2.3化学反应的方向【四大必考点+十二秒杀招+三大题型+分层训练】--2024-2025学年高二化学精品讲义+解题大招（人教版（2019））（

2.3化学反应的方向【四大必考点+十二秒杀招+三大题型+分层训练】 课前预习+知识精讲 知识点01自发过程和自发反应 1.自发过程与自发反应的比较 自发过程 自发反应 含义 在一定条件下，不用借助外力，就能自发进行的过程 在给定的条件下，可以自发进行到显著程度的化学反应 特征 具有方向性，即过程的某个方向在一定条件下自发进行，而该过程逆方向在该条件下肯定不能自发进行 举例 高山流水，自由落体，冰雪融化 钢铁生锈 应用 (1)可被用来完成有用功。如H2燃烧可设计成原电池 (2)非自发过程要想发生，必须对它做功。如通电将水分解为H2和O2 2.自发过程的判断 （1）根据条件判断：不是看是否需要条件，而是看是否需要持续施加外力(如加热等)。 （2）根据其逆向过程是否自发判断：若逆向过程自发，则正向过程一定不自发；若逆向过程不自发，则正向过程一定自发。 知识点02化学反应的热效应对化学反应方向的影响 1．焓判据(能量判据) 放热反应过程中体系能量降低，因此具有自发进行的倾向，科学家提出用焓变(能量变化)来判断反应进行的方向，这就是焓判据(能量判据)。 2. 理论依据 体系总是趋向从高能状态转化为低能状态（这时体系往往会对外做功或释放能量），这一经验规律即为焓判据，又称能量判据，即放热反应过程中体系能量降低，具有自发进行的倾向。 3. 焓变与化学反应进行方向的关系 ①多数放热反应是自发进行的。例如燃烧反应、中和反应等。 ②有些吸热反应，也可以自发进行，如在25 ℃和1.01×105Pa时， 2N2O5(g)===4NO2(g)＋O2(g)　ΔH＝＋56.7 kJ·mol－1。 知识点03反应熵变对化学反应方向的影响 在与外界隔离的体系中，自发过程将导致体系的熵增大，即熵变(符号ΔS)大于零。体系有自发地向混乱度增加(即熵增)的方向转变的倾向，因此可用熵变来判断反应进行的方向。 1.熵 （1）定义及特点 （2）影响熵大小的因素 ①相对分子质量：结构相近，相对分子质量越大，熵越大。 ②聚集状态：同一物质的熵与其聚集状态及外界条件有关，S(g)>S(l)>S(s)。 ③物质的量：物质的量越大，分子数越多，熵值越大。 ④温度：同一物质，温度越高，熵越大。 ⑤分子结构：相对分子质量相近，结构越复杂，熵越大；对称性越好，熵越小。 2.熵变 (1)定义：产物总熵与反应物总熵之差，符号为 ΔＳ。 (2)单位：熵、熵变的单位通常为：J·mol-1·K-1。 (3)计算式：ΔＳ＝Ｓ（反应产物）－Ｓ（反应物）。 3.自发反应与熵变的关系 ①许多熵增的反应是自发的，如： 2KClO32KCl＋3O2↑； CaCO3＋2HCl===CaCl2＋H2O＋CO2↑等。 ②有些熵减的反应也可以自发进行，如： Ca(OH)2(aq)＋CO2(g)===CaCO3(s)＋H2O(l)。 知识点04焓变与熵变对反应方向的共同影响 1.化学反应的复合判据 一个化学反应能否自发进行，既与反应的焓变有关，又与反应的熵变有关。焓变和熵变共同制约着化学反应进行的方向，但焓和熵都不是唯一因素，我们不能单纯地根据焓变或熵变来判断某个反应是否自发进行。研究表明，在温度、压强一定的条件下，焓因素和熵因素共同决定一个化学反应的方向。反应方向的判据为∆H-T∆S。自发反应总是向ΔH－TΔS＜0的方向进行，直至平衡状态。 (1)复合判据为体系的自由能变化(符号为ΔG，单位为kJ·mol－1)，综合考虑了焓变和熵变对体系的影响，可用于化学反应自发进行方向的判断，ΔG＝ΔH－TΔS。 (2)在温度、压强一定的条件下，自发反应总是向ΔG＝ΔH－TΔS＜0的方向进行，直到达平衡状态。 ①当ΔH＜0，ΔS＞0时，ΔG＜0，反应能自发进行。 ②当ΔH＞0，ΔS＜0时，ΔG＞0，反应不能自发进行。 ③当ΔH＞0，ΔS＞0或ΔH＜0，ΔS＜0时，反应是否自发进行与温度有关，在一定温度下可使ΔG＝0，即反应达到平衡状态。 2.对化学反应方向判断的分析 （1）放热反应的焓变小于零，熵增加反应的熵变大于零，都对∆H-T∆S<0有所贡献，因此放热和熵增加的反应一定能自发进行。 （2）吸热反应的焓变大于零，熵减小的反应的熵变小于零，使∆H-T∆S>0，因此放热和熵增加的反应一定不能自发进行。 （3）当反应的焓变和熵变的影响相反时，如果两者大小相差悬殊，某一因素可能占主导地位。 常温下的放热反应，焓变对反应方向起决定性作用； 常温下的吸热反应，熵变对反应方向起决定性作用。 （4）如果反应的焓变和熵变的影响相反且相差不大时，温度可能对反应的方向起决定性作用。 3.图解温度与反应方向的关系 根据综合判据∆H-T∆S可知，∆S对反应方向的影响是与T相关联的，因此温度也是影响化学反应能否自发进行的一个重要因素。严格意义上讲，温度对∆H和∆S均有影响，但在∆H和∆S随温度变化不大的范围内，可以认为它是定值，对于温度与反应方向的关系，可以用象限法进行判断。如下图所示。 【综合记忆口诀】第一象限“大大高”；第二象限“小大皆行”；第三象限“小小低”；第四象限“大小皆停”，“大”“小”指与0的大小关系，高低指温度高低。 解题大招 大招01自发过程和自发反应易错点 （1）自发过程指在某一温度和压强下，不借助光、电等外部力量就能自动进行的过程。 （2）如果一个过程正向是自发的，则其逆向通常是非自发的。 （3）自然界中的常见的自发过程有：高山流水，热的传导，气体的扩散等。 共同特点：能量由高向低转化。 大招02自发过程和自发反应 （1）某些自发反应实际上不一定能够发生，需在一定条件下才能自发进行；非自发反应具备了一定条件也能发生。 自发反应或非自发反应与反应条件无关。 （2）自发过程可以是物理过程，不一定是自发反应，而自发反应一定是自发过程。 （3）自发反应与非自发反应一定条件下可以相互转化。如常温下，2NO+O2=2NO2是自发反应；高温下，2NO2=2NO+O2是自发反应。 （4）过程的自发性只能用于判断过程的方向，不能确定过程是否一定会发生； （5）在讨论反应方向时，前提是没有外界干扰体系。如果有外界干扰，可能会出现相反的结果； （6）反应的自发性也受外界条件的影响。 大招03①多数自发进行的化学反应是放热反应，放热反应（△H < 0）有利于化学反应自发进行，但也有很多吸热反应能自发进行。 ②反应焓变是反应能否自发进行有关的一个重要因素，但不是决定反应能否自发进行的唯一因素。 大招04焓与焓变区别 (1)焓（Ｈ）：用来描述物质所具有的能量的物理量。说明：①焓是一个物理量；②焓是物质固有的性质。 (2)焓变（ΔＨ）：反应产物的总焓与反应物的总焓之差，称为反应焓变。 是用来描述反应热的物理量。 说明：①表达式：ΔＨ＝Ｈ（反应产物）－Ｈ（反应物）；②单位：kJ·mol－1。 大招05自发过程的体系趋向于由有序转变为无序，体系的混乱度增大，体系的混乱度常用熵来描述。 大招06熵正、负判断的依据 ①气体体积增大的反应，熵变通常都是正值，是熵增大的反应，ΔＳ>0。 ②气体体积减小的反应，熵变通常都是负值，是熵减小的反应，ΔＳ<0。 ③物质由固态到液体、由液体到气态的过程，其熵变为正值，是熵增加的过程。 ④混合物混合均匀时形成体系的熵最大。 大招07（1）熵增加有利于反应的自发进行，许多的熵增加的反应在常温常压下可以自发进行；也有些熵增加的反应在常温常压下不能自发进行，但在较高温度下可以自发进行。 （2）有些熵减小的反应在常温常压下也可以自发进行。反应熵变是与反应进行的方向有关的因素之一，但不是决定反应能否自发进行的唯一因素，“熵判据”也具有一定的局限性。 大招08在与外界隔离的体系中，自发过程将导致体系的熵增大，即熵变(符号ΔS)大于零，这个原理叫做熵增原理。在用熵变来判断过程的方向时，就称为熵判据。 ①当ΔS>0时，反应为熵增反应，在一定条件下有利于自发进行。 ②当ΔS<0时，反应为熵减反应，在一定条件下不利于自发进行。 大招09化学反应进行的方向与焓变、熵变的关系 (1)从焓变(能量)角度：ΔH<0，有利于反应自发进行。 (2)从熵变角度：ΔS>0，有利于反应自发进行。 (3)在实际的化学反应中，若ΔH与ΔS符号相同时，对化学反应的方向的影响作用出现矛盾，因此，在分析一个具体化学反应自发进行的方向时，不能孤立地使用焓判据或熵判据来分析，否则，可能会得出错误的结论。 大招10化学反应自发进行的最终判据是吉布斯自由能变，自由能一般用△G来表示．且△G=△H﹣T△S。 ΔH－TΔS＜0反应向正反应方向能自发进行。 ΔH－TΔS＝0反应达到平衡状态。 ΔH－TΔS＞0反应不能向正反应方向自发进行。 大招11（1）焓与熵的变化取决于体系的始态和终态，与变化的途径无关。 （2）∆H与∆S共同影响一个化学反应在一定条件下能否自发进行，它们与化学反应速率无关。 （3）判据∆H-T∆S指的是在温度、压强一定的条件下反应自发进行的趋势，不能说明该条件下反应实际能否发生。 （4）∆H-T∆S只能用于一定温度、压强下的化学反应的判断，不能用于其他条件下（温度、压强）的反应。 大招12用焓变或熵变作为判据，当二者对反应方向的影响一致时，可得出正确结论，当二者的影响相反时，应根据复合判据 ΔＨ－ＴΔＳ 进行分析。 题型分类 题型01 自发与非自发的判断 【例1】化学与生活息息相关。下列不属于自发进行的变化是 A．墨汁加到清水中使整杯水变黑 B．水在0℃以下结为冰 C．石灰石转化为生石灰 D．铁器在潮湿的空气中生锈 【答案】C 【解析】A．墨汁浓度大于水，微粒向浓度低的方向分散是自发进行的物理变化，A不符合题意； B．水的凝固点为0℃，水在常温下是液体，冰在室温下融化成水，是自发进行的物理变化，B不符合题意； C．石灰石转化为生石灰需要在高温条件下进行，该变化过程在常温下不是自发进行的，C符合题意； D．铁在潮湿的空气中生锈是发生了电化腐蚀，发生了吸氧腐蚀，是自发进行的变化，D不符合题意。 故选C。 【变式1-1】自发过程：在一定的条件下，不需要外力就可以自动进行的过程。在常温常压下，下列诗句反映的景象与自发过程不一致的一项是 A．云开雾散旭风暖 B．飞流直下三千尺 C．雪消门外千山绿 D．欲渡黄河冰塞川 【变式1-2】下列反应属于非自发反应的是 A．钠与水反应 B．氢气在氧气中燃烧生成水 C．水分解变成氢气和氧气 D．氨气和氯化氢相遇变成氯化铵 题型02判断化学反应进行的方向 【例2】已知  ，下列说法中正确的是 A．该反应任何温度下都不能自发进行 B．该反应能自发进行，由于该反应是一个熵增加的反应 C．其他条件不变，使用催化剂可以改变化学反应进行的方向 D．能自发进行的反应一定是放热反应，不能自发进行的反应一定是吸热反应 【答案】B 【解析】A．反应自发进行的条件是ΔH-TΔS＜0，由于该反应的ΔH＞0且ΔS＞0，所以该反应在高温下能自发进行，故A错误； B．反应  ，一定条件下该反应能自发进行，则ΔH-TΔS＜0，即＞0，故B正确； C．在其他条件不变的情况下，催化剂只改变反应速率，不改变平衡移动，所以不可以改变化学反应进行的方向，故C错误； D．常温下，有些吸热反应也能自发进行，如氢氧化钡晶体与氯化铵的反应，某些高温下不能自发进行的反应可能是放热反应，故D错误； 故选B。 【变式2-1】判断化学反应进行的方向是一个比较复杂的问题。下列有关说法正确的是 A．或的反应一定能自发进行 B．反应能否自发进行与温度有关 C．在不同状态时的熵值： D．反应的 【变式2-2】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，在任何温度下都不自发进行的是 A． B． C． D． 题型03综合运用 【例3】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1molN2和3molH2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) H<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")：使用催化剂，K值 (填“增大“减小”或“不变”)。 (2)反应的S 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， (填“增大”“减小”或不变”)， (填“增大”“减小”或“不变”)，平衡 移动(填“正向”“逆向”或“不”)。 【答案】(1) K= 减小 不变 (2)＜ (3)AD (4) 正向 增大 增大 逆向 【解析】（1）根据反应方程式N2(g)+3H2(g)2NH3(g)结合平衡常数的定义可知，合成氨反应平衡常数的表达式为：K=，该反应正反应是一个放热反应，温度升高，化学平衡逆向移动，故K值减小，使用催化剂，不能是平衡发生移动，且K仅仅是温度的函数，则K值不变，故答案为：K=；减小；不变； （2）根据反应方程式N2(g)+3H2(g)2NH3(g)可知，该反应正反应是一个气体体积减小的方向，即反应的S＜0，故答案为：＜； （3）根据反应方程式N2(g)+3H2(g)2NH3(g)  H<0可知，该反应正反应是一个气体体积减小的放热反应，降温加压能使上述平衡正向移动，有利于提高平衡混合物中氨含量，故答案为：AD； （4）由题干信息可知，反应在一个恒容密闭容器中进行，故当反应达到平衡后，向体系中充入N2，即增大N2的浓度，平衡正向移动，该反应正反应是一个放热反应，给体系升温，正逆反应速率均增大，即增大，增大，平衡逆向移动，故答案为：正向；增大；增大；逆向。 【变式3-1】利用甲烷制取氢气等气体是科学家研究的热点课题。 (1)一定条件下，分解反应的部分反应历程如下图所示。 ①该历程图表示 步反应，其中正反应活化能最大步骤的反应方程式为 。 ②分解反应 。 A．高温下能自发进行          B．低温下能自发进行 C．任何温度都能自发进行      D．任何温度都不能自发进行 (2)科学家提出以吸附性活性炭为催化剂，利用与制备“合成气”(、)。其反应历程分两步，反应历程的能量变化如下图： 反应Ⅰ：  (慢反应) 反应Ⅱ：  (快反应) ①加入活性炭C(ads)使该反应的活化能 (填“升高”“降低”或“不变”)。 ②与制备“合成气”的反应为 反应(填“放热”或“吸热”)，其热化学方程式为 (用表示)，能量变化图中： (填“>”、“<”或“=”)。 【变式3-2】肼类燃烧剂会造成污染，这种粮食正逐渐被淘汰。长征五号B是我国近地轨道运载能力最大的新一代运载火箭，其粮食采用全新配方——低温液氢液氧推进剂，让火箭飞得更稳健。已知一定条件下： ① 2H2(g) + O2(g) = 2H2O(l)　ΔH = -571.6 kJ·mol-1 ② H2(g) = H2(l)　ΔH = -0.92 kJ·mol-1 ③ O2(g) = O2(l)　ΔH = -6.84 kJ·mol-1 ④ H2O(l) = H2O(g)　ΔH = +44.0 kJ·mol-1 (1)请写出相同条件下液氢和液氧生成气态水的热化学方程式： 。 (2)根据上述信息，以下说法正确的是___________。 A．变化④为熵增过程 B．液氢液氧不点燃观察不到水生成，故该反应无法自发进行 C．0.5 mol液态氢气的能量高于0.5 mol气态氢气的能量 D．液氢和液氧作为火箭推进剂符合绿色化学理念 跟踪训练 【基础过关】 1．对于反应   ，下列说法正确的是 A．反应的， B．及时分离出SO3 (g)，正反应速率增大，平衡向正反应方向移动 C．使用催化剂能改变反应路径，降低反应的活化能 D．增大体系的压强能增大活化分子百分数，加快反应的速率 2．已知2N2O5(g)4NO2(g)+O2(g)  ΔH=56.76kJ·mol-1，在25℃和101kPa时，该反应能自发进行，该反应能自发进行的主要原因是 A．ΔH<TΔS B．ΔH >TΔS C．ΔH >ΔS D．ΔH <ΔS 3．以下反应属于自发反应，且可以用熵判据来解释的是： A．   B．   C．   D．   4．化工生产中，调控反应条件时不需要考虑的角度是 A．目标产物的贮存方法 B．增大目标反应的速率 C．提高目标反应的限度 D．减少副反应和环境污染 5．在合成氨工业中，为增加NH3的日产量，实施下列目的的变化过程中与平衡移动无关的是 A．不断将氨分离出来 B．使用催化剂 C．采用700K左右的高温而不是900K的高温 D．采用2×107～5×107Pa的压强 6．合成氨工业中 N2(g)+3H2(g)⇌2NH3(g)，选择适宜的压强时，不需要考虑的因素是 A．反应速率 B．平衡移动 C．设备成本 D．催化剂活性 7．aA(g)+bB(g)⇌cC(g)+dD(g)  ΔH=Q，同时符合两图中各曲线规律的是 A．a+b>c+d T1>T2 Q>0 B．a+b>c+d T1>T2 Q<0 C．a+b>c+d T1<T2 Q<0 D．a+b＜c+d T1<T2 Q<0 8．在恒容密闭容器中，一定量的NO、CO发生反应：。运用变量控制的方法，探究温度或催化剂比表面积(单位质量的物质所具有的总面积)对CO、NO转化的影响。三组实验中随t(时间)变化的曲线如图所示。下列说法正确的是 A．实验I，时刻CO的消耗速率小于CO的生成速率 B．其他条件不变，充入惰性气体平衡正向移动 C．实验I、Ⅱ相比，I中催化剂比表面积更大 D．实验Ⅲ的反应温度比实验Ⅱ的高 9．一定条件下，反应在密闭容器中进行，体系中和的浓度(c)随反应时间(t)变化的曲线如图，其中正逆反应速率相等的时刻为 A． B． C． D． 10．在水溶液中，物质R容易发生二聚反应：。不同温度(T)下，R溶于水所得溶液中R的浓度(mol/L)与时间的关系如图，下列说法不正确的是 A． B． C． D．c点时，的浓度为0.65 mol/L 【能力提升】 11．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 12．下列有关说法正确的是 A．，该过程焓值增大 B．，该反应一定能自发进行 C．，该过程熵值增大 D．  ，，此反应低温自发 13．已知：CH3OH(g)＋H2O(g)3H2(g)＋CO2(g) ΔH>0，则下列有利于提高CO2平衡产率的条件是 A．高温、高压 B．低温、高压 C．高温、低压 D．低温、低压 14．合成氨的反应采用400～500 ℃的原因是 A．温度太低反应速率太小 B．该温度时催化剂活性较高 C．该温度时反应速率最大 D．该温度时N2的转化率最高 15．工业上合成氨反应的热化学方程式为N2(g)+3H2(g)⇌2NH3(g) ΔH=-92.4kJ·mol-1.下列说法正确的是 A．该反应的ΔS>0 B．该反应反应物的键能总和大于生成物的键能总和 C．工业上采用高温条件的目的是为了提高平衡转化率 D．该反应使用催化剂能加快反应速率的原因是降低了活化能，提高了活化分子百分数 16．合成氨工业中采用的操作及主要目的不正确的是 A．采取循环操作主要是提高氮气和氢气的利用率 B．合成氨的温度控制在400～500℃，主要是催化剂活性最大 C．氮气和氢气反应前净化主要目的是防止催化剂中毒 D．合成氨生产过程压强越大越好可以提高生产效益 17．一定条件下．将3 mol A气体和1 mol B气体混合于固定容积为2 L的密闭容器中．发生反应：。2 min末该反应达到平衡，生成D的物质的量随时间的变化情况如图所示。下列说法正确的是 A．从开始到平衡，用D表示的化学反应速率为0.2 mol⋅L⋅min B．平衡时体系的压强与开始时体系的压强之比为3∶2 C．反应过程中A和B的转化率之比为3∶1 D．到达平衡时C的物质的量浓度为0.8 mol⋅L 18．已知反应，将和按一定比例通入恒温恒压的密闭容器中，反应相同时间后，的体积分数随温度的变化关系如图所示，下列相关描述正确的是 A．该反应正反应方向： B．曲线上的点均代表平衡时刻的点 C．正反应速率： D．b点时 19．在一定条件下，某可逆反应的正反应速率和逆反应速率随时间变化的曲线如下图所示。下列有关说法，不正确的是 A．时刻，反应正向进行 B．时刻，正反应速率大于逆反应速率 C．时刻，达到反应进行的限度 D．时刻，反应处于平衡状态 20．已知反应3A(g)+2B(g)≒C(g)+4D(g)  ΔH<0。如图：a、b表示在一定条件下，D的体积分数D%随时间t的变化情况。若使曲线b变为曲线a ，可采取的措施是       ①增加C的质量   ②升高温度   ③缩小反应容器的容积(加压)   ④减小B的浓度   ⑤使用适当催化剂 A．只有⑤ B．①③ C．③⑤ D．②③⑤ 【拔尖训练】 21．在催化剂作用下，向1L密闭容器中加入X和Y，发生反应：，X的转化率随温度的变化如图所示。下列说法不正确的是 A．该反应 B．200℃时，前10min C．c点时， D．bc段变化的原因可能是400℃以上催化剂活性降低 22．在一密闭容器中发生反应，，在某一时间段反应速率与反应过程的曲线关系如图所示，下列说法错误的是 A．时，改变的条件可能是增大压强 B．时，可能是使用了催化剂 C．时，改变的条件可能是减小压强 D．若在恒容容器内发生该反应，达到平衡后，通入Ar，、都不变 23．常温常压下，为无色气体，主要用于制备硝化剂、氧化剂、催化剂等。一定条件下，在2L恒容密闭容器中加入和两种气体，发生反应：，测得两气体的物质的量与时间的关系如图所示，下列说法正确的是 A．根据物质的量变化可知， B．若，则0～min内 C．气体压强、颜色不变时，体系达到平衡状态 D．时，容器中 24．一定条件下可以消除氮氧化物污染，反应原理之一为。其他条件不变时，温度的倒数()对NO的平衡转化率的影响如图所示，下列说法错误的是 A．该反应的正反应为放热反应 B．Y点的 C．加入催化剂可以加快反应速率 D．保持其他条件不变，通入适量的，X点向上移动 25．反应  达平衡后，在t时刻改变某一条件，反应速率—时间图像如图所示，则t时刻改变的条件可能是 A．升高温度 B．增大生成物浓度 C．减小反应物浓度 D．增大容器体积 26．已知反应 ，将等物质的量的和充入密闭容器，平衡体系中，平衡混合物的平均摩尔质量M()在不同温度下随压强的变化曲线如图所示。下列说法正确的是 A．温度：T2 > T1 B．平衡常数：Ka = Kb C．b点时，若，则CO的平衡转化率为50% D．的平衡转化率： 27．某化学研究小组探究外界条件对化学反应的速率和平衡的影响图象如下，下列判断正确的是 A．由图1可知，，该反应正反应为吸热反应 B．由图2可知，该反应 C．图3中，点3的反应速率 D．图4中，若，则a曲线一定使用了催化剂 28．某学习小组研究在其他条件不变时，改变某一条件对化学平衡的影响，得到如图所示图像（图中表示压强，表示温度，表示物质的量），下列结论不正确的是 Ⅰ： Ⅱ： Ⅲ： Ⅳ： A．反应Ⅰ： B．反应Ⅱ： C．反应Ⅲ：若，则 D．反应Ⅳ：若，则 29．为减少排放，科学家正研究的综合利用问题。合成甲醇极具潜力：。在不同温度，条件下，在2L恒容容器中投入2mol和6mol，发生上述反应，实验测得两容器中或的物质的量随时间的变化关系如图所示。下列说法正确的是 A．cd段用表示的平均反应速率为 B．两曲线相交的点，反应达到平衡 C．曲线ab对应条件下的反应 D．平衡时转化率： 30．一定条件下，按的比例向反应容器充入，发生反应。温度、压强对平衡转化率的影响如图，下列分析正确的是 A．压强大小关系： B．该反应正反应为吸热反应 C．、p1条件下，的平衡转化率为 D．、p1条件下，充入氦气，混合气体颜色变深 1 学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司 $$ 2.3化学反应的方向【四大必考点+十二秒杀招+三大题型+分层训练】 课前预习+知识精讲 知识点01自发过程和自发反应 1.自发过程与自发反应的比较 自发过程 自发反应 含义 在一定条件下，不用借助外力，就能自发进行的过程 在给定的条件下，可以自发进行到显著程度的化学反应 特征 具有方向性，即过程的某个方向在一定条件下自发进行，而该过程逆方向在该条件下肯定不能自发进行 举例 高山流水，自由落体，冰雪融化 钢铁生锈 应用 (1)可被用来完成有用功。如H2燃烧可设计成原电池 (2)非自发过程要想发生，必须对它做功。如通电将水分解为H2和O2 2.自发过程的判断 （1）根据条件判断：不是看是否需要条件，而是看是否需要持续施加外力(如加热等)。 （2）根据其逆向过程是否自发判断：若逆向过程自发，则正向过程一定不自发；若逆向过程不自发，则正向过程一定自发。 知识点02化学反应的热效应对化学反应方向的影响 1．焓判据(能量判据) 放热反应过程中体系能量降低，因此具有自发进行的倾向，科学家提出用焓变(能量变化)来判断反应进行的方向，这就是焓判据(能量判据)。 2. 理论依据 体系总是趋向从高能状态转化为低能状态（这时体系往往会对外做功或释放能量），这一经验规律即为焓判据，又称能量判据，即放热反应过程中体系能量降低，具有自发进行的倾向。 3. 焓变与化学反应进行方向的关系 ①多数放热反应是自发进行的。例如燃烧反应、中和反应等。 ②有些吸热反应，也可以自发进行，如在25 ℃和1.01×105Pa时， 2N2O5(g)===4NO2(g)＋O2(g)　ΔH＝＋56.7 kJ·mol－1。 知识点03反应熵变对化学反应方向的影响 在与外界隔离的体系中，自发过程将导致体系的熵增大，即熵变(符号ΔS)大于零。体系有自发地向混乱度增加(即熵增)的方向转变的倾向，因此可用熵变来判断反应进行的方向。 1.熵 （1）定义及特点 （2）影响熵大小的因素 ①相对分子质量：结构相近，相对分子质量越大，熵越大。 ②聚集状态：同一物质的熵与其聚集状态及外界条件有关，S(g)>S(l)>S(s)。 ③物质的量：物质的量越大，分子数越多，熵值越大。 ④温度：同一物质，温度越高，熵越大。 ⑤分子结构：相对分子质量相近，结构越复杂，熵越大；对称性越好，熵越小。 2.熵变 (1)定义：产物总熵与反应物总熵之差，符号为 ΔＳ。 (2)单位：熵、熵变的单位通常为：J·mol-1·K-1。 (3)计算式：ΔＳ＝Ｓ（反应产物）－Ｓ（反应物）。 3.自发反应与熵变的关系 ①许多熵增的反应是自发的，如： 2KClO32KCl＋3O2↑； CaCO3＋2HCl===CaCl2＋H2O＋CO2↑等。 ②有些熵减的反应也可以自发进行，如： Ca(OH)2(aq)＋CO2(g)===CaCO3(s)＋H2O(l)。 知识点04焓变与熵变对反应方向的共同影响 1.化学反应的复合判据 一个化学反应能否自发进行，既与反应的焓变有关，又与反应的熵变有关。焓变和熵变共同制约着化学反应进行的方向，但焓和熵都不是唯一因素，我们不能单纯地根据焓变或熵变来判断某个反应是否自发进行。研究表明，在温度、压强一定的条件下，焓因素和熵因素共同决定一个化学反应的方向。反应方向的判据为∆H-T∆S。自发反应总是向ΔH－TΔS＜0的方向进行，直至平衡状态。 (1)复合判据为体系的自由能变化(符号为ΔG，单位为kJ·mol－1)，综合考虑了焓变和熵变对体系的影响，可用于化学反应自发进行方向的判断，ΔG＝ΔH－TΔS。 (2)在温度、压强一定的条件下，自发反应总是向ΔG＝ΔH－TΔS＜0的方向进行，直到达平衡状态。 ①当ΔH＜0，ΔS＞0时，ΔG＜0，反应能自发进行。 ②当ΔH＞0，ΔS＜0时，ΔG＞0，反应不能自发进行。 ③当ΔH＞0，ΔS＞0或ΔH＜0，ΔS＜0时，反应是否自发进行与温度有关，在一定温度下可使ΔG＝0，即反应达到平衡状态。 2.对化学反应方向判断的分析 （1）放热反应的焓变小于零，熵增加反应的熵变大于零，都对∆H-T∆S<0有所贡献，因此放热和熵增加的反应一定能自发进行。 （2）吸热反应的焓变大于零，熵减小的反应的熵变小于零，使∆H-T∆S>0，因此放热和熵增加的反应一定不能自发进行。 （3）当反应的焓变和熵变的影响相反时，如果两者大小相差悬殊，某一因素可能占主导地位。 常温下的放热反应，焓变对反应方向起决定性作用； 常温下的吸热反应，熵变对反应方向起决定性作用。 （4）如果反应的焓变和熵变的影响相反且相差不大时，温度可能对反应的方向起决定性作用。 3.图解温度与反应方向的关系 根据综合判据∆H-T∆S可知，∆S对反应方向的影响是与T相关联的，因此温度也是影响化学反应能否自发进行的一个重要因素。严格意义上讲，温度对∆H和∆S均有影响，但在∆H和∆S随温度变化不大的范围内，可以认为它是定值，对于温度与反应方向的关系，可以用象限法进行判断。如下图所示。 【综合记忆口诀】第一象限“大大高”；第二象限“小大皆行”；第三象限“小小低”；第四象限“大小皆停”，“大”“小”指与0的大小关系，高低指温度高低。 解题大招 大招01自发过程和自发反应易错点 （1）自发过程指在某一温度和压强下，不借助光、电等外部力量就能自动进行的过程。 （2）如果一个过程正向是自发的，则其逆向通常是非自发的。 （3）自然界中的常见的自发过程有：高山流水，热的传导，气体的扩散等。 共同特点：能量由高向低转化。 大招02自发过程和自发反应 （1）某些自发反应实际上不一定能够发生，需在一定条件下才能自发进行；非自发反应具备了一定条件也能发生。 自发反应或非自发反应与反应条件无关。 （2）自发过程可以是物理过程，不一定是自发反应，而自发反应一定是自发过程。 （3）自发反应与非自发反应一定条件下可以相互转化。如常温下，2NO+O2=2NO2是自发反应；高温下，2NO2=2NO+O2是自发反应。 （4）过程的自发性只能用于判断过程的方向，不能确定过程是否一定会发生； （5）在讨论反应方向时，前提是没有外界干扰体系。如果有外界干扰，可能会出现相反的结果； （6）反应的自发性也受外界条件的影响。 大招03①多数自发进行的化学反应是放热反应，放热反应（△H < 0）有利于化学反应自发进行，但也有很多吸热反应能自发进行。 ②反应焓变是反应能否自发进行有关的一个重要因素，但不是决定反应能否自发进行的唯一因素。 大招04焓与焓变区别 (1)焓（Ｈ）：用来描述物质所具有的能量的物理量。说明：①焓是一个物理量；②焓是物质固有的性质。 (2)焓变（ΔＨ）：反应产物的总焓与反应物的总焓之差，称为反应焓变。 是用来描述反应热的物理量。 说明：①表达式：ΔＨ＝Ｈ（反应产物）－Ｈ（反应物）；②单位：kJ·mol－1。 大招05自发过程的体系趋向于由有序转变为无序，体系的混乱度增大，体系的混乱度常用熵来描述。 大招06熵正、负判断的依据 ①气体体积增大的反应，熵变通常都是正值，是熵增大的反应，ΔＳ>0。 ②气体体积减小的反应，熵变通常都是负值，是熵减小的反应，ΔＳ<0。 ③物质由固态到液体、由液体到气态的过程，其熵变为正值，是熵增加的过程。 ④混合物混合均匀时形成体系的熵最大。 大招07（1）熵增加有利于反应的自发进行，许多的熵增加的反应在常温常压下可以自发进行；也有些熵增加的反应在常温常压下不能自发进行，但在较高温度下可以自发进行。 （2）有些熵减小的反应在常温常压下也可以自发进行。反应熵变是与反应进行的方向有关的因素之一，但不是决定反应能否自发进行的唯一因素，“熵判据”也具有一定的局限性。 大招08在与外界隔离的体系中，自发过程将导致体系的熵增大，即熵变(符号ΔS)大于零，这个原理叫做熵增原理。在用熵变来判断过程的方向时，就称为熵判据。 ①当ΔS>0时，反应为熵增反应，在一定条件下有利于自发进行。 ②当ΔS<0时，反应为熵减反应，在一定条件下不利于自发进行。 大招09化学反应进行的方向与焓变、熵变的关系 (1)从焓变(能量)角度：ΔH<0，有利于反应自发进行。 (2)从熵变角度：ΔS>0，有利于反应自发进行。 (3)在实际的化学反应中，若ΔH与ΔS符号相同时，对化学反应的方向的影响作用出现矛盾，因此，在分析一个具体化学反应自发进行的方向时，不能孤立地使用焓判据或熵判据来分析，否则，可能会得出错误的结论。 大招10化学反应自发进行的最终判据是吉布斯自由能变，自由能一般用△G来表示．且△G=△H﹣T△S。 ΔH－TΔS＜0反应向正反应方向能自发进行。 ΔH－TΔS＝0反应达到平衡状态。 ΔH－TΔS＞0反应不能向正反应方向自发进行。 大招11（1）焓与熵的变化取决于体系的始态和终态，与变化的途径无关。 （2）∆H与∆S共同影响一个化学反应在一定条件下能否自发进行，它们与化学反应速率无关。 （3）判据∆H-T∆S指的是在温度、压强一定的条件下反应自发进行的趋势，不能说明该条件下反应实际能否发生。 （4）∆H-T∆S只能用于一定温度、压强下的化学反应的判断，不能用于其他条件下（温度、压强）的反应。 大招12用焓变或熵变作为判据，当二者对反应方向的影响一致时，可得出正确结论，当二者的影响相反时，应根据复合判据 ΔＨ－ＴΔＳ 进行分析。 题型分类 题型01 自发与非自发的判断 【例1】化学与生活息息相关。下列不属于自发进行的变化是 A．墨汁加到清水中使整杯水变黑 B．水在0℃以下结为冰 C．石灰石转化为生石灰 D．铁器在潮湿的空气中生锈 【答案】C 【解析】A．墨汁浓度大于水，微粒向浓度低的方向分散是自发进行的物理变化，A不符合题意； B．水的凝固点为0℃，水在常温下是液体，冰在室温下融化成水，是自发进行的物理变化，B不符合题意； C．石灰石转化为生石灰需要在高温条件下进行，该变化过程在常温下不是自发进行的，C符合题意； D．铁在潮湿的空气中生锈是发生了电化腐蚀，发生了吸氧腐蚀，是自发进行的变化，D不符合题意。 故选C。 【变式1-1】自发过程：在一定的条件下，不需要外力就可以自动进行的过程。在常温常压下，下列诗句反映的景象与自发过程不一致的一项是 A．云开雾散旭风暖 B．飞流直下三千尺 C．雪消门外千山绿 D．欲渡黄河冰塞川 【答案】D 【解析】A．云散开后太阳光照射可使雾蒸发，不需要外力作用，是自发过程，A不选； B．水从势能高的向低的流下，不需要外力，是自发过程，B不选； C．春天到了温度升高，雪融化，是自发过程，C不选； D．想渡过被冰覆盖的黄河，需要借助外力，不是自发过程，D选； 故选：D。 【变式1-2】下列反应属于非自发反应的是 A．钠与水反应 B．氢气在氧气中燃烧生成水 C．水分解变成氢气和氧气 D．氨气和氯化氢相遇变成氯化铵 【答案】C 【解析】A．钠与水在常温下能够发生反应，A错误； B．虽然需要点燃或加热，但反应一旦发生，就能自发地进行下去，B错误； C．水分解变成氢气和氧气需要持续不断的通电，所以水分解变成氢气和氧气是非自发的反应，C正确； D．氨气与氯化氢相遇变成氯化铵，在常温条件下能够发生，D错误； 故选C。 题型02判断化学反应进行的方向 【例2】已知  ，下列说法中正确的是 A．该反应任何温度下都不能自发进行 B．该反应能自发进行，由于该反应是一个熵增加的反应 C．其他条件不变，使用催化剂可以改变化学反应进行的方向 D．能自发进行的反应一定是放热反应，不能自发进行的反应一定是吸热反应 【答案】B 【解析】A．反应自发进行的条件是ΔH-TΔS＜0，由于该反应的ΔH＞0且ΔS＞0，所以该反应在高温下能自发进行，故A错误； B．反应  ，一定条件下该反应能自发进行，则ΔH-TΔS＜0，即＞0，故B正确； C．在其他条件不变的情况下，催化剂只改变反应速率，不改变平衡移动，所以不可以改变化学反应进行的方向，故C错误； D．常温下，有些吸热反应也能自发进行，如氢氧化钡晶体与氯化铵的反应，某些高温下不能自发进行的反应可能是放热反应，故D错误； 故选B。 【变式2-1】判断化学反应进行的方向是一个比较复杂的问题。下列有关说法正确的是 A．或的反应一定能自发进行 B．反应能否自发进行与温度有关 C．在不同状态时的熵值： D．反应的 【答案】B 【解析】A．且的反应一定小于0，一定能自发进行，小于0或大于0的反应不一定能自发进行，A项错误； B．反应2N2O5(g)=4NO2(g)+O2(g)  ΔH>0， 气体分子数增加，△S＞0，当△H-T△S＜0时反应自发进行，该反应能否自发进行与温度有关，B正确； C．同一物质在固态时的熵值小于在气态时的熵值，C项错误； D．反应的气体分子数减少，该反应的，D项错误； 故答案为：B。 【变式2-2】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，在任何温度下都不自发进行的是 A． B． C． D． 【答案】C 【解析】A．该反应为熵增，即ΔS＞0，根据ΔG=ΔH-TΔS，该反应任何温度下都能自发进行，故A不符合题意； B．该反应为熵减，即ΔS＜0，根据ΔG=ΔH-TΔS，该反应在低温下可以自发进行，故B不符合题意； C．该反应为熵减，即ΔS＜0，根据ΔG=ΔH-TΔS，该反应在任何温度下都不能自发进行，故C符合题意； D．该反应为熵增，即ΔS＞0，根据ΔG=ΔH-TΔS，该反应在高温下自发进行，故D不符合题意； 答案为C。 题型03综合运用 【例3】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1molN2和3molH2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) H<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")：使用催化剂，K值 (填“增大“减小”或“不变”)。 (2)反应的S 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， (填“增大”“减小”或不变”)， (填“增大”“减小”或“不变”)，平衡 移动(填“正向”“逆向”或“不”)。 【答案】(1) K= 减小 不变 (2)＜ (3)AD (4) 正向 增大 增大 逆向 【解析】（1）根据反应方程式N2(g)+3H2(g)2NH3(g)结合平衡常数的定义可知，合成氨反应平衡常数的表达式为：K=，该反应正反应是一个放热反应，温度升高，化学平衡逆向移动，故K值减小，使用催化剂，不能是平衡发生移动，且K仅仅是温度的函数，则K值不变，故答案为：K=；减小；不变； （2）根据反应方程式N2(g)+3H2(g)2NH3(g)可知，该反应正反应是一个气体体积减小的方向，即反应的S＜0，故答案为：＜； （3）根据反应方程式N2(g)+3H2(g)2NH3(g)  H<0可知，该反应正反应是一个气体体积减小的放热反应，降温加压能使上述平衡正向移动，有利于提高平衡混合物中氨含量，故答案为：AD； （4）由题干信息可知，反应在一个恒容密闭容器中进行，故当反应达到平衡后，向体系中充入N2，即增大N2的浓度，平衡正向移动，该反应正反应是一个放热反应，给体系升温，正逆反应速率均增大，即增大，增大，平衡逆向移动，故答案为：正向；增大；增大；逆向。 【变式3-1】利用甲烷制取氢气等气体是科学家研究的热点课题。 (1)一定条件下，分解反应的部分反应历程如下图所示。 ①该历程图表示 步反应，其中正反应活化能最大步骤的反应方程式为 。 ②分解反应 。 A．高温下能自发进行          B．低温下能自发进行 C．任何温度都能自发进行      D．任何温度都不能自发进行 (2)科学家提出以吸附性活性炭为催化剂，利用与制备“合成气”(、)。其反应历程分两步，反应历程的能量变化如下图： 反应Ⅰ：  (慢反应) 反应Ⅱ：  (快反应) ①加入活性炭C(ads)使该反应的活化能 (填“升高”“降低”或“不变”)。 ②与制备“合成气”的反应为 反应(填“放热”或“吸热”)，其热化学方程式为 (用表示)，能量变化图中： (填“>”、“<”或“=”)。 【答案】(1) 4 [或] A (2) 降低 吸热 < 【解析】（1）①由图可知，该反应经历了4步反应，其中活化能最大的反应为： [或]； ②分解反应为，，，所以在高温下可以自发进行，故选A； （2）①吸附性活性炭为催化剂，使该反应的活化能降低； ②根据如图所示信息，反应物的总能量低于生成物的总能量，与制备“合成气”的反应为吸热反应，其热化学方程式为，因为反应I为慢反应，反应II为快反应，所以反应I的活化能大于反应II的活化能，所以，所以。 【变式3-2】肼类燃烧剂会造成污染，这种粮食正逐渐被淘汰。长征五号B是我国近地轨道运载能力最大的新一代运载火箭，其粮食采用全新配方——低温液氢液氧推进剂，让火箭飞得更稳健。已知一定条件下： ① 2H2(g) + O2(g) = 2H2O(l)　ΔH = -571.6 kJ·mol-1 ② H2(g) = H2(l)　ΔH = -0.92 kJ·mol-1 ③ O2(g) = O2(l)　ΔH = -6.84 kJ·mol-1 ④ H2O(l) = H2O(g)　ΔH = +44.0 kJ·mol-1 (1)请写出相同条件下液氢和液氧生成气态水的热化学方程式： 。 (2)根据上述信息，以下说法正确的是___________。 A．变化④为熵增过程 B．液氢液氧不点燃观察不到水生成，故该反应无法自发进行 C．0.5 mol液态氢气的能量高于0.5 mol气态氢气的能量 D．液氢和液氧作为火箭推进剂符合绿色化学理念 【答案】(1)2H2(l)+O2(l)=2H2O(g)   ΔH=-474.92kJ·mol-1 (2)AD 【解析】（1）由盖斯定律可知，①-2×②-③+2×④得：2H2(l)+O2(l)=2H2O(g)，故焓变ΔH=（-571.6 kJ·mol-1）-2×（-0.92 kJ·mol-1）-（-6.84kJ·mol-1）+2×（+44 kJ·mol-1）=-474.92kJ·mol-1； （2）A．变化④为液体变为气体，是熵增过程，正确； B．液氢液氧不点燃观察不到水生成与反应能否自发无关，不是判断该反应能否自发进行的依据，错误； C．相同条件下，气体物质能量更高，故0.5 mol液态氢气的能量低于0.5 mol气态氢气的能量，错误； D．液氢和液氧作为火箭推进剂反应中只生成水，无污染，符合绿色化学理念，正确； 故选AD。 跟踪训练 【基础过关】 1．对于反应   ，下列说法正确的是 A．反应的， B．及时分离出SO3 (g)，正反应速率增大，平衡向正反应方向移动 C．使用催化剂能改变反应路径，降低反应的活化能 D．增大体系的压强能增大活化分子百分数，加快反应的速率 【答案】C 【详解】对于反应   ，下列说法正确的是 A．该反应是气体体积减小的反应，是熵减的反应，即反应的，，故A错误； B．及时分离出SO3 (g)，正反应速率减小，平衡向正反应方向移动，故B错误； C．使用催化剂能改变反应路径，降低反应的活化能，但焓变不变，故C正确； D．增大体系的压强能增大活化分子数，分子总数增加，但活化分子百分数不变，故D错误。 综上所述，答案为C。 2．已知2N2O5(g)4NO2(g)+O2(g)  ΔH=56.76kJ·mol-1，在25℃和101kPa时，该反应能自发进行，该反应能自发进行的主要原因是 A．ΔH<TΔS B．ΔH >TΔS C．ΔH >ΔS D．ΔH <ΔS 【答案】A 【详解】该反应能自发进行是因为反应ΔH—TΔS＜0，则反应ΔH<TΔS，故选A。 3．以下反应属于自发反应，且可以用熵判据来解释的是： A．   B．   C．   D．   【答案】D 【详解】A．反应的△H＞0，△S＜0，难以自发进行，故A错误； B．△H＜0，△S＜0，焓变为主要因素，不能用熵判据解释，故B错误； C．△H＜0，△S＜0，焓变为主要因素，不能用熵判据解释，故C错误 C．反应的△H＞0，反应能自发进行，原因是△S＞0，能用熵判据解释，故D正确； 故选D。 4．化工生产中，调控反应条件时不需要考虑的角度是 A．目标产物的贮存方法 B．增大目标反应的速率 C．提高目标反应的限度 D．减少副反应和环境污染 【答案】A 【详解】A．目标产物贮存与反应条件无关，调控反应条件时不需考虑，A符合题意； B．增大反应速率，可以提高生产效率，需要考虑，B不符合题意； C．提高反应限度，可以提高反应物转化率或产物比例，需要考虑，C不符合题意； D．生产条件中减少副反应和环境污染需要考虑，以达到绿色高效生产的目的，D不符合题意； 答案选A。 5．在合成氨工业中，为增加NH3的日产量，实施下列目的的变化过程中与平衡移动无关的是 A．不断将氨分离出来 B．使用催化剂 C．采用700K左右的高温而不是900K的高温 D．采用2×107～5×107Pa的压强 【答案】B 【详解】A．氨分离出来是减小生成物浓度，有利于平衡右移，不符合题意，A项错误； B．使用催化剂是为了增大反应速率，与平衡无关，B项正确； C．合成氨反应是放热反应，相对900K，较低温度700K更利于反应正向进行，不符合题意，C项错误； D．该反应是气体物质的量减小的反应，尽可能采取高压利于正反应的进行，不符合题意，D项错误； 答案选B。 6．合成氨工业中 N2(g)+3H2(g)⇌2NH3(g)，选择适宜的压强时，不需要考虑的因素是 A．反应速率 B．平衡移动 C．设备成本 D．催化剂活性 【答案】D 【详解】A．该反应为有气体参与的反应，因此增大压强，各物质的浓度增大，反应速率加快，提高氨气的生成速率，这是需要考虑的因素，故A不选； B．该反应为反应前后气体的总量发生变化的反应，因此增大压强，平衡右移，有利于氨高氨气的生成，这是需要考虑的因素，故B不选； C．增大压强，需要设备耐压能力要大，就要考虑到制造耐压设备的成本，这是需要考虑的因素，故C不选； D．催化剂的活性与温度有关，与压强没有关系，选择适宜的压强时，不需要考虑催化剂的活性，故D可选； 故选D。 7．aA(g)+bB(g)⇌cC(g)+dD(g)  ΔH=Q，同时符合两图中各曲线规律的是 A．a+b>c+d T1>T2 Q>0 B．a+b>c+d T1>T2 Q<0 C．a+b>c+d T1<T2 Q<0 D．a+b＜c+d T1<T2 Q<0 【答案】C 【详解】由左图可知T1＜T2 ，升高温度生成物浓度降低，说明平衡向逆反应方向移动，则正反应放热，Q＜0；由右图可知增大压强，正反应速率大于逆反应速率，平衡向正反应方向移动，则a+b＞c+d，故选C。 8．在恒容密闭容器中，一定量的NO、CO发生反应：。运用变量控制的方法，探究温度或催化剂比表面积(单位质量的物质所具有的总面积)对CO、NO转化的影响。三组实验中随t(时间)变化的曲线如图所示。下列说法正确的是 A．实验I，时刻CO的消耗速率小于CO的生成速率 B．其他条件不变，充入惰性气体平衡正向移动 C．实验I、Ⅱ相比，I中催化剂比表面积更大 D．实验Ⅲ的反应温度比实验Ⅱ的高 【答案】D 【详解】A．实验I，时刻还未达到平衡，则正反应速率大于逆反应速率，即CO的消耗速率大于CO的生成速率，故A错误； B．其他条件不变，充入惰性气体，体系各物质浓度不变，则平衡不移动，故B错误； C．实验I、Ⅱ相比，Ⅱ中反应速率更快，达到平衡时间更短，则Ⅱ催化剂比表面积更大，故C错误； D．实验Ⅲ相比实验Ⅱ，达到平衡时间更短，则实验Ⅲ的反应温度比实验Ⅱ的高，故D正确； 故选D。 9．一定条件下，反应在密闭容器中进行，体系中和的浓度(c)随反应时间(t)变化的曲线如图，其中正逆反应速率相等的时刻为 A． B． C． D． 【答案】D 【详解】正逆反应速率相等时该反应达到平衡状态，体系中各组分的含量不变，包括质量、物质的量、浓度等，故答案选D。 10．在水溶液中，物质R容易发生二聚反应：。不同温度(T)下，R溶于水所得溶液中R的浓度(mol/L)与时间的关系如图，下列说法不正确的是 A． B． C． D．c点时，的浓度为0.65 mol/L 【答案】C 【详解】A．在T2下先到平衡，说明其温度高，A正确； B．随着反应进行，物质的浓度逐渐减小，反应速率减慢，B正确； C．c点时温度高，但浓度小，故ac点的速率不能进行比较，C错误； D． 　，D正确； 故选C。 【能力提升】 11．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 【详解】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。 12．下列有关说法正确的是 A．，该过程焓值增大 B．，该反应一定能自发进行 C．，该过程熵值增大 D．  ，，此反应低温自发 【答案】D 【详解】A．该反应为化合反应，反应放热，焓值减少，故A错误； B．硫与氧气反应是放热反应，即ΔH＜0，二氧化硫的分解反应为吸热反应，即ΔH＞0，ΔS＜0，根据ΔG=ΔH-TΔS，ΔG＞0，该反应在任何温度下都不能自发进行，故B错误； C．混乱程度：气体＞液体＞固体，该反应中反应物为气体，生成物为固体和液体，因此该反应为熵减反应，故C错误； D．该反应ΔH＜0、ΔS＜0，根据ΔG=ΔH-TΔS，在低温状态下，ΔG＜0，因此该反应在低温状态下，能自发进行，故D正确； 故选：D。 13．已知：CH3OH(g)＋H2O(g)3H2(g)＋CO2(g) ΔH>0，则下列有利于提高CO2平衡产率的条件是 A．高温、高压 B．低温、高压 C．高温、低压 D．低温、低压 【答案】C 【详解】该反应为熵变大的吸热反应，故有利于提高CO2平衡产率的条件是高温低压； 答案选C。 14．合成氨的反应采用400～500 ℃的原因是 A．温度太低反应速率太小 B．该温度时催化剂活性较高 C．该温度时反应速率最大 D．该温度时N2的转化率最高 【答案】B 【分析】，该反应是气体体积减小、放热的可逆反应，要是平衡正向移动应该降低温度、增大压强，但是降低温度会使反应速率减小，不利于工业生产效益，温度越高反应速率越大，应该适当升高温度，使反应速率增大，使用催化剂也可以加快反应速率，但在400～500 ℃催化剂活性最大，所以选择这个温度。 【详解】 A．由分析知，在400～500 ℃催化剂活性最大，所以选择这个温度，A错误； B．在400～500 ℃催化剂活性最大，所以选择这个温度，B正确； C．在400～500 ℃催化剂活性最大，有利于加快反应速率，所以选择这个温度，C错误； D．合成氨反应是放热反应，温度高时，氮气的转化率会降低，D错误； 故选B。 15．工业上合成氨反应的热化学方程式为N2(g)+3H2(g)⇌2NH3(g) ΔH=-92.4kJ·mol-1.下列说法正确的是 A．该反应的ΔS>0 B．该反应反应物的键能总和大于生成物的键能总和 C．工业上采用高温条件的目的是为了提高平衡转化率 D．该反应使用催化剂能加快反应速率的原因是降低了活化能，提高了活化分子百分数 【答案】D 【详解】A．该反应是气体体积减小的反应，故ΔS<0，故A错误； B．该反应是放热反应，生成物的键能总和大于反应物的键能总和，故B错误； C．采用高温条件，平衡逆向移动，平衡的转化率降低，故C错误； D．催化剂能降低活化能，提高活化分子百分数，加快反应速率，故D正确。 答案选D。 16．合成氨工业中采用的操作及主要目的不正确的是 A．采取循环操作主要是提高氮气和氢气的利用率 B．合成氨的温度控制在400～500℃，主要是催化剂活性最大 C．氮气和氢气反应前净化主要目的是防止催化剂中毒 D．合成氨生产过程压强越大越好可以提高生产效益 【答案】D 【详解】A．合成氨是可逆反应，其反应方程式为N2+3H22NH3，达到平衡后，体系仍有N2和H2，采用循环操作，可以提高N2和H2的利用率，故A说法正确； B．该反应为放热反应，升高温度，平衡向逆反应方向移动，不利于合成氨，因此合成氨的温度控制在400～500℃，使催化剂的催化活性最大，故B说法正确； C．在制取原料气的过程中，常混有一些杂质，其中有些杂质会使合成氨所用的催化剂“中毒”，必须除去，这一过程称为原料气的净化，故C说法正确； D．合成氨是物质的量减少的过程，增大压强，有利于向合成氨的方向进行，并不是压强越大越好，压强越大，对设备的制造和材料的强度要求就越高，且增大压强到一定程度，继续增大压强，物质的转化率增加并不大，增加资金投资，降低经济效益，故D说法错误； 答案为D。 17．一定条件下．将3 mol A气体和1 mol B气体混合于固定容积为2 L的密闭容器中．发生反应：。2 min末该反应达到平衡，生成D的物质的量随时间的变化情况如图所示。下列说法正确的是 A．从开始到平衡，用D表示的化学反应速率为0.2 mol⋅L⋅min B．平衡时体系的压强与开始时体系的压强之比为3∶2 C．反应过程中A和B的转化率之比为3∶1 D．到达平衡时C的物质的量浓度为0.8 mol⋅L 【答案】D 【分析】由图可知，2min后D的物质的量为0.8mol且不再改变，反应达到平衡状态，可列三段式：，据此回答。 【详解】A．D为固体，不能用单位时间内浓度的变化率来表示反应速率，A错误； B．平衡时体系的压强与开始时体系的压强之比为，B错误； C．根据三段式可知，反应过程中A和B的转化率都为40%，转化率之比为1∶1，C错误； D．根据分析可知，到达平衡时C的物质的量浓度为=0.8 mol·L-1，D正确； 故选D。 18．已知反应，将和按一定比例通入恒温恒压的密闭容器中，反应相同时间后，的体积分数随温度的变化关系如图所示，下列相关描述正确的是 A．该反应正反应方向： B．曲线上的点均代表平衡时刻的点 C．正反应速率： D．b点时 【答案】A 【分析】温度越高，反应速率越快，由图可知，c点氨气的体积百分数最大，说明反应达到平衡，则c点以前反应未达到平衡，c点以后为平衡的移动过程。 【详解】A．由图可知，c点以后为平衡的移动过程，升高温度，平衡逆向移动，该反应的正反应为放热反应，故，故A正确； B．根据分析，c点前反应温度低、速率慢，反应没有达到平衡状态，故B错误； C．温度越高，反应速率越快，则d点正反应速率大于c点，故C错误； D．由分析可知，b点反应未达到平衡，正反应速率大于逆反应速率，故D错误； 故选A。 19．在一定条件下，某可逆反应的正反应速率和逆反应速率随时间变化的曲线如下图所示。下列有关说法，不正确的是 A．时刻，反应正向进行 B．时刻，正反应速率大于逆反应速率 C．时刻，达到反应进行的限度 D．时刻，反应处于平衡状态 【答案】C 【详解】A．由图可知t1时刻，正反应速率大于逆反应速率，所以反应正向进行，故A正确； B．由图可知t2时刻，正反应速率大于逆反应速率，故B正确； C．由图可知t3时刻，正反应速率大于逆反应速率，反应正向进行，反应没有达到最大限度，故C错误； D．由图可知t4时刻，正反应速率等于逆反应速率，反应处于平衡状态，故D正确； 故选C。 20．已知反应3A(g)+2B(g)≒C(g)+4D(g)  ΔH<0。如图：a、b表示在一定条件下，D的体积分数D%随时间t的变化情况。若使曲线b变为曲线a ，可采取的措施是       ①增加C的质量   ②升高温度   ③缩小反应容器的容积(加压)   ④减小B的浓度   ⑤使用适当催化剂 A．只有⑤ B．①③ C．③⑤ D．②③⑤ 【答案】C 【详解】①增加C的质量，平衡逆向移动，最终D的体积分数将会减小，不符合曲线a； ②反应是放热反应，升高温度，平衡逆向移动，最终D的体积分数将会减小，不符合曲线a； ③反应前后气体体积不变，缩小反应容器的容积(加压)，平衡不移动，但浓度增大，反应速率增大，未到平衡时图线斜率更大，平衡时D的体积分数不变，符合曲线a； ④减小B的浓度，平衡逆向移动，最终D的体积分数将会减小，不符合曲线a； ⑤使用适当催化剂，反应速率增大，未到平衡时图线斜率更大，催化剂不改变平衡，故平衡时D的体积分数不变，符合曲线a； 符合曲线a的是③⑤，故选C。 【拔尖训练】 21．在催化剂作用下，向1L密闭容器中加入X和Y，发生反应：，X的转化率随温度的变化如图所示。下列说法不正确的是 A．该反应 B．200℃时，前10min C．c点时， D．bc段变化的原因可能是400℃以上催化剂活性降低 【答案】B 【详解】A．由分析可知，升高温度，X的平衡转化率增大，平衡正向移动，说明该反应为吸热反应，，A正确； B．固体或纯液体的浓度视为常数，一般不用固体或纯液体表示反应速率，B错误； C．由曲线Ⅱ可知，400℃时，X的转化率最大，说明b点时反应达到平衡，该反应为吸热反应，继续升高温度，平衡正向移动，c点X的转化率应该大于b点，但c点X的转化率小于b点，说明10min时c点未达到平衡，，C正确； D．400℃时，X的转化率最大，b点反应达到平衡，该反应为吸热反应，继续升高温度，平衡正向移动，c点X的转化率应该大于b点，但c点X的转化率小于b点，可能的原因是400℃以上催化剂活性降低，反应速率较慢，10min时反应未达到平衡，D正确； 故选B。 22．在一密闭容器中发生反应，，在某一时间段反应速率与反应过程的曲线关系如图所示，下列说法错误的是 A．时，改变的条件可能是增大压强 B．时，可能是使用了催化剂 C．时，改变的条件可能是减小压强 D．若在恒容容器内发生该反应，达到平衡后，通入Ar，、都不变 【答案】A 【详解】A．达到平衡后，条件下，、都瞬增了，则改变的条件为升温或者增压，但突变时，反应向左移动，则为升温，A错误； B．条件下，正逆反应速率相等，则为催化剂，B正确； C．条件下，，都瞬减了，则改变的条件为降温或者减压，但突变时，反应向左移动，则为减压，C正确； D．恒容容器中，反应达到平衡后，通入Ar，体系压强增大，但是反应物和生成物的浓度都不变，化学平衡不移动，正逆反应速率不变，D正确。 故选A。 23．常温常压下，为无色气体，主要用于制备硝化剂、氧化剂、催化剂等。一定条件下，在2L恒容密闭容器中加入和两种气体，发生反应：，测得两气体的物质的量与时间的关系如图所示，下列说法正确的是 A．根据物质的量变化可知， B．若，则0～min内 C．气体压强、颜色不变时，体系达到平衡状态 D．时，容器中 【答案】C 【详解】A．时反应物减少的量是时的2倍，但是反应达到化学平衡的过程中化学反应速率逐渐减小，应大于2，A项错误； B．0～5min内，变化2mol，可计算出0～min内v(N2O4)=0.2mol⋅L−1⋅min−1，B项错误； C．为红棕色气体，气体颜色不变时，的浓度一定，可以作为化学平衡的标志，反应向右进行，压强不断减小，压强不变时，化学反应达到平衡状态，C项正确； D．时反应处于平衡状态，容器中，D项错误； 本题选C。 24．一定条件下可以消除氮氧化物污染，反应原理之一为。其他条件不变时，温度的倒数()对NO的平衡转化率的影响如图所示，下列说法错误的是 A．该反应的正反应为放热反应 B．Y点的 C．加入催化剂可以加快反应速率 D．保持其他条件不变，通入适量的，X点向上移动 【答案】B 【详解】A．由图可知，温度越低，越大，NO的平衡转化率越高，降低温度平衡正向移动，则该反应的正反应为放热反应，A项正确； B．Y点为平衡点，故，B项错误； C．催化剂可加快反应速率，C项正确； D．保持其他条件不变，通入适量的，平衡正向移动，NO的平衡转化率增大，D项正确； 故答案选B。 25．反应  达平衡后，在t时刻改变某一条件，反应速率—时间图像如图所示，则t时刻改变的条件可能是 A．升高温度 B．增大生成物浓度 C．减小反应物浓度 D．增大容器体积 【答案】A 【详解】A．升高温度，正逆反应速率均增大，且，A项符合题意； B．增大生成物浓度，瞬间与原平衡时相等，B项不符合题意； C．减小反应物浓度，瞬间减小，瞬间不变，达新平衡时，、均比原平衡小，C项不符合题意； D．增大容器体积，压强减小，正逆反应速率均减小，D项不符合题意； 故选A。 26．已知反应 ，将等物质的量的和充入密闭容器，平衡体系中，平衡混合物的平均摩尔质量M()在不同温度下随压强的变化曲线如图所示。下列说法正确的是 A．温度：T2 > T1 B．平衡常数：Ka = Kb C．b点时，若，则CO的平衡转化率为50% D．的平衡转化率： 【答案】C 【分析】CO(g)+Cl2(g)⇌COCl2(g)ΔH<0，温度升高，此反应逆向移动，导致气体物质的量增大，减小，所以T1>T2，其他选项依据平衡移动原理具体分析即可。 【详解】A． CO(g)+Cl2(g)⇌COCl2(g)ΔH<0，温度升高，此反应逆向移动，导致气体物质的量增大，减小，所以T1>T2，故A错误； B．平衡常数仅与温度有关，温度不同，平衡常数不同，则Ka 与Kb不等，故B错误； C． CO与Cl2等物质的量混合，设起始时n(CO)=n(Cl2)=1mol，设CO转化了xmol，则66= ，解得x=0.5，b点时，则CO的平衡转化率为，故C正确； D． M越大，n总越小，平衡正向进行程度越大，的转化率越大，即的平衡转化率：，故D错误； 故选C。 27．某化学研究小组探究外界条件对化学反应的速率和平衡的影响图象如下，下列判断正确的是 A．由图1可知，，该反应正反应为吸热反应 B．由图2可知，该反应 C．图3中，点3的反应速率 D．图4中，若，则a曲线一定使用了催化剂 【答案】C 【详解】A．由图1可知, 先平衡温度高，，C占比少，说明逆向移动，说明该反应逆反应为吸热反应，故A错误； B．由图2可知，随着压强增大，反应向体积减小的方向移动，C占比多，该反应，故B错误； C．图3中，点3做一条竖直辅助线，相同温度B的转化率低于平衡状态，所以要正向移动，则反应速率，故C正确； D．图4中，若，则a曲线不一定使用了催化剂，增大压强也可以，故D错误； 答案选C。 28．某学习小组研究在其他条件不变时，改变某一条件对化学平衡的影响，得到如图所示图像（图中表示压强，表示温度，表示物质的量），下列结论不正确的是 Ⅰ： Ⅱ： Ⅲ： Ⅳ： A．反应Ⅰ： B．反应Ⅱ： C．反应Ⅲ：若，则 D．反应Ⅳ：若，则 【答案】D 【详解】A．反应I，是体积减小的可逆反应，温度相同时，压强越大，反应物的转化率越高，，故A正确； B．反应Ⅱ中，根据图像先拐先平衡，数值大，故，故B正确； C．反应Ⅲ中，若，，则升高温度平衡向正反应方向移动，C的体积分数增大，与图象吻合，故C正确； D．反应Ⅳ中若ΔH＜0，则升高温度平衡向逆反应方向移动，A的转化率减小，则T2＜T1，故D错误； 答案选D。 29．为减少排放，科学家正研究的综合利用问题。合成甲醇极具潜力：。在不同温度，条件下，在2L恒容容器中投入2mol和6mol，发生上述反应，实验测得两容器中或的物质的量随时间的变化关系如图所示。下列说法正确的是 A．cd段用表示的平均反应速率为 B．两曲线相交的点，反应达到平衡 C．曲线ab对应条件下的反应 D．平衡时转化率： 【答案】C 【分析】根据图像分析，曲线ab表示生成物，达到平衡时CH3OH的物质的量是1.1mol，曲线cd表示反应物CO2(因为起始量是2mol)，达到平衡时剩余0.5mol，参与反应1.5mol。根据化学方程式可知，△n(CO2)=△n(CH3OH)，再结合图像可知，曲线ab和曲线cd是不同温度下的反应的曲线，曲线ab先达到平衡，故曲线ab是T2时的反应曲线，曲线cd是T1时的反应曲线。 【详解】A．cd段△n(CO2)=△n(CH3OH)=1.0moL，用CH3OH表示的平均反应速率为0.050mol/(L·min)，A错误； B．交点之后，物质的量仍在变化，故相交的点不是平衡状态，B项错误， C．根据分析，C项正确； D．平衡时CO2转化率：T1>T2，D项错误。 故答案为：C。 30．一定条件下，按的比例向反应容器充入，发生反应。温度、压强对平衡转化率的影响如图，下列分析正确的是 A．压强大小关系： B．该反应正反应为吸热反应 C．、p1条件下，的平衡转化率为 D．、p1条件下，充入氦气，混合气体颜色变深 【答案】C 【详解】A．由方程式可知，该反应为气体分子数减小的反应，增大压强，平衡正向移动，NO转化率增大，因此，故A错误； B．由图可知，升高温度，NO转化率减小，平衡逆向移动，即该反应正反应为放热反应，故B错误； C．400℃、p1条件下，平衡时的NO转化率为40%，NO和O2按物质的量之比2∶1充入反应容器，且按2∶1反应，二者转化率相等，即O2的平衡转化率为40%，故C正确； D．、p1条件下，充入氦气，体积增大，相当于减压，平衡逆向移动，NO2浓度下降，混合气体颜色变浅，故D错误； 故选C。 1 学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司 $$