第05周 化学反应的方向和调控
时间：45分钟 满分：100分
可能用到的相对原子质量：H 1 C 12 N 14 O 16
第Ⅰ卷（选择题）
一、选择题：本题共15个小题，每小题只有一个正确选项，共45分。
1. 下列过程是非自发的是( )。
A．水由高处向低处流 B．氯气和溴化钾溶液的反应
C．铁在潮湿空气中生锈 D．室温下水结成冰
【答案】D
【解析】A项，水由高处向低处流，是自发进行的过程，A不选；B项，氯气的氧化性比溴强，氯气能够与KBr溶液发生置换反应，属于自发进行的过程，B不选；C项，铁生锈为自发进行的氧化还原反应，反应放热，常温下可自发进行，C不选；D项，室温下冰会自发的融化，室温下水结成冰不是自发进行的过程，D选；选D。
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。
下列关于化学反应方向及其判据的说法中正确的是( )。
A．1 mol SO3在不同状态时的熵值：S[SO3(s)]>S[SO3(1)]>S[SO3(g)]
B．常温下，反应C(s)+CO2(g)=2CO(g)不能自发进行，则该反应的ΔH>0
C．放热反应都可以自发进行，而吸热反应不能自发进行
D．2KClO3(s)=2KCl(s)+3CO2(g) ΔH>0能否自发进行与温度无关
【答案】B
【解析】A项，物质聚集状态不同熵值不同，气体S>液体S>固体S，1 mol SO3在不同状态时的熵值：S[SO3(s)]0，常温不能自发，说明高温时△G=△H-T △S＜0，说明则该反应的ΔH>0，B正确；C项，反应的自发性由焓变和熵变共同决定，当△G=△H-T △S＜0时反应能自发进行，ΔG>0时反应不能自发进行，焓变小于零的反应，ΔH＜0，若ΔS＜0，高温下可以ΔG>0，反应不能自发进行，熵变大于零的反应，ΔS>0，若ΔH>0，高温下可以ΔG＜0时反应可自发进行，C错误；D项，ΔH>0、ΔS>0，由△G=△H-T △S＜0的反应可自发进行，可知能否自发进行与温度有关，D错误；故选B。
下列关于工业合成氨的说法正确的是( )。
A．工业合成氨采用20~50MPa，是因为该条件下催化剂的活性最好
B．选择不同的催化剂会改变此反应的数值
C．合成氨工业中采用低温以提高平衡转化率
D．合成氨工业中采用循环操作，主要是为了提高氮气和氢气的利用率
【答案】D
【解析】A．合成氨工业采用20~50MPa，主要考虑使反应速率快，且有利于提高平衡混合物中氨的含量，压强太大对设备要求高且成本高，而催化剂与压强无关，A错误；B．催化剂能改变化学反应速率，不能改变反应△H的数值，B错误；C．合成氨若采用低温可提高平衡转化率，但温度降低会使化学反应速率减小，达到平衡所用时间变长，在实际生产中采用的温度为400~500℃，C错误；D．合成氨反应的转化率不高，采用循环操作，可提高氮气和氢气的利用率，降低生产成本，D正确；故选D。
化学反应进行的方向是一个比较复杂的问题。下列有关说法正确的是( )。
A．反应的
B．CO2在不同状态时的熵值：
C．反应 ΔH>0能否自发进行与温度有关
D．ΔH＜0或ΔS>0的反应一定能自发进行
【答案】C
【解析】A项，反应的气体分子数减少，该反应的△S＜0，A错误；B项，同一物质在固态时的熵值小于气态时的熵值，B错误；C项，反应的气体分子数增加，△S＞0，又因为△H＞0，△H-T△S＜0时，反应能自发进行，因此选项所给反应能否自发进行与温度有关，C正确；D项，△H＞0且△S＞0的反应一定能自发进行，D错误；故选C。
6．某化学反应A(s)=D(g)+E(g) ΔH-TΔS=(-4500+11T)kJ·mol-1(其中ΔH为焓变，ΔS为熵变，T为热力学温度，单位为K)，要防止反应发生，温度必须( )。
A．高于409 K B．低于136 K
C．高于136 K而低于409 K D．低于409 K
【答案】A
【解析】要防止反应发生，ΔH-TΔS＞0，则-4500+11T＞0，解得T＞409，故选A。
7．(2021年6月浙江)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，石墨)
【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，石墨)，D错误；故选B。
1913年德国化学家哈伯发明了以低成本制造大量氨的方法，从而大大满足了当时日益增长的人口对粮食的需求。下列所示是哈伯法的流程图，其中为提高原料转化率而采取的措施是( )。
A．①②③ B．②④⑤ C．①③⑤ D．②③④
【答案】B
【解析】①净化干燥，不能提高原料的利用率，①错误；②加压，体积减小，平衡正向移动，原料利用率提高，②正确；③催化剂对平衡无影响，不能提高原料利用率，③错误；④液化分离，减小氨气的浓度，平衡正向移动，原料利用率提高，④正确；⑤剩余的氢气与氮气再循环，可提高原料利用率，⑤正确；故选B。
在合成氨反应中使用催化剂和施加高压，下列叙述中正确的是( )。
A.都能提高反应速率，都对化学平衡无影响
B.都对化学平衡有影响，但都不影响达到平衡状态所用的时间
C.都能缩短达到平衡状态所用的时间，只有施加高压对化学平衡有影响
D.使用催化剂能缩短反应达到平衡状态所用的时间，而施加高压无此效果
【答案】C
【解析】对于反应N2(g)+3H2(g) 2NH3(g)，使用催化剂只能提高反应速率，缩短达到平衡状态所用的时间，不能使化学平衡发生移动。施加高压既能提高反应速率，使反应达到平衡状态所用的时间缩短，也能使化学平衡向生成NH3的方向移动。故答案为C。
在硫酸工业中，通过下列反应使氧化为： 。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，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．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．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，为了使尽可能多地转化为，应选择的条件是450℃，10MPa，B正确；C．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．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；答案选A。
据报道，在300 ℃、70 MPa下由二氧化碳和氢气合成乙醇已成为现实：2CO2(g)＋6H2(g)CH3CH2OH(g)＋3H2O(g)，下列叙述错误的是( )。
A．使用Cu Zn Fe催化剂可大大提高生产效率
B．反应需在300 ℃下进行可推测该反应是吸热反应
C．充入大量CO2气体可提高H2的转化率
D．从平衡混合气体中分离出CH3CH2OH和H2O可提高CO2和H2的利用率
【答案】B
【解析】因催化剂能提高化学反应速率，则在一定时间内提高了生产效率，A正确；反应需在300 ℃下进行是为了获得更快的化学反应速率，不能说明反应是放热还是吸热，B错误；充入大量CO2气体，能使平衡正向移动，提高H2的转化率，C正确；从平衡混合气体中分离出产物，使平衡正向移动，可提高CO2和H2的利用率，D正确。
12．(2022年1月浙江选考)AB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
【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。
13．工业上，合成氨反应N2 + 3H2 2NH3的微观历程如下图所示。用、、分别表示N2、H2、NH3，下列说法正确的是( )。
A．①→②催化剂在吸附N2、H2时，形成新的化学键
B．②→③形成N原子和H原子是放热过程
C．①→⑤N2和H2全部化合成氨气
D．使用合适的催化剂，能提高合成氨反应的效率
【答案】D
【解析】A．由图中可以知道，①→②催化剂在吸附N2、H2时，没有形成新的化学键，A错误；B．由图中可以知道，每3个氢分子和1个氮气分子断键得到N原子和H原子，断裂旧的化学键需要吸收能量，B错误；C．该反应为可逆反应，可逆反应有一定放热限度，反应物不可能转化为生成物，所以①→⑤N2和H2不可能全部化合成氨气，C错误；D．使用合适的催化剂，催化剂能够加快化学反应速率，能提高合成氨反应的效率，D正确。故选D。
14. 丁烯是石油化工基础原料，在石油化工烯烃原料中地位仅次于乙烯和丙烯，我国科学家研究不同催化剂下丁烷脱氢制丁烯，催化反应历程如图所示[注：标*的物质表示吸附在催化剂上的中间产物，表示1个个的能量)]：
下列说法错误的是( )。
A. 图示历程中仅包含2个基元反应(一步直接转化为产物的反应)
B. 三种催化剂催化效果最好的是催化剂B
C. 该反应在高温条件下能自发进行
D. 催化剂C时，决速反应的方程式为
【答案】A
【解析】A．基元反应是指断键、成键或同时有断键、成键的过程，据此可知，图示历程中包含3个基元反应，A错误；B．由反应历程可知，催化剂时活化能最小，催化效果最好，B正确；C．该反应为，的反应，由，可判断该反应在高温条件下能自发进行，C正确；D．由图可知，催化剂时，决速反应的方程式为，D正确；故选A。
15. 煤气化的一种方法是在气化炉中给煤炭加氢，发生的主要反应为C(s)＋2H2(g) CH4(g)。在V L的密闭容器中投入a mol碳(足量)，同时通入2a mol H2，控制条件使其发生上述反应，实验测得碳的平衡转化率随压强及温度的变化关系如图所示。下列说法正确的是( )。
A. 上述正反应为放热反应
B. 在4 MPa、1 200 K时，图中X点v(H2)正＜v(H2)逆
C. 在5 MPa、800 K时，该反应的平衡常数为
D. 工业上维持6 MPa、1 000 K而不采用10 MPa、1000 K，主要是因为前者碳的转化率高
【答案】C
【解析】A．升高温度，碳的平衡转化率增大，则平衡正向移动，上述正反应为吸热反应，A不正确；B．在4 MPa、1 200 K时，图中X点未达平衡，碳的转化率应不断升高，直至达到平衡，所以v(H2)正＞v(H2)逆，B不正确；C．在5 MPa、800 K时，碳的平衡转化率为50%，则平衡时H2的物质的量为amol，CH4的物质的量为0.5amol，该反应的平衡常数为=，C正确；D．从图中可以看出，从6 MPa、1 000 K到10 MPa、1000 K，碳的平衡转化率增大，但幅度不大，而对消耗的动力增加、对设备的要求提高，经济上不合算，所以工业上维持6 MPa、1 000 K而不采用10 MPa、1000 K，D不正确；故选C。
第Ⅱ卷（非选择题）
二、非选择题：包括第16题~第19题4个大题，共55分。
16．工业制取硫酸最重要的一步反应为： 2SO2(g)＋O2(g) 2SO3(g) △H<0。
(1)研究温度对SO2的平衡转化率和对催化剂催化效率的影响，结果如左图所示。在实际生产中，SO2催化氧化反应的条件选择450℃左右(对应图中M点)， 而没有选择SO2转化率更高的O或N点对应的反应条件，其原因分别是 。
(2)在实际生产中， SO2催化氧化反应的条件选择常压、450℃左右(对应右图中A点)，而没有选择SO2转化率更高的B或C点对应的反应条件，其原因分别是 。
【答案】(1)在O点时，温度低，速率慢，且催化剂的催化效率较低，速率更慢；图中M点温度为450 ℃，此时催化效率最高，且SO2的平衡转化率为90%，故工业合成SO3的最佳温度是450 ℃；N点温度高于M点，温度越高，反应速率越快，但N点催化剂催化效率小于M点，故SO3的生产速率：v(N)不一定大于v(M)；
不选择B点，因为压强越大对设备的投资大，消耗的动能大，SO2原料的转化率已是97%左右，再提高压强，SO2的转化率提高的余地很小，所以采用1个大气压；不选择C点，因为温度越低，SO2转化率虽然更高，但催化作用受影响，450℃时，催化剂的催化效率最高，故不选C点。
17．尿素(NH2CONH2)又称碳酰胺，是含氮量最高的氮肥。工业上利用二氧化碳和氨气在一定条件下合成尿素，涉及的反应如下：
反应I：2NH3(g)+ CO2(g)H2NCOONH4(s)(氨基甲酸铵) ΔH1 = -272kJ·mol-1
反应II：H2NCOONH4(s)NH2CONH2(s)+ H2O(g) ΔH2 = +138kJ·mol-1
请回答：
(1)写出二氧化碳和氨气合成尿素的总热化学方程式____________________________，该反应自发进行的条件是_______(填“低温”、“高温”或“任意条件”)。
(2)尿素(NH2CONH2)是一种重要的化工产品，有很多用途。化工生产中利用尿素溶液可吸收尾气中的氯气，生成两种无污染气体，其中一种气体是空气的主要成分，且溶液pH明显降低，该反应的化学方程式_____________________。
(3)合成氨工业先驱哈伯(P·Haber)利用N2和H2在Fe催化作用下最早人工合成氨气，该反应为： N2(g)+ 3H2(g)2NH3(g) ΔH = -92.4 kJ·mol-1
①写出该反应的平衡常数表达式K = _______。
②关于合成氨工艺的下列理解，正确的是_______。
A．当温度、压强一定时，在原料气(N2和H2的比例不变)中添加少量惰性气体，有利于提高平衡转化率
B．降低温度能使平衡向正反应方向进行且平衡常数不变
C．合成氨反应在不同温度下的ΔH和ΔS都小于零
D．分离空气可得N2，通过天然气和水蒸气转化可得H2，原料气须经过净化处理，以防止催化剂中毒和安全事故发生
【答案】(1) 2NH3(g) + CO2(g)NH2CONH2(s) + H2O(g) ΔH = -134kJ·mol-1 低温
(2)NH2CONH2+3Cl2+H2O = N2+CO2+6HCl
(3)/ CD
【解析】（1）根据盖斯定律反应I+反应II得△H=(-272+138)kJ/mol=-134kJ/mol；该反应△H＜0，该反应是气体分子数减小的反应，则△S＜0，△H-T△S＜0，反应才能自发进行，该反应自发进行的条件是低温，故答案为：△H=-134kJ/mol；低温；
（2）尿素溶液可吸收尾气中的氯气，生成两种无污染气体，其中一种气体是空气的主要成分，且溶液pH明显降低，说明生成物为N2、CO2和HCl，该反应的化学方程式为H2O+3Cl2+H2NCONH2=N2+CO2+6HCl，故答案为：H2O+3Cl2+H2NCONH2=N2+CO2+6HCl；
（3）①该反应的平衡常数表达式或；②A．恒压条件充入少量惰性气体，相当于减压，平衡逆向移动，不利于提高平衡转化率，A错误；B．该反应是放热反应，降低温度能使平衡向正反应方向进行且平衡常数增大，B错误；C．合成氨的反应为：N2(g)+3H2(g) 2NH3(g) ΔH(298K)=-92.4kJ mol-1，反应的△H＜0，反应气体分子数减少，可知△S＜0，C正确；D．工业上制备氮气就是采用分离液态的空气，甲烷和水蒸气可反应生成H2，原料气须经过净化处理，以防止催化剂中毒和安全事故发生，D正确；故选：CD。
18. 如图表示298.15 K时，N2、H2与NH3的平均能量与合成氨反应的活化能的曲线图，据图回答下列问题：
(1)若反应中生成2 mol氨，则反应________(填“吸热”或“放热”)________kJ。
(2)图中曲线________(填“a”或“b”)表示加入铁触媒的能量变化曲线，铁触媒能加快反应速率的原理是____________________________________________________________。
(3)合成氨反应中平衡混合物中氨气的体积分数与压强、温度的关系如图所示。若曲线a对应的温度为500 ℃，则曲线b对应的温度可能是________(填字母)。
A．600 ℃ B．550 ℃ C．500 ℃ D．450 ℃
(4)合成氨所需的氢气可由甲烷与水反应制备，发生反应：CH4(g)＋H2O(g)CO(g)＋3H2(g) ΔH>0。一定温度下，在1 L容器中发生上述反应，各物质的物质的量浓度变化如下表：
t/min CH4/(mol·L－1) H2O/(mol·L－1) CO/(mol·L－1) H2/(mol·L－1)
0 0.2 0.3 0 0
2 n1 n2 n3 0.3
3 n1 n2 n3 0.3
4 0.09 0.19 x 0.33
①表中x＝________mol·L－1；前2 min内CH4的平均反应速率为______________。
②反应在3～4 min之间，氢气的物质的量增多的原因可能是________(填字母)。
A．充入水蒸气 B．升高温度
C．使用催化剂 D．充入氢气
【答案】(1)放热 92 (2)b 改变了反应的历程，降低了合成氨反应的活化能 (3)D (4)①0.11 0.05 mol·L－1· min－1 ②B
【解析】(1)由图中能量状态可知N2(g)与3H2(g)具有的总能量高于2NH3(g)所具有的能量，故该反应为放热反应，并且反应N2(g)＋3H2(g)2NH3(g)每生成2 mol NH3放出(600－508) kJ＝92 kJ热量。(2)合成氨反应中，加入铁触媒后，由于改变了反应历程，使反应的活化能降低，从而加快了反应速率，故曲线b代表加催化剂后的能量变化曲线。(3)对于合成氨反应，当其他条件不变时，升高温度，平衡向逆反应方向移动，平衡混合物中NH3的体积分数降低。图像中，当压强不变时，曲线b对应的温度下平衡混合物中NH3的体积分数大于曲线a对应的NH3的体积分数，所以曲线b对应的温度低于曲线a对应的温度。(4) ①前2 min内CH4的反应速率为v(CH4)＝v(H2)＝×＝0.05 mol·L－1· min－1。由表分析2～3 min时，反应达到平衡状态，此时生成H2的浓度为0.3 mol·L－1。
CH4(g)＋H2O (g) CO(g)＋3H2(g)
起始浓度/mol·L－1 0.2 0.3 0 0
转化浓度/mol·L－1 0.1 0.1 0.1 0.3
2和3 min浓度/(mol·L－1) 0.1 0.2 0.1 0.3
3～4 min转化浓度/mol·L－1 0.01 0.01 0.01 0.03
4 min时浓度/mol·L－1 0.09 0.19 0.11 0.33
所以x＝0.11。②分析可知，3～4min时，甲烷、水蒸气、氢气的浓度变化分别为0.01、0.01、0.03，等于化学计量数之比，应是升高温度平衡向正反应方向移动，选B。
19．回答下列问题：
(1)用钌的配合物作催化剂，一定条件下可直接光催化分解CO2，发生反应：2CO2(g)=2CO(g)+O2(g)，该反应的 H________(填“>”或“<”，下同)0， S_______0，在低温下，该反应________(填“能”或“不能”)自发进行。
(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+2CO2CO2+N2。反应在常温下能够自发进行，则反应的 H______(填“>”或“<”)0。
(3)已知在、298K时石灰石分解反应CaCO3(s)=CaO(s)+CO2(g)的 H＞0、 S＞0。
①常温下，该反应________(填“能”或“不能”)自发进行。
②据本题反应数据分析，温度________(填“能”或“不能”)成为反应进行方向的决定因素。
(4)已知CaSO4(s)+ CO(g)=CaO(s)+SO2(g)+CO2(g) ΔH＝+218kJ·mol-1，该反应能够自发进行的反应条件是__________________________。
(5)某吸热反应能自发进行，则该反应的 S_____(填“>”或“<”)0。
【答案】(1)> > 不能 (2)< (3)不能 能 (4)高温 (5) >
【解析】(1)由于CO在O2中燃烧生成CO2为放热反应，则二氧化碳分解生成CO和氧气的反应为吸热反应， H＞0，根据化学方程式可知，反应后气体的化学计量数之和增加， S＞0，故低温下ΔG=ΔH-TΔS>0，反应不能自发进行；(2) ΔG=ΔH-TΔS＜0时反应自发进行，通过化学方程式可知常温下△S＜0，常温下反应能够自发进行，则△H＜0；(3)①根据ΔG=ΔH-TΔS＜0时反应自发进行，已知 H＞0， S＞0，则常温下不能自发进行；②该反应的 H＞0、 S＞0，高温条件下能使ΔG=ΔH-TΔS＜0，而常温条件下ΔG=ΔH-TΔS>0，则该反应中温度能成为决定反应进行方向的因素；(4)该反应的 S＞0、 H＞0，则高温时ΔG=ΔH-TΔS＜0，反应能自发进行；(5)已知某吸热反应能自发进行，即ΔG=ΔH-TΔS＜0， H＞0，则 S＞0。第05周 化学反应的方向和调控
时间：45分钟 满分：100分
可能用到的相对原子质量：H 1 C 12 N 14 O 16
第Ⅰ卷（选择题）
一、选择题：本题共15个小题，每小题只有一个正确选项，共45分。
1. 下列过程是非自发的是( )。
A．水由高处向低处流 B．氯气和溴化钾溶液的反应
C．铁在潮湿空气中生锈 D．室温下水结成冰
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
下列关于化学反应方向及其判据的说法中正确的是( )。
A．1 mol SO3在不同状态时的熵值：S[SO3(s)]>S[SO3(1)]>S[SO3(g)]
B．常温下，反应C(s)+CO2(g)=2CO(g)不能自发进行，则该反应的ΔH>0
C．放热反应都可以自发进行，而吸热反应不能自发进行
D．2KClO3(s)=2KCl(s)+3CO2(g) ΔH>0能否自发进行与温度无关
下列关于工业合成氨的说法正确的是( )。
A．工业合成氨采用20~50MPa，是因为该条件下催化剂的活性最好
B．选择不同的催化剂会改变此反应的数值
C．合成氨工业中采用低温以提高平衡转化率
D．合成氨工业中采用循环操作，主要是为了提高氮气和氢气的利用率
化学反应进行的方向是一个比较复杂的问题。下列有关说法正确的是( )。
A．反应的
B．CO2在不同状态时的熵值：
C．反应 ΔH>0能否自发进行与温度有关
D．ΔH＜0或ΔS>0的反应一定能自发进行
6．某化学反应A(s)=D(g)+E(g) ΔH-TΔS=(-4500+11T)kJ·mol-1(其中ΔH为焓变，ΔS为熵变，T为热力学温度，单位为K)，要防止反应发生，温度必须( )。
A．高于409 K B．低于136 K
C．高于136 K而低于409 K D．低于409 K
7．(2021年6月浙江)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，石墨)
1913年德国化学家哈伯发明了以低成本制造大量氨的方法，从而大大满足了当时日益增长的人口对粮食的需求。下列所示是哈伯法的流程图，其中为提高原料转化率而采取的措施是( )。
A．①②③ B．②④⑤ C．①③⑤ D．②③④
在合成氨反应中使用催化剂和施加高压，下列叙述中正确的是( )。
A.都能提高反应速率，都对化学平衡无影响
B.都对化学平衡有影响，但都不影响达到平衡状态所用的时间
C.都能缩短达到平衡状态所用的时间，只有施加高压对化学平衡有影响
D.使用催化剂能缩短反应达到平衡状态所用的时间，而施加高压无此效果
在硫酸工业中，通过下列反应使氧化为： 。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，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
据报道，在300 ℃、70 MPa下由二氧化碳和氢气合成乙醇已成为现实：2CO2(g)＋6H2(g)CH3CH2OH(g)＋3H2O(g)，下列叙述错误的是( )。
A．使用Cu Zn Fe催化剂可大大提高生产效率
B．反应需在300 ℃下进行可推测该反应是吸热反应
C．充入大量CO2气体可提高H2的转化率
D．从平衡混合气体中分离出CH3CH2OH和H2O可提高CO2和H2的利用率
12．(2022年1月浙江选考)AB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
13．工业上，合成氨反应N2 + 3H2 2NH3的微观历程如下图所示。用、、分别表示N2、H2、NH3，下列说法正确的是( )。
A．①→②催化剂在吸附N2、H2时，形成新的化学键
B．②→③形成N原子和H原子是放热过程
C．①→⑤N2和H2全部化合成氨气
D．使用合适的催化剂，能提高合成氨反应的效率
14. 丁烯是石油化工基础原料，在石油化工烯烃原料中地位仅次于乙烯和丙烯，我国科学家研究不同催化剂下丁烷脱氢制丁烯，催化反应历程如图所示[注：标*的物质表示吸附在催化剂上的中间产物，表示1个个的能量)]：
下列说法错误的是( )。
A. 图示历程中仅包含2个基元反应(一步直接转化为产物的反应)
B. 三种催化剂催化效果最好的是催化剂B
C. 该反应在高温条件下能自发进行
D. 催化剂C时，决速反应的方程式为
15. 煤气化的一种方法是在气化炉中给煤炭加氢，发生的主要反应为C(s)＋2H2(g) CH4(g)。在V L的密闭容器中投入a mol碳(足量)，同时通入2a mol H2，控制条件使其发生上述反应，实验测得碳的平衡转化率随压强及温度的变化关系如图所示。下列说法正确的是( )。
A. 上述正反应为放热反应
B. 在4 MPa、1 200 K时，图中X点v(H2)正＜v(H2)逆
C. 在5 MPa、800 K时，该反应的平衡常数为
D. 工业上维持6 MPa、1 000 K而不采用10 MPa、1000 K，主要是因为前者碳的转化率高
第Ⅱ卷（非选择题）
二、非选择题：包括第16题~第19题4个大题，共55分。
16．工业制取硫酸最重要的一步反应为： 2SO2(g)＋O2(g) 2SO3(g) △H<0。
(1)研究温度对SO2的平衡转化率和对催化剂催化效率的影响，结果如左图所示。在实际生产中，SO2催化氧化反应的条件选择450℃左右(对应图中M点)， 而没有选择SO2转化率更高的O或N点对应的反应条件，其原因分别是 。
(2)在实际生产中， SO2催化氧化反应的条件选择常压、450℃左右(对应右图中A点)，而没有选择SO2转化率更高的B或C点对应的反应条件，其原因分别是 。
17．尿素(NH2CONH2)又称碳酰胺，是含氮量最高的氮肥。工业上利用二氧化碳和氨气在一定条件下合成尿素，涉及的反应如下：
反应I：2NH3(g)+ CO2(g)H2NCOONH4(s)(氨基甲酸铵) ΔH1 = -272kJ·mol-1
反应II：H2NCOONH4(s)NH2CONH2(s)+ H2O(g) ΔH2 = +138kJ·mol-1
请回答：
(1)写出二氧化碳和氨气合成尿素的总热化学方程式____________________________，该反应自发进行的条件是_______(填“低温”、“高温”或“任意条件”)。
(2)尿素(NH2CONH2)是一种重要的化工产品，有很多用途。化工生产中利用尿素溶液可吸收尾气中的氯气，生成两种无污染气体，其中一种气体是空气的主要成分，且溶液pH明显降低，该反应的化学方程式_____________________。
(3)合成氨工业先驱哈伯(P·Haber)利用N2和H2在Fe催化作用下最早人工合成氨气，该反应为： N2(g)+ 3H2(g)2NH3(g) ΔH = -92.4 kJ·mol-1
①写出该反应的平衡常数表达式K = _______。
②关于合成氨工艺的下列理解，正确的是_______。
A．当温度、压强一定时，在原料气(N2和H2的比例不变)中添加少量惰性气体，有利于提高平衡转化率
B．降低温度能使平衡向正反应方向进行且平衡常数不变
C．合成氨反应在不同温度下的ΔH和ΔS都小于零
D．分离空气可得N2，通过天然气和水蒸气转化可得H2，原料气须经过净化处理，以防止催化剂中毒和安全事故发生
18. 如图表示298.15 K时，N2、H2与NH3的平均能量与合成氨反应的活化能的曲线图，据图回答下列问题：
(1)若反应中生成2 mol氨，则反应________(填“吸热”或“放热”)________kJ。
(2)图中曲线________(填“a”或“b”)表示加入铁触媒的能量变化曲线，铁触媒能加快反应速率的原理是____________________________________________________________。
(3)合成氨反应中平衡混合物中氨气的体积分数与压强、温度的关系如图所示。若曲线a对应的温度为500 ℃，则曲线b对应的温度可能是________(填字母)。
A．600 ℃ B．550 ℃ C．500 ℃ D．450 ℃
(4)合成氨所需的氢气可由甲烷与水反应制备，发生反应：CH4(g)＋H2O(g)CO(g)＋3H2(g) ΔH>0。一定温度下，在1 L容器中发生上述反应，各物质的物质的量浓度变化如下表：
t/min CH4/(mol·L－1) H2O/(mol·L－1) CO/(mol·L－1) H2/(mol·L－1)
0 0.2 0.3 0 0
2 n1 n2 n3 0.3
3 n1 n2 n3 0.3
4 0.09 0.19 x 0.33
①表中x＝________mol·L－1；前2 min内CH4的平均反应速率为______________。
②反应在3～4 min之间，氢气的物质的量增多的原因可能是________(填字母)。
A．充入水蒸气 B．升高温度
C．使用催化剂 D．充入氢气
19．回答下列问题：
(1)用钌的配合物作催化剂，一定条件下可直接光催化分解CO2，发生反应：2CO2(g)=2CO(g)+O2(g)，该反应的 H________(填“>”或“<”，下同)0， S_______0，在低温下，该反应________(填“能”或“不能”)自发进行。
(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+2CO2CO2+N2。反应在常温下能够自发进行，则反应的 H______(填“>”或“<”)0。
(3)已知在、298K时石灰石分解反应CaCO3(s)=CaO(s)+CO2(g)的 H＞0、 S＞0。
①常温下，该反应________(填“能”或“不能”)自发进行。
②据本题反应数据分析，温度________(填“能”或“不能”)成为反应进行方向的决定因素。
(4)已知CaSO4(s)+ CO(g)=CaO(s)+SO2(g)+CO2(g) ΔH＝+218kJ·mol-1，该反应能够自发进行的反应条件是__________________________。
(5)某吸热反应能自发进行，则该反应的 S_____(填“>”或“<”)0。
