化学反应的方向 同步练习 高二上学期化学鲁科版（2019）选择性必修1

2.1化学反应的方向同步练习高二上学期化学鲁科版（2019）选择性必修1一、单选题1．下列说法中，正确的是（）A．凡是放热反应都是自发反应B．凡是熵增大的反应都是自发反应C．要判断反应进行的方向，必须综合考虑体系的焓变和熵变D．过程的自发性不仅能用于判断过程的方向，还能确定过程是否一定能迅速发生2．相同温度和压强下，关于物质熵的大小比较，合理的是（）A．1molCB．1molC(s，金刚石)>1molC(s，石墨)C．1molD．2mol3．25℃和1.01×105Pa时，反应2N2O5（g）=4NO2（g）+O2（g）△H=+56.76kJ/mol，自发进行的原因是（）A．是吸热反应 B．是放热反应C．是熵减少的反应 D．熵增大效应大于能量效应4．下列说法正确的是（）A．化学反应包含旧的化学键断裂和新的化学键形成B．反应物的总能量一定等于生成物的总能量C．自发反应一定是熵增大，非自发反应一定是熵减小或不变D．吸热反应需要加热才能进行5．下列说法正确的是（）A．一定温度下，反应MgCl2(l)通电__Mg(l)+ClB．凡是放热反应都是自发的，凡是吸热反应都是非自发的C．常温下，2H2O通电__2H2↑+OD．已知2KClO3(s)=2KCl(s)+3O2(g)ΔH＝﹣78.03kJ·mol-1，ΔS＝+494.4J·mol-1·k-1，此反应在任何温度下都能自发进行6．关于反应2CH3OH(g)+3O2(g)⇌2CO2(g)+4H2O(1)△H<0，下列说法正确的是（）A．v(CH3OH)：v(O2)=2：3，说明反应达到平衡状态B．该反应的△S<0，所以任何条件下均不能自发进行C．该反应可设计成原电池，负极产物一定是CO2D．标准状况下生成11.2LCO2，转移电子的物质的量为3mo17．下列关于化学反应的方向叙述中错误的是（）A．2CaCO3B．NH4C．若ΔH<0，ΔS>0，化学反应在任何温度下都能自发进行D．加入合适的催化剂能降低反应活化能，从而改变反应的自发性8．可逆反应：mA(g)+nB(g)⇌pC(g)+gD(g)的v-t图象如图甲所示。若其他条件都不变，只在反应前加入合适的催化剂，则其v-t图象如图乙所示。现有下列叙述：①a1=a2；②a1<a2；③b1=b2；④b1<b2；⑤t1>t2；⑥t1=t2。则以上所述各项符合题意的组合为A．②④⑥ B．②④⑤ C．②③⑤ D．②③⑥二、填空题9．根据所学的知识和经验，判断下列变化在常温下的焓变、熵变及方向性，填表：变化△H△S方向性NH4Cl（s）═NH3（g）+HCl（g）2H+（aq）+Zn（s）═Zn2+（aq）+H2（g）（说明：△H、△S填“＞0”、“＜0”、“=”，方向性填“可以自发”、“不能自发”或“无法确定”）10．在2L密闭容器中，800℃时，反应2NOg+O时间/s012345n0.0200.0100.0080.0070.0070.007回答下列问题：（1）0∼2s用O2表示的化学反应速率vO2=（2）图中A点处反应(填“已达到”或“未达到”)平衡状态，A点处v(正)(填“>”或“<”)v(逆)。（3）若要加快该反应速率，可以采取的措施是(任写两点)。（4）下列能够说明反应已达到平衡状态的是_______(填字母)。A．混合气体的颜色不再变化B．vC．混合气体平均摩尔质量保持不变D．1molNO发生反应同时生成1（5）已知该反应为放热反应，若生成2molNO2g放出热量为Q，则通入2molNOg与足量O211．在19世纪后期，人们发现炼铁高炉所排出的高炉气中含有相当数量的一氧化碳．有的工程师认为，这是由于一氧化碳和铁矿石的接触时间不够长造成的，于是英国耗费了大量资金建造一个高大的炼铁高炉，以增加一氧化碳和铁矿石的接触时间．可是后来发现，用这个高炉炼铁，所排出的高炉气中的一氧化碳并没有减少．（1）请说明其中的原因：（2）如何理解化学反应速率和化学平衡？研究它们有什么世纪意义？从自己所了解的化学事实中举出一些涉及化学反应速率问题的实例．12．一定温度下，在容积为2L的密闭容器内，通入一定量的SO2和空气，在给定条件下发生反应生成SO3的物质的量浓度变化如下图所示：（1）不能说明反应已达平衡状态的是___________。(选填编号)A．v(SO2)正=2v(O2)逆 B．压强不变C．SO2浓度不再发生变化 D．密度不变（2）根据图上信息，从反应开始到第一次达到平衡状态时，SO3的平均反应速率为。（3）在6min时，可能改变的条件是。（4）该反应，能否通过改变条件使SO2完全转化为SO3？(填“能”或“不能”)，原因。13．二甲醚（CH3OCH3）是一种清洁、高效、具有优良的环保性能的可燃物，被称为21世纪的新型能源．工业制备二甲醚的生产流程如图1：催化反应室中（压力2.0～10.0Mpa，温度300℃）进行下列反应：①CO（g）+2H2（g）⇌CH3OH（g）△H=﹣90.7kJ/mol②2CH3OH（g）⇌CH3OCH3（g）+H2O（g）△H=﹣23.5kJ/mol③CO（g）+H2O（g）⇌CO2（g）+H2（g）△H=﹣41.2kJ/mol（1）催化反应室中总反应3CO（g）+3H2（g）⇌CH3OCH3（g）+CO2（g）的△H=据此可判断该反应条件下自发．（2）在温度和容积不变的条件下发生反应①，能说明该反应达到平衡状态的依据是a．容器中压强保持不变b．混合气体中c（CO）不变c．V正（CO）=V逆（H2）d．c（CO3OH）=c（CO）（3）在2L的容器中加入amolCH3OH（g）发生反应②，达到平衡后若再加入amolCH3OH（g）重新达到平衡时，CH3OH的转化率（填“增大”、“减小”或“不变”）．（4）850℃时在一体积为10L的容器中通入一定量的CO和H2O（g）发生反应③，CO和H2O（g）浓度变化如图2所示①0～4min的平均反应速率V（CO）=②若温度不变，向该容器中加入4molCO（g）、2molH2O（g）、3molCO2（g）和3molH2（g），起始时V正V逆（填“＜”、“＞”或“=”），请结合必要的计算说明理由（5）上述工艺制备流程中二甲醚精制的实验操作名称为三、实验探究题14．SO2和NOx是主要的大气污染物。某学习小组认为一定条件下，用NH3与NO2反应转化为无污染物质可进行汽车尾气无害化处理。（1）写出实验室制取氨气的化学方程式为。（2）将NH3充入注射器X中，硬质玻璃管Y中加入少量催化剂，充入NO2(两端用夹子K1、K2夹好)，烧杯Z中盛装NaOH溶液(已知：2NO2+2NaOH=NaNO3+NaNO2+H2O)，在一定温度下按如图装置进行实验。①打开K1，推动注射器活塞，使X中的气体缓慢通入Y管中，红棕色气体慢慢变浅。发生反应的化学方程式为。②将注射器活塞退回原处并固定，待装置恢复到室温。打开K2，Z中NaOH溶液产生倒吸现象，原因是。（3）利用(2)中装置探究SO2能否与Na2O2发生氧化还原反应。将Y中的药品更换为少量Na2O2，将注射器X中SO2缓慢推入Y中，Y装置中的现象为。（4）100℃时，在2L密闭容器中发生反应N2O4(g)⇌2NO2(g)，各气体浓度随时间变化的情况如图所示。①当N2O4的浓度为0.06mol·L-1'时，反应时间为ts，则0~ts时，用NO2气体的浓度变化量表达该反应的平均速率为。②已知NO2(g)与SO2(g)发生可逆反应：NO2(g)+SO2(g)⇌SO3(g)+NO(g)(该反应正向为放热反应)。在一定条件下，向1L密闭容器中充入4molNO2(g)和2molSO2(g)充分反应，下列说法正确的是。a.只要经过足够长的时间，可使c(SO2)=0b.每消耗1molSO2，同时生成1molNO2，说明该反应达到平衡状态c.达到平衡状态时，各物质的物质的量浓度相等d.当气体颜色不再变化时，若升高温度，气体的颜色会发生变化15．清洁能源的开发、废水的处理都能体现化学学科的应用价值。（1）Ⅰ.工业上可利用CO2来制备清洁燃料甲醇，有关化学反应如下：反应A：CO2(g)＋3H2(g)CH3OH(g)＋H2O(g)△H1＝－49.6kJ·mol-1反应B：CO2(g)＋H2H2O(g)＋CO(g)△H2＝＋41kJ·mol-1写出用CO(g)和H2(g)合成CH3OH(g)反应的热化学方程式：。（2）反应A可自发进行的温度条件是(填“低温”或“高温”)。（3）写出两个有利于提高反应A中甲醇平衡产率的条件。（4）在Cu－ZnO／ZrO2催化下，CO2和H2混和气体，体积比1∶3，总物质的量amol进行反应，测得CO2转化率、CH3OH和CO选择性随温度、压强变化情况分别如图所示（选择性：转化的CO2中生成CH3OH或CO的百分比）。①由上图可知，影响产物选择性的外界条件是。A.温度B.压强C.催化剂②图1中M点温度为250℃，CO2的平衡转化率为25%，该温度下反应B的平衡常数为（用分数表示）。（5）Ⅱ.实验室模拟“间接电化学氧化法”处理氨氮废水中NH4+的装置如图所示。以硫酸铵和去离子水配制成初始的模拟废水，并以NaCl调节溶液中氯离子浓度，阳极产物将氨氮废水中的NH4+氧化成空气中的主要成分。阳极反应式为。（6）除去NH4+的离子反应方程式为。

答案1．【答案】C【解析】【解答】A、放热反应不一定都是自发反应，A不符合题意；

B、熵增反应不一定都是自发反应，B不符合题意；

C、判断反应进行的方向，需综合分析焓判据和熵判据，C符合题意；

D、过程的自发性只能用于判断反应是否能够发生，不能判断反应进行的快慢，D不符合题意；故答案为：C【分析】此题是对化学反应进行的方向的考查，判断一个反应能否自发进行，需综合焓判据和熵判据进行分析。2．【答案】A【解析】【解答】A．固态中的分子或原子排列的较为有序，液态中有序性稍差，气态最为无序，则同温同压下同物质的量的物质气体的熵大，1molCHB．从金刚石和石墨的结构组成上来看，金刚石的微观结构更有序，熵值更低，所以熵值1molC(s，金刚石)＜1molC(s，石墨)，B不符合题意；C．同温同压下同种物质，固态中的分子或原子排列的较为有序，液态中有序性稍差，气态最为无序，即有1molH2O(s)＜1molH2O(1)，C不符合题意；D．同温同压下同种物质，固态中的分子或原子排列的较为有序，液态中有序性稍差，气态最为无序，即有2molH故答案为：A。

【分析】同种物质固态时，熵值最小，气态时熵值最大；B项中金刚石的微观结构更有序，熵值更低。3．【答案】D【解析】【解答】解：反应能否自发进行取决于焓变和熵变的综合判据，在反应2N2O5（g）=4NO2（g）+O2（g）△H=+56.76kJ/mol，可知该反应吸热，且熵值增大，根据△G=△H﹣T•△S判断，反应能自发进行，必须满足△H﹣T•△S＜0才可，即熵增大效应大于能量效应．故选D．【分析】由反应2N2O5（g）=4NO2（g）+O2（g）△H=+56.76kJ/mol，可知该反应吸热，且熵值增大，根据△G=△H﹣T•△S判断，反应能自发进行，必须满足=△H﹣T•△S＜0才可．4．【答案】A【解析】【解答】A．化学反应中一定有新物质生成，则化学反应的实质是旧的化学键断裂，新的化学键形成的过程，故A符合题意；B.根据能量守恒定律，反应不是吸热就是放热，反应物的总能量一定不等于生成物的总能量，故B不符合题意；C.熵增的反应不一定自发，自发反应不一定是熵增的反应，熵减的反应不一定非自发，非自发的反应不一定是熵减或不变的反应，故C不符合题意；D.有些吸热反应需要加热才能进行，如碳酸钙受热分解等，有些吸热反应在常温下就能进行，例如碳酸氢铵分解等，故D不符合题意；故答案为：A

【分析】A.属于化学变化的实质；

B.根据能量守恒定律可知，反应物总能量大于生成物总能量，则该反应放出热量，反应物总能量小于生成物总能量，则该反应吸收热量；

C.反应能不能自发决定于△G=△H-T△S<0，自发反应不一定是熵增的反应，非自发的反应不一定是熵减或不变的反应；

D.吸热反应不一定需要加热才能进行，例如碳酸氢铵分解，氢氧化钡晶体与氯化铵的反应.5．【答案】D【解析】【解答】A．MgCl2(l)=通电Mg(l)+Cl2B．反应的自发性是由熵变和焓变共同决定的，若△H＜0，△S＞0，则一定自发，若△H＞0，△S＜0，则一定不能自发，若△H＜0，△S＜0或△H＞0，△S＞0，反应能否自发，和温度有关，故B不符合题意；C．水性质稳定，常温下，水不分解，常温下水的分解反应是不自发反应，故C不符合题意；D．氯酸钾的分解2KClO3(s)=2KCl(s)+3O2↑(g)△H＜0，△S＞0，根据△G=△H-T•△S＜0一定成立，此反应在任何温度下都能自发进行，故D符合题意；故答案为：D。【分析】A.该反应为气体体积增大的反应，ΔS＞0；

B.根据ΔH-TΔS<0时反应自发进行分析；

C.该反应是在通电条件下进行的，常温下不能自发进行。6．【答案】D【解析】【解答】A．可逆反应达到平衡时正逆反应速率相等，但选项中未指明是正反应还是逆反应，故A不符合题意；B．该反应前后气体的物质的量减小，所以△S<0，且该反应△H<0，所以当处于低温状态时△H-T△S可能小于0，反应可以自发进行，故B不符合题意；C．若原电池以碱溶液为电解质，则负极产物为碳酸根，故C不符合题意；D．标准状况下生成11.2LCO2，即生成0.5molCO2，则消耗0.15molO2，该反应中O2为唯一氧化剂，O元素化合价由0价变为-2价，所以转移3mol电子，故D符合题意；故答案为：D。

【分析】A.速率之比等于化学计量系数之比，当正速率等于逆速率时达到平衡，但此时未指明速率的正逆

B.根据∆G=∆H−T∆7．【答案】D【解析】【解答】A.2CaCO3(s)+2SO2(g)+O2(g)＝2CaSO4(s)+2CO2(g)，△S<0，在低温下能自发进行，则该反应的△H<0，A不符合题意；B．NH4Cl(s)＝NH3(g)+HCl(g)，△S>0，室温下不能自发进行，说明该反应的△H>0，B不符合题意；C．ΔH−TΔS<0反应能自发进行，若△H<0，△S>0，化学反应在任何温度下都能自发进行，C不符合题意；D．加入合适的催化剂能降低反应活化能，催化剂不能改变反应的焓变，则不能改变反应的自发性，D符合题意；故答案为：D。

【分析】根据ΔH−TΔS<0时反应自发进行分析。8．【答案】B【解析】【解答】催化剂只改变反应速率，缩小达到平衡的时间，但转化率不变，乙图使用催化剂，反应速率加快，故a1＜a2，即①不符合题意，②符合题意；乙图使用催化剂，反应速率加快，故b1＜b2，即③不符合题意，④符合题意；时间缩短，所以t1＞t2，即⑤符合题意，⑥不符合题意；即符合题意的为②④⑤。故答案为：B。

【分析】催化剂可以加快反应的速率，其原因是因为催化剂可以降低反应的活化能，但是催化剂只能加快反应的速率而不能改变反应的限度。9．【答案】△H＞0；△S＞0；不能自发；△H＜0；△S＞0；自发【解析】【解答】NH4Cl（s）═NH3（g）+HCl（g）是分解反应△H＞0，反应正方向为气体物质的量增大的反应，所以△S＞0，因此常温下△H﹣T•△S＞0不能自发进行；2H+（aq）+Zn（s）═Zn2+（aq）+H2（g）是活泼金属与酸的反应△H＜0，反应正方向为气体物质的量增大的反应，所以△S＞0，因此因此常温下△H﹣T•△S＜0能自发进行。【分析】本题考查了反应自发进行的判据应用，反应自发进行只要满足△H﹣T•△S＜0即可自发进行，要注意题干要求是常温下．10．【答案】（1）0.0015mol⋅L（2）未达到；>（3）升温、加压(使用催化剂、增大反应物浓度等，合理均可)（4）（5）<11．【答案】当反应达到平衡时，增加反应时间不能改变各种物质的百分含量；研究化学反应速率，可以通过改变外界条件，缩短化学反应所需要的时间，研究平衡，可以知道一个化学反应所能达到的限度，例如，夏天把食物放进冰箱，是为了减缓化学反应的速率，即让食物变质慢一些；实验室中利用锌粒代替锌片制取氢气，是为了加快生成氢气的速率等．【解析】【解答】（1）高炉炼铁的原理是利用CO还原氧化铁，此反应为可逆反应，当反应达到平衡时，增加反应时间不能改变各种物质的百分含量，故答案为：当反应达到平衡时，增加反应时间不能改变各种物质的百分含量；（2）当反应达到平衡时，也就是正逆反应速率相等的时候，即化学反应速率恒有V正=V逆，研究化学反应速率，可以通过改变外界条件，缩短化学反应所需要的时间，研究平衡，可以知道一个化学反应所能达到的限度，例如，夏天把食物放进冰箱，是为了减缓化学反应的速率，即让食物变质慢一些；实验室中利用锌粒代替锌片制取氢气，是为了加快生成氢气的速率等，答：研究化学反应速率，可以通过改变外界条件，缩短化学反应所需要的时间，研究平衡，可以知道一个化学反应所能达到的限度，例如，夏天把食物放进冰箱，是为了减缓化学反应的速率，即让食物变质慢一些；实验室中利用锌粒代替锌片制取氢气，是为了加快生成氢气的速率等．【分析】（1）高炉炼铁的原理是利用CO还原氧化铁，此反应为可逆反应，当反应达到平衡时，增加反应时间不能改变各种物质的百分含量，据此解答即可；（2）当反应达到平衡时，也就是正逆反应速率相等的时候，即化学反应速率恒有V正=V逆，研究化学反应速率，可以通过改变外界条件，缩短化学反应所需要的时间，研究平衡，可以知道一个化学反应所能达到的限度，据此解答即可．12．【答案】（1）D（2）0.025mol/(L·min)（3）降低温度、增大氧气浓度、增大压强等（4）不能；该反应为可逆反应，反应物的转化率一定小于100%13．【答案】﹣246.1KJ/mol；低温；ab；不变；0.03mol/（L•min）；＜；因为Qc＞K，平衡左移，所以V正＜V逆；蒸馏【解析】【解答】（1）已知：①CO（g）+2H2（g）⇌CH3OH（g）△H=﹣90.7kJ/mol，②2CH3OH（g）⇌CH3OCH3（g）+H2O（g）△H=﹣23.5kJ/mol，③CO（g）+H2O（g）⇌CO2（g）+H2（g）△H=﹣41.2kJ/mol，由盖斯定律可知，①×2+②+③得3CO（g）+3H2（g）⇌CH3OCH3（g）+CO2（g）△H=﹣246.1kJ/mol，反应放热，是个△S＜0的过程，所以低温下反应能自发进行．故答案为：﹣246.1kJ/mol；低温；（2）a．反应前后气体系数和不等，容器中压强保持不变，达到了平衡，故正确；b．混合气体中c（CO）不变的状态是化学平衡状态的特征，故正确；c．V正（CO）=V逆（H2）说明正逆反应速率是相等的，达到了平衡状态，故正确；d．c（CO3OH）=c（CO）状态不是化学平衡状态的特征，故错误；故选abc；（3）在2L的容器中加入amolCH3OH（g）发生反应②，反应前后气体体积不变，达到平衡后若再加入amolCH3OH（g）相当于增大压强，平衡不变，CH3OH的转化率不变故答案为：不变；（4）①图象分析平衡后一氧化碳浓度变化为0.2mol/L﹣0.08mol/L=0.12mol/L；V（CO）=0.12mol/L4min故答案为：0.03mol/L•min；②若温度不变，向该容器中加入4molCO、2molH2O、3molCO2（g）和3molH2（g），Qc=0.3×0.30.4×0.2=故答案为：＜；因为Qc＞K，平衡左移，所以V正＜V逆；（5）二甲醚、乙醇、水为互溶的液体，沸点不同，采取蒸馏的方法将二甲醚分离，故答案为：蒸馏．【分析】（1）根据盖斯定律由已知的热化学方程式乘以相应的数值进行加减，来构造目标热化学方程式，反应热也乘以相应的数值进行加减；反应放热，根据反应自发性的判断方法：△H﹣T△S＜0来回答；（2）可逆反应达到平衡状态时，正逆反应速率相等（同种物质）或正逆反应速率之比等于系数之比（不同物质），平衡时各种物质的物质的量、浓度等不再发生变化，由此衍生的一些物理量不变，以此分析；（3）②反应前后气体体积不变，增大压强平衡不变；（4）①依据化学反应速率概念结合图象分析计算；②依据图象分析计算平衡常数，结合浓度商和平衡常数比较分析判断平衡移动方向；（5）分离沸点相差较大的互溶液体，常用方法是蒸馏．14．【答案】（1）2NH4Cl+Ca(OH)2△__CaCl2+2H2O+2NH（2）6NO2+8NH3催化剂__7N2+12H（3）淡黄色粉末颜色变成白色（4）0.【解析】【解答】本实验为通过验证NO2与NH3的反应，以及SO2与Na2O2的反应，探究由SO2和NOx是主要的大气污染物转化为无污染物质的过程，据此分析回答问题。(1)实验室用氯化铵和氢氧化钙在加热情况下反应生成氯化钙、水和氨气，化学方程式为2NH4Cl+Ca(OH)2△__CaCl2+2H2O+2NH3(2)①由题干可知，二氧化氮和氨气反应生成氮气和水，化学方程式为6NO2+8NH3催化剂__7N2+12H②室温下水为液态，由化学反应方程式可知反应后气体分子数减少，Y管中压强小于外界大气压，故产生倒吸现象；(3)过氧化钠与二氧化硫反应生成硫酸钠，故Y装置中的现象为淡黄色粉末颜色变成白色；(4)①反应的过程中N2O4不断减少，NO2不断增加，故①为NO2，②为N2O4，当N2O4的浓度为0.06mol·L-1'时，N2O4变化的浓度为0.100mol/L−0.060mol/L=0.040mol/L，由化学反应方程式可知，NO②a．因反应是可逆反应，反应物与生成物共存，故c(SO2)不等于0，a不正确；b．每消耗1molSO2，同时生成1molNO2，正反应速率和逆反应速率相等，反应达到平衡状态，b正确；c．二氧化氮与二氧化硫的物质的量不相等，根据化学反应方程式可知，二氧化氮与二氧化硫按照1：1发生反应，故达到平衡状态时，各物质的物质的量浓度不相等，c不正确；d．二