2.1 化学反应的方向 同步练习题（含解析） 2023-2024学年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 同步练习题
一、单选题
1．25℃、101kPa下，反应2N2O5（g）=4NO2（g）+O2（g）△H=+56.7kJ/mol能自发进行的原因是（　　）
A．是吸热反应 B．是放热反应
C．是熵减小的反应 D．熵增效应大于热效应
2．下列说法正确的是（　　）
A．碳酸铵分解是吸热反应，根据焓判据判断能自发分解
B．多次洗牌以后，扑克牌的毫无规律的混乱排列的几率大，越混乱，熵值越大
C．水总是自发地由高处往低处流，这是一个自发反应
D．室温下水结成冰是自发过程
3．水凝结成冰的过程的焓变和熵变正确的是（　　）
A．△H＞0，△S＜0 B．△H＜0，△S＞0
C．△H＞0，△S＞0 D．△H＜0，△S＜0
4．下列反应过程中，△H＞0且△S＞0的是（　　）
A．CaCO3（s）═CaO（s）+CO2（g）
B．NH3（g）+HCl（g）═NH4Cl（s）
C．4Al（s）+3O2（g）═2Al2O3（s）
D．H2SO4（aq）+Ba（OH）2（aq）═BaSO4（s）+2H2O（l）
5．25℃时，KNO3在水中的饱和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变成盐溶液过程的△H﹣T△S的取值为（　　）
A．小于0 B．等于0 C．大于0 D．不能确定
6．下列有关反应限度的说法正确的是（　　）
A．大多数化学反应在一定条件下都有一定的限度
B．NH4HCO3受热分解可自发进行：
C．使用催化剂，可降低反应的活化能，加快反应速率，改变反应限度
D．FeCl3与KSCN反应达到平衡时，向其中滴加KCl溶液，则溶液颜色变深
7．下列说法正确的是（　　）
A．所有放热反应均是自发反应，也是熵增大的反应
B．向AgCl固液混合物中滴入KI饱和溶液，有AgI沉淀生成，说明AgCl的溶解度小于有AgI的溶解度
C．锌与稀硫酸反应制取氢气，加入少量的硫酸铜粉末会使产生氢气的速度减慢
D．在海轮外壳连接锌块保护外壳不受腐蚀是采用了牺牲阳极的阴极保护法
8．厦门中学生助手在一定条件下，向密闭容器中充入18O2和SO2发生反应。下列说法正确的是（　　）
A．反应一段时间后，含有18O的分子只有O2和SO3
B．达到平衡后，反应生成的SO3不再分解
C．反应混合物中SO2、O2的物质的量之比为2：1时，说明反应已达平衡状态
D．当SO3的消耗速率等于O2消耗速率的2倍时，说明反应已达平衡状态
9．以下三个反应均可获取O2：
①光催化分解水制氧气：2H2O（l）＝2H2（g）＋O2（g） ΔH1＝+571.6 kJ·mol-1
②过氧化氢分解制氧气：2H2O2（l）＝2H2O（l）＋O2（g） ΔH2＝－196.4 kJ·mol-1
③一氧化氮分解制氧气：2NO（g）＝N2（g）＋O2（g） ΔH3＝－180.5 kJ·mol-1
由此得出的有关推断正确的是（　　）
A．①是热能转化为光能的反应
B．③在常温下一定可以实际发生
C．①在高温下可以自发进行
D．①、②都是熵减少的反应
10．对于可逆反应：2SO2+O2 2SO3，在某密闭容器中达到化学平衡状态后，再往此容器中通入18O2，较长时间后，下列有关说法中正确的是（　　）
A．18O原子只存在氧气中
B．18O原子只存在三氧化硫中
C．18O一定不存在二氧化硫中
D．氧气中，二氧化硫中，三氧化硫中都可能存在18O
11．在一定条件下，对于反应mA(g)＋nB(g) cC(g)＋dD(g)，C物质的浓度(C%)与温度、压强的关系如图所示，下列判断正确的是（　　）
A．ΔH<0　 ΔS>0 B．ΔH>0　 ΔS<0
C．ΔH>0　 ΔS>0 D．ΔH<0　 ΔS<0
12．在恒温恒压条件下，向密闭容器中充入4mol 和2mol ，发生如下反应： ＜0，2min后，反应达到平衡时，生成为1mol，同时放出热量，则下列分析正确的是（　　）
A．在该条件下，反应前后的压强之比为
B．该可逆反应的
C．若把“恒温恒压条件下”改为“恒压绝热条件下”，平衡后
D．若把“恒温恒压条件下”改为“恒温恒容条件下”，达平衡时放出的热量小于
13．一定条件下，在一密闭容器中进行反应 ，已知反应过程中某一时刻 、 、 的浓度分别为 、 、 ，当反应达到平衡时，可能存在的情况是（　　）
A． 为 ， 为
B． 为
C． 、 均为
D． 为
14．下列叙述正确的是（　　）
A．反应物分子间发生碰撞一定能发生化学反应
B．反应过程的自发性可判断过程发生的速率
C．反应在室温下可自发进行，则该反应的
D．反应
15．已知在等温等压条件下，化学反应方向的判据为：
△H﹣T△S＜0 反应能正向自发进行
△H﹣T△S=0 反应达到平衡状态
△H﹣T△S＞0 反应不能自发进行
设反应A═D+E，△H﹣T△S=（﹣4 500+11T ） J mol﹣1，要防止反应发生，温度必须（　　）
A．高于409 K B．低于136 K
C．高于136 K而低于409 K D．低于409 K
16．下列不属于可逆反应的是（　　）
A．Pb+PbO2+4H++2SO42﹣ 2PbSO4+2H2O
B．2SO2+O2 2SO3
C．Cl2+H2O HCl+HClO
D．2NO2 N2O4
二、综合题
17．相关规律
（1）ΔH　 　0，ΔS　 　0的反应，任何温度下都能自发进行。
（2）ΔH　 　0，ΔS　 　0的反应任何温度下都不能自发进行。
（3）ΔH和ΔS的作用相反，且相差不大时，　 　对反应的方向起决定性作用。
①当ΔH<0，ΔS<0时，　 　下反应能自发进行。
②当ΔH>0，ΔS>0时，　 　下反应能自发进行。
（4）当反应的焓变和熵变的影响相反时，且大小相差悬殊时，某一因素可能占主导地位。
①常温下的放热反应，　 　对反应方向起决定性作用。
②常温下的吸热反应，　 　对反应方向起决定性作用。
18．含氮化合物对工业生产有多种影响，化学工作者设计了如下再利用的方案：
（1）以NH3和CO2为原料合成化肥-尿素，两步反应的能量变化如图：
①已知第二步反应决定了生产尿素的快慢，可推测　 　（填“>”“<”或“=”）。
②该反应达到化学平衡后，下列措施能提高NH3转化率的是　 　。
A．缩小容器的体积 B．升高反应体系的温度
C．降低反应体系的温度 D．选用更有效的催化剂
（2）氨的催化氧化过程可发生以下两种反应，该过程易受催化剂选择性影响。
Ⅰ： ；
Ⅱ： ；
在容积固定的密闭容器中充入1.5molNH3和1.55molO2，一定时间段内，在催化剂作用下发生上述反应。生成物NO和N2的物质的量随温度的变化曲线如图。
①当温度处于400℃～840℃时，N2的物质的量减少，NO的物质的量增加，其原因是　 　。
②840℃时，反应以反应Ⅰ为主，则NH3的转化率为　 　。（保留小数点后2位）；
若520℃时起始压强为，恒温下平衡时容器中水的分压为　 　（列出算式）
19．环戊二烯( )是重要的有机化工原料，广泛用于农药、橡胶、塑料等生产。回答下列问题：
已知： (g)= (g)+H2(g) ΔH1=100.3kJ·mol-1①
H2(g)+I2(g)=2HI(g) ΔH2=-11.0kJ·mol-1②
对于反应： (g)+I2(g)= (g)+2HI(g) ΔH3③
（1）关于反应③的判断　 　(填“低温自发”、“高温自发”或者“任意条件均自发”)，理由为　 　。
（2）某温度下，等物质的量的碘和环戊烯( )在恒容容器内发生反应③，起始总压为105Pa，平衡时总压增加了20%，该反应的平衡常数Kp=　 　Pa。达到平衡后，欲增加环戊烯的平衡转化率，可采取的措施有　 　(填标号)。
A.通入惰性气体
B.再充入碘和环戊烯各2mol
C.提高温度
D.增加环戊烯浓度
E.增加碘浓度
（3）环戊二烯容易发生聚合生成二聚体，该反应为可逆反应。不同温度下，溶液中环戊二烯浓度与反应时间的关系如图所示，下列说法正确的是___(填标号)。
A．T1>T2
B．a点的反应速率小于c点的反应速率
C．a点的正反应速率大于b点的逆反应速率
D．b点时二聚体的浓度为0.45mol·L-1
（4）环戊二烯可用于制备二茂铁(Fe(C5H5)2结构简式为 )，后者广泛应用于航天、化工等领域中。二茂铁的电化学制各原理如图所示，其中电解液为溶解有溴化钠(电解质)和环戊二烯的DMF溶液(DMF为惰性有机溶剂)。该电解池的总反应式为　 　，电解制备需要在无水条件下进行，原因为　 　。
20．（1）一定温度下，在密闭容器内进行某化学反应，气体X、Y的物质的量随反应时间变化的曲线如图所示。
①写出该反应的化学方程式：　 　。
②在和时正反应速率分别为和，则二者大小关系为　 　（填“>”“<”或“=”）。
③在、和三个时刻中，反应程度最大的是　 　（填“”“”或“”）。
（2）一定温度下，将一定量的和充入固定容积的密闭容器中进行反应。
①下列描述能说明该可逆反应达到化学平衡状态的有　 　（填序号）。
A 容器内的压强不变
B 容器内气体的密度不变
C 相同时间内有3molH—H键断裂，有6molN—H键形成
D
E 的质量分数不再改变
②若起始时向容器中充入的N2和的，10min时测得容器内的浓度为。10min内用表示的反应速率为　 　；此时的转化率为　 　。
21．甲醇是重要的化工原料，利用合成气(主要成分为CO、CO2和H2)在催化剂作用下合成甲醇，相关反应的热化学方程式为：
ⅰ.CO(g)+2H2(g)CH3OH(g) ΔH=a kJ/mol；
ⅱ.CO2(g)+3H2(g)CH3OH(g)+H2O(g) ΔH=b kJ/mol；
ⅲ. CO2(g)+H2(g)CO(g)+H2O(g) ΔH=-c kJ/mol。
回答下列问题：
（1）a=　 　(用b、c表示)，已知反应ⅱ在一定条件下可自发进行，则b　 　(填“>”“<”或“=”)0。
（2）在一定温度下，向体积为1L的恒容密闭容器中通入等物质的量的CO2与H2，在催化剂的作用下仅发生反应ⅲ。
①下列叙述能表示该反应达到平衡状态的是　 　(填标号)。
a.容器中混合气体的压强不再改变
b.容器中CO、CO2的物质的量相等
c.容器中气体的密度不再改变
d.相同时间内，断裂H-O的数目是断裂H-H的2倍
②该反应达到平衡时，其他条件不变，通入CO2时，则v(正)　 　(填“>”“<”或“=”)v(逆)，平衡常数　 　(填“变大”“变小”或“不变”)。
（3）一定温度下，向体积为2L的恒容密闭容器中通入CO、H2、CH3OH，发生反应ⅰ，其中X、Y的物质的量与时间的关系如图所示，反应进行1min时三种物质的体积分数均相等。
①Y为　 　(填化学式)。
②0~1min时v(CO)为　 　mol/(L·min)。
③该温度下，该反应的平衡常数Kc=　 　。
答案解析部分
1．【答案】D
【解析】【解答】2N2O5（g）=4NO2（g）+O2（g）；△H=+56.7kJ/mol，是一个吸热反应，△H＞0，反应能够自发进行，必须满足△G=△H﹣T △S＜0，所以△S＞0，且熵增效应大于能量效应，所以选D．
【分析】本题考查焓变和熵变与反应自发进行的关系，明确△H﹣T △S＜0是反应自发进行的判断依据是解题关键．
2．【答案】B
【解析】【解答】A、焓判据：放热反应容易自发进行，碳酸铵分解是吸热反应，所以根据焓判据该反应是不自发的，故A错误；B、熵值是表示物质混乱度的量，多次洗牌以后，扑克牌的毫无规律的混乱排列的几率大，越混乱，熵值越大，故B正确；C、水总是自发地由高处往低处流，是一个自发过程，不是化学变化，所以不是一个自发反应，故C错误；D、室温下水不能结成冰，所以室温下水结成冰不是自发过程，故D错误；故选B．
【分析】本题考查了自发过程和自发反应的判断，侧重于基础知识的考查．
3．【答案】D
【解析】【解答】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；故选D．
【分析】本题考查了焓变和熵变，明确物质的状态与焓、熵大小关系是解题的关键．
4．【答案】A
【解析】【解答】A．反应为吸热反应，且固体生成气体，则△H＞0，△S＞0，故A正确；B．反应为放热反应，气体生成固体，则△H＜0，△S＜0，故B错误；C．反应为放热反应，且气体生成固体，则△H＜0，△S＜0，故C错误；D．中和反应为放热反应，△H＜0，故D错误．所以选A．
【分析】本题考查焓变与熵变，侧重于基础知识的考查，注意常见吸热反应和放热反应，把握物质的聚集状态与熵变的关系．
5．【答案】A
【解析】【解答】本题中KNO3在水中的饱和溶液物质的量浓度是6mol L﹣1，说明1L溶液中最多可以溶解6moLKNO3固体，所以将1mol固体KNO3置于1L水中，则完全溶解，该过程为自发过程，所以△H﹣T△S＜0，所以选A．
【分析】本题考查反应能否自发进行的条件，△H﹣T△S的大小决定反应能否自发进行．
6．【答案】A
【解析】【解答】B，NH4HCO3受热分解必须加热才能进行，B错误；
C，催化剂可同等程度地改变正、逆反应速率，但不能改变反应限度，C错误；
D，KCl并不会参与化学反应，其反应实质是Fe3++3SCN- Fe(SCN)3，故溶液颜色基本不变，D错误。
故答案为：A
【分析】A.化学反应完全反应是相对的，而可逆是绝对的；
B.碳酸氢铵的分解需要加热；
C.催化剂可改变反应速率而不能改变平衡状态；
D.加入氯化钾溶液，浓度减小，溶液颜色不会加深。
7．【答案】D
【解析】【分析】正确答案：D
A. 所有放热反应均是ΔH<0，也是熵增大的反应；
B. 向AgCl固液混合物中滴入KI饱和溶液，有AgI沉淀生成，说明AgI的溶解度小于有AgCl的溶解度；
C. 锌与稀硫酸反应制取氢气，加入少量的硫酸铜粉末，构成原电池，会使产生氢气的速度加快；
综上所述，选择D
8．【答案】D
【解析】【解答】A．因为反应为可逆反应，所以反应一段时间后，含有18O的分子有O2、SO2和SO3，A不符合题意；
B．达到平衡后，正、逆反应仍在进行，所以反应生成的SO3还会发生分解，B不符合题意；
C．反应混合物中SO2、O2的物质的量之比为2：1，表明起始反应物中SO2、O2的物质的量之比也为2：1，则反应进行到任何阶段，SO2、O2的物质的量之比都为2：1，反应不一定达平衡状态，C不符合题意；
D．当SO3的消耗速率等于O2消耗速率的2倍时，反应进行的方向相反，且二者表示的速率之比等于化学计量数之比，从而说明反应已达平衡状态，D符合题意；
故答案为：D。
【分析】A、可逆反应的正反应和逆反应是同时反应，氧原子在所有含有氧元素的物质都出现；
B、平衡时一个动态平衡，反应没有停止；
C、物质的量之比和初始投入量有关；
D、不同物质速率满足：同侧异，异侧同，成比例。
9．【答案】C
【解析】【解答】A.通过题意分析可知，①是光能转化为化学能的反应，A不符合题意；
B.反应③ΔH3<0， S=0,根据ΔH-T S<0,该反应常温能自发，但是反应缓慢，需要加入催化剂，B不符合题意；
C.反应①ΔH1>0， S>0，根据ΔH-T S<0,该反应高温下可以自发进行，C符合题意；
D.反应① S>0，反应② S>0，D不符合题意；
故答案为：C。
【分析】A.该反应以光催化为基础分解水，实现的是光能与化学能的转化；
B.根据自由能判据进行分析；
D.气体体积增大的反应是熵增的反应，反之为熵减的反应。
10．【答案】D
【解析】【解答】解：可逆反应：2SO2+O2 2SO3，在某密闭容器中达到化学平衡状态后，再往此容器中通入18O2，会使得化学平衡向着正反应方向进行，反应具有可逆性，最后建立的新平衡中，氧气中，二氧化硫中，三氧化硫中都可能存在18O，故选D．
【分析】化学平衡后，加入反应物氧气，会使得化学平衡向着正反应方向进行，反应具有可逆性，据此回答．
11．【答案】A
【解析】【解答】由图像可知，当温度升高时，C%减小，即升高温度，平衡逆向移动，故逆反应为吸热反应，则正反应为放热反应，ΔH<0；
由图像可知，当压强增大时，C%减小，即增大压强， 平衡逆向移动，故逆反应为气体体积减小的反应，则正反应为气体体积增大的反应，ΔS>0；A符合题意；
故答案为：A
【分析】由图像确定温度、压强对平衡移动的影响，据此得出ΔH和ΔS的大小
12．【答案】D
【解析】【解答】A．恒温恒压条件下，反应前后压强不变，故压强比为1：1，A项不符合题意；
B．因为生成为1mol时放出热量，所以 ，B项不符合题意；
C．若把“恒温恒压条件下”改为“恒压绝热条件下”，该反应的正反应为放热反应，体系的温度升高，平衡逆移，平衡后 ，C项不符合题意；
D．若把“恒温恒压条件下”改为“恒温恒容条件下”，因为该反应的正反应为气体分子数减小的反应，所以反应过程中体系的压强减小，平衡逆向移动，达平衡时放出的热量小于，D项符合题意；
故答案为：D。
【分析】A、恒温恒压条件下，压强保持不变；
B、该热化学方程式中生成2molSO3(g)，则其反应热ΔH=－2QkJ·mol－1；
C、改为恒压绝热条件，则温度升高，平衡逆向移动；
D、恒温恒容，则反应过程中压强减小，平衡逆向移动；
13．【答案】B
【解析】【解答】A. 和 的浓度增大，说明反应从逆反应方向建立平衡，若 完全反应，则 和 的浓度变化分别为 、 ，因该反应为可逆反应，实际变化应小于该值，所以达到平衡时 小于 ， 小于 ，A不符合题意；
B.该项中 浓度实际变化为 ，小于 ，B符合题意；
C.反应物、生成物的浓度不可能同时减小，C不符合题意；
D. 的浓度增大，说明该反应从正反应方向建立平衡，若二氧化硫和氧气完全反应， 的浓度变化为 ，实际变化应小于该值，D不符合题意；
故答案为：B。
【分析】先根据题中所给物质的浓度变化确定平衡建立的方向，再利用极值法依据化学方程式进行计算，即可得出答案。
14．【答案】C
【解析】【解答】A.反应物分子之间发生的碰撞，不一定能发生化学反应，只有有效碰撞，才能发生化学反应，A不符合题意；
B.反应过程的自发性是用于判断反应能否发生，不能判断反应的速率，B不符合题意；
C.该反应由气体转化为固体，因此体系的混乱度减小，ΔS<0，由于该反应在室温下可自发进行，则ΔH-TΔS＜0，因此ΔH<0，C符合题意；
D.该反应由气体转化为固体，因此反应的混乱度减小，ΔS<0，由于该反应在室温下可自发进行，则ΔH-TΔS＜0，因此ΔH<0，C不符合题意；
故答案为：C
【分析】A、能发生化学反应的碰撞为有效碰撞；
B、反应过程的自发性只能判断反应能否发生，不能判断反应发生的速率；
C、若反应可自发进行，则ΔH-TΔS＜0；
D、若反应可自发进行，则ΔH-TΔS＜0；
15．【答案】A
【解析】【解答】已知反应A═D+E，△H﹣T△S=（﹣4 500+11T ） J mol﹣1，（温度单位为K）．要防止A分解反应发生，需要△H﹣T△S=（﹣4 500+11T ） J mol﹣1≥0，计算得到：T≥409K所以选A．
【分析】本题考查了反应自发进行的判断依据的计算应用，注意单位的统一．
16．【答案】A
【解析】【解答】解：A．Pb+PbO2+4H++2SO42﹣ 2PbSO4+2H2O，可充电电池的反应中向两个方向反应的条件不同，为不可逆反应，故A选；
B.2SO2+O2 2SO3，同一条件下，既能向生成物方向进行，同时又能向反应物方向进行，属于可逆反应，故B不选；
C．Cl2溶解于水，Cl2+H2O HClO+HCl，属于可逆反应，故C不选；
D.2NO2 N2O4，同一条件下，既能向生成物方向进行，同时又能向反应物方向进行属于可逆反应，故D不选；
故选：A．
【分析】可逆反应是指在同一条件下，既能向生成物方向进行，同时又能向反应物方向进行的反应．注意条件相同，同时向正逆两个方向进行．
17．【答案】（1）<；>
（2）>；<
（3）温度；低温；高温
（4）焓变；熵变
18．【答案】（1）>；AC
（2）温度升高，催化剂对反应I选择提高；53.33%；（或或化简的式子）
19．【答案】（1）高温自发；根据盖斯定律计算反应③的ΔH3=89.3kJ·mol-1，且可判断该反应ΔS＞0，依据ΔG=ΔH-TΔS＜0反应可自发，故反应③必须高温条件下才可自发进行
（2）3.56×104；CE
（3）C；D
（4）Fe+2 ＝ +H2↑(Fe+2C5H6=Fe(C5H5)2+H2↑)；水会阻碍中间物Na的生成；水会电解生成OH-，进一步与Fe2+反应生成Fe(OH)2
【解析】【解答】（1）已知：① (g)= (g)+H2(g) ΔH1=100.3kJ·mol-1
②H2(g)+I2(g)=2HI(g) ΔH2=-11.0kJ·mol-1
根据盖斯定律①+②可得反应： (g)+I2(g)= (g)+2HI(g) ΔH=+89.3kJ/mol，即正反应是气体分子数增大的吸热反应，由于熵变大于0，根据ΔG=ΔH-TΔS＜0自发进行可知反应③在高温下自发进行；
（2）假设反应前碘单质与环戊烯均为1mol，平衡时环戊烯反应了xmol，根据题意可知；
起始总压为105Pa，平衡时总压增加了20%，同温同体积条件下，气体的压强之比等于其物质的量之比，则x＝2mol×0.2＝0.4mol，平衡时压强是1.2×105Pa，所以Kp= Pa≈3.56×104 Pa；
A.T、V一定，通入惰性气体，由于对反应物和生成物浓度无影响，速率不变，平衡不移动，故A不正确；
B.再充入碘和环戊烯各2mol，相当于增大压强，平衡逆向进行，转化率降低，故B不正确；
C．升高温度，平衡向吸热方向移动，环戊烯转化率升高，故C正确；
D.增加环戊烯的浓度平衡正向移动，但环戊烯转化率降低，故D不正确；
E.增加碘浓度，平衡正向移动，环戊烯转化率升高，故E正确；
故答案为：CE；
（3）A.温度越高化学反应速率越快，单位时间内反应物浓度减少越多，则T1＜T2，故A不正确；
B.温度越高化学反应速率越快，因此a点反应速率大于c点反应速率，故B不正确；
C.a点、b点反应一直在正向进行，故v（正）＝v(逆)，a点反应物浓度大于b点，故a点正反应速率大于b点，故C正确；
D.b点时环戊二烯浓度由1.5mol/L减小到0.6mol/L，减少了0.9mol/L，因此生成二聚体0.45mol/L，故D正确；
故答案为：CD。
（4）根据阳极失去电子发生氧化反应可知Fe为阳极：Fe－2e =Fe2+，电解液中钠离子起到催化剂的作用使得环戊二烯得电子生成氢气，同时与亚铁离子结合生成二茂铁，故电解池的总反应式为Fe+2 ＝ +H2↑；中间产物有金属Na生成，水与Na反应，阻碍了中间物Na的生成，且水电解后生成的OH－与Fe2+反应生成Fe(OH)2，所以电解制备需要在无水条件下进行。
【分析】（1）若反应自发进行，则ΔH-TΔS＜0，据此分析反应③自发进行的条件。
（2）根据平衡三段式进行计算；结合浓度、温度、压强、催化剂对平衡移动的影响分析。
（3）A、结合温度对反应速率的影响分析；
B、结合浓度对反应速率的影响分析；
C、根据反应进行的方向，以及浓度对反应速率的影响分析；
D、根据b点时环戊二烯的浓度进行计算；
（4）根据电池装置确定反应物和生成物，进而确定电解池的总反应；结合水于Na、Fe2+的反应分析。
20．【答案】（1）3Y（g）2X（g）；>；
（2）AE；；15%
【解析】【解答】（1）①由坐标图可知，反应达到平衡时，参与反应的n(Y)=10mol-4mol=6mol，反应生成的n(X)=6mol-2mol=4mol，二者的物质的量之比为3：2，所以其化学计量数之比为3：2，因此该反应的化学方程式为3Y(g) 2X(g)。
②t1时反应物的浓度大于t2时反应物的浓度，而反应物浓度越大，正反应速率越大，因此v1＞v2。
③t3时，反应物、生成物的量不再改变，说明反应达到平衡状态，此时反应进行的程度最大。因此反应程度最大的是t3。
（2）①A、该反应过程中混合气体的物质的量发生变化，则反应过程中容器的压强发生变化，属于变量，当变量不变时，说明反应达到平衡状态，A符合题意。
B、反应物、生成物都是气体，由质量守恒定律可知，混合气体的质量保持不变。由于反应在恒容密闭容器中进行，因此混合气体的体积保持不变，由密度公式可知，容器内的气体密度一直保持不变，不属于变量，不能说明反应达到平衡状态，B不符合题意。
C、H-H键断裂为正反应，N-H形成也为正反应，无法体现正逆反应速率相等，因此不能说明反应达到平衡状态，C不符合题意。
D、当反应达到平衡状态时，各物质的物质的量浓度不变，但不一定与化学计量数成正比，因此不能说明反应达到平衡状态，D不符合题意。
E、NH3的质量分数是一个变量，当其不变时，说明反应达到平衡状态，E符合题意。
故答案为：AE
②10min时测得容器内c(NH3)=1.5mol·L－1，由反应的化学方程式可知，参与反应的c(N2)=0.75mol·L－1、c(H2)=2.25mol·L－1。所以用N2表示的反应速率。此时参与H2的转化率为。
【分析】（1）①根据X、Y的变化的量之比确定反应的化学计量数，从而得出反应的化学方程式。
②反应物的浓度越大，反应速率越大。
③当反应达到平衡状态时，反应达到其最大限度。
（2）①当正逆反应速率相等，或变量不变时，反应达到平衡状态。
②由10min时NH3的浓度，结合反应的化学方程式计算参与反应的c(H2)、c(N2)，再结合速率公式、转化率公式进行计算。
21．【答案】（1）b+c；<
（2）d；>；不变
（3）H2；0.1；35
【解析】【解答】（1）根据盖斯定律可知，反应ⅰ可由反应ⅱ-反应ⅲ得到，所以对应的焓变a=b+c，反应ⅱ在一定条件下可自发进行，说明＜0，又该反应为气体分子数减小的反应，所以＜0，由吉布斯自由能可知，对应的=b<0，故答案为：b+c；<；
（2）在一定温度下，向体积为1L的恒容密闭容器中通入等物质的量的CO2与H2，在催化剂的作用下仅发生反应ⅲ：CO2(g)+H2(g)CO(g)+H2O(g) ΔH=-c kJ/mol，则
a．容器中混合气体的压强与气体的物质的量成正比，则压强始终保持不变，所以混合气体的不再改变，不能说明反应达到平衡状态，a不正确；
b．容器中CO、CO2的物质的量相等，可能只是某一时刻的末态，不能保证是否保持不变，不一定是平衡状态，b不正确；
c．容器中气体的密度=，则密度始终保持不变，即混合气体的密度不再改变，不能说明反应达到平衡状态，c不正确；
d．相同时间内，断裂H-O的数目是断裂H-H的2倍，说明正反应速率等于逆反应速率，则说明反应达到了平衡状态，d正确；
故答案为：d；
②该反应达到平衡时，其他条件不变，通入CO2时，浓度商减少，使Qc＜K，则平衡向正向进行，v(正) >v(逆)，但温度不变，所以平衡常数不变，故答案为：d；>；不变；
（3）
①根据上述分析可知，Y为H2；
②0~1min时Y（H2）减少0.4mol，则推知CO减少的物质的量为=0.2mol，则v(CO)==0.1 mol/(L·min)；
③从图中可知，该温度下，2min以后达到平衡，各物质的物质的量分别为n(CH3OH)=0.7mol，n(H2)=0.4mol，减少0.6mol，则CO减小0.3mol，通过计算可知平衡时n(CO)=0.8mol-0.3mol=0.5mol，该反应的平衡常数。
【分析】（1）根据盖斯定律计算；根据ΔH-TΔS<0时反应自发进行分析；
（2）①可逆反应达到平衡状态时，正逆反应速率相等，反应体系中各物质的物质的量、物质的量浓度、百分含量以及由此引起的一系列物理量不变；
②平衡常数只与温度有关；
（3）一定温度下，向体积为2L的恒容密闭容器中通入CO、H2、CH3OH，发生反应ⅰ：CO(g)+2H2(g)CH3OH(g) ΔH=a kJ/mol，根据图像可知，0-1min内，Y从1mol减少到0.6mol，减少0.4mol，物质的量减少0.6mol，X物质的量从0.4mol增大到0.6mol，增加0.2mol，参加反应和生成两者的物质的量之比等于其化学计量数之比，为2：1，则推知Y为代表氢气，X代表甲醇，根据题干可知，反应进行1min时三种物质的体积分数均相等，则1min时，CO的物质的量也为0.6mol，其初始物质的量为0.6mol+0.2mol=0.8mol，
。