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
文档属性
| 名称 | 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 |  | |
| 格式 | docx | ||
| 文件大小 | 393.2KB | ||
| 资源类型 | 教案 | ||
| 版本资源 | 人教版（2019） | ||
| 科目 | 化学 | ||
| 更新时间 | 2023-12-10 18:27:05 | ||
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文档简介
2.3化学反应的方向同步练习题
一、选择题
1．工业上，以煤炭为原料，通入一定比例的空气，经过系列反应可以得到满足不同需求的原料气。在C和O2的反应体系中发生如下反应：
反应ⅠC(s)+O2(g)=CO2(g) △H1=-394kJ·mo1-l
反应Ⅱ2CO(g)+O2(g)=2CO2(g) △H2=-566kJ·mo1-l
反应Ⅲ2C(s)+O2(g)=2CO(g) △H3
设y=△H-T△S，反应Ⅰ、Ⅱ和Ⅲ的y随温度的变化关系如图所示。
下列说法正确的是
A．反应Ⅲ低温能自发进行，高温下不能自发进行
B．图中对应于反应Ⅱ的线条是a
C．一定温度下，增大压强，O2浓度增大，说明在此条件下反应Ⅱ变化的幅度小于反应Ⅲ变化的幅度
D．一定压强下，随着温度的升高，气体中CO与CO2的物质的量之比增大
2．一定温度下，在密闭容器中发生反应：。下列说法正确的是
A．在恒容条件下，向平衡体系中充入惰性气体，平衡不移动
B．在恒压条件下，向平衡体系中加入，的转化率不变
C．混合气体的物质的量不再发生变化可说明反应达到平衡
D．该反应在任何温度下都能自发进行
3．关于反应 。下列说法正确的是
A．该反应是熵增大的反应(即)
B．该反应在低温条件下能较快发生
C．该反应是放热反应，能在任何温度自发进行
D．反应是否自发要综合考虑焓变和熵变两个因素
4．氢气和氧气发生反应生成水的过程用如下模型表示，“—”表示化学键。下列说法正确的是
A．过程I是放热过程
B．该反应的能量转化形式只能以热能的形式进行
C．a的总能量大于d的总能量
D．1 mol H2O在不同状态时的熵值：S[H2O(l)]5．已知某反应的ΔH ＜0、ΔS＞0，对此反应叙述正确的是
A．该反应在任何情况下均能自发进行
B．该反应在任何情况下均不能自发进行
C．该反应在一定条件下能自发进行
D．条件不足，无法判断
6．下列反应中熵减少的是
A．食盐晶体溶于水 B．电解水生成氢气和氧气
C．碳酸氢铵分解 D．水蒸气冷凝为水
7．综合考虑焓变ΔH、熵变ΔS与温度T可判断反应的方向，当ΔG-ΔH-T·ΔS<0时，反应能自发进行。已知硝酸铵易溶于水，常温下溶解时体系温度降低。则常温下该过程中ΔG、ΔH、ΔS的符号依次是
A．-、+、- B．-、+、+ C．+、+、+ D．+、+、-
8．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
二、非选择题
9．“绿水青山就是金山银山”，运用化学反应原理研究碳、氮、硫的单质及其化合物的反应对缓解环境污染、能源危机具有重要意义。
(1) CO还原NO的反应为2CO(g)+ 2NO(g) 2CO2 (g)+ N2 (g) ΔH= -746kJ·mol-1。部分化学键的键能数据如下表(设CO以C≡ O键构成)：
化学键 C≡ O N ≡ N C=O
E/(kJ·mol-1) 1076 945 745
①由以上数据可求得NO的键能为___________kJ·mol-1。
②写出两条有利于提高NO平衡转化率的措施___________。
(2)一定条件下，向某恒容密闭容器中充入x molCO2和y mol H2，发生的反应CO2(g)+3H2(g) =CH3OH(g)+H2O(g) ΔH= -50kJ·mol-1
①如图中能表示该反应的平衡常数K与温度T之间的变化关系曲线为___________(填“a”或“b”)，其判断依据是___________。
②若x=2、 y=3，测得在相同时间内不同温度下H2的转化率如图所示，则在该时间段内，恰好达到化学平衡时，此时容器内的压强与反应开始时的压强之比为___________。
(3)在有氧条件下，新型催化剂M能催化NH3与NOx反应生成N2.①NH3与NO2生成N2的反应中，当生成28gN2时，转移的电子的物质的量为___________ mol(保留 三位有效数字)。
②将一定比例的O2、NH3和NOx的混合气体，匀速通入装有催化剂M的反应器中反应(装置如图3)。
图3 图4
反应相同时间NOx的去除率随反应温度的变化曲线如图4所示：在50~250 ℃范围内随着温度的升高，NOx的去除率先迅速上升后上升缓慢的主要原因是___________
10．一氧化碳和氢气是重要的化工原料，可以用于合成甲醇、二甲醚、甲酸甲酯等。
(1)已知CO(g)、CH3OH(l)、CH3COOH(l)的燃烧热分别是△H(CO)=-283.2kJ/mol、△H(CH3OH)=-723.6kJ/mol和△H(CH3COOH)=-870.3kJ/mol，则通常状况下甲醇与一氧化碳催化合成乙酸的热化学方程式是：____。
(2)有人设想将CO按下列反应除去：2CO(g)=2C(s)+O2(g) ΔH>0，请你分析该反应是否能自发进行 ____(填“是”或“否”)，依据是____。
【参考答案】
一、选择题
1．D
解析：A．由盖斯定律可知，反应Ⅲ的焓变△H3=2△H1-△H2=-222 kJ·mo1-l，反应为放热熵增反应，对应线条为a，故高温下也能自发进行，A错误；
B．反应Ⅱ为放热熵减的反应，反应在低温下溶液进行，故图中对应于反应Ⅱ的线条是c，B错误；
C．一定温度下，增大压强，平衡向气体分子数减小的方向移动，对于反应III平衡逆向移动，O2浓度增大，导致CO浓度减小，对于反应II是CO浓度减小导致的变化大于压强的影响，故氧气浓度增加，C错误；
D．反应Ⅰ为气体分子数不变的反应，对应线条为b；一定压强下，随着温度的升高，，三个平衡逆向移动，反应Ⅱ焓变绝对值更大，受温度影响更大，故二氧化碳减小，一氧化碳增加，气体中CO与CO2的物质的量之比增大，D正确；
故选D。
2．A
解析：A．在恒容条件下，向平衡体系中充入惰性气体，反应体系中各物质的浓度不变，平衡不移动，A正确；
B．在恒压条件下，向平衡体系中加入，平衡正向移动，的转化率变大，B错误；
C．该反应气体总物质的量不变，故混合气体的物质的量不变不能说明反应到平衡，C错误；
D．该反应为吸热的，不是在任何温度下都能自发进行，D错误；
故选A。
3．D
解析：A． 该反应气体物质的量减小，是熵减小的反应，，故A错误；
B． 反应的可自发进行，该反应的，故该反应在低温条件下可自发进行，但是温度低，反应速率慢，反应不一定能较快发生，故B错误；
C． 由B项分析知，该反应在低温条件下可自发进行，故C错误；
D． 由B项分析知，反应是否自发要综合考虑焓变和熵变两个因素，故D正确；
故选D。
4．C
解析：A．程I是断键过程，断裂化学键吸收热量，故A错误；
B．该反应除能以热能的形式进行外，还可形成燃料电池，实现化学能到电能的转化，故B错误；
C．氢气和氧气反应生成水的反应是放热反应，因此a的总能量大于d的总能量，故C正确；
D．相同物质的量的同种物质，S(g)> S(l)> S(s)，1mol H2O在不同状态时的熵值：S[H2O(l)]>S[H2O(s)]，故D错误；
故答案选C。
5．A
解析：根据ΔG＝ΔH TΔS，某反应的ΔH＜0、ΔS＞0，则反应在任何情况下均能自发进行，故A正确。
综上所述，答案为A。
6．D
【分析】体系混乱度增加是熵增，反之为熵减，熵减过程常见的有：
（1）三态变化：气态转化成液态，液态转化为固态的过程；
（2）化学反应中气体物质的量减少的过程等。
解析：A．食盐晶体溶于水的过程属于熵增的过程，故A错误；
B．电解水生成氢气和氧气的过程中，气体的物质的量增加，属于熵增过程，故B错误；
C．碳酸氢铵分解生成氨气、水、二氧化碳，过程中气体的物质的量增加，属于熵增过程，故C错误；
D．水蒸气冷凝为液态水气体减少，是熵减的过程，故D正确；故选D。
7．B
解析：已知硝酸铵易溶于水，反应自发进行，则ΔG小于零；常温下溶解时体系温度降低，则过程中吸热，ΔH大于零；当ΔG-ΔH-T·ΔS<0时，反应能自发进行，故ΔS大于零；
故选B。
8．C
解析：△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。
二、非选择题
9．5 增大压强、 降低温度、增大CO与NO的投料比 a 该反应是放热反应，升高温度不利于反应向右进行，会使平衡常数减小 17：25。 3.43 在一定温 度范围内催化剂活性较大，超过温度范围，催化剂活性降低
【分析】热化学方程式已给，直接带入计算公式就可以计算，后面涉及到平衡移动的计算，平衡移动的改变条件。
解析：（1）①设NO的键能为x，反应， H=(1076×2+2x)-(745×2×2+945)=-746，解得x=513.5，NO的键能为513.5；
②该反应为气体体积缩小的放热反应，若提高NO的平衡转化率，需要使平衡正向移动，采取的措施有：增大压强、降低温度、增大与的投料比等；
（2）①该反应是放热反应，升高温度不利于反应向右进行，会使平衡常数减小，曲线a符合此特点；
②由图可知，当温度在T2时，的转化率最高。温度越高反应速率越大，在相同时间内达到平衡状态前，H2的转化率最高，但达到平衡状态后继续升温，反应会向逆反应方向移动，导致H2的转化率降低，由图知b点为平衡状态；列三段式：
同温同体积时压强比等于物质的量比，故b点时对应的压强与反应开始时的压强比为（1.2+0.6+0.8+0.8）:（2+3）=17:25；
（3）①与生成的反应方程式为，28克氮气就是1摩尔，
，=3.43；
10．(1)CH3OH(l) +CO(g)CH3COOH(l) △H=-283.2kJ/mol -723.6kJ/mol+870.3kJ/mol=-136.5 kJ/mol；
(2) 否 正反应气体物质的量减小，熵减小，△S<0，ΔH>0，
解析：(1)
根据CO(g)、CH3OH(l)、CH3COOH(l)的燃烧热可知；
①CO(g)+ 1/2O2(g)=CO2(g) △H=-283.2kJ/mol
②CH3OH(l)+3/2O2(g)=CO2(g)+2H2O(l) △H=-723.6kJ/mol
③CH3COOH(l)+2O2(g)==2CO2(g)+2H2O(l) △H=-870.3kJ/mol
根据盖斯定律①+②-③得CH3OH(l) +CO(g)CH3COOH(l) △H=-283.2kJ/mol -723.6kJ/mol+870.3kJ/mol=-136.5 kJ/mol；
(2)
2CO(g)=2C(s)+O2(g)，正反应气体物质的量减小，熵减小，△S<0，ΔH>0，一定大于0，所以该反应不能自发进行
一、选择题
1．工业上，以煤炭为原料，通入一定比例的空气，经过系列反应可以得到满足不同需求的原料气。在C和O2的反应体系中发生如下反应：
反应ⅠC(s)+O2(g)=CO2(g) △H1=-394kJ·mo1-l
反应Ⅱ2CO(g)+O2(g)=2CO2(g) △H2=-566kJ·mo1-l
反应Ⅲ2C(s)+O2(g)=2CO(g) △H3
设y=△H-T△S，反应Ⅰ、Ⅱ和Ⅲ的y随温度的变化关系如图所示。
下列说法正确的是
A．反应Ⅲ低温能自发进行，高温下不能自发进行
B．图中对应于反应Ⅱ的线条是a
C．一定温度下，增大压强，O2浓度增大，说明在此条件下反应Ⅱ变化的幅度小于反应Ⅲ变化的幅度
D．一定压强下，随着温度的升高，气体中CO与CO2的物质的量之比增大
2．一定温度下，在密闭容器中发生反应：。下列说法正确的是
A．在恒容条件下，向平衡体系中充入惰性气体，平衡不移动
B．在恒压条件下，向平衡体系中加入，的转化率不变
C．混合气体的物质的量不再发生变化可说明反应达到平衡
D．该反应在任何温度下都能自发进行
3．关于反应 。下列说法正确的是
A．该反应是熵增大的反应(即)
B．该反应在低温条件下能较快发生
C．该反应是放热反应，能在任何温度自发进行
D．反应是否自发要综合考虑焓变和熵变两个因素
4．氢气和氧气发生反应生成水的过程用如下模型表示，“—”表示化学键。下列说法正确的是
A．过程I是放热过程
B．该反应的能量转化形式只能以热能的形式进行
C．a的总能量大于d的总能量
D．1 mol H2O在不同状态时的熵值：S[H2O(l)]
A．该反应在任何情况下均能自发进行
B．该反应在任何情况下均不能自发进行
C．该反应在一定条件下能自发进行
D．条件不足，无法判断
6．下列反应中熵减少的是
A．食盐晶体溶于水 B．电解水生成氢气和氧气
C．碳酸氢铵分解 D．水蒸气冷凝为水
7．综合考虑焓变ΔH、熵变ΔS与温度T可判断反应的方向，当ΔG-ΔH-T·ΔS<0时，反应能自发进行。已知硝酸铵易溶于水，常温下溶解时体系温度降低。则常温下该过程中ΔG、ΔH、ΔS的符号依次是
A．-、+、- B．-、+、+ C．+、+、+ D．+、+、-
8．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
二、非选择题
9．“绿水青山就是金山银山”，运用化学反应原理研究碳、氮、硫的单质及其化合物的反应对缓解环境污染、能源危机具有重要意义。
(1) CO还原NO的反应为2CO(g)+ 2NO(g) 2CO2 (g)+ N2 (g) ΔH= -746kJ·mol-1。部分化学键的键能数据如下表(设CO以C≡ O键构成)：
化学键 C≡ O N ≡ N C=O
E/(kJ·mol-1) 1076 945 745
①由以上数据可求得NO的键能为___________kJ·mol-1。
②写出两条有利于提高NO平衡转化率的措施___________。
(2)一定条件下，向某恒容密闭容器中充入x molCO2和y mol H2，发生的反应CO2(g)+3H2(g) =CH3OH(g)+H2O(g) ΔH= -50kJ·mol-1
①如图中能表示该反应的平衡常数K与温度T之间的变化关系曲线为___________(填“a”或“b”)，其判断依据是___________。
②若x=2、 y=3，测得在相同时间内不同温度下H2的转化率如图所示，则在该时间段内，恰好达到化学平衡时，此时容器内的压强与反应开始时的压强之比为___________。
(3)在有氧条件下，新型催化剂M能催化NH3与NOx反应生成N2.①NH3与NO2生成N2的反应中，当生成28gN2时，转移的电子的物质的量为___________ mol(保留 三位有效数字)。
②将一定比例的O2、NH3和NOx的混合气体，匀速通入装有催化剂M的反应器中反应(装置如图3)。
图3 图4
反应相同时间NOx的去除率随反应温度的变化曲线如图4所示：在50~250 ℃范围内随着温度的升高，NOx的去除率先迅速上升后上升缓慢的主要原因是___________
10．一氧化碳和氢气是重要的化工原料，可以用于合成甲醇、二甲醚、甲酸甲酯等。
(1)已知CO(g)、CH3OH(l)、CH3COOH(l)的燃烧热分别是△H(CO)=-283.2kJ/mol、△H(CH3OH)=-723.6kJ/mol和△H(CH3COOH)=-870.3kJ/mol，则通常状况下甲醇与一氧化碳催化合成乙酸的热化学方程式是：____。
(2)有人设想将CO按下列反应除去：2CO(g)=2C(s)+O2(g) ΔH>0，请你分析该反应是否能自发进行 ____(填“是”或“否”)，依据是____。
【参考答案】
一、选择题
1．D
解析：A．由盖斯定律可知，反应Ⅲ的焓变△H3=2△H1-△H2=-222 kJ·mo1-l，反应为放热熵增反应，对应线条为a，故高温下也能自发进行，A错误；
B．反应Ⅱ为放热熵减的反应，反应在低温下溶液进行，故图中对应于反应Ⅱ的线条是c，B错误；
C．一定温度下，增大压强，平衡向气体分子数减小的方向移动，对于反应III平衡逆向移动，O2浓度增大，导致CO浓度减小，对于反应II是CO浓度减小导致的变化大于压强的影响，故氧气浓度增加，C错误；
D．反应Ⅰ为气体分子数不变的反应，对应线条为b；一定压强下，随着温度的升高，，三个平衡逆向移动，反应Ⅱ焓变绝对值更大，受温度影响更大，故二氧化碳减小，一氧化碳增加，气体中CO与CO2的物质的量之比增大，D正确；
故选D。
2．A
解析：A．在恒容条件下，向平衡体系中充入惰性气体，反应体系中各物质的浓度不变，平衡不移动，A正确；
B．在恒压条件下，向平衡体系中加入，平衡正向移动，的转化率变大，B错误；
C．该反应气体总物质的量不变，故混合气体的物质的量不变不能说明反应到平衡，C错误；
D．该反应为吸热的，不是在任何温度下都能自发进行，D错误；
故选A。
3．D
解析：A． 该反应气体物质的量减小，是熵减小的反应，，故A错误；
B． 反应的可自发进行，该反应的，故该反应在低温条件下可自发进行，但是温度低，反应速率慢，反应不一定能较快发生，故B错误；
C． 由B项分析知，该反应在低温条件下可自发进行，故C错误；
D． 由B项分析知，反应是否自发要综合考虑焓变和熵变两个因素，故D正确；
故选D。
4．C
解析：A．程I是断键过程，断裂化学键吸收热量，故A错误；
B．该反应除能以热能的形式进行外，还可形成燃料电池，实现化学能到电能的转化，故B错误；
C．氢气和氧气反应生成水的反应是放热反应，因此a的总能量大于d的总能量，故C正确；
D．相同物质的量的同种物质，S(g)> S(l)> S(s)，1mol H2O在不同状态时的熵值：S[H2O(l)]>S[H2O(s)]，故D错误；
故答案选C。
5．A
解析：根据ΔG＝ΔH TΔS，某反应的ΔH＜0、ΔS＞0，则反应在任何情况下均能自发进行，故A正确。
综上所述，答案为A。
6．D
【分析】体系混乱度增加是熵增，反之为熵减，熵减过程常见的有：
（1）三态变化：气态转化成液态，液态转化为固态的过程；
（2）化学反应中气体物质的量减少的过程等。
解析：A．食盐晶体溶于水的过程属于熵增的过程，故A错误；
B．电解水生成氢气和氧气的过程中，气体的物质的量增加，属于熵增过程，故B错误；
C．碳酸氢铵分解生成氨气、水、二氧化碳，过程中气体的物质的量增加，属于熵增过程，故C错误；
D．水蒸气冷凝为液态水气体减少，是熵减的过程，故D正确；故选D。
7．B
解析：已知硝酸铵易溶于水，反应自发进行，则ΔG小于零；常温下溶解时体系温度降低，则过程中吸热，ΔH大于零；当ΔG-ΔH-T·ΔS<0时，反应能自发进行，故ΔS大于零；
故选B。
8．C
解析：△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。
二、非选择题
9．5 增大压强、 降低温度、增大CO与NO的投料比 a 该反应是放热反应，升高温度不利于反应向右进行，会使平衡常数减小 17：25。 3.43 在一定温 度范围内催化剂活性较大，超过温度范围，催化剂活性降低
【分析】热化学方程式已给，直接带入计算公式就可以计算，后面涉及到平衡移动的计算，平衡移动的改变条件。
解析：（1）①设NO的键能为x，反应， H=(1076×2+2x)-(745×2×2+945)=-746，解得x=513.5，NO的键能为513.5；
②该反应为气体体积缩小的放热反应，若提高NO的平衡转化率，需要使平衡正向移动，采取的措施有：增大压强、降低温度、增大与的投料比等；
（2）①该反应是放热反应，升高温度不利于反应向右进行，会使平衡常数减小，曲线a符合此特点；
②由图可知，当温度在T2时，的转化率最高。温度越高反应速率越大，在相同时间内达到平衡状态前，H2的转化率最高，但达到平衡状态后继续升温，反应会向逆反应方向移动，导致H2的转化率降低，由图知b点为平衡状态；列三段式：
同温同体积时压强比等于物质的量比，故b点时对应的压强与反应开始时的压强比为（1.2+0.6+0.8+0.8）:（2+3）=17:25；
（3）①与生成的反应方程式为，28克氮气就是1摩尔，
，=3.43；
10．(1)CH3OH(l) +CO(g)CH3COOH(l) △H=-283.2kJ/mol -723.6kJ/mol+870.3kJ/mol=-136.5 kJ/mol；
(2) 否 正反应气体物质的量减小，熵减小，△S<0，ΔH>0，
解析：(1)
根据CO(g)、CH3OH(l)、CH3COOH(l)的燃烧热可知；
①CO(g)+ 1/2O2(g)=CO2(g) △H=-283.2kJ/mol
②CH3OH(l)+3/2O2(g)=CO2(g)+2H2O(l) △H=-723.6kJ/mol
③CH3COOH(l)+2O2(g)==2CO2(g)+2H2O(l) △H=-870.3kJ/mol
根据盖斯定律①+②-③得CH3OH(l) +CO(g)CH3COOH(l) △H=-283.2kJ/mol -723.6kJ/mol+870.3kJ/mol=-136.5 kJ/mol；
(2)
2CO(g)=2C(s)+O2(g)，正反应气体物质的量减小，熵减小，△S<0，ΔH>0，一定大于0，所以该反应不能自发进行