2.3化学反应的方向 同步练习题 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．下列说法正确的是 A．凡是放热反应都是自发的，因为吸热反应都是非自发的 B．自发反应的熵一定增大，非自发反应的熵一定减小 C．常温下，反应不能自发进行，则该反应的 D．反应能自发进行，则该反应的 2．对于反应 2X(g)+Y(g)2Z(g) △H＜0 的自发性判断正确的是 A．任何时候都不自发B．低温时自发 C．高温时自发 D．任何时候都自发 3．神舟十三号载人飞船运载火箭使用偏二甲肼做燃料、四氧化二氮作助燃剂，热化学方程，下列有关说法正确的是 A． B．若生成液态水，变大 C．该反应的 D．火箭发射过程中，该反应中的化学能全部转化为动能 4．在恒容密闭容器中发生反应：，在℃和T2℃下A(g)的浓度与反应时间的变化曲线如图所示。下列说法不正确的是 A．时，平衡朝正反应方向移动 B．℃时，0-0.5h内用B表示的平均反应速率为0.01 C．a、b、c三点的反应速率大小为 D．已知该反应正向自发，则其它条件相同时，T1℃、T2℃下A的平衡转化率： 5．关于反应 。下列说法正确的是 A．该反应是熵增大的反应(即) B．该反应在低温条件下能较快发生 C．该反应是放热反应，能在任何温度自发进行 D．反应是否自发要综合考虑焓变和熵变两个因素 6．资源化利用CO2是实现“碳中和”的重要途径，CO2光催化转化为CH4的方法入选了2020年世界十大科技进展，其原理为：CO2+4H2CH4+2H2O。CO2与氢气反应制CH4的一种催化机理如图所示，下列说法正确的是 A．反应中La2O2是催化剂 B．H2在Ni催化作用下产生•H过程的△S>0 C．反应中La2O2CO3释放出CO2 D．使用催化剂可以降低反应的焓变，从而提高化学反应速率 7．氢气和氧气发生反应生成水的过程用如下模型表示，“—”表示化学键。下列说法正确的是 A．过程I是放热过程 B．该反应的能量转化形式只能以热能的形式进行 C．a的总能量大于d的总能量 D．1 mol H2O在不同状态时的熵值：S[H2O(l)]<S[H2O(s)] 8．下列说法中错误的是 ①当碰撞的分子具有足够的能量和合适的取向时，才能发生化学反应 ②化学反应发生过程中一定有能量变化 ③活化分子间的碰撞一定是有效碰撞 ④NH4Cl晶体与Ba(OH)2•8H2O混合搅拌属于吸热反应 ⑤化学反应中能量的变化量与参加反应的物质的物质的量无关 ⑥只有不需要任何条件就能够自动进行的过程才是自发过程 ⑦光照新制的氯水时，溶液的pH逐渐减小 A．①④⑦ B．③⑤⑥ C．④⑤⑥ D．②⑤⑦ 二、填空题 9．题稀溶液的一些性质只取决于所含溶质的分子数目而与溶质本性无关，所谓分子的数目必须是独立运动的质点数目，此即稀溶液的依数性。1912 年McBain 在研究脂肪酸钠水溶液时发现，与一般电解质(如NaCl)水溶液不同，脂肪酸钠体系在浓度达到一定值后，其电导率、表面张力等依数性质严重偏高该浓度前的线性规律，依数性——浓度曲线上呈现一个明显的拐点。而密度等非依数性质则符合一般电解质溶液的规律。通过对多种脂肪酸盐的实验，他发现这是一个普遍规律。他认为在浓度大于拐点值时，脂肪酸盐在溶液中并非以单分子形式存在，而是发生了分子聚集。他将这些聚集体称为为缔合胶体。 (1)根据上述事实，你认为McBain的推论是否合理？说明理由___________。 (2)McBain对脂肪酸钠体系进行了量热实验，发现在拐点浓度附近，由拐点前到拐点后体系的标准焓变几乎为零，这让他百思不得其解。经过长期的研究和思考，他鼓起勇气在国际学术会议上宣讲了自己的研究结果，认为脂肪酸盐在拐点浓度后的缔合胶体形成是热力学稳定的。当时的会议主席对此勃然大怒，没有等报告讲完就以“McBain，胡说！”，将McBain轰下讲台。 假设在脂肪酸盐拐点浓度前、后体系中水的结构性质没有变化，结合基础热力学和熵的统计意义，简单说明会议主席认为McBain的观点“荒谬” 的原因___________。 (3)然而，大量研究结果证实了McBain的结论是正确的，原因是“在脂肪酸盐拐点浓度前、后水的结构性质没有变化”这一假设是错误的。如果认为“脂肪酸盐在拐点浓度前、后对溶剂水的结构会产生不同的影响”，那么请基于熵的统计意义，推测水的结构在拐点浓度前和拐点后哪个更有序，说明理由___________。 (4)除脂肪酸盐外还有很多物质具有类似的变化规律。这些物质(表面活性剂)的分子结构具有一个共同的特点，都具有亲水头基和疏水尾链(如下图所示)。请给出表面活性剂在水中形成的“缔合胶体”的结构示意图___________。若表面活性剂的分子长度为1.0 nm，估算“缔合胶体”在刚过拐点浓度时的最大尺寸___________。 10．1913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1mol N2和3mol H2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) ΔH<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”)。 (2)反应的ΔS_______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，v正_______(填“增大”“减小”或“不变”)，v逆_______(填“增大”“减小”或“不变”)，平衡_______移动(填“正向”“逆向”或“不”)。 11．下列有关说法不正确的是_______(填字母)。 A．和两个反应在热力学上趋势均很大 B．与的反应是熵增的放热反应，该反应能自发进行 C．某吸热反应能自发进行，因此该反应是熵增反应 D．在常温下能自发进行，则该反应的 E.反应只能在高温下自发进行，则该反应的 F.反应在室温下不能自发进行，说明该反应的 G.一定温度下，反应的 12．请回答下列问题： (1)写出N2H的电子式___________。 (2)CH4、H2O、H2S沸点由低到高的顺序是___________。 (3)判断2H2(g)+O2(g)=2H2O(l)反应的自发性并说明理由___________。 13．在工业生产中具有重要作用。 (1) ①已知，反应的随温度的变化是图1中的___________ (填“”或“”)。 ②工业以为原料合成是在一定温度和压强下，以混合物作为催化剂，向反应炉中匀速通入，不同硅铝比与生成的速率关系如图2所示。下列说法正确的是___________。 A．温度越低越有利于工业合成 B．合适的硅铝比为0.15 C．在原料气中混入适量的惰性气体对的生成速率无影响 D．内，的产量 (2)已知在催化剂M作用下，。 ①一定温度下，假设正逆反应速率与浓度关系为只与温度相关，则反应的平衡常数___________(用含的式子表示)。 ②催化剂M活性随温度变化情况如图3所示，相同时间测得的转化率随反应温度变化情况如图4所示，写出的转化率出现上述变化的可能原因(写出两点)：___________。 ③在图4中画出，其他条件不变，增大压强(催化剂不失活)情况下，的转化率随温度变化图___________。 (3)已知，用催化该反应，若首先在催化下生成和及另一种无机化合物，用两个化学方程式表示该催化反应历程(反应机理)：步骤i：___________；步骤ⅱ：___________。 【参考答案】 一、选择题 1．C 解析：A．焓变是影响反应自发性的一个因素，但不是唯一因素；放热反应不一定都能自发进行，故A错误； B．焓变是影响反应自发性的一个因素，但不是唯一因素；熵增的反应易发生，自发反应的熵不一定增大，非自发反应的熵不一定减小，故B错误； C．反应的，常温下不能自发进行，则该反应的，故C正确； D．反应的，能自发进行，则该反应的，故D错误； 选C。 2．B 解析：反应 2X(g)+Y(g)2Z(g) △H＜0，正反应气体系数和减小，△S＜0，根据能自发进行，可知该反应在低温时自发，故选B。 3．C 解析：A．运载火箭使用偏二甲肼做燃料、四氧化二氮作助燃剂，说明反应为放热反应，焓变小于零，A错误； B．放热焓变小于零，气态水变为液态水放出热量，故焓变变小，B错误； C．该反应为气体分子数增加的反应，熵变大于零，C正确； D．火箭发射过程中，该反应中的化学能部分转化为动能、部分转化为热能等其它形式，D错误； 故选C。 4．A 解析：A．由反应方程式可知当反应达到平衡时v(A)正 : v(B)逆=2 : 1，所以当v(A)正=v(B)逆时，逆反应速率大于正反应速率，平衡向逆反应方向移动，A选项错误； B．由图得0.5h内c(A)减少0.6mol/L，所以c(B)增加0.3 mol/L，v(B)=0.3/(0.5×60)=0.01mol/（L·min），B选项正确； C．0~0.5h内T2℃曲线变化快，说明T2温度高，对应c反应速率最快，T1℃时，a点浓度大于b点浓度，速率a>b，C选项正确； D．该反应ΔS<0，根据反应自发性可判断其正反应ΔH<0，由于T2>T1，所以根据勒沙特列原理可知低温有利于放热正反应方向，则A的转化率，D选项正确； 答案选A。 5．D 解析：A． 该反应气体物质的量减小，是熵减小的反应，，故A错误； B． 反应的可自发进行，该反应的，故该反应在低温条件下可自发进行，但是温度低，反应速率慢，反应不一定能较快发生，故B错误； C． 由B项分析知，该反应在低温条件下可自发进行，故C错误； D． 由B项分析知，反应是否自发要综合考虑焓变和熵变两个因素，故D正确； 故选D。 6．B 【分析】由图可知，CO2与氢气反应制CH4的一种催化机理为CO2＋La2O3→La2O2CO3，La2O2CO3→La2O3＋，，＋•H→CH4＋H2O，据此作答。 解析：A．La2O3反应前后不变，为反应的催化剂，La2O2为中间产物，故A错误； B．H2在Ni催化作用下产生•H过程为分子断键过程，熵值增加，△S>0，故B正确； C．反应中La2O2CO3释放出，故C错误； D．催化剂不能降低反应的焓变，可以降低反应的活化能，提高化学反应速率，故D错误； 故答案选B。 【点睛】本题考查反应机理和能量变化，依据题目图象准确判断反应机理是解题的关键，注意催化剂的判断。 7．C 解析：A．程I是断键过程，断裂化学键吸收热量，故A错误； B．该反应除能以热能的形式进行外，还可形成燃料电池，实现化学能到电能的转化，故B错误； C．氢气和氧气反应生成水的反应是放热反应，因此a的总能量大于d的总能量，故C正确； D．相同物质的量的同种物质，S(g)> S(l)> S(s)，1mol H2O在不同状态时的熵值：S[H2O(l)]>S[H2O(s)]，故D错误； 故答案选C。 8．B 解析：①当碰撞的分子具有足够的能量和合适的取向时，活化分子发生有效碰撞，才能发生化学反应，故①正确； ②化学反应的实质为旧键的断裂和新键的形成，断裂化学键吸收能量，形成化学键放出能量，则化学反应一定伴随着能量变化，故②正确； ③活化分子发生碰撞时，必须有合适的取向才能发生有效碰撞，故活化分子间的碰撞不一定是有效碰撞，故③错误； ④NH4Cl晶体与Ba(OH)2⋅8H2O反应时温度降低，属于吸热反应，故④正确； ⑤化学反应中能量的变化量与参加反应物质的物质的量有关，物质的量越多，能量变化越大，故⑤错误； ⑥反应自发进行的判断依据是ΔH-TΔS＜0，自发进行的反应也需要一定条件才可以发生，故⑥错误； ⑦新制氯水中含有次氯酸，次氯酸见光分解为盐酸和氧气，溶液酸性增强，pH逐渐减小，故⑦正确； 综上所述，错误的是③⑤⑥； 故答案选B。 二、填空题 9． 合理，理由见解析 见解析 拐点前水的结构更有序，理由见解析 或 2.0m 解析：合理。 依数性涉及的是体系中独立运动的分子数目，聚集造成体系中实际的独立运动的分子数目与按配制浓度计算得到的独立运动的分子数目不同。 因果矛盾不得分 5-2 若缔合胶体形成是热力学稳定的，则此过程ΔG＜0，而此时ΔH=0， 根据△GH-ΔS，可推出ΔS＞0。 而根据熵的统计意义，脂肪酸盐分子的聚集使得ΔS＜O，二者矛盾。 故主席认为McBain观点是“荒谬”的。 5-3 拐点前水的结构更有序。 因为此过程体系整体的ΔS＞0，而脂肪酸盐聚集将使得 ΔS＜0，因此水的结构必然有序度降低，使得体系整体ΔS＞0。 5-4 或 头基朝外，疏水尾部朝内的球体，要求分子的疏水尾部彼此之间较为靠近，无显著分离。 最大尺寸(直径)应该为两倍分子长度即2.0m。 10．(1) K= 减小 (2)< (3)AD (4) 正向 增大 增大 逆向 解析：（1）根据合成氨的方程式，其反应平衡常数的表达式为K=；因为合成氨是放热反应，温度升高，反应平衡逆向移动，减小； （2）由合成氨方程式可知，反应物计量数之和大于生成物计量数之和，气体分子数减少，故<0； （3）根据合成氨方程式N2(g)+3H2(g)2NH3(g) ΔH<0，分析有利于提高平衡混合物中氨含量的条件： A．低温下，有利于反应向着放热方向移动，即正向移动，能提高平衡混合物中氨含量，A正确； B．高温下，，有利于反应向着吸热方向移动，即逆向移动，降低平衡混合物中氨含量，B错误； C．低压下，有利于反应向着计量数之和增大的方向移动，即逆向移动，降低平衡混合物中氨含量，C错误； D．高压下，有利于反应向着计量数之和减小的方向移动，即正向移动，能提高平衡混合物中氨含量，D正确； E．加入催化剂，可以改变反应速率，但是不影响平衡状态各物质的含量，E错误； 故答案为：AD； （4）当反应达到平衡后，向体系中充入N2，因为增大了反应物N2的溶度，根据勒夏特列原理，反应将正向移动；给体系升温，正反应速率和逆反应速率均增大，因为合成氨为放热反应，升高温度，反应向着逆向移动。 11．D 解析：A．依据热化学方程式可知，两个反应均放热量大，即反应物和生成物的能量差大，因此热力学趋势大，A正确； B．Na与H2O的反应是熵增的放热反应，即ΔH＜0，ΔS＜0，则ΔH-TΔS＜0，故该反应能自发进行，B正确； C．某吸热反应能自发进行，即ΔH＞0，ΔH-TΔS＜0，则ΔS＞0，即该反应是熵增反应，C正确； D．该反应在常温下能自发进行，且是熵减反应，即ΔH-TΔS＜0，ΔS＜0，则ΔH＜0，D错误； E．该反应只能在高温下自发进行，在常温下不能自发进行，且是熵增反应，即ΔH-TΔS＞0，ΔS＞0，则ΔH＞0，E正确； F．该反应在室温下不能自发进行，且是熵增反应，即ΔH-TΔS＞0，ΔS＞0，则ΔH＞0，F正确； G．常温下，MgCl2呈固态，即该反应在常温下不能自发进行，且是熵增反应，即ΔH-TΔS＞0，ΔS＞0，则ΔH＞0，G正确； 故选D。 12．(1) (2)CH4<H2S<H2O (3)该反应在低温条件下自发，因为该反应的ΔH<0，ΔS<0 解析：(1)N2H中N、H分别满足8电子、2电子稳定结构，形成离子，其电子式为； (2)H2O存在氢键，沸点大于H2S、CH4，H2S、CH4均为分子晶体，相对分子质量越大沸点越高，故沸点由低到高的顺序为CH4<H2S<H2O； (3)该反应在低温条件下自发，因为该反应的ΔH<0，ΔS<0，要满足ΔG=ΔH-TΔS<0，必须低温，反应2H2(g)+O2(g)=2H2O(l)才能自发进行。 13．(1) BD (2) 第一，之前，没有达到平衡，温度升高，反应速率变快，的转化率增加，之后，反应已经达到平衡，温度升高平衡逆向移动，的转化率下降：第二，之前，没有达到平衡，温度升高，催化剂活性变大，促进反应速率变快，的转化率增加，之后，温度升高，催化剂活性减小，反应速率变慢，的转化率下降 (3) 解析：（1）①反应为气体分子数减小的反应，则，而焓变，则中随温度升高而增大，所以为图1中的。 ②A．若温度太低，反应速率太慢，不适合工业合成，A错误； B．由图示可知，硅铝比为0.15时二甲醚的生成速率保持在较高水平，合适的硅铝比为0.15，B正确； C．反应是在一定温度和压强下进行，增加惰性气体则甲醇浓度下降，反应速率会变慢，C错误； D．由图示可知，使用催化剂II时，反应初始催化活性较好，但是5min后速率开始大幅下降，产量降低，而使用催化剂I时，虽然反应初始的速率增长略慢且反应速率的峰值较低，但是反应速率到达峰值后在5~40min内却始终很稳定的维持在一个较高的水平，因此内，的产量，D正确； 答案选BD。 （2）①当反应达到平衡时，v正=v逆，，，则反应的平衡常数K=。 ②反应为放热反应，之前，反应没有达到平衡，温度升高，反应速率变快，的转化率增加，时反应达到平衡，之后，温度升高平衡逆向移动，的转化率下降；催化剂的活性在一定温度范围内逐渐升高，温度再高催化剂活性会降低，之前，温度升高，催化剂活性变大，反应速率变快，的转化率增加，之后，温度升高，催化剂活性减小，反应速率变慢，的转化率下降。 ③此反应为反应前后气体分子数不变的反应，其他条件不变，增加压强，化学反应速率变大，转化率增大，所以相同温度下纵坐标较之前要大，但平衡不移动，平衡转化率是不变的，因此其他条件不变，增大压强(催化剂不失活)情况下，NO2的转化率随温度变化如图所示： 。 （3）由题意可知，步骤i为在催化下生成和及另一种无机化合物，依据得失电子守恒和原子守恒可知，反应的化学方程式为：，而为催化剂，总反应为：，则步骤ii的化学方程式为：。 学科网（北京）股份有限公司 $$