专题2第二单元化学反应的方向与限度同步练习（含解析）2022-2023学年上学期高二化学苏教版（2019）选择性必修1

专题2第二单元化学反应的方向与限度同步练习
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．硫酸是一种重要的化工产品，硫酸的消耗量常被视为一个国家工业发展水平的一种标志。目前硫酸的重要生产方法是“接触法”，有关接触氧化反应2SO2+O22SO3的说法不正确的是
A．该反应为可逆反应，故在一定条件下二氧化硫和氧气不可能全部转化为三氧化硫
B．达到平衡后，反应就停止了，故此时正、逆反应速率相等且均为0
C．一定条件下，向某密闭容器中加入2molSO2和1molO2，则从反应开始到达平衡的过程中，正反应速率不断减小，逆反应速率不断增大，某一时刻，正、逆反应速率相等
D．在利用上述反应生产三氧化硫时，要同时考虑反应所能达到的限度和化学反应速率两方面的问题
3．下列各组反应互为可逆反应的是
①2NaHCO3Na2CO3+CO2↑+H2O与CO2+H2O+Na2CO3=2NaHCO3
②SO2+H2O=H2SO3与H2SO3=SO2+H2O
③N2+3H22NH3与2NH33H2+N2
④NH3+HCl=NH4Cl与NH4ClNH3↑+HCl↑
A．①② B．②③ C．③④ D．①④
4．合成氨生产技术的发展方案如下表，下列说法错误的是
压强/MPa 温度/℃ 催化剂 平衡时氨的体积分数
能斯特方案 5 685 铂粉 0.96%
哈伯方案 20 550 铀 8.25%
现代方案 20 500 铁催化剂 19.1%
A．上述方案中原料应循环利用
B．铁催化剂在500℃左右催化效能最好
C．平衡时，的体积分数取决于催化剂的选择
D．寻找温和条件下的催化剂可以作为合成氨工业发展方向
5．下列说法正确的是
A．在常温下，放热反应一般能自发进行，吸热反应都不能自发进行
B． ，在无催化下不加热也能自发进行，原因是反应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，因此焓变或熵变均可以单独作为反应自发性的判据
D．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
6．在一定温度下的容积不变的密闭容器中发生反应：22SO3(g)。下列不能说明反应达到平衡状态的是
A．各物质的浓度不再变化 B．混合物的密度不再变化
C．SO2的体积分数不再变化 D．气体的压强不再变化
7．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
8．已知下列反应的平衡常数：①②则反应③的平衡常数是
A． B． C． D．
9．某可逆反应aA(g)+bB(g)cC(g) △H，在某温度下的平衡常数为K(K≠1)，反应热为△H。保持温度不变，将方程式的书写作如下改变，则△H和K数值的相应变化为
A．写成2aA(g)+2bB(g)2cC(g)，△H、K均扩大了一倍
B．写成2aA(g)+2bB(g)2cC(g)，△H扩大了一倍，K保持不变
C．写成：cC(g)aA(g)+bB(g)，△H、K变为原来的相反数
D．写成cC(g)aA(g)+bB(g)，△H变为原来的相反数，K变为原来的倒数
10．25℃，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
11．下列反应中，属于可逆反应的是
①，
②，
③，
④，
A．只有① B．①②③ C．①②③④ D．①③④
12．下列反应不可能自发进行的是
A．2O3(g)=3O2(g)　ΔH＜0
B．2CO(g)=2C(s)＋O2(g)　ΔH＞0
C．N2(g)＋3H2(g)=2NH3(g)　ΔH＜0
D．CaCO3(s)=CaO(s)＋CO2(g)　ΔH＞0
13．下列描述的化学反应状态，不一定是平衡状态的是
A．H2(g)+Br2(g)2HBr(g)，恒温、恒容下，反应体系中气体的颜色保持不变
B．2NO2(g)N2O4(g)，恒温、恒容下，反应体系中气体的压强保持不变
C．CaCO3(s)CO2(g)+CaO(s)，恒温、恒容下，反应体系中气体的密度保持不变
D．N2(g)+3H2(g)2NH3(g)，反应体系中H2与N2的物质的量之比保持3：1
14．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
15．下列有关合成氨工业的说法正确的是
A．工业合成氨的反应是熵减小的放热反应，在低温或常温时可自发进行
B．恒容条件下充入稀有气体有利于的合成
C．合成氨厂一般采用的压强为10~30，因为该压强下铁触媒的活性最高
D．的量越多，的转化率越大，因此，充入的越多越有利于的合成
二、填空题
16．煤焦与水蒸气的反应是煤气化过程中的主要反应之一、
已知：该反应为吸热反应，。若该反应在恒温(700℃)、恒容的密闭体系中进行，700℃时测得的下列数据中，可以作为判断t时刻反应是否达到平衡状态的依据的是_______(填字母序号)，理由是_______。
A．t时刻及其前后、、的浓度
B．t时刻，、、的浓度
C．t时刻，消耗的速率与生成的速率
D．t时刻，生成的速率与消耗的速率
17．实验小组对可逆反应aX(g)+bY(g) pZ(g)进行探究。回答下列问题：
(1)T℃时，起始向恒容密闭容器中充入X、Y，测得反应过程中X、Y、Z三种气体的物质的量浓度(c)与时间(t)的关系如图所示。
①起始充入X的物质的量为_______。
②a：b：p =_______。
③Y的平衡转化率为_______。
④内的反应速率_______。
⑤下列事实能说明反应达到平衡状态的是_______(填选项字母)
A．容器内气体压强不再改变 B．混合气体密度不再改变 C．X的体积分数不再改变
(2)若在不同条件下进行上述反应，测得反应速率分别为①，②，③，其中反应速率最快的是_______(填序号)。
三、原理综合题
18．李克强总理在十二届全国人大五次会议上作政府工作报告时强调：坚决打好蓝天保卫战。今年二氧化硫、氮氧化物排放量要分别下降3%，重点地区细颗粒物(PM2.5)浓度明显下降。其中二氧化硫、氮氧化物等的排放与工业燃烧煤、石油等化石燃料有很大的关系，所以对废气进行脱硝、脱碳和脱硫处理可实现绿色环保、废物利用。
Ⅰ．脱硝：催化剂存在下，H2还原NO2生成水蒸气和另一种无毒气体的化学方程式为___________
Ⅱ．脱碳：一定条件下CO2会和H2反应合成CH3OH。方程式为： CO2(g)+3H2(g) CH3OH(g)+H2O(g)。现向2 L恒容密闭容器中加入2 mol CO2、6 mol H2，在恒温下发生反应。10 s后反应达到平衡，此时容器内CH3OH的浓度为0.5 mol·L-1，请回答以下问题：
(1)前10 s内的平均反应速率v(H2O)=___________；平衡时CO2的转化率为___________。
(2)下列叙述能说明原反应达到平衡状态的是___________。
a．单位时间内消耗n mol CH3OH的同时生成n mol CO2
b．1 mol CO2生成的同时有3 mol H-H键断裂
c．CO2和H2的浓度保持不变
d．容器内压强保持不变
e．CO2和H2的物质的量之比保持不变
Ⅲ．脱硫：燃煤的烟气脱硫技术是当前应用最广、效率最高的脱硫技术。其更多的是利用碱溶液与烟道气相遇，烟道气中SO2溶解在水中，形成一种稀酸溶液，然后与Ca(OH)2浊液等发生中和反应。
(1)已知中和反应为常见的放热反应，下列有关反应放热、吸热的说法正确的是___________
a．可燃物燃烧一般都需要加热，所以都是吸热反应
b．化学键的断裂要吸收能量
c．当反应物的总能量低于生成物的总能量时，据能量守恒定律可知反应会放热
d．已知SO2(g)与O2(g)反应生成SO3(g)为放热反应，则SO3(g)分解生成SO2(g)与O2(g)的反应为吸热反应
(2)请写出脱硫过程发生的主要化学方程式：___________。
19．在一定体积的密闭容器中，进行如下化学反应：CO2（g）＋H2（g）CO（g）＋H2O（g），其化学平衡常数K和温度t的关系如下表：
t℃ 700 800 830 1 000 1 200
K 0.6 0.9 1.0 1.7 2.6
回答下列问题：
（1）该反应的化学平衡常数表达式为K＝________。
（2）该反应为________反应（选“吸热”或“放热”）。
（3）能判断该反应是否达到化学平衡状态的依据是________。
a．容器中压强不变 b．混合气体中c（CO）不变 c．v正（H2）＝v逆（H2O） d．c（CO2）＝c（CO）
（4）某温度下，平衡浓度符合下式：c（CO2）·c（H2）＝c（CO）·c（H2O），试判断此时的温度为________℃。
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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．B
【详解】A．可逆反应是在一定条件下不能进行彻底的反应，正反应和逆反应同时进行，该反应为可逆反应，故在一定条件下SO2和O2不可能全部转化为SO3，选项A正确；
B．达到平衡后，正反应速率和逆反应速率相同，是动态平衡，速率不能为0，选项B错误；
C．一定条件下，向某密闭容器中加入2molSO2和1molO2，则从反应开始到平衡的过程中，正反应速率不断减小，逆反应速率不断增大，某一时刻，正、逆反应速率相等达到平衡，选项C正确；
D．反应是放热反应，但为了反应速率需要一定温度，催化剂活性最大，常压下，二氧化硫的转化率已经很高，改变压强对转化率影响不大，在利用上述反应生产三氧化硫时，要同时考虑反应所能达到的限度和化学反应速率两方面的问题，选项D正确；
答案选B。
3．B
【详解】可逆反应为在相同条件下可以相互转化的反应；
①两者反应条件不同，不是可逆反应；
②两者为在相同条件下可以相互转化的反应，是可逆反应；
③两者为在相同条件下可以相互转化的反应，是可逆反应；
④两者反应条件不同，不是可逆反应；
答案选B。
4．C
【详解】A．氮气、氢气合成氨的反应为可逆反应，反应不能进行到底，故上述方案中原料应循环利用，提高反应物的利用率，故A正确；
B．铁催化剂在500℃左右催化效能最好，故B正确；
C．催化剂不影响平衡移动，故平衡时，的体积分数不取决于催化剂，故C错误；
D．寻找温和条件下的催化剂，可以减少能源消耗，可以作为合成氨工业发展方向，故D正确；
故选C。
5．B
【详解】A．吸热反应常温下也可能自发进行，比如，故A错误；
B．这个反应是分解反应，由一种固体分解生成多种气体，体系混乱度增加，所以，又由于，时反应才可自发进行，由于体系有自发向混乱度增加的方向转变的倾向，导致反应可以自发进行，故B正确；
C．反应能自发进行的判断依据是，焓变和熵变不可单独作为判断依据，故C错误；
D．催化剂只能加快或减慢反应速率，不能改变反应的限度和方向，故D错误；
故选B。
6．B
【详解】A．各物质的浓度不再变化，反应达到平衡状态，故A不选；
B．反应前后气体总质量不变，气体体积不变，则反应前后混合气体密度是一个定量，当混合气体的密度不变时，反应不一定达到平衡状态，故B选；
C．随着反应进行，SO2的体积分数减小，当SO2体积分数不变时，反应达到平衡状态，故C不选；
D．恒温恒容条件下，气体压强与气体的物质的量成正比，反应前后气体总物质的量减小，增大压强减小，当气体的压强不变时，反应达到平衡状态，故D不选；
故选：B。
7．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。
8．D
【详解】， , 反应③， ，D正确；
故答案选：D。
9．D
【分析】可逆反应aA(g)+bB(g)cC(g) △H，其K的表达式为生成物浓度幂之积与反应物浓度冪之积的比，△H的数值与化学计量数成正比，两个相反过程的△H的符号相反，数值相同，以此来解答。
【详解】A．写成2aA(g)+2bB(g)2cC(g)，△H值均扩大了一倍，K的数值为原数值的平方倍，A错误；
B．写成2aA(g)+2bB(g)2cC(g)，△H值均扩大了一倍，K的数值为原数值的平方倍，B错误；
C．写成cC(g)aA(g)+bB(g)，△H变为原来的相反数，K值变为倒数，C错误；
D．写成cC(g)aA(g)+bB(g)，△H变为原来的相反数，K值变为倒数，D正确；
故合理选项是D。
10．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。
11．A
【详解】可逆反应是指相同条件下，既能向正反应方向进行，同时又能向逆反应方向进行的化学反应，由反应条件可知，只有①符合可逆反应的定义，故A正确；
故选A。
12．B
【详解】A．ΔH＜0，ΔS＞0，可满足ΔH-TΔS＜0，反应能自发进行，故不选A；
B．ΔH＞0，ΔS＜0，不能满足ΔG=ΔH-TΔS＜0，不能自发进行，故选B；
C．ΔH＜0，ΔS＜0，温度较低时即可满足ΔH-TΔS＜0，能自发进行，故不选C；
D．ΔH＞0，ΔS＞0，温度较高时即可满足ΔH-TΔS＜0，能自发进行，故不选D。
选B。
13．D
【详解】A．颜色的深浅与浓度有关系，恒温、恒容下，反应体系中气体的颜色保持不变，说明溴分子的浓度不再发生变化，反应达到平衡状态，选项A不符合；
B．正反应是体积减小的，则恒温、恒容下，反应体系中气体的压强保持不变可以说明反应达到平衡状态，选项B不符合；
C．密度是气体的质量与容器容积的比值，气体质量是变化的，则恒温、恒容下，反应体系中气体的密度保持不变可以说明反应达到平衡状态，选项C不符合；
D．反应体系中H2与N2的物质的量之比保持3:1不能说明正逆反应速率相等，则不一定处于平衡状态，选项D符合；
答案选D。
14．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。
15．A
【详解】A．根据时反应可以自发进行，该反应的、，所以在低温或常温下可自发进行，A正确；
B．恒容条件下充入稀有气体，参与反应的各物质的浓度没有改变，则平衡不移动，对氨气的合成没有影响，B错误；
C．合成氨的反应是分子数减小的反应，高压有利于平衡向正反应方向移动，且能提高正反应速率，跟催化剂的活性无关，C错误；
D．的量越多，的转化率越大，但并不是越多越好，D错误；
故选A。
16． ABD A．对比t时刻及其前后、、的浓度，当、、的浓度不再变化的时候，说明达到化学平衡状态，即可以作为判断t时刻反应是否达到平衡状态的依据；
B．知道t时刻、、的浓度，代入公式，根据计算结果与的关系可判断是否达到化学平衡状态，即可以作为判断t时刻反应是否达到平衡状态的依据；
C．t时刻，消耗的速率与生成的速率都是正反应方向的速率，逆反应方向的速率不知道，无法判断是否达到化学平衡状态，即不可以作为判断t时刻反应是否达到平衡状态的依据；
D．t时刻，生成的速率是正反应方向的速率，消耗的速率是逆反应方向的速率，若生成的速率与消耗的速率相等时，说明反应达到化学平衡状态，即可以作为判断t时刻反应是否达到平衡状态的依据。
【详解】A．对比t时刻及其前后、、的浓度，当、、的浓度不再变化的时候，说明达到化学平衡状态，即可以作为判断t时刻反应是否达到平衡状态的依据；
B．知道t时刻、、的浓度，代入公式，根据计算结果与的关系可判断是否达到化学平衡状态，即可以作为判断t时刻反应是否达到平衡状态的依据；
C．t时刻，消耗的速率与生成的速率都是正反应方向的速率，逆反应方向的速率不知道，无法判断是否达到化学平衡状态，即不可以作为判断t时刻反应是否达到平衡状态的依据；
D．t时刻，生成的速率是正反应方向的速率，消耗的速率是逆反应方向的速率，若生成的速率与消耗的速率相等时，说明反应达到化学平衡状态，即可以作为判断t时刻反应是否达到平衡状态的依据。
17．(1) 1.0mol 1:2:3 50% 0.0375mol/(L·min) C
(2)②
【解析】（1）
①由题干图示信息可知，起始充入X的物质的量浓度为0.1mol/L，则起始充入X的物质的量为n=cV=0.1mol/L×10L=1.0mol，故答案为：1.0mol；
②根据反应的变化量之比等于化学计量系数之比，则a：b：p =(0.1-0.05)：(0.2-0.1)：(0.15-0)=1:2:3，故答案为：1:2:3；
③由题干图示信息可知，Y的平衡转化率为=50%，故答案为：50%；
④由题干图示信息可知，内的反应速率=0.0375mol/(L·min)，故答案为：0.0375mol/(L·min)；
⑤A．由上述分析可知，方程式为X(g)+2Y(g) 3Z(g)，则反应过程中容器的压强始终保持不变，则容器内气体压强不再改变不能说明反应达到平衡状态，A不合题意；
B．反应过程中，容器内混合气体的密度始终保持不变，则混合气体密度不再改变不能说明反应达到平衡状态，B不合题意；
C．化学平衡的特征之一为各组分的浓度、百分含量保持不变，则X的体积分数不再改变说明反应达到平衡状态，C符合题意；
故答案为：C；
（2）
由上述分析可知，方程式为X(g)+2Y(g) 3Z(g)，根据反应速率之比等于化学计量数之比，则①，②当时，，③当时，，则可知其中反应速率最快的是②，故答案为：②。
18． 4H2+2NO24H2O+N2 0.05 mol·L-1·s-1 50% bcd bd SO2+H2OH2SO3，H2SO3+Ca(OH)2=CaSO3↓+H2O
【详解】Ⅰ．脱硝：催化剂存在下，H2还原NO2生成水蒸气和另一种无毒气体是N2，根据电子守恒、原子守恒，可得该反应的化学方程式为：4H2+2NO24H2O+N2；
Ⅱ．(1)根据物质反应转化关系可知：物质反应的速率比等于化学方程式中化学计量数的比，可知在前10 s内的平均反应速率v(H2O)=v(CH3OH)=；
根据反应方程式可知：反应产生CH3OH的物质的量与反应消耗CO2的物质的量相等，则CO2的平衡转化率为；
(2)a．单位时间内消耗n mol CH3OH的同时生成n mol CO2，说明的都是反应逆向进行，不能据此判断反应是否达到平衡状态，a不符合题意；
b．1 mol CO2生成的同时会形成3 mol的H-H键，还有3 mol H-H键断裂，则H2的浓度不变，反应处于平衡状态，b符合题意；
c．若CO2和H2的浓度保持不变，说明它们的生成速率与消耗速率相等，反应达到平衡状态，c符合题意；
d．该反应是反应前后气体物质的量改变的反应，反应在恒容密闭容器中进行，若容器内压强保持不变，则气体的物质的量不变，反应达到平衡状态，d符合题意；
e．CO2和H2加入的物质的量之比等于反应过程中消耗的物质的量的比，因此CO2和H2的物质的量之比始终保持不变，不能据此判断反应是否达到平衡状态，e符合题意；
故合理选项是bcd；
Ⅲ．a．可燃物燃烧一般都需要加热，这是因为任何反应发生都有断裂化学键吸收能量的过程，这与反应是放热反应还是吸热反应无关，事实上物质燃烧反应都是放热反应，a错误；
b．断裂反应物化学键需吸收热量，故化学键的断裂要吸收能量，b正确；
c．当反应物的总能量低于生成物的总能量时，发生反应时不足的能量需从周围环境中吸收，故根据能量守恒定律可知反应会吸收热量，因此该反应为吸热反应，c错误；
d．已知SO2(g)与O2(g)生成SO3(g)为放热反应，SO3(g)分解生成SO2(g)与O2(g)的反应为SO2(g)与O2(g)反生成SO3(g)反应的逆反应，故SO3(g)分解生成SO2(g)与O2(g)的反应反应为吸热反应，d正确；
故合理选项是bd；
(2)在燃煤脱硫过程中，燃道气中的SO2溶于水，与水反应产生亚硫酸，亚硫酸与Ca(OH)2发生中和反应产生CaSO3、H2O，相应反应的化学方程式为：SO2+H2OH2SO3，H2SO3+Ca(OH)2=CaSO3↓+H2O。
19． 吸热 bc 830
【分析】结合平衡常数的概念和影响因素分析；根据平衡状态的特征判断；计算平衡常数再确定温度。
【详解】(1)因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，CO2(g)＋H2(g)CO(g)＋H2O(g)反应的平衡常数K＝；
(2)化学平衡常数的大小只与温度有关，升高温度，平衡向吸热的方向移动，由表可知：升高温度，化学平衡常数增大，说明化学平衡正向移动，因此正反应方向吸热；
(3)a．反应是一个反应前后体积不变的反应，压强的改变不会要引起平衡移动，故a错误；
b．混合气体中c(CO)不变，说明反应达到平衡状态，故b正确；
c．化学平衡状态的标志是v正=v逆，所以v正(H2)=v逆(H2O)表明反应达到平衡状态，故c正确；
d．c(CO2)=c(CO)时，不能表明正逆反应速率相等，不一定达到了平衡状态，故d错误；
故答案为bc；
(4)某温度下，平衡浓度符合下式：c(CO2) c(H2)=c(CO) c(H2O)，说明平衡常数K=1，故温度为830℃。
【点睛】化学平衡的标志有直接标志和间接标志两大类。一、直接标志：正反应速率=逆反应速率，注意反应速率的方向必须有正向和逆向。同时要注意物质之间的比例关系，必须符合方程式中的化学计量数的比值。二、间接标志：①各物质的浓度不变；②各物质的百分含量不变；③对于气体体积前后改变的反应，压强不变是平衡的标志；④对于气体体积前后不改变的反应，压强不能做标志；⑤对于恒温恒压条件下的反应，气体体积前后改变的反应密度不变是平衡标志；⑥对于恒温恒容下的反应，有非气体物质的反应，密度不变是平衡标志。
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