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．化学与社会、生活、环境密切相关。下列叙述不正确的是
A．同压下，等质量的液态水和水蒸气，水蒸气的能量高
B．冰在室温下自动熔化成水，这是熵增的过程
C．绿色化学的核心是应用化学原理对环境污染进行治理
D．化石燃料蕴藏的能量来自远古时期生物体所吸收利用的太阳能
2．碳酸钙与稀盐酸反应生成的量与反应时间的关系如下图所示。下列结论中正确的是
A．随着盐酸浓度的降低，反应速率一直减小
B．反应物键能之和大于生成物的键能之和
C．该反应，
D．第2min到第4min间生成的平均反应速率为
3．氨气是一种重要的化工原料，以氨为原料可以生产化肥和硝酸，在催化剂条件下，氨催化氧化生成NO，方程式为 ，NO继续被氧化为，再与水反应生成硝酸，我气与硝酸反应可得数肥硝酸铵，工业上将含废气通入氢氧化钠溶液中可获得和，也可向废气中通入在催化剂的条件转化为无毒无害的气体排放。对于反应，下列说法正确的是
A．该反应在高温条件下才能自发进行
B．催化剂的使用能改变反应的活化能
C．及时分离出混合体系中的(g)，可以促使平衡右移，正反应速率增大
D．1mol N-H断裂的同时有1mol O-H形成说明反应到达该条件下的平衡状态
4．汽车尾气(含CO、NO与SO2等)是城市空气的主要污染源之一，治理的办法是在汽车排气管上安装催化转化器，其反应原理是：2NO(g)+2CO(g)N2(g)+2CO2(g) ΔH＜0。下列说法正确的是
A．该反应是△S＞0
B．该反应使用合适的催化剂就可自发
C．该反应低温下能自发进行
D．提高空气燃料比，一定可以减少NO、CO的排放
5．已知2A(g) 3B(s)+C(g) ΔH＜0， 假设ΔH和ΔS不随温度而改变，下列说法中正确的是
A．低温下能自发进行
B．高温下能自发进行
C．任何温度下都能自发进行
D．任何温度下都不能自发进行
6．自由能的变化综合反映了焓变和熵变对自发过程的影响。下列说法正确的是
A．乙烯聚合为聚乙烯的反应是熵减的过程
B．凡是放热反应都是自发的，凡是吸热反应都是非自发的
C．常温常压下，△H＞0且△S＜0的反应一定能自发进行
D．对于同一种物质，气态时熵值最小，固态时熵值最大
7．用一种较活泼的金属把另一种金属从化合物中还原出来的方法称为金属热还原法。钠、镁、铝是常用的还原剂。一些常见的金属热还原反应如下：
序号 反应 △H/kJ/mol △S/J/(mol·K)
① 2Al(l) + 3BaO(s)=3Ba(g) +Al2O3(s) 487 207.53
② 2Al(s) + 3BaO(s)=3Ba(s)+Al2O3(s) 4 -15.70
③ Mg(l) + 2RbCl(s)=2Rb(g)+MgCl2(s) 381.77 223.06
④ 4Na(l)+TiCl4(g)=Ti(s)+4NaCl(s) -899.8 -291
下列说法不正确的是
A．反应①表明金属沸点：Al>Ba
B．对于反应：2Ba(s)+O2(g)=2BaO(s) △H1，4Al(s)+3O2(g)=2Al2O3(s) △H2，由反应②可以推出3△H1≈△H2
C．反应③说明金属活动性顺序：Mg>Rb
D．对于反应④： |△H|>>|T△S|说明焓变对该反应的自发性起主要影响作用
8．下列物质间的反应，，且其能量变化符合下图的是
A．合成氨反应 B．与盐酸的反应
C．晶体和晶体混合 D．碳酸钙的分解
9．黑火药是中国古代四大发明之一，化学组成为硫黄、硝酸钾、木炭，其爆炸原理为 。下列说法正确的是
A．的电子式为 B．该反应的和均小于0
C．和均为还原产物 D．分子内σ键和π键个数之比为
10．判断下列反应的熵值增加的是
A．2H2（g）+O2（g）═2H2O（l）
B．H2（g）+Cl2（g）═2HCl（g）
C．（NH4）2CO3（s）═NH4HCO3（s）+NH3（g）
D．Cu（s）+Cl2（g）═CuCl2（s）
11．将与晶体混合后搅拌，会闻到刺激性气味且体系温度降低。下列对该反应的说法不正确的是
A．该反应的熵变明显增大 B．该反应的
C．该反应在理论上可以设计成原电池 D．该反应在常温下能自发进行
12．25℃、101kPa下，反应2N2O5(g) = 4NO2(g)+O2(g) △H= ＋56.7 kJ/mol 能自发进行的原因是
A．反应吸热 B．熵增效应大于焓变效应
C．熵减小 D．反应放热
13．针对反应，下列说法正确的是
A．低温下能自发进行 B．高温下能自发进行
C．任何温度下都不能自发进行 D．任何温度下都能自发进行
14．相同温度和压强下，关于物质熵的大小比较，合理的是
A． B．(s，金刚石)(s，石墨)
C． D．
15．催化还原： 。下列说法正确的是
A．使用催化剂提高的平衡脱除率
B．反应平衡常数
C．该反应一定能自发进行
D．其他条件不变，增大的用量有利于提高的转化率
二、填空题
16．已知N2(g) +3H2(g)2NH3(g) 298 K时，ΔH=-92.2 kJ·mol-1 ΔS=-198.2 J·K-1·mol-1，试判断该反应在常温下能否自发进行。______
17．含铁化合物是重要的基础材料。
请问答：
(1)已知： ，。。当时，正反应是自发的，此时的逆转温度为___________K。
(2)高炉炼铁中发生的基本反应之一为：
①在1100℃时，K=0.263，若此时测得高炉中，，判断反应速率(正)___________(逆)，理由是___________。
②下列说法不正确的是___________。
A．须采用高温高压的反应条件使FeO还原为
B．粉碎FeO能增大接触面积从而提高反应速率
C．平衡时提高CO气体的分压有利于提高Fe的产量
D．加入CaCO3(s)后因分解产生CO2必使平衡逆向移动
③高炉炉体结构如图1所示，以铁矿石、焦炭、石灰石和空气为原料，由图2推测炉腹中发生的主要反应是___________(选填：a、b、c、d)。
④若将体积比为1：1的CO和H2混合煤气通入进风口，测得不同温度下FeO还原到后，还原剂剩余的物质的量n值如下：
还原剂 600℃ 700℃ 800℃ 900℃ 1000℃ 1100℃ 1200℃
H2 4.18 3.34 2.94 2.60 2.32 2.30 2.25
CO 1.66 2.50 2.90 3.24 3.52 3.54 3.59
请结合表格中的数据说明CO和H2分别还原FeO的倾向性大小是___________。
(3)一定条件下，FeCl2或FeCl3都可以催化分解H2O2。总反应都是。请写出用FeCl3催化的离子方程式。①___________；②___________。
18．为了更科学、有效地利用化学反应，需要从化学反应的方向、限度、速率等角度对其进行研究。请总结从以上角度研究化学反应所用到的定量关系及规律____。
19．红磷和发生反应生成和，反应过程和能量关系如图所示(图中的表示生成产物的数据)。
根据上图回答下列问题：
(1)和反应生成的热化学方程式为_______。
(2)分解成和的热化学方程式为_______，已知该反应的为，则该反应自发的温度范围为T_______(保留1位小数)。
(3)和分两步反应生成的_______一步反应生成的_______(填“>”、“<”或“=”)。
(4)与足量水充分反应，最终生成两种酸，其化学方程式是_______。
【参考答案】
一、选择题
1．C
解析：A．液态水变为水蒸气吸热，说明水蒸气能量更高，A正确；
B．同一物质，液态的熵值高于固态，B正确；
C．绿色化学的核心是从源头治理，尽可能不产生污染，而不是产生污染后的治理，C错误；
D．远古时期生物体吸收利用太阳能，经过非常复杂的过程和漫长的时间形成化石燃料，D正确；
综上所述答案为C。
2．C
解析：A． 由图像可知，随着盐酸浓度的降低，反应初始阶段，因为反应放热，温度升高，反应速率增大，一段时间后，反应速率减小，故A错误；
B． 该反应为放热反应，则反应物键能之和小于生成物的键能之和，故B错误；
C． 该反应为放热反应，则该反应，该反应生成二氧化碳气体，则，故C正确；
D． 由图可知，从第2min到第4min生成0.2mol，缺少容器体积，则第2min到第4min间生成的平均反应速率应为，故D错误；
故选C。
3．B
解析：A．由题干信息可知，该反应是一个熵增的放热反应，故在高温、低温条件下都能自发进行，A错误；
B．催化剂的使用能改变反应的活化能从而改变反应速率，改变反应途径，B正确；
C．分离出H2O(g)，由于生成物浓度减小，逆反应速率突然减慢，平衡右移，导致反应物浓度也减小，则正反应速率减慢，C错误；
D．已知反应平衡时12molN-H键断裂的同时12molO-H断裂，即1molN—H断裂的同时有1molO—H断裂说明反应到达该条件下的平衡状态，1mol N-H断裂和1mol O-H形成都指正反应方向的速率，不能说明反应到达平衡，D错误；
故答案为：B。
4．C
解析：A．该反应为气体体积减少的反应，属于熵减，即ΔS＜0，故A错误；
B．催化剂只改变化学反应速率，不能改变反应的程度，故B错误；
C．ΔH＜0，ΔS＜0，根据复合判据，该反应低温下能够发生，故C正确；
D．NO是氮气与氧气反应生成，提高空气燃料比，不能减少NO的生成，故D错误；
答案为C。
5．A
解析：2A(g) 3B(s)+C(g) ΔH＜0，正反应是气体体积减小的放热反应，ΔS<0，要使△H-T △S＜0，则T为低温，所以该反应在低温下能自发进行，故选：A。
6．A
解析：A．乙烯聚合为聚乙烯的反应是气体分子数减少的反应，故该反应是熵减的过程，A正确；
B．大多数放热反应是自发进行的，但有些吸热反应也是自发进行的，B错误；
C．常温常压下，△H＞0且△S＜0的反应一定不能自发进行，而△H＜0且△S＞0的反应一定能自发进行，C错误；
D．对于同一种物质，气态时熵值最大，固态时熵值最小，D错误；
故合理选项是A。
7．C
解析：A．金属的熔、沸点与金属键强度有关，金属键强度越大，熔、沸点越高，相同温度下Al为液态，Ba为气态，说明Ba的金属键强度小于Al，A正确；
B．根据盖斯定律，反应②的，，所以3△H1≈△H2，B正确；
C．根据元素周期律，Rb金属性大于Na，而金属性Na大于Mg，所以金属活动性顺序：Rb>Mg，C错误；
D．对于反应④ ，，反应能自发，所以温度小于3092.1K能自发进行，只有当温度大于3092.1K时，，此时反应不能自发进行，说明焓变对该反应能否自发进行有决定性影响，D正确。
故选C。
8．B
解析：A．合成氨反应中，系统的混乱度降低，即，A项不符合；
B．与盐酸的反应生成ZnCl2和氢气，系统混乱度增加，；该反应为放热反应，因此能量变化符合图像，B项符合；
C．晶体和晶体的反应为吸热反应，因此能量变化不符合图像，C项不符合；
D．碳酸钙分解生成CaO和CO2气体，系统混乱度增加，但该反应吸热，因此能量变化不符合图像，D项不符合。
本题选B。
9．D
解析：A．为离子化合物，电子式为 [注意：阳离子不要合并到一起]，故A错误；
B．火药爆炸的原理就是极短时间内放出大量热，并产生大量气体，结合常识分析该反应的，，故B错误；
C．根据反应物及产物价态分析，是氧化产物，和是还原产物，故C错误；
D．分子的结构式为，分子内键和键的个数之比为[点拨：1个三键含1个键和2个键]，故D正确；
故选D。
10．C
解析：A.2H2（g）+O2（g）＝2H2O（l）为气体体积减小的反应，属于熵值减小的反应，A错误；
B．H2（g）+Cl2（g）＝2HCl（g）前后气体体积不变，熵变为0，B错误；
C．（NH4）2 CO3（s）＝NH4HCO3（s）+NH3（g），反应前没有气体，反应后生成气体，为熵值增加的反应，C正确；
D．Cu（s）+Cl2（g）＝CuCl2（s），反应前有气体，反应后没有气体，属于熵值减小的反应，D错误；答案选C。
11．C
解析：A．会闻到刺激性气味说明反应固体反应生成气体，反应熵变增大，A正确；
B．体系温度降低，说明温度降低，反应为吸热反应，焓变大于零，B正确；
C．自发的氧化还原反应可以设计成原电池，该反应不是氧化还原反应，在理论上不可以设计成原电池，C错误；
D．由题干可知，该反应在常温下能自发进行，D正确；
故选C。
12．B
解析：反应才能自发进行，反应 2N2O5(g)=4NO2(g)+O2(g) 的，所以298K和101KPa时，能自发进行的原因是熵增效应大于焓变效应，故选B。
13．C
解析：C燃烧生成CO为放热反应，则反应2CO(g)=2C(s)+O2(g) 为吸热反应，，且该反应为熵减反应，，则，即在任何温度下都不能自发进行，故选C。
14．A
解析：A．固态中的分子或原子排列的较为有序，液态中有序性稍差，气态最为无序，则同温同压下同物质的量的物质气体的熵大，，A正确；
B． 从金刚石和石墨的结构组成上来看，金刚石的微观结构更有序，熵值更低，所以熵值(s，金刚石)(s，石墨) ，B错误；
C．同温同压下同种物质，固态中的分子或原子排列的较为有序，液态中有序性稍差，气态最为无序，即有1 molH2O(s) ＜ 1 molH2O(1)，C错误；
D．同温同压下同种物质，固态中的分子或原子排列的较为有序，液态中有序性稍差，气态最为无序，即有，D错误；
故选A。
15．C
解析：A．使用催化剂不能使平衡发生移动，所以使用催化剂不能提高的平衡脱除率，A项错误；
B．固体和纯液体浓度视为常数，一般不列入平衡常数中，但该反应中H2O为气态，应写入表达式中，则正确的反应平衡常数为：，B项错误；
C．该反应是熵增大的反应，即，且，则，反应一定能自发进行，C项正确；
D．其他条件不变，增大的用量，平衡正向移动，但是的转化量小于投入量，所以NO的转化率降低，D项错误；
答案选C。
二、填空题
16．ΔH―TΔS=-92.2-298×(-198.2)×10-3=-33.1<0，所以，合成氨反应是自发反应
解析：ΔH-TΔS<0的反应能自发进行，ΔH-TΔS=-92.2-298×(-198.2)×10-3=-33.1<0，所以，合成氨反应是自发反应。
17．(1)900K
(2) ＞ ，即，故(正)(逆) AD b 约800℃之前，CO大于H2；800℃之后，H2大于CO
(3)
解析：（1）△G=△H-T△S＜0，-151.2kJ/mol-T×[0.168kJ/(mol·K)] S＜0，解得T=900K；
（2）①在1100℃时，K=0.263，若此时测得高炉中，，此时的浓度商，即，反应未达到平衡状态，因此反应正向进行，(正)(逆)；
②A．该反应的正反应是气体体积不变是放热反应，要使FeO还原为，须采用适当温度和高压的反应条件，若是高温条件，化学平衡逆向移动，不利于FeO向Fe的转化，A错误；
B．粉碎FeO能增大FeO与CO的反应接触面积，增大反应碰撞，从而提高反应速率，B正确；
C．平衡时提高CO气体的分压，即增大CO的浓度，可以使化学平衡正向移动，因此有利于提高Fe的产量，C正确；
D．加入CaCO3(s)后，CaCO3分解需吸收能量，会使反应体系的温度降低，可能会使平衡向吸热的正反应方向移动，其分解产生CO2气体，生成物浓度增大，也可能使化学平衡逆向移动，因此加入CaCO3(s)后化学平衡不一定是逆向移动，D错误；
故合理选项是AD；
③在炉腹中温度是1400-1800℃，主要反应是FeO+COFe+CO2，冶炼产生的Fe水进入炉缸中，由出铁口流出，故合理选项是b；
④根据表格数据可知：在约800℃之前，CO的还原性大于H2；800℃之后，H2的还原性大于CO；
（3）FeCl3是H2O2分解的催化剂，反应分步进行，首先是；然后发生反应：，总反应方程式为：。
18．从化学反应的方向研究化学反应，用到的定量关系及规律有ΔG=ΔH-TΔS，若ΔG<0，反应能自发进行，ΔG>0反应不能自发进行，ΔG=0，化学反应达到平衡。
从化学反应的限度研究化学反应，用到的定量关系及规律有：对于一般化学反应，，浓度熵Q=，若Q>K，化学反应逆向进行，Q=K，化学反应达到平衡，Q从化学反应的速率研究化学反应，用到的定量关系及规律为：v=，化学反应中各物质的速率之比等于对应的化学计量数之比，且增大反应物浓度、有气体物质参加的反应增大压强、升高温度、使用正催化剂，均可增大化学反应速率。
解析：从化学反应的方向研究化学反应，用到的定量关系及规律有ΔG=ΔH-TΔS，若ΔG<0，反应能自发进行，ΔG>0反应不能自发进行，ΔG=0，化学反应达到平衡。
从化学反应的限度研究化学反应，用到的定量关系及规律有：对于一般化学反应，，浓度熵Q=，若Q>K，化学反应逆向进行，Q=K，化学反应达到平衡，Q从化学反应的速率研究化学反应，用到的定量关系及规律为：v=，化学反应中各物质的速率之比等于对应的化学计量数之比，且增大反应物浓度、有气体物质参加的反应增大压强、升高温度、使用正催化剂，均可增大化学反应速率。
19．(1)P(s)+ Cl2(g)═PCl3(g)△H=-306 kJ/mol
(2) PCl5(g)═PCl3(g)+Cl2(g)△H=+93kJ mol-1 T>547.1K
(3) －399 kJ/mol =
(4)PCl5+4H2O═H3PO4+5HCl
解析：（1）根据图示可知：P(s)+Cl2(g)═PCl3(g)，反应物的总能量大于生成物的总能量，该反应是放热反应，反应热为△H=-306 kJ/mol，则热化学方程式为：P(s)+ Cl2(g)═PCl3(g) △H=-306 kJ/mol；
（2）由图可知，1molPCl5分解成PCl3和Cl2需要吸收93kJ的能量，
则反应的热化学方程式为PCl5(g)═PCl3(g)+Cl2(g) △H=+93kJ mol-1，==，该反应自发进行的判据，则93-0.17T<0，解得T>547.1K；
（3）根据盖斯定律，P和Cl2分两步反应和一步反应生成PCl5的△H应该是相等的，P和Cl2分两步反应生成1 molPCl5的热化学方程式：
P(s)+ Cl2(g)═PCl3(g)△H1=—306 kJ/mol，Cl2(g)+PCl3(g)═PCl5(g)△H2=—93 kJ/mol；P和Cl2一步反应生成1molPCl5的△H3=—306 kJ/mol+(—93 kJ/mol)=—399 kJ/mol，由图象可知，P和Cl2分两步反应生成1molPCl5的△H3=—306kJ/mol—(+93kJ/mol)=—399kJ/mol，根据盖斯定律可知，反应无论一步完成还是分多步完成，生成相同的产物，反应热相等，则P和Cl2一步反应生成1molPCl5的反应热等于P和Cl2分两步反应生成1molPCl5的反应热，故答案为：－399 kJ/mol；=；
（4）PCl5与足量水充分反应，最终生成两种酸：磷酸和盐酸，由原子守恒可知化学方程式为PCl5+4H2O═H3PO4+5HCl