选修4 第二章第四节 化学反应进行的方向 同步练习（含解析）

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高中化学人教版（新课标）选修4 第二章第四节 化学反应进行的方向
一、单选题
1.下列关于古籍中的记载说法错误的是（?? ）
A.?《天工开物》中“凡石灰，经_??????????????¨???_涉及的反应类型是分解反应
B.?《吕氏春秋?别类编》中“金（即铜）柔锡柔，合两柔则刚”体现了合金硬度方面的特性
C.?《抱朴子》中“丹砂烧之成水银，积变又还成丹砂”两个反应互为可逆反应
D.?《汉书》中“高奴县有洧水可燃”，这里的“洧水”指的是石油21教育网
2.对于温度与反应方向的关系，下列判断不正确的是（? ）
A.?△H＜0 ，△S＞0，_??????????????????_应自发进行??????B.?△H＞0 ，△S＞0，所有温度下反应自发进行
C.?△H＜0 ，△S＜0，低温下反应自发进行??????????????D.?△H＞0 ，△S＜0，所有温度下反应不能自发进行
3.某同学为探究FeCl3与KI_?????????????????¨_反应限度，设计了如下实验方案(FeCl3溶液、KI溶液浓度均为0．1mo1·L-1)，最合理的方案是(??? ) 【来源：21·世纪·教育·网】

A.?方案1??????????????????????????????????B.?方案2??????????????????????????????????C.?方案3??????????????????????????????????D.?方案4
4.在体积均为1.0 L的两恒容密闭容器中加入足量的相同的碳粉，再分别加入0.1 mol CO2和0.2 mol CO2 ， 在不同温度下反应CO2(g)＋C(s) ?2CO(g)达到平衡，平衡时CO2的物质的量浓度c(CO2)随温度的变化如图所示(图中Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ点均处于曲线上)。下列说法正确的是(???? ) 【来源：21cnj*y.co*m】
A.?反应CO2(g)＋C(s) 2CO(g)的ΔS＞0、ΔH＜0
B.?体系的总压强p总：p总(状态Ⅱ)＜2p总(状态Ⅰ)
C.?体系中c(CO)：c(CO，状态Ⅱ)＜2c(CO，状态Ⅲ)
D.?逆反应速率：v逆(状态Ⅰ)＞v逆(状态Ⅲ )
5.将E和F加入密闭容器中,在一定条件下发生反应：E(g)＋F(s) 2G(g)。忽略固体体积，平衡时G的体积分数(%)随温度和压强的变化如下表所示。
压强/MPa 体积分数/%
温度/℃ 1.0 2.0 3.0
810 54.0 a b
915 c 75.0 d
1000 e f 83.0
①b＜f? ②915℃、2.0MPa时E的转化率为60%　③该反应的ΔS＞0? ④K(1000℃)＞K(810℃)
上述①～④中正确的有( ??)
A.?4个???????????????????????????????????????B.?3个???????????????????????????????????????C.?2个???????????????????????????????????????D.?1个
6.下列说法中正确的是（?? ）
A.?熵增加且_??????????????????_定是自发反应
B.?自发反应一定是熵增大的反应，非自发反应一定是熵减小或不变的反应
C.?凡是放热反应都是能自发进行的反应，而吸热反应都是非自发进行的反应
D.?非自发反应在任何条件下都不能发生21世纪教育网版权所有
7.一定条件下，在体积一定的密闭容器中加入1 mol N2和3 mol H2发生反应：
N2+ 3H2 2NH3（正反应是放热反应）。下列有关说法正确的是（ ??）
A.?降低温度可以加快反应速率???????????????????? ??B.?达到化学反应限度时，生成2mol NH3
C.?向容器中再加入N2可以加快反应速率?????? ?D.?1mol N2和3mol H2的总能量低于2mol NH3的总能量
8.下列反应均可在室温下自发进行，其中△H＞0，△S＞0的是（?? ）
A.?4Fe(s)+3O2(g)=2Fe2O3(s)?????????????????????????B.?NH3(g)+HCl(g)=NH4Cl(s)
C.?(NH4)2CO3(s)=NH4HCO3(s)+NH3(g)???????D.?2Cu(s)+CO2(g)+O2(g)+H2O(g)=Cu2(OH)2CO3(s)
二、综合题
9.试判断下列体系的熵变是大于0，还是小于0。
（1）水蒸气冷凝成水________；
（2）CaCO3(s)=CaO(s)+CO2(g)________；
（3）乙烯聚合成聚乙烯________
（4）N2O4(g)=2NO2(g)________
10.随着人类对温室效应和资源短缺等问题的重视，如何降低大气中CO2的含量及有效地开发利用CO2 ， 引起了各国的普遍重视。 www.21-cn-jy.com
（1）目前工业上有一种方法是用CO2来生产燃料甲醇。为探究反应原理，现进行如下实验，在体积为1 L的密闭容器中，充入1mol CO2和3mol H2 ， 一定条件下发生反应：CO2(g)＋3H2(g) CH3OH(g)＋H2O(g) △H＝－49.0kJ/mol，测得CO2和CH3OH(g)的浓度随时间变化如图所示。 2·1·c·n·j·y
①从反应开始到平衡，氢气的平均反应速率v(H2)＝________mol/(L·min)。
②该反应的平衡常数表达式为K=________。
③下列措施中能使n(CH3OH)／n(CO2)增大的是________。
A.升高温度?????????????????
B.充入He(g)，使体系压强增大
C.将H2O(g)从体系中分离?????
D.再充入1mol CO2和3mol H2
（2）有人提出，可以设计反应2C_O(g)???2_C(s)＋O2(g)? 通过其自发进行来消除CO的污染。该方案________(填“是”、“否”)可行，理由是：________。 21·世纪*教育网
11.含氮物质被广泛应用_??????è????????è??_、合成纤维等化工行业造福人类，但如果使用或处理不当，也会对环境造成影响。如何合理地使用含氮物质，是化学学科肩负的重要社会责任。请根据所学知识解答下列问题：
（1）卫星发射时，可用N2H4和F2作推进剂，已知：
N2H4(g)+O2(g)=N2(g)+2H2O(g)??? △H1=-534kJ·mol-1
1/2H2(g)+1/2F2(g)=HF(g)??? △H2=-269kJ·mol-1
2H2(g)+O2(g)=2H2O(g) ???△H3=-484kJ·mol-1
则该条件下N2H4(g)和F2(g)反应的热化学方程式为：________。
（2）工业合成氨的原理为N2(g)+3H2(g) 2NH3(g)△H=-92.4kJ·mol-1 ， 现将6molN2和14molH2充入下图所示恒压密闭容器中，开始时活塞的位置如图1所示，当反应达到平衡时，活塞位置如图2所示。
①下列表述能说明反应已达平衡的是________。
A．活塞不再移动
B．容器内压强不再改变
C．容器内气体密度不再改变
D．容器内气体的平均相对分子质量不再改变
②试计算该条件下反应的平衡常数：________。
③已知某次反应过程中逆反应速率随时间的变化图如图3所示。在t1时改变了某一种条件，则改变的条件可能是________。【版权所有：21教育】
（3）治理NO的一种方法是先将NO氧化成NO2后，再在电解条件下通入还原性碱溶液转化成N2 ， 其中重要的一步反应原理为NO(g)+O3(g) NO2(g)+O2(g)△H<0
①下列说法正确的是________。
A．已知该反应在较低温度下能自发进行，说明ΔS=0
B．加入催化剂，可降低反应的活化能和焓变，从而加快反应的速率
C．活化分子有效碰撞理论中，活化能指活化分子的平均能量与非活化分子平均能量的差值
D．在一定温度下，向恒容密闭容器中充入物质的量之比为1：3的NO和O3 ， 达到平衡时转化率为a。
再充为入了1：3探的究NO和O3 ， 转化率不变
②为了探究臭氧投加量对NO氧化脱除的影响，对一定时间内O3/NO的物质的量比值与NO脱除率进行了研究，结果如图4所示。2-1-c-n-j-y
当O3/NO的物质的量比值小于1.1时，NO的脱除率随物质的量比的增大快速升高的原因可能是：________。
（4）处理汽车尾气中的氮氧化物还可以用NH3还原法，假设在恒容密闭容器中，仅发生反应4NO(g)+4NH3(g)+O2(g) 4N2(g)+6H2O(g)△H<0。测得NO的平衡转化率随温度的变化关系如图5所示，已知温度为T3时，反应达到平衡所需时间为10min。 21教育名师原创作品

请在图5中画出不同温度下，反应都经10min，NO的转化率曲线示意图。
答案解析部分
一、单选题
1. C
解析：A. 《天工开物》中“凡石灰，经火焚炼为用”涉及的是碳酸钙的受热分解，故A不符合题意； 21cnjy.com
B. 合金的硬度一般大于成分金属，“金(即铜)柔锡柔，合两柔则刚”体现了合金硬度方面的特性，故B不符合题意；
C. 《抱朴子》中“丹砂烧之成水银，积变又还成丹砂”两个反应的条件不同，不属于可逆反应，故C符合题意；
D. “高奴县有洧水可燃”，这里的“洧水”指的是石油，石油能够燃烧，故D不符合题意；
故答案为：C。
分析：A.碳酸钙受热分解；
B.根据合金的性质进行判断；
C.两个反应的条件不同；
D.石油是可燃的液体。
2. B
解析：A.当ΔH<0，ΔS>0时，任意温度下都能满足ΔH-TΔS<0，反应自发进行，选项正确，A不符合题意；
B.当ΔH>0，ΔS>0时，只有高温下才能满足ΔH-TΔS<0，反应自发进行，选项错误，B符合题意；
C.当ΔH<0，ΔS<0时，低温下满足ΔH-TΔS<0，反应自发进行，选项正确，C不符合题意；
D.当ΔH>0，ΔS<0，任意温度下都不能满足ΔH-TΔS<0，反应不能自发进行，选项正确，D不符合题意；
故答案为：B
分析：若反应自发进行，则ΔH-TΔS<0，据此结合选项进行分析。
3. D
解析：KI溶液和FeC_l3????????????_氧化还原反应，分别生成Fe2+和I2 ， 反应的离子方程式为：2Fe3++2I-═2Fe2++I2。反应后的溶液加入CCl4 ， 发生萃取，如有机层呈紫红色，则说明生成碘；向含Fe3+的溶液中滴加几滴KSCN溶液，呈血红色，证明有Fe3+ ， 发生反应：Fe3++3SCN-═Fe(SCN)3 ， 就说明Fe3+没有反应完，D符合题意。
故答案为：D
分析：根据2Fe3++2I-═2Fe2++I2 ， 若反应存在反应限度，则反应物不可能完全转化，并且有生成物存在，分别检验反应物和生成物既可以证明，据此分析解答。注意铁离子和碘的特征反应。
4. C
解析：A.该反应为气体_????????°????¤§???_反应，因此ΔS>0，由于温度升高，c(CO2)减小，说明升高温度，平衡正向移动，则正反应为吸热反应，ΔH>0，A不符合题意； www-2-1-cnjy-com
B.曲线Ⅰ是通入0.1molC_O2__???__曲线Ⅱ是通入0.2molCO2 ， 状态Ⅱ可以看做是先通入0.1molCO2 ， 此时的压强相等，再通入0.1molCO2 ， 平衡不移动，此时的压强等于2倍p总(状态Ⅰ)，但要求CO2的浓度相等，应对此加热使反应向正方向移动，气体物质的量增加，因此p总(状态Ⅱ)>2p总(状态Ⅰ)，B不符合题意；【出处：21教育名师】
C.状态Ⅱ可以看做是_???é??0.1m_olCO2 ， 此时两者CO的浓度相等，再通入0.1molCO2 ， 加入平衡不移动，状态ⅡCO的浓度等于2倍状态Ⅲ，但再充入CO2 ， 相当于增大压强，平衡右移，消耗CO，因此c(CO，状态Ⅱ)<2c(CO，状态Ⅲ)，C符合题意；
D.温度越高，反应速率越快，因此v逆(状态Ⅰ)故答案为：C
分析：此题是对化学平衡相关知识的考查，解答此题时，需结合平衡移动、等效平衡等相关知识进行分析。
5. A
解析：利用图表分析结合平衡原理分析；a与b、c与d、e与f之间是压强问题，随着压强增大，平衡逆向移动，G的体积分数减小，b＜a，c＞75%，e＞83%；c、e是温度问题，随着温度升高，G的体积分数增大，所以正反应是一个吸热反应，所以，K（1000℃）＞K（810℃），④符合题意；f的温度比b的高，压强比b的小，所以b＜f，①符合题意；设E的起始量为amol，转化率为x，则平衡时G的量为2ax，由题意得 =75%，解得x=0.6，α=60%，②符合题意；该反应是一个气体分子增大的反应，属于熵增反应，所以③符合题意；
故答案为：A。
分析：在可逆反应中，增大压强，反应会向气体体积之和小的方向进行；
可逆反应中物质的转化率指的是已经消耗的物质的量与该物质原本总的物质的量之比；
固体的熵值最小，其次是液体，气体的熵值最大；
升高温度，反应向正反应方向进行，说明该反应的正反应是吸热反应。
6. A
解析：A.熵增加且放热的反应，△S＞0，△H＜0，△G=△H-T△S＜0一定是自发反应，A符合题意；
B.熵减小△S＜0，_???H???0é?????_下，△G=△H-T△S＜0，反应自发进行，自发反应不一定是熵增大的反应，非自发反应不一定是熵减小或不变的反应，B不符合题意；
C.若△H＜0、△S＜_0??????é????????_△G=△H-T△S＞0，不能自发进行，故放热反应不一定能自发进行的反应；若△H＞0、△S＞0，则高温下△G=△H-T△S＜0，能自发进行，故吸热反应不一定是非自发进行的反应，C不符合题意；
D.△H-△T△S＜0反应自发进行，△G=△H-T△S＞0反应非自发进行，改变条件非自发进行的反应可以变化为自发进行，D不符合题意；
故答案为：A
分析：此题是对反应是否自发进行的考查，解答此类题型时，应结合△H-T△S＜0，反应自发进行分析。
7. C
解析：A、降温化学反应速率减慢，故A不符合题意；
B、合成氨是可逆反应，可逆反_??????????????????_能完全转化为生成物，所以1mol N2和3mol H2发生反应生成的氨气少于2mol，故B不符合题意；
C、增大反应物浓度，反应速率加快，在体积一定的密闭容器中再加入 N2 ， 反应速率加快，故C符合题意；
D、反应放热，说明1mol N2和3mol H2的总能量高于2mol NH3的总能量，故D不符合题意；
故答案为：C。
分析：增大反应物浓度、升高温度可增大化学反应速率。
8. C
解析：A. 4Fe(s)+3O2(g)=2Fe2O3(s)的气体物质的量减少，△S<0，A不符合题意；
B.NH3(g)+HCl(g)=NH4Cl(s) 的气体物质的量减少，△S<0，B不符合题意；
C.(NH4)2_CO3(s)_=NH4HCO3(s)+NH3(g)分解反应是吸热反应，△H>0，反应后气体的物质的量增大，△S>0，C符合题意；21*cnjy*com
D.2Cu(s)+CO2(g)+O2(g)+H2O(g)=Cu2(OH)2CO3(s)反应后气体物质的量减小，△S<0，D不符合题意；
故答案为：C
分析：若反应能够自发进行，则ΔH-TΔS<0，据此结合选项所给反应的方程式分析。
二、综合题
9. （1）ΔS＜0
（2）ΔS＞0
（3）ΔS＜0
（4）ΔS＞0
解析：(1)同一物_è?¨????????????è??_集状态有关：S(g)＞S(l)＞S(s)，所以水蒸气冷凝成水，熵值减小，即ΔS＜0；
(2)CaCO3(s)=CaO(s)+CO2(g)反应过程中生成气体，熵值增加，即ΔS＞0 ；
(3)乙烯聚合成聚乙稀，有气体反应生成固体，熵值减小，即ΔS＜0；
(4)N2O4(g)=2NO2(g)正反应为气体体积增大的反应，熵值增加，即ΔS＞0。
分析：可以将熵看做是体系的混乱程度，气体，液体，固体混乱程度依次减小，生成气体量大于反应物，则混乱程度会变大。
10. （1）0.225；；CD
（2）否；该反应△H＞0、△S＜0，因而△G＞0，不能自发进行
解析：(1)①利用三段式解题法计算
? CO2(g)+ 3H2(g)? CH3OH(g)+ H2O(g)
起始（mol/L） 1 3 0 0
反应（mol/L） 0.75 2.25 0.75 0.75
平衡（mol/L） 0.25 0.75 0.75 0.75
从反应开始到平衡，氢气的平均反应速率v(H2)= =0.225 mol?L-1?min-1；②平衡常数等于生成物的浓度幂之积除以反应物的浓度幂之积，则K= ；③要使n(CH3OH)/n(CO2)增大，应使平衡向正反应方向移动；A.因正反应放热，升高温度平衡向逆反应方向移动，则n(CH3OH)/n(CO2)减小，故A不符合题意；21*cnjy*com
B.充入He(g)，使体系压强增大，但对反应物质来说，浓度没有变化，平衡不移动，n(CH3OH)/n(CO2)不变，故B不符合题意；
C.将H2O(g)从体系中分离，平衡向正反应方法移动，n(CH3OH)/n(CO2)增大，故C符合题意；
D.再充入1mol CO2和_3mol_H_2 ， 等效于在原来基础上缩小体积一半，压强增大，平衡向正反应方向移动，则n(CH3OH)/n(CO2)增大，故D符合题意；故答案为CD；(2)已知反应2CO=2C+O2的△H＞0、△S＜0，则△G=△H-T?△S＞0，反应是一个焓增、熵减的反应，任何情况下不能自发进行。
分析：(1)①根据v= 计算；②根据平衡常数等于生成物的浓度幂之积除以反应物的浓度幂之积计算；③要使n(CH3OH)/n(CO2)增大，应使平衡向正反应方向移动；(2)根据△G的大小判断反应能否进行。
11. （1）N_2H4_(g_)+ 2F2 (g )＝N2 (g)+ 4HF(g) △ H= -1126kJ/mol
（2）ACD；0.5；升温、加压、加入催化剂
（3）D；臭氧投料增加，反应物浓度增大，反应速率加快，NO脱除率上升；反应物浓度增大导致平衡正向移动，NO脱除率上升
（4）解：如图所示：

解析：（1）N2H4与F2反应生成N2和HF，其反应的化学方程式为：N2H4(g)＋2F2(g)=N2(g)＋4HF(g)，由盖斯定律可得，该反应的反应热ΔH=ΔH1+4×ΔH2-ΔH3=(-534kJ/mol)+4×(-269kJ/mol)-(-484kJ/mol)=-1126kJ/mol，因此该反应的热化学方程式为：N2H4(g)＋2F2(g)=N2(g)＋4HF(g) ΔH=-1126kJ/mol；
（2）①A、该反应反应前后气体分子数发生变化，则反应过程中气体体积发生变化，因此当活塞不再移动（即气体体积不变）时，说明反应达到平衡状态，A符合题意；
B、该装置为恒压装置，因此反应过程中，容器内压强不再改变，不能说明反应达到平衡状态，B不符合题意；
C、由于反应物和生成物都是气体，根据质量守恒定律可知，混合气体的质量保持不变，由于容器为恒压装置，反应过程中，气体体积发生变化，根据公式可知，混合气体的密度发生变化，当其不变时，说明反应达到平衡状态，C符合题意；
D、混合气体的质量保持不变，反应前后气体分子数发生变化，即n发生变化，根据公式可知，反应过程中混合气体的平均相对分子质量发生变化，当其不变时，说明反应达到平衡状态，D符合题意；
故答案为：ACD
②同温同压下，气体体积之比等于物质的量之比，令反应后所得混合气体的总物质的量为n(平衡)，则可得关系式， 解得n(平衡)=16mol，设参与反应的n(N2)为amol，则可得平衡三段式如下：

因此可得等式(6-a)+(14-3a)+2a=16mol
解得 a=2mol
因此平衡时，、、， 因此该温度下反应的平衡常数；
③由图3可知，t1时刻后，反应速率增大，而升高温度、增大压强或加入催化剂都可能增大反应速率，因此其改变的条件为升温、加压，或加入催化剂；
（3）①A、由反应的化学方程式可知，该反应反应前后气体分子数不变，因此ΔS不变，不能由反应温度确定ΔS，A不符合题意；
B、加入催化剂，可降低反应所需的活化能，加快反应速率，但不能改变平衡移动，因此焓变不变，B不符合题意；
C、活化能是指分子从常态转化为容易发生化学反应的活跃状态所需的能量，C不符合题意；
D、由于投入量比例相同，且该反应中反应前后气体分子数不变，因此达到新的平衡后，转化率了不变，D符合题意；
故答案为：D
②O3/NO的比值增大，则c(O3)的浓度增大，反应速率假哭，NO脱除率上升；同时，由于c(O3)增大，平衡正向移动，使得NO的脱除率上升；
（4）反应进行前10min内，反应正向进行，因此NO的转化率逐渐增大， 由于温度升高，反应速率增大；该反应为放热反应，因此当反应达到平衡时，其温度应低于T3，据此可得图像为：
；
分析：（1）根据盖斯定律计算_??????????????????_应热，从而得出反应的热化学方程式；
（2）①分析所给物理量在反应过程中是否发生变化，若反应过程中发生变化，当其不变时，说明反应达到平衡状态；
②同温同压下，气体体积之比等于物质的量之比，根据反应前后气体体积之比得出平衡时各物质的物质的量总和，再结合平衡三段式进行计算；
③根据反应速率的影响因素分析；
（3）①A、根据反应前后气体分子数的变化分析；
B、催化剂只改变反应速率，不改变平衡移动；
C、根据活化能的定义分析；
D、根据等效平衡的知识分析；
②结合浓度对平衡移动的影响分析；
（4）根据反应过程分析；21·cn·jy·com
_21?????????è?????(www.21cnjy.com)_