2.1 化学反应的方向 同步练习（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
一、单选题
1．下列说法中错误的是（　　）
A．体系有序性越高，熵值就越低
B．自发过程将导致体系的熵增大
C．吸热反应不可以自发进行
D．同种物质气态时熵值最大
2．模型法是化学中把微观问题宏观化的最常见方法，对于2HBr(g) H2(g)＋Br2(g)反应，下列四个图中可以表示该反应在一定条件下为可逆反应的是（　　）
A．A B．B C．C D．D
3．下列关于化学平衡的说法中正确的是（　　）
A．一个可逆反应达到的平衡状态就是这个反应在该条件下所能达到的限度
B．当一个可逆反应达到平衡状态时，正反应速率和逆反应速率相等都等于0
C．平衡状态是一种静止的状态，因为反应物和生成物的浓度已经不再改变
D．化学平衡不可以通过改变条件而改变
4．下列反应或过程没有自发性的是（　　）
A．高温下，煅烧石灰石 B．常温下，水分解成氢气与氧气
C．双氧水在催化作用下分解 D．常温下，冰融化为水
5．下列反应不属于可逆反应的是(　　)。
A．SO2溶于水和H2SO3分解
B．H2和I2化合生成HI和HI分解
C．SO2跟O2化合生成SO3和SO3分解
D．H2O电解生成H2和H2燃烧生成H2O
6．如图是可逆反应X2＋3Y2 2Z在反应过程中的反应速率(v)与时间(t)的关系曲线，下列叙述正确的是（　　）
A．t1时，只有正方向反应
B．0～t1，c(Z)在减小
C．t2～t3，反应不再进行
D．t2～t3，各物质的浓度不再发生变化
7．下列说法正确的是（　　）
A．能自发进行的反应一定能迅速发生
B．室温下不能自发进行，说明该反应的
C． ，该反应在一定温度下自发进行
D．加入合适的催化剂能降低反应的活化能，改变反应的焓变，使非自发反应转化为自发反应
8．C、Si同处于IVA族，它们的单质或化合物有重要用途。实验室可用CO2回收废液中的苯酚，工业上用SiO2和焦炭高温下反应制得粗硅，再经如下2步反应制得精硅：Si(s)+3HCl(g)= SiHCl3(g)+H2(g) △H= -141.8 kJ·mol-1，SiHCl3(g)+ H2(g)= Si(s)+3HCl(g)，反应过程中可能会生成SiCl4。有关反应Si(s)+3HCl(g) SiHCl3(g)+H2(g)的说法正确的是（　　）
A．该反应的△H＜0，△S＞0
B．其他条件不变，增大压强SiHCl3平衡产率减小
C．实际工业生产选择高温，原因是高温时Si的平衡转化率比低温时大
D．如图所示，当 ＞3，SiHCl3平衡产率减小说明发生了副反应
9．在图①中A、B两个容器里，分别收集着两种作用不同的理想气体。若将中间活塞打开，两种气体分子立即都占有了两个容器(如图②)。关于此物理过程的下列说法不正确的（　　）
理想气体的自发混合
A．此过程是体系从混乱程度小向混乱程度大变化的过程，即熵增大的过程
B．此过程为自发过程，而且没有热量的吸收或放出
C．在一定条件下，不用借助外力就能自发进行的过程是自发过程
D．此过程是自发可逆的
10．下列说法正确的是（　　）
A．碳和氧气反应生成一氧化碳是吸热反应，是因为反应物的能量低于生成物的能量
B．科学家从植物的光合作用得到启发，用二氧化碳与水来合成乙酸，反应原理为：2CO2+2H2O→CH3COOH+2O2，这是一个放热反应
C．2mol二氧化硫气体与1mol氧气充分发应生成三氧化硫气体，放出180kJ热量，其热化学方程式为：2SO2(g)+O2(g) 2SO3(g)；△H=-180kJ·mol-1
D．放热反应可能很难发生，吸热反应可能很容易反应
11．已知在100℃、 Pa下，1mol氢气在氧气中燃烧生成气态水的能量变化如图所示，下列有关说法不正确的是（　　）
A．1mol （g）分解为2mol H与1mol O时吸收930kJ热量
B．热化学方程式为：
C．甲、乙、丙中物质所具有的总能量大小关系为乙>甲>丙
D．乙→丙的过程中若生成液态水，释放的能量将小于930kJ
12．下列说法中，正确的是（　　）
A．水汽化的过程中，，
B．化学反应中的能量变化都是以热能形式表现出来的
C． ，则正丁烷比异丁烷稳定
D．等质量的固态硫与气态硫完全燃烧的反应热(△H)，前者小于后者
13．下列说法正确的是（　　）
A．氯化钠固体不导电，所以氯化钠是非电解质
B．向纯水中加入碳酸钠能使水的电离平衡正向移动，水的离子积增大
C．如右图研究的是铁的吸氧腐蚀，实验中红色首先在食盐水滴的中心出现
D．常温下，反应4Fe（OH）2（s）+2H2O（l）+O2（g）═4Fe（OH）3（s） 的△H＜0△S＜0
14．下列过程属于非自发的是（　　）
A．电解饱和食盐水制氯气 B．蔗糖在水中溶解
C．冬天水结成冰 D．碳酸钙高温分解
15．下列反应在任何温度下均能自发进行的是（　　）
A．N2H4（l）+ N2O4（l）= N2 (g）+2H2O（l） △H= -546.45 kJ mol-1
B．Mg2Ni（s）+2H2（g）= Mg2NiH4（s） △H= -64.4 kJ mol-1
C．CH4（g）+H2O（g） CO（g）+3H2（g） △H= +206.4 kJ mol-1
D．2N2（g）+O2（g）= 2N2O（g） △H= +163 kJ mol-1
16．已知；(NH4)2CO3(s)═NH4HCO3(s)+NH3(g) △H=+74.9kJ·mol﹣1，下列说法中正确的是（　　）
A．该反应是吸热反应，因此一定不能自发进行
B．该反应熵增，所以一定可以自发进行
C．该反应中ΔS>0、所以高温可以自发进行
D．自发进行的反应可能是放热反应，不能自发进行的反应都是吸热反应
二、综合题
17．氨是化学实验室及化工生产中的重要物质，应用广泛。
（1）已知25℃时：N2(g)＋O2(g) 2NO(g) ΔH=+183kJ/mol
2H2(g)＋O2(g)＝2H2O(l) ΔH=－571.6kJ/mol
4NH3(g)＋5O2(g)＝4NO(g)＋6H2O(l) ΔH=－1164.4kJ/mol
则N2(g)＋3H2(g) 2NH3(g) ΔH=　 　kJ/mol
（2）在恒温恒容密闭容器中进行合成氨反应，起始投料时各物质浓度如下表：
　 N2 H2 NH3
投料Ⅰ 1.0mol/L 3.0mol/L 0
投料Ⅱ 0.5mol/L 1.5mol/L 1.0mol/L
①按投料Ⅰ进行反应，测得达到化学平衡状态时H2的转化率为40%，则该温度下合成氨反应的平衡常数表达式为　 　。
②按投料Ⅱ进行反应，起始时反应进行的方向为　 　（填“正向”或“逆向”）。
③若升高温度，则合成氨反应的化学平衡常数　 　（填“变大”、“变小”或“不变”）。
④L（L1、L2）、X可分别代表压强或温度。下图表示L一定时，合成氨反应中H2(g)的平衡转化率随X的变化关系。
ⅰ.X代表的物理量是　 　。
ⅱ.判断L1、L2的大小关系，并简述理由　 　。
（3）电化学气敏传感器可用于监测环境中NH3的含量，其工作原理示意图如下：
①电极b上发生的是　 　反应（填“氧化”或“还原”）。
②写出电极a的电极反应式　 　。
18．金属钛(Ti)及其合金是高强度、低密度结构材料，在航空航天、医疗器械等领域有着重要用途。目前生产钛的方法之一是将TiO2转化为TiCl4，再进一步还原得到钛。
（1）TiO2转化为TiCl4有直接氯化法(反应a)和碳氯化法(反应b)。
a．TiO2(s) +2Cl2(g)TiCl4(g) +O2(g) ΔH1 =172 kJ·mol-1
b．TiO2(s) +2Cl2(g)+2C (s)TiCl4(g)+2CO (g) ΔH2
已知：C (s) +O2(g)CO2(g) ΔH3= -393.5 kJ·mol-1，2CO (g) +O2(g) 2CO2(g) ΔH4= - 566.0 kJ·mol-1
①直接氯化反应在　 　(填“高温”“低温”)有利于自发进行。
②ΔH2=　 　kJ·mol-1
③碳氯化法中生成CO比生成CO2更有利于TiO2转化为TiCl4，从熵变角度分析可能的原因是　 　。
④已知常压下TCl4的沸点为136℃，从碳氯化反应的混合体系中分离出TiCl4的措施是　 　。
（2）在1. 0 ×105Pa，将TiO2、C、Cl2以物质的量比1：2.2：2进行反应。体系中TiCl4、CO、CO2平衡组成比例(物质的量分数)随温度变化的理论计算结果如图所示。
①已知在200℃平衡时TiO2几乎完全转化为TiCl4，但实际生产中反应温度却远高于此温度，其原因是　 　。
②图中a曲线代表的物质是　 　 ， 原因是　 　。
③反应C (s)+CO2(g) 2CO (g)的平衡常数Kp(1200℃)=　 　 Pa。
19．工业上研究高效处理煤燃烧释放出来的SO2，有利于减小环境污染。在T℃时，利用CO处理SO2的反应为：2CO(g)+SO2(g) 2CO2(g)+S(l) △H=akJ/mol；
（1）已知T℃时：C(s)+ O2(g)=CO(g) △H1=-110.5kJ/mol
S(l)+O2(g)=SO2(g) △H2=-290.0kJ/mol
C(s)+O2(g)=CO2(g) △H3=-390.0kJ/mol
则T℃时，a=　 　。
（2）在T℃下，将1.4molCO和1molSO2通入2L恒容容器中发生上述反应，反应体系气体总物质的量随时间变化如图；在0~10min，反应的平均速率v(CO)=　 　，SO2的平衡转化率 (SO2)=　 　%；在T℃时该反应的平衡常数Kc=　 　L/mol。
（3）实验测得：v正=v(CO)消耗=k正c(CO) c(SO2)，v逆=v(CO2)消耗=k逆 ，k正、k逆为只受温度影响的速率常数。若将（2）中容器内的温度升高（假设各物质的状态不发生变化）， 的值将　 　（填“增大”、“减小”或“不变”)。
（4）某科研团队研究用Fe2(SO4)3(aq)处理SO2：Fe3+溶液吸收SO2发生的离子反应方程式为　 　；其他外界条件不变下，在相同时间内温度对SO2吸收率的影响结果如图，在40℃前，SO2的吸收率随温度变化的可能原因是　 　；在40℃后，SO2的吸收率发生的变化是温度升高该反应逆向移动的结果，导致反应逆向移动的原因：一是该反应为放热反应，二是　 　。
20．环戊烯()无色液体，主要用作共聚单体、溶剂，也可用于有机合成。在催化剂作用下，可通过环戊二烯()选择性氧化制得，体系中同时存在如下反应：
反应I：(g)+H2(g)(g) △H1=-100.3kJ mol-1
(g)反应II：(g)+H2(g)(g) △H2=-109.4kJ mol-1
反应III：(g)+(g)2(g) △H3
已知：选择性=×100%
回答下列问题：
（1）反应III　 　(“是”或者“不是”)自发反应。
（2）为研究上述反应的平衡关系，在T℃下，向某密闭容器中加入amol环戊二烯和4molH2，测得平衡时，容器中环戊二烯和环戊烷()的物质的量相等，环戊烯的选择性为80%，此时H2的转化率为　 　%，反应III以物质的量分数表示的平衡常数Kx3=　 　。
（3）为研究不同温度下催化剂的反应活性，保持其他条件不变，测得在相同时间内，上述反应的转化率和选择性与温度的关系如图所示。环戊二烯氢化制环戊烯的最佳温度为　 　；30℃以上时，环戊烯的选择性降低的可能原因是　 　(填字母)。
A．催化剂活性降低 B．平衡常数变大 C．反应活化能减小
（4）实际生产中采用双环戊二烯()解聚成环戊二烯：(g)2(g) △H＞0。若将3mol双环戊二烯通入恒容密闭容器中，分别在T1和T2温度下进行反应。曲线A表示T2温度下n(双环戊二烯)的变化，曲线B表示T1温度下n(环戊二烯)的变化，T2温度下反应到a点恰好达到平衡。
①曲线B在T1温度下恰好达到平衡时的点的坐标为(m，n)，则m　 　(填“＞”、“＜”或“=”)2，由图像计算n的取值范围是　 　。
②T2温度下，若某时刻容器内气体的压强为起始时的1.5倍，则此时v(正)　 　(填“＞”、“＜”或“=”)v(逆)。
21．在化学反应A(g)+B(g) 2C(g)+D(g) ΔH=QkJ·mol-1过程中的能量变化如图所示，回答下列问题。
（1）ΔH　 　0(填“＞”“＜”或“=”)。
（2）熵变ΔS　 　0(填“＞”“＜”或“=”)。
（3）该反应　 　自发进行(填“能”或“不能”)。
（4）升高温度平衡常数K　 　(填“增大”“减小”或“不变”)，平衡向　 　方向移动。
答案解析部分
1．【答案】C
【解析】【解答】
A．体系有序性越高，即体系的混乱程度越小，熵值就越低，不符合题意；
B.自发过程将导致体系的熵增大，即熵增原理，不符合题意；
C.吸热反应△H＞0，若△S＞0，反应在高温下△H-T△S＜0，反应能自发进行，符合题意；
D.同种物质熵值：气态＞液态＞固态，所以同种物质气态时熵值最大，不符合题意；
故答案为：C。
【分析】熵是表征物质混乱程度的量。
2．【答案】C
【解析】【解答】可逆反应中反应物与生成物同时存在。
故答案为：C
【分析】根据体系中反应物和生成物是否同时存在判断是否属于可逆反应即可。
3．【答案】A
【解析】【解答】A.当可逆反应达到平衡状态时，各物质的浓度不再发生改变，达到化学反应限度，A符合题意；
B.当可逆反应达到平衡状态时，正逆反应速率相等，但不为零，B不符合题意；
C.化学平衡为动态平衡，因正逆反应速率相等，反应物和生成物的浓度都不再改变，C不符合题意；
D.化学平衡为动态平衡，当外界条件发生变化，正逆反应速率不相等时，平衡发生移动，D不符合题意；
故答案为：A
【分析】A.当可逆反应达到平衡状态时，即达到反应的最大限度；
B.可逆反应达到平衡状态时，反应仍在进行；
C.可逆反应的平衡是一种动态平衡；
D.化学平衡会随着条件的改变而改变；
4．【答案】B
【解析】【解答】A．煅烧石灰水的反应是一个熵增焓增的反应，高温下可自发进行，A不符合题意；
B．水分解成氢气与氧气的反应不能自发进行，在外接电源的作用下电解，B项符合题意；
C．双氧水在催化作用下自发分解，C不符合题意；
D．常温下，冰融化为水为自发过程，D不符合题意；
故答案为：B。
【分析】根据ΔH-TΔS<0时反应自发进行分析。
5．【答案】D
【解析】【解答】A. SO2溶于水和H2SO3分解在相同的条件下能够同时进行，属于可逆反应，故A不符合题意；
B. H2和I2化合生成HI和HI分解在相同的条件下能够同时进行，属于可逆反应，故B不符合题意；
C. SO2跟O2化合生成SO3和SO3分解在相同的条件下能够同时进行，属于可逆反应，故C不符合题意；
D. H2O电解生成H2和H2燃烧生成H2O的反应条件不同，不属于可逆反应，故D符合题意；
故答案为：D。
【分析】可逆反应是指在相同的条件下正逆两方向的反应能够同时进行的反应，D中的正方向和逆方向的反应的条件不相同，不是可逆反应。　
6．【答案】D
【解析】【解答】根据v－t图像，对于该可逆反应t1时刻正、逆反应都在进行，0～t1时段v正>v逆，c(Z)在增大；t2时刻v正＝v逆，说明反应达到化学平衡状态；t2～t3时段，反应仍在进行，但由于v正＝v逆，所以各物质的浓度不再发生变化。
故答案为：D
【分析】该图像表示的是可逆反应建立平衡的过程，当正逆反应速率相等时，即达到了平衡状态，据此分析即可。
7．【答案】C
【解析】【解答】A、反应进行的自发趋势与反应速率无关，能自发进行的反应不一定能迅速发生，故A错误；
B、该反应的ΔS>0，ΔH-TΔS<0时才能自发进行，该反应在常温下不能自发进行，则 ，故B错误；
C、该反应的ΔS>0，ΔH>0，在高温时ΔH-TΔS<0，则该反应在一定温度下自发进行，故C正确；
D、催化剂能降低反应的活化能，但不影响反应的焓变，故D错误；
故答案为：C。
【分析】当ΔH-TΔS<0时反应自发进行。
8．【答案】D
【解析】【解答】A．该反应当中，反应前气体的计量系数和为3，反应后气体的计量系数和为2，故反应的△S<0，A不符合题意；
B．加压向气体计量系数减小的方向移动，对于该反应来说是正向移动，SiHCl3平衡产率增大，B不符合题意；
C．由题干信息可知，该反应为放热反应，升高温度平衡逆向移动，即高温时Si的平衡转化率比低温时小，C不符合题意；
D．由图可知，当 ＞3，SiHCl3平衡产率减小，说明此时SiHCl3参与了其他的反应，导致平衡体系内SiHCl3浓度降低，产率降低，D符合题意；
故答案为：D。
【分析】A.该反应是气体体积减小的反应，ΔS<0；
B.增大压强平衡正向移动；
C.该反应为放热反应，升温平衡逆向移动。
9．【答案】D
【解析】【解答】A．根据题干信息，此过程是体系从混乱程度小向混乱程度大变化的过程，即熵增大的过程，A不符合题意；
B．由分析可知，此过程为自发过程，而且没有热量的吸收或放出，B不符合题意；
C．自发过程就是指在一定条件下，不用借助外力就能自发进行的过程，C不符合题意；
D．由分析可知，此过程是自发不可逆的，D符合题意；
故答案为：D。
【分析】根据题干信息可知，该过程中，△H=0，△S＞0，所以△G=△H-T△S＜0，即该过程为自发过程；其逆过程的△H=0，△S＜0，所以△G=△H-T△S＞0，不能自发进行，即不可逆。据此分析。
10．【答案】D
【解析】【解答】A.C和O2的反应为放热反应，A不符合题意；
B.该反应可看做CH3COOH和O2反应的逆反应，CH3COOH和O2的反应为放热反应，因此该反应的逆反应为吸热反应，B不符合题意；
C.2molSO2和1molO2并未完全反应，而热化学方程式中的反应热应是指物质完全反应放出的热量，C不符合题意；
D.某些放热反应难以发生，某些吸热反应容易发生，D符合题意；
故答案为：D
【分析】A.C和O2的反应为放热反应；
B.该反应可看做CH3COOH和O2反应的逆反应；
C.2molSO2和1molO2并未完全反应；
D.某些放热反应难以发生，某些吸热反应容易发生；
11．【答案】D
【解析】【解答】A. 由已知的能量变化图可知，1molH2O(g)分解为2molH与1molO时吸收930kJ热量，A不符合题意；
B. 由已知的能量变化图可知，H2(g)+O2(g)=H2O(g)△H=反应物断键吸收的能量-生成物成键释放的能量=(436+249-930)kJ/mol=-245kJ/mol，则热化学方程式为：2H2(g)+O2(g)=2H2O(g)△H=245kJ/mol×2=-490kJ/mol，B不符合题意；
C. 甲吸收能量生成乙，乙释放能量生成丙，乙的能量最高，甲生成丙为放热反应，则甲的能量高于丙，则甲、乙、丙中物质所具有的总能量大小关系为乙甲>丙，C不符合题意；
D. 乙→丙的过程中生成气态水时，释放930kJ的能量，若生成液态水，气态水转变为液态水会继续释放能量，则释放的能量将大于930kJ，D符合题意；
故答案为：D
【分析】根据图像中能量变化的数据分析。
12．【答案】A
【解析】【解答】A．水变成蒸气吸热，，气化后熵增加，则，A项符合题意；
B．化学反应中的能量变化有的以热能形式表现出来，有的以光能、电能等形式表现出来，B项不符合题意；
C． ，则异丁烷所具有的能量更低，所以异丁烷相对更稳定，C项不符合题意；
D．同种物质不同状态的能量，气态大于固态，因此等质量时，气态硫完全燃烧放出的热量更多，△H更小，D项不符合题意；
故答案为：A。
【分析】A．液体变成气体吸热，气化后熵增加；
B．化学反应中的能量变化有的以热能形式表现出来，有的以光能、电能等形式表现出来；
C．能量越低，越稳定；
D．同种物质不同状态的能量，气态大于固态。
13．【答案】D
【解析】【解答】解：A．氯化钠溶于水或者熔融状态下能够导电，属于电解质，故A错误；
B．水的离子积只受温度影响，温度不变，水的离子积不变，故B错误；
C．食盐水周围液体少，氧气量多，所以红色首先在食盐水滴的周围出现，故C错误；
D．常温下，反应4Fe（OH）2（s）+2H2O（l）+O2（g）=4Fe（OH）3（s）能自发进行，应满足△H﹣T △S＜0，该反应为熵减反应，即△S＜0，说明是放热反应，△H＜0，故D正确；
故选：D．
【分析】A．溶于水或者熔融状态下能够导电的化合物是电解质；
B．水的离子积只受温度影响；
C．食盐水周围液体少，氧气量多，所以红色首先在食盐水滴的周围出现；
D．该反应能自发进行，且△S＜0，应满足△H﹣T △S＜0，据此判断焓变值．
14．【答案】A
【解析】【解答】A．饱和食盐水电解制取氯气时需要外加电源，该过程需要外力，所以属于非自发过程，A符合题意；
B．蔗糖在水中溶解不需要外力作用就可以发生，因此属于自发过程，B不符合题意；
C．冬天水结成冰不需要外力作用就可以发生，因此属于自发过程，C不符合题意；
D．在高温条件下碳酸钙发生分解反应，不再需要外力就可以发生，因此该高温条件下的分解过程为自发过程，D符合题意；
故答案为：A。
【分析】根据ΔH-TΔS<0时反应自发进行分析。
15．【答案】A
【解析】【解答】A. S>0， H<0，则任何温度下， G= H-T S<0，A符合题意；
B. S<0， H<0，则低温下， G= H-T S<0，B不合题意；
C. S>0， H>0，则高温下， G= H-T S<0，C不合题意；
D. S<0， H>0，则任何温度下， G= H-T S>0，D不合题意。
故答案为：A。
【分析】物质的状态由固态或液态变为气态，或生成气体越多，则混乱度越大，熵值越大，反之越小；反应是否自发进行，由熵变、焓变、温度共同决定， G= H-T S：
①当 G= H-T S<0时，反应向正反应方向自发进行；
②当 G= H-T S=0时，反应达到平衡状态；
③当 G= H-T S>0时，反应不能向正反应方向自发进行，据此分析解答。
16．【答案】C
【解析】【解答】A．反应为吸热反应，△H>0、ΔS>0 ，由反应自发进行的依据是△H-TΔS 0可知，当高温时可以自发进行，所以A不符合题意；
B.该反应ΔS>0、△H>0只有当△H-TΔS<0时才能自发进行，即高温时才能自发进行，所以B不符合题意；
C. 该反应中ΔS>0、所以高温可以自发进行，C符合题意；
D.无论放热反应还是吸热反应只要△H-TΔS<0就能自发进行，所以D不符合题意，
故答案为C。
【分析】根据自由能判据进行分析自发进行的条件即可。
17．【答案】（1）－92.2
（2）K＝ ；逆向；减小；温度；L2＞L1，其他条件相同时，增大压强有利于平衡向气体体积缩小的方向移动，从而提高H2(g)的平衡转化率
（3）还原；2NH3－6e－＋6OH－＝N2＋6H2O
【解析】【解答】（1）已知25℃时：①N2(g)＋O2(g) 2NO(g) ΔH=+183 kJ/mol②2H2(g)＋O2(g)＝2H2O(l) ΔH=－571.6kJ/mol③4NH3(g)＋5O2(g)＝4NO(g)＋6H2O(l) ΔH=－1164.4kJ/mol根据盖斯定律①+②×3/2﹣1/2×③得N2(g)＋3H2(g) 2NH3(g)△H＝－92.2kJ/mol；（2）①因为平衡常数等于生成物浓度的幂次方之积与反应物浓度的幂次方之积的比值，所以N2(g)＋3H2(g) 2NH3(g)的平衡常数表达式为K＝ ；②按投料Ⅱ将氨气完全转化到右边，则与投料Ⅰ完全相同，为完全等效平衡，所以按投料Ⅱ进行反应平衡时H2的浓度为3.0mol/L×（1－40%）＝1.8mol/L＞1.5mol/L，所以按投料Ⅱ进行反应，起始时反应进行的方向为逆向；③由（1）得出合成氨为放热反应，所以升高温度平衡向逆反应方向移动，所以反应的化学平衡常数变小；④i、由图可知，X越大，氢气转化率越低，升高温度平衡向逆反应方向移动，则氢气转化率减小，则X表示温度；ii、由N2(g)＋3H2(g) 2NH3(g)△H＜0可知温度高，氢气转化率减小，压强大，平衡正向移动，氢气转化率增大，图中等温度时L2对应的氢气转化率增大，则压强L1＜L2；（3）①Pt电子通入氨气生成氮气，说明氨气被氧化，为原电池负极，则b为正极，氧气得电子被还原发生还原反应；②因为a极为负极，负极是氨气发生失去电子的氧化反应变成氮气，且OH－向a极移动参与反应，故电极反应式为2NH3－6e－＋6OH－＝N2＋6H2O。
【分析】（1）根据盖斯定律可以计算出氮气和氢气制取氨气的焓变；
（2）①化学平衡常数等于生成物的浓度幂之积与反应物的浓度幂之积之比；
③合成氨是放热的反应，所以升高温度其平衡常数会减小；
④升高温度平衡会逆向进行；
（3）b电极是正极，得到电子，发生的是还原反应；
电极a发生的反应是氨气失去电子结合氢氧根离子生成氮气和水。
18．【答案】（1）高温；-49；生成CO反应的 ΔS更大，更有利于反应正向进行；降温冷凝
（2）温度较高时，反应速率加快，单位时间内得到的产品更多；CO；CO2 (g) ＋C (g)2CO(g)　 ΔH>0，温度升高，平衡向正向移动，CO物质的量分数逐渐升高；8×104
【解析】【解答】（1）①直接氯化时ΔH1 =172 kJ·mol-1；所以反应在高温有利于自发进行；故答案为：高温。
②已知：a．TiO2(s) +2Cl2(g)TiCl4(g) +O2(g)ΔH1 =172 kJ·mol-1；c．C (s) +O2(g)CO2(g) ΔH3= -393.5 kJ·mol-1；d.2CO (g) +O2(g) 2CO2(g) ΔH4= - 566.0 kJ·mol-1；所以反应b．TiO2(s) +2Cl2(g)+2C (s)TiCl4(g)+2CO (g)：b=a+2c-d，所以ΔH2=ΔH1+2ΔH3-ΔH4=-49 kJ·mol-1；故答案为：-49。
③生成CO反应的中ΔS更大，所以碳氯化法中生成CO比生成CO2更有利于TiO2转化为TiCl4，更有利于反应正向进行；故答案为：生成CO反应的 ΔS更大，更有利于反应正向进行。
④常压下TCl4的沸点为136℃，大于四氯化碳沸点可用降温冷凝法将TCl4从碳氯化反应的混合体系中分离；故答案为：降温冷凝。
（2）①虽然在200℃平衡时TiO2几乎完全转化为TiCl4，温度较高时，反应速率加快，单位时间内得到的产品更多，所以实际生产中反应温度却远高于此温度；故答案为：温度较高时，反应速率加快，单位时间内得到的产品更多。
②曲线a代表的物质的比例随着温度升高而增大，CO2 (g) ＋C (g)2CO(g) ΔH>0，温度升高，平衡向正向移动，CO物质的量分数逐渐升高，所以曲线a代表的物质为CO；故答案为：CO；CO2 (g) ＋C (g)2CO(g) ΔH>0，温度升高，平衡向正向移动，CO物质的量分数逐渐升高。
③；故答案为：8×104。
【分析】（1）①依据ΔG=ΔH-TΔS＜0分析；
②根据盖斯定律计算；
③依据熵增的原理分析；
④利用已知信息分析；
（2）①依据影响反应速率和化学平衡的因素分析；
②依据化学平衡移动原理分析；
③利用三段式法计算。
19．【答案】（1）-269
（2）0.06mol/(L min)；60；180
（3）减小
（4）2Fe3++SO2+2H2O=2Fe2++SO42-+4H+；温度越高，反应越快；Fe3+水解程度增大导致c(Fe3+)减小，c(H+)增大；SO2溶解性减小，导致c(SO2)减小
【解析】【解答】（1）已知T℃时：反应①C(s)+ O2(g)=CO(g) △H1=-110.5kJ/mol，反应②S(l)+O2(g)=SO2(g) △H2=-290.0kJ/mol，反应③C(s)+O2(g)=CO2(g) △H3=-390.0kJ/mol
则，按盖斯定律，2×③-2×①-②即得2CO(g)+SO2(g) 2CO2(g)+S(l) △H=akJ/mol；则△H =2×△H3-2×△H1-△H2=2×(-390.0kJ/mol)-2×(-110.5kJ/mol)-(-290.0 kJ/mol)=-269 kJ/mol ，即T℃时，a=-269；
答案为：-269；（2） ，则x=0.6 mol，则 ； =60%； ；
答案为：0.06mol/(L min)； 60； 180；（3）T℃时容器（2）内发生的反应2CO(g)+SO2(g) 2CO2(g)+S(l) △H=-269kJ/mol，若升温，则正、逆反应速率均增大，但是吸热方向的逆反应速率增加得更快，则v正＜v逆，k正c(CO) c(SO2)＜k逆 ，故 ，
当温度升高时，KC变小，则 减小；
答案为：减小；（4）Fe3+与SO2发生氧化还原反应得到Fe3和SO42-，则离子方程式为：2Fe3++SO2+2H2O=2Fe2++SO42-+4H+；从图知，40℃前随温度升高，相同时间内SO2吸收率随着增大，从温度对反应的影响可以推知：温度越高，反应越快，相同时间内SO2吸收率就高；温度上升超过40℃，SO2的吸收率有所下降，则温度对反应速率的直接影响不再是主要原因，因而要找间接影响，由于Fe3+会水解、二氧化硫的溶解性会随温度升高而减小，这些都可能影响到相同时间内SO2吸收率，故可能原因为：温度上升超过40℃，Fe3+水解程度增大导致c(Fe3+)减小，c(H+)增大；SO2溶解性减小，导致c(SO2)减小；
答案为：2Fe3++SO2+2H2O=2Fe2++SO42-+4H+；温度越高，反应越快； Fe3+水解程度增大导致c(Fe3+)减小，c(H+)增大；SO2溶解性减小，导致c(SO2)减小。
【分析】（1）应用盖斯定律即可求算a；（2）结合已知条件及图示信息，可知图中纵坐标为混合气体的物质的量，则平衡是混合气体的物质的量一共为1.8mol，据此用三段式计算即可；（3）要判断（2）中容器内的温度升高后 的值将如何变化，可把升温后正、逆反应速率的变化通过测得的2个速率方程——v正=v(CO)消耗=k正c(CO) c(SO2)，v逆=v(CO2)消耗=k逆 变形，找出 的变化情况；（4）Fe3+溶液吸收SO2发生氧化还原反应，从图知，在相同时间内温度对SO2吸收率的影响是40℃前随温度升高而增大，则可能原因从温度对反应速率的影响回答；在40℃后，SO2的吸收率有所下降，则考虑温度升高对铁离子和二氧化硫间接带来的浓度影响；
20．【答案】（1）不是
（2）25a；16
（3）30℃；A
（4）＜；4.8＜n＜6；＞
【解析】【解答】（1）反应Ⅲ=反应Ⅰ-反应Ⅱ，ΔH3=ΔH1-ΔH2=[-100.3-(-109.4)]kJ·mol-1=＋9.1kJ·mol-1，△H3大于零，熵变小于零，自由能大于零，非自发，故答案为：不是；
（2）设平衡时容器中的环戊二烯和环戊烷的物质的量为xmol，则反应中消耗的环戊二烯的物质的量为(a-x)mol，因为环戊烯的选择性为80%，所以环戊烯的物质的量为，根据碳原子守恒可得，解得，所以H2的转化率为；平衡时容器内环戊二烯和环戊烷的物质的量均为，环戊烯的物质的量为，则环戊二烯、环戊烷、环戍烯的物质的量分数分别为、、，则；故答案为：25a；16；
（3）根据图象可知，该体系温度为30℃左右时，环戊烯的选择性和环戊二烯的转化率都很高，因此最佳温度为30℃；
A．催化剂的活性在一定温度范围内最大，高于或低于这个温度范围，催化剂的活性降低，导致选择性降低，A正确；
B．催化剂对化学平衡移动无影响， B不正确；
C．使用催化剂，降低反应活化能，催化剂的活性降低，活化能应增大，C不正确；
故答案为：A
故答案为：30；A；
（4）①根据图象可知，相同时间段内，环戊二烯表示的反应速率大于双环戊二烯表示的反应速率，因此T1>T2，温度高，反应速率快，达到平衡时所用的时间短，即m＜2；在T2温度下，达到平衡，消耗双环戊二烯的物质的量为(3-0.6)mol=2.4mol，此时生成环戊二烯的物质的量为2.4×2mol=4.8mol，因为T1>T2，该反应为吸热反应，升高温度，平衡向正反应方向移动，则n>4.8mol，假设双环戊二烯全部反应，则生成环戊二烯的物质的量为6mol，但该反应为可逆反应，不能进行到底，因此n＜6mol，综上所述，得出n的范围为4.8＜n＜6；故答案为：＜，4.8＜n＜6；
②由①的分析可知，T2温度下，达到平衡时，生成环戊二烯的物质的量为4.8mol，容器内气体的总物质的量为0.6mol+4.8mol=5.4mol，相同条件下，压强之比等于气体物质的量的之比，则平衡时，容器内的气体压强为起始时容器内压强的1.8倍，该反应为气体体积增大的反应，由于1.8>1.5，当容器内气体的压强为起始时的1.5倍时，反应正向进行，即v(正)>v(逆)；故答案为：>。
【分析】（1）依据ΔG=ΔH-TΔS＜0分析；
（2）根据碳原子守恒，平衡转化率是指平衡时已转化了的某反应物的量与转化前该反应的量之比；化学平衡常数是可逆反应达到平衡状态时各种生成物浓度幂之积与各种反应物浓度幂之积的比值；
（3）根据图象，依据影响化学平衡的因素分析；
（4）根据图象，依据影响反应速率和化学平衡的因素分析。
21．【答案】（1）＜
（2）＞
（3）能
（4）减小；逆反应
【解析】【解答】(1)由图象可知，反应物的键能总和E1<生成物键能总和E2，则ΔH= E1- E2<0，即Q<0，所以该反应为放热反应；
(2) 由反应方程式可知，反应前后气体体积增大，所以熵变ΔS >0；
(3) 由ΔH-TΔS <0可判断，该反应能够自发进行；
(4)由于该反应是放热反应，升高温度，平衡逆向移动，所以平衡常数K减小。
【分析】（1）根据反应物和生成物能量的相对大小，确定反应的热效应；
（2）根据反应前后气体分子数的变化分析熵变；
（3）若ΔH-TΔS<0，则反应能自发进行；
（4）根据温度对平衡移动的影响，分析升高温度平衡常数的变化；