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第04 讲 化学反应的方向、化学反应的调控
目录
01 课标达标练
题型01 自发过程和自发反应
题型02 熵变
题型03 化学反应方向的判据
题型04 合成氨反应适宜条件的选择
题型05 工业上选择适宜生产条件的原则
02 核心突破练
03 真题溯源练
01 自发过程自发反应
1．
【生活与学科知识结合】下列不属于自发进行的变化是( )
A．红墨水加到清水使整杯水变红 B．冰在室温下融化成水
C．水电解生成氢气和氧气 D．铁器在潮湿的空气中生锈
【答案】C
【解析】A 项，红墨水浓度大于水，微粒向浓度低的方向扩散，是自发进行的物理过程，A 不符合题
意；B 项，冰的熔点为0℃，水常温下是液体，冰在室温下融化成水，是自发进行的物理过程，B 不符合
题意；C 项，水电解生成氢气和氧气，是强制发生的氧化还原反应，不能自发进行，C 符合题意；D 项，
铁在潮湿的空气中生锈是发生了电化腐蚀，是自发进行的化学过程，D 不符合题意；故选C。
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2．有关化学反应的说法，正确的是( )
A．自发反应都是放热反应 B．自发反应都是熵增大的反应
C．自发反应一定能实现 D．非自发反应在一定条件下能实现
【答案】D
【解析】化学反应是否能自发进行，取决于焓变和熵变，根据△G=△H-T△S，如△G＜0，则反应能
自发进行。A 项，化学反应是否能自发进行，取决于焓变和熵变，不仅仅取决于焓变，故A 错误；B 项，
化学反应是否能自发进行，取决于焓变和熵变，不仅仅取决于熵变，故B 错误；C 项，自发反应是一定条
件下的可能性，是否一定实际发生，还要看化学反应速率，故C 错误；D 项，自发进行是相对的，在一定
条件下，如△G＜0，则反应能实现，即非自发反应在一定条件下也能实现，D 项正确。故选D。
3．(2025•广东茂名期中)某密闭容器中，在高温条件下，有利于自发进行的反应是( )
A．C(s)＋H2O(g)
CO(g)＋H2(g) ΔH>0 B．N2(g)+3H2(g)
2NH3(g) ΔH<0
C．2H2(g)+O2(g)
2H2O(g) ΔH<0 D．2NO2(g)
N2O4(g) ΔH<0
【答案】A
【解析】A 项，反应C(s)＋H2O(g)
CO(g)＋H2(g) ΔH>0、ΔS＞0，由ΔG=ΔH-TΔS＜0 可知，在
高温下能自发进行，故A 正确；B 项，反应N2(g)+3H2(g)
2NH3(g) ΔH<0、ΔS＜0，由ΔG=ΔH-TΔS
＜0 可知，在低温下能自发进行，故B 错误；C 项，反应2H2(g)+O2(g)
2H2O(g) ΔH<0、ΔS＜0，由
ΔG=ΔH-TΔS＜0 可知，在低温下能自发进行，故C 错误；D 项，反应2NO2(g)
N2O4(g) ΔH<0、ΔS
＜0，由ΔG=ΔH-TΔS＜0 可知，在低温下能自发进行，故D 错误；故选A。
4．下列说法正确的是( )
A．放热反应都能自发进行，吸热反应都不能自发进行
B．电解水为自发反应
C．反应NH3(g)＋HCl(g)===NH4Cl(s)在室温下可自发进行，则该反应的ΔH＞0
D．W(s)＋xG(g)===2Q(g) ΔH＜0，能自发进行，x 可能等于1
【答案】D
【解析】大多数放热反应能自发进行，有些吸热反应也能自发进行，故A 错误；电解水是在外电场的
作用下强制发生的氧化还原反应，不是自发反应，故B 错误；反应能自发进行的判据是ΔH－TΔS<0，由
反应方程式NH3(g)＋HCl(g)===NH4Cl(s)可知，该反应的ΔS<0，要使ΔH－TΔS<0，必须满足ΔH<0，故C
错误；反应ΔH<0，若x 为1，ΔS>0，该反应一定能自发进行，故D 正确。
5．下列关于自发过程的叙述中，正确的是( )
A．只有不需要任何条件就能够自动进行的过程才是自发过程
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B．需要加热才能够进行的过程肯定不是自发过程
C．非自发过程，改变温度也不能变为自发过程
D．能自发进行的反应不一定能迅速发生反应
【答案】D
【解析】A 项，反应自发进行的判断依据是△H-T△S＜0；自发进行的反应也需要一定条件才可以发
生，故A 错误；B 项，有些自发进行的反应也需要反应条件，才能进行，如氢气和氧气需要点燃反应，故
B 错误；C 项，非自发过程，改变温度使△H-T△S＜0，故C 错误；D 项，有些自发进行的反应也需要反
应条件，才能进行，只有达到发生的条件才能发生反应，故D 正确；故选D。
6．“碳中和”目标如期实现的关键技术之一是CO2的再资源化利用。
(1)氨的饱和食盐水捕获CO2是其利用的方法之一，反应原理为：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__________________________。
【答案】反应∆H＜0
【解析】反应NaCl(aq)＋NH3(g)＋CO2(g)＋H2O(l)＝NaHCO3(s)＋NH4Cl(aq)为熵减的反应，该反应常
温下能自发进行，反应∆H＜0。
02 熵变
7．(2025•北京丰台期中)下列说法中，正确的是( )
A．同一物质，S(g)> S(l) > S(s)
B．固体溶解是一个熵减小的过程
C．能够自发进行的反应一定是熵增加的过程
D．能够自发进行的反应一定是放热反应
【答案】A
【解析】A 项，同一物质气态时的熵值最大，液态时的次之，固态时的最小，A 正确；B 项，固体溶
解过程，体系混乱度增大，所以是熵增的过程，B 错误；C 项，能够自发进行的反应不一定是熵增加的过
程，要考虑焓变，C 错误；D 项，能够自发进行的反应可能是吸热反应，如ΔH＞0、ΔS＞0，在高温下
ΔH-TΔS＜0，可自发进行，D 错误；故选A。
8．(2025•北京期中)下列反应属于熵减小过程的是( )
A．过氧化钠和水反应 B．二氧化硫和氢硫酸反应
C．二氧化锰和浓盐酸加热反应 D．碳和浓硝酸反应
【答案】B
【解析】A 项，过氧化钠和水反应生成氧气，为熵增过程，A 错误；B 项，二氧化硫和氢硫酸反应生
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成硫单质固体和水液体，为熵减过程，B 正确；C 项，二氧化锰和浓盐酸加热反应生成氯气气体，为熵增
过程，C 错误；D 项，碳和浓硝酸反应生成二氧化碳气体、二氧化硫气体，为熵增过程，D 错误；故选
B。
9．在以下的变化中，体系的熵减小的是( )
A．冰熔化 B．乙烯聚合为聚乙烯 C．蔗糖在水中溶解 D．红磷转化成白磷
【答案】B
【解析】冰融化，水由固态变为液态，属于熵增变化，A 错误；乙烯聚合为聚乙烯，正向气体减少，
属于熵减反应，B 正确；蔗糖在水中溶解，混乱程度增大，是熵增变化，C 错误；红磷转化为白磷，混乱
程度增大，是熵增变化，D 错误；故选B。
10．(2025•上海期中)关于如图所示的反应，下列说法中正确的是( )
A．ΔH＞0，ΔS＞0 B．ΔH＞0，ΔS＜0 C．ΔH＜0 ，ΔS＜0 D．ΔH＜0，ΔS＞0
【答案】C
【解析】由图知，该反应的反应物总能量高于生成物总能量，为放热反应，ΔH＜0，反应的方程式为
，该反应为气体分子数减小的反应，故ΔS＜0，C 正确；故选C。
11．下列反应△S>0 的是( )
A．HCl(g)+NH3(g)=NH4Cl(s) B．2CO(g)=2C(s)+O2(g)
C．N2(g)+3H2(g)=2NH3(g) D．CaCO3(s)=CaO(s)+CO2(g)
【答案】D
【解析】A 项，该反应为气体系数之和减小的反应，ΔS＜0，A 不符合题意；B 项，该反应为气体系
数之和减小的反应，ΔS＜0，B 不符合题意；C 项，该反应为气体系数之和减小的反应，ΔS＜0，C 不符合
题意；D 项，该反应为气体系数之和增大的反应，ΔS＞0，D 符合题意；故选D。
12．下列说法正确的是( )
A．常温常压下，Na2CO3、CaCO3的溶解焓变相近，Na2CO3(s)
2Na+(aq)+CO3
2-(aq) ΔS1；
CaCO3(s)
Ca2+(aq)+CO3
2-(aq) ΔS2，则ΔS1＞ΔS2
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B．NaCl(s)=NaCl (1) ΔS＜0
C．常温常压下，3O2(g)
2O3 (g)
ΔS＞0
D．常温常压下，2CO(g)
C(s)+O2 (g) ΔS＞0
【答案】A
【解析】A 项，溶解焓相近，主要由熵变决定反应方向，Na2CO3(s)更易溶解，所以ΔS1＞ΔS2，A 正确；
B 项，固体变为液体，混乱程度增大，ΔS＞，B 错误；C 项，气体分子数减少，混乱程度减小，ΔS＜0，C
错误；D 项，反应前后，气体分子数减少，混乱程度减小，ΔS＜0，D 错误；故选A。
13．下列对熵变的判断中不正确的是( )
A．少量的食盐溶解于水中：ΔS＞0 B．纯碳和氧气反应生成CO(g)：ΔS＞0
C．气态水变成液态水：ΔS＞0 D．CaCO3(s)受热分解为CaO(s)和CO2(g)：ΔS＞0
【答案】C
【解析】食盐溶于水是典型的熵增加过程；2C(s)＋O2(g)===2CO(g)，气体的物质的量增大，为熵增大
的反应；气态水变成液态水是体系混乱度减小的过程，为熵减小的过程；CaCO3(s)的分解产生了气体，为
熵增大的反应。
14．相同温度和压强下，关于物质熵的大小比较，合理的是( )
A．1molCH4(g)＜1molH2(g) B．1molH2O(g)＜2molH2O(g)
C．1molH2O(s)＞1molH2O(l) D．1molC(s，金刚石)＞1molC(s，石黑)
【答案】B
【解析】A 项，CH4(g)和H2(g)物质的量相同，且均为气态，CH4(g)含有的原子总数多，CH4(g)的摩尔
质量大，所以熵值1molCH4(g)＞1molH2(g)，A 错误；B 项，相同状态的相同物质，物质的量越大，熵值越
大，所以熵值1molH2O(g)＜2molH2O(g)，B 正确；C 项，等量的同物质，熵值关系为：S(g)＞S(l)＞S(s)，
所以熵值1molH2O(s)＜1molH2O(l)，C 错误；D 项，从金刚石和石墨的结构组成上来看，金刚石的微观结
构更紧凑，D 正确。
03 化学反应方向的判据
15．下列说法正确的是( )
A．反应NH3(g)+ HCl (g)
NH4Cl(s)在室温下可自发进行，则该反应的△H <0
B．2NO(g)＋2CO(g)
N2(g)＋2CO2(g)在常温下能自发进行，则该反应的△H >0
C．CaCO3(s)
CaO (s)+CO2(g)室温下不能自发进行，则该反应的△H <0
D．常温下，反应C(s)＋CO2(g)==2CO(g)不能自发进行，则该反应的△H <0
【答案】A
【解析】要判断反应是否自发进行，根据△G=
H-T
S
△
△，当△H <0，△S >0 时，△G<0 反应自发进
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行；当△H >0，△S >0 时，高温下自发，低温下不自发；当△H <0，△S<0 时，高温下不自发，低温下自
发；当△H >0，△S <0 时，△G>0 反应不自发。A．已知反应在室温下可自发进行，说明该反应为△G＜0
的反应，因为该反应的△S＜0，所以反应的△H＜0，A 正确；B．反应在常温下自发进行，由于△S <0，
所以△H <0，B 项错误；C．反应在常温下不自发，由于△S >0，所以△H >0，C 项错误；D．常温下反应
不能自发进行，由于△S >0，所以△H >0，D 项错误。故选A。
16．已知凡气体分子总数增多的反应一定是熵增大的反应。一定条件下，下列反应不能自发进行的是(
)
A．3O2(g)===2O3(g) ΔH＞0 B．2C(s)＋O2(g)===2CO(g) ΔH＜0
C．N2(g)＋3H2(g)
2NH3(g) ΔH＜0 D．CaCO3(s)===CaO(s)＋CO2(g) ΔH＞0
【答案】A
【解析】利用ΔG＝ΔH－TΔS 进行分析，凡ΔG＜0 的反应，能自发进行。A．反应3O2(g)===2O3(g)，
ΔH＞0，ΔS<0，ΔG＝ΔH－TΔS>0，该反应一定不能自发进行，A 符合题意；B 项，反应2C(s)＋
O2(g)===2CO(g)，ΔH<0，ΔS>0，该反应一定能自发进行，B 不合题意；C 项，反应N2(g)＋3H2(g)
2NH3(g)，ΔH＜0，ΔS＜0，该反应在低温下能自发进行，C 不合题意；D 项，反应CaCO3(s)===CaO(s)＋
CO2(g)，ΔH>0，ΔS>0，该反应在高温下能自发进行，D 不合题意。
17．下列有关说法正确的是( )
A．反应N2(g)＋3H2(g)
2NH3(g)的ΔH＜0，ΔS＞0
B．反应4Fe(s)＋3O2(g)===2Fe2O3(s)常温下可自发进行，该反应为吸热反应
C．Na 与H2O 的反应是熵增的放热反应，该反应不能自发进行
D．某吸热反应能自发进行，因此该反应是熵增反应
【答案】D
【解析】N2(g)＋3H2(g)
2NH3(g)的ΔS＜0，故A 项错误；在常温下能自发进行，ΔG＝ΔH－TΔS
＜0，该反应的气体被消耗，熵减少，ΔS＜0，因此该反应ΔH＜O，属于放热反应，故B 项错误；若反应
的ΔH＜0，ΔS＞0 则ΔG＜0，反应一定能自发进行，故C 项错误；若一个反应的ΔH＞0 且能够自发进行，
那么必有ΔS＞0，故D 项正确。
18．下列说法正确的是( )
A．能自发进行的反应一定能迅速发生
B．反应NH4HCO3(s)===NH3(g)＋H2O(g)＋CO2(g) ΔH＝＋185.57 kJ·mol－1能自发进行，是因为体系
有自发地向混乱度增大的方向转变的倾向
C．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判断反应能否自发进行
的判据
D．在其他外界条件不变的情况下，使用催化剂，可以改变化学反应进行的方向
【答案】B
【解析】反应进行的自发趋势与反应速率无关，能自发进行的反应速率不一定大，A 项错误；ΔH－
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TΔS＜0 的反应可自发进行，由ΔH＞0、ΔS＞0，能自发进行，是因为体系有自发地向混乱度增大的方向转
变的倾向，B 项正确；焓变或熵变单独作为判断反应方向的判据不全面，应使用复合判断据ΔH－TΔS＜0
判断反应能否自发进行，C 项错误；催化剂对平衡移动无影响，即催化剂不能改变化学反应进行的方向，
D 项错误。
19．氮化硼(BN)是重要的无机材料，可通过下面两种反应制得：
反应Ⅰ：2B(s)＋N2(g)
2BN(s)
反应Ⅱ：B2O3 (s)＋2NH3(g)
2BN(s)＋3H2O(g)
已知反应Ⅰ常温下自发，反应Ⅱ常温下不自发，B(s)、BN(s)、B2O3 (s)熔点分别约为
、
、
，下列说法正确的是( )
A．常温下反应Ⅰ的ΔG＜0，因此速率快
B．反应Ⅰ的ΔS＜0，ΔH＞0
C．性能优良的催化剂可使反应Ⅱ在常温下自发进行
D．由各物质熔点可推测在实际生产中反应Ⅰ所需的温度高于反应Ⅱ
【答案】D
【解析】A．常温下反应Ⅰ的ΔG＜0，说明反应可以自发进行，但不能判断反应速率的快慢，A 错误；
B．反应Ⅰ是化合反应所以ΔH＜0，B 错误；C．反应Ⅱ在常温下不能自发进行，催化剂不能使不能自发
的反应变为自发的反应，C 错误；D．反应Ⅰ：2B(s)＋N2(g)
2BN(s)，反应Ⅱ：B2O3 (s)＋2NH3(g)
2BN(s)＋3H2O(g)，B(s)、BN(s)、B2O3 (s)熔点分别约为
、
、
，由各物质熔点可
推测在实际生产中反应Ⅰ所需的温度高于反应Ⅱ，D 正确；故选D。
20．向体积均为
的甲、乙两个恒容密闭容器中分别充入
和
，发生反应：
。分别在绝热、恒温条件下进行，两反应体系的压强随时间
的变化曲线如图所示。下列说法错误的是( )
A．正反应在较低温度下能自发进行 B．乙在恒温条件下进行，ΔH<0
C．a 点的正反应速率大于c 点的正反应速率 D．甲条件下平衡常数K 小于20.25
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【答案】D
【解析】A 项，由图可知，正反应是放热反应，ΔH<0，气体分子数减小，ΔS<0，ΔG=ΔH-TΔS，
ΔG<0 反应自发，故该在较低温度下能自发进行，A 项正确；B 项，曲线甲恒容密闭容器中压强增大，说
明甲在绝热过程进行，乙在恒温过程进行，B 项正确；C 项，平衡时，
，a 的反应物浓度大于c 的反
应物浓度，即a 的正反应速率大于c 的正反应速率，C 项正确；D 项，在恒温恒容条件下，气体压强之比
等于总物质的量之比，根据三段式，
，解得
，b 点浓度商
，a、b 点总
压强相等，容器体积相等，a 点温度较高，故a 点气体的物质的量小于b 点，正反应是气体分子数减小的
反应，说明a 点HBr 的转化率大于b 点，即a 点平衡常数K 大于b 点Q，D 项错误；故选D。
21．
【多步骤反应流程】工业以硫黄或黄铁矿(主要成分FeS2，烧渣主要成分为Fe2O3)为主
要原料生产硫酸主要流程如下：
下列说法正确的是( )
A．高温焙烧1 mol FeS2时转移的电子数为15 NA(NA代表阿伏加德罗数值)
B．SO2与H2S 反应生成淡黄色沉淀，体现了SO2的还原性
C．反应2SO2(g)+O2(g)
2SO3(g)具有自发性的原因是ΔH＜0
D．98%浓硫酸粘度较高，与其范德华力较大有关
【答案】C
【解析】硫黄或黄铁矿高温下与空气中的氧气反应，生成SO2和Fe2O3；SO2在V2O5作催化剂、
400~500℃下被O2进一步氧化生成SO3，SO3被98%浓硫酸吸收，生成H2SO4∙SO3。A 项，高温焙烧1 mol
FeS2时，Fe 由+2 价升高到+3 价，S 由-1 价升高到+4 价，则转移的电子数为11 NA(NA代表阿伏加德罗数
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值)，A 不正确；B 项，SO2与H2S 反应生成淡黄色S 沉淀，SO2中S 元素由+4 价降低到0 价，体现了SO2
的氧化性，B 不正确；C 项，反应2SO2(g)+O2(g)
2SO3(g)的ΔS＜0，要使△H-TΔS＜0，应使ΔH＜
0，则反应具有自发性的原因是ΔH＜0，C 正确；D 项，98%浓硫酸粘度较高，与分子间能形成氢键有关，
D 不正确；故选C。
04 合成氨反应适宜条件的选择
22．工业合成氨的反应为：N2(g) + 3H2(g)
2NH3(g)
H <0
△
，该反应应采取的适宜条件是(
)
A．低温、高压、催化剂 B．适宜的温度、压强、催化剂
C．低温、常压、催化剂 D．高温、高压、催化剂
【答案】B
【解析】降温平衡右移，但反应速率太慢，从反应速率和催化剂的活性考虑，温度选在500℃左右，
增大压强，平衡右移，但压强太大，对设备要求很高，所以也要选择适宜的压强，催化剂能增大反应速率，
也要选择适宜的催化剂。故选B。
23．下列有关合成氨工业的说法中正确的是( )
A．铁触媒作催化剂可加快反应速率，且有利于化学平衡向合成氨的方向移动
B．升高温度可以加快反应速率，且有利于化学平衡向合成氨的方向移动
C．增大压强能缩短达到平衡状态所用的时间
D．合成氨采用的压强是10~30 MPa，因为该压强下铁触媒的活性最高
【答案】C
【解析】催化剂可以改变反应速率，但不能使平衡移动，A 项错误；升高温度可以加快反应速率，但
合成氨反应是放热反应，因此升高温度不利于化学平衡向合成氨的方向移动，B 项错误；增大压强可以加
快反应速率，缩短达到平衡所用的时间，C 项正确；催化剂的活性主要取决于温度的高低，而非压强的大
小，D 项错误。
24．有关合成氨工业的说法正确的是( )
A.增大H2的浓度，可提高H2的转化率
B.由于氨易液化，N2、H2在实际生产中可循环使用，所以总体来说氨的产率很高
C.合成氨工业的反应温度控制在700 K，目的是使化学平衡向正反应方向移动
D.合成氨厂采用的压强是10~30 MPa，因为该压强下铁的活性最大
【答案】B
【解析】A 项，增大H2的浓度，H2的转化率减小；C 项，温度控制在700K 主要是为了兼顾速率与平
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衡，且500℃时催化剂活性最大；D 项，压强采用10~30MPa 主要是考虑对设备材料的要求。
25．在一定条件下，对于密闭容器中的反应：N2＋3H2
2NH3，下列说法正确的是( )
A．当氮气和氢气投料比(物质的量之比)为1∶3 时，达到平衡时氨的体积分数最大
B．增加铁触媒的接触面积，不可能提高合成氨工厂的年产量
C．达到平衡时，氢气和氨气的浓度比一定为3∶2
D．分别用氮气和氢气来表示该反应的转化率时，数值大小一定相同
【答案】A
【解析】当氮气和氢气投料比为1∶3 时，v(N2)∶v(H2)＝1∶3，两种原料的转化率相同，故达到平衡
时氨的体积分数最大，A 正确；增加铁触媒的接触面积，加快反应速率，可以提高合成氨工厂的年产量，
B 错误；平衡时，物质的浓度关系取决起始量和转化率，所以到平衡时，H2 和NH3 的浓度比不一定为
3∶2，C 错误；反应速率之比等于化学计量数之比，因化学计量数不同，则反应速率的数值不同，D 错误。
26．某温度下发生反应：3H2(g)+N2(g)
2NH
⇌
3(g) ΔH=-92.4kJ/mol，N2的转化率(α)与体系总压强(p)的
关系如图所示，下列说法中正确的是( )
A．将1molN2、3molH2置于1L 密闭容器中发生反应，放出的热量为92.4kJ
B．平衡状态由A 变到B 时，平衡常数KA<KB
C．上述反应在达到平衡后，增大压强，H2的转化率增大
D．合成氨工业中常采用400~500℃的高温以提高原料的转化率
【答案】C
【解析】A 项，因为是可逆反应，所以不可能生成2mol 氨气，因此放出的热量小于92.4kJ，A 错误；
B．平衡常数只与温度有关系，所以平衡状态由A 变到B 时，平衡常数不变，B 错误；C．根据图象可知，
增大压强氮气的转化率增大，平衡向正反应方向移动，氢气转化率提高，C 正确；D．升高温度，平衡向
逆反应方向移动，合成氨工业中常采用400~500℃的高温，是因为催化剂在该温度下催化效率高，D 错误；
故选C。
27．氨是制造化肥的重要原料，如图为工业合成氨的流程图。下列有关说法错误的是( )
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A．工业上制氮气一般用分离液态空气法
B．步骤②、③、④、⑤均有利于提高反应物的平衡转化率
C．步骤①中“净化”N2、H2混合气体可以防止催化剂中毒
D．步骤③中温度选择500℃，主要是考虑催化剂的活性
【答案】B
【解析】A 项，由于空气中最主要的两种气体是氮气和氧气，利用空气中氮气的沸点比氧气的沸点低，
先将空气加压降温变成液态，然后再加热，由于液氮的沸点(-196 摄氏度)比氧气的沸点(-183 摄氏度)低，
氮气首先从液态空气中蒸发出来，留下的就是液态氧气，工业上制氮气一般用分离液态空气法，故A 正确；
B．步骤③中催化剂不改变化学平衡，反应物的平衡转化率不变，又合成氨的反应为放热反应，升温平衡
逆向移动，反应物的平衡转化率减小，故B 错误；C．为防止催化剂中毒，反应前的氮气和氢气混合气体
需要除杂净化，故C 正确；D．步骤③中温度选择500℃，主要是考虑催化剂的活性，故D 正确；故选
B。
28．(2025·北京东城二模)硝酸是重要的化工原料。下图为制硝酸的流程示意图。
下列说法正确的是( )
A．流程中，N2、NH3和NO 作反应物时，均作还原剂
B．合成塔中高温、高压的反应条件均是为了提高NH3的平衡产率
C．吸收塔中通入空气的目的是提高NO 的转化率
D．可选用铜作为盛装液氨和浓硝酸的罐体材料
【答案】C
【解析】氮气和氢气在合成塔中发生
反应生成NH3，NH3在氧化炉中发生
反应生成NO，NO 与空气在吸收塔中发生2NO+O2=2NO2、
3NO2+H2O=2HNO3+NO 反应制得硝酸。A 项，在合成氨反应
中，N2中氮元素化合价
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从0 价降低到-3 价，N2作氧化剂；NH3在氧化炉中发生反应
，NH3中氮元
素化合价升高，NH3作还原剂；NO 在吸收塔中发生反应2NO+O2=2NO2，NO 中氮元素化合价升高，NO
作还原剂，A 错误；B 项，合成氨的正反应是放热反应，高温会使平衡逆向移动，降低NH3的平衡产率；
高压使平衡正向移动，能提高NH3的平衡产率，B 错误；C 项，吸收塔中发生反应2NO+O2=2NO2、
3NO2+H2O=2HNO3+NO，通入空气，提供O2，使NO 能充分反应，提高NO 的转化率，C 正确；D 项，浓
硝酸具有强氧化性，能与铜反应，不能用铜作为盛装浓硝酸的罐体材料，D 错误；故选C。
05 工业上选择适宜生产条件的原则
29．有平衡体系：CO(g)+2H2(g)
CH3OH(g) ΔH<0。为了增加甲醇(CH3OH)的产量，应采取的
正确措施是( )
A.高温，高压 B.适宜温度，高压，催化剂 C.低温，低压 D.高温，高压，催化
剂
【答案】B
【解析】该反应是一个气体体积减小的放热反应，为增加甲醇的产量，需使平衡正向移动，理论上可
采用低温、高压的方式，但在实际生产中还需考虑反应速率、设备承受的压力及催化剂的活性等因素的影
响，因此可采取适宜温度、高压和使用催化剂的条件。
30．人们可通过改变条件来调控化学反应的速率与限度，使其向着对人类更有益的方向发展。下列条
件的改变不是从化学反应速率与限度的角度考虑的是( )
A．橡胶轮胎中加入防老剂 B．燃煤中加入CaO
C．汽车排气管中使用三元催化器 D．工业合成氨不断移去液氨
【答案】B
【解析】橡胶轮胎中加入防老剂，是为了减慢老化速率，A 错误；燃煤中加入CaO，是为了除去对环
境污染的二氧化硫气体，与化学反应速率与限度无关，B 正确；催化剂可改变反应速率，C 错误；工业合
成氨不断移去液氨，可以降低氨气浓度，使平衡正向移动，D 错误；故选B。
31．化学反应的调控对于工业生产具有积极意义，下列关于调控措施的说法错误的是( )
A．硫酸工业中，为提高
的转化率，通入的空气越多越好
B．工业合成氨，从生产实际条件考虑，不盲目增大反应压强
C．工业合成氨，考虑催化剂的活性选择400~500℃的反应温度
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D．炼铁高炉的进风口设置在下端有利于燃料充分利用
【答案】A
【解析】A 项，在实际生产中为了增大二氧化硫的转化率通入稍过量的空气，若空气通入量过多，不
仅会增大能源消耗、还会增大动力消耗、对设备的要求也高，A 错误；B 项，工业合成氨，从生产实际条
件考虑，不盲目增大反应压强，若压强过大，不仅会增大能源消耗、还会增大动力消耗、对设备的要求也
高，B 正确；C 项，工业合成氨，400~500℃时催化剂的活性最大、有利于提高反应速率、提高氨气产量，
故选择400~500℃的反应温度，C 正确；D 项，炼铁高炉的进风口设置在下端、固体从设备顶部加入，则
有助于固体和气体充分接触、有利于燃料充分利用，D 正确；故选A。
32．(2025•黑龙江牡丹江期中)工业制硫酸时，在接触室中发生反应2SO2(g)+O2(g)
2SO3(g)，下列说
法正确的是( )
A．反应为放热反应，温度升高不利于提高产率，故应控制温度为较低温度
B．选择合适催化剂可以有效降低反应活化能，同时提高SO2平衡转化率
C．反应为气体分子数减少的反应，工业生产中应选择较大压强
D．接触室中热交换器起到加快反应速率，同时促使反应平衡正向移动的作用
【答案】D
【解析】A 项，温度太低不利于催化剂活性的提高，反应速率慢，A 错误；B 项，选择合适的催化剂
可以降低反应活化能，但不能改变平衡状态，不能提高SO2平衡转化率，B 错误；C 项，工业生产中，在
常压条件下SO2转化率已相当高，不必加压，C 错误；D 项，接触室中物料通过热交换器加热，使原料气
温度升高，加快反应速率，同时使反应后气体降温，促使平衡正向移动，以提高SO2转化率，D 正确；故
选D。
33．(2023·辽宁省丹东市期末)工业制硫酸中有一步重要的反应是SO2在400-600℃下发生催化氧化：
2SO2(g)+O2(g)
2SO3(g) ∆H＜0，下列说法正确的是( )
A．为提高
的转化率，在生产过程中压强越高越好
B．工业生产中可通过增大二氧化硫的浓度来提升反应物转化率
C．其他条件保持不变，温度越高，反应速率越快，生产效益越好
D．工业生产中使用催化剂是为了提高生产效率
【答案】D
【解析】A 项，增大压强平衡正向移动，则提高SO3的产率，但高压会对动力和设备要求太高，从而
增加生产成本，为了降低成本，应该适当增大压强，故A 错误；B 项，增大一种反应物的浓度，可以提高
另一种反应物的转化率，所以实际生产中可通过增大氧气的浓度来提高二氧化硫的转化率，从而降低成本，
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故B 错误；C 项，其他条件保持不变，温度越高，反应速率越快，但平衡逆向移动，降低产率，且增加生
产成本，对提高生产效益产生不利影响，故C 错误；D 项，催化剂能降低反应所需活化能而增大活化分子
百分数，所以使用催化剂可加快化学反应速率，从而缩短反应到达平衡的时间，提高生产效率，故D 正确；
故选D。
34．(2025·北京延庆一模)硝酸是重要化工原料，工业合成氨以及氨氧化制取硝酸的原理示意图如下。
下列说法不正确的是( )
A．合成塔中合成氨的反应条件都是为了提高平衡转化率
B．氧化炉中反应的化学方程式：
C．A 物质可以是空气或氧气，目的是使
尽量充分的转化为HNO3
D．生产过程中吸收塔产生的尾气可用碱液吸收
【答案】A
【解析】氮气和氢气合成塔中合成氨气，含有氨气的混合气体进入氨分离器得到氨气，氨气在氧化炉
中催化氧化生成NO，NO 和空气中氧气结合生成NO2，NO2、O2和水反应得到硝酸，最后尾气处理防止污
染环境。A 项，合成氨的反应是放热反应，合成氨的反应条件中高温不能提高平衡转化率，目的是为了提
高催化剂的活性、加快反应速率，另外加入催化剂也不能提高平衡转化率，A 错误；B 项，氧化炉中NH3
和O2在催化剂、加热的条件下反应生成NO 和H2O，化学方程式：
，B 正确；
C 项，流程分析可知M 为空气，氨气的催化氧化需要O2，NO 和水反应生成HNO3需要O2；吸收塔发生反
应：2NO+O2=2NO2，3NO2+H2O=2HNO3+NO，O2与NO 反应生成NO2， NO2被吸收生成HNO3，所以空
气的作用是：将使NO 充分转化为HNO3，C 正确；D 项，吸收塔产生的尾气中可能含有未反应的NO 和
NO2等氮氧化物，这些气体可以用碱液(如NaOH 溶液)吸收，生成硝酸盐和亚硝酸盐，D 正确；故选A。
35．工业制备硫酸的生产过程及相关信息如下。下列有关说法正确的是( )
温度/℃
不同压强下接触室中SO2的平衡转化率/
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450
99.2
99.7
550
94.9
97.7
工艺流程
A．循环利用的物质是SO3
B．2SO2(g)＋O2(g)
2SO3(g)为放热反应
C．吸收塔中98.3%H2SO4表现强氧化性
D．实际生产中，接触室中应采用温度450℃，压强10MPa
【答案】B
【解析】2SO2(g)＋O2(g)
2SO3(g)为可逆反应，未参与反应的二氧化硫可循环利用，A 错误；由
表知，在相同压强下，升高温度，二氧化硫的平衡转化率减小，则2SO2(g)＋O2(g)
2SO3(g)为放热反
应，B 正确；吸收塔中98.3%H2SO4是为了吸收三氧化硫，不体现强氧化性，C 错误；1MPa 和10MPa 两状
态SO2的平衡转化率相差不大，但10MPa 压强大，对动力和设备要求高，所以实际生产中，接触室中应采
用温度450℃，压强1MPa，D 错误；故选B。
36．已知：2SO2(g)+ O2(g)= 2SO3(g)
H =-197.8kJ•mol
△
—1。起始反应物为SO2和 O2(物质的量之比为
2：1，且总物质的量不变)。SO2的平衡转化率(%)随温度和压强的变化如下表，下列说法不正确的是( )
温度/K
压强/(105Pa)
1.01
5.07
10.1
25.3
50.7
673
99.2
99.6
99.7
99.8
99.9
723
97.5
98.9
99.2
99.5
99.6
773
93.5
96.9
97.8
98.6
99.0
A．一定压强下降低温度，SO2的转化率增大
B．在不同温度、压强下，转化相同物质的量的SO2所需要的时间相等
C．使用催化剂可以缩短反应达到平衡所需的时间
D．工业生产通常不采取加压措施是因为常压下SO2的转化率已相当高
【答案】B
【解析】A 项，由表格数据及勒夏特列原理知，针对放热反应，一定压强下降低温度，平衡正向移动，
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反应物SO2的转化率增大，A 正确；B 项，由于在不同温度、压强下，化学反应速率不一定相等，故转化
相同物质的量的SO2所需要的时间不一定相等，B 错误；C 项，催化剂对化学平衡移动无影响，但可以缩
短到达平衡所花的时间，C 正确；D 项，由图中数据可知，不同温度下，1.01×105Pa(常压)下SO2的转化率
分别为99.2%，97.5％，93.5％，已经相当高了，且加压后转化率升高并不明显，所以没有必要通过加压
提高转化率，D 正确。故选B。
37．在硫酸工业中，通过下列反应使SO2氧化为SO3：2SO2(g)+O2(g)⇌2SO3(g) ∆H=-196.6 kJ/mol。
下表列出了在不同温度和压强下，反应达到平衡时
的转化率。下列说法错误的是( )
温度/℃
平衡时SO2的转化率/%
0.1MPa
0.5MPa
1MPa
5MPa
10MPa
450
97.5
98.9
99.2
99.6
99.7
550
85.6
92.9
94.9
97.7
98.3
A．从理论上分析，选择温度450-550℃，既利于平衡正向移动又利于提高反应速率
B．从理论上分析，为了使
尽可能多地转化为SO3，应选择的条件是450℃，10MPa
C．在实际生产中，为了降低成本采用常压条件，因为常压下
的转化率已经很高了
D．在实际生产中，通入过量的空气，既利于平衡正向移动，又利于提高反应速率
【答案】A
【解析】A 项，该反应为放热反应，从理论上分析，温度越低越有利于平衡正向移动，但温度过低反
应速率太小，且影响催化剂的催化活性，所以工业上选择温度450～550°C，主要原因是考虑催化剂的活
性最佳，A 错误；B 项，由表格数据可知450℃，10MPa，二氧化硫的转化率达99.7％，从理论上分析，
为了使SO2尽可能多地转化为SO3，应选择的条件是450℃，10MPa，B 正确；C 项，反应为气体体积缩小
的反应，增大压强平衡正向移动，所以从理论上分析，选择高压，但常压下SO2的转化率已经很高了，继
续增大压强，虽然二氧化硫的平衡转化率会提高，但不明显，且会增加设备成本，增大投资和能量消耗，
在实际生产中，为了降低成本采用常压条件，C 正确；D 项，空气的成本较低，在实际生产中，通入过量
的空气，反应物浓度增大，反应速率加快，平衡正向移动，从而可提高成本较高的二氧化硫的转化率，D
正确；故选A。
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1．(2025•江苏南京期中)下列说法正确的是( )
A．反应N2(g)+3H2(g)
2NH3(g)的ΔH<0，ΔS>0
B．反应4Fe(s)+3O2(g)=2Fe2O3(s)常温下可自发进行，该反应为吸热反应
C．常温下BaSO4(s)+4C(s)=BaS(s)+4CO(g)不能自发进行，说明该反应的ΔH<0
D．常温下2NO(g)+O2(g)=2NO2(g)能够自发进行，则该反应的ΔH<0
【答案】D
【解析】A 项，该反应ΔH<0，反应后气体分子数减小，ΔS<0，A 项错误；B 项，该反应ΔS<0，利用
ΔG=ΔH-TΔS 可知，当ΔG <0 时反应能自发进行，该反应为放热反应，B 项错误；C 项，该反应常温下不
能自发进行，则ΔG >0，由方程式可知ΔS>0，那么ΔH>0，C 项错误；D 项，该反应ΔS<0，利用ΔG=ΔH-
TΔS 可知，当ΔG <0 时反应能自发进行，则ΔH<0，D 项正确；故选D。
2．下表中内容与结论相对应的是( )
选项
内容
结论
A
H2O(g)变成H2O(l)
ΔS>0
B
硝酸铵溶于水可自发进行
该过程的ΔS>0
C
一个反应的ΔH>0，ΔS>0
该反应一定不能自发进行
D
H2(g)+F2(g)
2HF(g)的ΔH=-546.6 kJ·mol-1，
ΔS=+173.8 J·mol-1·K-1
该反应在任意温度下都不能自发进行
【答案】B
【解析】物质由气态变为液态，混乱度减小，即ΔS<0，A 项错误；硝酸铵溶于水是吸热的熵增加过
程，ΔS>0，该过程可自发进行，B 项正确；ΔH>0，ΔS>0 时，根据复合判据可知，高温时ΔH-TΔS<0，即
高温条件下，该反应能自发进行，C 项错误；由ΔH<0，ΔS>0 知，ΔH-TΔS<0，该反应在任意温度下都能
自发进行，D 项错误。
3．自然界中存在天然的大气固氮过程为：N2(g)+O2(g)
2NO(g)，人工固氮则主要依靠工业合成
氨，下列结论不正确的是( )
反应
大气固氮
工业固氮
温度/℃
27
2000
25
350
400
450
17
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平衡常数/K
3.84×10-31
0.1
5×108
1.847
0.507
0.152
A．工业固氮为熵减反应
B．常温下，大气固氮很难进行，而工业固氮却容易进行
C．人类大规模模拟大气固氮应用于工业上意义不大
D．工业固氮温度越低，氮气与氢气反应越完全
【答案】B
【解析】A 项，工业固氮：N2(g)+3H2(g)
2NH3(g)，反应气体分子数减小，所以为熵减反应，A
正确；B 项，平衡常数的大小是衡量反应进行的程度，平衡常数越大，说明反应进行越完全，与反应进行
的难易程度无关，B 错误；C 项，大气固氮的进行程度很小，利用大气固氮原理进行工业生产，产率很小，
没有实际意义，C 正确；D 项，由表格数据可知，温度降低，平衡常数增大，平衡正向移动，反应越完全，
D 正确；故选B。
4．(2025•北京通州期中)氨既是一种重要的化工产品，又是一种重要的化工原料。下图为合成氨以及
氨氧化制硝酸的流程示意图。下列说法不正确的是( )
A．氨分离器可以加快合成氨的反应速率
B．吸收塔中通入过量A 的目的是提高硝酸的产率
C．工业生产中可选择铝作为罐体材料盛装大量浓硝酸
D．可以用
对硝酸生产尾气中的氮氧化物进行处理
【答案】A
【解析】氮气和氢气在合成塔中生成氨气，氨分离器用来分离氨气，氨气在氧化炉中氧化生成一氧化
氮，进一步氧化生成二氧化氮，吸收塔中氮氧化合物与氧气、水反应生成硝酸，通入过量的氧气X 可以提
高硝酸的产率。A 项，氨分离器将氨气分离出来，减小浓度，反应速率减小，平衡正向移动，A 错误；B
项，吸收塔中氮氧化合物与氧气、水反应生成硝酸，通入过量的氧气可以提高硝酸的产率，B 正确；C 项，
铝能与浓硝酸发生钝化，可以使用铝作为罐体材料盛装大量浓硝酸，C 正确；D 项，硝酸生产中的尾气为
氮氧化合物，具有氧化性，氨气具有还原性，可以发生归中反应生成氮气，故可以用NH3对硝酸生产尾气
中的氮氧化物进行处理，D 正确；故选A。
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5．假定X2与Y2都是理想气体(气体本身不占体积，不考虑气体间相互作用，不考虑碰撞能量损失)，
在如图所示的过程中，下列说法正确的是( )
A．若X2、Y2均为O2，则
，混合过程自发进行
B．若X2、Y2均为O2，则
，混合过程不自发
C．若X2、Y2分别为N2与O2，则
，混合过程自发进行
D．若X2、Y2分别为N2与O2，则
，混合过程不自发
【答案】C
【解析】A 项，若 X2 、Y2均为O2，混合前后气体浓度、分压、温度均相同，则 ΔS=0 ，混合过程
自发进行，A 错误；B 项，若 X2 、Y2均为O2，混合前后气体浓度、分压、温度均相同，则 ΔS=0 ，混
合过程自发进行，B 错误；C 项，若 X2 、 Y2 分别为 N2 与 O2 ，混合前后气体温度均相同，但浓度、
分压均减小，则 ΔS>0 ，混合过程自发进行，C 正确；D 项，若 X2 、 Y2 分别为 N2 与 O2 ，混合前后
气体温度均相同，但浓度、分压均减小，则 ΔS>0 ，混合过程自发进行，D 错误；故选C。
6．下列对化学反应预测正确的是( )
选项
化学方程式
已知条件
预测
A
M(s)==X(g)＋Y(s)
ΔH＞0
它是非自发反应
B
W(s)+xG(g)=4Q(g)
ΔH＞0，自发反应
x 可能等于1、2、3
C
W(s)+xG(g)=4Q(g)＋6G(g)
能自发反应
ΔH 一定小于0
D
4M(s)+N(g)＋2 W(l)=4Q(s)
常温下，自发进行
ΔH＞0
【答案】B
【解析】A 项，该反应的反应物是固体，生成了气体，所以ΔS>0，该反应的ΔH>0，所以该反应在高
温下自发，故A 错误；B 项，该反应ΔH>0，能自发进行，则ΔS>0，所以x 可能等于1、2、3，故B 正确；
C 项，该反应是气体系数之和增大的反应，所以ΔS>0，该反应能自发，则ΔH>0，故C 错误；D 项，该反
应的反应物有气体，反应后无气体，则ΔS<0，该反应常温下能自发进行，则ΔH 应该小于0，故D 错误；
故选B。
7．用一种较活泼的金属把另一种金属从化合物中还原出来的方法称为金属热还原法。钠、镁、铝是
常用的还原剂。一些常见的金属热还原反应如下：
序号
反应
H/kJ/mol
△
S/J/(mol·K)
△
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①
2Al(l) + 3BaO(s)=3Ba(g) +Al2O3(s)
487
207.53
②
2Al(s) + 3BaO(s)=3Ba(s)+Al2O3(s)
4
-15.70
③
Mg(l) + 2RbCl(s)=2Rb(g)+MgCl2(s)
381.77
223.06
④
4Na(l)+TiCl4(g)=Ti(s)+4NaCl(s)
-899.8
-291
下列说法不正确的是
A．反应①表明金属沸点：Al>Ba
B．对于反应：2Ba(s)+O2(g)=2BaO(s)
H
△
1，4Al(s)+3O2(g)=2Al2O3(s)
H
△
2，由反应②可以推出
3
H
△
1≈
H
△
2
C．反应③说明金属活动性顺序：Mg>Rb
D．对于反应④：|
H|>>|T
S|
△
△说明焓变对该反应的自发性起主要影响作用
【答案】C
【解析】A 项，金属的熔、沸点与金属键强度有关，金属键强度越大，熔、沸点越高，相同温度下Al
为液态，Ba 为气态，说明Ba 的金属键强度小于Al，A 正确；B 项，根据盖斯定律，反应②的
，
，所以3
H
△
1≈
H
△
2，B 正确；C 项，根据元素周期律，
Rb 金属性大于Na，而金属性Na 大于Mg，所以金属活动性顺序：Rb>Mg，C 错误；D 项，对于反应④
，
，ΔG=ΔH-TΔS＜0 反应能自发，所以温度小于3092.1K 能自
发进行，只有当温度大于3092.1K 时，ΔΔH-TΔS＞0，此时反应不能自发进行，说明焓变对该反应能否自
发进行有决定性影响，D 正确。故选C。
8．一定条件下，1-苯基丙炔(Ph-C=C-CH3)可与HCl 发生催化加成，反应如下：
反应过程中该炔烃及反应产物的占比随时间的变化如图(已知：反应I、Ⅲ为放热反应)，下列说法不
正确的是( )
A．反应活化能：反应I<反应Ⅱ
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B．反应焓变：反应I<反应Ⅱ
C．增加HCl 浓度不会改变平衡时产物Ⅱ和产物I 的比例
D．选择相对较短的反应时间，及时分离可获得高产率的产物Ⅰ
【答案】B
【解析】A 项，短时间里反应I 得到的产物比反应Ⅱ得到的产物多，说明反应I 的速率比反应Ⅱ的速
率快，速率越快，其活化能越小，则反应活化能：反应I<反应Ⅱ，A 正确；B．反应I、Ⅲ为放热反应，
根据盖斯定律，反应Ⅱ也是放热反应，相同物质的量的反应物，反应I 放出的热量小于反应Ⅱ放出的热量，
反应放出的热量越多，其焓变越小，因此反应焓变：反应I>反应Ⅱ，B 错误；C．由图可以看出产物I 和
产物Ⅱ存在可逆反应，则产物Ⅱ和产物I 的比值即该可逆反应的平衡常数K，由于平衡常数只与温度有关，
所以增加HCl 浓度平衡时产物Ⅱ和产物I 的比例不变，C 正确；D．根据图中信息，选择相对较短的反应
时间，及时分离可获得高产率的产物Ⅰ，D 正确； 故选B。
9．对于放热的可逆反应，某一给定转化率下，最大反应速率对应的温度称为最适宜温度。反应
SO2(g)＋O2(g)
2SO3(g) ΔH＜0 在催化剂作用下原料的总转化率与最适宜温度(曲线Ⅰ)、原料的总平
衡转化率与温度(曲线Ⅱ)的关系曲线示意图最合理的是( )
A．
B．
C．
D．
【答案】C
【解析】对于放热的可逆反应2SO2(g)+O2(g)
2SO3(g)，该反应的最适宜温度为催化剂的催化活
性最好时所对应的温度，在该温度下化学反应速率最大，SO2的转化率也最大；当温度高于最适宜温度后，
催化剂的催化活性逐渐减小，催化剂对化学反应速率的影响超过了温度升高对化学反应速率的影响，因此
化学反应速率逐渐减小，SO2的转化率也逐渐减小；由于该反应为放热反应，随着温度的升高，SO2的平
衡转化率减小；由于反应混合物与催化剂层的接触时间较少，在实际的反应时间内反应还没有达到化学平
衡状态，故在相应温度下SO2的转化率低于其平衡转化率。因此，反应2SO2(g)+O2(g)
2SO3(g)的转化率
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与最适宜温度(曲线I)、平衡转化率与温度(曲线Ⅱ)的关系曲线示意图可表示如下：
，
故选C。
10．氮是地球上含量丰富的一种元素，氮及其化合物在工农业生产、生活中有着重要作用，合成氨工
业在国民生产中有重要意义。以下是关于合成氨的有关问题，请回答：
(1)若在一容积为2L 的密闭容器中加入0.2 mol 的N2和0.6 mol 的H2，在一定条件下发生反应：N2(g)
+3H2(g)
2NH3(g) ΔH＜0，若在5 分钟时反应达到平衡，此时测得NH3的物质的量为0.2 mol。则平
衡时c(N2)= 。平衡时H2的转化率为 %。平衡时NH3的体积分数是 。
(2)平衡后，若提高H2的转化率，可以采取的措施有 。(填写序号)
A．加了催化剂 B．增大容器体积 C．降低反应体系的温度 D．加入一定量N2
(3)若在0.5 L 的密闭容器中，一定量的氮气和氢气进行如下反应：N2(g)+3H2(g)
2NH3(g) ΔH＜
0，其化学平衡常数K 与温度T 的关系如表所示。请完成下列问题：
T/℃
200
300
400
K
K1
K2
0.5
①写出化学平衡常数K 的表达式 。
②试比较K1、K2的大小，K1 K2(填“＞”“＜”或“=”)；
③400℃时，反应2NH3(g)
N2(g)+3H2(g)的化学平衡常数为 。当测得NH3、N2和H2物质的量
分别为3 mol、2 mol 和1 mol 时，则该反应的v(N2正) v(N2逆)(填“＞”“＜”或“=”)。
(4)根据化学反应速率和化学平衡理论，联系合成氨的生产实际，你认为下列说法不正确的是 。
(填写序号)
A．化学反应速率理论可指导怎样在一定时间内快出产品
B．勒夏特列原理可指导怎样使用有限原料多出产品
C．催化剂的使用是提高产品产率的有效方法
D．正确利用化学反应速率和化学反应限度理论都可以提高化工生产的综合经济效益
【答案】(1) 0.05 mol•L-1 50 33.3%或
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(2)CD (3) K=
＞ 2 ＞ (4)C
【解析】(1)反应达到平衡时n(NH3)=0.2 mol，根据物质反应转化关系可知反应消耗0.1 mol N2，由于
反应开始时n(N2)=0.2 mol，所以平衡时n(N2)=0.2 mol-0.1 mol=0.1 mol，由于容器的容积是2 L，则平衡时
N2的浓度为c(N2)=
=0.05 mol•L-1；根据反应方程式可知每反应产生0.2 mol NH3，反应消耗0.3 mol
H2，反应开始时n(H2)=0.6 mol，所以H2的平衡转化率为
；反应开始时n(N2)=0.2
mol，n(H2)=0.6 mol，反应达到平衡时n(NH3)=0.2 mol，根据物质反应转化关系可知反应消耗0.1 mol N2和
0.3 mol H2，则平衡时n(N2)=0.1 mol，n(H2)=0.3 mol，气体总物质的量n(总)=0.1 mol+0.3 mol+0.2 mol=0.6
mol，所以NH3的体积分数为：
或NH3的体积分数为：
；(2)项，加了催
化剂只能加快反应速率，缩短达到平衡所需时间，而不能使化学平衡发生移动，故H2的转化率不变，A
不符合题意；B 项，增大容器体积，导致体系的压强减小，化学平衡向气体体积扩大的逆反应方向移动，
H2的转化率减小，B 不符合题意；C 项，降低反应体系的温度，化学平衡向放热的正反应方向移动，导致
H2的转化率提高，C 符合题意；D 项，加入一定量N2，即增大反应物浓度，化学平衡正向移动，使更多
H2发生反应，故H2的转化率提高，D 符合题意；故选CD；(3)①化学平衡常数是可逆反应达到平衡状态
时各种生成物浓度幂之积与各种反应物浓度幂之积的比，则该反应的化学平衡常数K 的表达式为K=
；②反应N2(g)+3H2(g)
2NH3(g) ΔH＜0 的正反应是放热反应，化学平衡常数只与温度
有关，升高温度，化学平衡向吸热的逆反应方向移动，导致化学平衡常数减小。由于温度：200℃＜
300℃，所以化学平衡常数K1＞K2；③N2(g)+3H2(g)
2NH3(g)在400℃时化学平衡常数K=
=0.5，而反应2NH3(g)
N2(g)+3H2(g)的化学平衡常数为
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； 当测得NH3、N2和H2物质的量分别为3 mol、2 mol 和1 mol 时，
由于容器的容积是0.5 L，则c(NH3)=6 mol/L，c(N2)=4 mol/L，c(H2)=2 mol/L，Qc=
，化学反应未达到平衡状态，化学反应正向进行，故反应速率：v(N2正)＞v(N2
逆)；(4)A 项，化学反应速率越快，单位时间内生产的产品越多，化学反应速率理论可指导怎样在一定时
间内快出产品，A 正确；B 项，勒夏特列原理即平衡移动原理，可指导怎样使用有限原料多出产品，B 正
确；C 项，加了催化剂，平衡不移动，催化剂不能提高产品产率，C 错误；D 项，正确利用化学反应速率
和化学反应限度理论都可以提高化工生产的综合经济效益，D 正确；故选C。
11．合成氨对人类的生存和发展有着重要意义，1909 年哈伯在实验室中首次利用氮气与氢气反应合
成氨，实现了人工固氮。
(1)反应N2(g)+3H2(g)
2NH3(g)的化学平衡常数表达式为 。
(2)请结合下列数据分析，工业上选用氮气与氢气反应固氮，而没有选用氮气和氧气反应固氮的原因
是 。
序
号
化学反应
K(298K)的数值
①
N2(g) + O2(g)
2NO(g)
5×10-31
②
N2(g) + 3H2(g)
2NH3(g)
4.1×106
(3)对于反应N2(g)+3H2(g)
2NH3(g)，在一定条件下氨的平衡含量如下表。
温度/℃
压强/MPa
氨的平衡含量
200
10
81.5%
550
10
8.25%
①该反应为 (填“吸热”或“放热”)反应。
②其他条件不变时，温度升高氨的平衡含量减小的原因是 (填字母序号)。
A．温度升高，正反应速率减小，逆反应速率增大，平衡逆向移动
B．温度升高，浓度商(Q)变大，Q>K，平衡逆向移动
C．温度升高，活化分子数增多，反应速率加快
D．温度升高，K 变小，平衡逆向移动
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③哈伯选用的条件是550℃、10MPa，而非200℃、10MPa，可能的原因是 。
(4)图1 表示500℃、60.0 MPa 条件下，原料气投料比与平衡时NH3体积分数的关系。根据图中M 点
数据计算N2的平衡体积分数 ；
(5)图2 是合成氨反应平衡混合气中NH3的体积分数随温度或压强变化的曲线，图中L(L1、L2)、X 分
别代表温度或压强。其中X 代表的是 (填“温度”或“压强”)；判断L1、L2的大小关系并说明理由
。
【答案】 (1)K=
(2)氮气与氢气反应的限度(或化学平衡常数)远大于氮气与氧气反应的限度
(3)①放热 ②d ③提高合成氨反应的化学反应速率
(4)8% 压强
(5)L1<L2 合成氨反应为放热反应，压强相同时，升高温度，N2(g)+3H2(g)⇌2NH3(g)， 平衡逆向移动，
NH3的体积分数降低。
【解析】(1)平衡常数指平衡时生成物浓度幂次方乘积比上反应物浓度幂次方乘积，故该反应平衡常
数表达式为K=
；(2)平衡常数越大，说明反应物转化率越高，N2与H2反应的平衡常数远大
于N2与O2反应的平衡常数，所以与H2反应时，N2转化率更高，故此处填：氮气与氢气反应的限度(或化
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学平衡常数)远大于氮气与氧气反应的限度；(3)①由数据知，温度升高，NH3的平衡含量降低，说明平衡
逆向移动，故逆向为吸热反应，则正反应为放热反应，故此处填“放热”；②a 项，温度升高，正逆反应
速率都增大，a 错误；b 项，温度升高瞬间，容器体积不变，气体浓度不变，故Q 不变，但K 减小，故平
衡逆向移动，b 错误；c 正确，但未解释氨平衡含量减小的原因，c 不符合题意；d 项，温度升高，平衡逆
向移动，K 减小，导致氨平衡含量减小，d 符合题意；故选d；③高温不利于平衡正向移动，故哈伯选择
550℃不是考虑平衡移动的原因，而是为了增强催化剂的活性，加快反应速率，故此处填提高合成氨反应
的化学反应速率；(4)M 点对应H2、N2投料比为4，假设H2为4 mol，N2为1mol，平衡时N2转化x mol，
列三段式如下：
平衡时气体总物质的量=(1-x+4-3x+2x) mol=(5-2x) mol，则NH3的体积分数=
，解得x=
，则N2的体积分数=
；(5)若X 代表温度，温度升高，平衡逆向移动，NH3
体积分数减小，与图示不符，故X 代表压强，L 代表温度；合成氨反应为放热反应，压强相同时，升高温
度，N2(g)+3H2(g)⇌2NH3(g) 平衡逆向移动，NH3的体积分数降低，故L2＞L1。
12．(2025•福建三明模拟)汽车尾气中氮氧化合物、碳氧化合物的处理与利用是研究的热点。
(1)汽车尾气中的污染物NO 和CO，一定条件下可发生反应I：2NO(g)＋2CO(g)
2CO2(g)＋N2(g)
ΔH1。
已知：
反应
25℃时的平衡常数
焓变
反应Ⅱ：2NO(g)
O2(g)＋N2(g)
反应Ⅲ：2CO2(g)
2CO(g)＋O2(g)
①反应Ⅰ的ΔH1= ，K1= 。
②燃油汽车尾气仍含有较多CO、NO 的可能原因是 ；写出一项有效提升尾气达到排放标
准的措施： 。
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③下列能说明该反应Ⅰ已经达到平衡状态的是 (填字母代号)。
A．c(CO)=c(CO2) B．恒容容器中混合气体的密度不变
C．v(N2)正=2v(NO)逆 D．容器中混合气体的平均摩尔质量不变
(2)空速(规定的条件下，单位时间、单位体积催化剂处理的气体量)的大小直接决定了烟气在催化剂表
面的停留时间和装置的烟气处理能力。催化剂能够适应较大的空速，就可以在保证足够高的脱硝(去除氮
氧化物)效率的前提下提高催化剂处理烟气的能力。在相同时间内，三种催化剂下
的转化率、NO2浓度
随温度变化如图1 所示，相同时间内，
催化剂在不同空速下
的转化率随温度的变化如图2 所
示。
根据图1 和图2 分析，选取工业脱硝的最佳反应条件为MnCeZr、 。
(3)H2在催化剂作用下可将
、CO2甲烷化，反应过程如下：
①
；
②
。
在某温度下，向恒容容器中充入7molCO2(g)和12molH2(g)，初始压强为19 kPa，反应经
达到平
衡，此时
，则
kPa/min，氢气的转化率
。
【答案】(1) -746.0kJ·mol−1 2.5×10121 反应Ⅰ的活化能很大，反应速率很小 选用高效的
催化剂提升该反应的化学反应速率 D
(2)300℃、空速30000h-1
(3)0.05 50%
【解析】(1)①由盖斯定律可知，反应Ⅱ—Ⅲ可得反应I，则反应的ΔH1=(—180.00kJ·mol−1)—
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(+566.00kJ·mol−1)=—746.00kJ·mol−1，平衡常数K1=
=
=2.5×10121；②由平衡常数可知，反应I
的反应程度大，则燃油汽车尾气仍含有较多一氧化碳和一氧化氮说明反应的活化能大，反应速率很小，所
以有效提升尾气达到排放标准的措施为选用高效的催化剂提升该反应的化学反应速率；③A 项，
c(CO)=c(CO2)不能说明正逆反应速率相等，无法判断反应是否达到平衡，A 错误；B 项，由质量守恒定律
可知，反应前后气体的质量相等，在恒容密闭容器中混合气体的密度始终不变，则混合气体的密度保持不
变不能说明正逆反应速率相等，无法判断反应是否达到平衡，B 错误；C 项，由反应速率之比等于化学计
量数之比可知，v(N2)正=2v(NO)逆不能说明正逆反应速率相等，无法判断反应是否达到平衡，C 错误；D 项，
由质量守恒定律可知，反应前后气体的质量相等，该反应是气体体积减小的反应，反应中混合气体的平均
摩尔质量增大，则容器中混合气体的平均摩尔质量不变说明正逆反应速率相等，反应已达到平衡，D 正确；
故选D；
(2)由图可知，相同时间内，MnCeZr 催化剂作用下，300℃时一氧化氮的转化率最大，在该温度下3
种不同空速对应的一氧化氮的转化率相差不大，由题意可知，空速30000h-1下催化剂处理烟气的能力更强，
则工业脱硝的最佳反应条件为300℃、空速30000h-1；
(3)由题意可知，恒容容器中初始二氧化碳和氢气的分压为
×19kPa=7kPa 和
×19kPa=12kPa，由题给数据可建立如下三段式：
由三段式数据可知，10min 达到平衡时，甲烷的反应速率为
=0.05kPa/min，氢气的转化率为
×100%=50%。
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1．(2025•浙江1 月卷，18)(4)工业中常用如下反应生产HCON(CH3)2：(CH3)2NH(g)＋
CO(g)=HCON(CH3)2(l)。某条件下反应自发且熵减，则反应在该条件下ΔH 0(填“>”、“<”或“=”)。
【答案】(4)＜
【解析】(4)反应生产HCON(CH3)2的反应方程式(CH3)2NH(g)＋CO(g)=HCON(CH3)2(l)是一个某条件下
反应自发且熵减，根据自由能变ΔG=ΔH-TΔS＜0 时反应自发可知，则反应在该条件下ΔH<0；
2．(2025•广东卷，19) (2)298K 下，反应TiO2(s)＋2C(s)＋2Cl2(g)=TiCl4(g)＋2CO(g)的ΔH＜0、ΔS＞
0，则298K 下该反应 (填“能”或“不能”)自发进行。
【答案】(2)能
【解析】(2)反应TiO2(s)＋2C(s)＋2Cl2(g)=TiCl4(g)＋2CO(g)的ΔH＜0、ΔS＞0，则根据ΔG=ΔH-TΔS 可
知，该反应在298K 下能自发进行；
3．(2025·湖南卷，18) (3)在反应器中，发生如下反应：
反应i：2C2H4(g)
C4H8(g) ΔH1＝-104.7kJ·mol−1
反应ii：2C2H4(g)＋H2(g)
C4H10(g) ΔH2＝-230.7kJ·mol−1
计算反应C4H8(g)＋H2(g)
C4H10(g)的ΔH =_______ kJ·mol−1，
该反应_______(填标号)。
A．高温自发 B．低温自发 C．高温低温均自发 D．高温低温均不自发
【答案】(3)﹣126 B
【解析】(3) 根据盖斯定律，反应ii －反应i 即可得到目标反应，则
，该反应是熵减的放热反应，则依据ΔG=ΔH-TΔS
＜0 反应能自发进行，则低温下自发进行，选B；
4．(2022·浙江省1 月卷，20，2 分)B 型强电解质在水中的溶解(可视作特殊的化学反应)表示为
AB(s)=An+(aq)+Bn-(aq)，其焓变和熵变分别为ΔH 和ΔS。对于不同组成的AB 型强电解质，下列说法正确
的是( )
A．ΔH 和ΔS 均大于零 B．ΔH 和ΔS 均小于零
C．ΔH 可能大于零或小于零，ΔS 大于零 D．ΔH 和ΔS 均可能大于零或小于零
【答案】D
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【解析】强电解质溶于水有的放热，如硫酸铜等；有的吸热，如碳酸氢钠等，所以在水中溶解对应的
ΔH 可能大于零或小于零。熵表示系统混乱程度。体系越混乱，则熵越大。AB 型强电解质固体溶于水，存
在熵的变化。固体转化为离子，混乱度是增加的，但离子在水中存在水合过程，这样会引发水的混乱度的
变化，让水分子会更加规则，即水的混乱度下降，所以整个溶解过程的熵变ΔS，取决于固体转化为离子
的熵增与水合过程的熵减两个作用的相对大小关系。若是前者占主导，则整个溶解过程熵增，即ΔS＞0，
反之，熵减，即ΔS＜0。故选D。
5．(2021•浙江6 月卷，17，2 分)相同温度和压强下，关于物质熵的大小比较，合理的是( )
A．1molCH4(g)＜1molH2(g) B．1molH2O(g)＜2molH2O(g)
C．1molH2O(s)＞1molH2O(l) D．1molC(s，金刚石)＞1molC(s，石黑)
【答案】B
【解析】A 项，CH4(g)和H2(g)物质的量相同，且均为气态，CH4(g)含有的原子总数多，CH4(g)的摩尔
质量大，所以熵值1molCH4(g)＞1molH2(g)，A 错误；B 项，相同状态的相同物质，物质的量越大，熵值越
大，所以熵值1molH2O(g)＜2molH2O(g)，B 正确；C 项，等量的同物质，熵值关系为：S(g)＞S(l)＞S(s)，
所以熵值1molH2O(s)＜1molH2O(l)，C 错误；D 项，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1molC(s，金刚石)＜1molC(s，石黑)，D 错误；故选B。
6．(2018·浙江卷，22，2 分)已知：2SO2 (g)+ O2 (g)= 2SO3 (g)
H =-197.8kJ•mol
△
—1。起始反应物为
SO2 和 O2(物质的量之比为2：1，且总物质的量不变)。SO2 的平衡转化率(%)随温度和压强的变化如下表，
下列说法不正确的是( )
温
度/K
压强/(105Pa)
1.01
5.07
10.1
25.3
50.7
673
99.2
99.6
99.7
99.8
99.9
723
97.5
98.9
99.2
99.5
99.6
773
93.5
96.9
97.8
98.6
99.0
A．一定压强下降低温度，SO2 的转化率增大
B．在不同温度、压强下，转化相同物质的量的SO2 所需要的时间相等
C．使用催化剂可以缩短反应达到平衡所需的时间
D．工业生产通常不采取加压措施是因为常压下SO2 的转化率已相当高
【答案】B
【解析】A 项，由表格数据及勒夏特列原理知，针对放热反应，一定压强下降低温度，平衡正向移动，
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反应物SO2的转化率増大，正确；B 项，由于在不同温度、压强下，化学反应速率不一定相等，故转化相
同物质的量的SO2所需要的时间不一定相等，错误；C 项，催化剂对化学平衡移动无影响，但可以缩短到
达平衡所花的时间，正确；D 项，由图中数据可知，不同温度下，1.01×105Pa(常压)下SO2的转化率分别为
99.2%，97.5％，93.5％，已经相当高了，且加压后转化率升高并不明显，所以没有必要通过加压提高转化
率，正确。故选B。
31
