2.1 化学反应的方向 同步训练 (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 同步训练
一、单选题
1．下列说法中正确的是（　　）
A．吸热、熵增的非自发反应在高温条件下也可能转变为自发进行的反应
B．熵增反应都是自发的，熵减反应都是非自发的
C．放热反应都是自发的，吸热反应都是非自发的
D．放热、熵增的自发反应在一定的条件下也可能转变为非自发反应
2．在刚刚过去的炎热的夏天，湖泊水位大幅下降，这其中有水分蒸发的原因。在水蒸发形成水蒸气的过程中，其焓变和熵变的大小正确的是（　　）
A． B．
C． D．
3．下列说法正确的是
A．放热反应一定是自发反应
B．熵增的反应不一定是自发反应
C．固体溶解一定是熵减小的过程
D．非自发反应在任何条件下都不能发生
4．在一定容积的密闭容器中进行反应：N2(g)+3H2(g) 2NH3(g)。已知反应过程中某一时刻N2，H2，NH3的浓度分别为0.1mol/L，0.3mol/L，0.2mol/L。当反应达到平衡时，可能存在的数据是（　　）
A．N2为0.2mol/L，H2为0.6mol/L B．N2为0.15mol/L
C．N2，H2均为0.18mol/L D．NH3为0.4mol/L
5．在溶液中滴加5~6滴溶液充分反应后，再进行下列实验，其中可以证明溶液和溶液的反应有一定限度的是（　　）
A．取反应后的溶液少许，再滴加溶液，观察是否有沉淀产生
B．加入振荡后静置，取出下层液体，观察下层液体颜色
C．加入振荡后静置，取出上层液体，滴加溶液观察是否变红
D．加入振荡后静置，取出上层液体，滴加溶液观察是否有白色沉淀
6．表示阿伏加德罗常数的值，下列说法正确的是（　　）
A．常温常压下，所含原子数为
B．与浓硫酸反应，生成的分子数为
C．与充分反应，转移的电子数为
D．标况下，所含分子数为
7．下列变化过程中，ΔS<0的是（）
A．氯化钠溶于水中
B．NH3(g)与HCl(g)反应生成NH4Cl(s)
C．汽油的燃烧
D．煅烧石灰石得到生石灰和二氧化碳
8．下列说法错误的是（　　）
A．1mol在不同状态时的熵值：
B．凡是放热反应都是自发的，吸热反应都是非自发的
C． 能否自发进行与温度有关
D．常温下反应能自发进行，则
9．在25℃和1.01×105Pa时，2N2O5(g) 4NO2(g) + O2(g) △H=+56.7kJ／mol，能自发进行的合理解释是（　　）
A．是吸热反应 B．是放热反应
C．是熵减反应 D．是熵增效应大于能量效应
10．N2O和CO是环境污染性气体，可在Pt2O＋表面转化为无害气体，有关化学反应的物质变化过程及能量变化过程分别如图甲、乙所示。下列说法错误的是（　　）
A．总反应为N2O(g)＋CO(g)=CO2(g)＋N2(g) ΔH=ΔH1＋ΔH2
B．为了实现转化，需不断向反应器中补充Pt2O＋和Pt2O
C．该反应正反应的活化能小于逆反应的活化能
D．总反应的ΔH=-226 kJ·mol-1
11．下列过程中，属于非自发过程的是（　　）
A．N2和O2混合
B．常温、常压下，石墨转化为金刚石
C．H2和O2化合生成H2O
D．C+O2 CO2
12．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．反应NH4HCO3(s)=NH3(g)＋H2O(g)＋CO2(g)ΔH＝＋185.57 kJ· mol－1能自发进行，是因为体系有自发地向混乱度增大的方向转变的倾向
C．因为焓变和熵变都与反应的自发性有关，因此焓变或熵变均可以单独作为判断反应能否自发进行的判据
D．在其他外界条件不变的情况下，使用催化剂，可以改变化学反应进行的方向
13．某科学家利用二氧化铈(CeO2)在太阳能作用下将H2O 转变为H2。其过程如下：
mCeO2 (m-x)CeO2·xCe+xO2
(m-x)CeO2·xCe+xH2O+xCO2 mCeO2+xH2+xCO
下列说法错误的是（　　）
A．该过程中CeO2是催化剂
B．该过程实现了太阳能向化学能的转化
C．上图中 H1 = H2 + H3
D．从H2O(l)变成H2O(g)是熵增的过程
14．在25℃，101kPa条件下，下列熵值的大小比较正确的是（　　）
A．S(1molH2)>S(1molSO2) B．S(2molH2)>S(3molH2)
C．S(2molNaCl)S(1molCaCO3)
15．在一定条件下，某可逆反应的正反应速率、逆反应速率随时间的变化曲线如下图所示。下列有关说法中正确的是（　　）
A．t1时刻，正反应速率小于逆反应速率
B．t2时刻的正反应速率小于t3时刻的逆反应速率
C．t4时刻，反应处于平衡状态，正、逆反应速率均为0
D．t4时刻，保持其他条件不变，升高温度，正、逆反应速率均加快
16．研究化学反应进行的方向对于反应设计等具有重要意义，下列说法正确的是（　　）
A．△H <0、△S >0的反应在温度低时不能自发进行
B．在其他外界条件不变的情况下，汽车排气管中使用催化剂，可以改变产生尾气的反应方向
C．反应 CaCO3(s) = CaO(s)+CO2(g)在室温下不能自发进行，说明该反应的△H <0
D．一定温度下，反应 MgCl2(l) =Mg(l)+Cl2(g)的 △H >0、△S >0
二、综合题
17．氮的氧化物是大气污染物之一，用活性炭或一氧化碳还原氮氧化物，可防止空气污染。回答下列问题：
（1）汽车尾气中常含有碳烟、CO、NO等有害物质，尾气中含有碳烟的主要原因为　 　。
（2）已知在298K和101kPa条件下，有如下反应：
反应①：C(s)+O2(g)=CO2(g) ΔH1=-393.5kJ·mol-1
反应②：N2(g)+O2(g)=2NO(g) ΔH2=+180.5kJ·mol-1
若反应 CO2(g)+ N2(g) C(s)+NO(g)的活化能为akJ·mol-1，则反应C(s)+2NO(g) CO2(g)+N2(g)的活化能为　 　kJ·mol-1。
（3）在常压下，已知反应2CO(g)+2NO(g) N2(g)+2CO2(g) ΔH(298K)=-113.0kJ·mol-1，ΔS(298K)=-145.3J/(mol·K)，据此可判断该反应在常温下　 　（填“能”或“不能”）自发进行。
（4）向容积为2L的真空密闭容器中加入活性炭（足量）和NO，发生反应C(s)+2NO(g) N2(g)+CO2(g)，NO和N2的物质的量变化如表所示，在T1℃、T2℃分别到达平衡时容器的总压强分别为p1kPa、p2kPa。
物质的量/mol T1℃ T2℃
0 5min 10min 15min 20min 25min 30min
NO 2.0 1.16 0.80 0.80 0.50 0.40 0.40
N2 0 0.42 0.60 0.60 0.75 0.80 0.80
①0~10min内，以NO表示的该反应速率v（NO）=　 　kPa·min-1。
②第15min后，温度调整到T2，数据变化如表所示，则p1　 　p2（填“>”、“<”或“=”）。
③若30min时，保持T2不变，向该容器中再加入该四种反应混合物各2mol，再次达平衡时NO的体积百分含量为　 　。
（5）为探究温度及不同催化剂对反应2NO(g)+2CO(g)+ N2(g)+2CO2(g)的影响，分别在不同温度、不同催化剂下，保持其它初始条件不变重复实验，在相同时间内测得NO转化率与温度的关系如图所示：
①在催化剂乙作用下，图中M点对应的速率（对应温度400℃）v正　 　v逆（填“>”、“<”或“=”），其理由为　 　。
②温度高于400℃，NO转化率降低的原因可能是　 　。
18．碳中和是我国的重要战略目标，以和为原料合成受到广泛关注。
该过程主要涉及以下反应：
反应I
反应II
回答下列问题：
（1）已知：，反应I的　 　0(填“>”、“<”或“=”)，反应I和II的吉布斯自由能与热力学温度(T)之间的关系如图所示，　 　。
（2）向密闭容器中充入、反应合成，平衡时各组分的体积分数随温度变化如图所示。
①在工业上，常选用作为合成温度，原因是　 　。
②时对甲烷的选择性=　 　(保留2位有效数字，已知：选择性=生成的物质的量/参与反应的的物质的量)，该温度下反应II的　 　。(保留2位有效数字，已知：分压=组分物质的量分数×总压)
（3）光催化剂在光能作用下，电子发生跃迁，形成类似于电解池的阴阳极，将转变为。酸性环境下该过程的电极反应式为　 　。
19．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）生成氢气：将水蒸气通过红热的炭即产生水煤气。 ΔH=+131.3kJ mol-1，ΔS=+133.7J mol-1 K-1，该反应在低温下　 　(“能”或“不能”)自发进行。
（2）已知在400℃时，的。相关化学键键能数据为
化学键 N≡N H-H N-H
键能 946 436 390.8
回答下列问题：①在400℃时，(g的K2=　 　(填数值)，ΔH=　 　。
②400℃时，在1L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4mol、2mol、4mol，则此时反应　 　(填“>”“<”“=”或“不能确定”)。
③若在恒温、恒压条件下向平衡体系中通入氩气，则合成氨反应的平衡　 　(填“向左”“向右”或“不”)移动；使用催化剂　 　(填“增大”“减小”或“不改变”)反应的ΔH。
（3）氮的固定一直是科学家研究的重要课题，合成氨则是人工固氮比较成熟的技术，其原理为，在不同温度、压强和相同催化剂条件下，初始时N2、H2分别为0.1mol、0.3mol时，平衡后混合物中氨的体积分数(φ)如图所示。
①其中，p1、p2和p3由大到小的顺序是　 　
②若在250℃、p1为105Pa的条件下，反应达到平衡，此时B点N2的分压为　 　Pa(分压=总压×物质的量分数，保留一位小数)。
20．
（1）I.某学生为了探究锌与盐酸反应过程中速率的变化，在100mL稀盐酸中加入足量的锌，用排水集气法收集反应放出的氢气，实验记录如下：
时间/min 1 2 3 4 5
氢气体积/mL 50 120 232 290 310
　 　(填“0～1”“1～2”“2～3”“3～4”或“4～5”)min时间段反应速率最大，原因是　 　。
（2）　 　(填“0～1”“1～2”“2～3”“3～4”或“4～5”)min时间段反应速率最小，原因是　 　。
（3）如果要减缓反应速率而又不减少产生氢气的量，下列措施你认为可行的是____。
A．加入KCl溶液 B．通入HCl气体
C．加入NaOH固体 D．加入溶液
（4）II.温度一定，在一个2L的恒容密闭容器中，A、B、C三种气体物质的浓度随时间的变化曲线如图所示。根据图中数据，试填写下列空白：
该反应的化学方程式为　 　。从开始到平衡时C的反应速率为　 　，A的转化率为　 　。
（5）下列叙述能说明该反应已达到化学平衡状态的是____(填序号)。
A．A与C的浓度相等
B．相同时间内消耗3nmolA，同时生成3nmolA
C．相同时间内消耗3nmolA，同时消耗nmolB
D．混合气体的总质量不随时间的变化而变化
E．B的体积分数不再发生变化
F．混合气体的密度不再发生变化
G．混合气体的压强不再发生变化
21．尿素[CO(NH2)2]是首个由无机物人工合成的有机物。
（1）工业上用CO2和NH3在一定条件下合成，其反应方程式　 　。
（2）在一个2L的密闭容器内，当起始投入量氨碳比 =4，CO2的转化率随时间的变化关系如下图所示。
① A点的逆反应速率v逆(CO2) 　 　B点的正反应速率为v正(CO2)(填“大于”、“小于”或“等于”）
②假设氨的起始投入量为8mol，求从开始到达到平衡状态这段时间内v(NH3)=　 　。
③NH3的平衡转化率为　 　。
④单纯从制备的成本角度考虑，我们希望氨碳比 尽可能　 　(“大”、“小”)因为　 　。
答案解析部分
1．【答案】A
【解析】【解答】解：根据复合判据分析△G=△H-T△S。当的反应能够自发进行。A.当△H>0，△S>0，高温时△G可能小于0，可能自发进行，故符合题意；
B. 熵增或熵减的反应，需要考虑反应是放热还是吸热，故不符合题意；
C.放热反应中△H<0，若△S>0，反应能自发进行，若△S<0反应可能不自发进行，故不符合题意；
D.放热、熵增的自发反应的△H<0，△S>0，则△G<0，则反应为自发进行，温度高低都为自发进行，故不符合题意。
故答案为：A。
【分析】熵、焓变一般不能直接判断反应能否自发进行，可根据复合判据分析△G=△H-T△S是否为小于零判断反应能否自发进行。
2．【答案】B
【解析】【解答】在水蒸发形成水蒸气的过程，是吸热且混乱度增加的过程，则其焓变和熵变均大于0，B符合题意；
故答案为：B。
【分析】同一物质由液态变为气态的过程需要吸收热量，体系的熵增加。
3．【答案】B
【解析】【解答】A．反应自发进行的判断依据是△H-T△S＜0，放热反应△H＜0，若△S＜0，高温下是非自发进行的反应，故A不符合题意；
B．依据△H-T△S＜0反应自发进行，△H-T△S＞0属于非自发进行分析，熵增大反应△S＞0，△H＞0低温下反应自发进行，高温下反应不能自发进行，熵增的反应不一定是自发反应，故B符合题意；
C．混乱度越大，熵值越大，则固体溶解是一个熵增大的过程，故C不符合题意；
D．非自发反应在一定条件下也能发生，如碳酸钙的分解反应在常温下是非自发反应，但是在高温下能自发进行，故D不符合题意；
故答案为：B。
【分析】A.反应是否自发与反应吸热还是放热无关；
C.混乱度越大，熵值越大；
D.非自发反应在一定条件下也能发生。
4．【答案】B
【解析】【解答】A、可逆反应不能进行到底，N2的范围是0－0.2mol·L－1，H2的范围是0－0.6mol·L－1，NH3的范围是0－0.4mol·L－1，不能取得最大值和最小值，故A不符合题意；
B、氮气物质的量浓度在范围内，故B符合题意；
C、虽然氮气和氢气物质的量浓度在范围内，N2和H2都是反应物，浓度要么都增加，要么都减小，故C不符合题意；
D、此反应是可逆反应，不能进行到底，故D不符合题意。
故答案为：B
【分析】利用极端假设法，假设氮气和氢气完全转化为氨气，则氨气浓度恒小于0.4mol/L
假设氨气完全转化为氮气和氢气，则氮气恒小于0.2mol/L，则氢气浓度恒小于0.6mol/L
5．【答案】C
【解析】【解答】A．FeCl3的量少，I-有剩余，Ag+跟剩余的I-反应生成AgI沉淀，跟反应是否可逆无关，A不符合题意；
B．无论该反应是否可逆，溶液中一定有碘单质，下层一定会呈紫红色，B不符合题意；
C．由分析可知，加KSCN溶液，如果溶液变红，证明溶液中还有Fe3+，该反应为可逆反应，若溶液不变红，证明溶液中Fe3+已经全部转换为Fe2+，该反应不可逆，C符合题意；
D．上层清液一定含Cl-，一定会产生白色AgCl，与本反应是否可逆无关，D不符合题意；
故答案为：C。
【分析】A.KI过量，加入硝酸银，银离子直接结合碘离子生成AgI；
B.氯化铁和KI反应一定有单质碘生成；
C.若存在Fe3+，说明Fe3+未完全反应，该反应为可逆反应；
D.上层清液一定含Cl-，一定会产生白色AgCl。
6．【答案】A
【解析】【解答】A. 18gH2O的物质的量为1mol，一个水分子中含有3个原子，所以18gH2O共含有3mol原子，A符合题意；
B.Cu可与浓硫酸发生反应，与稀硫酸不反应， 最终生成SO2的分子数小于0.05NA，B不符合题意；
C.合成氨是一个可逆反应，反应平衡后转移电子总量小于6NA，C不符合题意；
D.CCl4为液体，不能利用Vm进行计算，D不符合题意；
故答案为：A
【分析】A.1mol 水分子中共含有3mol原子，根据n==进行分析。
B.随着反应的进行，浓硫酸逐渐变稀，铜与稀硫酸不反应。
C.该反应为可逆反应。
D.标况下，CCl4为液体，无法运用公式n=进行计算。
7．【答案】B
【解析】【解答】A．氯化钠溶于水中变化过程中固体溶解到水中形成溶液，熵值增大，△S＞0，故A不符合题意；
B.NH3(g)与HCl(g)反应生成NH4Cl(s)，熵值减小，△S＜0，故B符合题意；
C.汽油的燃烧过程中液体变化为气体，熵值增大，△S＞0，故C不符合题意；
D.CaCO3(s)分解为CaO(s)和CO2(g)，熵值增大，△S＞0，故D不符合题意；
故答案为：B。
【分析】熵主要是表示是体系的混乱度，＜0，主要说明的是混乱度减小，故主要是气体或者是离子在减少在减少
8．【答案】B
【解析】【解答】A．同一物质，气态时熵值最大，液态时次之，固态时最小，1mol在不同状态时的熵值：，A不符合题意；
B． 反应能自发进行，所以放热反应不一定是自发的，吸热反应可能是自发的，B符合题意；
C． ，，该反应在较低温度下不能自发进行，而在较高温下能自发进行，所以能否自发进行与温度有关，C不符合题意；
D．，，常温下，能自发进行，，则，D不符合题意；
故答案为：B。
【分析】A.等物质的量的同种物质，熵值：气态>液态>固态；
C.根据时反应自发进行分析；
D.根据时反应自发进行分析。
9．【答案】D
【解析】【解答】A.吸热反应△H＞0，△S＞0，高温△H-T△S可能大于0，为非自发反应，故A不选；
B.本反应△H＞0，是吸热反应，故B不选；
C.本反应是熵增加的反应，△H＞0，高温△H-T△S可能大于0，为非自发反应，故C不选；
D.熵增效应大于能量效应，△S＞0，△H＞0，△H-T△S＜0，反应能自发进行，故D选。
故答案为：D。
【分析】根据自由能判据△G=△H-T△S，结合该反应的焓变和熵变进行分析即可。
10．【答案】B
【解析】【解答】A．根据图甲，①
②
根据盖斯定律①+②得N2O(g)＋CO(g)=CO2(g)＋N2(g) ΔH=ΔH1＋ΔH2，故A不符合题意；
B．总反应为N2O(g)＋CO(g)=CO2(g)＋N2(g)，不需向反应器中补充Pt2O＋和Pt2O，故B符合题意；
C．该反应正反应的活化能为134 kJ·mol-1，逆反应的活化能为360kJ·mol-1，故C不符合题意；
D．根据图乙，总反应的ΔH=(134-360) kJ·mol-1=-226 kJ·mol-1，故D不符合题意；
故答案为：B。
【分析】有分析可知， Pt2O＋充当催化剂，参与化学反应，但是反应前后质量不变
11．【答案】B
【解析】【解答】解：A、氮气和氧气是焓变小于0，熵变为0的反应，能自发进行，故A不符合；
B、查找热力学常数．石墨是碳的稳定单质，标准生成焓为0，而金刚石是1.895kJ/mol．石墨转化为金刚石是吸热熵减型反应，△H﹣T △S＞0，升高温度或降低温度都不能使该反应从不自发转为自发．相反金刚石转化为石墨是自发进行的，故B符合；
C、H2和O2化合生成H2O的反应是焓变小于0的放热反应，熵变小于0，低温自发进行，故C不符合；
D、碳和氧气反应是焓变小于0的放热反应，熵变基本不变，所以低温能自发进行，故D不符合；
故选B．
【分析】反应能否自发进行，取决于焓变与熵变的综合判据，当△H﹣T △S＜0时，反应可自发进行，反之不能．
12．【答案】B
【解析】【解答】A．反应进行的自发趋势与反应速率无关，能自发进行的反应速率不一定快，A不符合题意；
B．△H-T△S＜0的反应可自发进行，由△H＞0、△S＞0，能自发进行，是因为体系有自发地向混乱度增大的方向转变的倾向，B符合题意；
C．焓变或熵变单独作为判断反应的判据不全面，应使用△H-T△S＜0判断反应自发进行，C不符合题意；
D．催化剂对平衡移动无影响，则催化剂不能改变化学反应进行的方向，D不符合题意；
故答案为：B
【分析】A.反应进行的自发趋势与反应速率无关；
B.结合△H-T△S＜0进行分析；
C.判断一个反应是否能自发进行，需综合焓判据和熵判据分析；
D.催化剂可以改变反应速率，但不改变反应进行的方向；
13．【答案】C
【解析】【解答】A.通过太阳能实现总反应H2O+CO2→H2+CO+O2，反应中CeO2没有消耗，CeO2作催化剂，A不符合题意；
B.该过程中在太阳能作用下将H2O、CO2转变为H2、CO，所以把太阳能转变成化学能，B不符合题意；
C.由图中转化关系及据盖斯定律可知：-△H1为正值，△H2+△H3为负值，则-△H1=△H2+△H3，C符合题意；
D．从H2O(l)变成H2O(g)，混乱程度增大，是熵增的反应，D不符合题意；
故答案为：C。
【分析】
A. CeO2反应前后质量未改变，化学性质不变，满足催化剂要求；
B.根据转化过程可知，吸收了太阳能转化为物质；
C.根据图像的转化关系以及盖斯定律可知，-△H1=△H2+△H3；
D.熵增是混乱度，气体混乱度大于液体。
14．【答案】C
【解析】【解答】A．SO2是化合物，熵值大于单质H2，故A不符合题意；
B．都是H2，物质的量越大熵值越大，故B不符合题意；
C．一般气体的熵值大于固体，故C符合题意；
D．CaCO3和CaO均为固体，CaCO3原子数更多，熵值更大，故D不符合题意；
故答案为：C。
【分析】熵至体系的混乱程度，一般气体的熵＞液体＞固体，气体越多，熵越大。
15．【答案】D
【解析】【解答】A.由图可知，t1时刻，正反应速率大于逆反应速率，A不符合题意；
B.t2~t3过程中，反应正向进行，正反应速率大于逆反应速率，因此t2时刻正反应速率大于t3时刻逆反应率速率，B不符合题意；
C.t4时刻正逆反应速率相等，反应达到平衡状态，但正逆反应速率不为0，C不符合题意；
D.升高温度，正逆反应速率同时增大，D符合题意；
故答案为：D
【分析】A.根据图示反应速率的相对大小分析即可；
B.根据浓度对反应速率的影响分析；
C.根据平衡特征进行分析；
D.结合温度对反应速率的影响分析；
16．【答案】D
【解析】【解答】A．根据△G=△H-T△S，对于△H <0、△S >0的反应在温度低时，△G＜0，反应能够自发进行，A不符合题意；
B．催化剂只能改变反应速率，但不改变反应的方向，B不符合题意；
C．反应 CaCO3(s) = CaO(s)+CO2(g)中有气体生成，△S >0，室温下不能自发进行，则△G=△H-T△S＞0，说明该反应的△H＞0，C不符合题意；
D．反应 MgCl2(l) =Mg(l)+Cl2(g)中有气体生成，△S >0，一般来说，分解反应是吸热反应，故△H >0，D符合题意；
故答案为：D。
【分析】A、反应自发进行的条件是△H-T△S<0，结合△H<0、△S>0分析；
B、催化剂不能改变反应进行的方向；
C、反应自发进行的条件是△H-T△S<0，结合反应是熵增的反应判断；
D、一般而言，分解反应是吸热反应，同时该反应是熵增的反应。
17．【答案】（1）燃料燃烧不充分
（2）2a-574
（3）能
（4）0.06p1；>；20%
（5）>；相同温度下，曲线乙的转化率低于曲线甲的转化率，说明M点不是平衡点，反应仍向正反应进行；温度升高催化剂活性降低
【解析】【解答】（1）尾气中含有碳烟的主要原因为燃料燃烧不充分。（2）若反应 CO2(g)+ N2(g) C(s)+NO(g)的活化能为akJ·mol-1，则反应C(s)+2NO(g) CO2(g)+N2(g)的逆反应活化能为2a kJ·mol-1，根据盖斯定律：①-②可得C(s)+2NO(g) CO2(g)+N2(g) ΔH=-574 kJ·mol-1，故反应C(s)+2NO(g) CO2(g)+N2(g)的活化能为（2a-574）kJ·mol-1。（3）满足自发进行的条件是：ΔH-TΔS=-113.0 kJ·mol-1-T (-145.3 10-3) kJ mol-1·K-1<0，则T<777.7K，故该反应在常温下能自发进行。（4）①该反应反应前后气体总物质的量不变，故0~10min内，容器的总压强保持不变，平衡是NO（g）的分压为 ，以NO表示的该反应速率v（NO）= 。②第15min后，温度调整到T2，从表格查得NO的物质的量减少，N2的增加，平衡正向移动，由于正反应为放热反应，改变条件为降温，气体的总的物质的量不变，温度越低，压强越小，则p1>p2。③若30min时，保持T2不变，向该容器中再加入该四种反应混合物各2mol，该反应前后气体分子数不变，加入反应混合物前后构成等效平衡，达平衡时NO的体积百分含量为 。（5）①在催化剂乙作用下，相同温度下，曲线乙的转化率低于曲线甲的转化率，说明M点不是平衡点，反应仍向正反应进行，则v正>v逆。
②温度升高催化剂活性降低，催化效率降低，则在相同时间内测得NO转化率降低。
【分析】燃料燃烧不充分生成碳烟，燃料燃烧产生NO等有害物质，若 H-T S<0则反应能自发进行；由表格数据可知，T1℃时10min后反应达到平衡，T2℃时25min后反应达到平衡，密闭容器中压强的大小由气体分子数和分子间隔决定；由（5）题图可知，随温度升高相同时间内NO的转化率先升高后降低。
18．【答案】（1）＜；-165
（2）350℃下CH4的体积分数很大，而CO的体积分数几乎为0，即此温度下CH4的选择性较大，制得的CH4纯度较高；93.75%；0.22
（3）CO2+8H++8e-=CH4+2H2O
【解析】【解答】（1）由题干信息可知，反应I即 ，正反应是一个气体体积减小的方向，则该反应的 ＜0，反应I和II的吉布斯自由能 与热力学温度(T)之间的关系图所示信息可知，曲线2代表反应I的变化关系，故 -165 ，故答案为：＜；-165；
（2）①由题干图像可知，350℃下CH4的体积分数很大，而CO的体积分数几乎为0，即此温度下CH4的选择性较大，制得的CH4纯度较高，故在工业上，常选用350℃作为合成温度，故答案为：350℃下CH4的体积分数很大，而CO的体积分数几乎为0，即此温度下CH4的选择性较大，制得的CH4纯度较高；
②由题干图像可知，450℃时，CH4的体积分数为37.5%，CO的体积分数为2.5%，根据碳原子守恒可知，CO2对甲烷的选择性= ×100%=93.75%，假设CO2总共转化量为xmol，则0.9375x转化为CH4，0.0625x转化为CO，根据三段式分析可得： ， ，该温度下达到平衡时，CH4的物质的量为：0.9375xmol，H2O的物质的量为：1.875x+0.0625x=1.9375xmol，H2的物质的量为：3-3.75x-0.0625x=(3-3.8125x)mol，CO的物质的量为0.0625xmol，CO2的物质的量为1-0.9375x-0.0625x=(1-x)mol，根据CO2的体积分数和H2的体积分数相等有：3-3.8125x=0.9375x，解得x=0.63mol，平衡时体系气体总的物质的量为：0.9375xmol +1.9375xmol +(3-3.8125x)mol +0.0625xmol +(1-x)=4-1.875x=4-1.875×0.63=2.81875mol，H2的分压为： =0.212p总，CO2的平衡分压为： =0.131p总，CO的平衡分压为： =0.014p总，H2O的平衡分压为： =0.433p总，反应II的Kp= = =0.22，故答案为：93.75%；0.22；
（3）光催化剂在光能作用下，电子发生跃迁，形成类似于电解池的阴阳极，将CO2转变为CH4，该过程发生还原反应，故酸性环境下该过程的电极反应式为：CO2+8H++8e-=CH4+2H2O，故答案为：CO2+8H++8e-=CH4+2H2O。
【分析】（1）利用题干信息，依据ΔG=ΔH-TΔS＜0分析；
（2）①利用题干图像和平衡温度分析；
②根据三段式分析计算；
（3）电解时阴极得电子，发生还原反应。
19．【答案】（1）不能
（2）2；；=；向右；不改变
（3）；
【解析】【解答】（1）因为该反应，高温下能自发进行，低温下不能自发进行；
（2）①相同温度下，正逆反应的平衡常数互为倒数，所以，反应物的总键能-生成物的总键能，；
②根据，反应达平衡状态，等于；
③恒温、恒压条件下向平衡体系中通入氩气，容器体积增大，相当于减小压强，合成氨反应的平衡正向移动，催化剂降低活化能，加快反应速率，但是不改变反应的焓变；
（3）①其他条件不变时，增大压强，平衡正向移动，氨的体积分数越大，所以；
②根据三段式：，，，，。
【分析】（1）依据ΔG=ΔH-TΔS＜0分析；
（2）①相同温度下，正逆反应的平衡常数互为倒数；反应物的总键能-生成物的总键能；
②通过计算比较Qc与K的大小判断；
③依据影响反应速率和化学平衡的因素分析；
（3）①根据影响化学平衡移动的因素分析；
②根据三段式法计算。
20．【答案】（1）2～3；溶液温度升高
（2）4～5；反应物浓度减小
（3）A
（4）；；50%
（5）B；C；E；G
【解析】【解答】(1)在0～1、1～2、2～3、3～4、4～5min时间段，产生气体的体积分别为50mL、70mL、112mL、68mL、20mL，单位时间内生成氢气的体积越大，反应速率越大，则反应速率最大的是2～3min，该反应放热，使溶液温度升高，反应速率加快，故答案为：2～3min；溶液温度升高；
(2)单位时间内生成氢气的体积越小，反应速率越小，根据(1)的分析可知，4～5min内生成的氢气体积最小，反应速率最小，此时温度虽然较高，但H+浓度减小，反应速率减小，故答案为：4～5min；反应物浓度减小；
(3)A．加入KCl溶液，H+浓度减小，反应速率减小，但H+物质的量不变，不影响产生氢气的量，故A正确；
B．通入HCl气体，H+浓度增大，反应速率加快，产生氢气的量增大，故B不正确；
C．加入NaOH固体，H+与NaOH反应生成水，产生氢气的量减小，故C不正确；
D．加入KNO3溶液，Zn与、H+反应生成NO，产生氢气的量减小，故D不正确；
故答案为：A；
(4)物质的量浓度变化之比等于化学计量数之比，Δc(A)=2.4mol/L-1.2mol/L=1.2mol/L，Δc(B)=0.4mol/L-0=0.4mol/L，Δc(C)=1.2mol/L-0=1.2mol/L，A的浓度减小，B、C的浓度增大，则A为反应物，B、C为生成物，且A、B、C的计量数之比为1.2：0.4：1.2=3：1：3，该反应的化学方程式为；2min时，反应达到平衡状态，此时C的反应速率为；Δc(A)=2.4mol/L-1.2mol/L=1.2mol/L，则A的转化率为，故答案为：；；50%；
(5)A．A与C的浓度相等不能说明正逆反应速率相等，不能说明反应达到平衡状态，故A不正确；
B．相同时间内消耗3nmolA，同时生成3nmolA，正逆反应速率相等，反应达到平衡状态，故B正确；
C．相同时间内消耗3nmolA，同时消耗nmolB，正逆反应速率相等，反应达到平衡状态，故C正确；
D．根据质量守恒可知，混合气体的总质量始终不变，因此混合气体的总质量不随时间的变化而变化不能说明反应达到平衡状态，故D不正确；
E．B的体积分数不再发生变化，正逆反应速率相等，反应达到平衡状态，故E正确；
F．混合气体的总质量和体积一定，则密度始终不变，因此混合气体的密度不再发生变化不能说明反应达到平衡状态，故F不正确；
G．该反应是气体体积增大的反应，混合气体的压强是变量，因此混合气体的压强不再发生变化，说明反应达到平衡状态，故G正确；
故答案为：BCEG，故答案为：BCEG。
【分析】（1）根据单位时间内产生氢气的体积来判断化学反应速率，2-3min产生气体体积最多，化学反应速率最快
（2）4-5min产生气体气体最少，化学反应速率最慢，原因是随着反应进行，盐酸浓度逐渐减小
（3）由于Zn是过量的，产生氢气的量取决于盐酸的量，为了不影响气体的量而又减慢化学反应速率，只能减小盐酸的浓度，但是盐酸的物质的量不能改变
（4）结合图像中各物质的变化量与系数成正比，可以确定该反应反应方程，然后列出三段式，算出C的速率和A的转化率
（5）利用变化的量不再发生变化既达到化学平衡
21．【答案】（1）2NH3+CO2═CO(NH2)2+H2O
（2）小于；v(NH3)=0.2 mol/（L·min）；NH3的平衡转化率为30%；氨碳比 尽可能小；因为可以提高价格较高的NH3的转化率
【解析】【解答】（1）CO2和NH3合成CO（NH2）2 ， 根据元素守恒可知，同时还有H2O生成，化学方程式为：2NH3+CO2 CO（NH2）2+H2O；（2）①由CO2的转化率随时间变化图可知在A点时反应还未达到平衡状态，反应仍将继续正向进行，故v逆（CO2）小于B点平衡时的化学反应速率；②假设氨的起始投入量为8mol，则CO2的投入量为2mol，平衡时CO2的转化率为60%，CO2的变化量为1.2mol，NH3的变化量为2.4mol，达到平衡状态这段时间内v(NH3)=
=0.2 mol/（L·min）；③设CO2的初始物质的量为a，则NH3的初始物质的量为4a，由图可知，CO2的转化率为60%，故转化的二氧化碳为a×60%=0.6a，根据方程式可知，转化的NH3的物质的量为0.6a×2=1.2a，故平衡时氨气的转化率定为
×100%=30%；④增加一种反应物，可促进平衡正向移动，提高另一种反应物的转化率，即氨碳比
尽可能小，可以提高价格较高的NH3的转化率。【分析】该题考查化学反应速率、影响化学反应速率的因素、可逆反应平衡的判断及影响可逆反应平衡的因素，一、重点掌握 ①影响化学反应速率的因素：温度（温度越高反应速率越快）、浓度（浓度越大反应速率越快）、接触面积（接触面积越大反应速率越快）、催化剂（正催化剂加快反应速率、负催化剂减慢化学反应速率）、压强（适用于气体反应，压强越大反应速率越快）； ②三段式的书写及计算（起始量、反应量、平衡后的量）； ③转化率的概念； ④化学反应速率的概念及其单位。 二、易错点：①化学反应速率指的是单位时间内浓度的变化量，单位为mol/（L·min），一定不要忽略体积的计算。