2.3 化学反应的方向-【一隅三反】2024-2025学年高二化学（人教版2019选择性必修1）

2.3 化学反应的方向 考点一 自发与非自发的判断 【例1-1】（23-24高二上·甘肃武威·期中）化学与生活息息相关。下列不属于自发进行的变化是 A．墨汁加到清水中使整杯水变黑 B．水在0℃以下结为冰 C．石灰石转化为生石灰 D．铁器在潮湿的空气中生锈 【例1-2】（2024福建宁德·期中）自发过程：在一定的条件下，不需要外力就可以自动进行的过程。在常温常压下，下列诗句反映的景象与自发过程不一致的一项是 A．云开雾散旭风暖 B．飞流直下三千尺 C．雪消门外千山绿 D．欲渡黄河冰塞川 【变式】 1．（23-24高二上·全国·期中）下列反应属于非自发反应的是 A．钠与水反应 B．氢气在氧气中燃烧生成水 C．水分解变成氢气和氧气 D．氨气和氯化氢相遇变成氯化铵 2．（2024上海嘉定·期中）下列过程属非自发的是 A．水由高处向低处流 B．室温下水结成冰 C．气体从高密度处向低密度处扩散 D．加热铁棒一端，热量传向另一端 3．（22-23高二上·河南·期中）下列反应或过程没有自发性的是 A．高温下，煅烧石灰石 B．常温下，水分解成氢气与氧气 C．双氧水在催化作用下分解 D．常温下，冰融化为水 4．（2024湖南）下列过程是非自发的是 A．加热铁棒一端，热量传向另一端 B．使铁棒上的铁锈转化成单质铁 C．气体从高密度处向低密度处扩散 D．煤气的燃烧 5（23-24高二下·江苏徐州·阶段练习）已知“凡气体分子总数增加的反应都是熵增大的反应”。下列反应在任何温度下都不自发进行的是 A．2O3(g)=3O2(g)　H<0 B．2CO(g)=2C(s)+O2(g)　H>0 C．N2(g)+3H2(g)=2NH3(g)　H<0 D．CaCO3(s)=CaO(s)+CO2(g)　H>0 6．（23-24高二上·天津和平·期末）分析下列反应，在任何温度下均能自发进行的是 A． B． C． D． 考点二 判断化学反应进行的方向 【例2-1】（23-24高二上·青海西宁·期中）已知  ，下列说法中正确的是 A．该反应任何温度下都不能自发进行 B．该反应能自发进行，由于该反应是一个熵增加的反应 C．其他条件不变，使用催化剂可以改变化学反应进行的方向 D．能自发进行的反应一定是放热反应，不能自发进行的反应一定是吸热反应 【例2-2】（23-24高二上·贵州·期末）判断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．或的反应一定能自发进行 B．反应能否自发进行与温度有关 C．在不同状态时的熵值： D．反应的 【变式】 1．（23-24高二上·江西上饶·期末）已知“凡气体分子总数增加的反应都是熵增大的反应”。下列反应中，在任何温度下都不自发进行的是 A． B． C． D． 2．（23-24高二上·云南·期末）下列说法错误的是 A．，恒温时，缩小容积，气体颜色变浅 B．若压强不再随时间变化能说明反应已达平衡，则一定为气体 C．，加入与充分反应后，放出热量小于 D．该反应 3．（2024高三·上海·专题练习）已知反应Al2Br6(l)2Al(g) +6Br(g) ΔH ①Al2Br6(s)Al2Br6(l) ΔH1 ②Al(s)Al(g) ΔH2 ③Br2(l)Br2(g) ΔH3 ④Br2(g)2Br(g) ΔH4 ⑤2Al(s) + 3Br2(l)Al2Br6(s) ΔH5 则ΔH= 。 由图可知，若该反应自发，则该反应的 。 A．ΔH>0，ΔS>0    B．ΔH<0，ΔS>0    C．ΔH>0，ΔS<0   D．ΔH<0，ΔS<0 考点三 综合运用 【例3】（23-24高二上·广西桂林·期中）1913年，德国化学家哈伯实现了合成氨的工业化生产，被称作解救世界粮食危机的化学天才，现将1molN2和3molH2投入1L的密闭容器，在一定条件下，利用反应模拟哈伯合成氨的工业化生产：N2(g)+3H2(g)2NH3(g) H<0. 回答下列问题： (1)合成氨反应平衡常数的表达式为 。温度升高，K值 (填“增大”“减小”或“不变")：使用催化剂，K值 (填“增大“减小”或“不变”)。 (2)反应的S 0(填“>”“<"或“=”) (3)有利于提高平衡混合物中氨含量的条件有 (填序号)。 A．低温     B．高温     C．低压      D．高压        E．催化剂 (4)当反应达到平衡后，向体系中充入N2的，平衡 移动(填“正向”“逆向”或“不”)；给体系升温， (填“增大”“减小”或不变”)， (填“增大”“减小”或“不变”)，平衡 移动(填“正向”“逆向”或“不”)。 【变式】 1．（23-24高二上·湖南益阳·期末）利用甲烷制取氢气等气体是科学家研究的热点课题。 (1)一定条件下，分解反应的部分反应历程如下图所示。 ①该历程图表示 步反应，其中正反应活化能最大步骤的反应方程式为 。 ②分解反应 。 A．高温下能自发进行          B．低温下能自发进行 C．任何温度都能自发进行      D．任何温度都不能自发进行 (2)科学家提出以吸附性活性炭为催化剂，利用与制备“合成气”(、)。其反应历程分两步，反应历程的能量变化如下图： 反应Ⅰ：  (慢反应) 反应Ⅱ：  (快反应) ①加入活性炭C(ads)使该反应的活化能 (填“升高”“降低”或“不变”)。 ②与制备“合成气”的反应为 反应(填“放热”或“吸热”)，其热化学方程式为 (用表示)，能量变化图中： (填“>”、“<”或“=”)。 2．（23-24高三上·上海杨浦·开学考试）肼类燃烧剂会造成污染，这种粮食正逐渐被淘汰。长征五号B是我国近地轨道运载能力最大的新一代运载火箭，其粮食采用全新配方——低温液氢液氧推进剂，让火箭飞得更稳健。已知一定条件下： ① 2H2(g) + O2(g) = 2H2O(l)　ΔH = -571.6 kJ·mol-1 ② H2(g) = H2(l)　ΔH = -0.92 kJ·mol-1 ③ O2(g) = O2(l)　ΔH = -6.84 kJ·mol-1 ④ H2O(l) = H2O(g)　ΔH = +44.0 kJ·mol-1 (1)请写出相同条件下液氢和液氧生成气态水的热化学方程式： 。 (2)根据上述信息，以下说法正确的是___________。 A．变化④为熵增过程 B．液氢液氧不点燃观察不到水生成，故该反应无法自发进行 C．0.5 mol液态氢气的能量高于0.5 mol气态氢气的能量 D．液氢和液氧作为火箭推进剂符合绿色化学理念 3．（2023高三·全国·专题练习）已知甲烷隔绝空气在不同温度下有可能发生如下两个裂解反应：①CH4(g)→C(s)+2H2(g)；②2CH4(g)→C2H2(g)+3H2(g)某同学为了得到用天然气制取炭黑的允许温度范围和最佳温度，在图书馆中查到了如下热力学数据： 反应①的ΔH(298K)=+74.848kJ·mol-1，ΔS(298K)=+80.674J·mol-1·K-1。 反应②的ΔH(298K)=+376.426kJ·mol-1，ΔS(298K)=+220.211J·mol-1·K-1。 已知焓变和熵变随温度变化很小。请参考上述信息，回答下列问题： (1)这两个反应在 (填“高温”或“低温”)下自发进行。 (2)反应①在常温下 (填“能”或“不能”)自发进行。 (3)制取炭黑的允许温度范围为 。 (4)为了提高甲烷的炭化程度，下面四个温度中最合适的是___________(填字母) A．905.2K B．927K C．1273K D．2000K 一、单选题（本题共16题，共44分，第1-10题，每题2分；第11-16题，每题4分。每题只有一个选项为正确答案） 1．（23-24高二上·浙江绍兴·期末）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 2．（23-24高二下·四川巴中·阶段练习）“燕山雪花大如席，纷纷吹落轩辕台”(李白《北风行》)，描写了雪景的壮观。下列说法错误的是 A．水转化为雪的过程是熵减的过程 B．雪花和竹席的主要成分都属于高分子化合物 C．往积雪上撒盐是为了降低水的凝固点，使雪融化 D．雪花的形状受水分子结构和分子间作用力的影响 3．（23-24高二上·福建福州·期中）灰锡结构松散，不能用于制造器皿。现把白锡制造的器皿在0℃、100kPa环境下存放，它会不会变成灰锡而不能继续使用呢？(已知在0℃、100kPa条件下白锡转化为灰锡的反应的焓变和熵变分别为，，当时能自发反应) A．会变 B．不会变 C．不能确定 D．升高温度才会变 4．（23-24高二下·广东深圳·阶段练习）下列诗句描述的场景，属于的化学变化的是 A．滴水成冰三九天，寒流袭卷盖方圆 B．天街小雨润如酥，草色遥看近却无 C．春蚕到死丝方尽，蜡炬成灰泪始干 D．千锤万凿出深山，烈火焚烧若等闲 5．（23-24高二上·福建泉州·阶段练习）关节炎是因为在关节滑液中形成了尿酸钠晶体，尤其是在寒冷季节易诱发关节疼痛。其化学机理如下：①Hur(尿酸)H＋＋Ur-(尿酸根离子)，②Ur-(aq)＋Na＋(aq)NaUr(s)。下列对反应②的叙述正确的是 A．该反应为熵增的反应 B．升高温度，平衡向正反应方向移动 C．正反应为放热反应 D．降低温度，正反应速率减小，逆反应速率增大 6．（23-24高二上·山东青岛·期末）关于反应 ，下列说法正确的是 A．一定是自发反应 B．温度升高，逆反应速率减慢 C．反应物浓度增大，平衡向正反应方向进行 D．催化剂不参与化学反应 7．（23-24高二上·浙江杭州·阶段练习）研究化学反应进行的方向对于反应设计等具有重要意义，下列说法正确的是 A．<0、>0的反应在温度低时不能自发进行 B．在其他外界条件不变的情况下，汽车排气管中使用催化剂可以改变产生尾气的反应方向 C．冰在室温下自动熔化成水是一个熵增的过程 D．一定温度下，反应MgCl2(1)Mg(1)+Cl2(g)的<0、>0 8．（23-24高二上·安徽淮北·期中）下列对熵的理解错误的是 A．同一物质的熵值： B．熵增的反应不一定能自发进行 C．反应体系的熵增较大，反应速率也可能较慢 D．工业合成氨为熵减的反应，不能自发进行 9．（23-24高二上·河南南阳·阶段练习）下列各说法中，正确的是 A．能够自发进行的反应不一定都是放热反应 B．能够自发进行的反应就一定能够发生并完成 C．同一物质：固体→液体→气体变化是焓减和熵增的过程 D．-10℃的水结成冰，可用熵变判据来解释该变化过程的自发性 10．（23-24高二上·陕西榆林·阶段练习）下列不属于自发过程的是 A B C D 水从高处往低处流 冰在常温下融化 石墨转化为金刚石 铁在潮湿空气中生锈 11．（23-24高二下·青海西宁·开学考试）下列有关化学反应方向的描述中正确的是 A．任何能使焓减小的过程都能自发进行 B．自发反应一定是熵增加，非自发反应一定是熵不变或减少 C．ΔH<0，ΔS>0，在通常状况下均可自发进行 D．ΔH>0，ΔS>0，较低温度有利于反应自发进行 12．（23-24高二下·四川绵阳·开学考试）下列反应中，的是 A． B．高温下能自发进行的反应： C． D．任何温度下均能自发进行的反应： 13．（23-24高二上·湖南娄底·期末）在常温常压下，下列属于自发过程的是 A． B． C． D． 14．（23-24高二上·浙江杭州·期末）下列说法中正确的是 A．熵增加且放热的反应一定是自发反应 B．非自发反应在任何条件下都不能实现 C．温度越高，平衡常数越大 D．凡是放热反应都是自发的，吸热反应都是非自发的 15．（23-24高二上·河南·阶段练习）合成氨反应为：N2(g)+3H2(g) 2NH3(g) ΔH= －92.4kJ·mol－1，下列说法正确的是 A．合成氨反应在任何温度下都能自发 B．将混合气体进行循环利用符合绿色化学思想 C．合成氨实际生产中选择高压和低温 D．将氨液化分离，可促进平衡正移，加快反应速率 16．（23-24高二上·福建厦门·阶段练习）下列说法正确的是 A．常温下，2H2O2H2↑＋O2↑，所以常温下水的分解反应是自发反应 B．化学平衡常数大于1×105的反应一定能迅速发生 C．能自发进行的反应一定能实际发生 D．ΔH<0且ΔS<0的反应不一定能自发进行 二、非选择题（本大题共4小题，共56分） 17．（23-24高二下·江苏盐城·期中）I．汽车尾气中含有CO、NOx等有毒气体，对汽车加装尾气净化装置，可使有毒气体相互反应转化为无毒气体。已知4CO(g)+2NO2(g)4CO2(g)+N2(g)  H=-1200kJ/mol。 (1)该反应在 (填“高温、低温或任何温度”)下能自发进行。 (2)对于该反应，改变某一反应条件(温度T1>T2)，下列图象正确的是___________ (填标号)。 A． B． C． D． (3)某实验小组模拟上述净化过程，一定温度下，在2L的恒容密闭容器中，起始时按照甲、乙两种方式进行投料。甲：NO2 0.2mol，CO 0.4mol；乙：NO2 0.1mol，CO 0.2mol。经过一段时间后达到平衡状态。 ①N2的平衡体积分数：甲 乙(填“>、=、<或不确定”，下同)。 ②NO2的平衡浓度：甲 乙。 ③甲中CO的转化率为50%，该反应的平衡常数为 。 II．二氧化碳的开发利用是化学家和化学工作者一直关注的热门话题，试回答：在1.0L恒容密闭容器中投入1.25molCO2和1.75molH2发生反应CO2(g)+3H2(g)CH3OH(g)+H2O(g)，实验测得不同温度及压强下，平衡时甲醇的物质的量变化如图所示： (4)该反应的正反应为 反应，p1、p2、p3从大到小的关系排序为 。 (5)M点对应的平衡常数K= ，在p2及512K时，图中N点v正 v逆(填“>”<”或“=”)。 18．（23-24高二下·上海·期中）已知，生产甲醇过程主要发生以下反应： 反应I． 反应II． 反应III． (1)反应III中，H= ，该反应在 条件下能自发进行。 A．在低温条件下自发进行　　　　　　B．在高温条件下自发进行 C．在任何条件下都能自发进行　　　　D．在任何条件下都不能自发进行 (2)反应III中，的平衡转化率与温度的关系如图所示： ①两点压强大小关系是pA pB(填“、、”)。 ②三点平衡常数的大小关系为 。时，由D点到A点过程中正、逆反应速率之间的关系：v正 v逆。(填“”、“”或“”)。 (3)完成下列问题。 ①向某恒温恒压密闭容器中充入和，下列能说明反应III达到平衡的是 。 A．     B．两种反应物转化率的比值不再改变 C．容器内混合气体的平均相对分子质量不再改变     D．容器内混合气体的密度不再改变 ②在恒容密闭容器中充入和，在和条件下经达到平衡状态。在该条件下，v(H2)= 。 (4)已知：的选择性，不考虑催化剂活性温度，为同时提高的平衡转化率和甲醇的选择性，应选择的反应条件是 ，说明其原因 。 A．低温低压　　　　B．低温高压　　　　C．高温高压　　　　　D．高温低压 19．（23-24高二下·上海·阶段练习）CO2催化加氢制甲醇是极具前景的温室气体资源化研究领域。在某CO2催化加氢制甲醇的反应体系中发生的主要反应有： i.CO2(g)+3H2(g)CH3OH(g)+H2O(g)    △H1 ii.CO2(g)+H2(g)CO(g)+H2O(g)    △H2=+41kJ•mol-1 iii.CO(g)+2H2(g)CH3OH(g)    △H3=-90kJ•mol-1 回答下列问题： (1)△H1= kJ/mol。 (2)若反应i的△S=-175J•mol-1•K-1，下列温度下反应能自发进行的是 。 A．5℃ B．20℃ C．100℃ D．200℃ (3)已知几种化学键的键能数据如表所示： 化学键 C－H O－H C－O H－H 键能/(kJ•mol-1) 413 463 351 436 则CO中的C≡O的键能E= kJ/mol。 (4)反应i的进程与体系能量如图所示。下列说法错误的是 。 A．反应①为吸热反应，总反应为放热反应 B．反应②可表示为CO+2H2=CH3OH C．反应①的活化能比反应②的大 D．反应②的速率小于反应①，是慢反应 10MPa时，往某恒容密闭容器中按投料比n(CO2)：n(H2)=1：3充入CO2和H2。反应达到平衡时，测得各组分的物质的量分数随温度变化的曲线如图所示。 (5)图中250℃时，反应ii的平衡常数 1。(填“＞”“＜”或“=”)。 (6)图中X、Y分别代表 、 (填化学式)。 (7)温度一定时，增大压强，CO2平衡转化率 。(填“增大”“减小”或“不变”)。 20．（23-24高二上·浙江杭州·阶段练习）合成气(CO+H2)在煤化工和天然气化工中有着十分重要的地位，由合成气可合成多种有机基础原料和产品。 (1)煤化工中生产合成气的反应为：C(s)+H2O(g)CO(g)+H2(g)  ΔH=+131.5kJ·mol-1 ①判断该反应的自发性条件 ； ②在恒温恒容下，同时放入C(s)、H2O(g)、CO(g)、H2(g)四种物质，下列事实能够说明反应C(s)+H2O(g)CO(g)+H2(g)已达到平衡的是 。 A．反应体系中，混合气体的密度不再改变 B．反应体系中，各组分的物质的量相等 C．反应体系中，当有2molH—O键断裂的同时有1molH—H键断裂 D．混合气体的平均相对分子质量保持不变 (2)天然气化工中生产合成气的主要反应为：2CH4(g)+O2(g)2CO(g)+4H2(g)  ΔH=akJ·mol-1，在恒容容器中按物质的量之比1︰2加入一定量的CH4和O2，在压强为1.01×105Pa、不同温度下测得CH4的平衡转化率如图所示： ①请在图中画出压强为5.05×105Pa时CH4的平衡转化率随温度的变化曲线 。 ②现有实验测得反应2CH4(g)+O2(g)2CO(g)+4H2(g)在750℃下，以不同碳氧比[n(CH4)/n(O2)]投料时反应达平衡后CH4的转化率及H2、CO的选择性，所测数据如表所示。(已知：选择性=目标产物的产率/反应原料的转化率) 碳氧比[n(CH4)/n(O2)] 1︰0.25 1︰0.5 1︰1 1︰1.25 CH4转化率 0.40 0.88 0.98 0.99 H2选择性 0.98 0.93 0.67 0.40 CO选择性 0.99 0.94 0.65 0.32 最佳碳氧比[n(CH4)/n(O2)]为 。 【答案】(1) 高温 ABD (2) 1∶0.5 【解析】（1）①，，，当时反应自发进行，即该反应高温下可自发进行； ②A．容器为恒容，气体总体积不变，碳为固体，因此该反应为气体质量增加反应，依据密度的定义，当气体密度不变，说明反应达到平衡，故A符合题意； B．题中没有数据，判断达到平衡时，各组分的物质的量相等，因此各组分的物质的量相等，不能说明反应达到平衡，B不符合题意； C．2molH－O断裂说明有1mol水蒸气被消耗，反应向正反应方向进行，1molH－H键断裂，说明有1molH2被消耗，反应向逆反应方向进行，且它们消耗比值等于化学计量数之比，因此反应体系中，当有键断裂的同时有键断裂，说明反应达到平衡，C符合题意； D．H2O的相对分子质量为18，CO和H2的平均相对分子质量为15，因此气体平均相对分子质量随着反应的进行会发生变化，当其不变时，说明反应达到平衡，D符合题意； 故选ABD。 （2）①该反应为气体体积增加的反应，增大压强，平衡向逆反应方向进行，甲烷的平衡转化率降低，因此温度相同时，5.05×105Pa下甲烷平衡转化率比1.01×105Pa下的甲烷平衡转化率低，根据图象可知，该反应为吸热反应，CH4平衡转化率随温度升高而增大，5.05×105Pa下甲烷平衡转化率与温度关系为：； ②CH4转化率、H2、CO的选择性均较大时为最佳碳氧比，根据表中数据可知，最佳碳氧比为1∶0.5。 1 学科网（北京）股份有限公司 $$ 2.3 化学反应的方向 考点一 自发与非自发的判断 【例1-1】（23-24高二上·甘肃武威·期中）化学与生活息息相关。下列不属于自发进行的变化是 A．墨汁加到清水中使整杯水变黑 B．水在0℃以下结为冰 C．石灰石转化为生石灰 D．铁器在潮湿的空气中生锈 【答案】C 【解析】A．墨汁浓度大于水，微粒向浓度低的方向分散是自发进行的物理变化，A不符合题意； B．水的凝固点为0℃，水在常温下是液体，冰在室温下融化成水，是自发进行的物理变化，B不符合题意； C．石灰石转化为生石灰需要在高温条件下进行，该变化过程在常温下不是自发进行的，C符合题意； D．铁在潮湿的空气中生锈是发生了电化腐蚀，发生了吸氧腐蚀，是自发进行的变化，D不符合题意。 故选C。 【例1-2】（2024福建宁德·期中）自发过程：在一定的条件下，不需要外力就可以自动进行的过程。在常温常压下，下列诗句反映的景象与自发过程不一致的一项是 A．云开雾散旭风暖 B．飞流直下三千尺 C．雪消门外千山绿 D．欲渡黄河冰塞川 【答案】D 【解析】A．云散开后太阳光照射可使雾蒸发，不需要外力作用，是自发过程，A不选； B．水从势能高的向低的流下，不需要外力，是自发过程，B不选； C．春天到了温度升高，雪融化，是自发过程，C不选； D．想渡过被冰覆盖的黄河，需要借助外力，不是自发过程，D选； 故选：D。 【变式】 1．（23-24高二上·全国·期中）下列反应属于非自发反应的是 A．钠与水反应 B．氢气在氧气中燃烧生成水 C．水分解变成氢气和氧气 D．氨气和氯化氢相遇变成氯化铵 【答案】C 【解析】A．钠与水在常温下能够发生反应，A错误； B．虽然需要点燃或加热，但反应一旦发生，就能自发地进行下去，B错误； C．水分解变成氢气和氧气需要持续不断的通电，所以水分解变成氢气和氧气是非自发的反应，C正确； D．氨气与氯化氢相遇变成氯化铵，在常温条件下能够发生，D错误； 故选C。 2．（2024上海嘉定·期中）下列过程属非自发的是 A．水由高处向低处流 B．室温下水结成冰 C．气体从高密度处向低密度处扩散 D．加热铁棒一端，热量传向另一端 【答案】B 【解析】A．水由高处向低处流势能减小，自发进行，A不符合题意； B．水结成冰这个变化，虽然是放热的，但是同时也是熵减的，因此必须在某一温度（0°C）以下才能自发进行，室温下不能自发进行，B符合题意； C．气体从高密度处向低密度处扩散是自发过程，C不符合题意； D．加热铁棒一端，热量传向另一端是自发过程，D不符合题意； 故选B。 3．（22-23高二上·河南·期中）下列反应或过程没有自发性的是 A．高温下，煅烧石灰石 B．常温下，水分解成氢气与氧气 C．双氧水在催化作用下分解 D．常温下，冰融化为水 【答案】B 【解析】A．煅烧石灰水的反应是一个熵增焓增的反应，高温下可自发进行，A不符合题意； B．水分解成氢气与氧气的反应不能自发进行，在外接电源的作用下电解，B项符合题意； C．双氧水在催化作用下自发分解，C不符合题意； D．常温下，冰融化为水为自发过程，D不符合题意； 故选B。 4．（2024湖南）下列过程是非自发的是 A．加热铁棒一端，热量传向另一端 B．使铁棒上的铁锈转化成单质铁 C．气体从高密度处向低密度处扩散 D．煤气的燃烧 【答案】B 【解析】根据自发过程的定义来进行判断。热量从高温处传向低温处、金属的腐蚀、气体从高密度处向低密度处扩散、煤气的燃烧都是自发的，其逆向过程都是非自发的，答案选B。 5（23-24高二下·江苏徐州·阶段练习）已知“凡气体分子总数增加的反应都是熵增大的反应”。下列反应在任何温度下都不自发进行的是 A．2O3(g)=3O2(g)　H<0 B．2CO(g)=2C(s)+O2(g)　H>0 C．N2(g)+3H2(g)=2NH3(g)　H<0 D．CaCO3(s)=CaO(s)+CO2(g)　H>0 【答案】B 【解析】A．该反应的H<0，根据方程式可知S>0，则根据G=H-T•S可知，任何温度下都能满足H-T•S<0，反应可自发进行，A不符合题意； B．该反应的H>0，根据方程式可知S<0，任何温度下都满足G=H-T•S>0，反应不能自发进行，B符合题意； C．该反应的H<0，根据方程式可知S<0，则在较低温度下，可满足H-T•S<0，反应可自发进行，C不符合题意； D．该反应的H>0，根据方程式可知S>0，所以在较高温度下，可满足H-T•S<0，反应可自发进行，D不符合题意； 故选B。 6．（23-24高二上·天津和平·期末）分析下列反应，在任何温度下均能自发进行的是 A． B． C． D． 【答案】D 【解析】A．，ΔS＜0，△H＞0，在任何条件下都不能自发进行，A不符合题意； B．，ΔS＜0，△H＜0，在低温下能自发进行，B不符合题意； C．，ΔS＞0，△H＞0，在高温下能自发进行，C不符合题意； D．，ΔS＞0，△H＜0，在任何条件下都能自发进行，D符合题意； 故选D。 考点二 判断化学反应进行的方向 【例2-1】（23-24高二上·青海西宁·期中）已知  ，下列说法中正确的是 A．该反应任何温度下都不能自发进行 B．该反应能自发进行，由于该反应是一个熵增加的反应 C．其他条件不变，使用催化剂可以改变化学反应进行的方向 D．能自发进行的反应一定是放热反应，不能自发进行的反应一定是吸热反应 【答案】B 【解析】A．反应自发进行的条件是ΔH-TΔS＜0，由于该反应的ΔH＞0且ΔS＞0，所以该反应在高温下能自发进行，故A错误； B．反应  ，一定条件下该反应能自发进行，则ΔH-TΔS＜0，即＞0，故B正确； C．在其他条件不变的情况下，催化剂只改变反应速率，不改变平衡移动，所以不可以改变化学反应进行的方向，故C错误； D．常温下，有些吸热反应也能自发进行，如氢氧化钡晶体与氯化铵的反应，某些高温下不能自发进行的反应可能是放热反应，故D错误； 故选B。 【例2-2】（23-24高二上·贵州·期末）判断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．或的反应一定能自发进行 B．反应能否自发进行与温度有关 C．在不同状态时的熵值： D．反应的 【答案】B 【解析】A．且的反应一定小于0，一定能自发进行，小于0或大于0的反应不一定能自发进行，A项错误； B．反应2N2O5(g)=4NO2(g)+O2(g)  ΔH>0， 气体分子数增加，△S＞0，当△H-T△S＜0时反应自发进行，该反应能否自发进行与温度有关，B正确； C．同一物质在固态时的熵值小于在气态时的熵值，C项错误； D．反应的气体分子数减少，该反应的，D项错误； 故答案为：B。 【变式】 1．（23-24高二上·江西上饶·期末）已知“凡气体分子总数增加的反应都是熵增大的反应”。下列反应中，在任何温度下都不自发进行的是 A． B． C． D． 【答案】C 【解析】A．该反应为熵增，即ΔS＞0，根据ΔG=ΔH-TΔS，该反应任何温度下都能自发进行，故A不符合题意； B．该反应为熵减，即ΔS＜0，根据ΔG=ΔH-TΔS，该反应在低温下可以自发进行，故B不符合题意； C．该反应为熵减，即ΔS＜0，根据ΔG=ΔH-TΔS，该反应在任何温度下都不能自发进行，故C符合题意； D．该反应为熵增，即ΔS＞0，根据ΔG=ΔH-TΔS，该反应在高温下自发进行，故D不符合题意； 答案为C。 2．（23-24高二上·云南·期末）下列说法错误的是 A．，恒温时，缩小容积，气体颜色变浅 B．若压强不再随时间变化能说明反应已达平衡，则一定为气体 C．，加入与充分反应后，放出热量小于 D．该反应 【答案】A 【解析】A．恒温时，缩小容积，平衡正向移动，但是最终二氧化氮物质的浓度比压缩前大，气体颜色比压缩前深，A错误；   B．若压强不再随时间变化能说明反应已达平衡，则反应为不等分子数的反应，那么一定为气体，B正确 ； C．由于该反应是可逆反应，转化率小于100%，因此向密闭容器中加入与，充分反应后放出的热量小于akJ，C正确； D．碳和水反应生成氢气和一氧化碳的反应为吸热的熵增反应，故，D正确； 故选A。 3．（2024高三·上海·专题练习）已知反应Al2Br6(l)2Al(g) +6Br(g) ΔH ①Al2Br6(s)Al2Br6(l) ΔH1 ②Al(s)Al(g) ΔH2 ③Br2(l)Br2(g) ΔH3 ④Br2(g)2Br(g) ΔH4 ⑤2Al(s) + 3Br2(l)Al2Br6(s) ΔH5 则ΔH= 。 由图可知，若该反应自发，则该反应的 。 A．ΔH>0，ΔS>0    B．ΔH<0，ΔS>0    C．ΔH>0，ΔS<0   D．ΔH<0，ΔS<0 【答案】 -ΔH1+ 2ΔH2 + 3ΔH3 + 3ΔH4 - ΔH5 A 【解析】根据盖斯定律，①×(-1) + ②×2 + ③×3 + ④×3 +⑤×(-1)可得Al2Br6(l)2Al(g) +6Br(g) ΔH=-ΔH1+ 2ΔH2 + 3ΔH3 + 3ΔH4 - ΔH5，由总反应可知ΔS>0 ，由图可知，该反应低温非自发，高温自发，则ΔH>0，故选A。 考点三 综合运用 【例3】（23-24高二上·广西桂林·期中）1913年，德国化学家哈伯实现了合成氨的工业化生产，被称作解救世界粮食危机的化学天才，现将1molN2和3molH2投入1L的密闭容器，在一定条件下，利用反应模拟哈伯合成氨的工业化生产：N2(g)+3H2(g)2NH3(g) H<0. 回答下列问题： (1)合成氨反应平衡常数的表达式为 。温度升高，K值 (填“增大”“减小”或“不变")：使用催化剂，K值 (填“增大“减小”或“不变”)。 (2)反应的S 0(填“>”“<"或“=”) (3)有利于提高平衡混合物中氨含量的条件有 (填序号)。 A．低温     B．高温     C．低压      D．高压        E．催化剂 (4)当反应达到平衡后，向体系中充入N2的，平衡 移动(填“正向”“逆向”或“不”)；给体系升温， (填“增大”“减小”或不变”)， (填“增大”“减小”或“不变”)，平衡 移动(填“正向”“逆向”或“不”)。 【答案】(1) K= 减小 不变 (2)＜ (3)AD (4) 正向 增大 增大 逆向 【解析】（1）根据反应方程式N2(g)+3H2(g)2NH3(g)结合平衡常数的定义可知，合成氨反应平衡常数的表达式为：K=，该反应正反应是一个放热反应，温度升高，化学平衡逆向移动，故K值减小，使用催化剂，不能是平衡发生移动，且K仅仅是温度的函数，则K值不变，故答案为：K=；减小；不变； （2）根据反应方程式N2(g)+3H2(g)2NH3(g)可知，该反应正反应是一个气体体积减小的方向，即反应的S＜0，故答案为：＜； （3）根据反应方程式N2(g)+3H2(g)2NH3(g)  H<0可知，该反应正反应是一个气体体积减小的放热反应，降温加压能使上述平衡正向移动，有利于提高平衡混合物中氨含量，故答案为：AD； （4）由题干信息可知，反应在一个恒容密闭容器中进行，故当反应达到平衡后，向体系中充入N2，即增大N2的浓度，平衡正向移动，该反应正反应是一个放热反应，给体系升温，正逆反应速率均增大，即增大，增大，平衡逆向移动，故答案为：正向；增大；增大；逆向。 【变式】 1．（23-24高二上·湖南益阳·期末）利用甲烷制取氢气等气体是科学家研究的热点课题。 (1)一定条件下，分解反应的部分反应历程如下图所示。 ①该历程图表示 步反应，其中正反应活化能最大步骤的反应方程式为 。 ②分解反应 。 A．高温下能自发进行          B．低温下能自发进行 C．任何温度都能自发进行      D．任何温度都不能自发进行 (2)科学家提出以吸附性活性炭为催化剂，利用与制备“合成气”(、)。其反应历程分两步，反应历程的能量变化如下图： 反应Ⅰ：  (慢反应) 反应Ⅱ：  (快反应) ①加入活性炭C(ads)使该反应的活化能 (填“升高”“降低”或“不变”)。 ②与制备“合成气”的反应为 反应(填“放热”或“吸热”)，其热化学方程式为 (用表示)，能量变化图中： (填“>”、“<”或“=”)。 【答案】(1) 4 [或] A (2) 降低 吸热 < 【解析】（1）①由图可知，该反应经历了4步反应，其中活化能最大的反应为： [或]； ②分解反应为，，，所以在高温下可以自发进行，故选A； （2）①吸附性活性炭为催化剂，使该反应的活化能降低； ②根据如图所示信息，反应物的总能量低于生成物的总能量，与制备“合成气”的反应为吸热反应，其热化学方程式为，因为反应I为慢反应，反应II为快反应，所以反应I的活化能大于反应II的活化能，所以，所以。 2．（23-24高三上·上海杨浦·开学考试）肼类燃烧剂会造成污染，这种粮食正逐渐被淘汰。长征五号B是我国近地轨道运载能力最大的新一代运载火箭，其粮食采用全新配方——低温液氢液氧推进剂，让火箭飞得更稳健。已知一定条件下： ① 2H2(g) + O2(g) = 2H2O(l)　ΔH = -571.6 kJ·mol-1 ② H2(g) = H2(l)　ΔH = -0.92 kJ·mol-1 ③ O2(g) = O2(l)　ΔH = -6.84 kJ·mol-1 ④ H2O(l) = H2O(g)　ΔH = +44.0 kJ·mol-1 (1)请写出相同条件下液氢和液氧生成气态水的热化学方程式： 。 (2)根据上述信息，以下说法正确的是___________。 A．变化④为熵增过程 B．液氢液氧不点燃观察不到水生成，故该反应无法自发进行 C．0.5 mol液态氢气的能量高于0.5 mol气态氢气的能量 D．液氢和液氧作为火箭推进剂符合绿色化学理念 【答案】(1)2H2(l)+O2(l)=2H2O(g)   ΔH=-474.92kJ·mol-1 (2)AD 【解析】（1）由盖斯定律可知，①-2×②-③+2×④得：2H2(l)+O2(l)=2H2O(g)，故焓变ΔH=（-571.6 kJ·mol-1）-2×（-0.92 kJ·mol-1）-（-6.84kJ·mol-1）+2×（+44 kJ·mol-1）=-474.92kJ·mol-1； （2）A．变化④为液体变为气体，是熵增过程，正确； B．液氢液氧不点燃观察不到水生成与反应能否自发无关，不是判断该反应能否自发进行的依据，错误； C．相同条件下，气体物质能量更高，故0.5 mol液态氢气的能量低于0.5 mol气态氢气的能量，错误； D．液氢和液氧作为火箭推进剂反应中只生成水，无污染，符合绿色化学理念，正确； 故选AD。 3．（2023高三·全国·专题练习）已知甲烷隔绝空气在不同温度下有可能发生如下两个裂解反应：①CH4(g)→C(s)+2H2(g)；②2CH4(g)→C2H2(g)+3H2(g)某同学为了得到用天然气制取炭黑的允许温度范围和最佳温度，在图书馆中查到了如下热力学数据： 反应①的ΔH(298K)=+74.848kJ·mol-1，ΔS(298K)=+80.674J·mol-1·K-1。 反应②的ΔH(298K)=+376.426kJ·mol-1，ΔS(298K)=+220.211J·mol-1·K-1。 已知焓变和熵变随温度变化很小。请参考上述信息，回答下列问题： (1)这两个反应在 (填“高温”或“低温”)下自发进行。 (2)反应①在常温下 (填“能”或“不能”)自发进行。 (3)制取炭黑的允许温度范围为 。 (4)为了提高甲烷的炭化程度，下面四个温度中最合适的是___________(填字母) A．905.2K B．927K C．1273K D．2000K 【答案】(1)高温 (2)不能 (3)927.8~1790.4 K (4)C 【解析】1）该反应是吸热的熵增反应，在高温下自发进行； （2）ΔG=ΔH-TΔS=74.848 kJ·mol-1-80.674×10-3 kJ·mol-1·K-1×298 K=50.807 kJ·mol-1>0，所以该反应在常温下不能自发进行； （3）甲烷裂解为炭黑和氢气时，ΔG=ΔH-TΔS=74.848 kJ·mol-1-80.674×10-3 kJ·mol-1·K-1×T<0，解得T>927.8 K；裂解为乙炔时，ΔG=ΔH-TΔS=376.426 kJ·mol-1-220.211×10-3 kJ·mol-1·K-1×T<0，解得T>1709.4 K，即温度高于1709.4 K时自发裂解为乙炔和氢气，所以要制取炭黑，必须控制温度在927.8~1790.4 K； （4）要提高甲烷的炭化程度，应在927.8~1790.4 K的范围内尽可能提高温度； 一、单选题（本题共16题，共44分，第1-10题，每题2分；第11-16题，每题4分。每题只有一个选项为正确答案） 1．（23-24高二上·浙江绍兴·期末）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】A．冰融化，水由固态变为液态，属于熵增变化，故A错误； B．乙烯聚合为聚乙烯，正向气体减少，属于熵减反应，故B正确； C．蔗糖在水中溶解，混乱程度增大，是熵增变化，故C错误； D．红磷转化为白磷，混乱程度增大，是熵增变化，故D错误； 故答案为：B。 2．（23-24高二下·四川巴中·阶段练习）“燕山雪花大如席，纷纷吹落轩辕台”(李白《北风行》)，描写了雪景的壮观。下列说法错误的是 A．水转化为雪的过程是熵减的过程 B．雪花和竹席的主要成分都属于高分子化合物 C．往积雪上撒盐是为了降低水的凝固点，使雪融化 D．雪花的形状受水分子结构和分子间作用力的影响 【答案】B 【解析】A．水转化为雪的过程中，液体转化为固体，是熵减的过程，故A正确； B．雪花的主要成分是水，不是高分子化合物，故B错误； C．盐能降低水的凝固点，在积雪上撒盐可加快雪融化，故C正确； D．雪花是分子晶体，形状受水分子结构和分子间作用力的影响，故D正确； 答案选B。 3．（23-24高二上·福建福州·期中）灰锡结构松散，不能用于制造器皿。现把白锡制造的器皿在0℃、100kPa环境下存放，它会不会变成灰锡而不能继续使用呢？(已知在0℃、100kPa条件下白锡转化为灰锡的反应的焓变和熵变分别为，，当时能自发反应) A．会变 B．不会变 C．不能确定 D．升高温度才会变 【答案】A 【解析】等温、等压条件下，自发反应总是向着ΔH-TΔS<0的方向进行，直至达到平衡状态，因此，在0℃、100 kPa条件下，白锡转化为灰锡的ΔH-TΔS=-2180.9 J/mol-273 K×[-6.61 J/(mol·K)]=-376.37 J/mol<0，因此在该条件下白锡会变为灰锡。根据上述分析，在该条件下白锡会自发反应，变为灰锡，A正确。 4．（23-24高二下·广东深圳·阶段练习）下列诗句描述的场景，属于的化学变化的是 A．滴水成冰三九天，寒流袭卷盖方圆 B．天街小雨润如酥，草色遥看近却无 C．春蚕到死丝方尽，蜡炬成灰泪始干 D．千锤万凿出深山，烈火焚烧若等闲 【答案】C 【解析】A．滴水成冰三九天，寒流袭卷盖方圆，是物理变化，故A错误； B．天街小雨润如酥，草色遥看近却无 ，没有新物质生成，不涉及化学变化，故B错误； C．蜡炬成灰过程中有新物质二氧化碳等生成，属于化学变化，，故C正确； D．.烈火焚烧过程中有新物质生成，碳酸钙分解生成氧化钙和二氧化碳，属于化学变化，，故D错误； 故答案为C。 5．（23-24高二上·福建泉州·阶段练习）关节炎是因为在关节滑液中形成了尿酸钠晶体，尤其是在寒冷季节易诱发关节疼痛。其化学机理如下：①Hur(尿酸)H＋＋Ur-(尿酸根离子)，②Ur-(aq)＋Na＋(aq)NaUr(s)。下列对反应②的叙述正确的是 A．该反应为熵增的反应 B．升高温度，平衡向正反应方向移动 C．正反应为放热反应 D．降低温度，正反应速率减小，逆反应速率增大 【答案】C 【解析】A．反应②混乱度减小，为熵减的反应，故A错误； B．在寒冷季节易诱发关节疼痛，说明降低温度，平衡正向移动，升高温度，平衡向逆反应方向移动，故C错误； C．在寒冷季节易诱发关节疼痛，说明降低温度，平衡正向移动，正反应为放热反应，故C正确； D．降低温度，正、逆反应速率均减小，故D错误； 选C。 6．（23-24高二上·山东青岛·期末）关于反应 ，下列说法正确的是 A．一定是自发反应 B．温度升高，逆反应速率减慢 C．反应物浓度增大，平衡向正反应方向进行 D．催化剂不参与化学反应 【答案】C 【解析】A．ΔH-TΔS＜0的反应可自发进行，ΔH＜0、ΔS＜0，可知低温下可自发进行，故A错误； B．升高温度，正逆反应速率均加快，故B错误； C．增大反应物浓度，平衡正向移动，故C正确； D．催化剂改变反应的途径，参与化学反应，且反应前后质量、化学性质不变，故D错误； 故选：C。 7．（23-24高二上·浙江杭州·阶段练习）研究化学反应进行的方向对于反应设计等具有重要意义，下列说法正确的是 A．<0、>0的反应在温度低时不能自发进行 B．在其他外界条件不变的情况下，汽车排气管中使用催化剂可以改变产生尾气的反应方向 C．冰在室温下自动熔化成水是一个熵增的过程 D．一定温度下，反应MgCl2(1)Mg(1)+Cl2(g)的<0、>0 【答案】C 【解析】A．<0、>0的反应在任意温度下都能自发进行，故A错误； B．在其他外界条件不变的情况下，汽车排气管中使用催化剂，不能改变产生尾气的反应方向，故B错误； C．相同物质的量的同种物质熵值：液体＞固体，则冰在室温下自动熔化成水，是熵增的过程，故C正确； D．一定温度下，反应MgCl2(1)Mg(1)+Cl2(g)的气体体积增大，反应条件是电解，Mg在氯气中燃烧为放热反应，则该反应ΔH＞0、ΔS＞0，故D错误。 答案选C。 8．（23-24高二上·安徽淮北·期中）下列对熵的理解错误的是 A．同一物质的熵值： B．熵增的反应不一定能自发进行 C．反应体系的熵增较大，反应速率也可能较慢 D．工业合成氨为熵减的反应，不能自发进行 【答案】D 【解析】】A．同一物质的熵值：气态＞液态＞固态，A正确； B．根据ΔG＝ΔH－TΔS＜0，熵增的反应，若ΔH很大，温度较低，也可能是非自发反应，B正确； C．熵变是反应体系反应前后熵的变化量，与反应速率没有关系，故反应体系的熵增较大，反应速率也可能较慢，C正确； D．工业合成氨为熵减、放热的反应，低温下能自发进行，D错误； 故选D。 9．（23-24高二上·河南南阳·阶段练习）下列各说法中，正确的是 A．能够自发进行的反应不一定都是放热反应 B．能够自发进行的反应就一定能够发生并完成 C．同一物质：固体→液体→气体变化是焓减和熵增的过程 D．-10℃的水结成冰，可用熵变判据来解释该变化过程的自发性 【答案】A 【解析】A．反应放热有利于反应的自发进行，但焓变不是唯一的判据。能够自发进行的反应不一定都是放热反应，有些吸热反应也能自发进行，A正确； B．有些自发进行的反应需要在一定的温度下才能发生，比如碳酸钙的分解常温很难自发进行，但加热到一定温度碳酸钙分解为二氧化碳和氧化钙，B错误； C．同一物质：由固体→液体→气体变化体系混乱程度增加，是熵增的过程，C错误 ； D．水结成冰是熵减小的过程，依据熵判据应该是非自发的，D错误； 故答案为：A。 10．（23-24高二上·陕西榆林·阶段练习）下列不属于自发过程的是 A B C D 水从高处往低处流 冰在常温下融化 石墨转化为金刚石 铁在潮湿空气中生锈 【答案】C 【解析】A．水由高处向低处流的过程是自发进行的过程，A错误； B．冰融化的过程为熵增的吸热过程，常温条件下ΔH-TΔS小于0，能自发进行，B错误； C．石墨转化为金刚石的反应为熵减的吸热反应，反应的ΔH-TΔS大于0，不能自发进行，C正确； D．铁在潮湿空气中生锈的反应是自发进行的氧化还原反应，D错误； 故选C。 11．（23-24高二下·青海西宁·开学考试）下列有关化学反应方向的描述中正确的是 A．任何能使焓减小的过程都能自发进行 B．自发反应一定是熵增加，非自发反应一定是熵不变或减少 C．ΔH<0，ΔS>0，在通常状况下均可自发进行 D．ΔH>0，ΔS>0，较低温度有利于反应自发进行 【答案】C 【解析】A．任何能使焓减小的过程不一定能自发进行，若是在高温下的熵减反应，不能自发进行，故A错误； B．化学反应能否自发进行，取决于焓变和熵变的综合判据，当△G=△H－T•△S＜0时，反应能自发进行，故B错误； C．当△H＜0，△S＞0时，△G=△H－T•△S＜0，一定能自发进行，故C正确； D．△H＞0，△S＞0，取决于反应的温度，较高温度有利于反应自发进行，故D错误； 故选C。 12．（23-24高二下·四川绵阳·开学考试）下列反应中，的是 A． B．高温下能自发进行的反应： C． D．任何温度下均能自发进行的反应： 【答案】B 【解析】A．HCl(g) + NH3(g)＝NH4Cl(s)为熵减，与题意不符，A错误； B．高温下能自发进行的反应：2N2O5(g)＝4NO2(g)+ O2(g)，为吸热反应，熵增，符合题意，B正确； C．2H2(g)+ O2(g)＝2H2O(l)为熵减，与题意不符，C错误； D．任何温度下均能自发进行的反应：COCl2(g)＝CO(g)+ Cl2(g)，ΔH<0，与题意不符，D错误； 答案为B。 13．（23-24高二上·湖南娄底·期末）在常温常压下，下列属于自发过程的是 A． B． C． D． 【答案】A 【解析】A．是熵增的放热反应，，属于自发过程，选项A符合； B．是熵增的吸热反应，温度较高时，，可以进行，选项B不符合； C． 是熵增的吸热反应，常温下不能自发进行，选项C不符合； D．氧化性，根据氧化剂的氧化性大于氧化产物的氧化性规律可知，不能发生，选项D不符合； 答案选A。 14．（23-24高二上·浙江杭州·期末）下列说法中正确的是 A．熵增加且放热的反应一定是自发反应 B．非自发反应在任何条件下都不能实现 C．温度越高，平衡常数越大 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 【解析】A．熵增加△S＞0，且放热△H＜0，反应△H-T△S＜0一定是自发反应，故A正确； B．非自发反应在一定条件下可进行，如Cu与稀硫酸电解下反应，故B错误； C．不确定反应的焓变，不能说明温度越高，所对应的平衡常数越大，故C错误； D．焓变和熵变共同决定反应是否自发，故不一定放热反应都是自发的，也不一定吸热反应都是非自发的，故D错误； 故选：A。 15．（23-24高二上·河南·阶段练习）合成氨反应为：N2(g)+3H2(g) 2NH3(g) ΔH= －92.4kJ·mol－1，下列说法正确的是 A．合成氨反应在任何温度下都能自发 B．将混合气体进行循环利用符合绿色化学思想 C．合成氨实际生产中选择高压和低温 D．将氨液化分离，可促进平衡正移，加快反应速率 【答案】B 【解析】A．合成氨反应放热且熵减的反应，根据△G=△H-T△S＜0能自发可知，该反应低温下能自发，A错误； B．将混合气体进行循环利用提高原子利用率，符合绿色化学思想，B正确； C．为了加快反应速率，实际生产中选择高压(10-20MPa)和高温(400℃-500℃)，C错误； D．氨气易液化，液化分离后生成物减少，平衡正向移动，反应物质浓度减小，反应速率减慢，D错误； 故选B。 16．（23-24高二上·福建厦门·阶段练习）下列说法正确的是 A．常温下，2H2O2H2↑＋O2↑，所以常温下水的分解反应是自发反应 B．化学平衡常数大于1×105的反应一定能迅速发生 C．能自发进行的反应一定能实际发生 D．ΔH<0且ΔS<0的反应不一定能自发进行 【答案】D 【解析】A．水在常温常压下通电才发生分解反应，说明环境对它做功时才能使它发生反应，所以水的分解是非自发反应，故A错误； B．化学平衡常数大于1×105的反应说明反应程度大，但不能说明反应速率快，则化学平衡常数大于1×105的反应不一定能迅速发生，故B错误； C．反应的自发性是反应能否进行的可能性的推断，并不是实际一定能发生，所以能自发进行的反应实际可能没有发生反应，故C错误； D．ΔH<0且ΔS<0的反应，低温条件下，反应ΔH—TΔS＜0，能自发进行，高温条件下，反应ΔH—TΔS＞0，不能自发进行，故D正确； 故选D。 二、非选择题（本大题共4小题，共56分） 17．（23-24高二下·江苏盐城·期中）I．汽车尾气中含有CO、NOx等有毒气体，对汽车加装尾气净化装置，可使有毒气体相互反应转化为无毒气体。已知4CO(g)+2NO2(g)4CO2(g)+N2(g)  H=-1200kJ/mol。 (1)该反应在 (填“高温、低温或任何温度”)下能自发进行。 (2)对于该反应，改变某一反应条件(温度T1>T2)，下列图象正确的是___________ (填标号)。 A． B． C． D． (3)某实验小组模拟上述净化过程，一定温度下，在2L的恒容密闭容器中，起始时按照甲、乙两种方式进行投料。甲：NO2 0.2mol，CO 0.4mol；乙：NO2 0.1mol，CO 0.2mol。经过一段时间后达到平衡状态。 ①N2的平衡体积分数：甲 乙(填“>、=、<或不确定”，下同)。 ②NO2的平衡浓度：甲 乙。 ③甲中CO的转化率为50%，该反应的平衡常数为 。 II．二氧化碳的开发利用是化学家和化学工作者一直关注的热门话题，试回答：在1.0L恒容密闭容器中投入1.25molCO2和1.75molH2发生反应CO2(g)+3H2(g)CH3OH(g)+H2O(g)，实验测得不同温度及压强下，平衡时甲醇的物质的量变化如图所示： (4)该反应的正反应为 反应，p1、p2、p3从大到小的关系排序为 。 (5)M点对应的平衡常数K= ，在p2及512K时，图中N点v正 v逆(填“>”<”或“=”)。 【答案】(1)低温 (2)CD (3) > > 10 (4) 放热 p1>p2>p3 (5) 0.0625 > 【解析】（1）该反应是熵减的放热反应，低温条件下反应ΔH—TΔS＜0，反应能自发进行，故答案为：低温； （2）A．升高温度，正逆反应速率均增大，故不符合题意； B．升高温度，反应速率加快，反应达到平衡所需的时间减小，则T1条件下会优先达到平衡，故不符合题意； C．该反应是气体体积减小的放热反应，压强一定时，升高温度，平衡向逆反应方向移动，二氧化碳的体积分数减小，温度一定时，增大压强，平衡向正反应方向移动，二氧化碳的体积分数增大，故符合题意； D．平衡常数是温度函数，温度不变，增大压强，反应的平衡常数不变，故符合题意； 故选CD； （3）①该反应是气体体积减小的放热反应，由题意可知，恒容条件下甲容器相当于乙容器增大压强，平衡向正反应方向移动，氮气的体积分数增大，所以甲容器中氮气的体积分数大于乙容器，故答案为：>； ②该反应是气体体积减小的放热反应，由题意可知，恒容条件下甲容器相当于乙容器增大压强，平衡向正反应方向移动，生成物的浓度增大，温度不变，平衡常数不变，所以与原平衡相比，反应物的平衡浓度增大，故答案为：>； ③由题意可知，甲容器中平衡时，二氧化碳转化率为50%，则平衡时二氧化氮、一氧化碳、氮气、二氧化碳的浓度分别为=0.05mol/L、=0.1mol/L、=0.025mol/L、=0.1mol/L，则反应的平衡常数K==10，故答案为：10； （4）由图可知，压强相同时，升高温度，甲醇的物质的量减小，说明平衡向逆反应方向移动，该反应为放热反应；该反应是气体体积减小的反应，温度相同时，增大压强，平衡向正反应方向移动，甲醇的物质的量增大，由图可知，温度相同时，p1、p2、p3条件下甲醇的物质的量分数依次减小，则压强的大小顺序为p1>p2>p3，故答案为：放热；p1>p2>p3； （5）由图可知，M点甲醇的物质的量为0.25mol，由方程式可知，平衡时二氧化碳、氢气、甲醇、水蒸气的浓度分别为=1mol/L、=1mol/L、=0.25mol/L、=0.25mol/L，则反应的平衡常数K==0.0625；在p2及512K时，图中N点的浓度熵小于平衡常数，反应向正反应方向进行，正反应速率大于逆反应速率，故答案为：0.0625；>。 18．（23-24高二下·上海·期中）已知，生产甲醇过程主要发生以下反应： 反应I． 反应II． 反应III． (1)反应III中，H= ，该反应在 条件下能自发进行。 A．在低温条件下自发进行　　　　　　B．在高温条件下自发进行 C．在任何条件下都能自发进行　　　　D．在任何条件下都不能自发进行 (2)反应III中，的平衡转化率与温度的关系如图所示： ①两点压强大小关系是pA pB(填“、、”)。 ②三点平衡常数的大小关系为 。时，由D点到A点过程中正、逆反应速率之间的关系：v正 v逆。(填“”、“”或“”)。 (3)完成下列问题。 ①向某恒温恒压密闭容器中充入和，下列能说明反应III达到平衡的是 。 A．     B．两种反应物转化率的比值不再改变 C．容器内混合气体的平均相对分子质量不再改变     D．容器内混合气体的密度不再改变 ②在恒容密闭容器中充入和，在和条件下经达到平衡状态。在该条件下，v(H2)= 。 (4)已知：的选择性，不考虑催化剂活性温度，为同时提高的平衡转化率和甲醇的选择性，应选择的反应条件是 ，说明其原因 。 A．低温低压　　　　B．低温高压　　　　C．高温高压　　　　　D．高温低压 【答案】(1) -90.14 A (2) < KA=KB>KC > (3) CD 0.32 (4) B 反应I是气体体积增大的反应，反应III是放热反应，高压有助于提高CO2的平衡转化率和甲醇的选择性，使反应Ⅰ、Ⅲ正向移动，而低温会使反应Ⅱ逆向移动，使反应Ⅰ和Ⅲ正向移动，提高甲醇的选择性，故根据平衡移动原理选择反应条件为低温高压 【解析】（1）由盖斯定律可知，反应Ⅰ-反应Ⅱ可得CO(g)+2H2(g)CH3OH(g) ∆H3=∆H1- ∆H2= -48.97kJ·mol−1-41.17 kJ·mol−1=-90.14 kJ·mol−1，该反应为放热反应，而且是熵减的反应，∆H-T∆S<0时反应能自发进行，则该反应在低温条件下自发进行，故选A。 （2）①反应III是气体体积减小的反应，增大压强，平衡正向移动，CO的平衡转化率增大，则两点压强大小关系是pA<pB； ②由题图可知，温度升高，CO的平衡转化率降低，说明升高温度平衡逆向移动，所以该反应是放热反应，温度升高，平衡常数减小，且平衡常数只与温度有关，由于温度A=B < C，所以KA=KB>KC；D点的转化率低于平衡点B点的转化率，此时反应向正反应方向进行，因此v正>v逆。 （3）①A．不能说明正逆反应速率相等，不能说明反应达到平衡，A不选； B．在2L恒容密闭容器中充入和，反应过程中CO和H2转化率的比值相等，当两种反应物转化率的比值不再改变时，不能说明反应达到平衡，B不选； C．该反应过程中气体的总质量不变，总物质的量减小，混合气体的平均摩尔质量增大，当容器内混合气体的平均相对分子质量不再改变时说明反应达到平衡，C选； D．该反应过程中气体的总质量不变，总体积减小，混合气体的密度增大，当容器内混合气体的密度不再改变时说明反应达到平衡，D选； 故选CD； ②在5L恒容密闭容器中充入2mol CO和4mol H2，在p2和T1条件下经2min达到平衡状态，列出“三段式”在该条件下， v(H2)= =0.32mol·L−1·min−1。 （4）反应I是气体体积增大的反应，反应III是放热反应，高压有助于提高CO2的平衡转化率和甲醇的选择性，使反应Ⅰ、Ⅲ正向移动，而低温会使反应Ⅱ逆向移动，使反应Ⅰ和Ⅲ正向移动，提高甲醇的选择性，故根据平衡移动原理选择反应条件为低温高压，故选B。 19．（23-24高二下·上海·阶段练习）CO2催化加氢制甲醇是极具前景的温室气体资源化研究领域。在某CO2催化加氢制甲醇的反应体系中发生的主要反应有： i.CO2(g)+3H2(g)CH3OH(g)+H2O(g)    △H1 ii.CO2(g)+H2(g)CO(g)+H2O(g)    △H2=+41kJ•mol-1 iii.CO(g)+2H2(g)CH3OH(g)    △H3=-90kJ•mol-1 回答下列问题： (1)△H1= kJ/mol。 (2)若反应i的△S=-175J•mol-1•K-1，下列温度下反应能自发进行的是 。 A．5℃ B．20℃ C．100℃ D．200℃ (3)已知几种化学键的键能数据如表所示： 化学键 C－H O－H C－O H－H 键能/(kJ•mol-1) 413 463 351 436 则CO中的C≡O的键能E= kJ/mol。 (4)反应i的进程与体系能量如图所示。下列说法错误的是 。 A．反应①为吸热反应，总反应为放热反应 B．反应②可表示为CO+2H2=CH3OH C．反应①的活化能比反应②的大 D．反应②的速率小于反应①，是慢反应 10MPa时，往某恒容密闭容器中按投料比n(CO2)：n(H2)=1：3充入CO2和H2。反应达到平衡时，测得各组分的物质的量分数随温度变化的曲线如图所示。 (5)图中250℃时，反应ii的平衡常数 1。(填“＞”“＜”或“=”)。 (6)图中X、Y分别代表 、 (填化学式)。 (7)温度一定时，增大压强，CO2平衡转化率 。(填“增大”“减小”或“不变”)。 【答案】(1)-49 (2)A (3)1091 (4)D (5)＜ (6) CO CH3OH (7)增大 【解析】（1）根据盖斯定律可知反应ii+iii可得反应i，所以△H1=△H2+△H3=41kJ/mol+(-90kJ/mol)=-49kJ/mol； （2）若根据图示CO2(g)+3H2(g)CH3OH(g)+H2O(g) ΔH=-49kJ/mol，ΔS=-175J⋅mol-1⋅K-1=-0.175kJ⋅mol-1⋅K-1，ΔG=ΔH-TΔS＜0反应能自发进行，则-49kJ⋅mol-1-T×(-0.175kJ⋅mol-1⋅K-1)＜0，T＜280K，即温度低于7℃时反应能自发进行；故答案为A； （3）设CO中的C≡O的键能为E，根据CO(g)+2H2(g)CH3OH(g)    △H3=-90kJ•mol-1，△H3=E+2-351 kJ/mol-463 kJ/mol-kJ/mol=-90kJ•mol-1，解得E=1091 kJ/mol； （4）A．由图可知，反应①为吸热反应，总反应为放热反应，故A正确； B．反应②可表示为CO+2H2=CH3OH，故B正确； C．由图可知，反应①的活化能比反应②的大，故C正确； D．反应①的活化能比反应②的大，故反应①为慢反应，故D错误； 答案为D； （5）反应i、iii为放热反应，而反应ii为吸热反应，升高温度，反应ii平衡正向移动，使CO和H2O物质的量分数增大，说明X代表CO，反应i、iii平衡逆向移动，CH3OH、H2O物质的量分数减小，因反应i和iii都生成CH3OH，则升高温度，CH3OH减小的幅度更大，说明Z代表H2O，Y代表CH3OH；反应ii的K=，250℃时根据图可知x(CO2)和x(H2)均大于x(CO)和x(H2O)，则250℃时反应ii的K＜1； （6）由上一小问的分析可知，X、Y分别代表CO、CH3OH； （7）反应i是气体分子数减少的反应，反应ii是气体分子数不变的反应，温度一定时，增大压强，反应i平衡正向移动，反应ii平衡不移动，则CO2平衡转化率增大。 20．（23-24高二上·浙江杭州·阶段练习）合成气(CO+H2)在煤化工和天然气化工中有着十分重要的地位，由合成气可合成多种有机基础原料和产品。 (1)煤化工中生产合成气的反应为：C(s)+H2O(g)CO(g)+H2(g)  ΔH=+131.5kJ·mol-1 ①判断该反应的自发性条件 ； ②在恒温恒容下，同时放入C(s)、H2O(g)、CO(g)、H2(g)四种物质，下列事实能够说明反应C(s)+H2O(g)CO(g)+H2(g)已达到平衡的是 。 A．反应体系中，混合气体的密度不再改变 B．反应体系中，各组分的物质的量相等 C．反应体系中，当有2molH—O键断裂的同时有1molH—H键断裂 D．混合气体的平均相对分子质量保持不变 (2)天然气化工中生产合成气的主要反应为：2CH4(g)+O2(g)2CO(g)+4H2(g)  ΔH=akJ·mol-1，在恒容容器中按物质的量之比1︰2加入一定量的CH4和O2，在压强为1.01×105Pa、不同温度下测得CH4的平衡转化率如图所示： ①请在图中画出压强为5.05×105Pa时CH4的平衡转化率随温度的变化曲线 。 ②现有实验测得反应2CH4(g)+O2(g)2CO(g)+4H2(g)在750℃下，以不同碳氧比[n(CH4)/n(O2)]投料时反应达平衡后CH4的转化率及H2、CO的选择性，所测数据如表所示。(已知：选择性=目标产物的产率/反应原料的转化率) 碳氧比[n(CH4)/n(O2)] 1︰0.25 1︰0.5 1︰1 1︰1.25 CH4转化率 0.40 0.88 0.98 0.99 H2选择性 0.98 0.93 0.67 0.40 CO选择性 0.99 0.94 0.65 0.32 最佳碳氧比[n(CH4)/n(O2)]为 。 【答案】(1) 高温 ABD (2) 1∶0.5 【解析】（1）①，，，当时反应自发进行，即该反应高温下可自发进行； ②A．容器为恒容，气体总体积不变，碳为固体，因此该反应为气体质量增加反应，依据密度的定义，当气体密度不变，说明反应达到平衡，故A符合题意； B．题中没有数据，判断达到平衡时，各组分的物质的量相等，因此各组分的物质的量相等，不能说明反应达到平衡，B不符合题意； C．2molH－O断裂说明有1mol水蒸气被消耗，反应向正反应方向进行，1molH－H键断裂，说明有1molH2被消耗，反应向逆反应方向进行，且它们消耗比值等于化学计量数之比，因此反应体系中，当有键断裂的同时有键断裂，说明反应达到平衡，C符合题意； D．H2O的相对分子质量为18，CO和H2的平均相对分子质量为15，因此气体平均相对分子质量随着反应的进行会发生变化，当其不变时，说明反应达到平衡，D符合题意； 故选ABD。 （2）①该反应为气体体积增加的反应，增大压强，平衡向逆反应方向进行，甲烷的平衡转化率降低，因此温度相同时，5.05×105Pa下甲烷平衡转化率比1.01×105Pa下的甲烷平衡转化率低，根据图象可知，该反应为吸热反应，CH4平衡转化率随温度升高而增大，5.05×105Pa下甲烷平衡转化率与温度关系为：； ②CH4转化率、H2、CO的选择性均较大时为最佳碳氧比，根据表中数据可知，最佳碳氧比为1∶0.5。 1 学科网（北京）股份有限公司 $$