2.3化学反应的方向 （含解析）同步练习题 2023-2024学年高二上学期人教版（2019）化学选择性必修1

2.3化学反应的方向同步练习题
一、选择题
1．反应Si(s)＋3HCl(g) SiHCl3(g)＋H2(g)；ΔH=-225 kJ·mol-1可用于粗硅的提纯。下列关于该反应的说法正确的是
A．每反应1 mol Si需断裂4 mol Si—Si键
B．该反应在任何条件下均能自发进行
C．该反应的平衡常数表达式为K=
D．升高温度可以提高反应物的平衡转化率
2．下列对化学反应预测正确的是
选项 化学方程式 已知条件 预测
A 它是非自发反应
B ，自发反应 x可能等于1、2、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
3．下列说法正确的是
A．中和热的测定实验中，氢氧化钠分批加入反应更充分，测定的中和热数值误差更小
B．一定温度下，反应的△H>0、△S>0
C．500℃、30MPa下，将0.5mol 和1.5mol 置于密闭容器中充分反应生成(g)，放热19.3kJ，则其热化学方程式
D．在其他条件不变的情况下，汽车排气管中使用催化剂，可提高尾气的平衡转化率
4．NH2Cl极易水解，生成一种用于杀菌的强氧化性酸，制备反应为。关于的制备反应，下列说法正确的是
A．该反应的
B．为加快反应速率，可在水溶液中制备NH2Cl
C．使用合适的催化剂可以改变反应历程，降低反应焓变
D．恒温恒容下，当混合气体的密度不再改变时，反应达到了平衡
5．下列说法正确的是
A．在合成氨工业中，移走NH3可增大正反应速率，提高原料转化率
B．恒温下进行的反应2NO2(g)N2O4(g)达平衡时，缩小容器体积再达平衡时，气体的颜色比第一次平衡时的深，NO2的体积分数比原平衡大
C．常温下，MgO(s)＋C(s)＝Mg(s)＋CO(g)不能自发进行，则其△H＞0
D．增大反应物浓度可增大活化分子百分数，所以反应速率增大
6．合成氨反应为：N2(g)+3H2(g)2NH3(g) △H= 92.4 kJ mol 1。对于合成氨反应，下列有关说法正确的是
A．反应的ΔS＞0
B．反应的ΔH=6E(N H) E(N≡N) 3E(H H)(E表示键能)
C．使用催化剂能改变反应途径，降低反应的活化能
D．升高温度，正反应速率减小，逆反应速率增大，反应逆向进行
7．冰融化的过程中，其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
8．下列说法错误的是（ ）
A．参加反应的物质的性质是决定化学反应速率的主要因素
B．光是影响某些化学反应速率的外界条件之一
C．影响反应的方向因素有反应的焓变、熵变和温度
D．反应限度越大，表示反应速率越大
9．下列反应的△H＜0、△S＞0的是
A．CO2(g)+C(s)=2CO(g) B．2Na(s)+2H2O(l)=2Na+(aq)+2OH-(aq)+H2(g)
C．N2(g)+3H2(g)2NH3(g) D．C(s)+H2O(g)CO(g)+H2(g)
10．下列说法正确的是
A．可逆反应达到平衡后，加入固体，逆反应速率加快
B．工业上合成常选择500℃时进行而不是常温，是基于勒夏特列原理考虑的
C．反应能自发进行，是因为
D．在装有2mL和1mL0.1mol/L溶液的二支试管中，分别添加足量稀硫酸，观察浑浊产生的时间或产生气体的多少即可判断反应的快慢
11．碘盐不断受热受潮易发生反应，下列判断正确的是
A． B． C． D．
12．以下说法中正确的是
A．冰在室温下自动熔化成水，是熵增的过程
B．高锰酸钾加热分解是一个熵减小的过程
C．放热过程(△H＜0)或熵增加(△S＞0)的过程一定是自发的
D．自发进行的反应一定能迅速进行
13．具有难挥发性的二硫化钽(TaS2)可采用如图装置提纯。将不纯的TaS2粉末装入石英管一端，抽真空后引入适量碘并封管，置于加热炉中，发生反应的化学方程式如下：TaS2(s)+2I2(g)=TaI4(s)+S2(g) △H＞0。下列说法错误的是
A．该反应的△S＞0
B．不纯的TaS2粉末应放在高温区，提纯后的TaS2在低温区生成
C．高温区Tal4(g)的浓度大于低温区的
D．高温区和低温区的相等
14．下列说法中，正确的是
A．Ba(OH)2·8H2O晶体与NH4Cl晶体的反应吸热，因此该反应在室温下是非自发反应
B．某反应2AB(g)C(g)＋3D(g)在高温时能自发进行，其逆反应在低温时能自发进行，则该反应的正反应的ΔH＞0、ΔS＞0
C．合成氨反应N2(g)＋3H2(g)2NH3(g) ΔH＜0，高温有利于其自发进行
D．O2转化变为O3时，熵增加
15．硅是大数据时代的关键材料。工业上常在1800—2000℃时，用碳单质还原的方法制取单质硅。涉及反应的相关数据如表所示。下列相关说法正确的是
反应 △H/(kJ mol-1) △S/(J K-1 mol-1)
反应(1)：SiO2(s)+2C(s)=Si(s)+2CO(g) 687.27 359.04
反应(2)：SiO2(s)+C(s)=Si(s)+CO2(g) 514.85 183.35
A．反应(1)可证明Si的还原性大于C
B．生活中利用单晶硅良好的导光性能做光导纤维
C．工业生产条件下反应(2)无法自发进行发生
D．C(s)+CO2(g)=2CO(g) △H=-172.42kJ·mol-1
二、填空题
16．回答下列问题
(1)要将含有盐酸的氯化钙中和到中性，得到较为纯净的氯化钙溶液，在不用指示剂的情况下，加入的试剂可以是 _______________________(写化学式)
(2)硅酸盐是构成地壳岩石的主要成分，化学上常用二氧化硅和氧化物的形式表示其组成。例如，镁橄榄石(Mg2SiO4)常以2MgO·SiO2表示。依照上法，那么透闪石(化学式为(Ca3Mg5(Si8O23)(OH)2可表示为 _________。
(3)高效低毒的灭火剂叫“1211”灭火剂，其化学式是CF2IBr，命名方法是按碳、氟、氯、溴的顺序分别以阿拉伯数字表示相应的原子数(未尾的“0”可略去)。按此命名原则，请写出新型122灭火剂的化学式：__________。
(4)已知有一类有机物的结构如下：
根据如图规律，当碳原子数为n个时，氢原子数为_________(用含n的表达式表示)若如图中一个C和一个H用一个N替换，也可以得到一类只含氮原子和氢原子的物质，则当氮原子数为n时，对应的氢原子数为 _________(用含n的表达式表示)
(5)“熵”可看作是体系的“混乱度”，它的符号是“S”。比如反应(NH4)2CO3(s) →2NH3(g)+CO2(g)+2H2O(g)的ΔS>0(即“混乱度”增加) 请写出一个ΔS<0的反应的化学方程式 ____________________。
17．与混合，在一定条件下反应合成尿素： ，该反应在一定条件下能自发进行的原因是_______；若该反应一恒温、恒容密闭容器内进行，判断反应达到平衡状态的标志是_______(填字母)。
a.与的浓度相等 b.容器中气体的压强不再改变
c. d.容器中混合气体的密度不再改变
18．运用化学反应原理研究合成氨反应有重要意义，请完成下列探究。
(1)生产氢气：将水蒸气通过红热的炭即产生水煤气：C(s)+H2O(g) H2(g)+CO(g) ΔH=+131.3kJ·mol-1，ΔS=+133.7J·mol-1·K-1
①该反应在低温下___________(填“能”或“不能”)自发进行。
②写出该反应的平衡常数表达式___________。
(2)已知在400℃时，N2(g)+3H2(g) 2NH3(g)的K=0.5。
①400℃时，2NH3(g) N2(g)+3H2(g)的K'=___________(填数值)。
②400℃时，在0.5L的反应容器中进行合成氨反应，一段时间后，测得N2、H2、NH3的物质的量分别为2mol、1mol、2mol，则此时反应v(N2)正___________v(N2)逆(填“>”“<”“=”或“不能确定”)。
③若在恒温下将容器的容积缩小到原来的二分之一，则合成氨反应的平衡___________移动(填“向左”、“向右”或“不”)；反应的 H___________(填“增大”、“减小”或“不变”)。
(3)水煤气转化反应CO(g)+H2O(g) CO2(g)+H2(g)在一定温度下达到化学平衡。现将不同量的CO(g)和H2O(g)分别通入到体积为2L的恒容密闭容器中进行反应，得到如下两组数据：
实验编号 温度/℃ 起始量)/mol 平衡量)/mol 达到平衡所需时间)/min
CO H2O H2 CO
1 650 4 2 1.6 2.4 5
2 900 2 1 0.4 1.6 3
①平衡常数K(650℃)___________K(900℃)(填“大于”，“小于”或“等于”)
②若将实验2中CO和H2O的物质的量加倍，则平衡时H2的物质的量浓度为___________。
【参考答案】
一、选择题
1．C
解析：A．晶体硅是空间网状结构，每个硅原子连接周围4个硅原子，所以每个Si—Si键由两个Si原子共同构成，故1单位硅单质有2单位Si—Si键，则每反应1 mol Si需断裂2 mol Si—Si键，故A错误；
B．该反应是一个熵减的反应，需满足才能自发进行，故B错误；
C．因为Si为固体，不计入平衡常数计算，因此反应的平衡常数表达式为K=，故C正确；
D．该反应为放热反应，升高温度平衡向吸热方向进行，即逆向进行，将降低反应物的平衡转化率，故D错误。
故答案选：C。
2．B
【分析】根据ΔG=ΔH-ΔS，若ΔG<0，反应能自发进行。
解析：A．该反应的反应物是固体，生成了气体，所以ΔS>0，该反应的ΔH>0，所以该反应在高温下自发，故A错误；
B．该反应ΔH>0，能自发进行，则ΔS>0，所以x可能等于1、2、3，故B正确；
C．该反应是气体系数之和增大的反应，所以ΔS>0，该反应能自发，则ΔH>0，故C错误；
D．该反应的反应物有气体，反应后无气体，则ΔS<0，该反应常温下能自发进行，则ΔH应该小于0，故D错误；
故选B。
3．B
解析：A．中和热的测定实验中，氢氧化钠分批加入，会导致热量损失较多，测定的中和热数值误差更大，A错误；
B．该分解反应是吸热反应，即>0，反应中有气体生成，是熵增反应，即，B正确；
C．该反应是可逆反应，反应物不可能完全转化，其热化学方程式的 kJ/mol，C错误；
D．催化剂只能改变反应的反应速率，不能改变反应的反应方向，D错误；
故答案为：B。
4．A
解析：A．依据△H-T△S<0的反应可自发进行，△H>0，可知△S>0，A正确；
B．NH2Cl极易水解，不能在水溶液中制备NH2Cl，B错误；
C．使用合适的催化剂可以改变反应历程，但不改变反应的焓变，C错误；
D．该反应各物质都是气体，反应进行中混合气体的总质量不变，又由于容器体积不变，容器内气体的密度是一个定值，不能用来判断反应是否达到平衡状态，D错误；
答案选A。
5．C
解析：A．移走NH3时，逆反应速率减小，正反应速率不变。由于正反应速率大于逆反应速率，化学平衡正向移动，可以提高原料转化率，A错误；
B．反应 2NO2(g) N2O4(g) 的正反应是气体体积减小的反应，当反应达到平衡后缩小容器体积，单位体积内物质的微粒数增大，物质浓度增大，体系颜色加深。增大了体系的压强，化学平衡正向移动又使c(NO2)减小。但平衡移动的趋势是微弱的，只能减弱由于体积缩小导致的物质浓度增大，而不能抵消物质浓度增大的趋势，故达到新平衡时混合气体颜色比原平衡颜色加深，平衡移动使NO2的体积分数比原平衡小，B错误；
C．若 ΔG=ΔH TΔS>0 ，该反应不能自发进行，该反应的熵变 ΔS>0 ，且该反应不能自发进行，所以其 ΔH>0 ，C正确；
D．增大反应物浓度可增大活化分子数，所以反应速率增大，但活化分子百分数不变，D错误；
故合理选项是C。
6．C
解析：A．该反应是气体体积减小的反应，因此反应是熵减的反应即ΔS＜0，故A错误；
B．焓变等于反应物键能总和减去生成物键能总和即反应的ΔH= E(N≡N) +3E(H H) 6E(N H) (E表示键能)，故B错误；
C．使用催化剂能改变反应途径，降低反应的活化能，但不能改变焓变，故C正确；
D．升高温度，正反应速率增大，逆反应速率增大，反应向吸热反应移动即逆向进行，故D错误。
综上所述，答案为C。
7．A
解析：冰融化过程中，物质的状态由固体变为液体，熵值增大，则△S＞0；熔化过程吸收能量，因此焓变△H＞0，故冰融化的过程中，其焓变和熵变均增大，所以合理选项是A。
8．D
解析：A．物质的性质为影响化学反应速率的主要因素，钠与冷水剧烈反应，而铁与水蒸气高温下反应，这是因为钠铁的活泼性不同，故A正确；
B．有些物质在光照的条件下，可以加快反应速率，如硝酸的见光分解等，故B正确；
C．反应自发进行满足 G= H-T S<0，据此可知影响反应的方向因素有反应的焓变、熵变和温度，故C正确；
D．化学反应反应速率表示反应进行的快慢程度，而反应限度是可逆反应进行的最大程度，二者之间没有必然的联系，故D错误；
故选D。
9．B
解析：A．该反应为吸热反应，△H＞0，A不符合题意；
B．该反应为放热反应，△H＜0；反应发生后体系的混乱程度增大，因此△S＞0，B符合题意；
C．该反应为放热反应，△H＜0；反应发生后体系的混乱程度减小，因此△S＜0，C不符合题意；
D．该反应为吸热反应，△H＞0，D不符合题意；
故合理选项是B。
10．C
解析：A．上述可逆反应的反应实质是，达到平衡后，加入固体，对反应体系各物质的浓度无影响，故速率不变，A错误；
B．工业上合成是放热反应，常选择500℃时进行而不是常温，是基于加快反应速率考虑的，B错误；
C．反应是一个熵减的反应，，故该反应能自发发生的原因是，C正确；
D．比较速率大小，可以比较同一时间产生气体或沉淀的多少，也可以比较产生相同量的气体或沉淀所需时间的多少，D错误；
故选C。
11．D
解析：该反应受热易发生，则 H>0，正反应的气体分子数增加，则 S>0，故选：D。
12．A
解析：A．冰自动熔化成水，同一物质的相同质量的固态转化为液态，是熵增的过程，A正确；
B．高锰酸钾加热分解生成三种物质，是固体反应生成气体，属于熵增大的过程，B错误；
C．放热过程或熵增过程可能需要达到某一条件才能自发进行，C错误；
D．自发进行的反应可能是很慢的，比如食物的腐败，D错误；
故选A。
13．D
解析：A．，由题目可知，△H＞0，T＞0，<0，则△S＞0，故A正确；
B．TaS2的转化反应是吸热反应，高温区进行TaS2的转化，低温区进行逆反应生成TaS2，故B正确；
C．高温区进行正向反应，同时生成Tal4(g)，低温区进行逆向反应同时消耗Tal4(g)，故高温区Tal4(g)的浓度大于低温区，故C正确；
D．高温区进行正向反应，生成S2(g)和消耗I2(g)，低温区进行逆向反应生成I2(g)消耗S2(g)，故高温区大于低温区的，故D错误；
故选D。
14．B
解析：A．Ba(OH)2 8H2O晶体与NH4Cl晶体的反应室温下就可进行，所以该反应在室温下是自发反应，故A错误；
B．若反应2AB(g) C(g)+3D(g) 在高温下能自发进行，熵变ΔS＞0，ΔH-TΔS＜0，可能ΔH＞0，其逆反应在低温下能自发进行，逆反应熵变ΔS＜0，ΔH-TΔS＜0，则该逆反应的ΔH＜0，所以该正反应的ΔH＞0、ΔS＞0，故B正确；
C．合成氨反应N2(g)+3H2(g) 2NH3(g)ΔH＜0，又熵变ΔS＜0，所以低温有利于其自发进行即ΔH-TΔS＜0，故C错误；
D．O2转化变为O3时，气体的物质的量减小，则熵减小，故D错误；
故选：B。
15．C
解析：A．反应(1)：SiO2(s)+2C(s)=Si(s)+2CO(g)，C元素化合价升高，C做还原剂，Si做还原产物，由还原剂的还原性比还原产物的强，则C的还原性大于Si，A错误；
B．单晶硅是良好的半导体材料，SiO2具有导光性能做光导纤维，B错误；
C．反应若要自发进行，即 G= H-T S<0，对反应(2) G=514.85-T×183.35×10-3<0，T>2800K，则反应(2)在工业1800—2000℃生产条件下无法自发进行发生，C正确；
D．由盖斯定律，反应(1)-反应(2)得到C(s)+CO2(g)=2CO(g) ，△H=687.27-514.85=+172.42kJ·mol-1，D错误；
故选：C。
二、填空题
16．(1)CaCO3
(2)3CaO 5MgO 8SiO2 H2O
(3)CF2Cl2
(4) 2n+2 n+2
(5)2NH3(g)+CO2(g)+2H2O(g)→(NH4)2CO3(s)
解析：（1）盐酸能与过量的碳酸钙反应生成氯化钙、水和二氧化碳，再过滤除去过量的难溶于水的碳酸钙，能除去杂质且没有引入新的杂质，故答案为：CaCO3；
（2）根据元素守恒定律，硅酸盐化学上常用二氧化硅和氧化物的形式表示其组成的方法，透闪石(化学式为(Ca3Mg5(Si8O23)(OH)2可表示为3CaO 5MgO 8SiO2 H2O，故答案为：3CaO 5MgO 8SiO2 H2O；
（3）由题干信息可知，122分子中有1个C原子，2个F原子，2个Cl原子，没有Br原子，则化学式为CF2Cl2，故答案为：CF2Cl2；
（4）根据题干图示可知，根据如图规律，除去两端的H，每增加一个C原子，增加2个H，故当碳原子数为n个时，氢原子数为2n+2，若如图中一个C和一个H用一个N替换，也可以得到一类只含氮原子和氢原子的物质，此时除去两端的H，每增加一个N原子，增加1个H原子，则当氮原子数为n时，对应的氢原子数为n+2，故答案为：2n+2；n+2；
（5）“熵”可看作是体系的“混乱度”，它的符号是“S”。比如反应(NH4)2CO3(s) →2NH3(g)+CO2(g)+2H2O(g)的ΔS>0(即“混乱度”增加) ，则反应方程式：2NH3(g)+CO2(g)+2H2O(g)→(NH4)2CO3(s)是一个ΔS<0的反应，故答案为：2NH3(g)+CO2(g)+2H2O(g)→(NH4)2CO3(s)。
17． 低温下该反应 BD
解析：该反应正向反应气体体积减小，为熵减反应，即<0，当反应时，反应能自发进行，因此该反应在低温条件下能自发进行；
A．与的浓度相等时，该反应不一定达到平衡状态，与初始浓度及转化率有关，不能据此判断平衡状态，故A不选；
B．恒温恒容条件下，气体压强与气体的物质的量呈正比，反应后气体的物质的量减小，即压强减小，当压强不变时，反应达到平衡状态，故B选；
C．时该反应达到平衡状态，而时反应未达到平衡状态，故C不选；
D．反应后气体的总质量减小，容器体积不变，则容器中混合气体的密度减小，当容器内混合气体的密度不变时，该反应达到平衡状态，故D选；
故答案为BD。
18．(1) 不能 K=
(2) 2 = 向右 不变
(3) 大于 0.4mol·L-1
解析：（1）①△H-T△S=131.3KJ/mol-T×133.7×0.001KJ·mol-1·K-1，在低温下，该值一定是大于0的，所以在低温下不能自发进行，故答案为：不能。
②根据反应的热化学方程式，该反应的平衡常数表达式K=，故答案为K=。
（2）①反应2NH3(g) N2(g)+3H2(g)和反应N2(g)+3H2(g) 2NH3(g)是互为可逆反应，则400℃时，平衡常数互为倒数，故此反应的平衡常数K'==2，故答案为：2；
②一段时间后，N2、H2、NH3的物质的量分别为2mol、1mol、2mol，则它们的物质的量浓度分别为4mol/L、2mol/L、4mol/L，则Qc==0.5=K，所以该状态是平衡状态，正逆反应速率相等，故答案为：v(N2)正=v(N2)逆。
③在恒温下将容器的容积缩小到原来的二分之一，则容器内的压强增大，根据合成氨N2(g)+3H2(g) 2NH3(g)反应的化学计算数，根据平衡移动原理，可知平衡向右移动。压强增大，但温度不变，各物质的物质的量也不变，故反应的 H也不变。
（3）①实验1的CO的转化率为，实验2中CO的转化率为，实验1的转化率大于实验2，说明温度升高，转化率变小了，平衡向逆反应方向进行，说明平衡常数也变小了，故K(650℃)> K(900℃)。
②由于温度不变，平衡常数不变，在CO(g)+H2O(g) CO2(g)+H2(g)反应中，成倍数同时增大反应物的物质的量，则反应物的转化率也不变，实验2中CO的转化率为20%，则实验2中CO和H2O的物质的量加倍时，转化的CO的物质的量为420%=0.8mol，根据化学方程式，则平衡时生成H2的物质的量为0.8mol，生成H2浓度为0.4mol·L-1