2.3 化学反应的方向 同步练习 2024-2025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 同步测试 2024-2025学年高二上学期化学人教版（2019）选择性必修1 一、单选题 1．下列说法正确的是 A．放热反应一定是自发反应 B．熵增的反应不一定是自发反应 C．固体溶解一定是熵减小的过程 D．非自发反应在任何条件下都不能发生 2．下列反应中，熵显著增加的反应是（　　） A． B． C． D． 3．下列几个过程中，属于熵减的变化是（　　） A．干冰的升华 B．NaCl溶于水 C．NH3(g)+HCl(g) = NH4Cl(s) D．2Na+2H2O(l) = 2NaOH+H2↑ 4．夏季，受台风影响，某些地区狂降暴雨．下列有关水汽变成雨的过程中焓变和熵变的判断正确的是（　　） A． B． C． D． 5．下列有关反应原理的说法正确的是（　　） A．对于且能自发进行的化学反应，其 B．向新制氯水中加适量石灰石不能增大溶液中的 C．对于的可逆反应来说，升高温度可加快反应速率，增大反应物的平衡转化率 D．反应物分子间的碰撞都能使化学反应发生，碰撞越多，反应速率越高 6．CO2和H2在某催化剂表面合成CH3OH： △H，反应历程如图1所示，其中吸附在催化剂表面上的物种用*标注。△G随温度关系如图2所示。 下列说法正确的是 A．该历程中的基元反应全部是放热反应 B．图2中表示该反应△G随温度的变化的是直线a C．该反应历程中活化能最小的基元反应是 D．过程中发生非极性键的断裂和生成 7．下列说法正确的是（　　） A．若反应，则该反应在较低温度下不能自发 B．熵增的反应都是自发的，现象一定非常明显 C．若反应中反应物总键能低于生成物总键能，则该反应为吸热反应 D．科学家应大力研究 的条件，从而解决含碳不充分燃烧引起的环境问题 8．下列过程是吸热，同时体系的混乱度增大的是 A．Fe(s)→ Fe(g) B．C(g)＋ O2(g)= CO2(g) C．CaO(s)＋CO2(g)=CaCO3(s) D．NaOH(s)= Na＋(aq)＋OH-(aq) 9．工业上常用和为原料合成甲醇，过程中发生如下反应：。在温度下，向刚性容器中充入和一定物质的量的，随着充入的物质的量的不同，平衡时容器中的体积分数变化曲线如图所示。下列说法错误的是 A． B． C．平衡常数 D．该反应在高温高压条件下自发进行 10．下列说法中正确的是（　　） A．凡是放热反应都是自发的，吸热反应都是非自发的 B．自发反应一定是熵增大的，非自发反应一定是熵减小的 C．熵增加且放热的反应在任何温度下都能自发进行 D．化学反应能否自发进行，与反应焓变和熵变有关。当△H-T△S>0时，反应自发 11．氮化硼(BN)是重要的无机材料，可通过下面两个反应制得： 反应Ⅰ： 反应Ⅱ： 已知反应Ⅰ常温下自发，反应Ⅱ常温下不自发。下列说法错误的是（　　） A．常温下反应Ⅰ的，但无法判断反应速率快慢 B．反应Ⅰ的， C．性能优良的催化剂可使反应Ⅱ在常温下自发进行 D．反应Ⅱ中有极性键的断裂与生成 12．在298K和100kPa压力下，已知金刚石和石墨的熵、燃烧热和密度分别为： 物质 S/(J·K−1·mol−1) ∆H/(kJ·mol−1) ρ/(kg·m−3) C(金刚石) 2.4 −395.40 3513 C(石墨) 5.7 −393.51 2260 此条件下，对于反应C(石墨)→C(金刚石)，下列说法正确的是 A．该反应的∆H＜0，∆S＜0 B．由公式∆G＝∆H−T∆S可知，该反应∆G＝985.29kJ·mol−1 C．金刚石比石墨稳定 D．超高压条件下，石墨有可能变为金刚石 13．将和通入密闭容器中发生反应，通过实验得到不同条件下达到平衡时Z的物质的量分数与温度和压强的关系如图。下列关于该反应的的判断正确的是 （　　） A． B． C． D． 14．下列说法不正确的是： A．反应在低温下能自发进行，则该反应的△H>0 B．对于2A(g)+B(g)⇌2C(g)△H>0，当温度升高时，平衡向正反应方向移动，V正和V逆均增大 C．对于2A(g)+B(g)⇌2C(g)△H>0，增大A的浓度，平衡向正反应方向移动，V正和V逆均增大 D．升高温度或加入催化剂能使单位体积内活化分子的百分数增大，但原因不同 15．以NaCl为原料，可制取Na、Na2O2、NaOH和Na2CO3等。Na2CO3，可用侯氏制碱法制取，主要涉及如下反应： N2(g)+3H2(g) 2NH3(g) ΔH=-92.4kJ·mol-1 NaCl+NH3+CO2+H2O=NaHCO3↓+NH4Cl 2NaHCO3 Na2CO3+CO2↑+H2O 对于反应N2(g)+3H2(g) 2NH3(g)，下列说法正确的是（　　） A．该反应的ΔS>0 B．该反应的平衡常数可表示为 C．其他条件相同，增大 ，H2转化率减小 D．使用催化剂能降低该反应的焓变 16．对于反应SO2(g)+Cl2(g)⇌SO2Cl2(g) ΔH=akJ⋅mol-1(a<0)，下列说法正确的是 A．该反应在任意条件下均能自发进行 B．反应SO2(g)+Cl2(g)⇌SO2Cl2(l)的焓变ΔH<akJ⋅mol-1 C．其他条件一定，增加压强，反应平衡常数增大 D．恒容条件下，当容器内气体密度不变时反应达到平衡 17．利用甲烷可以除去，反应为。下列说法正确的是 A．上述反应的 B．上述反应的化学平衡常数 C．及时分离出，正反应速率增大，平衡向正反应方向移动 D．上述反应中生成1mol ，转移电子的数目约为 18．关于①氨气与氯化氢气体的反应、②碳酸氢钠的分解反应的熵变说法正确的是（　　） A．均为熵增加反应 B．均为熵减小反应 C．反应①熵增加，反应②熵减小 D．反应①熵减小，反应②熵增加 19．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 20．大气中的氮是取之不尽的天然资源，它以分子形式稳定存在于自然界，只有少量的通过生物固氮和高能固氮的方式从游离态转变为化合态，进入土壤和海洋。通过化学方法也可将转变为人类需要的各种含氮化合物，但硝酸的生产、化石燃料的燃烧以及机动车辆尾气的排放，也带来一些不利的影响。空燃比是指机动车内燃机气缸内混合气中空气与燃料之间的质量比例。内燃机工作时，气缸中会发生反应 。下列说法正确的是（　　） A．上述反应 B．上述反应平衡常数 C．气缸内温度升高，正反应速率加快，逆反应速率减慢 D．实际应用中，控制气缸内空燃比越小，机动车尾气对环境的污染越小 二、综合题 21．研究氮氧化物的性质具有重要的意义。 （1） NO可以催化SO2与O2的反应： 反应Ⅰ.2NO(g)+O2(g)2NO2(g) △H1=-114.1 kJ/mol 反应Ⅱ．SO2(g)+NO2(g)SO3(g)+NO(g) △H2=-41.6 kJ/mol ①下列说法正确的是：　 　。 A．高温下有利于反应Ⅰ的自发进行 B．反应Ⅱ的△S对该反应的自发性影响不大 C．恒温恒容下加入一定量SO2和O2，若容器内压强没有明显变化，说明不加催化剂时，SO2和O2的反应不能自发进行 D．NO催化下，一定量SO2和O2反应一段时间后，升高温度，SO3的体积分数可能变大 ②据报道，瑞典某工厂利用上述反应制取硫酸。在合成SO3时，向反应容器中适时通入冷激气(冷的原料气)，其作用是　 　 （2）密闭容器中加入一定量NO2(g)和SO2(g)，发生反应Ⅱ(忽略其它反应)。保持常压条件，经过相同时间，测得SO2的体积分数随温度的变化如图所示： ①由图可知，在M点之前，反应中SO2的体积分数随温度升高而减小，其原因为：　 　 ②250℃和常压下，等物质的量的SO2和NO2反应后，测得平衡时NO的物质的量分数为40%，则该反应的物质的量分数平衡常数Kx=　 　。(Kx是用平衡时物质的量分数代替平衡浓度计算) ③保持上述条件不变，提高原料中NO2的比例，使平衡时SO3的产率为90%。则NO2和SO2的投料比(即起始时加入的物质的量之比)为　 　。 （3）在一定温度下，一定量N2O分解成氮气和氧气，同时释放出热量。分解的旁艇均调整据如下表。反应一段时间后，只改变如下一个条件。下列说法正确的是： 反应时间/ min 0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100 c(N2O)/mol·L-1 0.100 0.090 0.080 0.070 0.060 0.050 0.040 0.030 0.020 0.010 0.000 A．增大压强，N2O分解速率增大 B．增大容器的体积，该分解反应平衡右移，c(N2O)变小 C．减小N2O的浓度，该分解反应速率减小 D．升高温度，容器内气体的压强一定变大 （4）以固体催化剂催化CO还原NO生成N2和CO2气体，反应历程如下(*表示吸附态)，请补充完整。 化学吸附： NO(g) NO*； 表面反应： 2NO* ON-NO*；　 　； ON- NO- CO* ON-N* +CO2*；　 　。 脱附： N2* N2(g)； CO2* CO2(g) 22．习近平总书记十分重视生态环境保护，多次对生态文明建设作出重要指示。试回答下列与环境有关的问题： (1)煤燃烧产生的烟气中含有氮的氧化物，用 CH4催化还原 NOx可消除氮氧化物的污染。 已知：①CH4(g)＋2NO2(g)=N2(g)＋CO2(g)＋2H2O(g) H＝－867.0 kJ·mol－1； ②2NO(g)＋O2(g)=2NO2(g) H＝－112.2 kJ·mol－1； ③适量的 N2和 O2完全反应，每生成 5.6 L(标准状况下)NO 时，吸收 22.5 kJ的热量。则CH4(g)＋4NO(g)=2N2(g)＋CO2(g)＋2H2O(g) H＝　 　kJ·mol－1；反应①在高温下　 　(填“能”或“不能”)自发进行。 (2)在汽车排气系统中安装三元催化转化器，可发生下列反应：2NO(g)＋2CO(g)2CO2(g)＋N2(g)。在某恒容密闭容器中通入等物质的量的 CO 和 NO，在不同温度(T)下发生上述反应时，c(CO)随时间(t)的变化曲线如图所示： ①该反应的正反应为　 　(填“放热”或“吸热”)反应。 ②温度为 T2 时，反应达到平衡时 NO 的转化率为　 　。 ③温度为 T1 时，该反应的平衡常数 K＝　 　。 (3)目前烟气脱硝采用的技术有选择性非催化还原法(SNCR)脱硝技术和选择性催化还原法(SCR)脱硝技术。若用 NH3作还原剂，则主 要 反 应 可 表 示 为 4NH3(g) ＋ 4NO(g) ＋O2(g)4N2(g)＋6H2OH<0，其中体系温度对 SNCR 技术脱硝效率的影响如图所示： ①SNCR 技术脱硝的最佳温度为　 　，SNCR与 SCR 技术相比，SCR 技术的反应温度不能太高，其原因是　 　。 ②由题给信息分析，当体系温度过高时，SNCR 技术脱硝效率降低，其可能的原因是　 　。 23．过度排放会导致全球变暖，将捕集并转化为高附加值能源产品，可有效缓解环境问题。 （1）Ⅰ.膜法分离烟气中的原理如图所示。 吸收烟气中的过程中，A电极上发生的电极反应为　 　。 Ⅱ.甲烷催化二氧化碳重整制合成气过程中主要发生反应的热化学方程式为： 反应Ⅰ： 反应Ⅱ： 反应Ⅲ： （2）常压下，将等物质的量和以一定流速通入装有催化剂的反应管，实验测得原料气的转化率和水蒸汽的流量随温度变化如图所示。 ①反应Ⅱ在一定温度下能够发生的原因可能是　 　。 ②温度低于873K时，水蒸汽的流出量随温度升高而增大的原因是　 　。 ③在873~1200K间，反应Ⅱ和反应Ⅲ的反应速率随温度升高上升幅度较大的是　 　。(填“反应Ⅱ”或“反应Ⅲ”) （3）Ⅲ.利用可见光催化还原，可将转化为化学原料(、等)。 蛋黄型空心球催化剂技术极大地增强了对可见光的吸收，其原理如图所示，该过程可描述为　 　。 24．工业上用、和在催化剂下制取甲烷、甲醇等有重要的意义。 （1）已知① ② ③ 则　 　。 （2）①利用和在催化剂的作用下合成甲醇，发生的反应如下：。在体积为2L的密闭容器中按物质的量之比为1：2充入和，测得平衡混合物中的体积分数在不同压强下随温度的变化如图1所示。下列说法正确的是　 　(填字母)。 A．该反应的，且 B．若时最初充入1mol和2mol，经过5min达到B点的平衡状态，此段时间 C．在C点时，的转化率为75% D．A、B、C、D的平衡常数大小关系： ②下图所示中(图2)虚线为该反应在使用催化剂条件下关于起始与投料比和平衡转化率的关系图。 当其条件完全相同时，请用实线在图2中画出不使用催化剂情况下平衡转化率的关系图。　 　 （3）和在雔化剂作用下可发生两个平行反应，分别生成和。 反应Ⅰ：； 反应Ⅱ： 控制和初始投料比为1：3时，温度对平衡转化率及甲醇和产率的影响如图3所示。 ①反应Ⅰ自发进行的条件是　 　。 ②由图可知温度升高的产率上升，其主要原因可能是　 　。 ③由图可知获取最适宜的温度是　 　。 （4）目前二氧化碳加氢合成甲醇常选用铜基催化剂()，在相同氢碳比下，某研究小组对催化剂组分的不同配比(假设为Cat1、Cat2、Cat3)进行了对比研究，结论如图所示。 ①催化效率最佳的催化剂是　 　，在该催化剂下工业生产中最佳温度是　 　K。 ②温度高于时，以Cat2为催化剂，转化率下降的原因可能是　 　。 25．“低碳经济”已成为全世界科学研究的重要课题，资源化利用是解决资源和能源短缺、减少碳排放的一种途径. （1）方案一：以为原料合成乙烯 以和催化合成乙烯：. 在一定压强下，将和加入1L容积不变的密闭容器中，已知温度对的平衡转化率、实际转化率和催化剂催化效率的影响如图1所示，结合图像分析该反应实际反应温度定于250℃的原因可能是　 　. 图1 （2）方案二：以为原料合成甲醇 以合成甲醇涉及的反应如下： 反应Ⅰ： 反应Ⅱ： 反应Ⅲ： 　 　，反应Ⅲ能自发进行的条件是　 　（填“高温”或“低温”）. （3）催化剂活化：（无活性）（有活性），与在活化后的催化剂表面发生反应Ⅰ，其反应历程如图2.同时伴随反应Ⅱ：. 图2 图3 已知：选择性. ①对于以上制甲醇的过程，以下描述正确的是　 　（填序号）. A.反应中经历了、键的形成和断裂 B.加压可以提高的平衡转化率 C.升高温度可以提高甲醇在平衡时的选择性 ②与混合气体以不同的流速通过反应器，气体流速与转化率、选择性的关系如图3.流速加快可减少产物中的积累，减少反应　 　（用化学方程式表示）的发生，从而减少催化剂的失活，提高甲醇选择性. （4）一定条件下，向容积为的恒容密闭容器中通入和发生上述（2）中的反应Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ，达到平衡时，容器中为，为，此时的浓度为　 　，反应Ⅱ的平衡常数为　 　.（用含、、的代数式表示） 答案解析部分 1．【答案】B 【解析】【解答】A．反应自发进行的判断依据是△H-T△S＜0，放热反应△H＜0，若△S＜0，高温下是非自发进行的反应，故A不符合题意； B．依据△H-T△S＜0反应自发进行，△H-T△S＞0属于非自发进行分析，熵增大反应△S＞0，△H＞0低温下反应自发进行，高温下反应不能自发进行，熵增的反应不一定是自发反应，故B符合题意； C．混乱度越大，熵值越大，则固体溶解是一个熵增大的过程，故C不符合题意； D．非自发反应在一定条件下也能发生，如碳酸钙的分解反应在常温下是非自发反应，但是在高温下能自发进行，故D不符合题意； 故答案为：B。 【分析】A.反应是否自发与反应吸热还是放热无关； C.混乱度越大，熵值越大； D.非自发反应在一定条件下也能发生。 2．【答案】C 【解析】【解答】A．该反应前后气体分子数减少，为熵减的反应，A不符合题意； B．该反应前后气体分子数减少，为熵减的反应，B不符合题意； C．该反应前后气体分子数增多，为熵增的反应，C符合题意； D．该反应前后气体分子数减少，为熵减的反应，D不符合题意； 故答案为：C。 【分析】固体变为液体，液体变为气体，为熵增加的过程，气体分子数变多，为熵增加的过程。 3．【答案】C 【解析】【解答】熵减即混乱程度减少，气体转化为液体、液体转化为固体、体转化为固体、气体化学计量数减少，均属于熵减的过程； A、干冰升华为固体转化为气体，熵增加，A错误； B、氯化钠溶于水，属于固体转化为溶液的过程，熵增加，B错误； C、气体转化为固体，熵减少，C正确； D、固体、液体转化为溶液、气体，熵增加，D错误； 故答案为：C 【分析】熵减即混乱程度减少，气体转化为液体、液体转化为固体、体转化为固体、气体化学计量数减少，均属于熵减的过程。 4．【答案】A 【解析】【解答】水蒸气变成水为放热过程，故焓变，有气体变成液体，混合程度减小，故熵变，故答案为：A. 【分析】一般来说，熵大小排序为：气体>液体>固体，所以气体变成液体时熵减小。 5．【答案】A 【解析】【解答】A．时反应自发进行，则且能自发进行的化学反应，其，故A符合题意； B．由于碳酸钙可消耗盐酸，使平衡Cl2+H2OHCl+HClO向右移动，c(HClO)增大，B不符合题意； C．对△H＜0的可逆反应来说，升高温度可使平衡逆向移动，减小反应物转化率，C不符合题意； D．分子发生有效碰撞时才能发生化学反应，D不符合题意； 故答案为：A。 【分析】A、结合判断； B、氢离子浓度减小，平衡朝正向移动； C、升高温度，平衡朝吸热方向移动； D、有效碰撞才可以发生反应。 6．【答案】C 7．【答案】A 【解析】【解答】A. 若反应，，， 则该反应在较低温度下不能自发 ，故A符合题意； B.自发反应可根据判断，熵增不一定是自发，故B不符合题意； C. 若反应中反应物总键能低于生成物总键能， 该反应为放热反应，故C不符合题意； D.碳和氧气反应不是可逆反应， 科学家不应大力研究 的条件，故D不符合题意； 故答案为：A 【分析】A.根据是否小于0判断是否自发反应； B.自发反应由判断； C.根据焓变=反应物键能-生成物的键能判断； D.碳和氧气反应不是可逆反应。 8．【答案】A 【解析】【解答】A．同种物质的熵值气体＞液体＞固体，Fe（s）→Fe（g），物质由固体到气体变化，需要吸收热量，体现混乱度增大，属于熵增大的过程，A项符合题意； B．C(g)＋ O2(g)= CO2(g)，该反应为化合反应，形成化学键的过程要放出热量，反应前后气体的体积减小，为熵减小的过程，体系混乱程度减小，B项不符合题意； C．CaO(s)＋CO2(g)=CaCO3(s)，该反应为化合反应，是一个放热反应，C项不符合题意； D．氢氧化钠固体溶解属于放热过程，第一步电离过程为吸热过程，第二步形成水合离子的过程为放热，由于第二步放出的热量更多，所以氢氧化钠溶于水的过程为放热过程，形成离子的过程混乱度增大，属于熵增大的过程，D项不符合题意； 故答案为：A。 【分析】常见的放热反应有：绝大多数的化合反应（灼热的炭与二氧化碳反应除外）、燃烧反应、金属与水或酸的反应、酸碱中和，铝热反应等； 常见的吸热反应有：绝大多数的分解反应、个别的化合反应（如灼热的炭与二氧化碳反应）、少数的复分解反应（如盐酸与碳酸氢钠反应）、以C、CO、H2为还原剂的氧化还原反应反应等。 生成物气体物质的量越多，体系的混乱度越大。 9．【答案】D 10．【答案】C 【解析】【解答】A．ΔH-TΔS<0时反应即可自发，吸热反应ΔH＞0、若ΔS＞0，导致ΔH-TΔS＜0即可自发，例如氢氧化钡晶体和氯化铵晶体反应是吸热反应，在室温下即可自发，A不符合题意； B．ΔH-TΔS<0时反应即可自发，放热反应ΔH＜0、若ΔS＜0，导致ΔH-TΔS＜0即可自发，例如氨气和氯化氢化合为氯化铵晶体的反应是熵减的放热反应，在室温下即可自发， B不符合题意； C． 熵增加且放热的反应ΔH＜0、若ΔS＞0，则必然使ΔH-TΔS＜0，在任何温度下都能自发进行，C符合题意； D． 化学反应能否自发进行，与反应焓变和熵变有关，当△H-T△S＜0时，反应自发，D不符合题意； 故答案为：C。 【分析】放热反应常常是容易进行的过程，吸热反应有些也是自发反应；自发反应的熵不一定增加，可能减小，也可能不变；反应能否自发进行取决ΔH-TΔS，当ΔS＞0、ΔH<0时，△H-T△S＜0反应一定能自发进行，非自发的反应在高温下有可能为自发反应。 11．【答案】C 【解析】【解答】A．反应Ⅰ常温下自发，则ΔG＜0，与反应速率快慢无关，A不符合题意； B．反应Ⅰ常温下自发，则ΔG=ΔH-T△S＜0，反应Ⅰ前后化学计量系数变小，则△S＜0，所以ΔH＜0 ，B不符合题意； C．催化剂不影响反应是否自发进行，C符合题意； D．根据反应Ⅱ的方程式，硼氧键、氮氢键断裂，硼氮键、氢氧键形成，即反应Ⅱ中有极性键的断裂与生成，D不符合题意； 故答案为：C。 【分析】A. ΔG＜0表示该反应能自发进行。 B. 注意反应Ⅰ前后化学计量系数变小，则△S＜0。 C.催化剂只改变反应的速率。 D. 极性键一般存在于两个不同原子之间。 12．【答案】D 【解析】【解答】A．根据燃烧热的定义可知：C(金刚石，s)+O2(g)=CO2(g) ΔH=-395.40kJ·mol−1，C(石墨，s)+O2(g)=CO2(g) ΔH=-393.51kJ·mol−1，反应C(石墨)→C(金刚石)的ΔH=(-393.51kJ·mol−1)-(-395.40kJ·mol−1)=1.89kJ·mol−1＞0，ΔS=S(金刚石)-S(石墨)=2.4J·K−1·mol−1-5.7J·K−1·mol−1=-3.3J·K−1·mol−1＜0，A不符合题意； B．由公式∆G=∆H−T∆S可知，该反应∆G=1.89kJ·mol−1-298K×(-3.3J·K−1·mol−1)=2.8734kJ·mol−1，B不符合题意； C．由A选项可知，反应C(石墨)→C(金刚石)是吸热反应，说明质量相同时，石墨的能量较低，则石墨比金刚石稳定，C不符合题意； D．由于金刚石的密度比石墨大，故质量相同时，金刚石的体积小，则反应C(石墨)→C(金刚石)是体积减小的过程，由影响相变速率的因素可知，随着体积差的增大，增大压强，成核速率加快，有利于相变向密度大的多面体方向转变；故超高压条件下，石墨有可能变为金刚石，D符合题意； 故答案为：D。 【分析】A．根据燃烧热的定义； B．利用公式∆G=∆H−T∆S计算； C．由A选项可知，能量越低，越稳定； D．依据影响相变速率的因素可知，随着体积差的增大，增大压强，成核速率加快，有利于相变向密度大的多面体方向转变分析。 13．【答案】B 【解析】【解答】根据图示，同温度下，压强越大，Z的质量分数越大，说明压强越大，平衡正向移动，因此a+b＞c，说明熵变增大，同一压强下，温度越高，Z的质量分数越低，说明温度越高，平衡逆向移动，说明正反应放热，因此 ，故答案为：B 【分析】根据图示，相同温度下，压强增大，平衡正向移动，相同压强下，温度越高，平衡逆向移动即可判断。 14．【答案】A 15．【答案】C 【解析】【解答】A．根据气体物质的化学计量数分析，该反应的ΔS<0，A项不符合题意； B．该反应的平衡常数可表示为 ，B项不符合题意； C．其他条件相同，增大 ，氮气的转化率提高，H2转化率减小，C项符合题意； D．使用催化剂不能改变反应的焓变，可以影响活化能，D项不符合题意。 故答案为：C。 【分析】A.该反应是气体体积减小的反应，ΔS<0； B.平衡常数等于生成物浓度的系数次幂的乘积比上反应物浓度的系数次幂的乘积； C.增大一种反应物的浓度，另一种反应物的转化率变大，自身转化率变小； D.催化剂不影响焓变。 16．【答案】B 17．【答案】D 18．【答案】D 【解析】【解答】A．①为熵减小的反应，A不符合题意； B．②为熵增加的反应，B不符合题意； C．反应①熵减小，反应②熵增加，C不符合题意； D．反应①熵减小，反应②熵增加，D符合题意； 故答案为：D。 【分析】熵即为混乱程度。 19．【答案】C 【解析】【解答】A、当ΔH-TΔS<0时反应自发进行，由此可知，焓变只是影响反应自发进行的因素之一，并非唯一因素，故A错误； B、自发反应的熵不一定增大，如氨气与氯化氢的反应属于自发反应，非自发反应的熵不一定减小，故B错误； C、 的ΔS>0，其在常温下不能自发进行，说明该反应的 ，故C正确； D、 的ΔS<0，该反应能自发进行，则其 ，故D错误； 故答案为：B。 【分析】A、焓变是影响反应自发还是非自发的因素之一； B、熵变是影响反应自发进行的因素之一； CD、根据ΔH-TΔS<0时反应自发进行分析。 20．【答案】A 【解析】【解答】A．上述，反应为自发反应，故，A项符合题意； B．根据反应方程式，上述反应平衡常数，B项不符合题意； C．温度升高，正逆速率都加快，C项不符合题意； D．空燃比过大会增加NO的排放，空燃比过小燃料燃烧不充分，会增加CO的排放，空燃比过大过小都会造成污染，要根据实际情况采用合适的空燃比，D项不符合题意； 故答案为：A。 【分析】A.该反应为自发反应，则△G=△H-△S＜0，其中△H＞0，则。 B.平衡常数表达式为生成物浓度幂之积与反应物浓度幂之积的比。 C.升温，正逆反应速率都增大。 D.空燃比过大会增加NO的排放，空燃比过小燃料燃烧不充分，会增加CO的排放。 21．【答案】（1）BD；充分利用能量；有利于控制反应温度，防止温度过高，上述平衡左移，降低原料转化率 （2）M点之前，尚未平衡。恒压下升温，体积变大，反应物浓度减小对速率的影响小于温度升高对速率的影响。故随着温度升高，速率加快，SO2的物质的量减小，体积分数减小。；16；45：32 （3）D （4）ON- NO* +CO(g) ON-NO-CO*；ON-N*+CO(g) N2*+CO2* 【解析】【解答】（1）①A．反应自发进行的条件是△G=△H-T△S＜0，反应Ⅰ前后气体分子数减小，即△S＜0，该反应的△H＜0，所以低温利于反应Ⅰ的自发进行，A不符合题意； B．反应Ⅱ前后气体分子数不变，即△S=0，所以反应Ⅱ的△S对该反应的自发性影响不大，B符合题意； C．根据盖斯定律，反应Ⅰ+2×反应Ⅱ可得到反应2SO2(g)+O2(g)2SO3(g) △H＜0，该反应前后气体分子数减小，即△S＜0，该反应的△H＜0，所以低温利于该反应的自发进行，C不符合题意； D．一定量SO2和O2反应一段时间后，若还未达到平衡，升高温度，加快反应速率，利于正向移动，达到平衡，即SO3的体积分数变大，D符合题意； 故答案为：BD。 ②在合成SO3时，向反应容器中适时通入冷激气，防止温度过高，导致上述平衡左移，降低原料转化率。 （2）①根据图示信息可知，M点之前，尚未达到平衡。恒压下升温，体积变大，反应物浓度减小对速率的影响小于温度升高对速率的影响。 ②平衡时NO的物质的量分数为40%，根据化学方程式可推出平衡时SO3的物质的量分数也为40%，且SO2和NO2转化的物质的量分数均为40%，开始SO2和NO2的物质的量相同，可推出平衡时SO2和NO2的物质的量的分数均为（1-2×40%）÷2=10%，所以Kx=。 ③ 根据SO2(g)+NO2(g) SO3(g)+NO(g)，假设起始SO2和NO2的物质的量分别为x、y，提高原料中NO2的比例，使平衡时SO3的产率为90%，则平衡时，SO2、NO2、SO3、NO的物质的量分别为0.1x、（y-0.9x）、0.9x、0.9x，保持上述条件不变，则平衡常数相同，所以， ，解得x：y=32：45，即起始SO2和NO2的物质的量比为32：45。 （3）根据表格信息，100min时N2O完全反应，说明N2O分解成氮气和氧气的反应不是可逆反应，不存在化学平衡，升高温度，容器内气体压强移动变大。 （4）该反应是CO和NO在催化剂作用下反应生成N2和CO2气体，所以反应历程中吸附态均为中间产物，则表面反应第二步反应为ON- NO* +CO(g) ON-NO-CO*，第四步反应为ON-N*+CO(g) N2*+CO2*。 【分析】（1）①反应自发进行的条件是△G=△H-T△S＜0，结合勒夏特列原理进行分析。 ②合成SO3时，向反应容器中适时通入冷激气，防止温度过高，导致上述平衡左移。 （2）①M点之前，尚未达到平衡，结合勒夏特列原理进行分析。 ②根据题干信息、化学方程式可推出反应物转化的物质的量分数，进一步推出平衡时其他物质的物质的量分数。 ③ 温度不变，则平衡常数不变；物质的产率=实际产生的量÷理论产生的量。 （3）反应物能完全反应，说明该反应不是可逆反应，不存在化学平衡。 （4）该反应是CO和NO在催化剂作用下反应生成N2和CO2气体，吸附态均为中间产物。 22．【答案】－1 159.2；能；放热；95%；80；925 ℃(920－930 ℃均正确)；温度太高，降低催化剂活性；温度过高，使 SNCR 脱硝技术的主要反应的平衡逆向移动 23．【答案】（1）+2H2O+2e-=+2OH- （2）反应II的>0，反应能白发进行，则S>0；反应Ⅰ、反应Ⅱ、反应Ⅲ都是吸热反应，温度低于873K时，随着温度的升高，反应Ⅱ正向进行的程度大于反应Ⅲ正向进行的程度；反应Ⅱ （3）蛋黄型空心球催化剂吸收紫外线的能量，使H2O失去电子生成O2和H+，CO2得到电子生成CH4、CH3OH、H2O 【解析】【解答】（1）由题图可知，A极上转化为，发生的是还原反应，则A极为阴极，电极反应为+2H2O+2e-=+2OH-。 （2）①根据盖斯定律，反应II=反应I-反应II，则=+247. 1kJ/mol-205.9kJ/mol=+41.2kJ/mol，反应II的>0，反应能白发进行，则S>0。 ②反应Ⅰ、反应Ⅱ、反应Ⅲ都是吸热反应，温度低于873K时，随着温度的升高，反应Ⅱ正向进行的程度大于反应Ⅲ正向进行的程度，所以水蒸汽的流出量随温度升高而增大。 ③由图中信息可知，在873-1200K间升高温度，CO2 的转化率始终大于CH4，说明在该温度范围内反应II 的化学反应速率始终大于反应III。 （3）由图可知，该过程可描述为蛋黄型空心球催化剂吸收紫外线的能量，使H2O失去电子生成O2和H+，CO2得到电子生成CH4、CH3OH、H2O。 【分析】（1）依据元素化合价降低，作阴极；元素化合价升高，作阳极； （2）①根据盖斯定律；依据ΔG=ΔH-TΔS＜0分析； ②根据影响化学平衡移动的因素分析； ③依据图中信息判断； （3）依据图中信息进行描述。 24．【答案】（1）-166 （2）C； （实线虚线完全重合） （3）低温；由图可得，温度升高，CO2平衡转化率上升、CO的产率上升、温度高于250 ℃时甲醇的产率降低，则反应Ⅱ正反应是吸热反应，温度升高平衡正向移动，CO产率升高；250 ℃ （4）Cat1；T3；催化剂失活 【解析】【解答】（1）根据盖斯定律，由2×②-2×③-①可得CO2(g)+4H2(g)⇌CH4(g)+2H2O(g) △H=2×（-572kJ•mol-1）-2×（-44kJ•mol-1）-（-890kJ•mol-1）=-166kJ•mol-1，即a=-166。 （2）①A.由图可知，压强相同时，升温会使CH3OH的体积分数减小，说明平衡逆向移动，则该反应的逆反应为吸热反应，正反应为放热反应，即△H＜0，该反应是正向气体分子数减小的反应，温度相同时，增大压强，平衡正向移动，CH3OH的体积分数增大，所以p1＞p2＞p3，错误； B.根据题干信息可知，若p1时最初充入1molCO和2mol H2，经过5min达到B点的平衡状态，由图可知平衡时CH3OH的体积分数为70%，设CH3OH的变化量为xmol，列三段式如下： 　 CO(g) ＋2H2(g) CH3OH(g) 起始（mol） 1 2 　 0 转化（mol） x 2x 　 x 平衡（mol） 1-x 2-2x 　 x 根据，解得x=0.875，则5min内v(CH3OH)==0.0875mol·L-1·min-1，错误； C.根据题干信息，设最初充入amol CO，则最初充入的n(H2)=2amol，由图知C点时CH3OH的体积分数为50%，设CO的变化量为ymol，列三段式如下： 　 CO(g) ＋2H2(g) CH3OH(g) 起始（mol） a 2a 　 0 转化（mol） y 2y 　 y 平衡（mol） a-y 2a-2y 　 y 根据，得y=0.75a，则CO的转化率为×100%=75%，正确； D.平衡常数只与温度有关，温度不变，平衡常数不变，所以B、C、D的平衡常数大小关系是B=C=D，由A项知该反应为放热反应，升温利于平衡逆向移动，平衡常数减小，则A、B的平衡常数大小关系是A＞B，所以A、B、C、D的平衡常数大小关系：A＞B=C=D，错误。 ②当其他条件完全相同时，是否使用催化剂，不影响CO平衡转化率，其图为 （3）①由图一可知，升高温度，CO2平衡转化率增大，但高于250℃后，甲醇的产率减小，说明反应Ⅰ平衡逆向移动，则反应Ⅰ的逆反应为吸热反应，正反应为放热反应，即△H＜0，且反应Ⅰ为正向气体分子数减小的反应，即△S＜0，反应Ⅰ要自发进行，需满足△H-T△S＜0，则T＜，故反应Ⅰ自发进行的条件是低温。 ②由图一可得，温度升高，CO2平衡转化率上升，CO的产率上升，但温度高于250℃时，甲醇的产率降低，说明反应Ⅰ平衡逆向移动，反应Ⅱ正向移动，则反应Ⅱ正反应是吸热反应，温度升高使反应Ⅱ平衡正向移动，CO产率升高。 ③由图一可知，低于250℃时，甲醇的产率随温度升高而升高，高于250℃时，甲醇的产率随温度升高而降低，故获取CH3OH最适宜的温度是250℃。 （4）①由图可知，在一定温度下，CO2转化率高的对应的催化剂的催化效率最佳，所以催化效率最佳的催化剂是Cat1；在该催化剂下工业生产中最佳温度是T3K。 ②温度高于时，以Cat2为催化剂，转化率下降的原因可能是催化剂失活。 【分析】（1）根据盖斯定律进行分析，注意单位。 （2）①A.一定条件下，升温利于平衡向吸热反应方向移动，加压利于平衡向体积分数减小的方向移动。 B.根据化学平衡三段式进行分析。 C.根据化学平衡三段式进行分析。 D.平衡常数只与温度有关，温度不变，平衡常数不变。 ②当其他条件完全相同时，是否使用催化剂，不影响平衡移动。 （3）①升温利于平衡向吸热反应方向移动，反应自发进行的条件是△G=△H-T△S＜0。 ②升温利于平衡向吸热反应方向移动。 ③由图一可知，低于250℃时，甲醇的产率随温度升高而升高，高于250℃时，甲醇的产率随温度升高而降低。 （4）①由图可知，在一定温度下，CO2转化率高的对应的催化剂的催化效率最佳。 ②温度高于时，以Cat2为催化剂，转化率下降的原因可能是催化剂失活。 25．【答案】（1）250℃时，催化剂催化效率最好，二氧化碳的实际转化率最大 （2）-49.58；低温 （3）AB； （4）； 【解析】【解答】（1）根据图示信息可知，250℃时，催化剂催化效率最好，CO2实际转化率最大，所以该反应实际反应温度定于250℃。 （2）根据盖斯定律可知，反应Ⅰ=反应Ⅱ+反应Ⅲ，所以△H1=△H2+△H3=41.19kJ/mol+(-90.77kJ/mol)=-49.58kJ/mol。反应能自发进行的条件是△G=△H-T·△S＜0，而反应Ⅲ的△H、△S均小于0，则反应Ⅲ能自发进行的条件是低温。 （3）①A.根据图2信息可知，反应中经历了In-C、In-O键的形成和断裂，正确。 B.根据CO2制甲醇的反应方程式可知，该反应前后气体分子数减小，加压利于平衡正向移动，则加压可以提高CO2的平衡转化率，正确。 C.根据CO2制甲醇的反应方程式可知，该反应为放热反应，升温利于平衡逆向移动，生成甲醇所用的n(CO2)减少，所以不会提高甲醇在平衡时的选择性，错误。 ②根据图3信息，流速加快会降低CO2转化率，提高CH3OH的选择性，结合也减少产物中H2O的积累，则也会减少反应 的发生。 （4）根据反应Ⅰ、Ⅱ可知，生成1mol CH3OH或1mol CO的同时，生成1molH2O（g），根据题干信息，反应达到平衡时，容器中n(CH3OH)=a mol，n(CO)=b mol，所以n（H2O）=（a+b）mol，则平衡时c（H2O）=mol/L。根据题干信息，反应开始，n（CO2）=1mol，n（H2）=3 mol，平衡时，n(CH3OH)=a mol，n(CO)=b mol，结合反应Ⅰ，消耗n（CO2）=a mol，消耗n（H2）=3a mol，结合反应Ⅱ，消耗n（CO2）=b mol，消耗n（H2）=b mol，所以平衡时n（CO2）=（1-a-b）mol，n（H2）=（3-3a-b） mol，n（H2O）=（a+b）mol，则反应Ⅱ的平衡常数K== 。 【分析】 （1）250℃时，催化剂催化效率最好，CO2实际转化率最大。 （2）反应Ⅰ=反应Ⅱ+反应Ⅲ；反应能自发进行的条件是△G=△H-T·△S＜0。 （3）①注意化学平衡的影响因素及移动原理。 ②根据图3信息，流速加快会降低CO2转化率，提高CH3OH的选择性。 （4）根据反应Ⅰ、Ⅱ可知，生成1mol CH3OH或1mol CO的同时，生成1molH2O（g），结合平衡时n(CH3OH)和n(CO)进行分析。根据题干信息及反应Ⅰ、Ⅱ，可知消耗的n（CO2）和n（H2），可得到平衡时的n（CO2）、n（H2）和n（H2O），结合反应Ⅱ的平衡常数K=进行分析。 学科网（北京）股份有限公司 $$