题型02 焓判据与熵判据的相关计算及联合判断化学反应的判断-【好题汇编】备战2024-2025学年高二化学上学期期中真题分类汇编（上海专用）

题型02 焓判据与熵判据的相关计算及联合判断化学反应的方向 一、单选题 1．在容积不变的密闭容器中，一定量的NO和O2发生反应 ，下列说法正确的是 A．仅适当增大压强，△H也适当增大 B．每消耗4.48LNO(g)，此时生成0.1mol(g) C．仅适当升高温度，有利于提高O2的平衡转化率 D．当时，该反应达到平衡 2．反应 是工业上生产硫酸的重要化学过程之一、下列说法正确的是 A．加入高效催化剂，减小 B．反应物的总能量小于生成物的总能量 C．升高温度，、均增大 D．1mol与0.5mol在一定条件下充分反应，放出98.9kJ能量 3．水凝结成冰的过程中，其焓变和熵变正确的是 A．ΔH>0，ΔS>0 B．ΔH<0，ΔS>0 C．ΔH<0，ΔS<0 D．ΔH>0，ΔS<0 4．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 5．已知某些化学反应的焓变、熵变如下表所示，假设它们不随温度变化，下列说法正确的是 化学反应 ① +98 -57.2 ② -176 -285 ③(s，石墨) -59 +146 A．反应①在高温下能自发进行 B．反应②能自发进行的温度 C．反应③只有在低温下能自发进行 D．若将、C固体粉碎，反应③的反应速率和平衡常数K都增大 6．已知：在、下白锡转化为灰锡的反应焓变和熵变分别为，。现把白锡制成的器皿放在常温、的室内，它会不会变成灰锡而不能再继续使用 A．会变成灰锡 B．只有继续升高温度才会变成灰锡 C．只有继续降低温度才会变成灰锡 D．无法确定 7．图表示生成几种氯化物反应的自由能变化随温度变化情况。若在图示温度范围内焓变和熵变不变，且，其中R为常数，T为温度。下列说法错误的是 A．反应①在温度a时的平衡常数为1 B．反应②的平衡常数随温度升高而增大 C．图示温度范围内，③④是自发进行的 D．由图可知从平衡角度分析高温下可用还原制备 8．下列反应的焓变和熵变与图示过程相符的是    A．2Na(g)＋Cl2(g)=2NaCl(s) B．N2(g)＋3H2(g)⇌2NH3(g) C．2N2O5(g)⇌4NO2(g)＋O2(g) D．Zn(s)＋H2SO4(aq)=ZnSO4(aq)＋H2(g) 9．下列说法正确的是 A．ΔH<0、ΔS>0的反应在温度低时不能自发进行 B．因为焓变和熵变都与反应自发性有关，因此焓变或熵变均可单独作为反应自发性的判据 C．NH4HCO3(s)═NH3(g)+H2O(g)+CO2(g)  △H=+185.57kJ/mol能自发进行，原因是体系有自发地向混乱度增大的方向转变的倾向 D．化学反应的限度不可以通过改变条件而改变 10．下列说法正确的是 A．在常温下，放热反应一般能自发进行，吸热反应都不能自发进行 B．  ，在无催化下不加热也能自发进行，原因是反应有自发地向混乱度增加的方向转变的倾向 C．焓变和熵变都与反应的自发性有关，因此焓变或熵变均可以单独作为反应自发性的判据 D．在其他外界条件不变的情况下，使用催化剂可以改变化学反应进行的方向 11．335℃时，在恒容密闭容器中，1molC10H18 (l)催化脱氢的反应过程如下： 反应Ⅰ：    反应Ⅱ：     反应Ⅰ和反应Ⅱ的平衡常数分别为和，反应过程中能量的变化及和的产率(x)随时间的变化关系如图1和图2所示。下列说法正确的是 A．反应I的焓变，反应II的熵变 B．若温度高于335℃，则当时，所需时间可能小于8h C．更换更高效的催化剂能提高的平衡产率 D．缩小容器体积，和均减小 12．下列关于焓变和熵变的说法正确的是 A．的反应一定能自发进行 B．的反应一定能自发进行 C．的反应能自发进行 D．的反应一定没有进行 13．将一定量纯净的氨基甲酸铵置于特制的密闭真空容器中(假设容器体积不变，固体试样体积忽略不计)，使其达到分解平衡：NH2COONH4(s) 2NH3(g)＋CO2(g)。实验测得不同温度下的平衡数据列于下表，下列说法错误的是 温度/℃ 15.0 20.0 25.0 30.0 35.0 平衡总压强/kPa 5.7 8.3 12.0 17.1 24.0 平衡气体总浓度/10－3 mol·L－1 2.4 3.4 4.8 6.8 9.4 A．当混合气体平均相对分子质量为26时说明该反应已达平衡 B．达到平衡后，若在恒温下压缩容器体积，氨基甲酸铵固体的质量增大 C．根据表中数据，计算15.0 ℃时的分解平衡常数约为2.0×10－9 D．因该反应熵变(ΔS)大于0，焓变(ΔH)大于0，所以在高温下自发进行 14．下列说法正确的是 A．NH4HCO3(s)═NH3(g)+H2O(g)+CO2(g)△H=+185.57kJ⋅mol−1，能自发进行，原因是△S>0 B．常温下，放热反应一般能自发进行，吸热反应都不能自发进行 C．焓变或熵变均可以单独作为反应自发性的判据 D．在其他外界条件不变的情况下，使用催化剂可以改变化学反应进行的方向 二、填空题 氨是化肥工业、纯碱工业、有机合成工业的重要原料之一。已知工业合成氨反应： 　 15．该反应若要自发进行，推动的主要因素是 。 A．焓变    B．熵变 通过计算判断，室温下()该反应是 。 A．自发反应    B．非自发反应 16．在密闭容器中充入和进行反应，后测得容器内压强变为原来的0.8倍，则内 ，下列能够表明反应达到平衡的是 (填字母)。 A．的浓度不再变化    B． C．气体的密度不再变化    D．气体的平均相对分子质量不再变化 17．对于合成氨反应，达到平衡后，下列分析正确的是_____。 A．升高温度，正反应的反应速率减小，逆反应的反应速率增大，平衡逆向移动 B．加入催化剂，有利于提高平衡时氨气的产率 C．减小反应物浓度，对逆反应的反应速率影响更大 D．增大压强，对正反应的反应速率影响更大 18．在化学反应A(g)＋B(g)2C(g)＋D(g)　ΔH=Q kJ·mol-1过程中的能量变化如图所示，回答下列问题。 (1)Q 0 (填“>”“<”或“=”)。 (2)熵变ΔS 0(填“>”“<”或“=”)。 (3)该反应 自发进行(填“能”或“不能”)。 (4)升高温度，平衡常数K (填“增大”“减小”或“不变”)，平衡向 方向移动，平衡向该方向移动的理由是 。 19．（ I ）在一个容积固定不变的密闭容器中进行反应：2X(g) + Y(g)2Z(g)，已知将2molX和1molY充入该容器中，反应在绝热条件下达到平衡时，Z的物质的量为pmol。回答下列问题： （1）若把2molX和1molY充入该容器时，处于状态I，达到平衡时处于状态II（如图1），则该反应的△H 0，熵变△S_____0 ( 填：“< ，> ，= ”)。该反应在 （填:高温或低温）条件下能自发进行。 （2）该反应的v-t图象如图2中左图所示。若其他条件不变，仅在反应前加入合适的催化剂，则其v-t图象如图2中右图所示。以下说法正确的是 。 ①a1>a2 ②b1<b2 ③ t1>t2 ④ 右图中阴影部分面积更大 ⑤两图中阴影部分面积相等 （3）若该反应在容积可变的密闭容器中发生，在温度为T1、T2时，平衡体系中X的体积分数随压强变化曲线如图所示。下列说法正确的是 。 A．A、C两点的反应速率：A＞C B．A、C两点的气体密度：A＜C C．B、C两点的气体的平均相对分子质量：B＜C D．由状态B到状态A，可以用加热的方法 （II）在容积可变的密闭容器中发生反应：mA(g) + nB(g)pC(g) ,在一定温度和不同压强下达到平衡时，分别得到A的物质的量浓度如下表 压强p/Pa 2×105 5×105 1×106 c(A)/mol·L-1 0.08 0.20 0.44 （1）当压强从2×105 Pa增加到5×105 Pa时，平衡 移动（填：向左，向右，不）。 （2）维持压强为2×105 Pa，当反应达到平衡状态时，体系中共有amol气体，再向体系中加入bmolB,当重新达到平衡时，体系中气体总物质的量是 mol.。 （3）当压强为1×106 Pa时，此反应的平衡常数表达式： 。 （4）其他条件相同时，在上述三个压强下分别发生该反应。2×105 Pa时，A的转化率随时间变化如下图，请在图中补充画出压强分别为5×105 Pa 和1×106 Pa时，A的转化率随时间的变化曲线（请在图线上标出压强）。 三、计算题 20．已知甲烷隔绝空气在不同温度下有可能发生如下两个反应：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，在图书馆查到了如下热力学数据： ①的ΔH(298 K)=74.848 kJ·mol-1，ΔS(298 K)=80.674 J·mol-1·K-1 ②的ΔH(298 K)=376.426 kJ·mol-1，ΔS(298 K)=220.211 J·mol-1·K-1 已知焓变和熵变随温度变化很小。请帮助这位同学考虑如下问题： (1)判断②反应是高温自发还是低温自发： (填“高温”或“低温”)。 (2)通过计算判断①反应在常温下能否自发进行： 。 (3)求算制取炭黑的允许温度范围： 。 (4)为了提高甲烷的碳化程度，你认为下面四个温度中最合适的是___________(填字母)。 A．905.2 K B．927 K C．1 273 K D．2 000 K 四、解答题 21．氨是一种重要的化工原料，可用于制造氨态化肥。已知： 。回答下列问题： (1)已知上述反应的熵变为，该反应能自发进行的温度可能是______（填标号）。 A．25℃ B．150℃ C．1273℃ D．1457.5℃ (2)在恒温恒容条件下，充入等物质的量和合成氨气，下列情况表明该反应达到平衡态的是______（填标号）。 A．混合气体密度不随时间变化 B．体积分数不随时间变化 C．混合气体总压强不随时间变化 D．与消耗速率之比为3：2 (3)在催化剂作用下，合成氨的反应速率为（k为速率常数，只温度、催化剂有关，与浓度无关。a、、为反应级数，可取正整数、负整数、0，也可取分数）。为了测定反应级数，在一定温度下进行实验，其结果如下： 序号 反应速率 Ⅰ 1 2 1 V Ⅱ 2 2 1 2v Ⅲ 1 2 0.1 10v Ⅳ 1 4 1 4v ① ②已知经验公式（其中、k分别为活化能、速率常数，R、C为常数，T为温度）。在催化剂作用下，测得与温度的关系如图1所示。 催化效率较高的是 （填“Cat1”或“Cat2”），在Cat2催化剂作用下。活化能为 。 (4)在体积均为2L的甲、乙两恒容密闭容器中分别通入1mol和3mol，分别在不同条件下达到平衡，测得的物质的量与时间的关系如下图2所示。 ①相对甲，乙仅改变的一个条件是 ，正反应速率 （填“>”、“<”或“＝”）b。 ②在该条件下，乙的平衡常数为 （结果保留2位小数）。 22．尿素是人类历史上首个由无机物人工合成的有机物。合成尿素的历程一般认为如下两步： Ⅰ． Ⅱ． (1)将一定量的氨气和二氧化碳置于容器中，假设仅发生反应Ⅰ(假设容器体积不变，固体试样体积忽略不计)，使其达到平衡。该条件下的平衡数据如下表，下列说法正确的是_______。 温度/℃ 15.0 20.0 25.0 30.0 35.0 平衡总压强/kPa 5.7 8.3 12.0 17.1 24.0 平衡气体总浓度 2.4 3.4 4.8 6.8 9.4 A．该可逆反应达到平衡的标志之一是混合气体平均相对分子质量不变 B．因该反应熵变小于0，焓变小于0，所以在高温下正向自发进行 C．达到平衡后，若在恒温下压缩容器体积，固体的质量增加 D．根据表中数据，计算15.0℃时的平衡浓度为 (2)如图中能定性表示反应Ⅰ的，随温度变化的曲线是 。 A．A曲线B．B曲线 (3)若反应Ⅱ为慢反应，下列示意图中能体现上述反应能量变化的是_______。 A． B． C． D． (4)催化还原法能治理氮氧化物污染。如图所示是一定时间内，在不同温度下分别使用催化剂Mn和Cr时的脱氮率，由此可知工业上使用的最佳催化剂和相应最佳温度分别为 ；使用Mn作催化剂时，脱氮率b～a段呈现如图所示变化的原因可能是 。 23．随意排放会造成雾霾、光化学烟雾等污染。可以用不同方法处理，防止汽车尾气中的、污染空气。请回答： (1)已知：反应Ⅰ： 反应Ⅱ： 反应Ⅲ：室温下，将转化成无毒物质的热化学方程式： ，该反应在 (填“高温”、“低温”或“任意温度”)下可以自发进行，反应Ⅲ的速率可表示为，为常数。当氧气浓度为时，与速率的关系如表所示，则 。 0.8 1.6 3.2 6.4 10.2 81.6 652.8 5222.4 (2)汽车的催化转化器中发生的主要反应为： 。 ①恒温恒容密闭容器内充入一定量的NO和CO，发生上述反应。下列能说明反应达到平衡状态的是 (填字母序号)。 A．容器内气体的密度不再改变    B．容器内气体的平均摩尔质量不再改变 C．容器内气体的压强不再改变    D． ②容积均为的三个恒容密闭容器中分别通入和，发生上述反应，a、b、c三组实验的反应温度分别记为、、。恒温恒容条件下反应各体系压强的变化如图所示。三组实验对应温度的大小关系是 (用、、表示)，实验条件下，反应的平衡常数 。    ③已知在相同条件下，存在(其中，为焓变，为熵变，为温度，为平衡常数，为常数)，请在答题卡图中画出该反应的随变化的图像 。 24．2020年中国向世界宣布2030年前实现碳达峰，2060年前实现碳中和。转化和吸收CO2的研究成为更加迫切的任务。 (1)天津大学某研究所研究了CO2催化加H2合成低碳烯烃的反应。 ①已知H2和C2H4两种气体的燃烧热△H分别为-285.8kJ·mol-1和-1411.0kJ∙mol-1。则反应2CO2(g)+6H2(g)=C2H4(g)+4H2O(l) △H= kJ∙mol-1。已知在等温、等压条件下的封闭体系中，自由能(△G)与体系的焓变和熵变的定量关系为△G=△H-T△S，当△G<0时，反应可以自发进行。由此可知，上述反应能够自发进行的条件是 (填“较高温度”或“较低温度”)。 ②CO2催化加H2还可能生成其它含碳化合物。研究发现，Fe、Co固体双催化剂的成分对相同时间内CO2转化率和产物选择性有重要作用，部分研究数据如下表所示。下列说法中错误的是 。 实验编号 n(Fe)：n(Co) CO2转化率/% CO选择性/% CH4选择性/% C2H4选择性/% 反应后固体的成分 1 100：0 1.1 100 0 0 Fe和少量Fe3O4 2 50：50 30.5 36.8 42.9 20.3 Fe和Co 3 0：100 69.2 2.7 97.1 0.2 Co A．实验1的化学方程式为3Fe+4CO2=Fe3O4+4CO B．该制备最好选用金属Co作催化剂 C．从化合价角度看反应中CH4应比C2H4优先产生 D．n(Fe)：n(Co)对该制备过程影响很大 (2)某课题组研究了不同催化剂对反应3H2+CO2=CH3OH+H2O的影响。 ①下图是某铜基催化剂催化该反应的反应历程。图中的0.58、1.23等是对应反应的能垒(活化能)。则反应3H2(g)+CO2(g)CH3OH(g)+H2O(g)的焓变 0(填“>”或“<”)。反应过程中H2(g)=2H*共发生了 次。生成H2COO*那一步的化学方程式为 ，该反应与H2COOH*=H2CO*+OH*相比，在同一条件更 (填“难”或“易”)进行。 ②向恒压(3.0MPa)密闭装置中通入反应物混合气(CO2和H2物质的量比1：2)。测得甲醇时空收率与反应起始温度的关系曲线如图所示。已知甲醇的时空收率表示单位时间、单位物质的量催化剂表面甲醇的平均生成速率。由此可知，合成CH3OH的最佳条件是 。CO2加H2制甲醇的速率方程可表示为v=k·pm(CO2)·pn(H2)，其中k为速率常数，各物质起始分压的指数为各物质的反应级数。实验结果表明，速率常数与反应级数均受反应温度的影响。使用Ni5Ga3催化剂时，169℃和223℃起始条件下，CO2反应级数m223°C/m169°C=2，H2反应级数n223°C/n169°C=1.则速率常数之比k223°C/k169°C= 。 25．天然气的主要成分为，一般还含有等烃类，是重要的燃料和化工原料。回答下列问题： (1)乙烷在一定条件可发生如下反应： 2L密闭容器中通入等物质的量的乙烷和氢气，在等压下(p)发生上述反应，乙烷的平衡转化率为。反应的平衡常数 (用物质的量分数代替平衡浓度计算)。 (2)已知反应    ，，则该反应能自发进行的最低温度为 K(假设反应的焓变与熵变不随温度变化而变化，结果保留整数)。 (3)恒温条件下，在体积可变的密闭容器中发生反应，达到平衡时，测得CO、、分别为1mol、1mol、1mol，容器的体积为3L。再往容器中通入3mol CO，此时平衡将 移动(填“向右”、“向左”或“不”)。 (4)工业合成氨中制取氢气的原理如下： Ⅰ：     Ⅱ：         ①对于反应Ⅰ，一定可以提高平衡体系中百分含量，又能加快反应速率的是 (填字母)。 a．升高温度        b．增大水蒸气浓度        c．加入催化剂        d．降低压强 ②下列措施可以提高转化率的是 (填字母)。 a．适当升高温度 b．将从反应体系中分离出来 c．保持体积不变充入He，使体系总压强增大 d．按原比例再充入和 (5)乙烯是重要的化工原料，乙炔选择性加氢合成乙烯是科学家当前关注的热点。70℃时，反应    在刚性容器中达到平衡。 ①测得在某催化剂上生成乙烯速率方程为，一定时，若，则 (填“＞”“＜”或“=”)。 ②在催化剂作用下，110℃时按体积比充入刚性容器中，发生反应、。若乙炔完全反应时，乙烯的体积分数为20％，则的转化率为 ，的选择性为 ，(的选择性=×100％) 26．尿素是一种重要的氮肥。工业上以和为原料合成尿素，在尿素合成塔中的主要反应可表示如下： 反应I：(氨基甲酸铵)   反应Ⅱ： 总反应Ⅲ： (1)的电子式为 ；中含有 键。 (2)反应I的熵变 0(填“>”“=”或“<”)，反应Ⅲ的 。 (3)下列关于尿素合成的说法正确的是___________。 A．及时分离出尿素可促使反应Ⅱ向正反应方向移动 B．从合成塔出来的混合气体分离出水蒸气后可以循环使用 C．保持容积不变，充入惰性气体增大压强，可提高总反应Ⅲ的反应速率 D．保持压强不变，降低氨碳比可提高反应I中的平衡转化率 研究反应I的逆反应对提高尿素产率有重要意义。某研究学习小组把一定量的氨基甲酸铵固体放入容积为的密闭容器中，在下分解：，时达到化学平衡。随时间变化曲线如图所示。 (4)可以判断该分解反应已经达到平衡的是___________。 A．混合气体的平均摩尔质量不变 B．密闭容器中总压强不变 C．密闭容器中混合气体的密度不变 D．密闭容器中氮气的体积分数不变 (5)时，该反应的化学平衡常数的值为 。 (6)在时间内该化学反应速率 。 (7)若其他条件不变，时将容器体积压缩到1L，时达到新的平衡。请在图中画出时间内随时间变化的曲线 。 原创精品资源学科网独家享有版权，侵权必究！9 学科网（北京）股份有限公司 $$ 题型02 焓判据与熵判据的相关计算及联合判断化学反应的方向 一、单选题 1．在容积不变的密闭容器中，一定量的NO和O2发生反应 ，下列说法正确的是 A．仅适当增大压强，△H也适当增大 B．每消耗4.48LNO(g)，此时生成0.1mol(g) C．仅适当升高温度，有利于提高O2的平衡转化率 D．当时，该反应达到平衡 【答案】D 【解析】A．当温度一定时，仅适当增大压强，△H基本不变，A不正确； B．反应的温度、压强未知，消耗的4.48LNO(g)的物质的量不一定是0.2mol，此时生成的(g)不一定是0.1mol，B不正确； C．该反应的正反应为放热反应，仅适当升高温度，平衡逆向移动，不利于提高O2的平衡转化率，C不正确； D．当时，反应进行的方向相反，且NO、NO2表示的速率之比等于化学计量数之比，则该反应达到平衡，D正确； 故选D。 2．反应 是工业上生产硫酸的重要化学过程之一、下列说法正确的是 A．加入高效催化剂，减小 B．反应物的总能量小于生成物的总能量 C．升高温度，、均增大 D．1mol与0.5mol在一定条件下充分反应，放出98.9kJ能量 【答案】C 【解析】A．加入高效催化剂，降低反应的活化能，加快反应速率，但反应的不变，A错误； B．该反应为放热反应，反应物的总能量大于生成物的总能量，B错误； C．升高温度，正反应速率和逆反应速率均增大，但逆反应速率增大的更多，C正确； D．该反应为可逆反应，1mol与0.5mol在一定条件下充分反应，放出能量小于98.9kJ，D错误； 故选C。 3．水凝结成冰的过程中，其焓变和熵变正确的是 A．ΔH>0，ΔS>0 B．ΔH<0，ΔS>0 C．ΔH<0，ΔS<0 D．ΔH>0，ΔS<0 【答案】C 【解析】水结成冰，凝固放热，且同种物质液态混乱程度大于固态，故为熵减的过程，即ΔH<0，ΔS<0，选C。 4．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】在等温、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。 5．已知某些化学反应的焓变、熵变如下表所示，假设它们不随温度变化，下列说法正确的是 化学反应 ① +98 -57.2 ② -176 -285 ③(s，石墨) -59 +146 A．反应①在高温下能自发进行 B．反应②能自发进行的温度 C．反应③只有在低温下能自发进行 D．若将、C固体粉碎，反应③的反应速率和平衡常数K都增大 【答案】B 【解析】A．由表中数据可知，反应①为吸热的熵减反应，在任何温度下都有，所以反应①在任何温度下，都能不能正向自发进行，A错误； B．反应②的能自发进行，则-176+0.285T<0，T<617.5K时，反应能正向自发进行，B正确； C．反应③为放热的熵增反应，在任何温度下均能自发进行，C错误； D．平衡常数受温度的影响，将、C固体粉碎，反应③的反应速率增大，但是平衡常数K不变，D错误； 故选B。 6．已知：在、下白锡转化为灰锡的反应焓变和熵变分别为，。现把白锡制成的器皿放在常温、的室内，它会不会变成灰锡而不能再继续使用 A．会变成灰锡 B．只有继续升高温度才会变成灰锡 C．只有继续降低温度才会变成灰锡 D．无法确定 【答案】A 【解析】在等温、等压条件下，自发反应总是向着的方向进行，直至达到平衡状态。因此，在0 ℃、100 kPa条件下，白锡会不会变为灰锡的问题就转化为求算值的问题，，因此在该条件下白锡会变为灰锡； 故选A。 7．图表示生成几种氯化物反应的自由能变化随温度变化情况。若在图示温度范围内焓变和熵变不变，且，其中R为常数，T为温度。下列说法错误的是 A．反应①在温度a时的平衡常数为1 B．反应②的平衡常数随温度升高而增大 C．图示温度范围内，③④是自发进行的 D．由图可知从平衡角度分析高温下可用还原制备 【答案】B 【解析】A．由图可知反应①在温度a时=0，根据，此时lgKp=0，则Kp=1，A项正确； B．由图可知，反应②随温度的升高逐渐增大，根据=－T，反应②的＜0，＜0，反应②的平衡常数随温度升高而减小，B项错误； C．图示温度范围内，反应③④的都小于0，故反应③④是自发进行的，C项正确； D．反应②为Si+Cl2→SiCl4，反应④为H2+Cl2→2HCl，反应H2+SiCl4→Si+2HCl可由反应④－反应②得到，温度为b时反应②和反应④的相等，反应H2+SiCl4→Si+2HCl的=0，反应达到平衡状态；温度低于b时反应④的大于反应②的，反应H2+SiCl4→Si+2HCl的＞0，反应不能自发进行；温度高于b时反应④的小于反应②的，反应H2+SiCl4→Si+2HCl的＜0，反应能自发进行；故高温下可用H2还原SiCl4制备Si，D项正确； 答案选B。 8．下列反应的焓变和熵变与图示过程相符的是    A．2Na(g)＋Cl2(g)=2NaCl(s) B．N2(g)＋3H2(g)⇌2NH3(g) C．2N2O5(g)⇌4NO2(g)＋O2(g) D．Zn(s)＋H2SO4(aq)=ZnSO4(aq)＋H2(g) 【答案】C 【解析】打开可乐瓶时，产生大量气泡，在由溶液到逸出气体过程中，溶解是放热，则逸出是吸热，则ΔH＞0，气体增多，则ΔS＞0。 A．2Na(g)＋Cl2(g)＝2NaCl(s)，该反应是化合反应，ΔH＜0，气体减少，ΔS＜0，A不符合题意； B．N2(g)＋3H2(g) ⇌2NH3(g)，该反应是化合反应，ΔH＜0，气体减少，ΔS＜0，B不符合题意； C．2N2O5(g) ⇌ 4NO2(g)＋O2(g)，该反应是分解反应，ΔH＞0，气体增多，ΔS＞0，C符合题意； D．Zn(s)＋H2SO4(aq)＝ZnSO4(aq)＋H2(g)，该反应是放热反应，ΔH＜0，气体增多，ΔS＞0，D不符合题意； 故选：C。 9．下列说法正确的是 A．ΔH<0、ΔS>0的反应在温度低时不能自发进行 B．因为焓变和熵变都与反应自发性有关，因此焓变或熵变均可单独作为反应自发性的判据 C．NH4HCO3(s)═NH3(g)+H2O(g)+CO2(g)  △H=+185.57kJ/mol能自发进行，原因是体系有自发地向混乱度增大的方向转变的倾向 D．化学反应的限度不可以通过改变条件而改变 【答案】C 【解析】A．ΔG=ΔH-TΔS，△H＜0，△S＞0的反应ΔG恒小于0，说明任何温度下该反应均能自发进行，描述错误，故A错误； B．焓变和熵变都与反应的自发性有关，ΔG＝ΔH-TΔS为判断反应自发性的判据，焓变或熵变不能单独作为反应自发性的判据，故B错误； C ．反应NH4HCO3(s)=NH3(g)+H2O(g)+CO2(g) ΔH=+185.57 kJ·mol-1的ΔS>0，ΔH>0，反应能自发进行，应满足ΔH-TΔS＜0，因此该反应能自发进行的原因是熵增效应大于焓增效应，故C正确； D．根据勒夏特列原理可知，化学反应的限度可以通过改变条件而改变，故D错误； 故答案为：C。 10．下列说法正确的是 A．在常温下，放热反应一般能自发进行，吸热反应都不能自发进行 B．  ，在无催化下不加热也能自发进行，原因是反应有自发地向混乱度增加的方向转变的倾向 C．焓变和熵变都与反应的自发性有关，因此焓变或熵变均可以单独作为反应自发性的判据 D．在其他外界条件不变的情况下，使用催化剂可以改变化学反应进行的方向 【答案】B 【解析】A．吸热反应常温下也可能自发进行，比如，故A错误； B．这个反应是分解反应，由一种固体分解生成多种气体，体系混乱度增加，所以，又由于，时反应才可自发进行，由于体系有自发向混乱度增加的方向转变的倾向，导致反应可以自发进行，故B正确； C．反应能自发进行的判断依据是，焓变和熵变不可单独作为判断依据，故C错误； D．催化剂只能加快或减慢反应速率，不能改变反应的限度和方向，故D错误； 故选B。 11．335℃时，在恒容密闭容器中，1molC10H18 (l)催化脱氢的反应过程如下： 反应Ⅰ：    反应Ⅱ：     反应Ⅰ和反应Ⅱ的平衡常数分别为和，反应过程中能量的变化及和的产率(x)随时间的变化关系如图1和图2所示。下列说法正确的是 A．反应I的焓变，反应II的熵变 B．若温度高于335℃，则当时，所需时间可能小于8h C．更换更高效的催化剂能提高的平衡产率 D．缩小容器体积，和均减小 【答案】B 【解析】A．根据图示的反应物和产物能量的相对高低，可以得到反应Ⅰ：C10H18(1)⇌C10H12(1)+3H2(g) ΔH1＞0，反应Ⅱ：C10H12(1)⇌C10H8(1)+2H2(g) 是一个气体体积增大的反应，故＞0，A错误； B．温度升高，化学反应速率加快，可以缩短反应时间，即若温度高于335℃，则当x(C10H8)=0.374时，所需时间小于8h，B正确； C．催化剂不会引起平衡移动，不影响物质的转化率，只能加快反应速率，C错误； D．平衡常数只和温度有关，和压强无关，缩小容器体积，K1和K2均不变，D错误； 故答案为：B。 12．下列关于焓变和熵变的说法正确的是 A．的反应一定能自发进行 B．的反应一定能自发进行 C．的反应能自发进行 D．的反应一定没有进行 【答案】C 【解析】A．焓判据或熵判据不能单独成为反应是否进行的唯一依据，故A错误； B．焓判据或熵判据不能单独成为反应是否进行的唯一依据，能自发进行，故B错误； C．综合判据的反应能自发进行，故C正确； D．的反应可以建立平衡状态，故D错误； 故答案为C。 13．将一定量纯净的氨基甲酸铵置于特制的密闭真空容器中(假设容器体积不变，固体试样体积忽略不计)，使其达到分解平衡：NH2COONH4(s) 2NH3(g)＋CO2(g)。实验测得不同温度下的平衡数据列于下表，下列说法错误的是 温度/℃ 15.0 20.0 25.0 30.0 35.0 平衡总压强/kPa 5.7 8.3 12.0 17.1 24.0 平衡气体总浓度/10－3 mol·L－1 2.4 3.4 4.8 6.8 9.4 A．当混合气体平均相对分子质量为26时说明该反应已达平衡 B．达到平衡后，若在恒温下压缩容器体积，氨基甲酸铵固体的质量增大 C．根据表中数据，计算15.0 ℃时的分解平衡常数约为2.0×10－9 D．因该反应熵变(ΔS)大于0，焓变(ΔH)大于0，所以在高温下自发进行 【答案】A 【解析】A项，该反应两种气体的物质的量始终为2:1，平均相对分子质量M==26，故不管是否达到平衡状态，平均相对分子质量不变，故A项错误； B项，平衡后，压缩容器体积，相当于增大压强，反应逆向移动，氨基甲酸铵固体的质量增加，故B项正确； C项，根据反应方程式，生成物的浓度之比为2:1，故c(NH3)=1.6×10-3mol/L，c(CO2)=0.8×10-3mol/L，15.0 ℃的分解平衡常数为K=c2(NH3)c(CO2)=0.8×10-3=2.0×10－9，故C项正确； D项，该反应熵变(ΔS)大于0，焓变(ΔH)大于0，所以在高温下自发进行，故D项正确。 故答案选A。 14．下列说法正确的是 A．NH4HCO3(s)═NH3(g)+H2O(g)+CO2(g)△H=+185.57kJ⋅mol−1，能自发进行，原因是△S>0 B．常温下，放热反应一般能自发进行，吸热反应都不能自发进行 C．焓变或熵变均可以单独作为反应自发性的判据 D．在其他外界条件不变的情况下，使用催化剂可以改变化学反应进行的方向 【答案】A 【解析】分析：A、反应焓变大于0，熵变大于0，反应向熵变增大的方向进行； B、某些吸热反应也可以自发进行，根据△H-T△S<0分析判断； C、根据反应自发进行的判断根据△H-T△S<0分析； D、催化剂改变反应速率不改变化学平衡。 解析:A、反应焓变大于0，熵变大于0，反应向熵变增大的方向进行，NH4HCO3(s)═NH3(g)+H2O(g)+CO2(g)△H=+185.57kJ⋅mol−1，能自发进行，原因是体系有自发地向混乱度增加的方向转变的倾向，所以A选项是正确的； B、某些吸热反应也可以自发进行，根据△H-T△S<0分析，△H>0，△S<0，常温下可以△H-T△S<0，如氢氧化钡晶体和氯化铵反应，是吸热反应，常温下可以蒸发进行，故B错误； C、根据反应自发进行的判断根据△H-T△S<0分析，反应自发进行需要焓变、熵变和温度共同决定，故C错误； D、催化剂改变反应速率不改变化学平衡，使用催化剂不可以改变化学反应进行的方向，故D错误； 所以A选项是正确的。 二、填空题 氨是化肥工业、纯碱工业、有机合成工业的重要原料之一。已知工业合成氨反应： 　 15．该反应若要自发进行，推动的主要因素是 。 A．焓变    B．熵变 通过计算判断，室温下()该反应是 。 A．自发反应    B．非自发反应 16．在密闭容器中充入和进行反应，后测得容器内压强变为原来的0.8倍，则内 ，下列能够表明反应达到平衡的是 (填字母)。 A．的浓度不再变化    B． C．气体的密度不再变化    D．气体的平均相对分子质量不再变化 17．对于合成氨反应，达到平衡后，下列分析正确的是_____。 A．升高温度，正反应的反应速率减小，逆反应的反应速率增大，平衡逆向移动 B．加入催化剂，有利于提高平衡时氨气的产率 C．减小反应物浓度，对逆反应的反应速率影响更大 D．增大压强，对正反应的反应速率影响更大 【答案】15． B A 16． AD 17．D 【分析】自发发生的反应要求；达到化学平衡态时V正=V逆（此时各组分的含量不再变化）； 15．的、正向体积减小，要使，要较小，则推动的主要因素是熵变；时则室温下该反应为自发反应； 16．①在相同的温度下，恒容密闭容器中，压强之比等于气体物质的量之比，设氮气0-2min物质得量变化量为xmol，则氢气变化量为3xmol，氨气变化量为2xmol，2min时氮气、氢气、氨气的物质的量分别为(1-x)mol、(3-3x)mol、2xmol，此时气体的总物质的量为(1-x+3-3x+2x)mol=(4-2x)mol，有，x=0.4，则； ②A．的浓度不再变化时说明各组分含量不再变化，达到平衡，A正确； B．化学反应速率之比等于化学计量数之比，，则时达到平衡态，B错误； C．都是气体参加的反应，气体质量恒定，恒容容器中体积恒定，气体的密度是个定值，不再变化不能说明达到平衡态，C错误； D．反应正向体积减小，都是气体参加的反应，气体质量恒定，正向进行时气体的物质的量减小，因此反应正向进行时平均相对分子量增大，当气体的平均相对分子质量不再变化说明各组分的含量不再变化，达到平衡态，D正确； 答案选AD。 17．A．升高温度，正、逆反应速率都增大，A错误； B．催化剂不影响化学反应限度，因此加入催化剂平衡时氨气转化率不变，B错误； C．减小反应物浓度瞬间，正反应速率减小而逆反应速率不变，因此减小反应物浓度对正反应速率影响更大，C错误； D．反应正向体积减小，平衡正向移动，因此增大压强对正反应的反应速率影响更大，D正确； 故选D。 18．在化学反应A(g)＋B(g)2C(g)＋D(g)　ΔH=Q kJ·mol-1过程中的能量变化如图所示，回答下列问题。 (1)Q 0 (填“>”“<”或“=”)。 (2)熵变ΔS 0(填“>”“<”或“=”)。 (3)该反应 自发进行(填“能”或“不能”)。 (4)升高温度，平衡常数K (填“增大”“减小”或“不变”)，平衡向 方向移动，平衡向该方向移动的理由是 。 【答案】(1)＜ (2)＞ (3)能 (4) 减小 逆反应 该反应正方向放热，升高温度，平衡向吸热方向移动 【解析】（1）反应物能量大于生成物的能量，该反应为放热反应，即Q＜0，故答案为：＜； （2）因为该反应为气体体积增大的反应，所以△S＞0，故答案为：＞； （3）因为该反应为放热反应，即△H＜0，又△S＞0，所以△G=△H-T△S＜0，肯定能自发，故答案为：能； （4）反应是放热反应，升高温度，平衡向吸热方向移动，平衡逆向进行，平衡常数减小。 19．（ I ）在一个容积固定不变的密闭容器中进行反应：2X(g) + Y(g)2Z(g)，已知将2molX和1molY充入该容器中，反应在绝热条件下达到平衡时，Z的物质的量为pmol。回答下列问题： （1）若把2molX和1molY充入该容器时，处于状态I，达到平衡时处于状态II（如图1），则该反应的△H 0，熵变△S_____0 ( 填：“< ，> ，= ”)。该反应在 （填:高温或低温）条件下能自发进行。 （2）该反应的v-t图象如图2中左图所示。若其他条件不变，仅在反应前加入合适的催化剂，则其v-t图象如图2中右图所示。以下说法正确的是 。 ①a1>a2 ②b1<b2 ③ t1>t2 ④ 右图中阴影部分面积更大 ⑤两图中阴影部分面积相等 （3）若该反应在容积可变的密闭容器中发生，在温度为T1、T2时，平衡体系中X的体积分数随压强变化曲线如图所示。下列说法正确的是 。 A．A、C两点的反应速率：A＞C B．A、C两点的气体密度：A＜C C．B、C两点的气体的平均相对分子质量：B＜C D．由状态B到状态A，可以用加热的方法 （II）在容积可变的密闭容器中发生反应：mA(g) + nB(g)pC(g) ,在一定温度和不同压强下达到平衡时，分别得到A的物质的量浓度如下表 压强p/Pa 2×105 5×105 1×106 c(A)/mol·L-1 0.08 0.20 0.44 （1）当压强从2×105 Pa增加到5×105 Pa时，平衡 移动（填：向左，向右，不）。 （2）维持压强为2×105 Pa，当反应达到平衡状态时，体系中共有amol气体，再向体系中加入bmolB,当重新达到平衡时，体系中气体总物质的量是 mol.。 （3）当压强为1×106 Pa时，此反应的平衡常数表达式： 。 （4）其他条件相同时，在上述三个压强下分别发生该反应。2×105 Pa时，A的转化率随时间变化如下图，请在图中补充画出压强分别为5×105 Pa 和1×106 Pa时，A的转化率随时间的变化曲线（请在图线上标出压强）。 【答案】（ I ）⑴<（1分），<（1分），低温（1分） ⑵②③⑤（2分） ⑶B D（2分） （II）⑴不（1分） ⑵a+b（2分） ⑶（2分）⑷（2分） 【解析】试题分析；I、（1）正方应是体积减小的可逆反应，由状态I达到状态II时压强增大，这说明平衡向逆反应方向移动。由于是绝热容器，这说明反应是放热反应，温度升高平衡向逆反应方向移动，即△H小于0；根据方程式可知正方应是体积减小的可逆反应，则熵变△S小于0；根据△G＝△H－T·△S可知，要满足反应自发则需要在低温下进行。 （2）催化剂只能改变反应速率，但不能改变平衡状态，所以使用催化剂后b1<b2、t1>t2、两图中阴影部分面积相等，答案选②③⑤。 （3）A、根据图象可知C点压强大于A点压强，所以A、C两点的反应速率：A＜C，A错误；B、根据图象可知C点压强大于A点压强，则C点容积小于A点容积，气体的质量不变，则A、C两点的气体密度：A＜C，B正确；C、根据图象可知B和C两点X的体积分数相等，则混合气体的物质的量相等，所以气体的平均相对分子质量相等，C错误，D、由状态B到状态A，X的体积分数增大，反应应该向逆反应方向进行。正方应是放热反应，因此可以用加热的方法，D正确，答案选BD。 Ⅱ、（1）当压强从2×105 Pa增加到5×105 Pa时，A的浓度是原来的2.5倍，因此平衡不移动。 （2）由于增大压强平衡不移动，这说明反应前后体积不变。因此维持压强为2×105 Pa，当反应达到平衡状态时，体系中共有amol气体，再向体系中加入bmolB,当重新达到平衡时，体系中气体总物质的量是（a＋b）mol。 （3）当压强为1×106 Pa时，A的浓度大于5×105时的2倍还多，这说明平衡向逆反应方向移动，因此此时B不是气态，则此反应的平衡常数表达式K＝。 （4）根据以上分析可知压强分别为5×105 Pa 和1×106 Pa时，反应速率均是增大的，即到达平衡的时间减少，但前者转化率不变，而后者转化率降低，则A的转化率随时间的变化曲线为。 考点：考查外界条件对反应速率和平衡状态的影响、平衡状态计算以及反应自发性判断等 三、计算题 20．已知甲烷隔绝空气在不同温度下有可能发生如下两个反应：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，在图书馆查到了如下热力学数据： ①的ΔH(298 K)=74.848 kJ·mol-1，ΔS(298 K)=80.674 J·mol-1·K-1 ②的ΔH(298 K)=376.426 kJ·mol-1，ΔS(298 K)=220.211 J·mol-1·K-1 已知焓变和熵变随温度变化很小。请帮助这位同学考虑如下问题： (1)判断②反应是高温自发还是低温自发： (填“高温”或“低温”)。 (2)通过计算判断①反应在常温下能否自发进行： 。 (3)求算制取炭黑的允许温度范围： 。 (4)为了提高甲烷的碳化程度，你认为下面四个温度中最合适的是___________(填字母)。 A．905.2 K B．927 K C．1 273 K D．2 000 K 【答案】(1)高温 (2)不能自发进行 (3)927.8～1 709.4 K (4)C 【解析】（1）反应ΔH—TΔS＜0时，反应能自发进行，由题给数据可知，反应②自发进行时反应温度T>≈1709.4 K，则该反应在高温下才能自发进行，故答案为：高温； （2）由题给数据可知，常温下时，反应①ΔH-TΔS=74.848 kJ·mol-1—80.674×10-3 kJ·mol-1·K-1×298 K≈50.807 kJ·mol-1>0，则该反应常温下不能自发进行，故答案为：不能自发进行； （3）反应ΔH—TΔS＜0时，反应能自发进行，由题给数据可知，反应①自发进行时反应温度T>≈927.8 K，反应②自发进行时反应温度T>≈1709.4 K，则利用甲烷制取炭黑温度须控制在927.8～1 709.4 K范围内，故答案为：927.8～1 709.4 K； （4）利用甲烷制取炭黑温度须控制在927.8～1 709.4 K范围内，则为了提高甲烷的碳化程度，最合适的温度为1 273 K，故选C。 四、解答题 21．氨是一种重要的化工原料，可用于制造氨态化肥。已知： 。回答下列问题： (1)已知上述反应的熵变为，该反应能自发进行的温度可能是______（填标号）。 A．25℃ B．150℃ C．1273℃ D．1457.5℃ (2)在恒温恒容条件下，充入等物质的量和合成氨气，下列情况表明该反应达到平衡态的是______（填标号）。 A．混合气体密度不随时间变化 B．体积分数不随时间变化 C．混合气体总压强不随时间变化 D．与消耗速率之比为3：2 (3)在催化剂作用下，合成氨的反应速率为（k为速率常数，只温度、催化剂有关，与浓度无关。a、、为反应级数，可取正整数、负整数、0，也可取分数）。为了测定反应级数，在一定温度下进行实验，其结果如下： 序号 反应速率 Ⅰ 1 2 1 V Ⅱ 2 2 1 2v Ⅲ 1 2 0.1 10v Ⅳ 1 4 1 4v ① ②已知经验公式（其中、k分别为活化能、速率常数，R、C为常数，T为温度）。在催化剂作用下，测得与温度的关系如图1所示。 催化效率较高的是 （填“Cat1”或“Cat2”），在Cat2催化剂作用下。活化能为 。 (4)在体积均为2L的甲、乙两恒容密闭容器中分别通入1mol和3mol，分别在不同条件下达到平衡，测得的物质的量与时间的关系如下图2所示。 ①相对甲，乙仅改变的一个条件是 ，正反应速率 （填“>”、“<”或“＝”）b。 ②在该条件下，乙的平衡常数为 （结果保留2位小数）。 【答案】(1)AB (2)CD (3) 3 Catl 30.0 kJ/mol (4) 降低温度 > 8.33 【解析】（1）根据自由能判据可知，△G=△H-T△S=-91000-(-198.9)T<0，T<457.5K，t<184.5℃，A、B项符合题意； （2）A．气体总质量不变，体积不变，密度始终不变，A错误； B．氮气的体积分数为50%，始终不变，B错误； C．反应前后气体系数和不同，反应过程中气体的总物质的量随着反应发生改变，物质的量变化压强会改变，混合气体总压强不随时间变化，C正确； D．H2与 NH3的消耗速率之比为3∶2，则单位时间消耗的氢气等于生成的氢气，D正确； 故选CD。 （3）①将各组数据代入计算，将I、II组数据代入，a为1；将I、III组数据代入，β为2；将III、IV组数据代入，γ为0；所以α+β+γ=3； ②根据经验公式可知，温度变化相同时，Rlnk变化值与活化能成比例，活化能越大，变化值越大。故斜率越小，活化能越小，催化剂Catl催化效率越高，代入a、b点数据可知，93=-Ea×2×10-3+C，33=-Ea×4×10-3+C，解得Ea=30.0kJ/mol； （4）① 甲相对于乙，先达平衡，则速率快，达平衡时氨气的含量甲小于乙，故改变的条件为降低温度，甲的温度较高，所以a点的反应速率大于b点； ②乙容器平衡时含1.2mol氨气，则平衡时c(N2)=0.2mol/L，c(H2)= 0.6mol/L，c(NH3)=0.6mol/L，； 22．尿素是人类历史上首个由无机物人工合成的有机物。合成尿素的历程一般认为如下两步： Ⅰ． Ⅱ． (1)将一定量的氨气和二氧化碳置于容器中，假设仅发生反应Ⅰ(假设容器体积不变，固体试样体积忽略不计)，使其达到平衡。该条件下的平衡数据如下表，下列说法正确的是_______。 温度/℃ 15.0 20.0 25.0 30.0 35.0 平衡总压强/kPa 5.7 8.3 12.0 17.1 24.0 平衡气体总浓度 2.4 3.4 4.8 6.8 9.4 A．该可逆反应达到平衡的标志之一是混合气体平均相对分子质量不变 B．因该反应熵变小于0，焓变小于0，所以在高温下正向自发进行 C．达到平衡后，若在恒温下压缩容器体积，固体的质量增加 D．根据表中数据，计算15.0℃时的平衡浓度为 (2)如图中能定性表示反应Ⅰ的，随温度变化的曲线是 。 A．A曲线B．B曲线 (3)若反应Ⅱ为慢反应，下列示意图中能体现上述反应能量变化的是_______。 A． B． C． D． (4)催化还原法能治理氮氧化物污染。如图所示是一定时间内，在不同温度下分别使用催化剂Mn和Cr时的脱氮率，由此可知工业上使用的最佳催化剂和相应最佳温度分别为 ；使用Mn作催化剂时，脱氮率b～a段呈现如图所示变化的原因可能是 。 【答案】(1)C (2)B (3)D (4) 、200℃ 随着温度升高，催化剂活性增大，反应速率加快，使得一定时间内的脱氮率增大 【解析】（1）A．从反应开始，混合气体的平均相对分子质量始终不变，所以混合气体平均相对分子质量不变不能作为平衡状态的标志，故A错误； B．根据焓变（△H）小于0，根据气态物质的熵大于液态物质的熵判断出反应熵变（△S）小于0，所以在低温下自发进行，故B错误； C．到平衡后，若在恒温下压缩容器体积，压强增大，平衡正向移动，固体的质量增加，故C正确； D．根据表中数据，平衡气体的总浓度为2.4×10-3mol/L，容器内气体的浓度之比为2：1，故NH3和CO2的浓度分别为1.6×10-3mol/L、0.8×10-3mol/L，故D错误； 答案选C； （2）反应Ⅰ为放热的熵减反应，则随着温度升高，增大，故选B； （3）Ⅰ. Ⅱ. 则Ⅰ+Ⅱ得：，总反应为放热反应，生成物能量低于反应物能量；过渡态物质的总能量与反应物总能量的差值为活化能，即图中峰值越大则活化能越大，峰值越小则活化能越小，活化能越小反应越快，活化能越大反应越慢，决定总反应速率的是慢反应；若反应Ⅱ为慢反应，结合图像可知，能体现上述反应能量变化的是D； （4）由图可知，工业上使用的最佳催化剂和相应最佳温度分别为、200℃，此时脱氮率较高且所需温度较低；使用作催化剂时，脱氮率b~a段呈现如图所示变化的原因可能是随着温度升高，催化剂活性增大，反应速率加快，使得一定时间内的脱氮率增大。 23．随意排放会造成雾霾、光化学烟雾等污染。可以用不同方法处理，防止汽车尾气中的、污染空气。请回答： (1)已知：反应Ⅰ： 反应Ⅱ： 反应Ⅲ：室温下，将转化成无毒物质的热化学方程式： ，该反应在 (填“高温”、“低温”或“任意温度”)下可以自发进行，反应Ⅲ的速率可表示为，为常数。当氧气浓度为时，与速率的关系如表所示，则 。 0.8 1.6 3.2 6.4 10.2 81.6 652.8 5222.4 (2)汽车的催化转化器中发生的主要反应为： 。 ①恒温恒容密闭容器内充入一定量的NO和CO，发生上述反应。下列能说明反应达到平衡状态的是 (填字母序号)。 A．容器内气体的密度不再改变    B．容器内气体的平均摩尔质量不再改变 C．容器内气体的压强不再改变    D． ②容积均为的三个恒容密闭容器中分别通入和，发生上述反应，a、b、c三组实验的反应温度分别记为、、。恒温恒容条件下反应各体系压强的变化如图所示。三组实验对应温度的大小关系是 (用、、表示)，实验条件下，反应的平衡常数 。    ③已知在相同条件下，存在(其中，为焓变，为熵变，为温度，为平衡常数，为常数)，请在答题卡图中画出该反应的随变化的图像 。 【答案】(1) 低温 3 (2) BC 2    【解析】（1）根据盖斯定律可知，Ⅲ=Ⅱ-5Ⅰ，则室温下，将转化成无毒物质的热化学方程式为： ；该反应为熵减反应，且为放热反应，根据ΔG = ΔH – TΔS可知该反应在低温下可以自发进行；根据氨气浓度增大为原来的2倍，速率变为原来的8倍，则a=3； （2）①A．容器内气体质量为定值，体积为定值，故容器中气体密度为定值，不能根据密度判断平衡状态，故A错误； B．该反应是气体体积改变的反应，容器内气体质量为定值，容器中混合气体平均摩尔质量为变量，气体平均摩尔质量不变时达到平衡状态，故B正确； C．该反应是气体体积改变的反应，压强随物质的量改变而改变，容器内气体的压强不再改变，可知各物质的量不再改变，说明该反应达到平衡状态，故C正确； D．v(NO):v(CO):v(CO2)=1:1:1，无法证明正逆反应速率相等，无法判断平衡状态，故D错误； 故选BC； ②该反应为体积减小的反应，不符合熵判据，则该反应为放热反应，温度越高，平衡转化率越小，平衡时气体的总物质的量越大，压强越大，由图可知，a和b平衡时压强相等，c平衡时压强最大，所以；设平衡时CO转化xmol，则有三段式：，n(总)=[(1-x)+(1-x)+0.5x+x] mol=(2-0.5x)mol，根据压强之比=物质的量之比，则，解得x=0.5，根据平衡常数定义可知， ； ③该反应为体积减小的反应，即ΔS<0，根据，可知，即随着的增大而减小，则图像为：  。 24．2020年中国向世界宣布2030年前实现碳达峰，2060年前实现碳中和。转化和吸收CO2的研究成为更加迫切的任务。 (1)天津大学某研究所研究了CO2催化加H2合成低碳烯烃的反应。 ①已知H2和C2H4两种气体的燃烧热△H分别为-285.8kJ·mol-1和-1411.0kJ∙mol-1。则反应2CO2(g)+6H2(g)=C2H4(g)+4H2O(l) △H= kJ∙mol-1。已知在等温、等压条件下的封闭体系中，自由能(△G)与体系的焓变和熵变的定量关系为△G=△H-T△S，当△G<0时，反应可以自发进行。由此可知，上述反应能够自发进行的条件是 (填“较高温度”或“较低温度”)。 ②CO2催化加H2还可能生成其它含碳化合物。研究发现，Fe、Co固体双催化剂的成分对相同时间内CO2转化率和产物选择性有重要作用，部分研究数据如下表所示。下列说法中错误的是 。 实验编号 n(Fe)：n(Co) CO2转化率/% CO选择性/% CH4选择性/% C2H4选择性/% 反应后固体的成分 1 100：0 1.1 100 0 0 Fe和少量Fe3O4 2 50：50 30.5 36.8 42.9 20.3 Fe和Co 3 0：100 69.2 2.7 97.1 0.2 Co A．实验1的化学方程式为3Fe+4CO2=Fe3O4+4CO B．该制备最好选用金属Co作催化剂 C．从化合价角度看反应中CH4应比C2H4优先产生 D．n(Fe)：n(Co)对该制备过程影响很大 (2)某课题组研究了不同催化剂对反应3H2+CO2=CH3OH+H2O的影响。 ①下图是某铜基催化剂催化该反应的反应历程。图中的0.58、1.23等是对应反应的能垒(活化能)。则反应3H2(g)+CO2(g)CH3OH(g)+H2O(g)的焓变 0(填“>”或“<”)。反应过程中H2(g)=2H*共发生了 次。生成H2COO*那一步的化学方程式为 ，该反应与H2COOH*=H2CO*+OH*相比，在同一条件更 (填“难”或“易”)进行。 ②向恒压(3.0MPa)密闭装置中通入反应物混合气(CO2和H2物质的量比1：2)。测得甲醇时空收率与反应起始温度的关系曲线如图所示。已知甲醇的时空收率表示单位时间、单位物质的量催化剂表面甲醇的平均生成速率。由此可知，合成CH3OH的最佳条件是 。CO2加H2制甲醇的速率方程可表示为v=k·pm(CO2)·pn(H2)，其中k为速率常数，各物质起始分压的指数为各物质的反应级数。实验结果表明，速率常数与反应级数均受反应温度的影响。使用Ni5Ga3催化剂时，169℃和223℃起始条件下，CO2反应级数m223°C/m169°C=2，H2反应级数n223°C/n169°C=1.则速率常数之比k223°C/k169°C= 。 【答案】(1) -303.8 较低温度 C (2) ＜ 3 HCOO*+H*→H2COO* 难 210℃，使用Ni5Ga3作催化剂 2：1 【解析】（1）①已知H2和C2H4两种气体的燃烧热分别为-285.8kJ·mol-1和-1411.0kJ∙mol-1，则有反应I：2H2(g)+O2(g)=2H2O(l) =-571.6kJ/mol，反应II：C2H4(g)+3O2=2CO2(g)+2H2O(l) =-1411.0kJ/mol， 则3I-III可得反应2CO2(g)+6H2(g)=C2H4(g)+4H2O(l) 根据盖斯定律可知，=3-=3×(-571.6kJ/mol)-( -1411.0kJ/mol)=-303.8kJ∙mol-1。已知在等温、等压条件下的封闭体系中，自由能()与体系的焓变和熵变的定量关系为=-T，当<0时，反应可以自发进行，有上述分析可知，该反应是一个熵减的放热反应，即＜0，＜0，由此可知，上述反应能够自发进行的条件是较低温度，故答案为：-303.8；较低温度； ② A．由题干表中数据可知，实验1中CO的选择性100%，则该反应的化学方程式为3Fe+4CO2=Fe3O4+4CO，A正确； B．由题干表中数据可知，实验1和实验3比较可知，当用Co作催化剂时CO2的转化率最高，CH4的选择性也很高，则该制备最好选用金属Co作催化剂，B正确； C．本反应中是由CO2中的+4价的C降低为C2H4中的-2价和CH4中的-4价，则从化合价角度看反应中C2H4应比CH4优先产生，C错误； D．由题干表中数据可知，n(Fe)：n(Co)的不同对CO2的转化率、CO、CH4、C2H4的选择性均影响很大，即n(Fe)：n(Co)对该制备过程影响很大，D正确； 故答案为：C； （2）①由题干图示某铜基催化剂催化该反应的反应历程信息可知，反应3H2(g)+CO2(g)CH3OH(g)+H2O(g)的反应物总能量高于生成物总能量，是一个放热反应，即其焓变＜0，由图可知，反应过程中H2(g)=2H*共发生了3次，生成H2COO*那一步的化学方程式为HCOO*+H*→H2COO*，该反应与H2COOH*=H2CO*+OH*相比，前者的活化能为1.23-(0.8)=2.03eV，后者的活化能为1.17-(-0.8)=1.97eV，活化能越大，反应越难进行，则在同一条件更难进行，故答案为：＜；3；HCOO*+H*→H2COO*；难； ②由题干甲醇的时空收率与反应起始温度的关系曲线图所示信息可知，起始温度为210℃，使用Ni5Ga3作催化剂时，合成CH3OH的空收率最大，则合成CH3OH的最佳条件是210℃，使用Ni5Ga3作催化剂，CO2加H2制甲醇的速率方程可表示为=k·pm(CO2)·pn(H2)，其中k为速率常数，各物质起始分压的指数为各物质的反应级数，实验结果表明，速率常数与反应级数均受反应温度的影响。使用Ni5Ga3催化剂时，169℃和223℃起始条件下，CO2反应级数m223°C/m169°C=2，H2反应级数n223°C/n169°C=1，由图中信息可知，169℃下甲醇的空收率为0.1mol/(L·h),223℃下甲醇的空收率为0.2 mol/(L·h)，即，又知向恒压(3.0MPa)密闭装置中通入反应物混合气(CO2和H2物质的量比1：2)，则CO2的起始分压为1.0MPa，H2的起始分压为2.0MPa，故，则速率常数之比k223°C/k169°C=0.2:0.1=2:1，故答案为：210℃，使用Ni5Ga3作催化剂；2：1。 25．天然气的主要成分为，一般还含有等烃类，是重要的燃料和化工原料。回答下列问题： (1)乙烷在一定条件可发生如下反应： 2L密闭容器中通入等物质的量的乙烷和氢气，在等压下(p)发生上述反应，乙烷的平衡转化率为。反应的平衡常数 (用物质的量分数代替平衡浓度计算)。 (2)已知反应    ，，则该反应能自发进行的最低温度为 K(假设反应的焓变与熵变不随温度变化而变化，结果保留整数)。 (3)恒温条件下，在体积可变的密闭容器中发生反应，达到平衡时，测得CO、、分别为1mol、1mol、1mol，容器的体积为3L。再往容器中通入3mol CO，此时平衡将 移动(填“向右”、“向左”或“不”)。 (4)工业合成氨中制取氢气的原理如下： Ⅰ：     Ⅱ：         ①对于反应Ⅰ，一定可以提高平衡体系中百分含量，又能加快反应速率的是 (填字母)。 a．升高温度        b．增大水蒸气浓度        c．加入催化剂        d．降低压强 ②下列措施可以提高转化率的是 (填字母)。 a．适当升高温度 b．将从反应体系中分离出来 c．保持体积不变充入He，使体系总压强增大 d．按原比例再充入和 (5)乙烯是重要的化工原料，乙炔选择性加氢合成乙烯是科学家当前关注的热点。70℃时，反应    在刚性容器中达到平衡。 ①测得在某催化剂上生成乙烯速率方程为，一定时，若，则 (填“＞”“＜”或“=”)。 ②在催化剂作用下，110℃时按体积比充入刚性容器中，发生反应、。若乙炔完全反应时，乙烯的体积分数为20％，则的转化率为 ，的选择性为 ，(的选择性=×100％) 【答案】(1) (2)1051 (3)不 (4) a ab (5) ＜ 31.25％ 75％ 【解析】（1）2L密闭容器中通入等物质的量的乙烷和氢气，在等压下(p)发生反应，设加入mmol乙烷和mmol氢气，乙烷的平衡转化率为，化学平衡“三段式”为，则平衡时的总物质的量n(总)=(m-αm)+αm+(m+αm)=(2m+αm)，平衡时，C2H6的物质的量分数为=，C2H4的物质的量分数为=，H2的物质的量分数为=，反应的平衡常数 =；答案为； （2）根据复合判据△G=△H-T△S＜0时反应能自发进行，已知反应CaCO3(s)=CaO(s)+CO2(g) △H(298K)=+178.2kJ·mol-1，△S(298K)=+169.6J·mol-1·K-1，298K时，△H-T△S=+178.2kJ·mol-1-298K×(169.6×10-3)kJ·mol-1·K-1=+127.7kJ·mol-1＞0，故常温下该反应不能自发进行；当△H-T△S=0时，T===1051K，当T＞1051K时，△H-T△S＜0，反应才能自发进行；答案为1051； （3）恒温条件下，在体积可变的密闭容器中发生反应，达到平衡时，测得CO、H2、CH3OH分别为1mol、1mol、1mol，容器的体积为3L，此时平衡常数K===9；温度不变，平衡常数不变，再通入3molCO瞬间体积变为3L×=6L，浓度商Qc==9=K，平衡不移动；答案为不； （4）①a．由反应Ⅰ 可知，该反应是一个气体体积增大的吸热反应，升高温度，体系反应速率增大，平衡正向移动，平衡体系中H2百分含量增大，故a符合题意； b．由反应Ⅰ 可知，增大水蒸气浓度，反应速率加快，平衡正向移动，根据外界条件的变化远大于体系平衡的移动，若加入的水蒸气足够多，平衡体系中H2百分含量会减小，故b不符合题意； c．加入催化剂反应速率加快，但平衡不移动，平衡体系中H2百分含量不变，故c不符合题意； d．由反应Ⅰ 可知，该反应是一个气体体积增大的吸热反应，降低压强，平衡正向移动，平衡体系中H2百分含量增大，但反应速率减慢，故d不符合题意； 答案为a； ②a．反应I为吸热反应，反应Ⅱ为放热反应，适当升高温度，反应I平衡正向移动，反应Ⅱ平衡逆向移动，但反应I平衡正向移动的程度更大，CH4转化率增大，故a符合题意； b．将H2从反应体系中分离出来，平衡体系中H2的浓度减小，反应I、Ⅱ平衡均正向移动，CH4转化率增大，故b符合题意； c．保持体积不变充入He，使体系总压强增大，但由于体积不变，平衡体系中各组分的浓度不变，平衡不移动，CH4转化率不变，故c不符合题意； d．按原比例再充入CH4(g)和H2O(g)，反应物浓度成倍增大，相当于给体系加压，对反应I逆向移动，CH4转化率减小，对反应II，平衡不移动，CH4转化率不变，所以整个体系CH4转化率减小，故d不符合题意； 答案为ab； （5）①在某催化剂上生成乙烯的速率方程为，p(H2)一定时，p(C2H2)越大v越小，若p1(C2H2)＞p2(C2H2)，则v1＜v2；答案为＜； ②在催化剂作用下，110℃时按体积比充入刚性容器中，设V(C2H2)=x，则V(H2)=4x，发生反应、。若乙炔完全反应时，乙烯的体积分数为20％，设生成的乙烯的体积为V(C2H4)=y，由，可得，反应后剩余H2的体积为4x-y-2(x-y)=(2x+y)，反应后的混合气体有C2H4、C2H6和H2，由乙烯的体积分数为20％可得×100%=20%，解之y=x，的转化率为×100%=×100%=×100%=×100%=31.25％；的选择性=×100％=×100％=×100％=75％；答案为31.25％；75％。 26．尿素是一种重要的氮肥。工业上以和为原料合成尿素，在尿素合成塔中的主要反应可表示如下： 反应I：(氨基甲酸铵)   反应Ⅱ： 总反应Ⅲ： (1)的电子式为 ；中含有 键。 (2)反应I的熵变 0(填“>”“=”或“<”)，反应Ⅲ的 。 (3)下列关于尿素合成的说法正确的是___________。 A．及时分离出尿素可促使反应Ⅱ向正反应方向移动 B．从合成塔出来的混合气体分离出水蒸气后可以循环使用 C．保持容积不变，充入惰性气体增大压强，可提高总反应Ⅲ的反应速率 D．保持压强不变，降低氨碳比可提高反应I中的平衡转化率 研究反应I的逆反应对提高尿素产率有重要意义。某研究学习小组把一定量的氨基甲酸铵固体放入容积为的密闭容器中，在下分解：，时达到化学平衡。随时间变化曲线如图所示。 (4)可以判断该分解反应已经达到平衡的是___________。 A．混合气体的平均摩尔质量不变 B．密闭容器中总压强不变 C．密闭容器中混合气体的密度不变 D．密闭容器中氮气的体积分数不变 (5)时，该反应的化学平衡常数的值为 。 (6)在时间内该化学反应速率 。 (7)若其他条件不变，时将容器体积压缩到1L，时达到新的平衡。请在图中画出时间内随时间变化的曲线 。 【答案】(1) 1 (2) < -134 kJ/mol (3)BD (4)BC (5)0.0005 (6) (7) 【解析】（1）CO2中C与O之间形成两个共用电子对，故电子式为；尿素CO(NH2)2中含有一个C=O双键，其余都是单键，即1个CO(NH2)2中含1个键，则1mol的CO(NH2)2中含有1mol的键； （2）反应I：为气体体积减小的反应，所以熵变<0，由盖斯定律可知，反应Ⅰ+Ⅱ=Ⅲ，则ΔH3=(-272kJ/mol)+(+138kJ/mol)=-134 kJ/mol； （3）A．尿素是固体，减少固体的量平衡不移动，故A错误； B．从合成塔出来的混合气体分离出水蒸气剩余氨气和二氧化碳，可以循环使用，故B正确； C．保持容积不变，充入惰性气体增大压强，但是反应物气体的浓度不变，反应速率不变，故C错误； D．保持压强不变，降低氨碳比可以使平衡向右移动，可提高反应I中的平衡转化率，故D正确； 答案为BD； （4）A．混合气体始终是按照物质的量2：1混合，故平均摩尔质量为定值，其不变不能说明达到平衡，故A不符合题意； B．该反应是气体体积增大的反应，容器为恒容，容器中总压强不变能说明达到平衡，故B符合题意； C．反应物是固体，生成物是气体，容器中混合气体的密度不变说明气体的质量不变，能说明达到平衡，故C符合题意； D．混合气体始终是按照物质的量2：1混合，容器中氮气的体积分数始终不变，故不能说明达到平衡，故D不符合题意。 答案选BC； （5）时，平衡时c(CO2)=0.05mol/L，则c(NH3)=2c(CO2)=0.1mol/L，K= c(CO2)c2(NH3)=0.050.12=0.0005； （6）在时间内该化学反应速率=，则 ； （7）若其他条件不变，时将容器体积压缩到1L，此时c(CO2)变为0.1mol/L，达到新平衡时，由于K=c(CO2)c2(NH3)不变，故新平衡时c(CO2)不变，则c(CO2)又降低为0.05mol/L，故图像为：。 原创精品资源学科网独家享有版权，侵权必究！9 学科网（北京）股份有限公司 $$