高中化学人教版（2019）选择性必修1第二章第三节第四节（两节合一）
一、单选题
1．（2021高二上·诸暨期末）下列说法中正确的是（ ）
A．凡是放热反应都是自发的，吸热反应都是非自发的
B．自发反应一定是熵增大的，非自发反应一定是熵减小的
C．熵增加且放热的反应在任何温度下都能自发进行
D．化学反应能否自发进行，与反应焓变和熵变有关。当△H-T△S>0时，反应自发
2．（2021高二上·遵化期中）下列对化学反应方向的叙述正确的是（ ）
A．室温下不能自发进行的反应，在高温下有可能自发进行
B．熵增加有利于反应的自发进行，熵减小的反应常温下都不会自发进行
C．非自发反应在任何情况下都不会发生
D．凡是放热反应都是自发的，吸热反应都是非自发的
3．（2021高二上·柯桥期末）在下列变化中，体系的熵增大的是（ ）
A．乙烯聚合为聚乙烯 B．硝酸铵溶于水
C．水结冰 D．
4．（2021高二上·浙江期末）相同温度和压强下，关于物质熵的大小比较，合理的是（ ）
A． B．
C． D．1mol干冰
5．（2021高二上·湖州期末）在催化剂作用下，可使汽车尾气中的跟发生反应： ，下列关于该反应说法正确的是（ ）
A．该反应
B．该反应
C．该反应在低温下更易进行
D．已知该反应K值很大，由此可推测该反应即使没有催化剂反应速率也很快
6．（2021高二上·定州期中）下列关于化学反应的自发性和进行方向的说法正确的是（ ）
A．非自发反应在任何条件下都不能发生
B．—定温度下，反应 Mg(l) +Cl2(g)==MgCl2(l)的 △H<0， △S<0
C．由 G=△H – T△S可知，所有放热反应都能自发进行
D．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
7．（2021高二上·太原期中）已知室温下：反应能自发进行。对于该反应的以下判断正确的是（ ）
A．， B．，
C．， D．，
8．（2021高二上·泾阳期中）某反应只有在高温下才具有自发性，则对该反应的△H和△S判断正确的是（ ）
A．△H>0、△S>0 B．△H<0、△S<0
C．△H>0、△S<0 D．△H<0、△S>0
9．（2021高二上·怀柔期末）下列关于反应自发性的说法正确的是（ ）
A．△H＜0、△S＞0的反应，有利于自发进行
B．化合反应都是放热反应，分解反应都是吸热反应
C．凡是放热反应都是自发的，吸热反应都是非自发的
D．自发反应在任何条件下都能自动进行，现象明显
10．（2021高二上·长沙期末）研究表明，在等温、等压及除了体积功以外不做其他功的条件下，化学反应的方向可以用反应的焓变和熵变来综合判断，判据为ΔH-TΔS。任何温度下都能正向自发进行的一项是（ ）
A．CH4(g) = C(s) ＋2H2(g) ΔH=＋74.8 kJ·mol-1 ΔS=＋80.7 J·mol-1·K-1
B．C2H2(g)＋3H2(g)= 2CH4(g) ΔH=-376.4 kJ·mol-1 ΔS=-220.2J·mol-1·K-1
C．2CO(g)=2C(s，石墨)＋O2(g) ΔH=＋221.0 kJ·mol-1 ΔS=-178.8J·mol-1·K-1
D．2KClO3(s)=2KCl(s)+3O2(g) ΔH=-78.0 kJ·mol-1 ΔS=＋494.4J·mol-1·K-1
11．（2021高二上·运城月考）下列说法错误的是（ ）
A． 该反应的 ， ，在低温下，该反应不能自发进行
B． 该反应的 ， ，在低温下能自发进行
C． 该反应的 ， ，在低温下，该反应能自发进行
D． 该反应的 ， ，在高温下，该反应能自发进行
12．（2021高二上·浙江期中）关于合成氨工业的说法错误的是（ ）
A．合成氨工业采用循环操作，主要是为了提高氮气和氢气的利用率
B．工业上一般选择400-500℃的主要原因是让铁触媒的活性大，反应速率快
C．从合成氨的原理出发，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，所以实际工业中往往采用常压
D．为了防止催化剂“中毒”，原料气需要经过净化
13．（2021高二上·安徽期中）下列说法正确的是（ ）
A．在合成氨工业中，移走NH3可增大正反应速率，提高原料转化率
B．恒温下进行的反应 达平衡时，缩小容器体积再达平衡时，气体的颜色比第一次平衡时的深，NO2的体积分数比原平衡大
C．常温下， 不能自发进行，则其
D．在相同温度下，物质的量浓度相等的氨水、NaOH溶液，c(OH-)相等
14．（2021高二上·怀仁期中）合成氨工业上采用循环操作，主要是因为（ ）
A．增大化学反应速率 B．提高平衡混合物中的含量
C．降低的沸点 D．提高和的利用率
15．（2021高二上·上海月考）下列工业生产所采取的措施和其对应目的不一致的是（ ）
A．合成氨工业采用高压条件，目的是加大反应速率并促进平衡向合成氨的方向移动
B．接触法制硫酸中，使用热交换器的目的是充分利用能源
C． 氧化为 时需使用催化剂，这样是为了提高 的转化率
D．用氨水吸收硫酸的尾气，目的是保护环境且能够得到化肥
16．（2021高二上·）固体表面的化学过程研究对于化学工业非常重要。在Fe作催化剂、一定压强 和温度下合成氨的反应机理如下图所示：下列说法不正确的是（ ）
A．N2和H2分子被吸附在铁表面发生反应
B．吸附在铁表面的N2断裂了键
C．NH3分子中的N—H键不是同时形成的
D．Fe催化剂可以有效提高反应物的平衡转化率
17．（2021高二上·怀柔期末）NH3的合成开启了工业催化新纪元，为世界粮食增产做出了巨大贡献。以N2和H2为反应物合成NH3的微观过程如图：
下列说法正确的是（ ）
A．表示氢气分子
B．过程中有“NH”“NH2”原子团生成
C．催化剂增大了氢气的平衡转化率
D．反应结束后催化剂的质量增加
18．（2021高二上·）下图所示为工业合成氨的流程图。有关说法不正确的是（ ）
A．步骤①中“净化”可以防止催化剂中毒
B．步骤②中“加压”既可以提高原料的转化率，又可以加快反应速率
C．步骤③、④、⑤均有利于提高原料的转化率
D．产品液氨除可生产化肥外，还可用作制冷剂
19．（2021高二上·）下图为工业合成氨的流程图。图中为提高原料转化率而采取的措施是（ ）
A．①②③ B．①③⑤ C．②④⑤ D．②③④
20．（2021高二上·）工业合成氨：，一般采用770K左右的温度，其原因是（ ）
①提高的转化率 ②适当提高氨的合成速率
③提高氨的产率 ④催化剂在700K左右时活性最大
A．只有① B．②④ C．②③④ D．①②
二、填空题
21．（2018高二上·平遥期中）已知2CO(g) CO2(g)+C(s),T=980k时，△H-TΔS=O。当体系温度低于980k时．估计△H-T△S的正负符号为 ，所以正反应 进行（填“自发”或“非自发”）；当体系温度高于980k时．△H-T△S的正负符号为 。 在冶金工业中，以C作为还原剂温度高于980k时的氧化物是以 为主，低于980k时以 为主。
22．根据所学的知识和经验，判断下列变化在常温下的焓变、熵变及方向性，填表：
变化 △H △S 方向性
NH4Cl（s）═NH3（g）+HCl（g）
2H+（aq）+Zn（s）═Zn2+（aq）+H2（g）
（说明：△H、△S填“＞0”、“＜0”、“=”，方向性填“可以自发”、“不能自发”或“无法确定”）
23．（2021高二上·杭州期中）在 2020 年中央经济工作会议上，我国明确提出“碳达峰”与“碳中和”目标，因此利用煤炭或CO 2 合成其它高价值化学品的工业生产显得更加重要。
（1）工业上以煤和水为原料通过一系列转化可获得清洁能源氢气。
已知：① C(s) + O2(g) = CO 2 (g) △H 1 = -393.5kJ·mol 1
② ΔH2=-571kJ mol 1
③H2O(l) = H2O(g) △H1 = +44kJ·mol 1
则碳与水蒸气反应 C(s) +2H2O(g) CO2(g)+2H2(g)的 ΔH = 。
（2）工业上也可以仅利用上述反应得到的 CO2 和H2 进一步合成甲醇：
CO2(g) + 3H2(g) CH3OH(g) + H2O(g) △H<0
①在某 1L 恒温恒容密闭容器中充入 1mol CO2和 3molH2发生反应，测得 CO2(g)和 CH3OH (g)浓度随时间变化如下图 1 所示。则平衡时H2 (g)的转化率为 ，该温度下的平衡常数表达式为 K= 。
②该反应在催化剂 Cu—ZnO—ZrO 2 表面进行，主反应历程如图 2 所示(催化剂表面吸附的物种用*标注)，下列说法不正确的是 。
A．该反应的原子利用率为 100%
B．催化剂可以降低反应活化能
C．反应②中，断裂和形成的共价键至少有 2种
D．使用催化剂可以提高反应的转化率
（3）将合成的甲醇进行水蒸气重整是电动汽车氢氧燃料电池理想的氢源。该制氢(SRM)系统简单，产物中2H 含量高、CO 含量低(CO会损坏燃料电池的交换膜)，反应如下：
反应Ⅰ(主)：CH3OH(g) + H2O(g) CO2(g) +3H2(g) △H 1 >0
反应Ⅱ(副)：CO2(g) + H 2 (g) CO(g) + H2O(g) △H 2 >0
温度高于 300℃会同时发生反应Ⅲ：CH3OH(g) CO(g) + 2H 2 (g)
①反应 1能够自发进行的条件是 。
②升温有利于提高 CH 3 OH 转化率，但也存在一个明显的缺点是 。
③写出一条能提高 CH3OH 转化率而降低 CO生成率的措施 。
三、综合题
24．（2018高二上·承德期末）氨是重要的无机化工产品，合成氨工业对国民经济和社会发展具有重要的意义。其原理如下:N2(g)+3H2(g) 2NH3 (g) ΔH< 0。在恒温恒容密闭容器中进行合成氨反应，各组分浓度与时间的关系如图所示。
（1）表示N2浓度变化的曲线是 (填字母)，25 min 时c (NH3)= 。
（2）0~25min内，用H2 浓度变化表示的化学反应速率是 。
（3）此温度下，上述反应的平衡常数K 的数值为 。
（4）若升高温度，则平衡向 (填“正反应”或“逆反应”)方向移动；正反应速率 (填“增大”“减小”或“不变”，下同 ), 逆反应速率 。
25．（2021高二上·）水煤气变换[]是重要的化工过程，主要用于合成氨、制氢以及合成气加工等工业领域中。回答下列问题：
（1）Shibata曾做过下列实验：①使纯H2缓慢地通过处于721 ℃下的过量氧化钴CoO(s)，氧化钴部分被还原为金属钴(Co)，平衡后气体中H2的物质的量分数为0.0250。
②在同一温度下用CO还原CoO(s)，平衡后气体中CO的物质的量分数为0.0192。
根据上述实验结果判断，还原CoO(s)为Co(s)的倾向是CO H2（填“大于”或“小于”）。
（2）721 ℃时，在密闭容器中将等物质的量的CO(g)和H2O(g)混合，采用适当的催化剂进行反应，则平衡时体系中H2的物质的量分数为（ ）
A．<0.25 B．0.25 C．0.25~0.50 D．0.50
E．>0.50
（3）我国学者结合实验与计算机模拟结果，研究了在金催化剂表面上水煤气变换的反应历程，如图所示，其中吸附在金催化剂表面上的物种用*标注。
可知水煤气变换的ΔH 0（填“大于”“等于”或“小于”），该历程中最大能垒（活化能）E正= eV，写出该步骤的化学方程式 。
（4）Shoichi研究了467 ℃、489 ℃时水煤气变换中CO和H2分压随时间变化关系（如下图所示），催化剂为氧化铁，实验初始时体系中的和相等、和相等。
计算曲线a的反应在30~90 min内的平均速率= 。467 ℃时和随时间变化关系的曲线分别是 、 。489℃时和随时间变化关系的曲线分别是 、 。
答案解析部分
1．【答案】C
【知识点】吸热反应和放热反应；焓变和熵变
【解析】【解答】A．ΔH-TΔS<0时反应即可自发，吸热反应ΔH＞0、若ΔS＞0，导致ΔH-TΔS＜0即可自发，例如氢氧化钡晶体和氯化铵晶体反应是吸热反应，在室温下即可自发，A不符合题意；
B．ΔH-TΔS<0时反应即可自发，放热反应ΔH＜0、若ΔS＜0，导致ΔH-TΔS＜0即可自发，例如氨气和氯化氢化合为氯化铵晶体的反应是熵减的放热反应，在室温下即可自发， B不符合题意；
C． 熵增加且放热的反应ΔH＜0、若ΔS＞0，则必然使ΔH-TΔS＜0，在任何温度下都能自发进行，C符合题意；
D． 化学反应能否自发进行，与反应焓变和熵变有关，当△H-T△S＜0时，反应自发，D不符合题意；
故答案为：C。
【分析】放热反应常常是容易进行的过程，吸热反应有些也是自发反应；自发反应的熵不一定增加，可能减小，也可能不变；反应能否自发进行取决ΔH-TΔS，当ΔS＞0、ΔH<0时，△H-T△S＜0反应一定能自发进行，非自发的反应在高温下有可能为自发反应。
2．【答案】A
【知识点】焓变和熵变
【解析】【解答】A.对于△H＞0，△S＞0的反应，室温下不能自发进行，在高温下有可能自发进行，A符合题意；
B.熵增加有利于反应的自发进行，对于熵减小的反应，若△H＜0，在常温下可能会自发进行，B不符合题意；
C.非自发反应在一定情况下也可能会发生，C不符合题意；
D.放热反应不一定都是自发的，对于吸热反应，若△S＞0，在高温下是自发进行的，D不符合题意；
故答案为：A。
【分析】A、一个反应能否自发跟其焓变和熵变有关，根据△HB、熵表示混乱程度，越混乱反应越容易进行，熵增加表示混乱，熵减少表示有序；
C、非自发反应在一定温度下可能进行；
D、一个反应是否自发，除了和焓变有关，还和熵变有关。
3．【答案】B
【知识点】焓变和熵变
【解析】【解答】A．乙烯聚合为聚乙烯，为气体体积减小的反应，是熵减的过程，故A不符合题意；
B．硝酸铵溶于水破坏离子键，离子的运动更剧烈，体系的熵增大，故B符合题意；
C．水结冰从液态转为固态，水分子的混乱程度减小，是熵减的过程，故C不符合题意；
D．
为气体体积减小的反应，熵减的过程，故D不符合题意；
故答案为：B。
【分析】熵判据：体系有自发地向混乱程度增加（熵增）方向进行地倾向。
A．气体体积减小的反应，是熵减的过程；
B．离子的运动更剧烈，体系的熵增大；
C．水从液态转为固态，水分子的混乱程度减小，是熵减的过程；
D．反应气体体积减小，是熵减的过程；
4．【答案】B
【知识点】焓变和熵变
【解析】【解答】A．相同物质的量的同种物质，气态的熵比液态的熵大，则物质的熵：
，故A不符合题意；
B．气体的物质的量越大，熵越大，则物质的熵：
，故B符合题意；
C．相同物质的量的同种物质，固态的熵小于液态，则物质的熵：
，故C不符合题意；
D．相同物质的量的同种物质，固态的熵小于气态，则物质的熵：1mol干冰
，故D不符合题意；
故答案为：B。
【分析】相同物质等物质的量时，混乱度越大，熵越大，气体大于液体大于固体，结合选项进行判断
5．【答案】C
【知识点】焓变和熵变
【解析】【解答】A．该反应是一个气体体积减小的放热反应，反应
，故A不符合题意；
B．该反应是一个气体体积减小的放热反应，反应
，故B不符合题意；
C．该反应是一个气体体积减小的放热反应，反应
，低温条件下
，能自发进行，故C符合题意；
D．催化剂能降低反应的活化能，加快反应速率，化学平衡常数大只能说明反应的程度大，不能说明反应的反应速率快慢，则无法判断即没有催化剂时，该反应的反应速率快慢，故D不符合题意；
故答案为：C。
【分析】该反应是一个气体体积减小的放热反应，反应ΔH＜0，ΔS＜0，据此分析。
6．【答案】B
【知识点】焓变和熵变
【解析】【解答】A．非自发反应在一定条件下也可发生，故A不符合题意；
B．该反应为放热反应，且反应过程中气体分子数减小，因此△H<0，△S<0，故B符合题意；
C．所有放热且熵增加的反应都能自发进行，放热且熵减小的反应在高温下不能自发进行，故C不符合题意；
D．自发过程并不是不需要条件，故D不符合题意；
故答案为：B。
【分析】ΔH-TΔS＜0时反应可自发进行，反应的自发性取决于焓变、熵变。
7．【答案】A
【知识点】焓变和熵变
【解析】【解答】根据方程式可知反应的熵变，室温下可以自发进行根据可知。
故答案为：A。
【分析】依据应ΔG=ΔH-TΔS＜0分析。
8．【答案】A
【知识点】焓变和熵变
【解析】【解答】
A．△H>0、△S>0，在高温下反应能自发进行，A符合题意；
B．△H<0、△S<0，在低温下反应能自发进行，B不符合题意；
C．△H>0、△S<0，很难自发进行，C不符合题意；
D．△H<0、△S>0，反应一定能自发进行，D不符合题意；
故答案为：A。
【分析】依据△G=△H -T △S<0，判断反应在什么情况下能够自发进行。
9．【答案】A
【知识点】反应热和焓变；焓变和熵变
【解析】【解答】A．△H<0，△S>0，所有温度下△H-T△S<0，反应自发进行，选项A符合题意；
B．大多数化合反应是放热反应，如C+CO22CO是吸热反应，大多数分解反应是吸热反应，尿素分解是放热反应，选项B不符合题意；
C．不能单独用焓判据或熵判据判断反应的自发性，所以吸热反应不一定是非自发反应，熵增大的反应不一定是自发反应，选项C不符合题意；
D．自发反应是在一定条件下进行的，选项D不符合题意。
故答案为：A。
【分析】判断反应是否自发可以根据即可判断
10．【答案】D
【知识点】焓变和熵变
【解析】【解答】A．该反应ΔH＞0，ΔS＞0，高温条件下满足ΔH-TΔS＜0，反应自发，A不符合题意；
B．该反应ΔH＜0，ΔS＜0，低温条件下满足ΔH-TΔS＜0，反应自发，B不符合题意；
C．该反应ΔH＞0，ΔS＜0，任何温度条件下都不满足ΔH-TΔS＜0，反应不自发，C不符合题意；
D．该反应ΔH＜0，ΔS＞0，任何温度下都满足ΔH-TΔS＜0，反应自发，D符合题意；
故答案为D。
【分析】依据满足ΔH-TΔS＜0时反应自发进行，判断反应条件的选择。
11．【答案】C
【知识点】焓变和熵变
【解析】【解答】A． 该反应的 ， ，满足△G=△H-T △S＜0的反应能够自发，则该反应在高温下能自发进行，在低温下不能自发进行，故A不符合题意；
B． 该反应的 ， ，满足△G=△H-T △S＜0的反应能够自发，则该反应在低温下能自发进行，故B不符合题意；
C． 该反应的 ， ，满足△G=△H-T △S＜0的反应能够自发，则该反应在高温下能自发进行，在低温下不能自发进行，故C符合题意；
D． 该反应的 ， ，满足△G=△H-T △S＜0的反应能够自发，则该反应在高温下能自发进行，故D不符合题意；
故答案为：C。
【分析】反应能自发进行，则ΔH-TΔS＜0；据此结合选项所给反应进行分析。
12．【答案】C
【知识点】工业合成氨；合成氨条件的选择
【解析】【解答】A．合成氨工业采用循环操作，主要是为了提高氮气和氢气的利用率，提高经济效益，故A不符合题意；
B．合成氨反应使用铁触媒作催化剂，该催化剂在400-500℃时活性最大，因此合成氨反应的温度控制在400-500℃，故B不符合题意；
C．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，综合考虑以上影响因素，实际工业中采用压强：2 107~5 107Pa，故C符合题意；
D．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处理，故D不符合题意；
故答案为：C。
【分析】A、合成气循环利用，可提高原料的利用率；
B、铁触媒在400~500℃内活性高，反应速率快；
C、合成氨工业中实际采用压强为2×107~5×107Pa；
D、原料气中的杂质气体可能与催化剂反应，使得催化剂“中毒”；
13．【答案】C
【知识点】反应热和焓变；焓变和熵变；化学平衡的调控；合成氨条件的选择；弱电解质在水溶液中的电离平衡
【解析】【解答】A．移走NH3时，逆反应速率减小，正反应速率不变。由于正反应速率大于逆反应速率，化学平衡正向移动，可以提高原料转化率，A不符合题意；
B．反应 的正反应是气体体积减小的反应，当反应达到平衡后缩小容器体积，单位体积内物质的微粒数增大，物质浓度增大，体系颜色加深。增大了体系的压强，化学平衡正向移动又使c(NO2)减小。但平衡移动的趋势是微弱的，只能减弱由于体积缩小导致的物质浓度增大，而不能抵消物质浓度增大的趋势，故达到新平衡时混合气体颜色比原平衡颜色加深，平衡移动使NO2的体积分数比原平衡小，B不符合题意；
C．若 ，该反应不能自发进行，该反应的熵变 ，且该反应不能自发进行，所以其 ，C符合题意；
D．氨水是弱碱，存在电离平衡，主要以电解质分子存在，离子浓度小于电解质的浓度，所以氨水中c(OH-)小于NaOH溶液的c(OH-)，D不符合题意；
故答案为：C。
【分析】A．根据勒夏特列原理分析；
B．勒夏特列原理是减弱改变，但不是抵消；
C．根据 分析；
D．一水合氨是弱碱，不能完全电离。
14．【答案】D
【知识点】合成氨条件的选择
【解析】【解答】合成氨工业上采用循环操作，使未反应的N2和H2进入合成塔重新反应，提高和的利用率，避免造成不必要的浪费；
故答案为：D。
【分析】依据平衡移动原理分析。
15．【答案】C
【知识点】工业制取硫酸；催化剂；合成氨条件的选择
【解析】【解答】A.合成氨的反应为N2(g)＋3H2(g) 2NH3(g)，增大压强，反应速率加快，同时平衡正向移动，A不符合题意；
B.使用热交换器可充分利用反应放出的热量，提高能量的利用率，B不符合题意；
C.使用催化剂，可加快反应速率，但不影响平衡移动，因此无法提高SO2的转化率，C符合题意；
D.氨水与SO2反应生成(NH4)2SO3，可做氮肥，D不符合题意；
故答案为：C
【分析】A、结合压强对反应速率和平衡移动的影响分析；
B、使用热交换器可充分利用反应放出的热量；
C、催化剂只改变反应速率，不影响平衡移动；
D、氨水与SO2反应生成(NH4)2SO3，可做氮肥；
16．【答案】D
【知识点】合成氨条件的选择
【解析】【解答】A、由2、3可知N2和H2分子被吸附在铁表面，而4、5、6、7表示 发生反应，所以N2和H2分子被吸附在铁表面发生反应，符合题意；
B、 由4可知氮气吸附在铁表面，并断裂了键，符合题意；
C、由5、6、7 可知，NH3分子中的N—H键不是同时形成的，符合题意；
D、催化剂能 改变化学反应速率，不能提高反应物的平衡转化率，不符合题意。
【分析】催化剂只能改变反应速率，不能改变反应物的转化率。
17．【答案】B
【知识点】工业合成氨；合成氨条件的选择
【解析】【解答】A．由于原子半径：N＞H，结合反应后形成物质的成键情况，可知表示氮气分子，A不符合题意；
B．根据图示可知：在反应过程中在催化剂的表面有“NH”“NH2”原子团生成，B符合题意；
C．催化剂只能加快反应速率，而不能使化学平衡发生移动，因此对氢气的平衡转化率无影响，C不符合题意；
D．催化剂只能加快反应速率，其质量与化学性质在反应前后都不变，D不符合题意；
故答案为：B。
【分析】根据氢气和氮气在催化剂的作用下得到氨气，根据图示结合选项即可判断
18．【答案】C
【知识点】合成氨条件的选择
【解析】【解答】A.为防止催化剂中毒，反应前的混合气体氮气和氢气混合气体需要除杂净化，故A不符合题意；
B.工业合成氨的反应是气体体积减小的反应，增大压强加快反应速率，平衡正向进行，能增大反应物转化率，故B不符合题意；
C.步骤③催化剂不改变化学平衡，反应物转化率不变，反应为放热反应。升温平衡逆向进行，转化率减小，④液化氨气平衡正向进行，反应物转化率增大，⑤氮气和氢气循环使用有利于提高原料的转化率，故C符合题意；
D.氨气是工业重要的原料和酸反应生成铵盐可生产化肥外，氨气易液化，变为气体时吸收周围热量可用作制冷剂，故D不符合题意。
【分析】步骤③中的催化剂不改变反应的化学平衡，只是单纯的加快反应速率，原材料的转化率与反应速率无关，加催化剂不能提高原材料的转化率；同时，温度变高，该反应平衡逆向移动，原材料的转化率反而减小。
19．【答案】C
【知识点】合成氨条件的选择
【解析】【解答】反应原理为N2（g）+3H2（g）2NH3（g），△H＜0，为提高原料转化率，应使平衡向正方向移动，
根据方程式反应前后气体的化学计量数的关系可知增大压强有利于平衡向正方向移动；正反应放热，升高温度不利用平衡向正反应方向移动，催化剂对平衡移动无影响，液化分离出氨气，可使生成物浓度减小，则可使平衡向正向移动，氮气和氢气的再循环，可增大反应物浓度，有利于平衡向正向移动，
故答案为：C．
【分析】
① 净化和干燥只是除杂，对原料转化率没有影响，排除；
② 增大压强有利于平衡正向移动，可以提高原料转化率；
③ 催化剂对原料转化率没有影响，同时该反应正向为放热反应，升高温度，平衡逆向移动，不会提高原料转化率，排除；
④ 氨气液化分离出来，相当于减少生成物浓度，平衡正向移动，有利于提高原料转化率；
⑤ 氮气和氨气再循环，增大了生成物浓度，平衡正向移动，有利于提高原料转化率。
20．【答案】B
【知识点】合成氨条件的选择
【解析】【解答】工业合成氨： ，正反应为放热反应，温度越低原料转化率越高，但是低温下反应速率较小，为提高氨的合成速率，温度不能太低，且催化剂在700K左右时活性最大，综合考虑转化率和反应速率，一般采用700K左右的温度。
【分析】该反应为放热反应，温度越低材料的转化率越高，温度越到原材料转化率越低，排除 ① ；升高温度可以提高氨的合成速率， ② 保留；升高温度只能加快反应速率，不能提高氨的产率， ③ 排除；催化剂的活性与温度有关， ④ 保留。
21．【答案】负；自发；正；CO；CO2
【知识点】焓变和熵变
【解析】【解答】已知2CO（g） CO2（g）+C（s），T=980K时，△H-T△S=0，因△H和△S值不变，且△S＜0，体系温度低于980 K时，△H-T△S＜0，反应能自发进行；当体系温度高于980 K时，△H-T△S＞0，逆反应自发进行，故温度高于980 K时的氧化产物以CO为主，低于980 K时以CO2为主。
故答案为：负、自发、正、 CO 、 CO2。
【分析】若反应自发进行，则△H-T△S<0，结合T=980K时，△H-T△S=0和反应的化学方程式进行分析；
22．【答案】△H＞0；△S＞0；不能自发；△H＜0；△S＞0；自发
【知识点】焓变和熵变
【解析】【解答】NH4Cl（s）═NH3（g）+HCl（g）是分解反应△H＞0，反应正方向为气体物质的量增大的反应，所以△S＞0，因此常温下△H﹣T △S＞0不能自发进行；2H+（aq）+Zn（s）═Zn2+（aq）+H2（g）是活泼金属与酸的反应△H＜0，反应正方向为气体物质的量增大的反应，所以△S＞0，因此因此常温下△H﹣T △S＜0能自发进行。【分析】本题考查了反应自发进行的判据应用，反应自发进行只要满足△H﹣T △S＜0即可自发进行，要注意题干要求是常温下．
23．【答案】（1）+89.5kJ/mol
（2）75%或 0.75；；AD
（3）高温；升高温度，会发生反应 III，生成的 CO 增多，CO 含量增多，破坏燃料电池交换膜；增加H2O(g)的浓度或分离出CO2或分离出 H2或提高 n(H2O)/n(甲醇)的比例
【知识点】焓变和熵变；化学平衡常数；化学平衡的影响因素；化学平衡的计算；有关反应热的计算
【解析】【解答】（1）根据盖斯定律可得，该反应的反应热ΔH=ΔH1-ΔH2-2×ΔH3=(-393.5kJ/mol)-(-571kJ/mol)-2×(+44kJ/mol)=+89.5kJ/mol，所以该反应的反应热ΔH=+89.5kJ/mol。
（2）①由坐标图数据可知，反应达到平衡状态时，C(CH3OH)=0.75mol·L－1，c(CO2)=0.25mol·L－1，则可得平衡三段式如下：
所以平衡时H2的转化率为
该温度下反应的平衡常数表达式为
②A、该反应中反应物有两种，因此该反应的原子利用率小于100%，A符合题意；
B、催化剂可降低反应所需的活化能，B不符合题意；
C、反应②中，H-C、C-O断裂， 形成H-O和H-C，C不符合题意；
D、催化剂只改变反应速率，不影响平衡移动，因此加入催化剂无法提高反应的转化率，D符合题意；
故答案为：AD
（3）①反应Ⅰ中气体分子数增大， 因此ΔS>0，又ΔH＞0，若反应自发进行，则要求ΔH-TΔS<0，因此该反应需在高温条件下，才可自发进行。
②由于温度升高，会发生反应Ⅲ，使得反应生成的CO增多，破坏燃料电池的交换膜。
③要提高CH3OH的转化率而降低CO的生成率，则可增加H2O(g)的浓度，或及时分离出CO2（或H2），或提高的比值。
【分析】（1）根据盖斯定律计算目标反应的反应热。
（2）①根据坐标图数据，结合平衡三段式进行计算。
②A、反应产物有两种，原子利用率小于100%；
B、催化剂可降低反应所需的活化能；
C、根据反应过程中化学键的变化分析；
D、催化剂不影响平衡移动，无法提高反应物的转化率；
（3）①若反应能自发进行，则ΔH-TΔS＜0，据此确定反应自发进行的条件。
②结合温度高于300℃时发生的反应分析。
③结合平衡移动进行分析。
24．【答案】（1）C；2.0mol/L
（2）0.12mol·L-1·min-1
（3）0.15(或4/27)
（4）逆反应；增大；增大
【知识点】工业合成氨；合成氨条件的选择；化学反应速率和化学计量数的关系
【解析】【解答】(1)根据图像可知，反应进行到25min时曲线A减少了6mol/L-3mol/L=3mol/L，C减少了2.0mol/L-1.0mol/L=1.0mol/L，因此根据方程式可知曲线C表示N2浓度变化，曲线A表示H2浓度变化，B为氨气的浓度变化曲线，25 min 时c (NH3)= 2.0mol/L，故答案为：C；2.0mol/L；
(2)前25 min内，氨气浓度增加了2mol/L，则用NH3浓度变化表示的化学反应速率是 =0.08 mol L- min-1，则用H2 浓度变化表示的化学反应速率= ×0.08 mol L- min-1=0.12mol·L-1 ·min-1，故答案为：0.12mol L- min-1；
(3)根据图像，平衡时N2、H2、NH3的浓度分别为1.0mol/L、3.0mol/L、2.0mol/L，反应的平衡常数K = = ，故答案为： ；
(4)该反应为放热反应，升高温度，平衡向逆反应方向移动；正反应速率增大，逆反应速率也增大，故答案为：逆反应；增大；增大。
【分析】（1）结合图像中浓度的变化量与方程式中计量数的的比值关系即可解答；
（2）根据速率之比等于计量数之比即可解答，速率V (H2):V(NH3)=3:2；
（3）根据平衡常数的计算公式K=;
（4）、ΔH< 0，正反应放热，根据勒夏特列原理即可解答；升温能够提高反应速率；
25．【答案】（1）大于
（2）C
（3）小于；2.02；COOH*+H*+H2O*=COOH*+2H*+OH*（或H2O*=H*+OH*）
（4）0.0047；b；c；a；d
【知识点】化学平衡的调控；合成氨条件的选择
【解析】【解答】（1）H2还原氧化钴的方程式为：H2(g)＋CoO(s)=Co(s)＋H2O(g)；CO还原氧化钴的方程式为：CO(g)＋CoO(s)=Co(s)＋CO2(g)，平衡时H2还原体系中H2的物质的量分数（）高于CO还原体系中CO的物质的量分数（），故还原CoO(s)为Co(s)的倾向是CO大于H2；
（2）利用“三段式”解答。721 ℃时，设气体反应物开始浓度均为1 mol L-1，则
H2（g）+CoO（s）Co（s）+ H2O（g）
起始（mol/L） 1 0
转化（mol/L） x x
平衡（mol/L） 1-x x
则有(1-x)/x=0.025 0，解得x=0.975，故K1==39；
CO（g）+CoO（s）Co（s）+ CO2（g）
起始（mol/L） 1 0
转化（mol/L） y y
平衡（mol/L） 1-y y
则有(1-y)/1=0.0192，解得y=0.9808，故K2=≈51；
CO(g)+ H2O(g) CO2(g)+ H2(g)
起始（mol/L） 1 1 0 0
转化（mol/L） z z z z
平衡（mol/L） 1-z 1-z z z
则有K3==51/39，解得z=0.5327。H2的物质的量分数为z/2=0.2664，
故答案为：C。
（3）观察计算机模拟结果，据ΔH=生成物总能量-反应物总能量，可知ΔH=-0.72-0<0；该历程中最大能垒（活化能）E正 =1.86 eV-（-0.16 eV）=2.02 eV，该步骤的化学方程式为COOH*+H*+H2O*=COOH*+2H*+OH*或H2O*=H*+OH*。
（4）；据“先拐先平数值大”，结合图像可知，虚线（a、d）表示489 ℃时气体分压变化曲线，实线（b、c）表示467 ℃时气体分压变化曲线；当温度由467 ℃升至489 ℃时，平衡逆向移动，则减小，增大，由图像可知，b→a气体分压减小，故曲线b表示467 ℃时变化曲线，曲线a表示489 ℃时变化曲线；c→d气体分压增大，则曲线c表示467 ℃时变化曲线，曲线d表示489 ℃时变化曲线。
【分析】
（1）要根据题意列出反应方程式，知道氢气中含有水蒸气，一氧化碳中含有二氧化碳，根据平衡时氢气和一氧化碳物质的量分数大小判断出还原CoO(s)为Co(s)的倾向是CO大于H2。
（2）分步计算，先假设一氧化碳全部与水反应，算出此时氢气物质的量分数，再假设一氧化碳全部与过氧化钴反应，算出此时的物质的量分数，继续假设一氧化碳与水反应产生氢气，氢气与过氧化钴反应，算出氢气的物质的量分数，结果应该在这三个的并集内。
（3）根据图表的能量，用生成物的总能量-反应物的总能量，即可获知ΔH的正负及最大活化能。
（4）从图中可以看出a在30min和90min处的压力值，计算即可；水煤气变换是一个吸热反应，结合“先拐先平数值大”便可轻松分辨出来。
1 / 1高中化学人教版（2019）选择性必修1第二章第三节第四节（两节合一）
一、单选题
1．（2021高二上·诸暨期末）下列说法中正确的是（ ）
A．凡是放热反应都是自发的，吸热反应都是非自发的
B．自发反应一定是熵增大的，非自发反应一定是熵减小的
C．熵增加且放热的反应在任何温度下都能自发进行
D．化学反应能否自发进行，与反应焓变和熵变有关。当△H-T△S>0时，反应自发
【答案】C
【知识点】吸热反应和放热反应；焓变和熵变
【解析】【解答】A．ΔH-TΔS<0时反应即可自发，吸热反应ΔH＞0、若ΔS＞0，导致ΔH-TΔS＜0即可自发，例如氢氧化钡晶体和氯化铵晶体反应是吸热反应，在室温下即可自发，A不符合题意；
B．ΔH-TΔS<0时反应即可自发，放热反应ΔH＜0、若ΔS＜0，导致ΔH-TΔS＜0即可自发，例如氨气和氯化氢化合为氯化铵晶体的反应是熵减的放热反应，在室温下即可自发， B不符合题意；
C． 熵增加且放热的反应ΔH＜0、若ΔS＞0，则必然使ΔH-TΔS＜0，在任何温度下都能自发进行，C符合题意；
D． 化学反应能否自发进行，与反应焓变和熵变有关，当△H-T△S＜0时，反应自发，D不符合题意；
故答案为：C。
【分析】放热反应常常是容易进行的过程，吸热反应有些也是自发反应；自发反应的熵不一定增加，可能减小，也可能不变；反应能否自发进行取决ΔH-TΔS，当ΔS＞0、ΔH<0时，△H-T△S＜0反应一定能自发进行，非自发的反应在高温下有可能为自发反应。
2．（2021高二上·遵化期中）下列对化学反应方向的叙述正确的是（ ）
A．室温下不能自发进行的反应，在高温下有可能自发进行
B．熵增加有利于反应的自发进行，熵减小的反应常温下都不会自发进行
C．非自发反应在任何情况下都不会发生
D．凡是放热反应都是自发的，吸热反应都是非自发的
【答案】A
【知识点】焓变和熵变
【解析】【解答】A.对于△H＞0，△S＞0的反应，室温下不能自发进行，在高温下有可能自发进行，A符合题意；
B.熵增加有利于反应的自发进行，对于熵减小的反应，若△H＜0，在常温下可能会自发进行，B不符合题意；
C.非自发反应在一定情况下也可能会发生，C不符合题意；
D.放热反应不一定都是自发的，对于吸热反应，若△S＞0，在高温下是自发进行的，D不符合题意；
故答案为：A。
【分析】A、一个反应能否自发跟其焓变和熵变有关，根据△HB、熵表示混乱程度，越混乱反应越容易进行，熵增加表示混乱，熵减少表示有序；
C、非自发反应在一定温度下可能进行；
D、一个反应是否自发，除了和焓变有关，还和熵变有关。
3．（2021高二上·柯桥期末）在下列变化中，体系的熵增大的是（ ）
A．乙烯聚合为聚乙烯 B．硝酸铵溶于水
C．水结冰 D．
【答案】B
【知识点】焓变和熵变
【解析】【解答】A．乙烯聚合为聚乙烯，为气体体积减小的反应，是熵减的过程，故A不符合题意；
B．硝酸铵溶于水破坏离子键，离子的运动更剧烈，体系的熵增大，故B符合题意；
C．水结冰从液态转为固态，水分子的混乱程度减小，是熵减的过程，故C不符合题意；
D．
为气体体积减小的反应，熵减的过程，故D不符合题意；
故答案为：B。
【分析】熵判据：体系有自发地向混乱程度增加（熵增）方向进行地倾向。
A．气体体积减小的反应，是熵减的过程；
B．离子的运动更剧烈，体系的熵增大；
C．水从液态转为固态，水分子的混乱程度减小，是熵减的过程；
D．反应气体体积减小，是熵减的过程；
4．（2021高二上·浙江期末）相同温度和压强下，关于物质熵的大小比较，合理的是（ ）
A． B．
C． D．1mol干冰
【答案】B
【知识点】焓变和熵变
【解析】【解答】A．相同物质的量的同种物质，气态的熵比液态的熵大，则物质的熵：
，故A不符合题意；
B．气体的物质的量越大，熵越大，则物质的熵：
，故B符合题意；
C．相同物质的量的同种物质，固态的熵小于液态，则物质的熵：
，故C不符合题意；
D．相同物质的量的同种物质，固态的熵小于气态，则物质的熵：1mol干冰
，故D不符合题意；
故答案为：B。
【分析】相同物质等物质的量时，混乱度越大，熵越大，气体大于液体大于固体，结合选项进行判断
5．（2021高二上·湖州期末）在催化剂作用下，可使汽车尾气中的跟发生反应： ，下列关于该反应说法正确的是（ ）
A．该反应
B．该反应
C．该反应在低温下更易进行
D．已知该反应K值很大，由此可推测该反应即使没有催化剂反应速率也很快
【答案】C
【知识点】焓变和熵变
【解析】【解答】A．该反应是一个气体体积减小的放热反应，反应
，故A不符合题意；
B．该反应是一个气体体积减小的放热反应，反应
，故B不符合题意；
C．该反应是一个气体体积减小的放热反应，反应
，低温条件下
，能自发进行，故C符合题意；
D．催化剂能降低反应的活化能，加快反应速率，化学平衡常数大只能说明反应的程度大，不能说明反应的反应速率快慢，则无法判断即没有催化剂时，该反应的反应速率快慢，故D不符合题意；
故答案为：C。
【分析】该反应是一个气体体积减小的放热反应，反应ΔH＜0，ΔS＜0，据此分析。
6．（2021高二上·定州期中）下列关于化学反应的自发性和进行方向的说法正确的是（ ）
A．非自发反应在任何条件下都不能发生
B．—定温度下，反应 Mg(l) +Cl2(g)==MgCl2(l)的 △H<0， △S<0
C．由 G=△H – T△S可知，所有放热反应都能自发进行
D．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
【答案】B
【知识点】焓变和熵变
【解析】【解答】A．非自发反应在一定条件下也可发生，故A不符合题意；
B．该反应为放热反应，且反应过程中气体分子数减小，因此△H<0，△S<0，故B符合题意；
C．所有放热且熵增加的反应都能自发进行，放热且熵减小的反应在高温下不能自发进行，故C不符合题意；
D．自发过程并不是不需要条件，故D不符合题意；
故答案为：B。
【分析】ΔH-TΔS＜0时反应可自发进行，反应的自发性取决于焓变、熵变。
7．（2021高二上·太原期中）已知室温下：反应能自发进行。对于该反应的以下判断正确的是（ ）
A．， B．，
C．， D．，
【答案】A
【知识点】焓变和熵变
【解析】【解答】根据方程式可知反应的熵变，室温下可以自发进行根据可知。
故答案为：A。
【分析】依据应ΔG=ΔH-TΔS＜0分析。
8．（2021高二上·泾阳期中）某反应只有在高温下才具有自发性，则对该反应的△H和△S判断正确的是（ ）
A．△H>0、△S>0 B．△H<0、△S<0
C．△H>0、△S<0 D．△H<0、△S>0
【答案】A
【知识点】焓变和熵变
【解析】【解答】
A．△H>0、△S>0，在高温下反应能自发进行，A符合题意；
B．△H<0、△S<0，在低温下反应能自发进行，B不符合题意；
C．△H>0、△S<0，很难自发进行，C不符合题意；
D．△H<0、△S>0，反应一定能自发进行，D不符合题意；
故答案为：A。
【分析】依据△G=△H -T △S<0，判断反应在什么情况下能够自发进行。
9．（2021高二上·怀柔期末）下列关于反应自发性的说法正确的是（ ）
A．△H＜0、△S＞0的反应，有利于自发进行
B．化合反应都是放热反应，分解反应都是吸热反应
C．凡是放热反应都是自发的，吸热反应都是非自发的
D．自发反应在任何条件下都能自动进行，现象明显
【答案】A
【知识点】反应热和焓变；焓变和熵变
【解析】【解答】A．△H<0，△S>0，所有温度下△H-T△S<0，反应自发进行，选项A符合题意；
B．大多数化合反应是放热反应，如C+CO22CO是吸热反应，大多数分解反应是吸热反应，尿素分解是放热反应，选项B不符合题意；
C．不能单独用焓判据或熵判据判断反应的自发性，所以吸热反应不一定是非自发反应，熵增大的反应不一定是自发反应，选项C不符合题意；
D．自发反应是在一定条件下进行的，选项D不符合题意。
故答案为：A。
【分析】判断反应是否自发可以根据即可判断
10．（2021高二上·长沙期末）研究表明，在等温、等压及除了体积功以外不做其他功的条件下，化学反应的方向可以用反应的焓变和熵变来综合判断，判据为ΔH-TΔS。任何温度下都能正向自发进行的一项是（ ）
A．CH4(g) = C(s) ＋2H2(g) ΔH=＋74.8 kJ·mol-1 ΔS=＋80.7 J·mol-1·K-1
B．C2H2(g)＋3H2(g)= 2CH4(g) ΔH=-376.4 kJ·mol-1 ΔS=-220.2J·mol-1·K-1
C．2CO(g)=2C(s，石墨)＋O2(g) ΔH=＋221.0 kJ·mol-1 ΔS=-178.8J·mol-1·K-1
D．2KClO3(s)=2KCl(s)+3O2(g) ΔH=-78.0 kJ·mol-1 ΔS=＋494.4J·mol-1·K-1
【答案】D
【知识点】焓变和熵变
【解析】【解答】A．该反应ΔH＞0，ΔS＞0，高温条件下满足ΔH-TΔS＜0，反应自发，A不符合题意；
B．该反应ΔH＜0，ΔS＜0，低温条件下满足ΔH-TΔS＜0，反应自发，B不符合题意；
C．该反应ΔH＞0，ΔS＜0，任何温度条件下都不满足ΔH-TΔS＜0，反应不自发，C不符合题意；
D．该反应ΔH＜0，ΔS＞0，任何温度下都满足ΔH-TΔS＜0，反应自发，D符合题意；
故答案为D。
【分析】依据满足ΔH-TΔS＜0时反应自发进行，判断反应条件的选择。
11．（2021高二上·运城月考）下列说法错误的是（ ）
A． 该反应的 ， ，在低温下，该反应不能自发进行
B． 该反应的 ， ，在低温下能自发进行
C． 该反应的 ， ，在低温下，该反应能自发进行
D． 该反应的 ， ，在高温下，该反应能自发进行
【答案】C
【知识点】焓变和熵变
【解析】【解答】A． 该反应的 ， ，满足△G=△H-T △S＜0的反应能够自发，则该反应在高温下能自发进行，在低温下不能自发进行，故A不符合题意；
B． 该反应的 ， ，满足△G=△H-T △S＜0的反应能够自发，则该反应在低温下能自发进行，故B不符合题意；
C． 该反应的 ， ，满足△G=△H-T △S＜0的反应能够自发，则该反应在高温下能自发进行，在低温下不能自发进行，故C符合题意；
D． 该反应的 ， ，满足△G=△H-T △S＜0的反应能够自发，则该反应在高温下能自发进行，故D不符合题意；
故答案为：C。
【分析】反应能自发进行，则ΔH-TΔS＜0；据此结合选项所给反应进行分析。
12．（2021高二上·浙江期中）关于合成氨工业的说法错误的是（ ）
A．合成氨工业采用循环操作，主要是为了提高氮气和氢气的利用率
B．工业上一般选择400-500℃的主要原因是让铁触媒的活性大，反应速率快
C．从合成氨的原理出发，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，所以实际工业中往往采用常压
D．为了防止催化剂“中毒”，原料气需要经过净化
【答案】C
【知识点】工业合成氨；合成氨条件的选择
【解析】【解答】A．合成氨工业采用循环操作，主要是为了提高氮气和氢气的利用率，提高经济效益，故A不符合题意；
B．合成氨反应使用铁触媒作催化剂，该催化剂在400-500℃时活性最大，因此合成氨反应的温度控制在400-500℃，故B不符合题意；
C．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，综合考虑以上影响因素，实际工业中采用压强：2 107~5 107Pa，故C符合题意；
D．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处理，故D不符合题意；
故答案为：C。
【分析】A、合成气循环利用，可提高原料的利用率；
B、铁触媒在400~500℃内活性高，反应速率快；
C、合成氨工业中实际采用压强为2×107~5×107Pa；
D、原料气中的杂质气体可能与催化剂反应，使得催化剂“中毒”；
13．（2021高二上·安徽期中）下列说法正确的是（ ）
A．在合成氨工业中，移走NH3可增大正反应速率，提高原料转化率
B．恒温下进行的反应 达平衡时，缩小容器体积再达平衡时，气体的颜色比第一次平衡时的深，NO2的体积分数比原平衡大
C．常温下， 不能自发进行，则其
D．在相同温度下，物质的量浓度相等的氨水、NaOH溶液，c(OH-)相等
【答案】C
【知识点】反应热和焓变；焓变和熵变；化学平衡的调控；合成氨条件的选择；弱电解质在水溶液中的电离平衡
【解析】【解答】A．移走NH3时，逆反应速率减小，正反应速率不变。由于正反应速率大于逆反应速率，化学平衡正向移动，可以提高原料转化率，A不符合题意；
B．反应 的正反应是气体体积减小的反应，当反应达到平衡后缩小容器体积，单位体积内物质的微粒数增大，物质浓度增大，体系颜色加深。增大了体系的压强，化学平衡正向移动又使c(NO2)减小。但平衡移动的趋势是微弱的，只能减弱由于体积缩小导致的物质浓度增大，而不能抵消物质浓度增大的趋势，故达到新平衡时混合气体颜色比原平衡颜色加深，平衡移动使NO2的体积分数比原平衡小，B不符合题意；
C．若 ，该反应不能自发进行，该反应的熵变 ，且该反应不能自发进行，所以其 ，C符合题意；
D．氨水是弱碱，存在电离平衡，主要以电解质分子存在，离子浓度小于电解质的浓度，所以氨水中c(OH-)小于NaOH溶液的c(OH-)，D不符合题意；
故答案为：C。
【分析】A．根据勒夏特列原理分析；
B．勒夏特列原理是减弱改变，但不是抵消；
C．根据 分析；
D．一水合氨是弱碱，不能完全电离。
14．（2021高二上·怀仁期中）合成氨工业上采用循环操作，主要是因为（ ）
A．增大化学反应速率 B．提高平衡混合物中的含量
C．降低的沸点 D．提高和的利用率
【答案】D
【知识点】合成氨条件的选择
【解析】【解答】合成氨工业上采用循环操作，使未反应的N2和H2进入合成塔重新反应，提高和的利用率，避免造成不必要的浪费；
故答案为：D。
【分析】依据平衡移动原理分析。
15．（2021高二上·上海月考）下列工业生产所采取的措施和其对应目的不一致的是（ ）
A．合成氨工业采用高压条件，目的是加大反应速率并促进平衡向合成氨的方向移动
B．接触法制硫酸中，使用热交换器的目的是充分利用能源
C． 氧化为 时需使用催化剂，这样是为了提高 的转化率
D．用氨水吸收硫酸的尾气，目的是保护环境且能够得到化肥
【答案】C
【知识点】工业制取硫酸；催化剂；合成氨条件的选择
【解析】【解答】A.合成氨的反应为N2(g)＋3H2(g) 2NH3(g)，增大压强，反应速率加快，同时平衡正向移动，A不符合题意；
B.使用热交换器可充分利用反应放出的热量，提高能量的利用率，B不符合题意；
C.使用催化剂，可加快反应速率，但不影响平衡移动，因此无法提高SO2的转化率，C符合题意；
D.氨水与SO2反应生成(NH4)2SO3，可做氮肥，D不符合题意；
故答案为：C
【分析】A、结合压强对反应速率和平衡移动的影响分析；
B、使用热交换器可充分利用反应放出的热量；
C、催化剂只改变反应速率，不影响平衡移动；
D、氨水与SO2反应生成(NH4)2SO3，可做氮肥；
16．（2021高二上·）固体表面的化学过程研究对于化学工业非常重要。在Fe作催化剂、一定压强 和温度下合成氨的反应机理如下图所示：下列说法不正确的是（ ）
A．N2和H2分子被吸附在铁表面发生反应
B．吸附在铁表面的N2断裂了键
C．NH3分子中的N—H键不是同时形成的
D．Fe催化剂可以有效提高反应物的平衡转化率
【答案】D
【知识点】合成氨条件的选择
【解析】【解答】A、由2、3可知N2和H2分子被吸附在铁表面，而4、5、6、7表示 发生反应，所以N2和H2分子被吸附在铁表面发生反应，符合题意；
B、 由4可知氮气吸附在铁表面，并断裂了键，符合题意；
C、由5、6、7 可知，NH3分子中的N—H键不是同时形成的，符合题意；
D、催化剂能 改变化学反应速率，不能提高反应物的平衡转化率，不符合题意。
【分析】催化剂只能改变反应速率，不能改变反应物的转化率。
17．（2021高二上·怀柔期末）NH3的合成开启了工业催化新纪元，为世界粮食增产做出了巨大贡献。以N2和H2为反应物合成NH3的微观过程如图：
下列说法正确的是（ ）
A．表示氢气分子
B．过程中有“NH”“NH2”原子团生成
C．催化剂增大了氢气的平衡转化率
D．反应结束后催化剂的质量增加
【答案】B
【知识点】工业合成氨；合成氨条件的选择
【解析】【解答】A．由于原子半径：N＞H，结合反应后形成物质的成键情况，可知表示氮气分子，A不符合题意；
B．根据图示可知：在反应过程中在催化剂的表面有“NH”“NH2”原子团生成，B符合题意；
C．催化剂只能加快反应速率，而不能使化学平衡发生移动，因此对氢气的平衡转化率无影响，C不符合题意；
D．催化剂只能加快反应速率，其质量与化学性质在反应前后都不变，D不符合题意；
故答案为：B。
【分析】根据氢气和氮气在催化剂的作用下得到氨气，根据图示结合选项即可判断
18．（2021高二上·）下图所示为工业合成氨的流程图。有关说法不正确的是（ ）
A．步骤①中“净化”可以防止催化剂中毒
B．步骤②中“加压”既可以提高原料的转化率，又可以加快反应速率
C．步骤③、④、⑤均有利于提高原料的转化率
D．产品液氨除可生产化肥外，还可用作制冷剂
【答案】C
【知识点】合成氨条件的选择
【解析】【解答】A.为防止催化剂中毒，反应前的混合气体氮气和氢气混合气体需要除杂净化，故A不符合题意；
B.工业合成氨的反应是气体体积减小的反应，增大压强加快反应速率，平衡正向进行，能增大反应物转化率，故B不符合题意；
C.步骤③催化剂不改变化学平衡，反应物转化率不变，反应为放热反应。升温平衡逆向进行，转化率减小，④液化氨气平衡正向进行，反应物转化率增大，⑤氮气和氢气循环使用有利于提高原料的转化率，故C符合题意；
D.氨气是工业重要的原料和酸反应生成铵盐可生产化肥外，氨气易液化，变为气体时吸收周围热量可用作制冷剂，故D不符合题意。
【分析】步骤③中的催化剂不改变反应的化学平衡，只是单纯的加快反应速率，原材料的转化率与反应速率无关，加催化剂不能提高原材料的转化率；同时，温度变高，该反应平衡逆向移动，原材料的转化率反而减小。
19．（2021高二上·）下图为工业合成氨的流程图。图中为提高原料转化率而采取的措施是（ ）
A．①②③ B．①③⑤ C．②④⑤ D．②③④
【答案】C
【知识点】合成氨条件的选择
【解析】【解答】反应原理为N2（g）+3H2（g）2NH3（g），△H＜0，为提高原料转化率，应使平衡向正方向移动，
根据方程式反应前后气体的化学计量数的关系可知增大压强有利于平衡向正方向移动；正反应放热，升高温度不利用平衡向正反应方向移动，催化剂对平衡移动无影响，液化分离出氨气，可使生成物浓度减小，则可使平衡向正向移动，氮气和氢气的再循环，可增大反应物浓度，有利于平衡向正向移动，
故答案为：C．
【分析】
① 净化和干燥只是除杂，对原料转化率没有影响，排除；
② 增大压强有利于平衡正向移动，可以提高原料转化率；
③ 催化剂对原料转化率没有影响，同时该反应正向为放热反应，升高温度，平衡逆向移动，不会提高原料转化率，排除；
④ 氨气液化分离出来，相当于减少生成物浓度，平衡正向移动，有利于提高原料转化率；
⑤ 氮气和氨气再循环，增大了生成物浓度，平衡正向移动，有利于提高原料转化率。
20．（2021高二上·）工业合成氨：，一般采用770K左右的温度，其原因是（ ）
①提高的转化率 ②适当提高氨的合成速率
③提高氨的产率 ④催化剂在700K左右时活性最大
A．只有① B．②④ C．②③④ D．①②
【答案】B
【知识点】合成氨条件的选择
【解析】【解答】工业合成氨： ，正反应为放热反应，温度越低原料转化率越高，但是低温下反应速率较小，为提高氨的合成速率，温度不能太低，且催化剂在700K左右时活性最大，综合考虑转化率和反应速率，一般采用700K左右的温度。
【分析】该反应为放热反应，温度越低材料的转化率越高，温度越到原材料转化率越低，排除 ① ；升高温度可以提高氨的合成速率， ② 保留；升高温度只能加快反应速率，不能提高氨的产率， ③ 排除；催化剂的活性与温度有关， ④ 保留。
二、填空题
21．（2018高二上·平遥期中）已知2CO(g) CO2(g)+C(s),T=980k时，△H-TΔS=O。当体系温度低于980k时．估计△H-T△S的正负符号为 ，所以正反应 进行（填“自发”或“非自发”）；当体系温度高于980k时．△H-T△S的正负符号为 。 在冶金工业中，以C作为还原剂温度高于980k时的氧化物是以 为主，低于980k时以 为主。
【答案】负；自发；正；CO；CO2
【知识点】焓变和熵变
【解析】【解答】已知2CO（g） CO2（g）+C（s），T=980K时，△H-T△S=0，因△H和△S值不变，且△S＜0，体系温度低于980 K时，△H-T△S＜0，反应能自发进行；当体系温度高于980 K时，△H-T△S＞0，逆反应自发进行，故温度高于980 K时的氧化产物以CO为主，低于980 K时以CO2为主。
故答案为：负、自发、正、 CO 、 CO2。
【分析】若反应自发进行，则△H-T△S<0，结合T=980K时，△H-T△S=0和反应的化学方程式进行分析；
22．根据所学的知识和经验，判断下列变化在常温下的焓变、熵变及方向性，填表：
变化 △H △S 方向性
NH4Cl（s）═NH3（g）+HCl（g）
2H+（aq）+Zn（s）═Zn2+（aq）+H2（g）
（说明：△H、△S填“＞0”、“＜0”、“=”，方向性填“可以自发”、“不能自发”或“无法确定”）
【答案】△H＞0；△S＞0；不能自发；△H＜0；△S＞0；自发
【知识点】焓变和熵变
【解析】【解答】NH4Cl（s）═NH3（g）+HCl（g）是分解反应△H＞0，反应正方向为气体物质的量增大的反应，所以△S＞0，因此常温下△H﹣T △S＞0不能自发进行；2H+（aq）+Zn（s）═Zn2+（aq）+H2（g）是活泼金属与酸的反应△H＜0，反应正方向为气体物质的量增大的反应，所以△S＞0，因此因此常温下△H﹣T △S＜0能自发进行。【分析】本题考查了反应自发进行的判据应用，反应自发进行只要满足△H﹣T △S＜0即可自发进行，要注意题干要求是常温下．
23．（2021高二上·杭州期中）在 2020 年中央经济工作会议上，我国明确提出“碳达峰”与“碳中和”目标，因此利用煤炭或CO 2 合成其它高价值化学品的工业生产显得更加重要。
（1）工业上以煤和水为原料通过一系列转化可获得清洁能源氢气。
已知：① C(s) + O2(g) = CO 2 (g) △H 1 = -393.5kJ·mol 1
② ΔH2=-571kJ mol 1
③H2O(l) = H2O(g) △H1 = +44kJ·mol 1
则碳与水蒸气反应 C(s) +2H2O(g) CO2(g)+2H2(g)的 ΔH = 。
（2）工业上也可以仅利用上述反应得到的 CO2 和H2 进一步合成甲醇：
CO2(g) + 3H2(g) CH3OH(g) + H2O(g) △H<0
①在某 1L 恒温恒容密闭容器中充入 1mol CO2和 3molH2发生反应，测得 CO2(g)和 CH3OH (g)浓度随时间变化如下图 1 所示。则平衡时H2 (g)的转化率为 ，该温度下的平衡常数表达式为 K= 。
②该反应在催化剂 Cu—ZnO—ZrO 2 表面进行，主反应历程如图 2 所示(催化剂表面吸附的物种用*标注)，下列说法不正确的是 。
A．该反应的原子利用率为 100%
B．催化剂可以降低反应活化能
C．反应②中，断裂和形成的共价键至少有 2种
D．使用催化剂可以提高反应的转化率
（3）将合成的甲醇进行水蒸气重整是电动汽车氢氧燃料电池理想的氢源。该制氢(SRM)系统简单，产物中2H 含量高、CO 含量低(CO会损坏燃料电池的交换膜)，反应如下：
反应Ⅰ(主)：CH3OH(g) + H2O(g) CO2(g) +3H2(g) △H 1 >0
反应Ⅱ(副)：CO2(g) + H 2 (g) CO(g) + H2O(g) △H 2 >0
温度高于 300℃会同时发生反应Ⅲ：CH3OH(g) CO(g) + 2H 2 (g)
①反应 1能够自发进行的条件是 。
②升温有利于提高 CH 3 OH 转化率，但也存在一个明显的缺点是 。
③写出一条能提高 CH3OH 转化率而降低 CO生成率的措施 。
【答案】（1）+89.5kJ/mol
（2）75%或 0.75；；AD
（3）高温；升高温度，会发生反应 III，生成的 CO 增多，CO 含量增多，破坏燃料电池交换膜；增加H2O(g)的浓度或分离出CO2或分离出 H2或提高 n(H2O)/n(甲醇)的比例
【知识点】焓变和熵变；化学平衡常数；化学平衡的影响因素；化学平衡的计算；有关反应热的计算
【解析】【解答】（1）根据盖斯定律可得，该反应的反应热ΔH=ΔH1-ΔH2-2×ΔH3=(-393.5kJ/mol)-(-571kJ/mol)-2×(+44kJ/mol)=+89.5kJ/mol，所以该反应的反应热ΔH=+89.5kJ/mol。
（2）①由坐标图数据可知，反应达到平衡状态时，C(CH3OH)=0.75mol·L－1，c(CO2)=0.25mol·L－1，则可得平衡三段式如下：
所以平衡时H2的转化率为
该温度下反应的平衡常数表达式为
②A、该反应中反应物有两种，因此该反应的原子利用率小于100%，A符合题意；
B、催化剂可降低反应所需的活化能，B不符合题意；
C、反应②中，H-C、C-O断裂， 形成H-O和H-C，C不符合题意；
D、催化剂只改变反应速率，不影响平衡移动，因此加入催化剂无法提高反应的转化率，D符合题意；
故答案为：AD
（3）①反应Ⅰ中气体分子数增大， 因此ΔS>0，又ΔH＞0，若反应自发进行，则要求ΔH-TΔS<0，因此该反应需在高温条件下，才可自发进行。
②由于温度升高，会发生反应Ⅲ，使得反应生成的CO增多，破坏燃料电池的交换膜。
③要提高CH3OH的转化率而降低CO的生成率，则可增加H2O(g)的浓度，或及时分离出CO2（或H2），或提高的比值。
【分析】（1）根据盖斯定律计算目标反应的反应热。
（2）①根据坐标图数据，结合平衡三段式进行计算。
②A、反应产物有两种，原子利用率小于100%；
B、催化剂可降低反应所需的活化能；
C、根据反应过程中化学键的变化分析；
D、催化剂不影响平衡移动，无法提高反应物的转化率；
（3）①若反应能自发进行，则ΔH-TΔS＜0，据此确定反应自发进行的条件。
②结合温度高于300℃时发生的反应分析。
③结合平衡移动进行分析。
三、综合题
24．（2018高二上·承德期末）氨是重要的无机化工产品，合成氨工业对国民经济和社会发展具有重要的意义。其原理如下:N2(g)+3H2(g) 2NH3 (g) ΔH< 0。在恒温恒容密闭容器中进行合成氨反应，各组分浓度与时间的关系如图所示。
（1）表示N2浓度变化的曲线是 (填字母)，25 min 时c (NH3)= 。
（2）0~25min内，用H2 浓度变化表示的化学反应速率是 。
（3）此温度下，上述反应的平衡常数K 的数值为 。
（4）若升高温度，则平衡向 (填“正反应”或“逆反应”)方向移动；正反应速率 (填“增大”“减小”或“不变”，下同 ), 逆反应速率 。
【答案】（1）C；2.0mol/L
（2）0.12mol·L-1·min-1
（3）0.15(或4/27)
（4）逆反应；增大；增大
【知识点】工业合成氨；合成氨条件的选择；化学反应速率和化学计量数的关系
【解析】【解答】(1)根据图像可知，反应进行到25min时曲线A减少了6mol/L-3mol/L=3mol/L，C减少了2.0mol/L-1.0mol/L=1.0mol/L，因此根据方程式可知曲线C表示N2浓度变化，曲线A表示H2浓度变化，B为氨气的浓度变化曲线，25 min 时c (NH3)= 2.0mol/L，故答案为：C；2.0mol/L；
(2)前25 min内，氨气浓度增加了2mol/L，则用NH3浓度变化表示的化学反应速率是 =0.08 mol L- min-1，则用H2 浓度变化表示的化学反应速率= ×0.08 mol L- min-1=0.12mol·L-1 ·min-1，故答案为：0.12mol L- min-1；
(3)根据图像，平衡时N2、H2、NH3的浓度分别为1.0mol/L、3.0mol/L、2.0mol/L，反应的平衡常数K = = ，故答案为： ；
(4)该反应为放热反应，升高温度，平衡向逆反应方向移动；正反应速率增大，逆反应速率也增大，故答案为：逆反应；增大；增大。
【分析】（1）结合图像中浓度的变化量与方程式中计量数的的比值关系即可解答；
（2）根据速率之比等于计量数之比即可解答，速率V (H2):V(NH3)=3:2；
（3）根据平衡常数的计算公式K=;
（4）、ΔH< 0，正反应放热，根据勒夏特列原理即可解答；升温能够提高反应速率；
25．（2021高二上·）水煤气变换[]是重要的化工过程，主要用于合成氨、制氢以及合成气加工等工业领域中。回答下列问题：
（1）Shibata曾做过下列实验：①使纯H2缓慢地通过处于721 ℃下的过量氧化钴CoO(s)，氧化钴部分被还原为金属钴(Co)，平衡后气体中H2的物质的量分数为0.0250。
②在同一温度下用CO还原CoO(s)，平衡后气体中CO的物质的量分数为0.0192。
根据上述实验结果判断，还原CoO(s)为Co(s)的倾向是CO H2（填“大于”或“小于”）。
（2）721 ℃时，在密闭容器中将等物质的量的CO(g)和H2O(g)混合，采用适当的催化剂进行反应，则平衡时体系中H2的物质的量分数为（ ）
A．<0.25 B．0.25 C．0.25~0.50 D．0.50
E．>0.50
（3）我国学者结合实验与计算机模拟结果，研究了在金催化剂表面上水煤气变换的反应历程，如图所示，其中吸附在金催化剂表面上的物种用*标注。
可知水煤气变换的ΔH 0（填“大于”“等于”或“小于”），该历程中最大能垒（活化能）E正= eV，写出该步骤的化学方程式 。
（4）Shoichi研究了467 ℃、489 ℃时水煤气变换中CO和H2分压随时间变化关系（如下图所示），催化剂为氧化铁，实验初始时体系中的和相等、和相等。
计算曲线a的反应在30~90 min内的平均速率= 。467 ℃时和随时间变化关系的曲线分别是 、 。489℃时和随时间变化关系的曲线分别是 、 。
【答案】（1）大于
（2）C
（3）小于；2.02；COOH*+H*+H2O*=COOH*+2H*+OH*（或H2O*=H*+OH*）
（4）0.0047；b；c；a；d
【知识点】化学平衡的调控；合成氨条件的选择
【解析】【解答】（1）H2还原氧化钴的方程式为：H2(g)＋CoO(s)=Co(s)＋H2O(g)；CO还原氧化钴的方程式为：CO(g)＋CoO(s)=Co(s)＋CO2(g)，平衡时H2还原体系中H2的物质的量分数（）高于CO还原体系中CO的物质的量分数（），故还原CoO(s)为Co(s)的倾向是CO大于H2；
（2）利用“三段式”解答。721 ℃时，设气体反应物开始浓度均为1 mol L-1，则
H2（g）+CoO（s）Co（s）+ H2O（g）
起始（mol/L） 1 0
转化（mol/L） x x
平衡（mol/L） 1-x x
则有(1-x)/x=0.025 0，解得x=0.975，故K1==39；
CO（g）+CoO（s）Co（s）+ CO2（g）
起始（mol/L） 1 0
转化（mol/L） y y
平衡（mol/L） 1-y y
则有(1-y)/1=0.0192，解得y=0.9808，故K2=≈51；
CO(g)+ H2O(g) CO2(g)+ H2(g)
起始（mol/L） 1 1 0 0
转化（mol/L） z z z z
平衡（mol/L） 1-z 1-z z z
则有K3==51/39，解得z=0.5327。H2的物质的量分数为z/2=0.2664，
故答案为：C。
（3）观察计算机模拟结果，据ΔH=生成物总能量-反应物总能量，可知ΔH=-0.72-0<0；该历程中最大能垒（活化能）E正 =1.86 eV-（-0.16 eV）=2.02 eV，该步骤的化学方程式为COOH*+H*+H2O*=COOH*+2H*+OH*或H2O*=H*+OH*。
（4）；据“先拐先平数值大”，结合图像可知，虚线（a、d）表示489 ℃时气体分压变化曲线，实线（b、c）表示467 ℃时气体分压变化曲线；当温度由467 ℃升至489 ℃时，平衡逆向移动，则减小，增大，由图像可知，b→a气体分压减小，故曲线b表示467 ℃时变化曲线，曲线a表示489 ℃时变化曲线；c→d气体分压增大，则曲线c表示467 ℃时变化曲线，曲线d表示489 ℃时变化曲线。
【分析】
（1）要根据题意列出反应方程式，知道氢气中含有水蒸气，一氧化碳中含有二氧化碳，根据平衡时氢气和一氧化碳物质的量分数大小判断出还原CoO(s)为Co(s)的倾向是CO大于H2。
（2）分步计算，先假设一氧化碳全部与水反应，算出此时氢气物质的量分数，再假设一氧化碳全部与过氧化钴反应，算出此时的物质的量分数，继续假设一氧化碳与水反应产生氢气，氢气与过氧化钴反应，算出氢气的物质的量分数，结果应该在这三个的并集内。
（3）根据图表的能量，用生成物的总能量-反应物的总能量，即可获知ΔH的正负及最大活化能。
（4）从图中可以看出a在30min和90min处的压力值，计算即可；水煤气变换是一个吸热反应，结合“先拐先平数值大”便可轻松分辨出来。
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