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

2.3化学反应的方向同步练习题 一、选择题 1．下列在常温下不能自发进行且是熵增过程的反应为 A．工业合成氨的反应 B．碳与二氧化碳的反应 C．碳酸氢钠与盐酸的反应 D．与的反应 2．汽车尾气的排放会对环境造成污染。利用高效催化剂处理汽车尾气中的NO与CO的反应为2NO(g)+2CO(g)N2(g)+2CO2(g) △H＜0。一定温度下，在恒容密闭容器中加入1molCO和1molNO发生上述反应，部分物质的体积分数(φ)随时间(t)的变化如图所示。下列说法正确的是 A．上述反应的正反应在高温下才能自发进行 B．曲线b表示的是φ(N2)随时间的变化 C．2v正(NO)=v逆(N2)时，反应达平衡状态 D．气体的平均相对分子质量：M(t1)＞M(t3)＞M(t5) 3．下列关于焓判据和熵判据的说法中，不正确的是 A．放热的自发过程可能是熵减小的过程，吸热的自发过程一定为熵增加的过程 B． 在常温常压下能自发进行 C．碳酸钙分解为吸热反应，该反应室温下不能自发进行，但在较高温度(1200K)下则能自发进行 D．AB型强电解质在水中的溶解其焓变可能大于零或小于零，熵变一定大于零 4．随着人们环保意识的增强，燃油汽车都已经装上了尾气处理装置，汽车尾气在催化剂作用下可发生如下反应：，下列说法正确的是 A．该反应能自发进行，说明反应物键能总和小于生成物键能总和 B．使用高效催化剂能降低反应的焓变 C．该反应在任何温度下都可自发进行 D．升高温度一定能加快该反应的反应速率 5．对于反应4NH3(g)+5O2(g)4NO(g)+6H2O(g) △H＝−905.8 kJ∙mol−1，下列说法正确的是 A．该反应须在高温下才能自发进行 B．升高温度、增大压强都有利于提高NH3的平衡转化率 C．0.4 mol NH3与0.5 mol O2充分反应可释放90.58 kJ的能量 D．及时分离出混合体系中的水可以促使平衡正向移动 6．依据下列热化学方程式得出的结论中，正确的是 A． ，增加氮气和氢气的用量，则变大 B．C(石墨，s)=C(金刚石，s) ，则金刚石比石墨稳定 C． ，，则不论在何种条件下都不可能自发进行 D．若 ； ；则 7．“冰，水为之，而寒于水”关于水凝结成冰的过程的描述正确的是 A．△H>0，△S>0 B．△H>0，△S<0 C．△H<0，△S>0 D．△H<0，△S<0 二、填空题 8．判断下列反应的熵值的变化，在横线上填入“增大”“减小”或“不变”。 (1)：_______。 (2)：_______。 9．含铁化合物是重要的基础材料。 请问答： (1)已知： ，。。当时，正反应是自发的，此时的逆转温度为___________K。 (2)高炉炼铁中发生的基本反应之一为： ①在1100℃时，K=0.263，若此时测得高炉中，，判断反应速率(正)___________(逆)，理由是___________。 ②下列说法不正确的是___________。 A．须采用高温高压的反应条件使FeO还原为 B．粉碎FeO能增大接触面积从而提高反应速率 C．平衡时提高CO气体的分压有利于提高Fe的产量 D．加入CaCO3(s)后因分解产生CO2必使平衡逆向移动 ③高炉炉体结构如图1所示，以铁矿石、焦炭、石灰石和空气为原料，由图2推测炉腹中发生的主要反应是___________(选填：a、b、c、d)。 ④若将体积比为1：1的CO和H2混合煤气通入进风口，测得不同温度下FeO还原到后，还原剂剩余的物质的量n值如下： 还原剂 600℃ 700℃ 800℃ 900℃ 1000℃ 1100℃ 1200℃ H2 4.18 3.34 2.94 2.60 2.32 2.30 2.25 CO 1.66 2.50 2.90 3.24 3.52 3.54 3.59 请结合表格中的数据说明CO和H2分别还原FeO的倾向性大小是___________。 (3)一定条件下，FeCl2或FeCl3都可以催化分解H2O2。总反应都是。请写出用FeCl3催化的离子方程式。①___________；②___________。 10．对同一物质，熵值大小与其不同的状态有何关系？总结哪些因素影响体系熵值的大小？ 同一物质在三态时的熵值大小顺序一般为____。物质熵值的大小与____、____、____以及____、____等因素有关。 11．碳是形成化合物种类最多的元素，其单质及其化合物是人类生产生活的主要能源物质。请回答下列问题： 已知：①CO(g)+2H2(g)=CH3OH(g) ΔH1=-99.0kJ•mol-1 ②CO2(g)+3H2(g)=CH3OH(g)+H2O(g) ΔH2 ③CO2(g)+H2(g)=CO(g)+H2O(g) ΔH3=+41.0kJ•mol-1 (1)反应①熵变ΔS____0，该反应自发进行的条件是____(填“低温”“高温”或“任意温度”)。 (2)CH3OH的燃烧热为726kJ•mol-1，计算16g甲醇燃烧放出的热量为____ kJ。 (3)反应CO2(g)+H2(g)=CO(g)+H2O(l)的ΔH____ΔH3(填“>”“<”“=”)。 (4)根据盖斯定律计算反应②的ΔH2=____kJ•mol-1，上述①②③反应中符合如图能量变化的是____(填序号)。 12．为了更科学、有效地利用化学反应，需要从化学反应的方向、限度、速率等角度对其进行研究。请总结从以上角度研究化学反应所用到的定量关系及规律____。 【参考答案】 一、选择题 1．B 解析：A．工业合成氨的反应在常温下不能进行，但该反应是熵减过程，不符合题意，A项错误； B．碳与二氧化碳的反应条件为高温，常温下不能自发进行，且反应是熵增过程，B项正确； C．碳酸氢钠与盐酸在常温下能反应，不符合题意，C项错误； D．与在常温下能反应，不符合题意，D项错误； 答案选B。 2．B 解析：A．反应为放热的熵减反应，则上述反应的正反应在低温下才能自发进行，A错误； B．由化学方程式可知，一氧化氮、一氧化碳、二氧化碳的系数相同，且为氮气系数的2倍，结合图像比较物质的体积分数的变化量可知，曲线b表示物质的变化量较小，故b表示的是φ(N2)随时间的变化，B正确； C．2v正(NO)=v逆(N2)时，此时正逆反应速率不相等，反应没有达平衡状态，C错误； D．混合气体的平均摩尔质量为M= m/n，气体质量不变，但是气体的总物质的量随反应进行而减小，故气体平均相对分子质量逐渐变大，故气体的平均相对分子质量：M(t1)<M(t3)<M(t5)，D错误； 故选B。 3．D 【分析】对于自发反应，必须满足的条件：△H-TΔS＜0。 解析：A．放热的自发过程，若是熵增大的过程，在任何条件下都能自发进行，若是熵减小的过程，则低温条件下自发；吸热的自发过程，一定为熵增加的过程，且在高温下自发，A正确； B． ，常温下T=298K，则-444.3kJ•mol-1-298K×(-0.2801kJ•mol-1•K-1)=-360.8302kJ/mol＜0，即ΔH-TΔS＜0，所以该反应在常温常压能自发进行，B正确； C．碳酸钙分解为吸热反应，△H＞0，ΔS＞0，要使△H-TΔS＜0，在较高温度(1200K)下能自发进行，而在室温下不能自发进行，C正确； D．AB型强电解质溶于水时可能放热也可能吸热，如CuSO4溶于水放热，铵盐溶于水吸热，所以其焓变可能大于零或小于零；AB(s)强电解质溶于水，固体转化为离子，混乱度增大，但生成的离子会与水分子结合为水合离子，这些水合离子会形成非常规整的结构，则溶剂的混乱度降低，整个溶解过程的熵值取决于固体转化为离子时的熵增与水合过程的熵减两个作用的相对大小，所以AB型强电解质溶于水熵变可能大于0、也可能小于0，D不正确； 故选D。 4．A 解析：A．∆H-T∆S<0的反应能自发进行，该反应为气体分子数减小的熵减反应；该反应能自发进行，说明反应焓变小于零，焓变等于反应物键能和减去生成物键能和，则反应物键能总和小于生成物键能总和，A正确； B．催化剂改变反应速率，不能改变焓变，B错误； C．∆H-T∆S<0的反应能自发进行，该反应为气体分子数减小的熵减反应，故在高温下不能自发进行，C错误； D．升高温度若导致催化剂活性降低，则反应速率会变慢，D错误； 故选A。 5．D 解析：A．该反应是放热反应，△S＞0的反应，根据△H＝△H−T△S＜0，须在任意温度下能自发进行，故A错误； B．升高温度，平衡逆向移动，NH3的平衡转化率降低，增大压强，平衡逆向移动，NH3的平衡转化率降低，故B错误； C．4NH3(g)+5O2(g)4NO(g)+6H2O(g) △H＝−905.8 kJ∙mol−1，该反应是可逆反应，因此0.4 mol NH3与0.5 mol O2充分反应可释放的能量小于90.58 kJ，故C错误； D．及时分离出混合体系中的水，平衡正向移动，可以促使平衡正向移动，故D正确。 综上所述，答案为D。 6．D 解析：A．增加氮气和氢气的用量，实际放热增大，但不变，A错误； B．能量越低越稳定，石墨能量更低更稳定，B错误； C．根据复合判断知，，，高温下可自发发生，C错误； D．碳的充分燃烧放出更多的热量，带符号后，D正确； 故选D。 7．D 解析：水凝结成冰的过程为放热的气体分子数减小的过程，焓变小于零、熵变小于零； 故选D。 二、填空题 8． 减小 不变 解析：(1)反应中，气体分子数减少，混乱度减小，熵减小； (2)反应中，气体分子数不变，混乱度几乎不变，熵几乎不变。 9．(1)900K (2) ＞ ，即，故(正)(逆) AD b 约800℃之前，CO大于H2；800℃之后，H2大于CO (3) 解析：（1）△G=△H-T△S＜0，-151.2kJ/mol-T×[0.168kJ/(mol·K)] S＜0，解得T=900K； （2）①在1100℃时，K=0.263，若此时测得高炉中，，此时的浓度商，即，反应未达到平衡状态，因此反应正向进行，(正)(逆)； ②A．该反应的正反应是气体体积不变是放热反应，要使FeO还原为，须采用适当温度和高压的反应条件，若是高温条件，化学平衡逆向移动，不利于FeO向Fe的转化，A错误； B．粉碎FeO能增大FeO与CO的反应接触面积，增大反应碰撞，从而提高反应速率，B正确； C．平衡时提高CO气体的分压，即增大CO的浓度，可以使化学平衡正向移动，因此有利于提高Fe的产量，C正确； D．加入CaCO3(s)后，CaCO3分解需吸收能量，会使反应体系的温度降低，可能会使平衡向吸热的正反应方向移动，其分解产生CO2气体，生成物浓度增大，也可能使化学平衡逆向移动，因此加入CaCO3(s)后化学平衡不一定是逆向移动，D错误； 故合理选项是AD； ③在炉腹中温度是1400-1800℃，主要反应是FeO+COFe+CO2，冶炼产生的Fe水进入炉缸中，由出铁口流出，故合理选项是b； ④根据表格数据可知：在约800℃之前，CO的还原性大于H2；800℃之后，H2的还原性大于CO； （3）FeCl3是H2O2分解的催化剂，反应分步进行，首先是；然后发生反应：，总反应方程式为：。 10． 气态>液态>固态 物质的种类 数量 聚集状态 温度 压强 解析：略 11．(1) < 低温 (2)363 (3)< (4) -99.0 ③ 解析：（1）反应①为气体分子数减小的反应，熵变ΔS小于0，该反应为熵减的放热反应，自发进行的条件是低温； （2）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；CH3OH的燃烧热为726kJ•mol-1，16g甲醇的物质的量0.5mol，燃烧放出的热量0.5mol×726kJ•mol-1=363kJ。 （3）反应CO2(g)+H2(g)=CO(g)+H2O(l)，水蒸气变为液体水要放出热量，放热反应焓变小于零，故使得焓变变小，故ΔH<ΔH3 （4）根据盖斯定律可知，①+③得②，故反应②的ΔH2=-99.0kJ•mol-1+41.0kJ•mol-1=-58kJ•mol-1；图示中生成物能量大于反应物能量，为吸热反应，故上述①②③反应中符合如图能量变化的是③。 12．从化学反应的方向研究化学反应，用到的定量关系及规律有ΔG=ΔH-TΔS，若ΔG<0，反应能自发进行，ΔG>0反应不能自发进行，ΔG=0，化学反应达到平衡。 从化学反应的限度研究化学反应，用到的定量关系及规律有：对于一般化学反应，，浓度熵Q=，若Q>K，化学反应逆向进行，Q=K，化学反应达到平衡，Q<K，化学反应正向进行。 从化学反应的速率研究化学反应，用到的定量关系及规律为：v=，化学反应中各物质的速率之比等于对应的化学计量数之比，且增大反应物浓度、有气体物质参加的反应增大压强、升高温度、使用正催化剂，均可增大化学反应速率。 解析：从化学反应的方向研究化学反应，用到的定量关系及规律有ΔG=ΔH-TΔS，若ΔG<0，反应能自发进行，ΔG>0反应不能自发进行，ΔG=0，化学反应达到平衡。 从化学反应的限度研究化学反应，用到的定量关系及规律有：对于一般化学反应，，浓度熵Q=，若Q>K，化学反应逆向进行，Q=K，化学反应达到平衡，Q<K，化学反应正向进行。 从化学反应的速率研究化学反应，用到的定量关系及规律为：v=，化学反应中各物质的速率之比等于对应的化学计量数之比，且增大反应物浓度、有气体物质参加的反应增大压强、升高温度、使用正催化剂，均可增大化学反应速率。 学科网（北京）股份有限公司 $$