2.3化学反应的方向同步练习题
一、选择题
1．已知： 。下列说法正确的是
A．相同条件下，增大，转化率增大
B．当时，反应达到平衡状态
C．该反应是放热反应，因此一定能自发进行
D．该反应的
2．如图表示生成几种氯化物反应的自由能变化()随温度变化情况。若在图示温度范围内和不变，且，其中R为常数，T为温度。下列说法错误的是
A．温度低于bK时，可用还原制备Si
B．反应①在温度为aK时的平衡常数为1
C．反应②的平衡常数随温度升高而减小
D．图示温度范围内，③是自发进行的
3．将转化为燃料甲醇是实现碳中和的途径之一，在恒温恒容密闭容器中进行反应： ，下列有关说法正确的是
A．正反应为熵增过程， B．该反应在低温下可自发进行
C．该反应在任意温度下均可自发进行 D．干冰升华是一个熵减的过程
4．已知 G= H-T S(忽略 H、 S随温度的变化)，若 G<0，则该反应可以自发进行。根据下图判断：600℃时，下列反应不能自发进行的是
A．C(s)+O2(g)=CO2(g)
B．2C(s)+O2(g)=2CO(g)
C．TiO2(s)+2Cl2(g)=TiCl4(g)+O2(g)
D．TiO2(s)+C(s)+2Cl2(g)=TiCl4(g)+CO2(g)
5．下列对于化学反应方向说法不正确的是
A．自发进行的化学反应的方向，应由焓判据和熵判据的复合判据来判断
B．某些非自发的反应可以通过改变条件使其成为自发反应
C．知道了某过程有自发性之后，则可确定该过程是否一定会发生
D．一定温度下，反应的
6．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）
7．在25℃，条件下，下列熵值的大小比较正确的是
A． B．
C． D．
8．某化学反应其△H=-122kJ/mol，△S=-231J/(mol·K)，则此反应在下列哪种情况下可自发进行
A．仅在高温下自发进行 B．仅在低温下自发进行
C．在任何温度下都能自发进行 D．在任何温度下都不能自发进行
9．下列说法正确的是
A．有气体生成的反应熵变一定增加 B．放热反应不需要加热就能反应
C．放热的熵增加反应一定能自发进行 D．催化剂能减小反应的焓变
10．下列说法中，正确的是
A．转化变为时，熵减小
B．使用催化剂能使非自发反应转化成自发反应
C．室温下晶体与晶体的反应是非自发反应
D．某反应在高温时能自发进行，其逆反应在低温时能自发进行，则该反应的正反应的、
11．石墨燃烧过程中的能量变化可用下图表示。下列说法正确的
A．石墨的燃烧热为
B．反应在任何温度下均能自发进行
C．由图可知
D．已知，则金刚石比石墨稳定
12．已知反应： ，下列说法正确的是
A．高温下自发 B．低温下自发 C．任何温度均自发 D．任何温度不自发
13．既是大气主要污染物之一，又在生产生活中具有广泛应用，如可生产并进而制得硫酸等，其反应原理为：。对于反应，下列说法正确的是
A．该反应在任何条件下都能自发进行
B．和所含键能总和比所含键能小
C．反应达平衡后再通入的体积分数一定增加
D．反应在高压、催化剂条件下进行可提高的平衡转化率
14．已知(设、不随温度而变化)，当时反应能自发进行。关于反应，。下列说法正确的是
A．低温下能自发进行 B．任意温度下都不能自发进行
C．高温下能自发进行 D．任意温度下都能自发进行
15．尿素是重要的化工原料，也常用作氮肥。以氨为原料合成尿素的相关反应如下：
① ；
② ；
③ ；
④ 。
下列叙述正确的是
A．反应①在较高温度下易自发进行
B．反应②的平衡常数
C．在恒容密闭容器中发生反应②，当气体摩尔质量不变时反应达到平衡
D．
二、填空题
16．按要求完成下列问题。
(1)汽油不完全燃烧时产生CO，有人设想按下列反应除去CO：2CO(g)=2C(s)+O2(g)，已知反应的△H>0，判断该设想能否实现________ (填“能”或“不能”)，并简述原因________________。
(2)甲烷的烧热△H = - 890.3kJ/mol，写出甲烷的燃烧热的热化学方程式：__________________。
17．工业上用赤铁矿生产铁，可以选择的还原剂有C和H2.根据所学知识判断：哪一种还原剂可使反应自发进行的温度较低？___________
已知：Fe2O3(s)＋C(s)=2Fe(s)＋CO2(g) ΔH=233.8 kJ·mol-1，ΔS=0.279 kJ·mol-1·K-1
Fe2O3(s)＋3H2(g)=2Fe(s)＋3H2O(g) ΔH=98 kJ·mol-1，ΔS=0.144 2 kJ·mol-1·K-1
18．水煤气变换[CO(g)+H2O(g)CO2(g)+H2(g)]是重要的化工过程，主要用于合成氨、制氢以及合成气加工等工业领域中。回答下列问题：
(1)Shibata曾做过下列实验：
①使纯H2缓慢地通过处于721℃下的过量氧化钴CoO(s)，氧化钴部分被还原为金属钴Co(s)，平衡后气体中H2的物质的量分数为0.0250。
②在同一温度下用CO还原CoO(s)，平衡后气体中CO的物质的量分数为0.0192。
根据上述实验结果判断，还原CoO(s)为Co(s)的倾向是CO____H2(填“大于”或“小于”)。
(2)721℃时，在密闭容器中将等物质的量的CO(g)和H2O(g)混合，采用适当的催化剂进行反应，则平衡时体系中H2的物质的量分数为____(填标号)。
A．＜0.25 B．0.25 C．.0.25~0.50 D．0.50 E．＞0.50
(3)二甲醚(CH2OCH3)是无色气体，可作为一种新型能源，甲醇脱水两步法是目前工业合成二甲醚的主流技术，主要涉及的反应有：
CO(g)+2H2(g)CH3OH(g) △H1=-90.7 kJ·mol-l
2CH3OH(g)CH3OCH3(g)+H2O(g) △H2=-23.5 kJ·mol-1
①为了CO和H2研究的最佳投料比，恒温下将l mol CO置于恒容密闭容器，改变H2的进料量进行实验，测得平衡时甲醇的体积分数变化如图所示(假设该条件下只发生第一步反应)。请判断a、b、c三点CO的平衡转化率大小关系，并说明判断依据：____。
②合成二甲醚往往选用硅铝混合物作催化剂。向恒温体系中不断生成匀速通入甲醇，反应均为达到平衡，不同硅铝比(I、II)与生成二甲醚的速率关系如图所示。工业上选择的合适硅铝比为0.15，说明其原因：____。
③在某温度下，向密闭容器中加入甲醇发生第二步反应，反应到t1 min时测得各组分的浓度分别为c(CH3OH)=0.47 mol·L-1，c(CH3OCH3)=1.2 mol·L-1，c(H2O)=1.2 mol·L-1，t2 min时反应达到平衡。已知反应在该温度下的平衡常数为400，请在图中画出t1-t2 min内，c(CH3OCH3)的变化曲线____。
【参考答案】
一、选择题
1．A
解析：A．增大，相当于增加一种反应物的量，另一种反应物的转化率增大，A项正确；
B．不能说明v(逆)=v(正)，B项错误；
C．该反应是气体体积减小的反应，，，，，低温时反应可以自发进行，高温时反应不能自发进行，C项错误；
D．该反应是气体体积减小的反应，，故D项错误；
故选A。
2．A
解析：A．反应为反应④-反应②得到，温度低于bK时，反应④的大于反应②的，上述反应的，反应不能自发进行，A错误；
B．由图可知反应①在温度为aK时，又，故，B正确；
C．反应②是熵减反应，，故，平衡常数随温度升高而减小，C正确；
D．图示温度范围内反应③的，故可自发进行，D正确；
故答案为：A。
3．B
【分析】化学反应总是向着自由能减小的方向进行，直到体系达到平衡；其中；
解析：A．熵用来度量混乱程度，其中熵值大小为：气态＞液态＞固态，而反应为气体减少的反应，故为熵减的过程，，A错误；
B．当时，反应可自发进行；反应的，，当温度较低时，，反应可自发进行，B正确；
C．反应的，，当温度较低时，，反应可自发进行，C错误；
D．干冰升华是从固态转变为气态，体系混乱度增加，故为熵增的过程，D错误；
故合理选项为B。
4．C
解析：A．根据图像可知，600℃时，C(s)+O2(g)=CO2(g)的 G＜0，反应自发进行，A不符合题意；
B．根据图像可知，600℃时，2C(s)+O2(g)=2CO(g) 的 G＜0，反应自发进行，B不符合题意；
C．根据图像可知，600℃时，TiO2(s)+2Cl2(g)=TiCl4(g)+O2(g) 的 G＞0，反应不能自发进行，C符合题意；
D．根据图像可知，600℃时C(s)+O2(g)=CO2(g)与TiO2(s)+2Cl2(g)=TiCl4(g)+O2(g)相加可得：TiO2(s)+C(s)+2Cl2(g)=TiCl4(g)+CO2(g) 的 G＜0，反应自发进行，D不符合题意；
故选C。
5．C
解析：A．自发进行的化学反应的方向，应由吉布斯自由能即焓判据和熵判据的复合判据来判断，A正确；
B．一定条件下某些非自发的反应可以通过改变温度等条件使其成为自发反应，B正确；
C．某过程有自发性是在一定条件下，如低温自发、高温自发，但不可确定该过程是否一定会发生，C错误；
D．反应是熔融氯化钠的电解，是吸热反应，，而反应前后气体分子数增多，是熵增加的过程，，D正确；
答案选C。
6．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。
7．C
解析：A．是化合物，熵值大于单质，A错误；
B．都是，物质的量越大，熵值越大，B错误；
C．一般气体的熵值大于固体，C正确；
D．和均为固体，且原子数更多，故熵值更大，D错误；
选C。
8．B
【分析】依据反应的焓变和熵变结合温度分析计算，△H-T△S＜0说明反应自发进行，△H-T△S＞0时反应不能自发进行。
解析：△H-T△S＜0说明反应自发进行，△H-T△S＞0时反应不能自发进行，△H-T△S= -122kJ mol-1-T×（-231×10-3kJ mol-1 K-1）= -122+231×10-3T，当T较小时，△H-T△S=-122+231×10-3T＜0，所以反应仅在低温下自发进行，故选B。
9．C
解析：A．有气体生成的反应熵变不一定增加，可能是气体分子数减小的反应，A错误；
B．放热反应可能需要加热才能反应，如铝热反应，B错误；
C．根据吉布斯自由能公式G=H-TS可知，放热的（H＜0）熵增加（S＞0）反应一定能自发进行（G＜0），C正确；
D．催化剂不改变反应的焓变，D错误；
答案选C。
10．A
解析：A．因为O2在转化为O3的过程中，气体的分子数变少了，熵减小，选项A正确；
B．根据与ΔG的 关系△H =△G +T△S可知，在一定温度下，也不可能发生变化，故使用催化剂只能够改变反应速率，并不能改变反应的自发性，选项B错误；
C．晶体与晶体的反应吸热，根据反应方程式:2NH4Cl + Ba(OH)2. 8H2O = BaCl2+2NH3 + 10H2O，可知该反应△S > 0，因此该反应在室温下是自发反应，选项C错误；
D．若反应在高温下能自发进行，熵变，△H-T△S<0，可能△H>0，其逆反应在低温下能自发进行，逆反应熵变△S < 0，△H- T△S < 0，则该逆反应的△H < 0，所以该正反应的△H >0、△S > 0，选项D错误；答案选A。
11．C
【分析】由图知：①，②，据此分析作答。
解析：A．根据燃烧热概念，石墨的燃烧热应是，A错误；
B．根据盖斯定律，由分析知，得的，反应的，故反应在高温下才可以自发进行，B错误；
C．根据盖斯定律，由分析知，得，C正确；
D．热化学方程式表示等量的金刚石具有的能量比石墨高，因此金刚石比石墨活泼，D错误；
故选C。
12．C
解析：该反应ΔH<0，ΔS>0，则一定存在ΔG=ΔH-TΔS<0，即任何温度下，该反应都能自发进行；
答案选C。
13．B
解析：A．该反应的熵减小，故不一定在任何条件均能自发，A错误；
B．反应的ΔH=∑[2mol SO2(g)＋1mol O2(g)]－∑[2mol SO3(g)]=－196.6 kJ·mol－1＜0，则有∑[2mol SO2(g)＋1mol O2(g)]＜∑[2mol SO3(g)]，B正确；
C．当通入无穷大的O2时，参与反应的O2较少，生成的SO3略有增多，但是由于没有反应的O2的量更多，则SO3的体积分数反而减小，C错误；
D．催化剂不可以改变SO2的平衡转化率，D错误；
故答案选B。
14．C
解析：反应，若，则反应可自发进行，，，因此T为较大正数时，反应能自发进行，故答案为C。
15．D
解析：A．反应①为放热的熵减反应，根据反应可以自发进行，则在较低温度下易自发进行，A错误；
B．平衡常数等于平衡时生成物浓度系数次方之积与反应物浓度系数次方之积的比，纯固体和纯液体不计入其中；反应②的平衡常数，B错误；
C．在恒容密闭容器中发生反应②，反应中只有水一种气体，其摩尔质量为定值，当气体摩尔质量不变时，不能说明反应达到平衡，C错误；
D．由盖斯定律可知，反应①+②-③得反应④，则，D正确；
故选D。
二、填空题
16．(1) 不能 因为该反应的△H＞0，△S＜0，所以△G＞0，为非自发反应
(2)CH4(g)+2O2(g)=CO2(g)+2H2O(l)△H=-890.3kJ mol-1
解析：（1）2CO(g)=2C(s)+O2(g)，该反应是焓增、熵减的反应，根据G=△H-T △S，G＞0，不能自发进行，故答案为：不能；因为该反应的△H＞0，△S＜0，所以△G＞0，为非自发反应；
（2）1mol可燃物燃烧生成稳定的化合物放出的热量即燃烧热，所以1mol甲烷燃烧时，生成液态水和二氧化碳的燃烧热热化学方程式为CH4(g)+2O2(g)=CO2(g)+2H2O(l)△H=-890.3kJ mol-1。
17．用H2作还原剂时反应自发进行的温度较低。
解析：根据ΔH-TΔS＜0为自发状态，故T＞时该反应能自发进行。用C作还原剂时T1＞==838.0K；用H2作还原剂时T2＞==679.6 K；所以用H2作还原剂时反应自发进行的温度较低。
18．(1)大于
(2)C
(3) c＞b＞a，体系中加入氢气，该平衡向右移动CO的平衡转化率增大 因为使用催化剂Ⅱ时，反应初始催化活性很好，生成二甲醚速率快，但是5 min后速率便开始大幅度下降，产率降低；而还有催化剂Ⅰ时，二甲醚的生成速率和产量均能维持较高水平
解析：（1）①对于可逆反应，反应达到平衡后气体的含量越大，表明该气体参加的反应进行的程度越小，物质的还原性就越弱。由于用H2还原足量CoO达到平衡后H2的体积分数是0.0250；用CO还原足量CoO达到平衡后CO的体积分数是0.0192，说明用CO还原时反应达到平衡正向进行的程度更大，故还原CoO(s)为Co(s)的倾向是CO＞H2；
（2）假设CO、H2的物质的量都是1 mol，①对于反应H2+CoOH2O+Co，开始时n(H2)=1 mol，反应达到平衡时变化量为a mol，则平衡时n(H2)=(1-a) mol，n(H2O)=a mol，，解得a=0.975 mol，K1=；②对于反应CO+CoOCO2+Co，开始时n(CO)=1 mol，反应达到平衡时变化量为b mol，则平衡时n(CO)=(1-b) mol，n(CO2)=b mol，，解得b=0.9808 mol，K2=；假设开始时CO、H2O(g)的物质的量都是m mol，发生反应：CO(g)+H2O(g)CO2(g)+H2(g)，反应达到平衡时CO的改变量为x mol，则平衡时 n(CO)=n(H2O)=(m-x) mol，n(CO2)=n(H2)=x mol，反应在恒容密闭容器中进行，，x＞m-x，所以＞0.25，
等物质的量的一氧化碳和水蒸气反应生成二氧化碳和氢气，反应前后气体物质的量不变，当反应物全部反应，氢气所占物质的量的分数50%，但反应为可逆反应不能进行彻底，氢气的物质的量分数一定小于50%，故合理选项是C；
（3）①根据平衡移动原理，将1 mol CO置于恒容密闭容器，改变H2的进料量进行实验，H2的进料量越多，其浓度越大，越有利于该反应向正反应方向移动，因此CO的转化率越大，由于H2的物质的量：c＞b＞a，所以a、b、c三点CO的平衡转化率大小关系：c＞b＞a；
②由图可知：硅铝比为0.15时二甲醚的生成速率和产量一直保持在较高水平，而硅铝比为0.075时反应初始催化活性很好，生成二甲醚速率快，但是5 min后速率便开始大幅下降，产量降低；
③t1时刻，c(CH3OH)=0.47 mol·L-1，c(CH3OCH3)=1.2 mol·L-1，c(H2O)=1.2 mol·L-1，Qc=＜400，可知t1时刻反应正向进行，设达到平衡二甲醚浓度增加x mol/L，则平衡时甲醇的物质的量浓度为c(CH3OH)=(0.47-2x) mol/L，二甲醚和水的的物质的量浓度c(CH3OCH3)=c(H2O)=(1.2+x) mol/L，此温度下K=，解得x=0.2 mol/L，故t2时刻c(CH3OCH3)=1.4 mol/L，从t1至t2时刻，随着反应的进行，反应速率逐渐减小，t2时刻达到化学平衡状态，因此t1至t2时间内，c(CH3OCH3)的变化曲线可以表示为。
