第2章第1节化学反应的方向同步练习2022——2023学年上学期高一化学鲁科版（2019）选择性必修1（含解析）

第2章第1节化学反应的方向同步练习
学校:___________姓名：___________班级：___________考号：___________
一、单选题
1．分析下列反应，在任何温度下均能自发进行的是
A．2N2(g)+O2(g)=2N2O(g) ΔH=+163 kJ·mol-1
B．Ag(s)+Cl2(g)= AgCl(s) ΔH=-127 kJ·mol-1
C．HgO(s)=Hg(l)+O2(g) ΔH=+91 kJ·mol-1
D．H2O2(l)=O2(g)+H2O(l) ΔH=-98 kJ·mol-1
2．已知FeO(s) +C(s)= CO(g) + Fe(s) △H>0，下列叙述正确的是
A．低温下为自发过程，高温下为非自发过程 B．任何温度下为非自发过程
C．高温下为自发过程，低温下为非自发过程 D．任何温度下为自发过程
3．25℃，KNO3的饱和水溶液物质的量浓度是6mol·L-1。若将1mol固体KNO3置于1L水中，则KNO3变成盐溶液过程为
A．自发 B．不自发 C．可逆 D．不能确定
4．在298K时，NaCl在水中的溶解度为26g。如将1mol NaCl溶解在1L水中，此溶解过程中体系的ΔH-TΔS和熵如何变化
A．ΔH-TΔS>0，ΔS>0 B．ΔH-TΔS<0，ΔS>0
C．ΔH-TΔS>0，ΔS<0 D．ΔH-TΔS<0，ΔS<0
5．下列对化学反应预测正确的是
选项 化学反应方程式 已知条件 预测
A 它一定是非自发反应
B ，自发反应 x可以等于3
C 能自发反应 一定小于0
D 常温下，自发进行
A．A B．B C．C D．D
6．反应在某温度下才能自发进行，若反应的，该温度下，则下列选项正确的是
A．，该温度下 B．，该温度下
C．，该温度下 D．，该温度下
7．下列说法不正确的是
A．与的反应是熵增的放热反应，该反应能自发进行
B．某吸热反应能自发进行，因此该反应是熵增反应
C．碳酸铵［］在室温下就能自发地分解产生氨气是因为外界给予了能量
D．是一个熵减小的反应
8．由于温室效应和资源短缺等问题，如何降低大气中的CO2含量并加以开发利用，引起了各国的普遍重视。目前工业上有一种方法是用CO2生产燃料甲醇。一定条件下发生反应：CO2(g)+3H2(g) CH3OH(g) +H2O(g)。下图表示该反应进行过程中能量的变化。关于该反应的下列说法中正确的是
A．ΔH>0， ΔS>0 B．ΔH>0，ΔS＜0
C．ΔH＜0， ΔS＜0 D．ΔH＜0，ΔS>0
9．下列有关化学反应方向及判据的说法中不正确的是
A．ΔH<0、ΔS>0的反应在任何温度下都能自发进行
B．NH4HCO3(s) =NH3(g)+H2O(g)+CO2(g) ΔH =+185.57kJ·mol-1能自发进行，原因是体系有自发地向混乱度增加的方向转变的倾向
C．焓变和熵变都与反应的自发性有关，但焓变或熵变不可以单独作为反应自发性的判据
D．自发反应就是能较快进行的反应，非自发反应就是无法进行的反应
10．关于化学反应进行的方向叙述正确的是
A．，时，反应自发进行，如金属钠和水的反应
B．凡是放热反应都是自发的，吸热反应都是非自发的
C．自发反应一定是熵增大，非自发反应一定是熵减小
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
11．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)
12．下列说法正确的是
A．可逆反应FeCl3+ 3KSCNFe(SCN)3 +3KCl达到平衡后，加入KCl固体，逆反应速率加快
B．中和同pH、同体积的NaOH溶液和氨水，消耗盐酸中HCl的物质的量相同
C．由Sn(s，灰)=Sn(s，白) △H =+2.1 kJ·mol-1可知，灰锡比白锡稳定
D．反应2C(s) +O2(g)=2CO(g) △H＜0，高温下才能自发进行
13．下列判断正确的是
A．，该反应常温下不能自发反应，说明该反应
B．，该反应在常温下能自发反应，是因为该反应的焓效应大于熵效应
C．在外界条件不变的情况下，使用催化剂，可改变反应进行的方向
D．集中资金研究反应发生的条件，以解决化石燃料不完全燃烧产生的环境问题
14．化学反应的方向问题对于理论研究与生产实践都有及其重要的意义，下列有关化学反应方向的判断不正确的是
A．ΔH＜0，ΔS＞0的反应在温度低时不能自发进行
B．某吸热反应能自发进行，因此该反应是熵增反应
C．Na与H2O的反应是熵增的放热反应，该反应能自发进行
D．2NO(g)＋2CO(g)=N2(g)＋2CO2(g)在常温下能自发进行，则该反应的ΔH＜0
15．在图甲中的A、B两容器里，分别收集着两种互不作用的理想气体。若将中间活塞打开(如图乙所示)，两种气体分子立即都分布在两个容器中。这是一个不伴随能量变化的自发过程。关于此过程的下列说法不正确的是。
A．此过程为混乱程度小向混乱程度大的方向的变化过程，即熵增大的过程
B．此过程为自发过程，而且没有热量的吸收或放出
C．此过程从有序到无序，混乱度增大
D．此过程是自发可逆的
二、填空题
16．以下是关于合成氨的有关问题，请回答：
(1)若在一容积为2L的密闭容器中加入0.2mol的N2和0.6mol的H2在一定条件下发生反应： H<0，若在5分钟时反应达到平衡，此时测得NH3的物质的量为0.2mol。则平衡时c(N2)=_______。平衡时H2的转化率为_______%。
(2)平衡后，若提高H2的转化率，可以采取的措施有_______。
A．加了催化剂 B．增大容器体积
C．降低反应体系的温度 D．加入一定量N2
(3)若在0.5L的密闭容器中，一定量的氮气和氢气进行如下反应： H<0，其化学平衡常数K与温度T的关系如表所示：
T/℃ 200 300 400
K K1 K2 0.5
请完成下列问题：
①写出化学平衡常数K的表达式_______。
②试比较K1、K2的大小，K1_______K2(填“>”、“<”或“=”)；
③400℃时，反应的化学平衡常数为_______。当测得NH3、N2和H2物质的量分别为3mol、2mol和2mol时，则该反应的v(N2)正_______v(N2)逆(填“>”、“<”或“=”)。
17．节能减排是指节约物质资源和能量资源，减少废弃物和环境有害物的排放。
(1)实现“节能减排”和“低碳经济”的项重要课题就是如何将转化为可利用的资源。目前工业上有一种方法是用来生产燃料甲醇，一定条件下发生反应：，如图所示为该反应过程中的能量变化：
下列关于该反应的说法正确的是_____________(填序号)。
A．， B．，
C．， D．，
(2)将煤加工成水煤气可降低污染并提高燃料的利用率。将水蒸气通过红热的炭即产生水煤气，反应方程式为，该反应的，。该反应在常温下_____________(填“能”或“不能”)自发进行。
三、原理综合题
18．在体积为2L的恒容密闭容器中充入一定量的SO2和O2，发生反应:2SO2(g)+O2(g) 2SO3(g)反应在三种不同的条件下进行，反应物SO2的物质的量(mol)随反应时间(min)的变化情况如下表所示:
实验序号 时间物质的量 温度 0 5 10 15 20 25 30
1 490℃ 2.00 1.00 0.50 0.30 0.25 0.20 0.20
2 490℃ 2.00 0.30 0.20 0.20 0.20 0.20 0.20
3 500℃ 2.00 0.50 0.35 0.30 0.30 0.30 0.30
(1)对照实验1，实验2改变的某一外界条件可能是_______。
(2)反应达平衡后，向实验2中加入少量的18O2，一段时间18O后可能存在于哪些物质中________(填选项)。
A 只存在氧气 B 只存在三氧化硫 C 只存在反应物 D 存在反应物与生成物
(3)实验3中，在5～15min时段，用O2表示的平均反应速率为______ mol/(L·min)。
(4)若将实验1置于绝热体系中，测得实验到达平衡的时间比原来缩短了，则参加反应的SO2和O2的总能量______(填“＞”、“＜”或“＝”)生成的SO3的总能量。
(5)能说明实验3达到平衡状态的标志是_______(任写一条)。
19．多晶硅是制作光伏电池的关键材料。以下是由粗硅制备多晶硅的简易过程。
回答下列问题：
Ⅰ．硅粉与在300℃时反应生成气体和，放出热量，该反应的热化学方程式为________________________。的电子式为__________________。
Ⅱ．将氢化为有三种方法，对应的反应依次为：
①
②
③
（1）氢化过程中所需的高纯度可用惰性电极电解溶液制备，写出产生的电极名称______（填“阳极”或“阴极”），该电极反应方程式为________________________。
（2）已知体系自由能变，时反应自发进行。三个氢化反应的与温度的关系如图1所示，可知：反应①能自发进行的最低温度是____________；相同温度下，反应②比反应①的小，主要原因是________________________。
（3）不同温度下反应②中转化率如图2所示。下列叙述正确的是______（填序号）。
a．B点： b．：A点点 c．反应适宜温度：℃
（4）反应③的______（用，表示）。温度升高，反应③的平衡常数______（填“增大”、“减小”或“不变”）。
（5）由粗硅制备多晶硅过程中循环使用的物质除、和外，还有______（填分子式）。
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参考答案：
1．D
【分析】△H-T△S＜0的反应可自发进行，即任何温度下均能自发进行，必须是放热反应，且是熵增的过程。
【详解】A．反应是吸热反应，△H＞0，△S＜0，任何温度下都不能自发进行，A错误；
B．反应是放热反应，△H＜0，△S＜0，高温下不能自发进行，B错误；
C．反应是吸热反应，△H＞0，△S＞0，低温下不能自发进行，C错误；
D．反应是放热热反应，△H＜0，△S＞0，任何温度下能自发进行，D正确；
故选D。
2．C
【详解】△H-T△S <0时，反应能自反进行，△H>0，△S>0，只有T很大，即高温时，才能保证△H-T△S <0时，即高温下该反应为自发过程，低温下该反应为非自发进行，C满足题意。
答案选C。
3．A
【详解】1mol KNO3溶于1L水中，所得溶液为不饱和溶液，所以该过程是自发的，故A正确；
故选A。
4．B
【详解】NaCl(s)溶解于水中是自发进行的过程，故ΔH-TΔS<0；NaCl(s)=NaCl(aq)，体系的混乱度增大，ΔS>0。
故选B。
5．B
【详解】A．由方程式可知，该反应为熵增的吸热反应，高温条件下，反应△H—T△S小于0，能自发进行，故A错误；
A．若x等于3，该反应为熵减的放热反应，任何条件下反应△H—T△S均小于0，能自发进行，故B正确；
C．由方程式可知，该反应为熵增的反应，反应能自发进行，说明反应△H—T△S小于0，则反应的焓变可以大于0，也可以小于0，故C错误；
D．由方程式可知，该反应为熵减的反应，反应能自发进行，说明反应△H—T△S小于0，则反应的焓变大于0，故D错误；
故选B。
6．A
【详解】A．该反应在某温度下能够自发进行，说明该温度下，，故A正确；
B．根据化学方程式可知该反应的，如果，任何温度下，则该反应在任何温度下都是自发进行的，故B错误；
C．，而该反应在某温度下才能自发进行，则温度下，故C错误；
D．根据化学方程式可知该反应的，如果，任何温度下，则该反应在任何温度下都是自发进行的，故D错误；
答案选A。
7．C
【详解】A．与水反应生成，，此反应为放热反应，则，故，该反应能自发进行，A项正确；
B．吸热反应，能自发进行必须满足，所以，B项正确；
C．碳酸铵在室温下自发分解产生氨气，是因为该反应的，C项错误；
D．反应后气体分子数减小，该反应是一个熵减小的反应，D项正确；
答案选C。
8．C
【详解】反应CO2(g)+3H2(g) CH3OH(g) +H2O(g) +H2O(g)，反应物总能量大于生成物总能量，正反应放热，ΔH＜0；生成物气体分子数减少，混乱程度降低，ΔS＜0，故选C。
9．D
【详解】A．ΔH＜0、ΔS>0，则ΔH-TΔS＜0，在任何温度下反应都能自发进行，故A正确；
B．该反应的ΔH>0，ΔS>0才可能自发进行，因此NH4HCO3(s) =NH3(g)+H2O(g)+CO2(g) ΔH =+185.57kJ·mol-1能自发进行，原因是体系有自发地向混乱度增加的方向转变的倾向，故B正确；
C．焓变和熵变都与反应的自发性有关，但焓变或熵变不可以单独作为反应自发性的判据，应综合焓变和熵变判断反应的自发性，故C正确；
D．反应能否自发进行与反应的速率大小无关，有些反应能自发进行，但反应速率很小，如金属的腐蚀，非自发反应在一定条件下可进行，故D错误；
故答案选D。
10．A
【详解】A．金属钠和水的反应放热、熵增大，，，，所以反应自发进行，故A正确；
B．熵变、焓变共同决定反应方向，放热反应不一定都能自发进行，吸热反应不一定不能自发进行，故B错误；
C．熵变、焓变共同决定反应方向，自发反应不一定熵增大，非自发反应不一定熵减小，故C错误；
D．过程的自发性能用于判断过程的方向，但自发反应过程不一定能迅速发生，故D错误；
选A。
11．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。
12．C
【详解】A．可逆反应FeCl3+3KSCNFe(SCN)3 +3KCl，实质为：Fe3++3SCN-Fe(SCN)3，因此加入KCl固体，不会影响反应速率，A错误；
B．中和相同pH、相同体积的NaOH溶液和氨水，消耗HCl物质的量与碱的物质的量成正比，由于氨水中，NH3·H2O为弱碱，因此等体积等pH值的NaOH溶液和氨水，碱的物质的量：NaOH小于氨水，则氨水消耗的HCl的物质的量多，B错误；
C．由Sn(s，灰)=Sn(s，白) △H =+2.1 kJ·mol-1可知，该反应为吸热反应，则灰锡的能量比白锡低，能量越高越不稳定，故灰锡比白锡稳定，C正确；
D．反应2C(s) +O2(g)=2CO(g)的△H＜0，气体分子数增多，则△S＞0，因此常温下，△G=△H-T△S＜0，反应也能自发进行，D错误；
答案选C。
13．B
【详解】A．根据ΔG=ΔH－TΔS，常温下不能自发进行，ΔG＞0，该反应为熵增反应，推出ΔH＞0，故A错误；
B．该反应为熵减反应，即ΔS＜0，该反应常温下能自发进行，推出ΔH＜0，即该反应的焓效应大于熵效应，故B正确；
C．催化剂只能改变反应速率，不能改变反应进行的方向，故C错误；
D．该反应为吸热反应，需提供能量，该反应为熵减反应，ΔG＞0，不能自发进行，因此不能利用该吸热反应解决化石燃料不完全燃烧产生的环境问题，故D错误；
答案为B。
14．A
【详解】A．△H＜0、△S＞0的反应在任何温度下都满足△H-T△S＜0，即任何温度下该反应均能自发进行，故A错误；
B．吸热反应的△H＞0，△H-T△S＜0的反应可自发进行，则该反应是熵增反应，故B正确；
C．Na与H2O的反应是熵增的放热反应，则△H-T△S＜0，反应可自发进行，故C正确；
D．2NO(g)＋2CO(g)=N2(g)＋2CO2(g)中△S＜0，常温下能自发进行，则△H-T△S＜0，则该反应的△H＜0，故D正确；
故选：A。
15．D
【详解】A．由图可看出，此过程气体分子由有序变为混乱，为混乱程度小向混乱程度大的方向的变化过程，即熵增大的过程，A正确；
B．由题意知ΔH=0，B正确；
C．由图可看出，此过程从有序到无序，混乱度增大，C正确；
D．ΔS>0，由ΔH-TΔS＜0知，该过程的逆过程不能自发进行，D错误；
答案选D。
16．(1) 0.05mol/L 50%
(2)CD
(3) > 2 >
【解析】（1）
若在5分钟时反应达到平衡，此时测得NH3的物质的量为0.2mol，消耗0.1mol氮气，平衡时氮气的浓度是=0.05mol/L，消耗氢气的物质的量是0.2mol×1.5=0.3mol，氢气的转化率为：；
（2）
A．加了催化剂加快反应速率，不影响平衡移动，氢气转化率不变，A项不选；
B．增大容器体积，压强减小，平衡向逆反应方向移动，氢气转化率减小，B项不选；
C．正反应为放热反应，降低反应体系的温度，平衡正向移动，氢气转化率增大，C项选；
D．加入一定量N2，平衡正向移动，氢气转化率增大，D项选；
答案选CD；
（3）
①由反应可知平衡常数的表达式为：K=；
②正反应为放热反应，升高温度平衡逆向移动，平衡常数减小，故K1>K2；
③400℃时，反应2NH3(g)N2(g)+3H2(g)的化学平衡常数与N2(g)+3H2(g) 2NH3(g)的平衡常数互为倒数，则400℃时，反应2NH3(g) N2(g)+3H2(g)的化学平衡常数K==2；此时浓度商Qc==v(N2)逆。
17． C 不能
【详解】(1)由图像可知，反应物的总能量高于生成物的总能量，反应放热，；该反应为反应前后气体分子数减小的反应，则，故答案为C；
(2)由，所以该反应在常温下不能自发进行。
18． 加入催化剂 D 0.005 ＞ 各物质的物质的量不再改变(或各物质的物质的量浓度不再改变等合理答案）
【分析】（1）对照实验1，实验2达到平衡用时较少，且达到同一平衡状态；
（2）为可逆反应，一段时间后18O可存在所有物质中；
（3）实验3中，在5～15min时段，SO2的物质的量减少0.2mol，又方程式可知消耗0.1mol氧气，以此计算反应速率；
（4）若将实验1置于绝热体系中，测得实验到达平衡的时间比原来缩短了，说明温度升高，平衡左移；
（5）实验3达到平衡状态，各物质的物质的量不再改变。
【详解】(1)对照实验1，实验2的数据，起始时反应物SO2的物质的量相同，但实验2建立平衡需要的时间短，平衡时SO2的物质的量相同，因此改变的某一外界条件可能是实验2加入了催化剂，故答案为：加入催化剂；
(2) 2SO2(g)+O2(g)2SO3(g)反应达平衡后，向实验2中加入少量的18O2，一段时间18O会出现在二氧化硫、氧气和三氧化硫三种物质中，故选D；
(3)实验3中，在5～15min时段，二氧化硫的物质的量的变化量为0.2mol，则氧气的物质的量变化量为0.1mol，用O2表示的平均反应速率为=0.005mol/(L·min)，故答案为：0.005；
(4)若将实验1置于绝热体系中，测得实验到达平衡的时间比原来缩短了，说明反应速率加快，是因为反应放热，使得容器内气体的温度升高，因此参加反应的SO2和O2的总能量大于生成的SO3的总能量，故答案为：＞；
(5)根据平衡状态的特征，能说明实验3达到平衡状态的标志有：各物质的物质的量不再改变、各物质的浓度不再改变、气体的压强不再改变等，故答案为：各物质的物质的量不再改变(或各物质的物质的量浓度不再改变等)。
【点睛】本题考查了化学平衡影响因素和平衡计算的分析判断，侧重考查学生的分析能力，注意把握表中数据的分析。
19． 阴极 或 1000℃ 导致反应②的小 a、c 减小 、
【分析】I.书写热化学方程式时一定要标注出各物质的状态，要将热化学方程式中焓变的数值与化学计量数对应。本题的反应温度需要标注为条件；
II.（1）惰性电极电解KOH溶液，实质是电解水，产生氢气的必为阴极，发生还原反应。
（2）“看图说话”，将反应①的纵、横坐标对应起来看，即可顺利找到最低温度。影响自由能变的因素主要是焓变和熵变，分析发现熵变对反应②反而不利，说明焓变影响大，为主要影响因素；
（3）据图判断化学平衡的建立和移动是分析的关键。注意时间是一个不变的量。
（4）此问是盖斯定律的简单应用，对热化学方程式直接进行加减即可。
【详解】I.参加反应的物质是固态的Si、气态的HCl，生成的是气态的SiHCl3和氢气，反应条件是300℃，配平后发现SiHCl3的化学计量数恰好是1，由此可顺利写出该条件下的热化学方程式：Si(s)+3HCl(g) SiHCl3(g)+H2(g) H=-225kJ·mol-1；SiHCl3中硅与1个H、3个Cl分别形成共价单键，由此可写出其电子式为：，注意别漏标3个氯原子的孤电子对；
II.（1）电解KOH溶液，阳极发生氧化反应而产生O2、阴极发生还原反应才产生H2；阴极的电极反应式可以直接写成2H++2e-=H2↑，或写成由水得电子也可以：2H2O+2e-=H2↑+2OH-；
（2）由题目所给的图1可以看出，反应①（最上面那条线）当 G=0时，对应的横坐标温度是1000℃；从反应前后气体分子数的变化来看，反应①的熵变化不大，而反应②中熵是减小的，可见熵变对反应②的自发更不利，而结果反应②的 G更负，说明显然是焓变产生了较大的影响，即 H2< H1导致反应②的 G小（两个反应对应的 H，一个为正值，一个为负值，大小比较很明显）；
（3）图2给的是不同温度下的转化率，注意依据控制变量法思想，此时所用的时间一定是相同的，所以图示中A、B、C点反应均正向进行，D点刚好达到平衡，D点到E点才涉及平衡的移动。在到达平衡状态以前，正反应速率大于逆反应速率，a项正确，B点反应正向进行，正反应速率大于逆反应速率；b点错误，温度越高，反应速率越快，所以E点的正（或逆）反应速率均大于A点；c项正确，C到D点，SiHCl3的转化率较高，选择此温度范围比较合适，在实际工业生产中还要综合考虑催化剂的活性温度。
（4）将反应①反向，并与反应②直接相加可得反应③，所以 H3= H2- H1，因 H2<0、 H1>0，所以 H3必小于0，即反应③正反应为放热反应，而放热反应的化学平衡常数随着温度的升高而减小；
（5）反应①生成的HCl可用于流程中粗硅提纯的第1步，三个可逆反应中剩余的H2也可循环使用。
【点睛】①对于反应的吉布斯自由能大小比较及变化的分析，要紧紧抓住焓判据和熵判据进行分析。②判断图2中时间是一个不变的量，是看清此图的关键。明白了自变量只有温度，因变量是SiCl4的转化率，才能落实好平衡的相关知识的应用，如平衡的建立，平衡的移动以及平衡常数随温度变化的规律等。
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