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2.3化学反应的方向同步练习题20232024学年高二上学期化学人教版(2019)选择性必修1一、单选题1.下列说法正确的是()A.非自发反应在任何条件下都不能发生B.冰融化为水的过程中ΔH<0,ΔS>0C.2H2(g)+O2(g)=2H2O(l)ΔH=-572kJ·mol-1此反应在低温时可以自发进行D.知道了某过程有自发性之后,可预测过程发生完成的快慢2.下列关于冰融化为水的过程判断正确的是()A. B.C. D.3.下列关于化学反应方向的说法正确的是()A.水结冰的过程不能自发进行的原因是熵减的过程,改变条件也不可能自发进行B.一定条件下,使用催化剂可以使非自发反应变成自发反应C.反应NH3(g)+HCl(g)═NH4Cl(s)在低温下能自发进行,说明该反应的ΔH<0D.能自发进行的反应一定能迅速发生4.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5.下列几个过程中,属于熵减的变化是()A.干冰的升华 B.NaCl溶于水C.NH3(g)+HCl(g)=NH4Cl(s) D.2Na+2H2O(l)=2NaOH+H2↑6.假定与都是理想气体(气体本身不占体积,不考虑气体间相互作用,不考虑碰撞能量损失),在如图所示的过程中,下列说法正确的是()A.若、均为,则,混合过程自发进行B.若、均为,则,混合过程不自发C.若、分别为与,则,混合过程自发进行D.若、分别为与,则,混合过程不自发7.下列有说法正确的是A.对反应A→B,1min内消耗4molA的反应速率一定比1min内消耗2molA的反应速率快B.糕点包装袋内放置抗氧化剂是为了减缓食物氧化速率C.实验室用盐酸跟锌片反应制,用粗锌比纯锌速率快,主要目的是为了增大锌片和盐酸的接触面积从而加快反应速率D.水结冰的过程不能自发进行的原因是熵减的过程,改变条件也不可能自发进行8.下列关于判断过程的方向的说法正确的是()A.所有自发进行的化学反应都是放热反应B.熵减小的化学反应不能自发进行C.有气体生成的反应一定是熵增大的反应D.“冰,水为之,而寒于水”,水结冰过程中△H<0,△S<09.有关化学反应的说法,正确的是()A.自发反应都是放热反应B.自发反应都是熵增大的反应C.自发反应一定能实现D.非自发反应在一定条件下能实现10.下列关于化学反应方向及其判据的说法正确的是()A.能自发进行的反应一定能迅速发生B.放热反应都可以自发进行,而吸热反应不能自发进行C.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D.1mol在不同状态时的熵值:11.已知完全分解1molH2O2放出热量为98kJ,在含有少量I的溶液中H2O2分解的机理为反应Ⅰ:H2O2(aq)+I(aq)IO(aq)+H2O(l)△H1反应Ⅱ:H2O2(aq)+IO(aq)O2(g)+I(aq)+H2O(l)△H2在一定温度下,其反应过程能量变化如图所示,下列有关该反应的说法错误的是()A.反应Ⅱ高温下能自发进行B.H2O2分解产生氧气的速率是由反应I决定的C.I、IO都是催化剂D.△H1+△H2=196kJ•mol112.某化学反应其△H=122kJ/mol△S=231J/(mol·K),则下列哪种情况下该反应可自发进行()A.仅在低温下可以自发进行B.在任何温度下都不能自发进行C.仅在高温下可以自发进行D.在任何温度下都能自发进行13.一定条件下,下列反应不可能自发进行的是()A.2O3(g)=3O2(g)△H<0B.CaCO3(s)=CaO(s)+CO2(g)△H>0C.N2(g)+3H2(g)2NH3(g)△H<0D.2CO(g)=2C(s)+O2(g)△H>014.下列变化过程中,△S>0的是()A.Na2O(s)和CO2(g)化合生成Na2CO3(s)B.氯气的液化C.氯化钠固体溶于水D.氨气与氯化氢化合成氯化铵固体15.下列说法正确的是()A.凡是放热反应都是自发反应上B.自发反应都是熵增大的反应C.吸热反应可能是自发反应D.凡是需要加热才能发生的反应都是非自发进行的16.已知,凡是气体分子总数增多的反应一定是熵增大的反应。根据所学知识判断,下列反应中,在较高温度下才能自发进行的是()A.2O3(g)=3O2(g)∆H<0B.2CO(g)=2C(s)+O2(g)∆H>0C.N2(g)+3H2(g)=2NH3(g)∆H<0D.CaCO3(s)=CaO(s)+CO2(g)∆H>017.下列叙述正确的是()A.放热反应在任何温度下均能自发进行B.自发过程指的是常温下,不借助外力就能自动进行的过程C.熵增加的放热反应在任何温度下均能自发进行D.对于同一物质,其混乱度大小为S(g)<S(l)<S(s)18.下列说法正确的是()A.一定温度下,反应MgCl2(l)Mg(l)+Cl2(g)的ΔH>0,ΔS<0B.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,2H2O2H2↑+O2↑,即常温下水的分解反应是自发反应D.已知2KClO3(s)=2KCl(s)+3O2(g)ΔH=﹣78.03kJ·mol1,ΔS=+494.4J·mol1·k1,此反应在任何温度下都能自发进行19.下列反应不可能自发进行的是()A.△H<0B.△H>0C.△H<0D.△H>020.将E和F加入密闭容器中,在一定条件下发生反应:E(g)+F(s)2G(g)。忽略固体体积,平衡时G的体积分数(%)随温度和压强的变化如下表所示。压强/MPa体积分数/%温度/℃1.02.03.081054.0ab915c75.0d1000ef83.0①b<f②915℃、2.0MPa时E的转化率为60%③该反应的ΔS>0④K(1000℃)>K(810℃)上述①~④中正确的有()A.4个 B.3个 C.2个 D.1个二、综合题21.运用化学反应原理研究氮及其化合物的反应有重要意义。(1)铵态氮肥不能与含碳酸钾的草木灰混合使用,原因是。(2)合成氨反应N2(g)+3H2(g)2NH3(g)ΔH=92.4kJ·mol1,在工业生产中温度常控制在480℃,而非常温。请从化学反应速率和催化剂的角度加以解释。(3)合成氨过程中发生的反应机理如下:I.2xFe+N22FexN(慢);II.2FexN+3H22xFe+2NH3(快)回答下列问题:①合成氨反应的速率快慢主要取决于(填“I”或“II”);②合成氨反应的催化剂是(填化学式):③反应I的活化能反应II的活化能(填“>”“=”或“<”)。④使用催化剂前后,合成氨反应的ΔH(填“增大”“减小”或“不变”)。22.天然气是一种清洁的化石燃料,也是引起温室效应的一种物质。天然气的综合利用对节能减排、高效利用能源、减少二氧化碳排放有重大意义。作为化工原料,合成甲醇是天然气综合利用的重要途径。CH4(g)+CO2(g)2CO(g)+2H2(g)△H=+247.3kJ·mol1①CH4(g)+H2O(g)CO(g)+3H2(g)△H=+206.2kJ·mol1②(1)Ⅰ、合成甲醇的主要反应为:2H2(g)+CO(g)CH3OH(g)△H=90.8kJ·mol1该反应熵变△S0(填“>、=或<”),该反应在(填“高温”或“低温”)条件下能自发进行。(2)生产过程中,合成气要循环,其目的是:。(3)T℃下此反应的平衡常数为160。某时刻测得各组分的浓度如下,比较此时正、逆反应速率的大小:v(正)v(逆)(填“>”“<”或“=”)物质H2COCH3OH浓度/(mol·L—1)0.200.100.40(4)在恒温恒容条件下,充入一定量的H2和CO,发生反应上述反应,则该反应达到平衡状态的标志有()A.混合气体的密度保持不变 B.混合气体的总压强保持不变C.甲醇的浓度保持不变 D.v正(H2)=v逆(CH3OH)(5)在恒温恒容条件下,要提高反应2H2(g)+CO(g)CH3OH(g)中CO的转化率,可以采取的措施是()A.升温B.加入催化剂C.增加CO的浓度D.增加H2的浓度E.充入惰性气体F.分离出甲醇(6)Ⅱ、合成甲醇的另一反应为:CO2(g)+3H2(g)CH3OH(g)+H2O(g)△H=-akJ·mol-1(a>0)。在一定温度下的2L固定容积的密闭容器中,通入2molCO2和3molH2,发生的反应为:测得CO2(g)和CH3OH(g)的浓度随时间变化如图所示。下列措施中能使增大的是______(填编号)。A.升高温度B.恒温恒容下充入He(g)C.将H2O(g)从体系中分离D.恒温恒容再充入2molCO2和3molH2(7)经计算该温度下此反应的平衡常数K=0.20L2·mol2。若改变条件(填选项),可使K=1。A.增大压强 B.增大反应物浓度 C.降低温度D.升高温度 E.加入催化剂(8)10min内,用H2表示的该反应的化学反应速率为=mol1·L1·min123.(1)化学反应2NO(g)+2CO(g)=N2(g)+2CO2(g)在298K、100kPa下:ΔH=-113.0kJ/mol,ΔS=-0.1kJ/(mol·K),反应在常温下(填“能”或“不能”)自发进行。(2)在密闭容器中,控制不同温度进行2SO3(g)2SO2(g)+O2(g)实验。已知SO3起始浓度均为cmol/L,测定SO3的转化率。图中曲线Ⅰ为SO3的平衡转化率与温度的关系,曲线Ⅱ表示不同温度下,反应经过相同时间尚未达到化学平衡时SO3的转化率。①比较图中X点与Y点、X点与Z点的平衡常数大小:K(X)K(Y),K(X)K(Z)(填“>”“<”或“=”)。②Y点的反应速率:υ正υ逆(填“>”“<”或“=”)。③随温度升高,曲线Ⅱ逼近曲线Ⅰ的原因是。④下列措施在其他条件不变时,能提高SO3转化率的是。A.使用合适的催化剂B.升高温度C.增大压强D.降低温度E.减小压强F.SO3的起始浓度增加至2cmol/L24.“低碳经济”已成为全世界科学研究的重要课题,资源化利用是解决资源和能源短缺、减少碳排放的一种途径.(1)方案一:以为原料合成乙烯
以和催化合成乙烯:.在一定压强下,将和加入1L容积不变的密闭容器中,已知温度对的平衡转化率、实际转化率和催化剂催化效率的影响如图1所示,结合图像分析该反应实际反应温度定于250℃的原因可能是.图1(2)方案二:以为原料合成甲醇以合成甲醇涉及的反应如下:反应Ⅰ:反应Ⅱ:反应Ⅲ:,反应Ⅲ能自发进行的条件是(填“高温”或“低温”).(3)催化剂活化:(无活性)(有活性),与在活化后的催化剂表面发生反应Ⅰ,其反应历程如图2.同时伴随反应Ⅱ:.图2图3已知:选择性.①对于以上制甲醇的过程,以下描述正确的是(填序号).A.反应中经历了、键的形成和断裂B.加压可以提高的平衡转化率C.升高温度可以提高甲醇在平衡时的选择性②与混合气体以不同的流速通过反应器,气体流速与转化率、选择性的关系如图3.流速加快可减少产物中的积累,减少反应(用化学方程式表示)的发生,从而减少催化剂的失活,提高甲醇选择性.(4)一定条件下,向容积为的恒容密闭容器中通入和发生上述(2)中的反应Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ,达到平衡时,容器中为,为,此时的浓度为,反应Ⅱ的平衡常数为.(用含、、的代数式表示)25.以天然气为原料合成甲醇。有关热化学方程式如下:①2CH4(g)+O2(g)=2CO(g)+4H2(g)ΔH1=70.8kJ·mol1②CO(g)+2H2(g)CH3OH(g)ΔH2③2CH4(g)+O2(g)2CH3OH(g)ΔH3=251.0kJ·mol1(1)ΔH2=kJ·mol1。(2)在恒容密闭容器里,按物质的量比1:1加入一定量的碳和水蒸气反应生成水煤气。一定条件下达到平衡,当改变反应的某一条件时,下列变化能说明平衡一定向正反应方向移动的是_________。(填序号)A.正反应速率先增大后减少B.化学平衡常数K减少C.再加入一定量碳D.反应物气体体积分数增大(3)在体积可变的密闭容器中投入1molCO和2molH2,在不同条件下发生反应:CO(g)+2H2(g)CH3OH(g)。实验测得CH3OH的物质的量随温度、压强的变化如图所示。①该反应自发进行的条件是(填“低温”、“高温”或“任意温度”)②506K时,反应平衡时H2的转化率为;压强:p1(填“>”“<”或“=”)p2。③反应速率:N点v正(CO)(填“>”“<”或“=”)M点v逆(CO)。④若压强为p1、在1L恒容密闭容器中进行上述反应(起始投料不变),在不同温度下上述反应的平衡常数的对数(lgK)如图所示。则温度为506K时,平衡常数K=(保留三位小数),B、C、D、E四点中能正确表示该反应的lgK与T的关系的点为。(4)在2L恒容密闭容器中充入a(a>0)molH2、2molCO和7.4molCH3OH(g),在506K下进行上述反应。为了使该反应逆向进行,a的范围为。
答案解析部分1.【答案】C【解析】【解答】A.非自发反应是指在密闭体系中不借助外力不能自动发生的反应,实现非自发反应的先决条件是要向体系中输入能量,例如高温可以使稳定的石灰石分解,A项不符合题意;B.冰融化为水的过程是吸收热量的过程,ΔH>0,B项不符合题意;C.根据2H2(g)+O2(g)=2H2O(l);ΔH=-572kJ·mol-1可知该反应ΔH<0,熵变ΔS<0,根据综合判据可知只要ΔH-TΔS<0时反应即可自发进行,低温(即T小)时可能ΔH-TΔS<0,所以低温时该反应可以自发进行,C项符合题意;D.大量的事实告诉我们,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和过程发生的速率,D项不符合题意;故答案为:C。
【分析】A.有的非自发反应如果施加一定的外力条件可能会发生;
B.冰的融化是吸热的过程,ΔH>0;
C.根据复合判据可知该反应在低温条件可以发生;
D.知道过程的自发性也不能确定其反应的速率。2.【答案】C【解析】【解答】同一物质由固态变为液态的过程需要吸收热量,体系的熵增加,所以,故答案为:C
【分析】同一物质由固态变为液态的过程需要吸收热量,体系的熵增加。3.【答案】C【解析】【解答】A、水结成冰的过程中ΔS<0,ΔH<0,在温度较低时,可满足ΔHTΔS<0,反应自发进行,A不符合题意。
B、催化剂可降低反应所需的活化能,但对反应是否自发进行无影响,因此使用催化剂无法使非自发进行的反应变成自发反应,B不符合题意。
C、该反应为气体分子数减小的反应,因此ΔS<0,该反应在低温条件下可自发进行,则ΔHTΔS<0,所以ΔH<0,因此该反应为放热反应,C符合题意。
D、ΔHTΔS<0时,反应能自发进行;但无法说明反应进行的快慢,D不符合题意。
故答案为:C
【分析】反应能否自发进行,需结合ΔH、ΔS、T综合分析,当ΔHTΔS<0时,反应能自发进行。催化剂可降低反应所需的活化能,但对反应是否自发进行,无影响。4.【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。5.【答案】C【解析】【解答】熵减即混乱程度减少,气体转化为液体、液体转化为固体、体转化为固体、气体化学计量数减少,均属于熵减的过程;
A、干冰升华为固体转化为气体,熵增加,A错误;
B、氯化钠溶于水,属于固体转化为溶液的过程,熵增加,B错误;
C、气体转化为固体,熵减少,C正确;
D、固体、液体转化为溶液、气体,熵增加,D错误;
故答案为:C
【分析】熵减即混乱程度减少,气体转化为液体、液体转化为固体、体转化为固体、气体化学计量数减少,均属于熵减的过程。6.【答案】C【解析】【解答】A.若X2、Y2均为O2,混合前后气体浓度、分压、温度均相同,则ΔS=0,混合过程自发进行,A不符合题意;B.若X2、Y2均为O2,混合前后气体浓度、分压、温度均相同,则ΔS=0,混合过程自发进行,B不符合题意;C.若X2、Y2分别为N2与O2,混合前后气体温度均相同,但浓度、分压均减小,则ΔS>0,混合过程自发进行,C符合题意;D.若X2、Y2分别为N2与O2,混合前后气体温度均相同,但浓度、分压均减小,则ΔS>0,混合过程自发进行,D不符合题意;故答案为:C。
【分析】A、都是氧气,此时熵变为0;
B、都是氧气,此时熵变为0;
C、氧气和氮气混合,由于分压减小,熵变大于0;
D、氧气和氮气混合,由于分压减小,熵变大于0。7.【答案】B【解析】【解答】A.反应速率是单位时间内反应物的物质的量浓度的变化,而不是反应物的物质的量的变化,故A不符合题意;B.包装袋内放置除氧剂,可防降低氧气浓度,减缓食物氧化速率,故B符合题意;C.用盐酸跟锌片反应,用粗锌是利用原电池原理以加快反应速率,和增大反应物的接触面积无关,故C不符合题意;D.根据,水结冰的过程在低温条件能自发进行,故D不符合题意;故答案为:B。
【分析】A.反应速率是单位时间内反应物的物质的量浓度的变化,与时间长短也有关;B.除氧剂可防降低氧气浓度;C.利用原电池原理以加快反应速率;D.根据分析。8.【答案】D【解析】【解答】A.反应能否自发取决于焓变和熵变的复合判据,对于吸热反应,在一定温度下也能进行,选项A不符合题意;B.自发与否由焓变与熵变共同决定,熵减小的化学反应也可能自发进行,选项B不符合题意;C、有气体生成的反应气体不一定增多,不一定是熵增大的反应,但凡气体分子总数增多的反应一定是熵增大的反应,选项C不符合题意;D、同种物质,液态的能量大于固态,则水凝结成冰的过程是放热过程,即△H<0,液态时的熵大于固态时的熵,则水凝结成冰的过程是熵减小的过程,即△S<0,选项D符合题意;故答案为:D。
【分析】A、吸热反应也可自发进行;
B、熵减的反应在一定条件下也能自发进行;
C、若反应前后气体分子数减少,则为熵减小反应;
D、根据同种物质不同状态的能量和熵值进行分析;9.【答案】D【解析】【解答】A.化学反应是否能自发进行,取决于焓变和熵变,不仅仅取决于焓变,故A不符合题意;B.化学反应是否能自发进行,取决于焓变和熵变,不仅仅取决于熵变,故B不符合题意;C.自发反应是一定条件下的可能性,是否一定实际发生,还要看化学反应速率,故C不符合题意;D.自发进行是相对的,在一定条件下,如△G<0,则反应能实现,即非自发反应在一定条件下也能实现,D项符合题意。故答案为:D。【分析】化学反应是否能自发进行,取决于焓变和熵变,根据△G=△HT△S,如△G<0,则反应能自发进行。10.【答案】D【解析】【解答】A.能自发进行的反应∆G=∆HT∆S<0,与反应速率无关,A不符合题意;B.能自发进行的反应∆G=∆HT∆S<0,放热反应∆H<0,若温度较高且∆S<0,∆G可以大于0,反应不能自发进行,吸热反应∆H>0,若温度较高且∆S>0,∆G可以小于0,反应可以自发进行,B不符合题意;C.催化剂可以改变反应的活化能,从而改变反应速率,但不能改变化学反应进行的方向,C不符合题意;D.物质聚集状态不同,熵值不同,一般来说同种物质的熵值气态>液态>固态,因此1molH2O在固态的熵值<气态的熵值,D符合题意;故答案为:D。
【分析】A.反应的自发与反应速率无关;
B.反应自发进行的判据为∆G=∆HT∆S<0,不能只看热效应;
C.催化剂不能改变化学反应进行的方向;
D.一般来说同种物质的熵值气态>液态>固态。11.【答案】C【解析】【解答】A.根据能量变化图可知反应Ⅱ为吸热反应,即,又因为该反应的,故反应Ⅱ高温下能自发进行,A不符合题意;B.反应Ⅰ的活化能高,反应速率慢,故分解产生氧气的速率由反应Ⅰ决定,B不符合题意;C.根据反应过程可知,I是反应的催化剂,而IO是中间产物,C符合题意;D.完全分解放出热量,反应Ⅰ、Ⅱ相加即得,D不符合题意;故答案为:C。【分析】A.根据ΔHTΔS<0时反应自发进行;
B.活化能越大反应速率越慢,慢反应决定整个反应的速率;
D.完全分解放出热量,则。12.【答案】D【解析】【解答】反应自发进行需要满足,△HT△S<0:依据题干条件计算判断,△HT△S=122kJ•mol1T×231×103KJ•mol1•K1<0,所以反应一定是自发进行的反应;A.在任何温度下都能自发进行,故A不符合题意;B.在任何温度下都能自发进行,故B不符合题意;C.在任何温度下都能自发进行,故C不符合题意;D.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】根据自由能判据△HT△S<0判断自发进行的条件即可。13.【答案】D【解析】【解答】A.△H<0,△S>0,可满足△H−T⋅△S<0,反应能自发进行,A项不符合题意;B.△H>0,△S>0,温度较高时即可满足△H−T⋅△S<0,反应能自发进行,B项不符合题意;C.△H<0,△S<0,温度较低时即可满足△H−T⋅△S<0,反应能自发进行,C项不符合题意;D.△H>0,△S<0,△G=△H−T⋅△S>0,不能自发进行,D项符合题意;故答案为:D。【分析】反应自发进行的判断依据是△HT△S<0,反应自发进行;△HT△S>0,反应非自发进行,据此判断。14.【答案】C【解析】【解答】A.该反应中气体的物质的量减小,△S<0,故A不选;B.气体转化为液体,气体的物质的量减小,△S<0,故B不选;C.氯化钠溶于水电离出自由移动的阴、阳离子,混乱度增大,△S>0,故C选;D.氨气和HCl反应生成氯化铵固体,气体的物质的量减小,则△S<0,故D不选;故答案为:C。
【分析】△S>0,说明反应或变化过程中混乱度增大,依据微粒数变化或反应前后气体体积变化分析判断。15.【答案】C【解析】【解答】A.反应的自发性是由熵变和焓变共同决定的,若,,反应能否自发,和温度有关,与反应是否放热无关,A项不符合题意;B.自发反应不一定是熵增大的反应,比如氨气和氯化氢反应生成氯化铵能自发进行,该反应是熵减反应,B项不符合题意;C.吸热反应可能会自发进行,氯化铵与氯氧化钡晶体为吸热反应,常温下就能进行,C项符合题意;D.燃料的燃烧需要点燃,是自发进行的反应,需要加热才能发生的反应不一定都是非自发进行的,D项不符合题意;故答案为:C。
【分析】A.ΔHTΔS<0时反应自发进行,与反应吸热还是放热、熵增还是熵减以及反应条件无关。16.【答案】D【解析】【解答】A.2O3(g)=3O2(g)∆H<0,该反应是气体分子总数增多的反应即∆S>0,根据∆G=∆H-T∆S,该反应在任意温度下都能自发进行的,故A不符合题意;B.2CO(g)=2C(s)+O2(g)∆H>0,该反应是气体分子总数减小的反应即∆S<0,根据∆G=∆H-T∆S,该反应在任意温度下都不能自发进行的,故B不符合题意;C.N2(g)+3H2(g)=2NH3(g)∆H<0,该反应是气体分子总数减小的反应即∆S<0,根据∆G=∆H-T∆S,该反应在低温下能自发进行的,故C不符合题意;D.CaCO3(s)=CaO(s)+CO2(g)∆H>0,该反应是气体分子总数增多的反应即∆S>0,根据∆G=∆H-T∆S,该反应在高温下能自发进行的,故D符合题意。故答案为:D。
【分析】根据ΔHTΔS<0时反应自发进行分析。17.【答案】C【解析】【解答】A.放热的、∆S<0的反应在高温下不能自发进行,A不符合题意;B.自发过程指的是不借助外力就能自动进行的过程,B不符合题意;C.熵增加的放热反应在任何温度下∆G=∆HT·∆S都<0,均能自发进行,C符合题意;D.对于同一物质,其混乱度大小为S(g)>S(l)>S(s),D不符合题意;故答案为:C。
【分析】A.有的放热反应也需要反应条件;
B.自发过程在常温下,不一定能够发生;
C.△HT•△S<0的反应是自发反应;
D.同一物质,其熵值大小为S(g)>S(l)>S(s)。18.【答案】D【解析】【解答】A.MgCl2(l)Mg(l)+Cl2(g),反应后物质的量增多,且生成了气体,△S>0,故A不符合题意;B.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=△HT•△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ΔHTΔS<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。19.【答案】D【解析】【解答】A.反应的△H<0、ΔS<0,低温时能自发进行,A不符合题意;B.反应的△H>0、ΔS>0,高温时能自发进行,B不符合题意;C.反应的△H<0、ΔS>0,在任何条件下都能自发进行,C不符合题意;D.反应的△H>0、ΔS<0,在任何条件下都不能自发进行,D符合题意;故答案为:D。
【分析】反应自发进行的判断依据是△HT△S<0,反应自发进行,△HT△S>0,反应非自发进行,据此判断。
20.【答案】A【解析】【解答】利用图表分析结合平衡原理分析;a与b、c与d、e与f之间是压强问题,随着压强增大,平衡逆向移动,G的体积分数减小,b<a,c>75%,e>83%;c、e是温度问题,随着温度升高,G的体积分数增大,所以正反应是一个吸热反应,所以,K(1000℃)>K(810℃),④符合题意;f的温度比b的高,压强比b的小,所以b<f,①符合题意;设E的起始量为amol,转化率为x,则平衡时G的量为2ax,由题意得=75%,解得x=0.6,α=60%,②符合题意;该反应是一个气体分子增大的反应,属于熵增反应,所以③符合题意;
故答案为:A。
【分析】在可逆反应中,增大压强,反应会向气体体积之和小的方向进行;
可逆反应中物质的转化率指的是已经消耗的物质的量与该物质原本总的物质的量之比;
固体的熵值最小,其次是液体,气体的熵值最大;
升高温度,反应向正反应方向进行,说明该反应的正反应是吸热反应。21.【答案】(1)NH与CO接触后更易发生水解而导致铵态氮肥肥效减弱(2)较常温,480℃时合成氨反应速率较快,且催化剂在该温度下催化效能最佳(3)I;Fe;>;不变【解析】【解答】(1)铵态氮肥不能与含碳酸钾的草木灰混合使用,这是由于铵态氮肥中的NH发生水解反应,消耗水电离产生NH3·H2O,同时产生H+,最终达到平衡时溶液中c(H+)>c(OH),使溶液显酸性;而碳酸钾是强碱弱酸盐,在溶液中发生水解反应产生、OH,最终达到平衡时溶液中c(OH)>c(H+),使溶液显碱性。当二者混合使用时,二者水解反应相互促进,使产生NH3·H2O部分分解产生NH3逸出,导致铵态氮肥的肥效降低,因此不能混合使用;(2)合成氨反应N2(g)+3H2(g)2NH3(g)ΔH=92.4kJ·mol1,该反应的正反应是放热反应,在工业生产中温度常控制在480℃,而非常温下进行。这是由于相对于常温下,480℃时温度高,合成氨反应速率较快,且催化剂在该温度下催化效能最佳,有利于氨气的合成;(3)①合成氨反应的速率快慢主要取决于慢反应。根据已知条件可知反应I是慢反应,故合成氨反应的速率快慢主要取决于反应I;②合成氨反应的催化剂是铁触媒,即使用Fe作催化剂合成氨气;③反应的活化能越大,发生反应需消耗的能量就越高,该反应就越不容易发生。由于反应I是慢反应,反应II是快反应,所以反应活化能:I>II;④使用催化剂只能降低反应的活化能,但不能改变反应物、生成物的能量,因此使用催化剂前后,合成氨反应的反应热ΔH不变。
【分析】(1)铵根水解显酸性,碳酸根水解显碱性,二者水解会发生促进,产生的一水合氨,极易分解,降低肥效。
(2)工业上选择反应条件时,不仅要考虑转化率,还要考虑到化学反应速率和催化剂效果等。
(3)合成氨分为2步,总的速率取决于反应慢的一步,铁为催化剂,参与反应但是反应前后质量不变,但是使用催化剂不改变反应的焓变。22.【答案】(1)<;低温(2)提高原料利用率(3)>(4)B;C(5)D;F(6)C;D(7)C(8)0.075【解析】【解答】(1)该反应为气体分子数减小的反应,故ΔS<0;反应自发进行,则要求ΔHTΔS<0,由于该反应的ΔS<0,ΔH<0,故反应在低温条件下自发进行;
(2)合成气要循环,可增大原料的利用率;
(3)该时刻下,故反应正向进行,因此正反应速率大于逆反应速率;
(4)A、反应在恒容条件下进行,故混合气体的体积不变,由于反应物和生成物都是气体,根据质量守恒定律,混合气体的质量保持不变,结合密度公式可知,混合气体的密度一直不变,因此密度保持不变不能判断反应达到平衡状态,A不符合题意;
B、该反应为气体体积减小的反应,故反应过程中混合气体的压强发生变化,当其不变时,可确定反应达到平衡状态,B符合题意;
C、甲醇的浓度在反应过程中发生变化,当其不变时,反应达到平衡状态,C符合题意;
D、反应速率之比等于化学计量系数之比,故反应达到平衡状态时,v正(H2)=2v逆(CH3OH),D不符合题意;
故答案为:BC;
(5)A、该反应为放热反应,升高温度,平衡逆向移动,CO的转化率降低,A不符合题意;
B、加入催化剂,平衡不移动,B不符合题意;
C、增大CO的浓度,平衡正向移动,但CO的转化率降低,C不符合题意;
D、增大H2的浓度,平衡正向移动,CO的转化率增大,D符合题意;
E、恒容条件下,充入惰性气体,平衡不移动,CO的转化率不变,E不符合题意;
F、分离出甲醇,生成物的浓度减小,平衡正向移动,CO的转化率增大,F符合题意;
故答案为:DF;
(6)A、该反应为放热反应,升高温度,平衡逆向移动,则反应体系中,n(CH3OH)减小、n(CO2)增大,故减小,A不符合题意;
B、恒容条件下充入He,平衡不发生移动,则反应体系中n(CH3OH)和n(CO2)均不变,故不变,B不符合题意;
C、将H2O从体系中分离,从生成物浓度减小,平衡正向移动,则反应体系中,n(CH3OH)增大,n(CO2)减小,故增大,C符合题意;
D、恒温恒容下在通入2molCO2和3molH2,则平衡体系中增大,D符合题意;
故答案为:CD;
(7)要使平衡常数增大,则反应应正向移动;且由于平衡常数只与温度有关,且该反应为放热反应,故应降低温度,C符合题意;
故答案为:C
(8),故用H2表示的速率;【分析】(1)气体分子数减少,ΔS<0;根据复合判据分析;
(2)反应物循环利用,可增大反应物的利用率;
(3)根据Qc与K的大小关系确定反应进行的方向,从而确定正逆反应速率的大小;
(4)分析反应过程中各物理量是否发生变化,若发生变化,当其不变时,反应达到平衡状态;
(5)增大CO的转化率,则平衡正向移动,根据平衡移动影响因素进行分析;
(6)根据平衡移动确定反应体系中CH3OH、CO2的物质的量的变化,从而确定答案;
(7)平衡常数只与温度有关,结合温度对平衡移动的影响分析;
(8)根据速率公式计算CH3OH的反应速率,结合速率之比等于化学计量系数之比确定H2的反应速率;23.【答案】(1)能(2)=;<;>;温度的升高,反应速率逐渐加快,相同时间内SO3转化的量逐渐增大,越来越接近平衡时的转化率;BE【解析】【解答】(1)反应能否自发进行的判断依据是“”,的反应能自发进行。常温下该反应的=-113.0kJ/mol298K×[-0.1kJ/(mol·K)]=83.2kJ/mol<0,所以,该反应在常温下能自发进行。故答案为:能。(2)①因平衡常数只与温度有关,观察图像可知,X点与Y点温度相同,平衡常数不变,故K(X)=K(Y);Z点与X点均在曲线I上,且Z点的SO3转化率高于X点,故K(X)<K(Z)。答案为:=;<。②Y点位于曲线Ⅱ上,且转化率低于同温度下X的平衡转化率,故反应应正向进行,故Y点的反应速率为:υ正>υ逆。答案为:>。③因随着温度的升高,反应速率逐渐加快,相同时间内SO3转化的量逐渐增大,越来越接近平衡时的转化率,故曲线Ⅱ逐渐逼近曲线I。答案为:温度的升高,反应速率逐渐加快,相同时间内SO3转化的量逐渐增大,越来越接近平衡时的转化率。④A.使用合适的催化剂只能降低反应活化能,提高反应速率,但不能改变反应平衡,不能提高SO3转化率,故A不正确;B.该反应为吸热反应,升高温度平衡向正向移动,能够提高SO3转化率,故B正确;C.该反应为增压反应,增大压强平衡向逆向移动,降低了SO3转化率,故C不正确;D.该反应为吸热反应,降低温度平衡向逆向移动,降低了SO3转化率,故D不正确;E.该反应为增压反应,减小压强平衡向正向移动,能够提高SO3转化率,故E正确;F.增加SO3的起始浓度,SO3的总量增大,相当于增大压强平衡逆向移动,将降低SO3转化率,故F不正确。答案为:BE。
【分析】(1)判断反应能够自发进行主要看△G是否小于0
(2)温度相同,平衡常数相等,该反应为吸热反应,温度升高,平衡常数增大,温度升高,速率加快,故达到平衡的速率加快则曲线二接近曲线1,提高转化率可用到勒夏特列原理
24.【答案】(1)250℃时,催化剂催化效率最好,二氧化碳的实际转化率最大(2)49.58;低温(3)AB;(4);【解析】【解答】(1)根据图示信息可知,250℃时,催化剂催化效率最好,CO2实际转化率最大,所以该反应实际反应温度定于250℃。
(2)根据盖斯定律可知,反应Ⅰ=反应Ⅱ+反应Ⅲ,所以△H1=△H2+△H3=41.19kJ/mol+(90.77kJ/mol)=49.58kJ/mol。反应能自发进行的条件是△G=△HT·△S<0,而反应Ⅲ的△H、△S均小于0,则反应Ⅲ能自发进行的条件是低温。
(3)①A.根据图2信息可知,反应中经历了InC、InO键的形成和断裂,正确。
B.根据CO2制甲醇的反应方程式可知,该反应前后气体分子数减小,加压利于平衡正向移动,则加压可以提高CO2的平衡转化率,正确。
C.根据CO2制甲醇的反应方程式可知,该反应为放热反应
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