2.2 化学反应的方向与限度 练习（含解析） 2024-2025学年高二化学苏教版（2019）选择性必修第一册

第二单元　化学反应的方向与限度
课时1　化学反应的方向　化学平衡状态
1 下列说法正确的是(　　)
A. 铁在潮湿空气中生锈是自发过程
B. 电解池的反应是属于自发反应
C. NH4NO3溶于水吸热，说明其溶于水不是自发过程
D. 非自发反应在任何条件下一定都不能发生
2 在一定温度下，向a L密闭容器中加入1 mol O2和2 mol NO，发生如下反应：O2(g)＋2NO(g) 2NO2(g)，此反应不一定达平衡的是(　　)
A. 容器内压强不随时间变化
B. 容器内各物质的浓度不随时间变化
C. 容器内O2、NO、NO2的浓度之比为1∶2∶2
D. 单位时间内生成1 mol O===O，同时生成 2 mol NO2
3 [2025南师附中月考]下列反应的焓变和熵变与冰融化为水的变化一致的是(　　)
A. 2Na(s)＋2H2O(l)===2NaOH(aq)＋H2(g)
B. 2NaHCO3(s)Na2CO3(s)＋H2O(l)＋CO2(g)
C. 4Fe(OH)2(s)＋O2(g)＋2H2O(l)===4Fe(OH)3(s)
D. N2(g)＋3H2(g)2NH3(g)
4 一定温度下，反应N2O4(g) 2NO2(g)的焓变为ΔH。现将1 mol N2O4充入一恒压密闭容器中，下列示意图正确且能说明反应达到平衡状态的是(　　)
① ② ③ ④　
A. ①②　　 B. ②④
C. ③④　　 D. ①④
5 [2025南通海安中学期中]我国科学家最近开发新催化剂(P/Cu SAS@ CN)高效电还原CO2制备C2H6，化学原理是2CO2(g)＋7H2(g) C2H6(g)＋4H2O(g)　ΔH<0，下列说法错误的是(　　)
A. P/Cu SAS@ CN能降低该反应的活化能
B. 当CO2的消耗速率与H2的生成速率之比等于2∶7时，反应已达平衡
C. 当水蒸气浓度为CO2浓度的2倍时，反应已达平衡状态
D. 该反应在低温下能自发进行
6 [2024苏州期末]对于反应2SO2(g)＋O2(g) 2SO3(g)　ΔH＝－198 kJ/mol，下列说法正确的是(　　)
A. 该反应的ΔS>0
B. 使用V2O5作催化剂可以减小该反应的焓变
C. 当v正(SO2)＝2v逆(O2)时，反应达到平衡状态
D. 增大体系的压强，正反应速率增大、逆反应速率减小
7 下列内容与结论相对应的是(　　)
选项 内容 结论
A H2O(g)变成H2O(l) 该过程的ΔS>0
B 常温下，硝酸铵固体溶于水可自发进行 该过程的ΔS>0
C 一个反应的ΔH>0，ΔS>0 反应一定不能自发进行
D H2(g)＋F2(g)===2HF(g)的ΔH＝－271 kJ/mol，ΔS>0 反应在任意温度下都不能自发进行
8 恒温时向2 L密闭容器中通入一定量的气体X和Y，发生反应：2X(g)＋Y(g) 3Z(g)，Y的物质的量n(Y)随时间t变化的曲线如图所示。下列说法正确的是(　　)
A. 正反应速率a点比b点小
B. t0 min时该反应停止
C. t0 min时，c(Z)＝0.75 mol/L
D. 当密闭容器中的压强不再变化，该可逆反应达到了化学平衡状态
9 下列标志可表明对应反应达到平衡状态的是(　　)
选项 反应条件 可逆反应 标志
A 恒温恒容 2SO2(g)＋O2(g) 2SO3(g) 混合气体的密度不变
B 恒温恒压 NH2COONH4(s) 2NH3(g)＋CO2(g) NH3在混合气体中的百分含量不变
C 恒温恒容 H2(g)＋I2(g) 2HI(g) 2v正(H2)＝v逆(HI)
D 恒温恒压 2NO2(g) N2O4(g) c(NO2)＝2c(N2O4)
10 工业上常用煤和水作原料经过多步反应制得氢气(容器体积固定)，其中一步反应的原理为CO(g)＋H2O(g)CO2(g)＋H2(g)，下列选项的条件中可判断该反应达到平衡状态的是(　　)
A. 单位时间内消耗1 mol H2O的同时生成1 mol的H2
B. 两个H—O断裂的同时有两个C===O断裂
C. 反应容器内的气体密度不再发生变化
D. 混合气体的平均相对分子质量不发生变化
11 在一密闭容器中进行如下反应：2SO2(g)＋O2(g) 2SO3(g)，已知反应过程中某一时刻SO2、O2、SO3的浓度分别为0.2 mol/L、0.1 mol/L、0.2 mol/L，当反应达平衡时，可能存在的数据是(　　)
A. SO2为0.4 mol/L、O2为0.2 mol/L
B. SO2、SO3均为0.15 mol/L
C. SO2为0.25 mol/L
D. SO3为0.4 mol/L
12 Fe3O4中铁元素有＋2、＋3价；H2O2可在催化剂Fe2O3或Fe3O4作用下产生·OH，·OH能将烟气中的NO、SO2氧化。·OH产生机理如下：
反应Ⅰ： Fe3 ＋＋H2O2===Fe2 ＋＋·OOH＋H ＋(慢反应)
反应Ⅱ：Fe2 ＋＋H2O2===Fe3 ＋＋·OH＋OH－(快反应)
对于H2O2 脱除SO2反应：SO2(g)＋H2O2(l)===H2SO4(l)，下列有关说法不正确的是(　　)
A. 该反应能自发进行，则该反应的ΔH < 0
B. 加入催化剂 Fe2O3，可提高SO2 的脱除效率
C. 向固定容积的反应体系中充入氦气，反应速率加快
D. 与Fe2O3作催化剂相比，相同条件下Fe3O4作催化剂时SO2 脱除效率可能更高
13 研究化学反应的原理，对掌握物质的应用有重要的意义。硅是太阳能电池的重要材料。“精炼硅”反应历程中的能量变化如下图所示。
(1) 工业上用SiO2、焦炭为原料制备粗硅。反应的化学方程式为____________
_______________________________。
(2) 反应Ⅲ生成2 mol Si(s)时，_______(填“吸收”或“放出”)_______热量。
(3) 在2 L密闭容器中投入过量Si(s)和3 mol HCl(g)发生反应Ⅰ，经过t min反应达到平衡状态，测得容器中HCl的平衡浓度为0.6 mol/L。
①反应开始到t min，用HCl浓度变化表示的平均反应速率为________mol/(L·min)。
②下列叙述不能说明反应Ⅰ一定达到平衡状态的是______(填字母)。
A. v正(HCl)＝v逆(H2)
B. 硅的质量保持不变
C. HCl的质量分数保持不变
D. n(SiHCl3)∶n(H2)保持不变
14 将一定量的SO2和含0.7 mol O2的空气(忽略CO2)放入一定体积的密闭容器中，550 ℃时，在催化剂作用下发生反应：2SO2＋O22SO3。反应达到平衡后，将容器中的混合气体通过过量NaOH溶液，气体体积减小了21.28 L；再将剩余气体通过焦性没食子酸的碱性溶液吸收O2，气体的体积又减小了5.6 L(以上气体体积均为标准状况下的体积)。请回答下列问题。
(1) 判断该反应达到平衡状态的标志是____(填字母)。
a. SO2和SO3浓度相等
b. SO2百分含量保持不变
c. 容器中气体的压强不变
d. SO3的生成速率与SO2的消耗速率相等
e. 容器中混合气体的密度保持不变
(2) 开始时，SO2的物质的量为________，平衡时，O2的物质的量为________。
15 在2 L密闭容器内，800 ℃时发生反应2NO(g)＋O2(g) 2NO2(g)，n(NO)随时间的变化如下表所示。
时间/s 0 1 2 3 4 5
n(NO)/mol 0.020 0.010 0.008 0.007 0.007 0.007
(1) 上图表示NO2的浓度变化的曲线是________(填字母)。用O2表示前 2 s内该反应的平均速率v＝___________________。
(2) 能说明该反应已达到平衡状态的是________(填字母)。
A. v(NO2)＝2v(O2)
B. 容器内压强保持不变
C. v逆(NO)＝2v正(O2)
D. 容器内密度保持不变
16 一定温度下，在10 L密闭容器中加入5 mol SO2和3 mol O2，发生反应：2SO2(g)＋O2(g) 2SO3(g)，10 min时，反应达到平衡状态，此时有3 mol SO2发生了反应。
(1) 反应生成了________ mol SO3，v(SO2)＝____________________。
(2) 平衡时SO3的浓度是______________，SO2的转化率是________。
(3) 平衡时容器内气体的总物质的量为________mol。
课时2　化学平衡常数
1 下列有关平衡常数的说法正确的是(　　)
A. 改变条件，反应物的转化率增大，平衡常数一定增大
B. 反应：2NO2(g) N2O4(g)　ΔH<0，增加c(N2O4)，该反应的平衡常数增大
C. 对于给定的可逆反应，温度一定时，其正、逆反应的平衡常数相等
D. 平衡常数为K＝的反应，化学方程式可能为CO2(g)＋H2(g)CO(g)＋H2O(g)
2 将4 mol SO2与2 mol O2放入4 L的密闭容器中，在一定条件下反应达到平衡：2SO2(g)＋O2(g) 2SO3(g)，测得平衡时SO3的浓度为0.5 mol/L。则此条件下的平衡常数K为(　　)
A. 4　　 B. 0.25 C. 0.4　　D. 0.2
3 关于平衡常数K，下列说法正确的是(　　)
A. K值越大，反应速率越大
B. 对任一给定的可逆反应，温度升高，K值增大
C. 对可逆反应，K值越大，反应物的平衡转化率越高
D. 加入催化剂或增大反应物浓度，K值将增大
4 [2025扬州江都期中]金属硫化物(MxSy)催化反应CH4(g)＋2H2S(g)===CS2(g)＋4H2(g)　ΔH＞0既可以去除天然气中的H2S，又可以获得H2。下列说法不正确的是(　　)
A. 题图所示的反应机理中，步骤Ⅰ有化学键的断裂和形成
B. 该反应的平衡常数K随温度的升高而升高
C. 该反应在较高的温度下可自发进行
D. 该反应中每消耗1 mol H2S，转移电子的数目约为4×6.02×1023
5 [2024苏州期中]治理汽车尾气中NO和CO污染的一种方法的反应原理为2NO(g)＋2CO(g) 2CO2(g)＋N2(g)，某一温度下，其化学平衡常数K＝1.715×105。下列说法正确的是(　　)
A. 反应达到平衡时，CO、NO的转化率相等
B. 化学平衡常数的表达式为K＝
C. 此温度下，因K值较大，故化学反应速率较快
D. 加入催化剂，反应物的活化分子百分数增大，有效碰撞次数增多，反应速率增大
6 [2024徐州期末]TiO2(s)＋2C(s)＋2Cl2(g) TiCl4(g)＋2CO(g)　ΔH<0，下列说法正确的是(　　)
A. 上述反应的ΔS<0
B. 上述反应平衡常数K＝
C. 及时分离TiCl4可加快反应达到平衡状态
D. 上述反应中每生成1 mol CO，转移电子的数目为2×6.02×1023
7 在773 K时，CO(g)＋H2O(g) CO2(g)＋H2(g)的平衡常数K＝9，若CO、H2O的起始浓度均为0.020 mol/L，则在此条件下CO的转化率是(　　)
A. 60% B. 50%
C. 75% D. 25%
8 [2024苏州常熟期中]将一定量纯净的氨基甲酸铵固体置于密闭容器中，发生反应：NH2COONH4(s) 2NH3(g)＋CO2(g)，该反应的平衡常数的负对数(－lgK)随温度(T)的变化如图所示，下列说法不正确的是(　　)
A. 该反应的ΔH>0
B. A点对应状态的平衡常数K＝10-2.294
C. 30 ℃时，B点对应状态的v(正)D. 混合气体的平均摩尔质量不变时，可以判断该反应已达到平衡状态
9 已知某化学反应的平衡常数表达式为K＝，在不同的温度下该反应的平衡常数如表所示。下列有关叙述不正确的是(　　)
t/℃ 700 800 830 1 000 1 200
K 1.67 1.11 1.00 0.60 0.38
A. 该反应的化学方程式是CO(g)＋H2O(g) CO2(g)＋H2(g)
B. 温度越高，反应进行的程度越小
C. 若在1 L的密闭容器中通入CO2和H2各1 mol，5 min后温度升高到830 ℃，此时测得CO为0.4 mol，则该反应达到平衡状态
D. 若平衡浓度符合下列关系式：＝，则此时的温度为1 000 ℃
10 [2025南师附中月考]T ℃下，往5 L的恒容密闭容器中充入0.2 mol CO(g)和 0.8 mol H2(g)，发生反应：CO(g)＋3H2(g) CH4(g)＋H2O(g)，4 min后，反应达到平衡，此时混合气体中H2O(g)的物质的量分数为12.5%。回答下列问题。
(1) 反应达到平衡时，c(CH4)＝________mol/L，H2的平衡转化率为________%。
(2) 0～4 min内，v(CO)＝________ mol/(L·min)。
(3) 反应达到平衡后，混合气体的总压强与起始时混合气体的总压强之比为________。
(4) 对于反应CO(g)＋3H2(g) CH4(g)＋H2O(g)，下列说法正确的是________(填字母)。
A. 每消耗1 mol CO的同时断裂4 mol碳氢键，则该反应达到平衡
B. 每消耗6.72 L H2，同时转移1.8 mol电子
C. 反应进行到某时刻时，H2与CH4的物质的量之和可能为0.36 mol
D. 不管反应进行到何种程度，该恒容密闭容器中的n(C)∶n(H)∶n(O)恒为1∶8∶1
(5) 该反应达到平衡后，再向密闭容器中充入物质的量均为0.1 mol的CO和CH4，此时v正________(填“>”“<”或“＝”)v逆，判断的理由为_________________
____________________________________________________________________________________________________________________________________________。
11 [2025宿迁期中]硫酸工业中SO2氧化为SO3的反应为2SO2(g)＋O2(g) 2SO3(g)　ΔH。下表列出了一定比例的SO2和O2在不同温度和压强下SO2的平衡转化率。
温度/℃ SO2平衡转化率/%
0.1 MPa 0.5 MPa 1 MPa 5 MPa 10 MPa
450 97.5 98.9 99.2 99.6 99.7
550 85.6 92.9 95 97.7 98.3
(1) ①根据表中数据判断该反应ΔH________(填“＞”“＜”或“＝”，下同)0。
②该反应平衡常数：K(450 ℃、0.1 MPa)________K(550 ℃、10 MPa)。
(2) 350 ℃时，向1 L恒容密闭容器中加入0.2 mol SO2和0.1 mol O2，反应达到平衡时SO2的转化率为20%。
①测得4 s时O2浓度为0.09 mol/L，0～4 s内平均反应速率v(SO2)＝_________
____________________。
②350 ℃时，反应2SO2(g)＋O2(g) 2SO3(g)的平衡常数K＝________(保留 2位小数)。
第二单元　化学反应的方向与限度
课时1　化学反应的方向　化学平衡状态
1. A　
2. C　A项，该反应气体数目有变化，当容器内压强不随时间变化时，必达平衡；B项必达平衡；D项，O===O的生成是逆向反应，生成NO2是正向反应，比例1∶2与化学计量数相符，必是平衡状态。
3. B　冰融化为水时，ΔH>0、ΔS>0。钠与水反应生成NaOH和H2(g)，是放热反应，该反应的ΔH<0、ΔS>0，A错误；NaHCO3分解生成了气体CO2(g)，是吸热反应，该反应的ΔH>0、ΔS>0，B正确；Fe(OH)2氧化为Fe(OH)3，是放热反应，该反应的ΔH<0、ΔS<0，C错误；N2与H2化合生成NH3，气体分子数减少，该反应的ΔH<0、ΔS<0，D错误。
4. D　因反应容器保持恒压，所以容器体积随反应进行而不断变化，结合ρ＝可知，气体密度不再变化，说明容器体积不再变化，即气体的物质的量不再变化，反应达到平衡状态，①符合题意；无论是否平衡，反应的ΔH都不变，②不符合题意；反应开始时，加入1 mol N2O4，随着反应的进行，N2O4的浓度逐渐变小，故v正(N2O4)逐渐变小，直至达到平衡，③不符合题意；N2O4的转化率不再变化，说明N2O4的浓度不再变化，反应达到平衡状态，④符合题意。①④符合题意，故选D。
5. C　P/Cu SAS@ CN是反应的催化剂，能降低反应的活化能，加快反应速率，A正确；当CO2的消耗速率与H2的生成速率之比等于2∶7时，意味着正逆反应速率相等，反应已达平衡，B正确；可逆反应中各物质浓度之比等于计量系数之比时，不能判断反应是否平衡，C错误；由方程式可知，该反应是熵减的放热反应，低温条件下反应ΔH－TΔS<0，反应能自发进行，D正确。
6. C　该化学反应气体分子数减小，即熵值减小，ΔS<0，A错误；使用V2O5作催化剂，反应的焓变不变，B错误；增大体系的压强，正、逆反应速率均增大，D错误。
7. B　物质由气态变为液态，体系混乱度减小，即ΔS<0，A不符合题意；硝酸铵固体溶于水是吸热过程，过程可自发进行，说明ΔS>0，B符合题意；ΔH>0，ΔS>0，根据复合判据可知，高温时ΔH－TΔS<0，即高温条件下，反应能自发进行，C不符合题意；由ΔH<0，ΔS>0知，ΔH－TΔS<0，故该反应在任意温度下都能自发进行，D不符合题意。
8. C　反应开始加入一定量的气体X和Y，则反应2X(g)＋Y(g) 3Z(g)从正反应方向开始进行，随着反应的进行，正反应速率越来越小，到平衡时达到最小值，则根据图示可知，a点的正反应速率大于b点的正反应速率，A错误；可逆反应从b点开始达到平衡，化学平衡为动态平衡，此时反应仍在进行，正反应速率等于逆反应速率，B错误；从图像中可以看出，从反应开始到平衡，参加反应的Y的物质的量为0.5 mol，根据物质反应转化关系可知，生成的Z的物质的量为1.5 mol，由于容器的容积是2 L，故t0 min时，c(Z)＝＝0.75 mol/L，C正确；该反应是一个反应前后气体物质的量不变的反应，体系的压强始终不变，故不能根据压强不变判断反应是否达到平衡状态，D错误。
9. C　2SO2(g)＋O2(g) 2SO3(g)中所有物质均是气体，故反应过程中，气体总质量和容器容积均不变，混合气体的密度始终不变，不能据此判断反应是否达到平衡状态，A不符合题意；NH2COONH4(s) 2NH3(g)＋CO2(g)中，NH3(g)与CO2(g)的物质的量之比为定值，无论反应是否达到平衡状态，NH3在混合气体中的百分含量始终不变，不能据此判断反应是否达到平衡状态，B不符合题意；c(NO2)＝2c(N2O4)时，反应不一定处于平衡状态，不能据此判断反应是否达到平衡状态，D不符合题意。
10. B　单位时间内消耗1 mol的H2O，表示的是正反应速率，生成1 mol的H2表示的也是正反应速率，无法说明反应达到平衡状态，A错误；两个H—O断裂表示的是正反应速率，两个C===O断裂表示的是逆反应速率，且正、逆反应速率相等，说明反应达到平衡状态，B正确；在恒容密闭容器中，混合气体的质量和体积始终不变，则混合气体的密度始终不变，所以反应容器内的气体密度不再发生变化不能说明反应达到平衡状态，C错误；该反应是气体的总物质的量不变的可逆反应，根据M＝，混合气体的相对分子质量始终不发生变化，所以平均相对分子质量不变不能说明反应达到平衡状态，D错误。
11. C　假设该反应完全转化，列三段式：
　　　　 　2SO2(g)＋O2(g) 2SO3(g)
某时刻浓度/(mol/L)　　　　0.2　 　 0.1　　　0.2
逆反应极限/(mol/L)　　　　0.4　 　 0.2　　　 0
正反应极限/(mol/L)　　　 　0　　 　 0　　　0.4
则SO2的浓度范围为012. C　该反应是熵减的反应，能自发说明该反应放热，A正确；催化剂能加快反应速率，提高脱除效率，B正确；容积不变充入氦气，反应物、生成物浓度不变，速率不变，C错误；Fe3O4中含有Fe2+，能直接发生快反应Ⅱ，快速产生大量·OH，SO2脱除效率更高，D正确。
13. (1) SiO2＋2CSi＋2CO　
(2) 吸收　476 kJ　(3) ①　②AD
解析：(2) 反应Ⅲ中，反应物总能量小于生成物总能量，为吸热反应，反应Ⅲ生成2 mol Si(s)时，吸收的热量＝2×238 kJ＝476 kJ。(3) ①开始HCl浓度为c＝＝＝1.5 mol/L，反应开始到 t min，用HCl浓度变化表示的平均反应速率为 v(HCl)＝＝＝mol/(L·min)。②正逆反应速率相等时反应达到平衡，v正(HCl)＝3v逆(H2)才能说明平衡；反应过程中硅的质量是变量，当其保持不变时，反应达到平衡；HCl的质量分数即HCl的质量保持不变，反应达到平衡；n(SiHCl3)∶n(H2)始终不变，不能判断平衡状态。
14. (1) bc　(2) 0.95 mol　0.25 mol
15. (1) b　1.5×10-3 mol/(L·s)　(2) BC
16. (1) 3　0.03 mol/(L·min)　
(2) 0.3 mol/L　60%　(3) 6.5　
课时2　化学平衡常数
1. D　改变条件，反应物的转化率增大，若温度不变，则平衡常数不变，A错误；增加 c(N2O4)，温度不变，K不变，B错误；对于给定的可逆反应，温度一定时，其正、逆反应的平衡常数互为倒数，C错误。
2. A　由题意可得三段式：
2SO2＋O2 2SO3
n(初始)/mol　　 4　 2　　 0
n(转化)/mol　　 2　 1　　 2
n(平衡)/mol　　 2　 1　　 2
平衡时各物质的浓度c(SO2)＝0.5 mol/L，c(O2)＝0.25 mol/L，c(SO3)＝0.5 mol/L，K＝＝4。
3. C　K值与催化剂、反应物的浓度、化学反应速率的大小无关，A、D错误；与反应温度有关，但是温度升高，K值可能增大也可能减小，B错误。
4. A　步骤Ⅰ为吸附，H2S中硫原子与M形成作用，没有化学键的断裂，A错误；该反应是吸热反应，温度升高，K值增大，B正确；该反应是熵增的吸热反应，较高温度下自发进行，C正确；该反应中消耗1 mol H2S生成1 mol H2，转移4 mol电子，D正确。
5. D　反应达到平衡时，CO、NO的转化量相等，但无法判断CO、NO的起始量是否相等，无法判断转化率是否相等，A错误；根据平衡常数的定义可知，化学平衡常数的表达式为K＝，B错误；平衡常数K能衡量反应进行的程度，无法判断反应的快慢，C错误；加入催化剂，能够降低反应所需要的活化能，使部分普通分子转化为活化分子，活化分子百分数增大，有效碰撞次数增多，反应速率增大，D正确。
6. D　该反应是体积增大的反应，则ΔS＞0，A错误；TiCl4是气体，应写入平衡常数，B错误；及时分离TiCl4，生成物浓度减小，反应速率减小，不能加快反应达到平衡状态，C错误。
7. C　设达到平衡时CO转化的浓度为x mol/L，则平衡时c(CO)＝c(H2O)＝(0.020－x)mol/L，c(CO2)＝c(H2)＝x mol/L。K＝＝＝9，解得x＝0.015，则CO的转化率为×100%＝75%。故选C。
8. D　随温度升高，－lgK减小，则K增大，该反应是吸热反应，A正确；由图可知，A点对应的－lgK＝2.294，则K＝10-2.294，B正确；30 ℃时，B点未达到平衡，B点对应的－lgQ<－lgK＝3.150，Q>K＝10-3.150，反应逆向进行，v(正)9. C　平衡常数的表达式中，分子中的物质是生成物，分母中的物质是反应物，A正确；利用化学方程式确定各种物质的物质的量，代入平衡常数表达式可知，该反应没有达到平衡，C错误；将所给关系式进行变形，可知该条件下平衡常数为0.60，D正确。
10. (1) 0.02　37.5　(2) 0.005
(3) 4∶5　(4) AD
(5) ＝　此时Q＝＝20＝K，反应仍处于平衡状态，v正＝v逆
11. (1) ①＜　②＞
(2) ①5×10-3 mol/(L·s)　②0.78