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备战2024 年高考化学【一轮·夯基提能】复习精讲精练
第37 讲 化学反应的方向与调控方法
本讲复习目标
1．了解反应的自发性和熵的定义及应用，会用复合判据判断反应进行的方向。
2．以工业合成氨为例，掌握化学反应速率及平衡的调控方法。
夯基·知识精讲
一．化学反应方向的判断
1．自发反应
（1）含义：在一定条件下无需外界帮助就能自发进行的反应称为自发反应。
（2）特点：
2．熵和熵变的含义
（1）熵的含义：熵是衡量一个体系混乱度的物理量，用符号表示。
（2）影响熵大小的因素。
①相同条件下，物质不同熵不同。
②同一物质：S(g)>S(l)>S(s)。
（3）熵变的含义
①熵变是反应前后体系熵的变化，用ΔS 表示，化学反应的ΔS 越大，越有利于反应自发进行。
②熵变＝生成物的总熵－反应物的总熵。
3．化学反应方向的判断
1
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（1）判据(ΔG＝ΔH－TΔS)
（2）一般规律：四象限法判断反应能否自发进行
Δ
①H<0，ΔS>0 的反应任何温度下都能自发进行；
Δ
②H>0，ΔS<0 的反应任何温度下都不能自发进行；
Δ
③H 和ΔS 的作用相反，且相差不大时，温度对反应的方向起决定性作用。
当ΔH<0，ΔS<0 时，低温下反应能自发进行；
当ΔH>0，ΔS>0 时，高温下反应能自发进行。
【例题1】N2是合成氨工业的重要原料，NH3不仅可制造化肥，还能通过催化氧化生产HNO3；HNO3能溶
解Cu、Ag 等金属，也能与许多有机化合物发生反应；在高温或放电条件下，N2与O2反应生成NO，NO
进一步氧化生成NO2。2NO(g)＋O2(g)===2NO2(g) ΔH＝－116.4 kJ·mol－1。大气中过量的NOx和水体中过
量的NH、NO 均是污染物。通过催化还原的方法，可将烟气和机动车尾气中的NO 转化为N2，也可将水体
中的NO 转化为N2。对于反应2NO(g)＋O2(g)===2NO2(g)，下列说法正确的是( )
A．该反应的ΔH<0，ΔS<0
2
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B．反应的平衡常数可表示为K＝
C．使用高效催化剂能降低反应的焓变
D．其他条件相同，增大，NO 的转化率下降
【答案】A
【解析】
2NO(g)＋O2(g)===2NO2(g) ΔH＝－116.4 kJ·mol－1，反应气体物质的量减少，ΔS<0，故A 正确；反应
2NO(g)＋O2(g)===2NO2(g)的平衡常数可表示为K＝，故B 错误；使用高效催化剂，反应的焓变不变，故C
错误；其他条件相同，增大，NO 的转化率增大，故D 错误。
【例题2】下列判断错误的是( )
①反应NH3(g)＋HCl(g)===NH4Cl(s)在室温下可自发进行，则该反应的ΔH>0
CaCO
②
3(s)===CaO(s)＋CO2(g)室温下不能自发进行，说明该反应的ΔH<0
③高温下，反应MgCl2(l)===Mg(l)＋Cl2(g)能自发进行，则该反应的ΔH>0、ΔS>0
Δ
④H<0、ΔS>0 的反应在任何温度下都能自发进行
A．①③
B．②③
C．②④
D．①②
【答案】D
【例题3】下列说法正确的是( )
A．非自发反应一定不能实现
B．同种物质气态时熵值最小，固态时熵值最大
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．恒温恒压下，ΔH<0 且ΔS>0 的反应一定不能自发进行
【答案】C
【解析】
反应是否自发进行，由熵变、焓变、温度共同决定，非自发反应在改变条件时可以发生，选项A 错误；熵
是指体系的混乱度，同种物质熵值：气态>液态>固态，选项B 错误；反应能自发进行说明：ΔH－TΔS＜
0，由化学方程式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，
选项C 正确；恒温恒压下，ΔH＜0 且ΔS＞0 的反应的ΔH－TΔS＜0，反应一定可以自发进行，选项D 错
3
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误。
【例题4】实现“节能减排”和“低碳经济”的一项重要课题就是如何将CO2转化为可利用的资源。目前
工业上有一种方法是用CO2 来生产燃料甲醇。一定条件下发生反应：CO2(g)＋3H2(g)
CH3OH(g)＋
H2O(g)，如图表示该反应过程中能量(单位为kJ·mol－1)的变化：
下列关于该反应的说法中，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】
根据反应过程中能量变化的情况可知反应物的总能量大于生成物的总能量，反应放热，ΔH＜0；该反应发
生后气体的物质的量减小，ΔS＜0。
【例题5】
(1)汽车燃油不完全燃烧时产生CO，有人设想按下列反应除去CO：2CO(g)===2C(s)＋O2(g)。已知该反应的
ΔH＞0，简述该设想能否实现的依据：______________________。
(2)超音速飞机在平流层飞行时，尾气中的NO 会破坏臭氧层。科学家正在研究利用催化技术将尾气中的
NO 和CO 转变成CO2 和N2，化学方程式为2NO＋2CO
2CO2＋N2。反应能够自发进行，则反应的
ΔH________0(填“＞”“＜”或“＝”)。理由是__________________________。
(3)已知CaSO4(s)＋CO(g)
CaO(s)＋SO2(g)＋CO2(g) ΔH＝＋218 kJ·mol－1，该反应能够自发进行的反应
条件是________。
【答案】
(1)不能实现，因为该反应的ΔH＞0，ΔS＜0，反应不可能自发进行
(2)＜ 该反应的ΔS＜0，因该反应能自发进行，根据ΔG＝ΔH－TΔS＜0 可知ΔH＜0
(3)高温
4
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二．工业合成氨
1．控制反应条件的目的
（1）促进有利的化学反应进行：通过控制反应条件，可以加快化学反应速率，提高反应物的转化率，从
而促进有利的化学反应进行。
（2）抑制有害的化学反应进行：通过控制反应条件，也可以减缓化学反应速率，减少甚至消除有害物质
的产生或抑制副反应的发生，从而抑制有害的化学反应继续进行。
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措施
控制反应速率。
（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．工业生产中选择适宜生产条件的原则
外界条件
有利于加快速
率的条件控制
有利于平衡正向移动的条件控制
综合分析结果
浓度
增大反应物的
浓度
增大反应物的浓度、减小生成物
的浓度
不断地补充反应物、及时地
分离出生成物
催化剂
加合适的催化
剂
—
加合适的催化剂
温度
高温
ΔH<0
低温
兼顾速率和平衡，考虑催化
剂的适宜温度
ΔH>0
高温
在设备条件和成本允许的前
提下，尽量采取高温并考虑
催化剂的活性
压强
高压(有气体参
加)
Δvg<0
(反应前后气体分子数
减小)
高压
在设备条件和成本允许的前
提下，尽量采取高压
5
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Δvg>0(反应前后气体
分子数增加)
低压
兼顾速率和平衡，选取适宜
的压强
4．下图是工业合成氨的工艺，根据流程解答下列问题：
(1)工业合成氨是人类科学技术的一项重大突破，其热化学方程式如下：
N2(g)＋3H2(g)
2NH3(g) ΔH＝－92.4 kJ·mol－1，
结合反应的化学方程式分析哪些措施可以提高合成氨的反应速率？哪些措施可以提高氮气或氢气的转化
率？
【提示】升高温度、增大压强、增大反应物的浓度、使用催化剂等，都可以使合成氨的反应速率增大；降
低温度、增大压强、增大反应物浓度或减小生成物浓度等有利于提高氮气或氢气的转化率。
(2)工业合成氨中，使用铁触媒作催化剂。
①铁触媒加快化学反应速率的原因是什么？
【提示】使用铁触媒作催化剂改变了反应历程，降低了反应的活化能，提高了活化分子的百分数，有效碰
撞次数增加，反应速率加快。
②铁触媒能提高氢气的平衡转化率吗？ 简述理由。
【提示】不能。因为催化剂对化学平衡无影响。
③铁触媒能提高反应混合物中氨的体积分数吗？
【提示】能。因为实际合成氨过程为非平衡状态下进行，反应速率大，单位时间里生产的氨气的量多。
(3)合成氨时选择500 ℃而不采用常温主要考虑什么因素？
【提示】考虑速率因素，500 ℃时催化剂的催化活性最好。
(4)合成氨时一般采用的压强为10～30 MPa 的原因是什么？
【提示】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。故一般采用的压强为10～30 MPa。
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(5)合成氨工业中，为提高反应物的转化率，还采取哪些措施？
【提示】使氨气变成液氨并及时分离，分离后的原料气循环使用。
(6)综合考虑——选择适宜的生产条件
a．温度：400～500 ℃
b．压强：10～30 MPa
c．投料比：＝
d．以铁触媒作催化剂
e．采用循环操作提高原料利用率
【例题1】已知放热反应
，若起始时按
和
物质的量比2：1 投料，反应
达到平衡时
的转化率(%)随温度和压强变化如下表：
温
度/℃
平衡时
的转化率/%
0.1MPa
0.5MPa
1MPa
2.5MPa
5MPa
400
99.2
99.6
99.7
99.8
99.9
450
97.5
98.9
99.2
99.5
99.6
500
93.5
96.9
97.8
98.6
99.0
下列说法不正确的是( )
A．反应过程中，
和
的转化率始终相等
B．降低温度或增大压强，可使
的转化率达到100%
C．其他条件不变，升高温度，正反应速率和逆反应速率均增大
D．实际生产中，该反应常采用400~500℃、常压并使用催化剂
【答案】B
【详解】A．
和
物质的量比2：1 投料，投料比等于系数比，所以反应过程中，
和
的转化率始
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终相等，故A 正确；
B．
反应可逆，不可能使
的转化率达到100%，故B 错误；
C．其他条件不变，升高温度，正反应速率和逆反应速率均增大，故C 正确；
D．400~500℃、常压，
的转化率就很高，所以实际生产中，该反应常采用400~500℃、常压并使用催
化剂，故D 正确；
选B。
【例题2】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
工业最有前途的研究方向是( )
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】C
【解析】
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 ℃，故最有前途的研究方向为研制低温催化剂。
【例题3】下列有关合成氨工业的说法正确的是( )
A．N2的量越多，H2的转化率越大，因此，充入的N2越多越有利于NH3的合成
B．恒容条件下充入稀有气体有利于NH3的合成
C．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
D．工业合成氨的反应是熵减小的放热反应，在低温时可自发进行
【答案】D
【例题4】工业合成氨反应具有非常重要的意义。
(1)已知：H2(g)＋O2(g)
H2O(l) ΔH＝－286.0 kJ·mol－1
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4NH3(g)＋3O2(g)
2N2(g)＋6H2O(l) ΔH＝－1 530.0 kJ·mol－1
则合成氨反应的热化学方程式为__________________________________。
(2)在某容积为2 L 的恒容容器中发生合成氨反应，体系中各物质浓度随时间变化的曲线如图所示：
前20 min 内v(NH3) ＝________mol·L －1·min －1 ，放出的热量为________ ，25 min 时采取的措施是
_______________。
(3)对可逆反应N2(g)＋3H2(g)
2NH3(g)，若起始投料n(N2)＝3 mol、n(H2)＝3 mol，达到平衡后，增大压
强，N2的体积分数________(填“增大”“减小”或“不变”)。
(4)T ℃，以CO2和NH3为原料可合成化肥尿素：2NH3(g)＋CO2(g)
CO(NH2)2(s)＋H2O(l)；在2 L 的密
闭容器中，通入1.2 mol NH3 和0.6 mol CO2,2 min 时反应刚好达到平衡。此时，c(NH3)＝0.2 mol·L－1，
c(CO2)＝0.1 mol·L－1。
①该反应的平衡常数是________。
②若2 min 时保持T ℃和平衡时容器的压强不变，再向体积可变的容器中充入0.6 mol NH3，则此时平衡
____________(填“正向移动”“逆向移动”或“不移动”)。
【答案】
(1)N2(g)＋3H2(g)
2NH3(g) ΔH＝－93.0 kJ·mol－1
(2)0.05 93.0 kJ 移走氨气(或分离出氨气)
(3)不变
(4)
250
①
②逆向移动
【解析】
(1)设从上到下，热化学方程式分别为反应1、反应2，由盖斯定律，×(6×反应1－反应2)可得N2(g)＋3H2(g)
2NH3(g) ΔH＝×[6×(－286.0)－(－1 530.0)]kJ·mol－1＝－93.0 kJ·mol－1。
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(2)根据图像可知，20 min 时氨气的物质的量浓度为1.00 mol·L－1，所以氨气的平均反应速率为v(NH3)＝＝
＝0.05 mol·L－1·min－1；达到平衡时生成的氨气的物质的量为1.00 mol·L－1×2 L＝2.00 mol，根据N2(g)＋
3H2(g)2NH3(g) ΔH＝－93.0 kJ·mol－1可知生成2 mol 氨气放出的热量为93.0 kJ；由图可知，25 min 时
氨气的物质的量迅速变为0，而氮气、氢气的物质的量不变，之后氮气、氢气的物质的量逐渐减小，氨气
的物质的量逐渐增大，说明25 min 时改变的条件是将NH3从反应体系中分离出去。
(3)若起始投料n(N2)∶n(H2)＝1 1∶，生成物的系数为2，则相当于等压平衡，达到平衡后，增大压强，平衡不
移动，N2的体积分数不变。
(4)①列三段式：
2NH3(g)＋CO2(g)
CO(NH2)2(s)＋H2O(l)
起始/mol·L－1 0.6 0.3
转化/mol·L－1 0.4 0.2
平衡/mol·L－1 0.2 0.1
K＝＝＝250。
②若保持T ℃和平衡时容器的压强不变，再向体积可变的容器中充入0.6 mol NH3，体积瞬间变为4 L，此
时c(NH3)＝0.25 mol·L－1，c(CO2)＝0.05 mol·L－1，反应的浓度商Q＝＝＝320>K，所以平衡逆向移动。
【例题5】在硫酸工业中，通过下列反应使SO2氧化成SO3：2SO2(g)＋O2(g)
2SO3(g) ΔH＝－196.6
kJ·mol－1。下表列出了在不同温度和压强下，反应达到平衡时SO2的转化率。
温度/℃
平衡时SO2的转化率/%
0.1 MPa
0.5 MPa
1 MPa
5 MPa
10 MPa
450
97.5,
98.9
99.2
99.6
99.7
550
85.6
92.9
94.9
97.7
98.3
(1)从理论上分析，为了使二氧化硫尽可能多地转化为三氧化硫，应选择的条件是 。
(2)在实际生产中，选定的温度为400～500 ℃，原因是 。
(3)在实际生产中，采用的压强为常压，原因是 。
(4)在实际生产中，通入过量的空气，原因是 。
(5)尾气中的SO2必须回收，原因是 。
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【答案】
(1)低温高压
(2)保持较高反应速率和反应限度，同时使催化剂活性最高
(3)常压下SO2的转化率已很高，若再加压，对设备、动力要求较高，成本增加，不符合经济效益
(4)增大O2的浓度，提高SO2的转化率
(5)SO2污染大气
提能·课后精练
1．（2023·上海·高三专题练习）有关工业合成氨的说法错误的是
A．不断移去液氨，有利于反应正向进行
B．400~500℃时，原料的平衡转化率最大
C．增大压强，氨的分解速率增加
D．原料气须经过净化处理，以防止催化剂中毒
【答案】B
【详解】
A．如果改变可逆反应的条件(如浓度、压强、温度等)，化学平衡就被破坏，并向减弱这种改变的方向移
动，不断将氨气液化，降低生成物浓度，有利于平衡正向移动，故A 正确；
B．合成氨是放热反应，升高温度平衡逆向移动，原料的平衡转化率降低，控制温度为400℃～500℃是因
为此温度催化剂的活性最高，反应速率较大，生产效率较高，故B 错误；
C．增大压强，化学反应速率增大，氨的分解速率增加，故C 正确；
D．制备原料气过程中会产生其它杂质，为防止催化剂中毒和安全，原料气须经过净化处理，故D 正确；
故答案选B。
2．（2023 秋·江苏扬州·高三江苏省高邮中学校联考期末）在恒压密闭容器中，充入起始量一定的
和
，主要发生下列反应：
反应I：
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反应Ⅱ：
达平衡时，
转化率和
的选择性随温度的变化如图所示
[
的选择性
]，下列说法不正确的是
A．反应I 的
B．温度一定，通过增大压强能提高
的平衡产率
C．温度高于300℃时，曲线②随温度升高而升高说明此时主要发生反应I
D．同时提高
的平衡转化率和平衡时
的选择性，应选择在低温低压条件下反应
【答案】D
【详解】
反应I 是吸热反应，升高温度，平衡正向移动，CO 的选择性逐渐增大，因此曲线①是
的选择性。
A．反应I 能够自发进行，根据
，则
，故A 正确；
B．反应I 正向反应是等体积反应，反应Ⅱ正向反应是体积减小的反应，温度一定，增大压强，反应Ⅱ正向
移动，
的平衡产率增大，故B 正确；
C．根据前面分析曲线②是
转化率,反应I 是吸热反应，反应Ⅱ是放热反应，温度高于300℃时，曲线②
随温度升高而升高，说明此时主要发生反应I，故C 正确；
D．反应Ⅱ正向反应是体积减小的放热反应，要同时提高
的平衡转化率和平衡时
的选择性，
应选择在低温高压条件下反应，故D 错误。
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综上所述，答案为D。
3．（2022·江苏·高三专题练习）750℃时，
和
发生的两个反应的方程式分别如下：
①
；
②
；
下列说法正确的是
A．反应①的平衡常数可表示为
B．反应②的
C．如希望
尽可能转化为NO，可利用催化剂的选择性
D．反应②的
【答案】C
【详解】
A．750℃时，H2O 为气态，则反应①的平衡常数可表示为
，A 错误；
B．750℃时，H2O 为气态，反应②的正反应是一个气体体积增大的方向，则其正反应的
，B 错误；
C．如希望
尽可能转化为NO，可利用催化剂的选择性让反应①尽可能发生，而减少反应②的发生甚至
阻止其发生，C 正确；
D．反应②的
，D 错
误；
故答案为：C。
4．（2023·全国·高三专题练习）将
和
通入一密闭容器中，发生反应：
。
的平衡转化率与温度、压强的关系如图所示，下列有关平
衡常数的判断正确的是
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A．
B．
C．
D．
【答案】B
【详解】
根据图像信息，温度越高，
的转化率越大，平衡正向移动，正反应为吸热反应。平衡常数只与温度有
关，因为正反应吸热反应，温度越高，平衡常数越大，B 点和C 点温度相同，平衡常数相等，A 点温度最
低，平衡常数最小，D 点温度最高，平衡常数最大，所以平衡常数
，故选B。
5．（2023·福建福州·统考二模）Ni 活化
的反应历程如下图所示：
下列说法错误的是
A．反应历程的决速步骤：中间体2→中间体3
B．反应历程涉及非极性键的断裂和极性键的形成
C．三种中间体比较，中间体2 最稳定
D．升高温度，
的化学平衡常数K 增大
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【答案】D
【详解】
A．活化能越大，速率越慢，慢反应为决速步骤，故反应历程的决速步骤：中间体2→中间体3，A 正确；
B．中间体2→过渡态2 涉及C-C 非极性键断裂，Ni(s)→中间体1，中间体2→过渡态2，过渡态2→中间体
3，均涉及极性键的形成，B 正确；
C．三种中间体比较，中间体2 能量最低，最稳定，C 正确；
D．
的总能量比
高6.57kJ，该反应为放热反应，升高温度，
的化学平衡常数K 减小，D 错误；
答案选D。
6．（2023 秋·天津河西·高三统考期末）分析如下实验操作，对
平衡的影响说法正确的是
A．元素Cr 的价电子数目为1
B．该实验反应属于氧化还原反应
C．试管a 中溶液橙色变浅至黄色，说明平衡向正向移动
D．试管b 中增大
，平衡向逆向移动，平衡常数减小
【答案】C
【详解】
A．铬元素的价电子为3d 能级上的5 个电子和4s 能级上的1 个电子，其价电子数目为6，A 错误；
B．
，该反应中没有元素价态的改变，不属于氧化还原反应，B
错误；
C．
，加入氢氧化钠溶液，试管a 中溶液橙色变浅至黄色，说明
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平衡向正向移动，C 正确；
D．试管b 中增大
，平衡向逆向移动，但平衡常数只与温度有关，温度不变，平衡常数不变，D 错
误；
故选C。
7．（2021·浙江嘉兴·统考一模）钠和氯气反应的能量关系如图所示。
下列说法正确的是
A．
，
B．
是放热反应
C．
D．
高温下自发
【答案】A
【详解】
A．失去电子吸收能量，得到电子放出能量，则ΔH3＞0，ΔH5＜0，A 正确；
B．NaCl（g）=NaCl（s）是物理变化，不是化学反应，B 错误；
C．由盖斯定律可知，ΔH2+ΔH3+ΔH4+ΔH5+ΔH6+ΔH7=ΔH1＜0，则ΔH2+ΔH3+ΔH4+ΔH5＜-（ΔH6+ΔH7），C
错误；
D．反应放热，ΔH＜0，ΔS＜0，且钠、氯气较活泼，在较低温度下自发进行，D 错误；
故答案为：A。
8．（2022 秋·江苏盐城·高三统考期中）对于反应
kJ mol
⋅
-1，下列说法正确的是
16
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A．
B．E(总反应物)>E(总生成物)(E 表示物质能量)
C．反应中每消耗1 mol
，转移电子的数目为
D．升高温度、增大压强均能提高
产率
【答案】C
【详解】
A．由题干信息可知，该反应
＞0，该反应能够自发进行，根据自由能变
＜0 时能够自发可
知，该反应的
，A 错误；
B．由题干信息可知，该反应
＞0，故反应物的总能量低于生成物的总能量即E(总反应物)＜E(总生成
物)(E 表示物质能量)，B 错误；
C．由题干反应方程式可知，反应中Cl2中Cl 的化合价由0 价变为-1 价，故反应中每消耗1 mol Cl2，转移
电子的数目为
，C 正确；
D．由题干信息可知，该反应
＞0，则升高温度化学平衡正向移动，TiCl4的产率增大，反应前后气体的
系数之和不变即增大压强，化学平衡不移动，不能提高TiCl4产率，D 错误；
故答案为：C。
9．（2023·全国·高三专题练习）P、S、X 和Y 分别代表标准状态下的具体物质，它们之间的能量变化与反
应进程关系如图Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ，下列说法正确是
A．在标准状态时，物质的
：
B．
和
为催化剂，进程Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ中：
C．反应
达平衡所需时间：进程Ⅰ<Ⅱ<Ⅲ
D．反应
平衡时
的产率：进程Ⅰ=Ⅱ=Ⅲ
17
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【答案】D
【详解】
A．由图可知，进程Ⅰ为放热反应，在标准状态时，物质的ΔH：S＞P，故A 错误；
B．催化剂不影响反应热的大小，X 和Y 为催化剂，故进程Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ中：ΔH1=ΔH2=ΔH3＜0，故B 错误；
C．反应活化能越低，反应则越快，反应Ⅲ的活化能高于反应Ⅱ的活化能，则反应S
P
⇌达平衡所需时间：
Ⅰ＜Ⅲ＜Ⅱ，故C 错误；
D．催化剂不能使平衡发生移动，故反应S
P
⇌平衡时生成P 的量一样多，则平衡时P 的产率：进程
Ⅰ=Ⅱ=Ⅲ，故D 正确；
故选：D。
10．（2023·全国·高三专题练习）常压下，1g 冰熔化成1g 水、1g 水蒸发成1g 水蒸气的焓和熵的变化情况
如图所示。
已知：熔化过程：
蒸发过程：
下列说法不正确的是
A．
；
B．
；
C．
D．蒸发过程属于高温自发过程
【答案】C
【详解】
18
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A．水由固态转化为液态吸收能量，熔化过程为吸热过程，则
，蒸发过程为吸热过程，则
，A 正确；
B．同种物质不同状态的混乱度：g>l>s，混乱度越大熵变值越大，则
，
，B 正确；
C．蒸发过程熵变值更大，即
，C 错误；
D．蒸发过程
，
，根据自发进行的判据：
，该反应需要高温条件自发进
行，D 正确；
故选：C。
11．（2023·全国·高三专题练习）金属硫化物(
)催化反应
，既可
以除去天然气中的
，又可以获得
。下列说法正确的是
A．该反应的
B．该反应的平衡常数
C．题图所示的反应机理中，步骤Ⅰ可理解为
中带部分负电荷的S 与催化剂中的M 之间发生作用
D．该反应中每消耗
，转移电子的数目约为
【答案】C
【详解】
A．左侧反应物气体计量数之和为3，右侧生成物气体计量数之和为5，
，A 错误；
B．由方程形式知，
，B 错误；
C．由题图知，经过步骤Ⅰ后，
中带部分负电荷的S 与催化剂中的M 之间形成了作用力，C 正确；
D．由方程式知，消耗
同时生成
，转移
，数目为
，D 错误；
19
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故选C。
12．（2023 春·江苏·高三校联考阶段练习）
、
共存体系催化加氢是甲烷化的重要反应，总反应可
表示为：
。下列说法正确的是
A．上述反应一定能自发进行
B．上述反应平衡常数
C．上述反应中生成
，转移电子的数目为
D．实际生产中采用适当的高温、合适的催化剂可提高
的平衡产率
【答案】C
【详解】
A．上述反应
，反应后气体减小，
，
，反应不能自发进行，A 错误；
B．上述反应平衡常数
，B 错误；
C．上述反应中生成1mol
，同时消耗3.5mol
，氢元素化合价由0 价升高为+1 价，故转移电子数共
为
，C 正确；
D．使用合适的催化剂只能加快反应速率，不能改变化学平衡状态，无法提高
的平衡产率，D 错误；
故选C。
13．（2023·天津·模拟预测）黑火药是中国古代四大发明之一，化学组成为硫黄、硝酸钾、木炭，其爆炸
原理为
。下列说法正确的是
A．
的电子式为
B．该反应的
和
均小于0
C．
和
均为还原产物
D．
分子内σ 键和π 键个数之比为
【答案】D
【详解】
A．
为离子化合物，电子式为
[注意：阳离子不要合并到一起]，故A 错误；
20
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B．火药爆炸的原理就是极短时间内放出大量热，并产生大量气体，结合常识分析该反应的
，
，故B 错误；
C．根据反应物及产物价态分析，
是氧化产物，
和
是还原产物，故C 错误；
D．
分子的结构式为
，分子内
键和
键的个数之比为
[点拨：1 个三键含1 个
键和2 个
键]，故D 正确；
故选D。
14．（2022·浙江绍兴·绍兴一中校考模拟预测）下列说法正确的是
A．常温下，
的熵小于
B．能在一定温度下发生自发反应，
，则
C．可以把
分解：
，收集碳，实现变废为宝
D．向碳酸氢钠中加入少量水后，碳酸氢钠溶解，
，
【答案】B
【详解】
A．常温下，
为气体，
为固体，所以
的熵大于
，A 错误；
B．反应
，
，在高温下发生自发进行，B 正确；
C．
分解：
，
，
在任何温度下都不能自发进行，不能收集碳，实现
变废为宝，C 错误；
D．向碳酸氢钠中加入少量水后，碳酸氢钠溶解，
，
，D 错误；
故选B。
15．（2023·统考模拟预测）在硫酸工业生产中，为了有利于SO2的转化，且能充分利用热能，采用了中间
有热交换器的接触室(见图)。下列说法错误的是
21
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A．a、b 两处的混合气体成分含量相同，温度不同
B．c、d 两处的混合气体成分含量不同，温度相同
C．热交换器的作用是预热待反应的气体，冷却反应后的气体
D．c 处气体经热交换后再次催化氧化的目的是提高SO2的转化率
【答案】B
【详解】
该装置中发生SO2在加热、催化剂的条件下和O2反应转化为SO3的反应，反应放热，热交换器的作用是预
热待反应的气体；a 处通入的是反应气体，即SO2、空气，在热交换器中进行加热，没有催化剂，没有发生
反应，b 处气体是SO2、空气，再进入装置中，发生反应到达c 处，c 处是SO3，没有反应完全的SO2、
O2、N2等，SO2、O2在催化剂的作用下再一次发生反应，提高SO2的转化率，d 处主要为SO3，N2等，由此
分析。
A．根据装置图可知，从a 进入的气体是含有SO2、O2、N2等的冷气，经过热交换器后从b 处出来的是热的
气体，成分与a 处相同，A 项正确；
B．在c 处出来的气体SO2、O2在催化剂表面发生反应产生的含有SO3及未反应的SO2、O2等气体，该反应
是放热反应，当经过热交换器后被冷的气体降温，SO3被部分分离出来，而且混合气体再次被催化氧化，d
处主要为SO3，N2等，故二者含有的气体的成分含量不相同，B 项错误；
C．根据分析，该反应放热，热交换器的作用是预热待反应的冷的气体，经热交换器出来的SO3被吸收，
同时冷却反应产生的气体，为SO3的吸收创造条件，C 项正确；
D．c 处气体经过热交换器后再次被催化氧化，目的就是使未反应的SO2进一步反应产生SO3，从而可以提
高SO2的转化率，D 项正确；
答案选B。
16．（2022 秋·山东·高三统考阶段练习）亚硝酰氯(NOCl)是有机合成中的重要试剂。实验室中可用如下反
应合成。
22
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(1)已知
(忽略
、
随温度的变化，T 为开尔文温度)。上述反应的
与温度的关系如下
图(该反应的
)。
该反应在常温下 (填“能”或“不能”)自发进行；该反应的
。
(2)T°C 下，向某真空恒容密闭容器中加入足量的
并充入一定量的NO(g)，发生下列反应：
反应Ⅰ：
反应Ⅱ：
已知：反应Ⅰ、Ⅱ的平衡常数1gKp~T 关系如下图：
①由图可知，反应Ⅰ反应热
(填“>”或“<”)0。
②
°C 下，测得起始压强为20kPa，平衡时压强为21kPa，则该温度下NO 的平衡转化率为
%；
。
(3)向体积均为1L 的两恒容容器中分别充入2molNO 和
，发生反应：
，其中甲为绝热过程，乙为恒温过程，两反应体系的压强随时间的变化曲线如图所示。
23
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①甲容器中，开始压强变大的原因 。
②乙容器中0~10s 内平均反应速率v(NO)=
。
a
③、b、c 三点的正反应速率最小的是 点。
【答案】
(1)能 -77
(2)> 50% 1
(3)该反应为气体分子数减少的反应，随着反应的进行，其他条件不变的情况下，压强会逐渐减小。甲为绝
热过程，由图可知甲容器中，开始压强变大，说明该反应放热，且温度为影响压强变化的主要因素
0.04 b
【详解】
（1）由图可知，常温下
<0，则该反应在常温下能够自发进行；当T=(427+273)K=700K
时，
=0，则
，该反应的
-77
；
（2）①由图可知，随着温度升高，反应Ⅰ的平衡常数变大，则反应正向进行，为吸热反应，则反应热
>0。
②
°C 下，测得起始压强为20kPa，平衡时压强为21kPa，总压强增大1kPa，结合反应Ⅰ、Ⅱ方程式可
知，平衡后增大压强为增大的氯气压强
，结合图可知，此时
，设该温度
下NO 的平衡转化率为a，则平衡时NO、NOCl 的压强分别为20(1-a) kPa、20akPa，则
，a=0.5=50%；
（3）①该反应为气体分子数减少的反应，随着反应的进行，其他条件不变的情况下，压强会逐渐减小。
甲为绝热过程，由图可知甲容器中，开始压强变大，说明该反应放热，且温度为影响压强变化的主要因
素，故甲容器中，开始压强变大的原因该反应为放热反应；
24
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②根据阿伏伽德罗定律可知，10s 时总的物质的量为
，结合反应方程式可知，反应
2×(3-2.8)mol=0.4molNO，则乙容器中0~10s 内平均反应速率v(NO)=
。
a
③、b、c 三点中b 达到平衡状态且物质的压强最小，则其正反应速率最小。
17．（2022 秋·吉林·高三统考阶段练习）回答下列问题
(1)工业合成氨的反应为：
。已知在298 K 时，
，
①根据反应的焓变和熵变，分析在298 K 时合成氨反应 (填“能”、“不能”或“无法判断”)
正向自发进行。
②有利于化学平衡向生成氨的方向移动的是 。
A．升高温度，增大压强
B．升高温度，减小压强
C．降低温度，减小压强
D．降低温度，增大压强
③下图为合成氨生产设备流程示意图，下列说法错误的是
A．为防止原料气中混有的杂质使催化剂“中毒”而丧失催化活性，原料气必须经过净化
B．压缩机加压过程，既要考虑平衡移动的问题，又要考虑加压对设备材料的强度设备的制造要求的
问题
C．合成氨反应的温度控制在500℃左右，此温度下反应物的平衡转化率最大
D．冷却过程，及时将
从平衡混合物中分离除去，促使合成氨反应向生成氨气的方向移动
④假设在恒温恒容的密闭容器中，通入2 mol
、6 mol
以及4 molAr，达平衡时，氮气的转化率为
50%，平衡总压为20MPa，计算平衡常数
。(
计算可用平衡体系物质的分压代替浓度，
代入平衡常数表达式，某物质分压=总压×该物质的体积分数)
25
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(2)研究1，3-丁二烯和
以物质的量之比为1：1 加成时的反应：
1，2-加成：
(产物A)
1，4-加成：
(产物B)
1，3-丁二烯和
以物质的量之比为1：1 加成时的反应过程和能量变化如图：
①稳定性：A B(填“＞”、“=”或“＜”)
②探究1，2-加成和1，4-加成的影响因素。
实验1：将1，3-丁二烯和
以物质的量之比1：1 加成，不同温度，相同时间内测定A 和B 在产物中的含
量，低温时产物以A 为主，较高温度时以B 为主。
实验2：加热实验1 中低温时的反应产物，A 的含量减少，B 的含量增大。
实验3：在实验1 的基础上，充分延长反应时间，无论是低温还是高温，产物中B 的含量均增大。
结合反应过程和能量变化的示意图，解释实验1 中低温时产物以A 为主的原因 。
③说明实验2 中，升高温度，A 转化为B 经历的物质转化过程是 。
【答案】
(1)能 D C
或0.037
(2)＜ 从图中可知，生成A 的活化能比生成B 的小，化学反应速率快，所以低温时，产物以A 为主
升高温度，A 生成中间体C，中间体C 生成B
【详解】
26
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（1）①298K 时，△H<0、△S<0，将数据代入，
，
<0，则298K 下合成氨反应能自发进行；
②该反应△H<0、△S<0，故降低温度，增大压强都有利于氨的合成(化学平衡向生成氨的方向移动，故选
D；
A
③．合成氨反应使用铁触媒作催化剂，原料气中含有杂质的气体可能会造成催化剂中毒而活性减弱，因
此原料气需要经过净化，A 正确；
B．合成氨反应为气体体积减小的反应，增大压强既有利于加快速率又有利于平衡右移，但压强增大设备
成本大幅度提升，故需要综合考虑以上影响因素，B 正确；
C．合成氨反应使用铁触媒作催化剂，该催化剂在500℃时活性最大，此时反应速率最大，不是平衡转化率
最大，C 错误；
D．冷却过程，及时将
从平衡混合物中分离除去，降低了产物的浓度，促使合成氨反应向生成氨气的
方向移动，提高了产率，D 正确；
故选C；
④根据所给数据可得三段式如下：
则平衡时气体总物质的量为1+3+2+4=10mol，常数
；
（2）①由1，3 一丁二烯与Br2以物质的量之比为1 1∶发生加成反应过程和能量变化图可知，1，4 一加成产
物B 所具有的总能量低于1，2 一加成产物A 所具有的总能量，能量越低越稳定，故稳定性A＜B；
(2)
②
活化能越小，反应越容易进行，反应速率越快，根据图知，1，2—加成所需活化能小于1，4—加成，
则1，2—加成反应较容易，且反应速率1，2―加成较快，所以低温时产物以A 为主，故答案为：从图中
可知，生成A 的活化能比生成B 的小，化学反应速率快，所以低温时，产物以A 为主；
③根据图知，升高温度，A 吸收能量转化为中间体C，然后中间体C 再放出能量转化为B，故答案为：升
高温度，A 生成中间体C，中间体C 生成B。
27
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18．（2023·全国·高三专题练习）尿素
是一种重要的化工产品和常用氮肥。回答下列问题：
(1)尿素中C、N、O 三种元素的电负性由小到大的顺序是 (用元素符号表示)。
(2)工业上，用
和
制备尿素，总反应分两个基元反应(反应历程与相对能量关系如图1)：
①
②
写出总反应的热化学方程式： 。该历程中决速步骤的反应是 (填“①”或
“②”)。
(3)有人设想直接利用反应
进
行人工固氮制备尿素，从热力学角度判断该反应 (填“可行”或“不可行”')，理由为
。
(4)碳酸丙烯酯(PC)是锂离子电池的常用溶剂。工业上常用尿素合成碳酸丙烯酯。已知：碳酸丙烯酯的结构
简式为
，沸点为238.14℃；1，2-丙二醇(PG)的沸点为162℃。1，2-丙二醇和尿素(160℃以上
会分解)合成PC 的反应如下：
在烧瓶中加入物质的量之比为2：1 的PG 和尿素，加入催化剂充分反应，测定不同温度下PC 的平衡收率
变化如图2 所示。PC 的收率
。
28
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160℃
①
以上，PC 的收率下降的主要原因可能是 。
150℃
②
时，PG 的平衡转化率为 。以液相中各物质的量分数代替浓度表示平衡常数
(保留2 位小数)。
【答案】
(1)O＞N＞C
(2)
H=-134kJ/mol ②
(3)不可行 正反应是焓增、熵减的反应，
H-T
S>0
(4)尿素分解(或副产物增多) 42.5% 10.59
【详解】
（1）元素原子的得电子能力越强，则电负性越大，C、N、O 三种元素的电负性由小到大的顺序是：O＞N
＞C。
（2）反应①+反应②即可得到总方程式为：
H=生成物能
量-反应物能量=-134kJ/mol-0kJ/mol=-134kJ/mol，反应②的活化能大于反应①，则反应②的速率小于反应
①，反应慢的反应为决速反应，该历程中决速步骤的反应是②。
（3）反应
是熵减的吸热反
应，
H>0，
S<0，根据
H- T
S<0 时可以自发进行判断，该反应任何温度下均不能自发进行。
（4）①尿素[CO(NH2)2]受热易分解，160℃以上，PC 的收率下降的主要原因可能是：尿素分解(或副产物
增多)；
②设起始投入的PG 和CO(NH)2的物质的量分别为2 mol、1 mol，CO( NH2)2转化的物质的量为a mol。列
三段式如下：
29
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依题意，a=0.85mol，n(PG)=1.15mol，n[CO(NH2)2]=0.15mol，n(PC)=0.85mol，x(PG)=
，
x[CO(NH2)2]=
，x(PC)=
，故PG 的平衡转化率
，
。
19．（2023·全国·高三专题练习）
和
是汽车尾气的主要成分，它们能缓慢地发生反应Ⅰ：
。
(1)汽车行驶时，
和
在电火花作用下产生
，各物质所含化学键键能数据如下表：
物质
化学键键能
946
498
632
相同条件下，
、
、
三种物质中最稳定的是 ；
。
(2)工业上可通过
和
化合制备甲醇，反应的化学方程式为
。
已知：①
②
③
写出工业上用
和
合成
的热化学方程式： 。
(3)反应I 在常温下可以自发进行，则该反应的正反应为 (填“吸热”或“放热”)反应。
(4)为减少汽车尾气污染，下列措施合理的有_______(填字母)。
A．开发氢能源
B．寻找反应I 的高效催化剂
30
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C．市民大量移居城市郊区
D．戴上呼吸面具
【答案】
(1)
(2)
(3)放热
(4)AB
【详解】
（1）由题表中的化学键键能数据可知，
的键能最大，即要断裂
键消耗的能量最多，故其最稳
定。结合表格中的键能数据可知，
的
；
（2）根据盖斯定律，由①+2×
-
②③可得
与
转化为
的热化学方程式为
；
（3）反应Ⅰ为熵减反应，根据
反应自发进行知，该反应在常温下可以自发进行，则
，即该反应的正反应为放热反应；
（4）A．开发新能源，可以减少化石燃料的使用，从而减少汽车尾气污染，A 符合题意；
B．高效催化剂可降低反应的活化能，在平常条件下污染物就能转化为无毒物质，B 符合题意；
C．移居郊外，只是防止毒害的方法，汽车尾气污染一直存在，C 不符合题意；
D．戴呼吸面具只是个人防止毒害的方法，汽车尾气污染一直存在，D 不符合题意；
故答案为：AB。
20．（2022·全国·高三专题练习）
在工业生产中具有重要作用。
(1)
①已知
，反应
的
随温度的变化是图1 中的 (填“
”或“
”)。
31
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②工业以
为原料合成
是在一定温度和压强下，以
混合物作为催化剂，向反应炉中
匀速通入
，不同硅铝比
与生成
的速率关系如图2 所示。下列说法正确的是
。
A．温度越低越有利于工业合成
B．合适的硅铝比为0.15
C．在原料气
中混入适量的惰性气体对
的生成速率无影响
D．
内，
的产量
(2)已知在催化剂M 作用下，
。
①一定温度下，假设正逆反应速率与浓度关系为
只与
温度相关，则反应的平衡常数
(用含
的式子表示)。
②催化剂M 活性随温度变化情况如图3 所示，相同时间测得
的转化率随反应温度变化情况如图4 所
示，写出
的转化率出现上述变化的可能原因(写出两点)： 。
③在图4 中画出，其他条件不变，增大压强(催化剂不失活)情况下，
的转化率随温度变化图
。
(3)已知
，用
催化该反应，若
首先在
催化下生成
和
及另一种无机
化合物，用两个化学方程式表示该催化反应历程(反应机理)：
32
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步骤i： ；
步骤ⅱ： 。
【答案】
(1)
BD
(2)
第一，
之前，没有达到平衡，温度升高，反应速率变快，
的转化率增加，
之后，反
应已经达到平衡，温度升高平衡逆向移动，
的转化率下降：第二，
之前，没有达到平衡，温度升
高，催化剂活性变大，促进反应速率变快，
的转化率增加，
之后，温度升高，催化剂活性减小，反
应速率变慢，
的转化率下降
(3)
【详解】
（1）①反应
为气体分子数减小的反应，则
，而焓变
，则
中
随温度升高而增大，所以为图1 中的
。
A
②．若温度太低，反应速率太慢，不适合工业合成，A 错误；
B．由图示可知，硅铝比为0.15 时二甲醚的生成速率保持在较高水平，合适的硅铝比为0.15，B 正确；
C．反应是在一定温度和压强下进行，增加惰性气体则甲醇浓度下降，反应速率会变慢，C 错误；
D．由图示可知，使用催化剂II 时，反应初始催化活性较好，但是5min 后速率开始大幅下降，产量降低，
而使用催化剂I 时，虽然反应初始的速率增长略慢且反应速率的峰值较低，但是反应速率到达峰值后在
5~40min 内却始终很稳定的维持在一个较高的水平，因此
内，
的产量
，D 正确；
答案选BD。
（2）①当反应达到平衡时，v 正=v 逆，
，
，则反应
的平衡常数K=
。
33
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②反应为放热反应，
之前，反应没有达到平衡，温度升高，反应速率变快，
的转化率增加，
时
反应达到平衡，
之后，温度升高平衡逆向移动，
的转化率下降；催化剂的活性在一定温度范围内逐
渐升高，温度再高催化剂活性会降低，
之前，温度升高，催化剂活性变大，反应速率变快，
的转化
率增加，
之后，温度升高，催化剂活性减小，反应速率变慢，
的转化率下降。
③此反应为反应前后气体分子数不变的反应，其他条件不变，增加压强，化学反应速率变大，转化率增
大，所以相同温度下纵坐标较之前要大，但平衡不移动，平衡转化率是不变的，因此其他条件不变，增大
压强(催化剂不失活)情况下，NO2的转化率随温度变化如图所示：
。
（3）由题意可知，步骤i 为
在
催化下生成
和
及另一种无机化合物，依据得失电子守
恒和原子守恒可知，反应的化学方程式为：
，而
为催化剂，总反应为：
，则步骤ii 的化学方程式为：
。
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