2.1化学反应的方向 同步练习 2024-2025学年高二上学期化学沪科版（2019）选择性必修一

2024—2025学年高中化学沪科版选择性必修一2.1化学反应的方向 一、单选题 1．下列说法中正确的是 A．非自发反应在任何条件下都不能实现 B．自发反应一定是熵增大，非自发反应一定是熵减小或不变 C．知道了某过程有自发性之后，可预测过程发生反应的快慢 D．熵增加且放热的反应一定是自发反应 2．下列属于非自发过程的是 A．水由高处向低处流 B．蔗糖在水中溶解 C．天然气的燃烧 D．室温下水结成冰 3．下列不属于自发进行的变化是 A．红墨水加到清水使整杯水变红 B．冰在室温下融化成水 C．电解熔融态 D．铁器在潮湿的空气中生锈 4．下列说法中正确的是 A．某吸热反应能自发进行，因此该反应是熵增反应 B．需要加热才能发生的反应，一定是吸热反应 C．SO2(g)+2H2S(g) =3S(s)+2H2O( 1)    ΔH<0， 高温下能自发进行 D．当其他外界条件保持不变时，汽车排气管中使用催化剂可改变产生尾气的反应方向 5．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) 6．自然界中有一些过程是自发进行的，而且是有方向性的。下列说法中正确的是 A．能够自发进行的反应一定能迅速进行 B．的反应在任何温度下都能自发进行 C．自发反应的熵一定增大，非自发反应的熵一定减小 D．放热反应都可以自发进行，而吸热反应不一定能自发进行 7．高温结构陶瓷氮化硅由石英与焦炭在高温的氮气流中通过以下反应制备：,下列说法正确的是（为阿伏伽德罗常数的值） A．和是氧化剂 B．既是氧化产物，又是还原产物 C．每消耗转移的电子数为 D．从熵变角度分析，反应更易生成 8．党的二十大报告提出，“积极稳妥推进碳达峰碳中和”。我国科学家在淀粉人工合成方面取得重大突破，在国际上首次实现了二氧化碳到淀粉的从头合成(部分流程如图)，其中第(2)步反应为   已知：①   kJ·mol ②   kJ·mol ③   kJ·mol 下列说法错误的是 A．由图可得，是催化剂 B． kJ⋅mol C．反应①在高温下可自发进行 D．由反应②可得的燃烧热 kJ⋅mol 9．已知反应  。下列说法正确的是 A．该反应在低温下自发 B．该反应为放热反应，因此能自发 C．该反应在高温下自发 D．该反应，非自发 10．开发氢能源对改善能源结构和缓解环境压力意义重大。下列说法错误的是 A．氢能源属于可再生的清洁能源 B．氢气沸点低便于储存和运输 C．氢能源广泛使用有利于实现碳达峰 D．水分解制氢气的反应一定条件下属于自发反应 11．下列反应在任何温度下都是非自发的是 A． B． C． D． 12．下列不属于自发过程的是 A B C D          石墨转化为金刚石 冰在常温下融化 铁在潮湿空气中生锈 水从高处往低处流 A．A B．B C．C D．D 13．工业以硫黄或黄铁矿(主要成分FeS2，烧渣主要成分为Fe2O3)为主要原料生产硫酸主要流程如下： 下列说法正确的是 A．高温焙烧1 mol FeS2时转移的电子数为15 NA(NA代表阿伏加德罗数值) B．SO2与H2S反应生成淡黄色沉淀，体现了SO2的还原性 C．反应2SO2(g)+O2(g)2SO3(g)具有自发性的原因是ΔH＜0 D．98%浓硫酸粘度较高，与其范德华力较大有关 14．神舟十三号载人飞船运载火箭使用偏二甲肼作为燃料、四氧化二氮作助燃剂，热化学方程式为：  ，下列有关说法正确的是 A．该反应的， B．该反应在任意温度都能自发进行 C．若生成液态水，变大 D．火箭发射过程中，该反应中的化学能全部转化为动能 15．在催化条件下可以将还原为，反应原理为：  ，的平衡转化率随温度或压强的变化如图所示。下列说法错误的是 A．压强： B．反应速率： C．平衡常数： D．气体的颜色：b深，c浅 二、填空题 16．甲醇是重要的化工原料，发展前景广阔。研究表明CO2加氢可以合成甲醇。CO2和H2可发生如下两个反应： Ⅰ.  <0 Ⅱ.  >0 (1)有利于提高反应 Ⅰ 中CO2的平衡转化率的措施有 (填序号)。 a．使用催化剂    b．增大CO2和H2的初始投料比    c．加压 (2)研究温度对于甲醇产率的影响。在210℃~290℃，保持原料气中CO2和H2的投料比不变，按一定流速通过催化剂甲，主要发生反应 Ⅰ ，得到甲醇的实际产率、平衡产率与温度的关系如图。(注：产率是指生成目标产物所消耗的原料的物质的量与初始加入原料的物质的量的比值) ①温度升高，甲醇的平衡产率逐渐降低，可能的原因是 (考虑主副反应)。 ②其他条件相同时，温度不高于270℃时，随温度升高实际产率逐渐增大的可能原因是 (写出2点)。 (3)某实验控制压强一定，CO2和H2初始投料比一定，按一定流速通过催化剂乙，经过相同时间测得如下实验数据(反应未达到平衡状态) T(K) CO2实际转化率(%) 甲醇选择性(%) 543 12.3 42.3 553 15.3 39.1 (注：甲醇选择性是指生成甲醇所消耗的CO2的物质的量与转化的CO2的物质的量的比值) 表中实验数据表明，升高温度，CO2的实际转化率提高而甲醇的选择性降低，其可能的原因是 。 17．资源利用和环境保护是人类社会可持续发展的基础。 (1)选择性催化还原(SCR)技术是目前应用最广泛的降低内燃机排放技术，原理如图所示： ①尿素SCR技术(路径a)。 已知在中发生尿素的热解与水解： 尿素受热分解：(异氰酸)； 异氩酸水解：。 在发动机低负荷或低速空载时，柴油机排气的温度只有150℃或者更低，可造成的问题是 。 ②固态铵SCR(路径b)技术在机外加热铵盐产生氨气。在S中发生的反应为，每生成时，反应转移的电子数为 。 ③固态铵SCR技术相对于尿素SCR技术的优点是 。 (2)在贵金属催化剂表面进行CO还原NO也是去除氮氧化物的方法之一，反应机理如图所示。 ①生成的总反应为 。 ②图中虚线框内还原转化为反应机理可描述为 。 (3)为减少排放，促进碳中和，在化工生产中，常用溶液捕捉烟气中的，过程如图所示。 ①“热解”的化学反应方程式为 。 ②捕捉时常使用溶液吸收，而不使用更廉价的或溶液，试从资源综合利用与物质性质及转化的角度分析原因 。 18．金属钛具有良好的耐高低温、抗酸碱、高强度和低密度等优良特性，广泛应用于航空航天、医疗器械等领域。的一种制备方法为 。判断该反应在什么温度下自发 ？ 19．利用甲烷和二氧化碳共转化催化亦可获得更多产品，反应历程如图所示： 已知部分化学键的键能数据如下： 共价键 键能() 413 497 462 351 348 已知产物为气态根据上述信息，写出该催化反应的热化学方程式： ，该反应的自发条件是 (填“低温”“高温”或“任意温度”)。 三、计算题 20．已知298K时有下列数据： 物质 　 (1)上述反应在298K时能否自发进行？ 。 (2)该反应能自发进行的温度范围是 。 21．已知：298K、101kPa时，反应的，，若此反应中和不随温度变化而变化，则保持此反应自发进行的温度低于 。 试卷第1页，共3页 试卷第1页，共3页 学科网（北京）股份有限公司 参考答案： 题号 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 答案 D D C A A B C A A B 题号 11 12 13 14 15 答案 D A C B D 1．D 【详解】A．是非自发反应，在电解的条件下能实现，故A错误； B．有些自发反应的熵减小，有些非自发反的熵增大，熵变不是判断反应能否自发进行的唯一依据，故B错误； C．知道了某过程有自发性之后，不能预测过程发生反应的快慢，故C错误； D．熵增加且放热的反应，一定小于0，反应一定是自发反应，故D正确； 选D。 2．D 【详解】A．水由高处向低处流，是自发进行的过程，故A不选； B．蔗糖在水中溶解常温下可自发进行，故B不选； C．常温下天然气燃烧生成二氧化碳和水，反应放热ΔH＜0，△S＜0，ΔH-T△S＜0，属于自发进行的过程，故C不选； D．室温下水结成冰是温度降低作用下的变化，不是自发进行的反应，故D选； 答案选D。 3．C 【详解】A．扩散现象，是熵增加的自发过程，A不符合题意； B．冰的熔点为0℃，水常温是液体，冰在室温下融化成水，是熵增加的自发过程，B不符合题意； C．电解熔融态，是在外电场的作用下强制发生的氧化还原反应，不是自发过程，C符合题意； D．铁在潮湿的空气中生锈是发生了自发的氧化还原反应，属于电化学腐蚀，是自发进行的化学过程，D不符合题意； 综上所述，答案为C。 4．A 【详解】A．反应自发进行需满足∆G=∆H-T∆S<0，若∆H>0的反应自发进行，则∆S>0，所以吸热反应能自发进行，此反应是熵增反应，A正确； B．许多放热反应需要加热才能发生，某些吸热反应常温下也能进行，B错误； C．∆G=∆H-T∆S<0反应能自发进行，若反应ΔH<0，ΔS<0 ，则低温下能自发进行，C错误； D．催化剂只能改变反应历程，改变化学反应速率，无法改变反应方向，D错误； 故答案选A。 5．A 【详解】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项正确； 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项错误； C．CaO(s)＋CO2(g)=CaCO3(s)，该反应为化合反应，是一个放热反应，C项错误； 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项错误； 故答案选：A。 6．B 【详解】A．时，反应能自发进行，但反应速率不一定大，比如金属的腐蚀，A错误； B．，若，则，该反应在任何温度下都能自发进行，B正确； C．反应能否自发进行由反应的焓变、熵变和温度共同决定，熵增大的反应有利于反应的自发进行，但是熵增加的反应不一定都是自发反应，C错误； D．反应能否自发进行由反应的焓变、熵变和温度共同决定，吸热、放热反应在一定条件下可能自发进行，如氢氧化钡与氯化铵的反应吸热、但该反应可自发进行，放热反应常温不一定能自发进行，如铝热反应在常温下不能自发进行，D错误； 故选B。 7．C 【详解】反应中C元素的化合价由0价升高到+2价，N元素的化合价由0价降低到-3价，反应中总共转移12个电子， 据此分析解答。 A．SiO2中Si和O元素的化合价都未发生变化，故SiO2不是氧化剂，故A错误； B．N元素的化合价由0价降低到-3价，故Si3N4只是还原产物，故B错误； C．反应中总共转移12个电子，故每消耗1molC转移的电子数为2NA，故C正确； D．若反应生成CO2，则反应为，产生的气体分子数更少，故从熵变角度分析，反应难生成CO2，故D错误； 故选：C。 8．A 【详解】A．从图中可知，第（2）步反应中，2个H2O2分解生成1个氧气，1个氧气再与甲醇反应生成甲醛同时生成1个H2O2，消耗的H2O2和生成的H2O2物质的量不同，过氧化氢逐渐被消耗，不是催化剂，A错误； B．第（2）步的反应可由反应①+×②-×③得到，ΔH=(84-571.5×0.5+98×0.5)kJ/mol=-152.8kJ/mol，B正确； C．反应①为熵增反应且为吸热反应，根据ΔH-TΔS<0反应可自发进行可知，在高温条件下反应可自发进行，C正确； D．根据反应②可得 ΔH=-285.8kJ/mol，H2的燃烧热ΔH=-285.8kJ/mol，D正确； 故答案选A。 9．A 【分析】反应 2X(g)+Y(g)=2Z(g) △H＜0，正反应气体分子数减小，△S＜0。 【详解】A．当，反应可以自发进行，故该反应在低温下自发，A正确； B．焓变、温度及熵变同时决定反应是否自发，B错误； C．根据分析，低温自发，C错误； D．根据分析，气体分子数减小，△S＜0，△H＜0，低温进行，D错误； 故答案为：A。 10．B 【详解】A．氢气燃烧生成无污染的水，水在一定条件下分解可以制氢，氢能源属于可再生的清洁能源，A项正确； B．氢气沸点低不易液化，不便于储存和运输，B项错误； C．氢能源广泛使用可减少温室气体排放，有利于实现碳达峰，C项正确； D．水分解制氢反应是熵增的吸热反应，在较高温度下可使自由能小于0，实现自发进行，D项正确。 故选B。 11．D 【详解】A．该反应是熵增的吸热反应，常温下△H—T△S大于0，反应不能自发进行，高温下△H—T△S小于0，反应能自发进行，故A不符合题意； B．该反应是熵增的吸热反应，常温下△H—T△S大于0，反应不能自发进行，高温下△H—T△S小于0，反应能自发进行，故B不符合题意； C．该反应是熵增的吸热反应，常温下△H—T△S大于0，反应不能自发进行，高温下△H—T△S小于0，反应能自发进行，故C不符合题意； D．该反应是熵减的吸热反应，常温下△H—T△S大于0，反应不能自发进行，高温下△H—T△S依然大于0，反应也不能自发进行，故D符合题意； 故选D。 12．A 【详解】A．石墨转化为金刚石的反应为熵减的吸热反应，反应的ΔH—TΔS大于0，不能自发进行，故A符合题意； B．冰融化的过程为熵增的吸热过程，常温条件下ΔH—TΔS小于0，能自发进行，故B不符合题意； C．铁在潮湿空气中生锈的反应是自发进行的氧化还原反应，故C不符合题意； D．水由高处向低处流的过程是自发进行的过程，故D不符合题意； 故选A。 13．C 【分析】硫黄或黄铁矿高温下与空气中的氧气反应，生成SO2和Fe2O3；SO2在V2O5作催化剂、400~500℃下被O2进一步氧化生成SO3，SO3被98%浓硫酸吸收，生成H2SO4∙SO3。 【详解】A．高温焙烧1 mol FeS2时，Fe由+2价升高到+3价，S由-1价升高到+4价，则转移的电子数为11 NA(NA代表阿伏加德罗数值)，A不正确； B．SO2与H2S反应生成淡黄色S沉淀，SO2中S元素由+4价降低到0价，体现了SO2的氧化性，B不正确； C．反应2SO2(g)+O2(g)2SO3(g)的ΔS＜0，要使△H-TΔS＜0，应使ΔH＜0，则反应具有自发性的原因是ΔH＜0，C正确； D．98%浓硫酸粘度较高，与分子间能形成氢键有关，D不正确； 故选C。 14．B 【详解】A．偏二甲肼作为燃料、四氧化二氮作助燃剂，因此该反应是放热反应，，该反应是气体分子数增大的反应，因此，A错误； B．因为该反应的，，根据可以判断，该反应在任意温度都能自发进行，B正确； C．因为气态水到液态水，放出热量，所以若生成液态水，放出热量增多，但是是负值，则变小，C错误； D．火箭发射过程中，该反应中的化学能大部分转化为动能，部分转化为热能等，D错误； 故选B。 15．D 【详解】A．该反应是气体计量数减小的反应，压强增大，平衡正向移动，的平衡转化率增大，则，A正确； B．相同条件下，温度越高，反应速率越快，所以，B正确； C．该反应为放热反应，温度越高，平衡常数越小，所以，C正确； D．b点的温度低，平衡向正反应方向移动，的量减小，所以b点的颜色要浅一些，D错误； 故选D。 16．(1)c (2) 反应I正向是一个放热反应，温度升高，平衡逆移，甲醇的平衡产率降低，同时反应Ⅱ正向是一个吸热反应，温度升高，平衡正移，和降低，升高，再使反应I平衡逆移，故甲醇的产率降低 温度升高，化学反应速率增大，甲醇的实际产率增大；温度升高，催化剂活性增大，化学反应速率增大，甲醇的实际产率增大 (3)反应I正向是一个放热反应，反应Ⅱ正向是一个吸热反应，随着温度升高，以反应Ⅱ为主导，升高温度，反应Ⅱ正向移动，CO2的转化率增大，反应I逆向进行，不利于甲醇的生成，甲醇的选择率更低 【详解】（1）a．在反应中使用合适的催化剂，可降低化学反应的活化能从而加快化学反应速率，但是平衡不移动，因此的平衡转化率不变，故a项错误； b．增大CO2和H2的初始投料比  ，即增大的量，平衡正向移动，但是的平衡转化率降低，故b项错误； c．反应I正向是一个气体分子数减小的反应，增大压强，平衡正向移动，的平衡转化率增大，故c项正确； （2）①温度升高，反应I正向是一个放热反应，温度升高，平衡逆移，甲醇的平衡产率降低，同时反应Ⅱ正向是一个吸热反应，温度升高，平衡正移，和降低，升高，再使反应I平衡逆移，故甲醇的产率降低； ②其他条件相同时，温度不高于270℃，随温度升高实际产率逐渐增大的可能原因是温度升高，化学反应速率增大，甲醇的实际产率增大；温度升高，催化剂活性增大，化学反应速率增大，甲醇的实际产率增大； （3）表中实验数据表明，升高温度，CO2的实际转化率提高而甲醇的选择性降低，其可能的原因是反应I正向是一个放热反应，反应Ⅱ正向是一个吸热反应，随着温度升高，以反应Ⅱ为主导，升高温度，反应Ⅱ正向移动，CO2的转化率增大，反应I逆向进行，不利于甲醇的生成，甲醇的选择率更低； 17．(1) 发动机低温排气时，尿素无法分解，转化效率低；同时未分解的尿素水溶液随尾气排放到大气中造成二次污染 3mol 通过电加热器直接加热铵盐产生氨气，不受发动机排气温度限制 (2) NO被吸附在贵金属的表面，同时发生键的解离，断裂为氮原子和氧原子，被贵金属吸附过来的结合氧原子转化为 (3) 吸收后转化为，加热又能释放出，可作为副产品回收，可循环利用，而吸收后不易再生(再生成本高)；同温同压下，饱和溶解度大于，浓度更大，吸收效率更高且更彻底 【详解】（1）①尿素200℃分解，发动机低温排气时，尿素无法分解，转化效率低；同时未分解的尿素水溶液随尾气排放到大气中造成二次污染； ②由反应的化合价变化可知，还原剂只有NH3，当生成4molN2时转移4×3mol=12mol电子，则每生成1mol时，反应转移的电子数为3mol； ③固态铵SCR技术相对于尿素SCR技术而言，通过电加热器直接加热铵盐产生氨气，不受发动机排气温度限制。 （2）①由反应原理图可以看出，NO和CO是反应物，N2和CO2是生成物，其总反应为； ②由反应机理示意图可以看出，图中框线内NO被吸附在贵金属的表面，同时发生键的解离，断裂为氮原子和氧原子，被贵金属吸附过来的结合氧原子转化为； （3）①“吸收”时，二氧化碳与碳酸钾反应产生碳酸氢钾，而“热解”后产生碳酸钾和二氧化碳，也可知热解的物质是，化学反应方程式为：； ②捕捉时常使用溶液吸收，而不使用更廉价的或溶液，原因：吸收后转化为，加热又能释放出，可作为副产品回收，可循环利用，而吸收后不易再生(再生成本高)；同温同压下，饱和溶解度大于，浓度更大，吸收效率更高且更彻底。 18．该反应、，任意温度均能自发进行 【详解】由反应方程式可知，该反应为熵增的反应，即，，则该反应，任意温度下该反应，即任意温度均能自发进行。 19． 低温 【详解】根据反应历程可知，该反应是由二氧化碳和甲烷合成乙酸的反应，该反应的=反应物的键能之和-生成物的键能之和，则反应物的总键能为，生成物的总键能为，则该催化反应的热化学方程式为 ；根据该反应能自发进行，其中，，则该反应的自发条件是低温，故答案为 ；低温。 20．(1)不能自发 (2)反应可以自发进行需要T>361.05K 【详解】（1）反应的焓变等于生成物的焓变减去反应物的焓变，，，则上述反应在298K时不能自发进行； （2），反应可以自发进行，则T>361.05K。 21．2127K 【详解】根据298K、101kPa时，，，可求得，要使反应能自发进行，即，得T＜2127K，则保持此反应自发进行的温度为低于2127K。 答案第1页，共2页 答案第1页，共2页 学科网（北京）股份有限公司 $$