2.1 化学反应的方向 同步练习 2024-2025学年高二上学期化学鲁科版（2019）选择性必修1

2024—2025学年高中化学鲁科版选择性必修一2.1 化学反应的方向 一、单选题 1．火箭推进器中氢气燃烧的机理如图所示。下列说法错误的是 A．反应历程中共四个基元反应 B．“链引发”是该反应的决速步骤 C．“链传递”分两步，第一步反应为 D．该反应能自发进行可以利用熵变解释 2．下列依据热化学方程式得出的结论正确的是 A．已知 ， ，则a>b B．反应在常温下能自发进行，则该反应的 C．在稀溶液中： ，若将含0.5mol的浓硫酸与含1molNaOH的溶液混合，放出热量大于57.3kJ D．已知 ，则摩尔燃烧焓为 3．在一固定容积的密闭容器中，充入和发生如下化学反应：，其化学平衡常数(K)与温度(T)的关系如下表： T/℃ 700 800 830 1000 1200 K 0.6 0.9 1.0 1.7 2.6 关于该反应的说法正确的是 A． B．在830℃反应达到平衡时，气体的转化率约为33.3% C．其他条件不变，降低温度，反应达到新平衡前： D．在1000℃，当时，该反应向逆反应方向进行 4．对化学概念的正确理解可以让我们对化学的认识更加深刻。下列说法正确的是 A．活化分子间的碰撞一定能发生化学反应 B．催化剂能降低反应的活化能，使活化分子百分数升高 C．化学反应速率增大，反应物平衡转化率也一定增大 D．已知：  ，所以该反应在低温条件可自发进行 5．熵变和焓变是判断反应能否自发的重要依据。下列反应任意条件下均可自发进行的是 A．  △H＜0 B．  △H＜0 C．  △H＞0 D．  △H＞0 6．是一种无色硝化剂，在温度下发生下列反应：  。温度下的平衡常数为。下列说法错误的是 A．反应的 B．体系颜色不再改变时，反应达到平衡 C．温度下平衡常数为，温度下平衡常数为，若，则 D．温度下，在体积为1L的恒温密闭容器中充入2mol，4mol，1mol，此时反应将向正反应方向进行 7．科学家发现太平洋深处的多金属结核(含有锰、铁等多种金属)可起到类似电池的作用，使海水中的含量上升。下列说法不正确的是 A．上述生成的过程需要消耗能量 B．在多金属结核表面得电子生成 C．分解为和的过程熵增加 D．多金属结核在生成的过程中起到传导电子的作用 8．某密闭容器中，在高温条件下，有利于自发进行的反应是 A．     B．     C．     D．     9．对于反应16H2S(g)+8SO2(g) 3S8(s)+16H2O (g)　ΔH<0，下列说法正确的是 A．该反应ΔS>0 B．反应平衡常数K= C．其他条件一定，通过缩小体积增大体系的压强可以增大反应的平衡转化率 D．其他条件一定，升高温度可以增大反应的平衡常数 10．焦炭常用于冶炼工业。已知反应①：；反应②：，反应①②的反应趋势与温度关系如图所示。下列说法错误的是 A．反应②的 B．是反应趋势变化的转折点 C．对应反应① D．当温度低于时，过量焦炭的氧化产物以为主 11．将置入真空的刚性容器中，一定条件下发生分解反应：，平衡时-T的关系如下图所示，下列说法正确的是 A．的体积分数保持不变时，反应达到平衡状态 B．高温下，该反应可以自发进行 C．点a、b对应的平衡常数： D．温度升高，正、逆反应速率以相同倍数增大 12．下列有关说法正确的是 A．自发反应一定是放热反应 B．自发进行的反应一定能迅速进行 C．冰在室温下自动熔化成水，是熵增加的结果 D．高锰酸钾加热分解是一个熵减小的过程 13．根据所学知识和已有生活经验，下列变化过程中ΔS<0的是 A．2SO2(g)+O2(g)=2SO3(g) B．NH4NO3(s)=NH(aq)+(aq) C．H2O(s)→H2O(l) D．Mg(s)+H2SO4(aq)=MgSO4(aq)+H2(g) 14．合成氨工业中原料气进入合成塔前需经过铜氨溶液“净化”，除去其中的，原理为。下列说法正确的是 A．该反应在任何温度下均能自发进行 B．降低温度有利于吸收 C．增大压强有利于制氨溶液再生 D．为节约成本，原料气可以不进行净化 15．下列说法正确的是 A．焓变或熵变均可以单独作为反应自发性的判据 B．能自发进行的反应一定能迅速发生 C．ΔH<0、ΔS<0的反应在低温时能自发进行 D．两种物质反应，无论方程式的书写形式如何，ΔH均不变 二、填空题 16．完成下列问题。 (1)汽车燃油不完全燃烧时产生CO，有人设想按下列反应除去CO：2CO(g)=2C(s)＋O2(g)。已知该反应的ΔH>0，该设想能否实现？ (填“能”或“否”)，依据是： 。 (2)下列反应中，在高温下不能自发进行的是 (填字母)。 a．CO(g)=C(s)＋O2(g) b．2N2O5(g)=4NO2(g)＋O2(g) c．(NH4)2CO3(s)=NH4HCO3(s)＋NH3(g) d．MgCO3(s)=MgO(s)＋CO2(g) (3)25℃、1.01×105Pa时，反应：2N2O2(g)=4NO2(g)＋O2(g)　ΔH=＋56.76kJ·mol-1能自发进行的原因是 。 (4)将水蒸气通过红热的炭即产生水煤气，热化学方程式为C(s)＋H2O(g)=H2(g)＋CO(g)　ΔH=＋131.3kJ·mol-1，ΔS=＋133.7J·mol-1·K-1。该反应在低温下能否自发进行？ (填“能”或“不能”)。 工业合成氨工艺过程如图，回答下列问题： 17．工业合成氨中对原料气必须净化的原因是 。 18．合成氨时采用500℃左右的温度进行，主要是因为在该温度时 。 19．Y气体含 。 20．煤转化为水煤气的主要反应为： 在同样温度下，，和完全燃烧的热化学方程式分别为： ①   ②   ③   (1)请你根据以上数据，写出与水蒸气反应生成和的热化学方程式： 。 (2)请在下图画出该反应的焓变示意图 。 (3)该反应在常温下不能自发进行，在高温下却可以，请用所学原理解释原因 。 (4)工业生产水煤气时，通常交替通入合适量的空气和水蒸气与煤炭反应，其理由是 。 21．氨的合成反应特点： (1)在298K时能正向自发进行的 。 (2)气体的物质的量减小的 。 反应可逆。 三、计算题 22．将1mol水在100 ℃， 101.3 kPa下全部蒸发为水蒸气，再沿着p/V=a (常数)的可逆过程压缩，终态压力为152.0kPa．设水蒸气为理想气体，在此过程温度范围内，它的摩尔等压热容Cpm=33.20Jmol-1K-1.水的气化热为40.66J ·mol-1 (假设-定温度范围内水的气化热不变)。 (1)计算整个过程终态的热力学温度T2 。 (2)通过计算，判断终态时体系中是否存在液态水，若存在，液态水的量是多少 。 (3)计算整个过程发生后，体系的焓变 ΔH 。 (4)若整个过程的熵变为132.5JK-1，推算可逆过程的熵变ΔS 。 23．大气中CO2含量的增加会加剧温室效应，为减少其排放，需将工业生产中产生的CO2分离出来进行储存和利用。 (1)CO2与NH3反应可合成化肥尿素[化学式为CO(NH2)2]，反应2NH3(g)＋CO2(g)CO(NH2)2(l)＋H2O(g)在合成塔中进行。如图1中Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ三条曲线为合成塔中按不同氨碳比[]和水碳比[]投料时二氧化碳转化率的情况。 ①曲线Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ水碳比的数值范围分别为0.6～0.7、1～1.1和1.5～1.61，则生产中应选用水碳比的数值范围为 。 ②请推测生产中氨碳比控制在4.0左右还是控制在4.5左右比较适宜，并简述你的理由 。 (2)CO2与H2也可用于合成甲醇：CO2(g)+3H2(g)CH3OH(g)+H2O(g)。在体积可变的恒压密闭容器中，该反应在不同温度、不同投料比时，CO2的平衡转化率如图2所示。 ①该反应的化学平衡常数的表达式为 。 ②该反应的ΔS 0，ΔH 0(填“>”或“<”)。 ③700K投料比[]=2时，H2的平衡转化率为 。 24．(1)已知在、时，反应，，若该反应的和不随温度变化而变化，则保持该反应能自发进行的温度应低于 (结果保留整数)。 (2)已知：，则水的沸点是 (结果保留1位小数)。 (3)已知在时，由石墨转化为金刚石的反应的，，石墨的熵S石，则金刚石的熵S金= ，这两种碳的同素异形体中更有序的是 。 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 《2025年1月14日高中化学作业》参考答案 题号 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 答案 D C B B B C B A C C 题号 11 12 13 14 15 答案 B C A B C 1．D 【详解】A．反应历程中每一步反应都称为基元反应，由图可知共四个基元反应，A正确； B．“链引发”的活化能最大，因此是该反应的决速步骤，B正确； C．由图可知“链传递”分两步完成，第一步反应的方程式为，第二步反应的方程式为，C正确； D．该反应为熵减反应，该反应可以自发进行利用熵变无法解释，D错误； 故选D。 2．C 【详解】A．碳在氧气中燃烧的反应都是放热反应，碳在氧气中完全燃烧生成二氧化碳放出的热量大于在氧气中不完全燃烧生成一氧化碳放出的热量，碳在氧气中燃烧的反应都是焓变小于0的放热反应，所以a小于b，故A错误； B．该反应为熵减的反应，在常温下能自发进行，说明反应ΔH—TΔS＜0，则该反应的焓变小于0，故B错误； C．浓硫酸的稀释过程是放热过程，所以将含0.5mol硫酸的浓硫酸与含1mol氢氧化钠的溶液混合反应时，放出热量大于57.3kJ，故C正确； D．氢气的摩尔燃烧焓是1mol氢气完全燃烧生成液态水放出的热量，故D错误； 故选C。 3．B 【详解】A．由表格数据可知，温度升高，平衡常数增大，则平衡正向移动，正反应为吸热反应，故，A错误； B．830℃时反应达到平衡，平衡常数为1，设CO2的转化量为xmol，则三段式分析：    由可知，与体积无关，代数得，解得，则CO2气体的转化率为，B正确； C．该反应的正反应为吸热反应，则其他条件不变，降低温度，平衡逆向移动，则反应达到新平衡前：，C错误； D．1000℃时K=1.7，当时，Qc==1.0＜1.7，则该反应向正反应方向进行，D错误； 故选B。 4．B 【详解】A．活化分子间的碰撞不一定全是有效碰撞，只有一定取向的活化分子间碰撞才能发生化反应，A错误； B．催化剂能降低反应的活化能，使活化分子百分数升高，活化分子数升高，化学反应速率增大，B正确； C．平衡后正、逆化学反应速率改变相同的倍数，化学反应平衡不移动，C错误； D．CH4(g)+CO2(g)⇌2CO(g)+2H2(g)，ΔH>0，ΔS>0，ΔG=ΔH -TΔS <0时反应可以自发进行，所以该反应在高温条件可自发进行，D错误； 故答案选B。 5．B 【详解】A．的△H＜0、ΔS＜0，则在低温条件下能自发进行，A不符合题意； B．的△H＜0、ΔS＞0，则在任何条件下都能自发进行，B符合题意； C．的△H＞0、ΔS＞0，则在高温条件下能自发进行，C不符合题意； D．的△H＞0、ΔS＜0，则在任何条件下都不能自发进行，D不符合题意； 故选B。 6．C 【分析】由题目可知该反应是吸热反应，且反应正方向是体积变大，二氧化氮为红棕色气体，由此解答。 【详解】A．由反应方程式可知该反应为气体分子数增加的反应，即熵增反应，，故A正确； B．体系中为红棕色气体，当颜色不再改变时，说明体系中浓度不变，反应达到平衡，故B正确； C．温度下平衡常数为，温度下平衡常数为，若，由分析可知温度升高反应平衡常数增大，则，故C错误； D．温度下，在体积为的恒温密闭容器中充入，，，此时，，反应将向正反应方向进行，故D正确； 故选D。 7．B 【详解】A．水分解产生氧气，需要消耗能量，A正确； B．多金属结核起到类似电池的作用，使得水失去电子发生氧化反应生成氧气，B错误； C．分解为和为气体分子数增大的反应，过程熵增加，C正确；   D．多金属结核能导电，在生成的过程中起到传导电子的作用，D正确； 故选B。 8．A 【详解】A．反应的、ΔS＞0，由＜0可知，在高温下能自发进行，A符合题意； B．反应的、ΔS＜0，由＜0可知，在低温下能自发进行，B不符合题意； C．反应的、ΔS＜0，由＜0可知，在低温下能自发进行，C不符合题意； D．反应的、ΔS＞0，由＜0可知，在任何条件下都能自发进行，D不符合题意； 故选A。 9．C 【详解】A．由反应可知，反应后气体分子数减小，则S<0，故A错误； B．化学平衡常数等于气体生成物浓度幂之积与气体反应物浓度幂之积的比，则平衡常数为K=，故B错误； C．其它条件一定，该反应前后气体计量数之和.减小，增大压强，平衡正向进行，转化率增大，故C正确； D．该反应为放热反应，升高温度，反应逆向进行，平衡常数减小，故D错误； 答案选C。 10．C 【详解】A．生成物气体化学计量系数之和小于反应物气体化学计量系数之和，所以，根据，因为，即，所以，A正确； B．负的程度越大，说明它能够反应的趋势越大，由图可知，当温度低于时，L2的大于L1；时两反应的相等；当温度高于时，L2的小于L1，所以是反应趋势变化的转折点，B正确； C．反应①的，则，和T呈负相关，即斜率小于0，则对应反应①，C错误； D．对应反应①，则对应反应②，当温度低于时，的较小，以反应②为主，则过量焦炭的氧化产物以为主，D正确； 故选C。 11．B 【详解】A．根据反应的化学方程式可知，生成的SO2和SO3的物质的量始终相等，因此的体积分数始终保持50%，不能作为判断反应达到平衡状态的标志，故A错误； B．根据图象可知，的平衡分压随温度升高而升高，说明该反应为吸热反应，则反应，而该反应为气体体积增大的反应，因此，根据可知，该反应在高温条件下，有，可以自发进行，故B正确； C．该反应温度升高，平衡正移，增大，b点的温度更高，故点a、b对应的平衡常数：(a)＜(b)，故C错误； D．升高温度，平衡一定发生移动，但正、逆反应速率不同，因此增大的倍数不同，故D错误； 故选B。 12．C 【详解】A．ΔG＜0反应自发进行，由ΔG=ΔH-TΔS可知，若ΔH＞0、ΔS＞0时，反应也可能是自发的，故A错误； B．ΔG＜0反应自发进行，自发进行的反应不一定能迅速进行，这涉及反应速率问题，故B错误； C．反应向熵值增加的方向进行，同种物质熵值：液体＞固体，冰在室温下自动熔化成水，是熵增的重要结果，故C正确； D．高锰酸钾分解生成气体，混乱度增加，熵值增大，故D错误； 故选C。 13．A 【详解】A．2SO2(g)+O2(g)=2SO3(g)，气体的量减小，熵减少，ΔS<0，A正确； B．，混乱度增大，，B错误； C．同种物质固态的熵小于液态小于气态，所以混乱度增大，，C错误； D．有气体生成，混乱度增大，，D错误； 故选A。 14．B 【详解】A．该反应，，根据反应自发进行可知，该反应在低温条件下自发进行，A错误； B．该反应，降低温度利于平衡正向移动，即利于吸收，B正确； C．该反应为气体分子数减小的反应，增大压强，平衡正向移动，不利于制氨溶液再生，C错误； D．反应过程中涉及的CO为有毒气体，必须进行原料气的净化，D错误； 答案选B。 15．C 【详解】A．焓变和熵变都与反应的自发性有关。ΔG=ΔH－TΔS＜0为判断反应进行的综合判据，因此焓变或熵变不能单独作为反应自发性的判据，故A错误； B．反应能否自发进行，与反应速率大小无关，有些能自发进行的反应，反应速率很慢，如金属的腐蚀，也有些能迅速反应，如中和反应，故B错误； C．根据△G=△H－T△S判断，对于△H＜0、△S＜0的反应在温度低时，△G＜0，反应能自发进行，故C正确； D．ΔH与物质的状态有关，与反应条件无关，方程式中若物质的状态不同，其ΔH不同，故D错误； 故选C。 16．(1) 否 该反应是ΔH>0、ΔS<0的反应，任何温度下均不能自发进行 (2)a (3)常温下熵变ΔS对反应的方向起决定作用 (4)不能 【详解】（1）该反应的ΔH>0、ΔS<0，根据ΔG＝ΔH－TΔS，ΔG>0，任何温度下均不能自发进行，故不能实现该反应。 （2）a、b、c、d反应的ΔH均大于0，b、c、d反应的ΔS>0。ΔH－TΔS<0时，反应才能自发进行。a的ΔS<0，ΔH－TΔS>0，所以在高温时该反应不能自发进行。 （3）该反应能自发进行，说明ΔH－TΔS<0，而该反应的ΔH>0、ΔS>0，又因该反应在常温下可自发进行，故ΔS对反应方向起决定作用。 （4）题给反应中ΔH＝＋131.3 kJ·mol－1，ΔS＝＋133.7 J·mol－1·K－1＝0.133 7 kJ·mol－1·K－1，根据ΔH－TΔS<0为自发反应可知，在T>≈982.0 K时该反应能自发进行，由此可知该反应在低温下不能自发进行。 17．防止催化剂中毒 18．铁催化剂在400-500℃活性最大 19．N2和H2 【解析】17．过多的杂质气体进入，也可能降低催化剂的催化活性，所以要对原料气体进行除杂处理，故答案为：防止催化剂中毒； 18．利用氮气和氢气合成氨气是发热反应，升高温度，不利于平衡正向移动，此时应该考虑催化剂活性，所以答案为：铁催化剂在400-500℃活性最大； 19．通过热交换以后，产物气体和原料气体混合进入冷却环节，将氨气液化以后，可以对氨气进行较彻底的分离，此时剩余的氮气和氢气，则可以回收利用，所以答案为：N2和H2 20．(1) (2) (3)该反应在常温下不能自发进行，在高温下可以自发 (4)生产水煤气的反应是吸热反应，导致体系温度降低，通常交替通入合适量的空气和水蒸气与煤炭反应，就是利用富氧空气与碳燃烧放热①  。 【详解】（1）根据盖斯定律①-②-③将方程式合并即可得 （2） 该反应是吸热反应，反应物的总焓值比生成物的总焓值小，故焓变图像为 （3），，根据该反应在常温下不能自发进行，在高温下可以自发。 （4）生产水煤气的反应是吸热反应，导致体系温度降低，通常交替通入合适量的空气和水蒸气与煤炭反应，就是利用富氧空气与碳燃烧放热①  。 21．(1)放热反应 (2)熵减反应 【解析】略 22． 840.1K 终态压力时对应的沸点为385.0K。而实际温度是840.1K，可知此时没有液态水 56.16 (kJ) 23.30(Jmol-1K-1) 【详解】理想气体，pV=nRT，代入p/V=a 得 T 1=373.15K， p1= 101.3kPa ，  p2 =152.0kPa T2= 840.1K 6-2 由于是理想气体，根据克拉柏隆-克劳修斯方程，可计算终态压力时水的沸点。 ln ln 0.4058= (13.11-  ) T2 = 385.0K 终态压力时对应的沸点为385.0K。而实际温度是840.1K，可知此时没有液态水。 无计算过程，即使结果正确，也不得分 6-3 ΔH= ΔH(相变)+  ΔH(可逆)=n ΔHm(相变)+nCp，m ΔT = 1× 40.66 +1 ×33.20  × (840.1-373.15) × 10-3 = 56.16 (kJ)+1分=2分 6-4 总熵变为132.5JK-1， 包括相变熵与可逆过程熵变两部分。 相变熵：  ΔS(相变)= =109.0(Jmol-1K-1) 可逆过程熵变：  ΔS(可逆)=  ΔS(总)- ΔS(相变)=132.5- 109.0=23.30(Jmol-1K-1) 1分+1分=2分 23． 0.6～0.7 4.0比较适宜；氨碳比在4.5时，NH3的量增大较多，而CO2转化率增加不大，提高了生产成本 K= < < 45% 【分析】(1)①依据反应转化率的大小分析，结合图象分析判断； ②氨碳比在4.5时氨气量增大对二氧化碳的转化率增加不大； (2)①根据平衡常数等于生成物的浓度幂之积除以反应物的浓度幂之积进行书写； ②根据反应前后气体的物质的量大小判断△S，根据温度对平衡的影响分析△H； ③由图可知，在700K，投料比[n(H2)：n(CO2)]=2时，二氧化碳转化率为 30%，假设CO2、H2的起始物质的量分别为1mol、2mol，转化的二氧化碳为 0.3mol，根据方程式可知转化的氢气为0.9mol，进而计算H2的转化率。 【详解】(1)①氨碳比相同时曲线Ⅰ二氧化碳的转化率大，所以生产中选用水碳比的数值为0.6～0.7； ②氨碳比在4.5时，需要氨气较多，但依据图象分析二氧化碳转化率增大不多，工业 合成氨生成工艺较复杂，提高生产成本，所以氨碳比应该控制在4.0左右； (2)①平衡常数等于生成物的浓度幂之积除以反应物的浓度幂之积，所以平衡常数K=； ②因为该反应为气体减小的反应，则△S<0，因为温度越高，CO2转化率越小，说明升高温度，平衡向逆反应方向移动，逆反应为吸热反应，则该反应正方向为放热反应，即△H<0； ③由图可知，在700K，投料比[n(H2)：n(CO2)]=2时，二氧化碳转化率为 30%，假设CO2、H2的起始物质的量分别为1mol、2mol，转化的二氧化碳为 0.3mol，根据方程式可知转化的氢气为0.9mol，进而计算H2的转化率= 0.9mol 2mol ×100%=45%。 【点睛】本题考查了化学平衡常数、化学平衡移动原理的应用以及图象分析等知识，体现了化学反应原理在实际生产中对于反应的指导作用，培养了学生接受信息、分析和处理与应用能力。 24． 金刚石 【详解】(1)在、时，题给反应的，，则有。要使反应能自发进行，需使，即，则，因此保持该反应能自发进行的温度应低于。 (2)在水沸腾时，，则。 (3)石墨转化为金刚石的反应为，，即，解得S金=。体系的熵值越小越有序，通过上述计算知，S金＜S石，则金刚石比石墨更有序。 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 $$