2.3 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人教版（2019）选择性必修1

2.3化学反应的方向同步练习题
一、选择题
1．下列过程属非自发的是
A．水由高处向低处流 B．室温下水结成冰
C．气体从高密度处向低密度处扩散 D．煤气的燃烧
2．下列说法不正确的是
A．燃烧反应中，反应物的总能量一定高于生成物的总能量
B．已知甲烷的燃烧热为，则甲烷完全燃烧生成和的热化学方程式为：
C．已知：，，则
D．反应在常温下能自发进行，则该反应的
3．下列说法不正确的是
A．水凝结成冰的过程中，体系的
B．溶于水吸热，说明其溶于水不是自发过程
C．化学反应自发进行的方向，与反应的和都有关
D．发生离子反应的条件之一是生成气体，此过程是一个的过程
4．下列说法中正确的是
A．△H<0、△S<0的反应在任何温度时均不能自发进行
B．反应：CaCO3(s)=CaO(s)+CO2(g) △H>0，在高温时能自发进行
C．增大压强，平衡向正反应方向移动，平衡常数K值增大
D．增大反应物浓度，使活化分子百分数增加，化学反应速率增大
5．下列推论正确的是
A． ， ；则
B．C(石墨，s)=C(金刚石，s)，则由石墨制取金刚石的反应是吸热反应，金刚石比石墨稳定
C． ，则含的溶液与稀盐酸完全反应，其中和热为
D． ，，则该反应任何温度下都能自发进行
6．干冰升华过程中，其焓变和熵变正确的是
A．， B．， C．， D．，
7．对反应的和判断正确的是
A． B．
C． D．
8．2022年北京冬奥会首次使用氢气作为火炬燃料。下列说法错误的是
A．推广氢燃料电池汽车有利于“碳中和”
B．氢气在燃烧的过程中△S＜0
C．氢气燃烧生成1molH2O(g)放出的能量比生成1molH2O(l)的少
D．相比液化天然气，氢气作为火炬燃料有利于减少酸雨的形成
9．已知反应： ，运用该反应处理废气时有关说法正确的是
A．增大压强有利于反应自发进行
B．为了完全消除废气，可延长其反应时间
C．降低反应温度可提高去除效率
D．标准状况下，该反应中每生成11.2L NO转移电子的数目约为
10．俗话说“下雪不冷化雪冷”，其中蕴含着化学知识。下列对化雪过程中的焓变和熵变的判断正确的是
A． B．
C． D．
11．将转化为燃料甲醇是实现碳中和的途径之一，在恒温恒容密闭容器中进行反应： ，下列有关说法正确的是
A．正反应为熵增过程， B．该反应在低温下可自发进行
C．该反应在任意温度下均可自发进行 D．干冰升华是一个熵减的过程
12．偏二甲肼(C2H8N2)/ N2O4发动机中使用的N2O4存在着平衡，下列说法不正确的是
A．恒温恒容条件下，若混合气体的颜色保持不变，则该反应达到平衡状态
B．当v(N2O4)正=2v(NO2)正时，该反应达到平衡状态
C．恒温恒容条件下，达平衡状态后，再充入一定量的N2O4，N2O4转化率将减小
D．该反应在一定条件下能自发进行的原因是△H>0，△S>0
13．NH3是重要的化工原料，可用于某些配合物的制备，如NiSO4溶于氨水形成[Ni(NH3)6]SO4。工业上常采用氨氧化法制硝酸，其流程是将氨和空气混合后通入灼热的铂铑合金网，反应生成NO(g)，生成的一氧化氮与残余的氧气继续反应生成二氧化氮：2NO(g)+O2(g)=2NO2(g)；ΔH=-116.4kJ·mol-1。随后将二氧化氮通入水中制取硝酸。工业上一般用石灰乳吸收硝酸工业尾气(NO和NO2)，由于NO不能被碱吸收，一般控制NO和NO2约为1∶1通入石灰乳，净化尾气的同时又可制得混凝土添加剂Ca(NO2)2。对于反应2NO(g)+O2(g)2NO2(g)，下列说法正确的是
A．该反应能够自发的原因是ΔS>0
B．工业上使用合适的催化剂可提高NO2的生产效率
C．升高温度，该反应v(逆)增大，v(正)减小，平衡向逆反应方向移动
D．2molNO(g)和1molO2(g)中所含化学键键能总和比2molNO2(g)中大116.4kJ·mol-1
14．石墨燃烧过程中的能量变化可用下图表示。下列说法正确的
A．石墨的燃烧热为
B．反应在任何温度下均能自发进行
C．由图可知
D．已知，则金刚石比石墨稳定
15．下列内容与结论相对应的是
选项 内容 结论
A H2O(l)变成H2O(g) S＜0
B 硝酸铵溶于水可自发进行 因为 S＜0
C 一个反应的 H＜0， S＞0 反应在任何温度下均可自发进行
D CaO(s)＋CO2(g)=CaCO3(s) 反应在高温下自发进行
A．A B．B C．C D．D
二、填空题
16．下列有关说法不正确的是_______(填字母)。
A．和两个反应在热力学上趋势均很大
B．与的反应是熵增的放热反应，该反应能自发进行
C．某吸热反应能自发进行，因此该反应是熵增反应
D．在常温下能自发进行，则该反应的
E.反应只能在高温下自发进行，则该反应的
F.反应在室温下不能自发进行，说明该反应的
G.一定温度下，反应的
17．反应的焓变、熵变随温度的变化较小，假设它们不随温度变化，根据下表数据，思考回答下列问题：
化学反应 ΔH/ kJ·mol-1 ΔS/ J·mol-1·K-1
①2H2O2(aq)=2H2O(l)＋O2(g) -98 57.2
②CO2(g)=C(s，石墨)＋O2(g) 393.5 -2.86
③HCl(g)＋NH3(g)=NH4Cl(s) -176 -285
④CaCO3(s)=CaO(s)＋CO2(g) 178.2 169.6
(1)根据表中数据可知：反应①在_______温度下，_______正向自发进行。
(2)有人提出采用适当的催化剂，用热分解法分解CO2，以减少CO2的排放，你认为是否可行？阐述判断的理由。_______
(3)利用综合判据，计算反应③能正向自发进行的温度范围。_______
(4)利用综合判据，计算CaCO3分解的温度条件。_______
18．请回答下列问题：
(1)写出N2H的电子式___________。
(2)CH4、H2O、H2S沸点由低到高的顺序是___________。
(3)判断2H2(g)+O2(g)=2H2O(l)反应的自发性并说明理由___________。
19．工业合成氨是人类科学技术的一项重大突破，目前已有三位科学家因其获得诺贝尔奖。回答下列问题：
(1)科学家研究利用铁触媒催化合成氨的反应历程如图所示，其中吸附在催化剂表面的物种用“”表示。
上述历程中反应速率最慢的步骤的化学方程式为_______。由图得出合成氨反应的，又已知：，则合成氨反应在常温下_______(填“能”或“不能”)自发。
(2)_______温(填“高”或“低”，下同)有利于提高反应速率，_______温有利于提高平衡转化率，综合考虑催化剂(铁触媒)活性等因素，工业常采用400C~500℃。
针对反应速率与平衡产率的矛盾，我国科学家提出了如下解决方案。
(3)方案：复合催化剂。
下列说法正确的是_______。
A．300℃时，复合催化剂比单一催化剂效率更高
B．同温同压下，复合催化剂有利于提高氨的平衡产率
C．温度越高，复合催化剂活性一定越高
(4)某合成氨速率方程为：，其中为速率常数，根据表中数据，_______。
实验 c(N2)/mol L-1 c(H2)/mol L-1 c(NH3)/mol L-1 v/mol·L-1·s-1
1 m n p q
2 2m n p 2q
3 m n 0.1p 10q
4 m 2n p 2.828q
在合成氨过程中，需要不断分离出氨的原因为_______。
A．有利于平衡正向移动 B．防止催化剂中毒 C．提高正反应速率
【参考答案】
一、选择题
1．B
解析：A． 自然界中水由高处向低处流是自发过程，故A不符合；
B． 室温下冰的融化是自发过程，其逆向室温下水结成冰是非自发的，故B符合；
C． 气体从高密度处向低密度处扩散是自发过程，故C不符合；
D． 煤气的燃烧是自发过程，故D不符合；
故选B。
2．B
解析：A．燃烧反应属于放热反应，反应物的总能量一定高于生成物的总能量，故A正确；
B．甲烷的燃烧热是指甲烷完全燃烧生成二氧化碳气体和液态水所放出的热量，故B不正确；
C．燃烧反应的焓变为负，完全燃烧放热多，则前者放热多，可知，故正确；
D．该反应的，常温下反应能够自发进行，说明，则，故D正确。
故B错误。
3．B
解析：A．水凝结成冰的过程中，体系的混乱度减小，即熵变△S<0，故A正确；
B．NH4NO3溶于水吸热，但溶解过程是混乱度增大的物理过程，能够自发进行，故B错误；
C．化学反应有向物质内能降低、体系混乱程度增大方向进行的趋势，当△H-T△S<0时反应能自发进行，故C正确；
D．发生离子反应的条件之- 是生成气体，有气体生成时体系的混乱程度增大，△S>0，故D正确；
故选A。
4．B
解析：A．△H T△S<0的反应可自发进行，则△H<0、△S<0的反应在低温时能自发进行，A项错误；
B．对于反应CaCO3(s)=CaO(s)+CO2(g)，△H>0、△S>0，则高温下△H T△S<0，能自发进行，B项正确；
C．平衡常数K只与温度有关，与压强无关，C项错误；
D．增大反应物浓度，使活化分子数目增加，则反应速率增大，但活化分子百分数不变，D项错误；
答案选B。
5．C
解析：A．放热△H＜0，气态S比固态S所含能量高，所以气态S反应放热多，放热越多焓变越小，所以，A项错误；
B．由热化学方程式可知，石墨总能量小于金刚石，则石墨较稳定，B项错误；
C．稀的强酸和稀的强碱溶液反应生成1mol液态水时放出的热量为中和热，中和热是一个定值，则20gNaOH溶液与稀盐酸完全反应，其中和热为，C项正确；
D．CaCO3(s)=CaO(s)+CO2(g) △H＞0，△S＞0，由△G=△H T△S可知，当在较高温度下反应才能自发进行，D项错误；
答案选C。
6．A
【分析】干冰升华过程中吸热，气体分子数增多，结合吸放热与ΔH的关系、气体体积的变化与熵变的关系分析解答。
解析：干冰升华过程中，物质由固态变为气态，体系的混乱度增大，属于熵增的过程，ΔS＞0；干冰升华过程中，物质由固态变为气态，为吸热过程，ΔH＞0，故A正确；
故答案选A。
【点睛】本题考查了焓变、熵变及其判定，明确固态物质转化为气态的过程中体系混乱度的变化和能量的变化是解题关键，题目难度不大。
7．A
解析：根据反应方程式可得，此反应为铵盐分解反应，属于吸热反应，故；反应后气体体积增大，故，A正确；
答案选A。
8．D
解析：A．推广氢燃料电池汽车，减少二氧化碳的排放，有利于“碳中和”，A正确；
B．氢气与氧气在燃烧的过程中生成水，该反应为放热反应，且气体分子数减小即，B正确；
C．放出热量，故氢气燃烧生成放出的能量比生成的少，C正确；
D．液化天然气燃烧，不会生成二氧化硫，产物只有水和二氧化碳，氢气燃烧的产物为水，两者的燃烧产物都不会形成酸雨，从减小酸雨形成的角度来看，氢气并不比液化天然气具有更多的优点，D错误；
故答案为：D。
9．D
解析：A．若反应自发进行，与压强增大与否无关，故A错误；
B．延长反应时间不能使平衡发生移动，不能完全消除废气，故B错误；
C．降低温度反应速率变慢，效率变低，故C错误；
D．标准状况下，该反应中每生成11.2L NO，其物质的量为，该反应转移电子2，每生成0.5mol NO，转移1mol电子，其数目为，故D正确；
故选D。
10．D
解析：化雪过程中吸收热量，由固体转化呈液体，熵增加，即，故选：D。
11．B
【分析】化学反应总是向着自由能减小的方向进行，直到体系达到平衡；其中；
解析：A．熵用来度量混乱程度，其中熵值大小为：气态＞液态＞固态，而反应为气体减少的反应，故为熵减的过程，，A错误；
B．当时，反应可自发进行；反应的，，当温度较低时，，反应可自发进行，B正确；
C．反应的，，当温度较低时，，反应可自发进行，C错误；
D．干冰升华是从固态转变为气态，体系混乱度增加，故为熵增的过程，D错误；
故合理选项为B。
12．B
解析：A．二氧化氮是红棕色气体，恒温恒容条件下，若混合气体的颜色保持不变说明正逆反应速率相等，反应已达到平衡，故A正确；
B．v(N2O4)正=2v(NO2)正不能说明正逆反应速率相等，无法判断反应是否达到平衡，故B错误；
C．该反应是气体体积减小的反应，恒温恒容条件下，达平衡状态后，再充入一定量的四氧化二氮相当于增大压强，平衡向逆反应方向移动，四氧化二氮转化率的减小，故C正确；
D．该反应是熵增的吸热反应，高温条件下反应ΔH-TΔS＜0，反应能自发进行，故D正确；
故选B。
13．B
解析：A．该反应正向为气体分子数减少，属于熵减过程，故该反应能自发进行的原因是该反应为放热反应，A错误；
B．使用合适的催化剂，可降低该反应活化能，提高单位时间内反应物转化率和NO2的产率，B正确；
C．升高温度，正逆反应速率均增大，C错误；
D．由所给信息知，2 mol NO与1 mol O2反应生成2 mol NO2放热116.4 kJ，根据化学反应能量变化与化学键关系知，2 mol NO与1 mol O2总键能比2 mol NO2总键能小116.4 kJ/mol，D错误；
故答案选B。
14．C
【分析】由图知：①，②，据此分析作答。
解析：A．根据燃烧热概念，石墨的燃烧热应是，A错误；
B．根据盖斯定律，由分析知，得的，反应的，故反应在高温下才可以自发进行，B错误；
C．根据盖斯定律，由分析知，得，C正确；
D．热化学方程式表示等量的金刚石具有的能量比石墨高，因此金刚石比石墨活泼，D错误；
故选C。
15．C
解析：A．H2O(l)变成H2O(g)，混乱度增大， S＞0，故A错误；
B．硝酸铵溶于水，混乱度增大，S＞0，故B错误；
C．一个反应的 H＜0， S＞0，则 G= H-T S始终小于0，则反应在任何温度下均可自发进行，故C正确；
D．CaO(s)＋CO2(g)=CaCO3(s)， H＜0， S＜0，若要 G= H-T S＜0，反应可自发进行，反应在低温下自发进行，故D错误；
故选C。
二、填空题
16．D
解析：A．依据热化学方程式可知，两个反应均放热量大，即反应物和生成物的能量差大，因此热力学趋势大，A正确；
B．Na与H2O的反应是熵增的放热反应，即ΔH＜0，ΔS＜0，则ΔH-TΔS＜0，故该反应能自发进行，B正确；
C．某吸热反应能自发进行，即ΔH＞0，ΔH-TΔS＜0，则ΔS＞0，即该反应是熵增反应，C正确；
D．该反应在常温下能自发进行，且是熵减反应，即ΔH-TΔS＜0，ΔS＜0，则ΔH＜0，D错误；
E．该反应只能在高温下自发进行，在常温下不能自发进行，且是熵增反应，即ΔH-TΔS＞0，ΔS＞0，则ΔH＞0，E正确；
F．该反应在室温下不能自发进行，且是熵增反应，即ΔH-TΔS＞0，ΔS＞0，则ΔH＞0，F正确；
G．常温下，MgCl2呈固态，即该反应在常温下不能自发进行，且是熵增反应，即ΔH-TΔS＞0，ΔS＞0，则ΔH＞0，G正确；
故选D。
17．(1) 任何 都能
(2)不可行，该反应为吸热、熵减的化学反应，在任何温度下都不能正向自发进行
(3)低于344.5 ℃时反应③能正向自发进行
(4)当温度高于778 ℃时，CaCO3开始分解
解析：（1）由表中数据可知，反应①2H2O2(aq)=2H2O(l)＋O2(g)的<0，>0，在任何温度下都有，所以反应①在任何温度下，都能正向自发进行，故答案为：任何；都能；
（2）由表中数据可知，反应②CO2(g)=C(s，石墨)＋O2(g)的>0，<0，在任何温度下都有，所以在任何温度下都不能正向自发进行，故答案为：不可行，该反应为吸热、熵减的化学反应，在任何温度下都不能正向自发进行；
（3）反应③的=-176 kJ·mol-1，=-285 J·mol-1·K-1，，则-176+0.285T<0，T<617.5K344.5℃，即低于344.5 ℃时反应③能正向自发进行，故答案为：低于344.5 ℃时反应③能正向自发进行；
（4）CaCO3分解的条件是，代入数据178.2-0.1696T<0，解得T>1051K778℃，即当温度高于778 ℃时，CaCO3开始分解，故答案为：当温度高于778 ℃时，CaCO3开始分解。
18．(1)
(2)CH4(3)该反应在低温条件下自发，因为该反应的ΔH<0，ΔS<0
解析：(1)N2H中N、H分别满足8电子、2电子稳定结构，形成离子，其电子式为；
(2)H2O存在氢键，沸点大于H2S、CH4，H2S、CH4均为分子晶体，相对分子质量越大沸点越高，故沸点由低到高的顺序为CH4(3)该反应在低温条件下自发，因为该反应的ΔH<0，ΔS<0，要满足ΔG=ΔH-TΔS<0，必须低温，反应2H2(g)+O2(g)=2H2O(l)才能自发进行。
19．(1) 或 能
(2) 高 低
(3)A
(4) -1 A
解析：（1）该历程中反应速率最慢的步骤是反应消耗能最高或活化能最高，则反应的化学方程式为：Nad+ 3Had=NHad +2Had或Nad+Had=NHad；根据反应历程图可知，热化学方程式为N2(g)+3H2(g)2NH3(g) -92 kJ/mol；又已知：，则 ，所以合成氨反应在常温下能自发进行。
（2）温度越高，反应速率越快，所以高温有利于提高反应速率；因为正反应为放热反应，所以低温有利于提高平衡转化率。
（3）A．从图中可以看出，300°C， 复合催化剂比单一催化剂的反应速率快，催化效率更高，故A正确；
B．催化剂只能改变反应速率，不能改变平衡产率，所以同温同压下，复合催化剂不能提高氨的平衡产率，故B错误；
C．虽然图中显示温度高反应速率快，但温度高到一定程度后，复合催化剂活性就可能不变或变低，故C错误；
故答案为A。
（4）选择实验 1 和 3 进行分析，此时，则。
A．在合成氨过程中，分离出氨、氨的浓度减小，有利于平衡正向移动，A符合；
B．分离出氨不能防止催化剂中毒，B不符合；
C．分离出氨、能降低反应速率，C不符合；
则需要不断分离出氨的原因为A