīng)都不

能自發(fā)進行；B項，AW<0,A5<0,低溫下反應(yīng)能自發(fā)進行；C項，A">。，A5>

0,較高溫度時能自發(fā)進行；D項，AH<0,AS>0,在任何溫度下，A//-TAS<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()

CD

答案：A

解析：若為吸熱反應(yīng)，AH>0,隨著反應(yīng)進行，溫度降低，K減?。籶增大，說明氣體

物質(zhì)的量增多，AS〉。，因此高溫下能自發(fā)進行，〃減小，反應(yīng)不能自發(fā)進行。若為放

熱反應(yīng)，AHV0,隨著反應(yīng)進行，溫度升高，K減小；〃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?jǐn)?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()

0溫度汽

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，N%的體積分?jǐn)?shù)隨著溫度的升高而顯著下降，故要提高NH3的體

積分?jǐn)?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()

林

A.用與比的反應(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(xué)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+H20,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)2s02+

O2與黑2sO3的說法中不正確的是()

A.實際生產(chǎn)中，S02、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°C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)，SC)2和。2不能反應(yīng)完，因此SC)2和。2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(dāng)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40()?5()0℃作為操作溫度，D正確。

7.已知體系自由能變化AG=AH—TAS,AGV0時反應(yīng)能自發(fā)進行，兩個氫化反應(yīng)的

△G與溫度的關(guān)系如圖所示，下列說法正確的是()

溫度化

A.反應(yīng)①的ASV0

B.反應(yīng)②在600°C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A/7>0

答案:C

解析：反應(yīng)①隨溫度的升高，AG逐漸減小，則AS>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

1000C時AG<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(xué)知識可知，

反應(yīng)②的△"<(),故D錯誤。

8.(2024.湖南永州聯(lián)考)將一定量純凈的氨基甲酸核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)o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

2.43.44.86.89.4

/(X10-3n13L」)

A.該可逆反應(yīng)達到平衡的標(biāo)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)爆變AS大于0,焰變△“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，氨基甲酸鏤固體的質(zhì)量增加

D.根據(jù)表中數(shù)據(jù)，計算15.()℃時的N%平衡濃度為1.6mol-L-1

答案：C

解析：根據(jù)化學(xué)方程式NH2coONH4(s)=2NH3(g)+CCh(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)，△”>(),反應(yīng)中固體變?yōu)闅?/p>

體，混亂度增大，AS>0,根據(jù)AG=A〃-7As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，氨基甲酸鎂固體的質(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2.4X10、mol-L

「，所以氨的濃度為1.6X10-3moiLr，D項錯誤。

9.(18分)(2024.重慶長壽中學(xué)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：N?(g)+3H2(g)=2NH3(g)AH<0

(1)圖中X是,這樣操作的目的是O

(2)7℃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O(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

“二”)。若向平衡后的體系中同時加入1.2molN2、1.6mol氏、1.2molNH3,平衡將

(填“正向移動”“不移動”或“逆向移動

⑶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H2

b.恒容時將N%從體系中分離

c.恒容時充入He

d.加入合適的催化劑

(4)科學(xué)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，N?在催化劑(摻有少量Fe2Ch的TiO,)表面與水發(fā)生反應(yīng)：

2N2(g)+6H2O(l)^4NH3(g)+3O2(g)△〃=+765.2kJ-moP^進一步研究N%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l.()Xl()5pa、反應(yīng)時間3h)：

77K303313323353

NH3生成量/(XlO^mol)4.85.96.02.0

當(dāng)溫度高于323K時，NFhBJ生成量反而降低的可能原因是o

答案：(1)N2>H2提高原料的利用率

⑵①0.08mol/(L?min)75%②V正向移動

⑶ab

(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兒率

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0.8

molNz（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—3X（04—

0.2）mol/L=0.2mol/L,氨氣的濃度為2義（0.4—0.2）mol/L=0.4mol/L,則此段時間的

反應(yīng)速率“NH3）=包=04moiL=（）（）8mol/（L?min）,消耗氫氣的物質(zhì)的量為1.6—0.2X2

At5min

mol=1.2mol,則上的轉(zhuǎn)化率=嗎券粵黑X100%=理*100%=75%；②T℃

H2的總物質(zhì)的量1.6

時，平衡常數(shù)K=）o''尸100,300℃時K=0.86,相比于300°C,平衡

?"?3-=-3

C（N2）C（H2）0.2X0.2

常數(shù)增大，平衡正移，由于合成氨為放熱反應(yīng)，則7〈300℃,若向平衡后的體系中同

時加入1.2molN2、1.6mol出、1.2molNH3,此時氮氣、氫氣和氯氣的物質(zhì)的量濃度

分別為（）.8mol/L、1.（）mol/L、1.（）mol/L,Q=〃"）=.=i.25VK,則平衡將

33

wC（N2）C（H2）0.8X1.0

正向移動；（3）恒容時充入H2,體系總壓強增大，反應(yīng)物濃度增大，平衡正移，則N2

平衡轉(zhuǎn)化率增大，故a正確；恒容時將NH3從體系中分離，減小生成物濃度，平衡正

移，則N2平衡轉(zhuǎn)化率增大，故b正確；恒容時充入He,體系總壓強增大，各物質(zhì)的

濃度均不變，平衡不移動，則N2平衡轉(zhuǎn)化率不變，故c錯誤；加入合適的催化劑，平

衡不移動，則N2平衡轉(zhuǎn)化率不變，故d錯誤；（4）當(dāng)溫度高于323K時，NH3的生成量

反而降低的可能原因是催化劑失去活性；發(fā)生副反應(yīng)氨氣與氧氣反應(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。

10.（10分）工業(yè)合成氨是人類科學(xué)技術(shù)的一項重大突破，目前已有三位科學(xué)家因其獲得

諾貝爾獎，其反應(yīng)為

N2（g）+3H2（g）=2NH3（g）NH=-92.4kJmol-1AS=-200JK「。

回答下列問題：

（1）合成氨反應(yīng)在常溫下（填“能”或“不能”）自發(fā)。

⑵溫（填“高”或“低"，下同）有利于提高反應(yīng)速率，溫有利

于提高平衡轉(zhuǎn)化率，綜合考慮催化劑（鐵觸媒）活性等因素，工業(yè)常采用400?500°C。

⑶針對反應(yīng)速率與平衡產(chǎn)率的矛盾，我國科學(xué)家提出了以下解決方案。

方案：M-LiH復(fù)合催化劑。

(