2025浙江专版新教材化学高考第一轮基础练--作业29化学反应的方向与调控（含答案）

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2025浙江专版新教材化学高考第一轮
作业29化学反应的方向与调控
A组　基础达标
1.(2023·浙江绍兴柯桥中学月考)反应进行的方向是化学反应原理的三个重要组成部分之一,下列说法中正确的是(　　)
A.ΔH>0,ΔS>0的反应一定可以自发进行
B.根据反应的自发性可以预测该反应发生的快慢
C.可逆反应正向进行时,正反应具有自发性,ΔH一定小于零
D.常温下,反应C(s)+CO2(g)2CO(g)不能自发进行,该反应的ΔH>0
2.(2023·浙江文成中学月考)一定温度下,在密闭容器中发生反应:BaSO4(s)+4H2(g)BaS(s)+4H2O(g)　ΔH>0。下列说法正确的是(　　)
A.在恒容条件下,向平衡体系中充入惰性气体,平衡不移动
B.在恒压条件下,向平衡体系中加入H2,BaSO4的转化率不变
C.混合气体的物质的量不再发生变化可说明反应达到平衡
D.该反应在任何温度下都能自发进行
3.(2023·浙江杭师大附中月考)氢还原辉钼矿并用碳酸钠作固硫剂的原理为MoS2(s)+4H2(g)+2Na2CO3(s)Mo(s)+2CO(g)+4H2O(g)+2Na2S(s)　ΔH。平衡时的有关变化曲线如图。下列说法正确的是(　　)
图1　平衡时气体浓度与温度关系
图2　正、逆反应的平衡常数(K)与温度(T)的关系
A.该反应在低温下可以自发进行
B.粉碎矿物和增大压强都有利于辉钼矿的还原
C.图2中T1对应图1中的温度为1 300 ℃
D.若图1中A点对应温度下体系压强为10 MPa,则H2O(g)的分压为5 MPa
4.(2023·浙江丽水、湖州、衢州高三联考)在298 K和100 kPa压力下,已知金刚石和石墨的熵、燃烧热和密度分别为
物质 S/(J·K-1· mol-1) ρ/(kg·m-3)
C(金刚石) 2.4 -395.40 3 513
C(石墨) 5.7 -393.51 2 260
此条件下,对于反应C(石墨) ===C(金刚石),下列说法正确的是(　　)
A.该反应的ΔH<0,ΔS<0
B.由公式ΔG=ΔH-TΔS可知,该反应ΔG=985.29 kJ·mol-1
C.金刚石比石墨稳定
D.超高压条件下,石墨有可能变为金刚石
5.(2024·浙江宁波高三一模)25 ℃时,固体酸分子筛催化乙醇脱水,乙醇的分子间脱水和分子内脱水过程与相对能量变化如图所示:
下列说法不正确的是(　　)
A.乙醇通过氢键吸附于固体酸分子筛表面并放出热量
B.生成产物2的决速步活化能为60.1 kJ·mol-1
C.生成产物1的热化学方程式为CH3CH2OH(l)CH2==CH2(g)+H2O(l)　ΔH=+13.8 kJ·mol-1
D.升高温度、延长反应时间及选择合适催化剂均可提高产物1的产率
6.(2023·浙江高三百校联考)恒温恒容条件下,向密闭容器中加入一定量X,发生反应的方程式为①XY;②YZ。反应①的速率v1=k1c(X),反应②的速率v2=k2c(Y),式中k1、k2为速率常数。图甲为该体系中X、Y、Z浓度随时间变化的曲线,图乙为反应①和②的ln k~曲线。下列说法不正确的是(　　)
A.随c(X)的减小,反应①②的速率均降低
B.体系中当Y的浓度达到最大值后,v(X)+v(Y)=v(Z)
C.欲提高Y的产率,需提高反应温度且控制反应时间
D.温度低于T1时,总反应速率由反应②决定
B组　综合提升
7.(2023·浙江绍兴高三二模)为了研究温度对苯催化加氢的影响,以检验新型镍催化剂的性能,已知该反应ΔH>0。采用相同的微型反应装置,压强为0.78 MPa,氢气与苯的物质的量之比为6.5∶1。反应相同时间后取样分离出氢气后,分析成分得到的结果如下表:
温度/℃ 85 95 100 110~ 240 280 300 340
质量 分数/% 苯 96.05 91.55 80.85 1 23.35 36.90 72.37
环己烷 3.95 8.45 19.15 99 76.65 63.10 27.63
下列说法不正确的是(　　)
A.该催化剂最佳反应温度范围是110~240 ℃,因为催化剂的选择性和活性都比较高
B.280 ℃以上苯的转化率下降,可能因为温度上升,平衡逆向移动
C.在280~340 ℃范围内,适当延长反应时间可以提高苯的转化率
D.在85~100 ℃范围内,温度上升反应速率加快,因此苯的转化率上升
8.(2023·浙江杭州长河高级中学月考)中国科学家首次用C60改性铜基催化剂,将草酸二甲酯加氢制乙二醇的反应条件从高压降至常压。草酸二甲酯加氢的主要反应有:
①+2H2(g)
+CH3OH(g)
②CH3OOCCH2OH(g)+2H2(g)
HOCH2CH2OH(g)+CH3OH(g)
③HOCH2CH2OH(g)+H2(g)C2H5OH(g)+H2O(g)
其他条件相同时,相同时间内温度对产物选择性的影响结果如图。
已知:ⅰ.物质B的选择性S(B)=
×100%
ⅱ.450~500 K,反应③的平衡常数远大于反应①和反应②的平衡常数
下列说法不正确的是(　　)
A.制乙二醇适宜的温度范围是470~480 K
B.实验条件下反应③的活化能最高,升温更有利于反应③
C.减压可提高乙二醇的平衡产率
D.铜基催化剂用C60改性后反应速率增大,可以降低反应所需的压强
9.(2023·浙江杭州五区县七校联考)硫酸是一种重要的基本化工产品。接触法制硫酸生产中的关键工序是SO2的催化氧化:SO2(g)+O2(g)SO3(g)　ΔH=-98 kJ·mol-1。回答下列问题:
(1)当SO2(g)、O2(g)和N2(g)起始的物质的量分数分别为7.5%、10.5%和82%时,在0.5 MPa、2.5 MPa和5.0 MPa压强下,SO2平衡转化率α随温度的变化如图所示。反应在5.0 MPa,550 ℃时的α=　　　　,判断的依据是　。
影响α的因素有　。
(2)将组成(物质的量分数)为2m% SO2(g)、m% O2(g)和q% N2(g)的气体通入反应器,在温度T、压强p条件下进行反应。平衡时,若SO2转化率为α,则SO3压强为　,
平衡常数Kp=　　　　　　　(以分压表示,分压=总压×物质的量分数)。
(3)研究表明,SO2催化氧化的反应速率方程为v=k(-1)0.8(1-nα')。式中:k为反应速率常数,随温度T升高而增大;α为SO2平衡转化率,α'为某时刻SO2的转化率,n为常数。在α'=0.90时,将一系列温度下的k、α值代入上述速率方程,得到v-T曲线,如图所示。
曲线上v最大值所对应温度称为该α'下反应的最适宜温度Tm。TTm后,v逐渐减小。原因是 　。
作业29　化学反应的方向与调控
1.D　ΔH-TΔS<0,反应自发进行,ΔH>0,ΔS>0的反应在低温下ΔG可能大于0,反应非自发,A项错误;反应的自发性只能判断反应的方向,不能确定反应的快慢,B项错误;可逆反应正向进行时,正反应具有自发性,ΔH不一定小于零,若ΔH>0,ΔS>0则高温条件下正反应具有自发性,C项错误;ΔH-TΔS>0时,反应非自发进行,该反应ΔS>0,则ΔH>0,D项正确。
2.A　在恒容条件下,向平衡体系中充入惰性气体,反应体系中各物质的浓度不变,平衡不移动,A正确;在恒压条件下,向平衡体系中加入H2,平衡正向移动,BaSO4的转化率变大,B错误;该反应气体总物质的量不变,故混合气体的物质的量不变不能说明反应达到平衡,C错误;该反应为吸热反应,不是在任何温度下都能自发进行,D错误。
3.C　由方程式聚集状态知ΔS>0,由图1可知正反应是吸热反应ΔH>0,则根据ΔG=ΔH-TΔS<0知,该反应为高温下的自发反应,故A错误;该反应是气体分子数增大的反应,增大压强平衡向逆反应方向进行,不利于反应向右进行,故B错误;根据图1,1 300 ℃时该反应的平衡常数K==1,根据图2可知,T1 ℃时正、逆反应化学平衡常数相等,即此时平衡常数为1,故C正确;A点各组分的浓度之和为5 mol·L-1,在同一容器中,压强之比等于物质的量之比,也等于浓度之比,所以A点对应温度下体系压强为10 MPa时,H2O(g)的分压为4MPa,故D错误。
4.D　根据燃烧热的定义可知:C(金刚石,s)+O2(g) ===CO2(g)　ΔH=-395.40 kJ·mol-1,C(石墨,s)+O2(g) ===CO2(g)　ΔH=-393.51 kJ·mol-1,反应C(石墨) ===C(金刚石)的ΔH=(-393.51 kJ·mol-1)-(-395.40 kJ·mol-1)=1.89 kJ·mol-1>0,ΔS=S(金刚石)-S(石墨)=2.4 J·K-1·mol-1-5.7 J·K-1·mol-1=-3.3 J·K-1·mol-1<0,A错误;由公式ΔG=ΔH-TΔS可知,该反应ΔG=1.89 kJ·mol-1-298 K×(-3.3 J·K-1·mol-1)=2.873 4 kJ·mol-1,B错误;由A选项可知,反应C(石墨) ===C(金刚石)是吸热反应,说明石墨比金刚石稳定,C错误;由于金刚石的密度比石墨大,故质量相同时,金刚石的体积小,则反应C(石墨)→C(金刚石)是体积减小的过程,故超高压条件下,石墨有可能变为金刚石,D正确。
5.D　根据反应进程能量示意图可知,乙醇通过氢键吸附于固体酸分子筛表面并放出热量,A正确;生成产物2的决速步对应活化能最大,对应数值:9.3 kJ·mol-1+50.8 kJ·mol-1=60.1 kJ·mol-1,B正确;根据过程能量示意图可知,生成产物1的热化学方程式为CH3CH2OH(l)→CH2==CH2(g)+H2O(l)　ΔH=+13.8 kJ·mol-1,C正确;反应存在限度,延长反应时间及选择合适催化剂不能提高产率,D错误。
6.A　由图甲中的信息可知,随c(X)的减小,c(Y)先增大后减小,c(Z)增大,因此,反应①的速率随c(X)的减小而减小,而反应②的速率先增大后减小,A说法错误;根据体系中发生的反应可知,在Y的浓度达到最大值之前,单位时间内X的减少量等于Y和Z的增加量,因此,v(X)=v(Y)+v(Z),但在Y的浓度达到最大值之后,单位时间内Z的增加量等于Y和X的减少量,故v(X)+v(Y)=v(Z),B说法正确;升高温度可以增大反应①的速率,但是反应①的速率常数随温度升高增大的幅度小于反应②的,且反应②的速率随着Y浓度的增大而增大,因此,欲提高Y的产率,需提高反应温度且控制反应时间,C说法正确;由图乙信息可知,温度低于T1时,k1>k2,反应②为慢反应,因此,总反应速率由反应②决定,D说法正确。
7.B　根据表中数据可以看出,温度范围在110~240 ℃时,苯的转化率最高,高于280 ℃以后转化率降低,说明该催化剂最佳反应温度范围是110~240 ℃,故A正确;该反应为吸热反应,且对于吸热反应而言,升高温度平衡正向移动,从表中数据可知,280 ℃以上苯的转化率下降,可能因为温度上升,催化剂活性降低,故B错误;110~240 ℃时,苯的转化率较高,在280~340 ℃范围内,催化剂活性降低,反应速率慢,适当延长反应时间,可以提高苯的转化率,故C正确;从表中数据可知,在85~100 ℃范围内,温度上升反应速率增大,因此苯的转化率上升,故D正确。
8.C　由图可知,温度为470~480 K时,生成乙二醇的选择性最高,A正确;由图可知,升高温度有利于生成乙醇,实验条件下反应③的活化能最高,所以升温有利于反应③,B正确;反应②为气体分子数减小的反应,则增大压强可以提高乙二醇的平衡产率,C错误;铜基催化剂用C60改性后,将草酸二甲酯加氢制乙二醇的反应条件从高压降至常压,D正确。
9.答案 (1)0.975　该反应气体分子数减少,增大压强,α提高　温度、压强和反应物的起始浓度(组成)
(2) p　
(3)升高温度,k增大使v逐渐增大,但α降低使v逐渐减小。TTm后,k增大对v的影响小于α减小对v的影响
解析 (1)由题给反应式知,该反应为气体分子数减少的反应,其他条件一定时,增大压强,SO2平衡转化率增大,故p1=5.0 MPa,由图可知5.0 MPa、550 ℃时对应的SO2平衡转化率为0.975。影响平衡转化率的因素有:温度、压强、反应物的起始浓度等。
(2)设通入的SO2、O2和N2共100 mol,利用三段式法进行计算:
　　　　SO2(g)+　O2(g)SO3(g)
起始量/mol 2m m 0
转化量/mol 2mα mα 2mα
平衡量/mol 2m-2mα m-mα 2mα
平衡时气体的总物质的量为(3m+q-mα) mol,则p(SO2)=,p(O2)=,p(SO3)=,因3m+q=100,Kp=,代入计算得Kp=。
(3)升高温度,反应速率常数k增大,SO2平衡转化率α减小。
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