2.3化学反应的方向 同步练习题 2023-2024学年高二上学期化学人教版（2019）选择性必修1

2.3化学反应的方向同步练习题 一、选择题 1．下列说法正确的是 A．增大反应浓度，能增大活化分子百分数，故能加快反应速率 B．同一物质，由固态变成液态，再变成气态，是熵增加的过程 C．铝热反应是吸热反应 D．使用催化剂，加快反应速率，平衡常数K增大 2．已知反应： ，运用该反应处理废气时有关说法正确的是 A．增大压强有利于反应自发进行 B．为了完全消除废气，可延长其反应时间 C．降低反应温度可提高去除效率 D．标准状况下，该反应中每生成11.2L NO转移电子的数目约为 3．对于反应 ，下列说法正确的是 A．反应的 B．反应的平衡常数可表示为 C．使用高效催化剂能降低反应的焓变 D．升温、加压和使用催化剂能增大SO3的生成速率 4．下列有关化学反应的叙述一定正确的是 A．凡是放热反应都是自发的，吸热反应都是非自发的 B．一个化学反应需要加热才能进行，该反应为吸热反应 C．应用盖斯定律，可计算某些难以直接测量的化学反应的焓变 D．同温同压下，在光照和点燃条件下的不同 5．下列内容与结论对应的是 选项 内容 结论 A (g)变成(l) 该过程的△S>0 B 硝酸铵溶于水可自发进行 该过程的△S＜0 C 一个反应的△H>0、△S>0 该反应一定不能自发进行 D 该反应在任何温度下均能自发进行 A．A B．B C．C D．D 6．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，在任何温度下都能自发进行的是 A．N2(g)+3H2(g)=2NH3(g) △H＜0 B．2CO(g)=2C(s)+O2(g) △H>0 C．2O3(g)=3O2(g) △H＜0 D．CaCO3(s)=CaO(s)+CO2(g) △H>0 7．对于反应，下列说法正确的是 A．一定是自发反应 B．温度升高，化学反应速率加快 C．增大压强，平衡一定向正反应方向移动 D．催化剂一定不参与反应 8．概念是反映对象本质属性的思维形式，下列对化学概念的理解正确的是 A．活化分子之间的碰撞一定是有效碰撞 B．若某反应的ΔH<0、ΔS<0，则该反应在低温下可自发进行 C．v(SO2)=0.1mol·L-1·min-1表示在1min时，SO2的浓度为0.1mol·L-1 D．H2(g)+O2(g)=H2O(g) ΔH=-241.8kJ·mol-1，则氢气的燃烧热ΔH=-241.8kJ·mol-1 二、填空题 9．根据所学知识和已有生活经验，指出下列反应能自发进行的温度条件是高温还是低温，并判断反应的、是大于零还是小于零。 (1)________ (2) ________ 10．氮氧化物的有效去除和资源的充分利用是当今社会的重要研究课题。 (1)已知：4NH3(g)+5O2(g)=4NO(g) +6H2O(g) ΔH1 = -907.0 kJ•mol-1 4NH3(g) +3O2(g)=2N2(g)+6H2O(g) ΔH2= -1269.0 kJ•mol-1 若4NH3(g) +6NO(g)5N2(g) +6H2O(g)的逆反应活化能为 E逆 kJ•mol-1，则其正反应活化能为_______kJ•mol-1 (用含E逆的代数式表示)。 (2)已知：①2NO(g)+2ICl(g)2NOCl (g)+I2(g) ②2NOCl(g)2NO(g)+Cl2(g) ③I2(g)+Cl2(g)2ICl(g) 若向VL恒容密闭容器中加 2mol NO和 2mol ICl发生上述反应，达到平衡时，容器中 NOCl (g)为amol，Cl2(g)为b mol，此时 I2(g)的浓度为_______mol•L-1(用含 a、b、V 的代数式表示，下同)，反应③的平衡常数为_______。 (3)某化工厂排出的尾气(含 CO、N2O)治理的方法为在密闭容器中发生如下反应：CO(g)+N2O(g)CO2(g)+N2(g)，CO、N2O在Pt2O+表面进行反应转化为无毒气体，其相对能量与反应历程的关系如下图所示： 用方程式表示 N2O在Pt2O+ 表面上的反应_______。 (4)已知4CO(g) +2NO2(g)4CO2(g)+N2 (g) ΔH1 = -1200kJ•mol-1 ，该反应在_______(填“高温”、“低温”或“任何温度”)下能自发进行，为探究温度及不同催化剂对该反应的影响，保持其它初始条件不变重复实验，在相同时间内测得 N2产率与温度的关系如图所示。在催化剂乙作用下，图中 M 点对应的速率(对应温度400℃)v正_______(填“＞”、“＜” 或“=”) v逆，温度高于400℃，N2产率降低的原因可能是_______。 11．已知2CO(g)⇌CO2(g)+C(s)，T=980K时，ΔH-TΔS=0.当体系温度低于980K时，估计ΔH-TΔS的正负符号为_______；当体系温度高于980K时，ΔH-TΔS的正负符号为_______。在冶金工业中，以C作为还原剂，温度高于980K时的氧化产物是以_______为主，低于980K时以_______为主。 12．熵 (1)概念：描述体系___________的一个物理量。 (2)符号：___________。 (3)单位：___________。 (4)特点：混乱度越大，体系越无序，体系的熵值越大。 13．甲烷水蒸气重整制取合成气的反应如下：CH4(g)+H2O(g)CO(g)+3H2(g) ΔH=+206kJ∙mol-1。 请回答下列问题： (1)上述反应能自发进行的理由是___，条件是___(填“低温”、“高温”或“任何条件”)。 (2)向体积为2L的密闭容器中，按n(H2O)∶n(CH4)=1投料： a．保持温度为T1时，测得CH4(g)的浓度随时间变化曲线如图1所示。 b．其他条件相同时，在不同催化剂(Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ)作用下，反应相同时间后，CH4的转化率随反应温度的变化如图2所示。 ①结合图1，写出反应达平衡的过程中的能量变化：吸收__kJ(用含有x、y的代数式表示)。 ②在图1中画出：起始条件相同，保持温度为T2(T2＞T1)时，c(CH4)随时间的变化曲线__。 ③根据图2判断： ⅰ．a点所处的状态不是化学平衡状态，理由是__。 ⅱ．CH4的转化率：c＞b，原因是___。 (3)①设起始=Z，在恒压(P0)下，平衡时φ(CH4)与Z和T(温度)的关系如图3所示：(其中φ(CH4)为CH4的体积分数) 比较图3中a、b与3的大小关系____(请按从大到小的顺序书写)。 ②对于气相反应，用某组分B的平衡压强p(B)代替物质的量浓度c(B)也可表示平衡常数，记作Kp，如p(B)=px(B)，p为平衡总压强，x(B)为平衡系统中B的物质的量分数。则图3中X点时，Kp=___。 【参考答案】 一、选择题 1．B 解析：A．增大反应浓度，能增大活化分子百分数，使分子之间有效碰撞次数增加，故能加快反应速率，A正确； B．物质的状态不同，其熵值大小不同，同一物质，由固态变成液态，再变成气态，是熵增加的过程，B正确； C．铝热反应发生放出大量热，使反应产生的物质以液态形式存在，因此铝热反应是放热反应，C错误； D．使用催化剂，能够降低反应的活化能，使更多的普通分子变为活化分子，因而能够加快反应速率，但不能使化学平衡发生移动，因此平衡常数K不变，D错误； 故合理选项是B。 2．D 解析：A．若反应自发进行，与压强增大与否无关，故A错误； B．延长反应时间不能使平衡发生移动，不能完全消除废气，故B错误； C．降低温度反应速率变慢，效率变低，故C错误； D．标准状况下，该反应中每生成11.2L NO，其物质的量为，该反应转移电子2，每生成0.5mol NO，转移1mol电子，其数目为，故D正确； 故选D。 3．D 解析：A．反应物气体的计量系数和为3，生成物的气体计量系数为2，则该反应为熵减反应，反应的＜0，A项错误； B．反应的平衡常数表达式为，B项错误； C．催化剂只改变反应的活化能对于反应的焓变无影响，C项错误； D．升高温度、增大压强、使用催化剂都可加快SO3的反应速率，D项正确； 答案选D。 4．C 解析：A．放热反应有利于反应的自发进行，但是不一定所有的放热反应都是自发反应，吸热反应也不一定都不能自发进行，如碳酸氢铵分解等就是自发进行的吸热反应，A错误； B．吸热反应实质是反应物所具有的总能量低于生成物所具有的总能量，与反应条件无关，B错误； C．反应的焓变与 变化过程无关，只与初始和终了状态有关，对某些难以直接测量的反应焓变，可以根据盖斯定律设计过程利用已知反应焓变计算，C正确； D．根据盖斯定律，反应的焓变只与始态和终态有关，与过程无关，所以这两个条件下，反应△H相同，D错误； 故答案为：C。 5．D 解析：A．H2O(g)变成H2O(l)时，混乱程度降低，即熵变△S＜0，故A错误； B．硝酸铵固体溶于水时，离子的自由度增大，混乱度增大，熵值增大，所以△S＞0，故B错误； C．△H＞0、△S＞0的反应在低温下不能自发进行，但是在高温下可能出现△H−T△S＜0，所以△H＞0、△S＞0的反应在高温下可能自发进行，故C错误； D．由H2(g)＋F2(g)═2HF(g)△H＝−271 kJ•mol−1、△S＝8 J•mol−1•K−1可知反应的△H＜0、△S＞0，任何温度下均有△H−T△S＜0，所以该反应在任何温度下均能自发进行，故D正确； 故答案选D。 6．C 解析：A．该反应是气体分子总数增多的反应即∆S＜0，∆H＜0，低温下满足∆G=∆H－T∆S＜0，可以自发，A不符合题意； B．该反应是气体分子总数减小的反应即∆S＜0，∆H＞0，任意温度下都不满足∆G=∆H－T∆S＜0，都不能自发，B不符合题意； C．该反应是气体分子总数增多的反应即∆S＞0，∆H＜0，任意温度下都满足∆G=∆H－T∆S＜0，都能自发，C符合题意； D．该反应是气体分子总数增多的反应即∆S＞0，∆H＞0，高温下满足∆G=∆H－T∆S＜0，可以自发，D不符合题意； 综上所述答案为C。 7．B 解析：A．该反应是一个气体体积减小的反应，反应△H<0、△S<0，低温条件下反应△H-T△S<0，反应才能自发进行，故A错误； B．升高温度，活化分子的数目和百分数增大，有效碰撞次数增多，化学反应速率加快，故B正确； C．增大压强，平衡不一定向正反应方向移动，若反应的浓度熵大于平衡常数，平衡向逆反应方向移动，若反应的浓度熵等于平衡常数，平衡不移动，故C错误； D．催化剂能改变化学反应的途径，参与化学反应，降低反应活化能，故D错误； 故选B。 8．B 解析：A．活化分子之间的碰撞不一定是有效碰撞，A错误； B．ΔH-TΔS<0的反应可以自发，若某反应的ΔH<0、ΔS<0，则该反应在低温下可自发进行，B正确； C．v(SO2)=0.1mol·L-1·min-1表示二氧化硫的反应速率，不能说明SO2的浓度数值，C错误； D．燃烧热是在101 kPa时，1 mol物质完全燃烧生成稳定的氧化物时所放出的热量，D错误； 故选B。 二、填空题 9．(1)高温能自发；>0；>0 (2)低温能自发；<0；<0 【分析】熵是用来描述体系的混乱度，混乱度越大熵值越大，固体溶解过程、气体扩散过程、同种物质由固体到液体、由液体到气体过程、非气体反应物生成气体、反应中气体系数增大的反应都是熵增大(>0)的过程。当反应时，反应能自发进行。 解析：（1）为分解反应，属于吸热反应，反应>0，反应过程中气体的物质的量增大，为熵增反应，即>0，若要使，则需要高温条件，故答案为：高温能自发；>0；>0。 （2）为化合反应，属于放热反应，反应<0，反应过程中气体的物质的量减小，为熵减反应，即<0，若要使，则需要低温条件，故答案为：低温能自发；<0；<0。 10．(1)E逆-1812 (2) (a+2b)/2V [2(2-2b-a)2]/[(a+2b)b] (3)N2O+Pt2O+=N2+Pt2O (4) 低温 ＞ 温度升高催化剂活性降低 解析：（1）根据盖斯定律分析反应热，并根据反应热=正反应的活化能-逆反应的活化能计算分析。 （2）根据平衡进行计算各物质的物质的量，并根据平衡常数公式计算平衡常数； （3）理解图中物质书写方程式。 （4）根据催化剂能加快反应速率，但不影响平衡进行分析，M点氮气的转化率较低，说明在相同时间内反应速率较慢，反应还没有到平衡，正在向平衡进行，从而正反应速率大于逆反应速率，而温度对催化剂的活性的影响可能影响反应产率。 （1）①4NH3(g)+5O2(g)=4NO(g) +6H2O(g) ΔH1 = -907.0 kJ•mol-1 ②4NH3(g) +3O2(g)=2N2(g)+6H2O(g) ΔH2= -1269.0 kJ•mol-1 则（5×②-3×①）/2可得热化学方程式4NH3(g) +6NO(g)5N2(g) +6H2O(g) ΔH= ，该反应的逆反应活化能为 E逆 kJ•mol-1，即E正-E逆=-1812，则正反应的活化能为E正= （E逆-1812）kJ•mol-1； （2）①2NO(g)+2ICl(g)2NOCl (g)+I2(g) ②2NOCl(g)2NO(g)+Cl2(g) ③I2(g)+Cl2(g)2ICl(g)， 向VL恒容密闭容器中加 2mol NO和 2mol ICl发生上述反应，达到平衡时，假设反应中一氧化氮的消耗量为xmol，反应中NOCl的消耗量为ymol，反应中碘的消耗量为zmol，则有容器中 NOCl (g)为x-y=amol，Cl2(g)为0.5y-z=b mol，此时 I2(g)的物质的量为(0.5x-z)mol,则因有 则碘的物质的量为(0.5a+b)mol，物质的量浓度为(a+2b)/2Vmol/L；氯气的浓度为b/Vmol/L，氯化碘的浓度为(2-a-2b)/V mol/L，则反应③的平衡常数为=[2(2-2b-a)2]/[(a+2b)b]。 （3）N2O在Pt2O+表面上的反应为N2O+Pt2O+=N2+Pt2O； （4）已知4CO(g) +2NO2(g)4CO2(g)+N2 (g) ΔH1 = -1200kJ•mol-1，该反应为放热的，熵减的反应，根据ΔG=ΔH-TΔS＜0能自发进行分析，在低温下能自发进行。在催化剂乙作用下，图中 M 点氮气的产率较低，说明反应速率较慢，还没有到平衡，即对应的速率(对应温度400℃)v正＞ v逆，温度高于400℃，根据另一种催化剂催化下氮气的产率随温度的变化曲线可知，该反应仍未达到平衡状态，故N2产率降低的原因一定是因为反应速率减小，故可能是温度升高导致催化剂活性降低。 11． 负 正 CO CO2 解析：由2CO(g)CO2(g)+C(s)可知ΔS＜0，T=980K时，ΔH-TΔS=0，故ΔH＜0；当T＜980K时，ΔH-TΔS＜0.以C作还原剂，T>980K时，2CO(g)CO2(g)+C(s)逆反应自发进行，氧化产物以CO为主；T＜980K时，2CO(g)CO2(g)+C(s)正反应自发进行，氧化产物以CO2为主。 12． 混乱度 S 解析：略 13． ΔS＞0 高温 412(x-y) 催化剂不能改变物质的平衡转化率；750℃时，反应相同时间，a点对应的CH4的转化率低于使用Ⅰ时CH4的转化率 温度升高，反应速率增大 b＞3＞a 0.054P02 解析：(1)CH4(g)+H2O(g)CO(g)+3H2(g) ΔH=+206kJ∙mol-1，该反应的ΔH＞0，ΔS＞0，ΔG=ΔH-TΔS，要使反应自发进行，高温时ΔG＜0，故反应高温下自发进行； (2)①结合图1，转化为甲烷为(x-y)mol/L×2L=2(x-y)mol，且物质的量与热量成正比，由CH4(g)+H2O(g)CO(g)+3H2(g) ΔH=+206kJ∙mol-1可知，1mol甲烷完全反应吸收206kJ的热量，平衡时转化的甲烷为2(x-y)mol，共吸收412(x-y)kJ的热量； ②起始条件相同，保持温度为T2(T2＞T1)时，温度越高，达到平衡的时间越短，CH4(g)+H2O(g)CO(g)+3H2(g) ΔH=+206kJ∙mol-1，温度越高，平衡正向移动，甲烷的转化率会增大，故c(CH4)随时间的变化曲线； ③ⅰ．催化剂不能改变物质的平衡转化率；750℃时，反应相同时间，a点对应的CH4的转化率低于使用Ⅰ时CH4的转化率，a点所处的状态不是化学平衡状态； ⅱ．相同催化剂时，升高温度平衡正行移动，转化率增大，温度c＞b，CH4的转化率：c＞b； (3)起始=Z=3，Z越小，说明甲烷相对越多，达到平衡时甲烷的含量越多，则b＞3＞a； ②X点时，Z=3，设甲烷的的起始物质的量为a，水蒸气为3a，甲烷的消耗量为x，结合三段式可以得到： X点时，甲烷的体积分数为10%，=10%，解得a=2x，平衡时混合气体的总物质的量=4a+2x=10x，平衡时甲烷的物质的量分数等于=0.1，水蒸气的物质的量分数等于=0.5，一氧化碳的物质的量分数等于=0.1，氢气的物质的分数为=0.3，Kp=。 学科网（北京）股份有限公司 $$