2.3 化学反应的方向 课堂同步练
一、单选题
1．下列说法中正确的是（ ）
A．CaCO3(s)=CaO(s)+CO2(g)在室温下不能自发进行，说明该反应的△H>0
B．-10℃的水结成冰，可用熵判据来解释反应的自发性
C．能自发进行的反应一定能迅速发生
D．△H<0、△S>0的反应在低温时一定不能自发进行
2．已知反应2CO(g)=2C(s)＋O2(g)的ΔH为正值，ΔS为负值。设ΔH和ΔS不随温度而变，下列说法正确的是（ ）
A．低温下能自发进行
B．高温下能自发进行
C．低温下不能自发进行，高温下能自发进行
D．任何温度下都不能自发进行
3．在催化剂作用下，可使汽车尾气中的跟发生反应： ，下列关于该反应说法正确的是（ ）
A．该反应
B．该反应
C．该反应在低温下更易进行
D．已知该反应K值很大，由此可推测该反应即使没有催化剂反应速率也很快
4．工业合成氨的反应为： H=-92.4kJ·mol-1，反应过程如图所示，下列说法错误的是（ ）
表示N原子， 表示H原子， 表示催化剂
A．过程Ⅱ吸收能量，过程Ⅲ放出能量
B．1 mol N2和3 mol H2充分反应，放出的热量小于92.4kJ
C．提高H2在原料气中的比例，一定能提高合成氨反应的速率
D．升高温度，不利于合成氨反应自发进行
5．下列变化过程中，△S＞0的是（ ）
A．Na2O(s)和CO2(g)化合生成Na2CO3(s)
B．氯气的液化
C．氯化钠固体溶于水
D．氨气与氯化氢化合成氯化铵固体
6．下列说法错误的是（ ）
A．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速率
B．NH4HCO3（s）=NH3（g）+H2O（g）+CO2（g） ΔH=+185.57 kJ·mol-1能自发进行,原因是体系有自发地向混乱度增加的方向转变的倾向
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反应自发性的判据
D．ΔH<0、ΔS>0的反应在任何温度下都能自发进行
7．下列对化学反应的认识不正确的是（ ）
A．化学反应过程中，一定有新物质生成
B．化学反应过程中，一定有化学键的断裂和形成
C．化学反应过程中，一定有能量的变化
D．如果某化学反应的△H和△S均小于0，则该反应一定能自发进行
8．下列说法正确的是（ ）
A．常温下，反应2A （s）+B （g）=2C （g）+D （g）不能自发进行，则该反应△H一定大于0
B．铅蓄电池在放电过程中，负极质量增加，正极质量减少
C．其他条件不变，向纯水中加入盐酸或氢氧化钠都能抑制水的电离，降低水的离子积
D．常温下，向饱和碳酸钠溶液中加入过量硫酸钡粉末，过滤，向洗净的沉淀中加稀盐酸，有气泡产生，则常温下Ksp（BaCO3）＜Ksp（BaSO4）
9．下列说法正确的是（ ）
A．自发进行的反应不需要任何条件，就可以发生反应
B．能够自发进行的反应一定是熵增的过程
C．的反应均是自发进行的反应
D．、的反应在任何温度下都能自发进行
10．反应Si(s)＋3HCl(g) SiHCl3(g)＋H2(g)；ΔH=-225 kJ·mol-1可用于粗硅的提纯。下列关于该反应的说法正确的是（ ）
A．每反应1 mol Si需断裂4 mol Si—Si键
B．该反应在任何条件下均能自发进行
C．该反应的平衡常数表达式为K=
D．升高温度可以提高反应物的平衡转化率
11．某反应只有在高温下才具有自发性，则对该反应的△H和△S判断正确的是（ ）
A．△H>0、△S>0 B．△H<0、△S<0
C．△H>0、△S<0 D．△H<0、△S>0
12．下列过程是非自发过程的是
A．气体的扩散
B．室温下水结成冰
C．水由高处向低处流
D．有序排列的火柴散落成无序排列
13．已知当△H-T·△S＜0时化学反应能自发进行。下列化学反应肯定能自发进行的是（ ）
A．N2(g)＋3H2(g) 2NH3(g)
B．2K(s)+2H2O(l)=2K+(aq)＋2OH-(aq)＋H2↑
C．2Mg(s)＋O2(g)=2MgO(s)
D．CaCO3(s)=CaO(s)＋CO2(g)
14．下列说法正确的是（ ）
A．分散系中分散质粒子的直径：Fe（OH）3悬浊液＞Fe（OH）3胶体＞FeCl3溶液
B．使用催化剂可以改变化学反应的反应热
C．将碳酸钠溶液和碳酸氢钠溶液分别蒸干并灼烧，所得固体的成分均为氢氧化钠
D．反应2CO（g）=2C（s）+O2（g）△H＞0可以自发进行
15．下列说法中正确的是（ ）
A．凡是放热反应都是自发的，吸热反应都是非自发的
B．自发反应一定是熵增大的，非自发反应一定是熵减小的
C．熵增加且放热的反应在任何温度下都能自发进行
D．化学反应能否自发进行，与反应焓变和熵变有关。当△H-T△S>0时，反应自发
16．下列说法正确的是( )
A．一定温度下，反应MgCl2(l) =Mg(l)+Cl2(g)的ΔH<0，ΔS<0
B．Na与H2O的反应是熵增的放热反应，该反应能自发进行
C．FeCl3和MnO2均可加快H2O2分解，同等条件下二者对H2O2分解速率的改变相同
D．向0.01 mol/L KMnO4溶液中加入等浓度等体积的草酸溶液，溶液立即褪色
二、综合题
17．化学反应方向的综合判据是判断反应能否白专进行的关键。由于反应的焓变、熵变随温度的变化较小，假设它们不随温度变化，根据下表数据。
化学反应 AH/kJ·mol—1
① -98 57.2
② 393.5 -2.86
③ -176 -285
（1）根据表中数据可知：反应①在 下(填“高温”、“低温”、“任何温度)正向能自发进行。
（2）有人提出采用适当的催化剂，用热分解法分解CO2，以减少CO2的排放，你认为是否可行？ (填“是”或“否”)。阐述判断的理由 。
（3）利用综合判据，计算反应③能正向自发进行的温度范围 。(写出过程)
18．采用光电催化法或化学吸收法处理含硫化氢的废液废气，既可防止环境污染又可回收硫资源等。回答下列问题：
（1）利用二氧化锰修饰的活性炭(MnO2-AC)作光催化剂分解废水中H2S制氢气的原理如下图所示。在催化作用下，MnO2-AC自动将电子集中至导带，空穴(用h*表示)集中至价带，从而进一步分解H2S。图中能量转化形式是 ，已 知在催化剂表面总反应为：2HS-=H2↑+S ，价带上发生的半反应为 (半反应相当于电极反应)。
（2）利用CaCO3吸收烟气中H2S包括：CaCO3的分解、H2S的吸收与CaS的生成以及CaS的氧化。
①高温下反应CaCO3(s)=CaO(s)+CO2(g)能自发进行， 则△H 0， S 0(填“大于”或“小于”)。
②恒温恒容密闭容器中进行吸收H2S反应为CaO(s)+H2S(g) CaS(s)+H2O(g)，能说明该反应已达到平衡状态的是 (填标号)。
A．气体的总压强不再随时间变化
B．气体的密度不再随时间变化
C．单位时间内断裂H-S与生成H-O键数相等
D．气体的分压p(H2S)/p(H2O)不再随时间变化
③CaS的氧化涉及如下反应：
(I) CaS(s)+O2(g) CaSO4(s) H1
(II) CaS(s)+O2(g) CaO(s)+ SO2(g) △H2
(III )CaSO4(s)+ CaS(s) CaO(s)+ SO2(g) H3
在恒压(总压为akPa)密闭容器中反应时，各反应的lgKp(Kp为以分压表示的平衡常数)与温度的关系如图：
由图可知： H＞0的反应是 ( 填标号)； H3= (用 H1、 H2表示)；N点时，分压p(SO2)= kPa，M点时，分压p(O2)= kPa
19．我国对能源的需求量巨大，其中化石能源占比依然较高，因此发展新型清洁能源意义深远。甲醇汽油是将传统汽油与甲醇混合形成的一种新型燃料，煤可作为甲醇的生产原料。
（1）甲醇的合成可以来源于煤的气化和液化，已知该过程涉及以下反应：
Ⅰ．
Ⅱ．
Ⅲ．
Ⅳ．
，反应Ⅱ 0，反应Ⅳ 0(填序号)。
A．大于 B．小于 C．等于
（2）随着温度的变化，反应的(自由能变化，也在变化，下图中可对应于步骤1的是 。
（3）汽油的主要成分之一是辛烷[]。已知：25℃、时完全燃烧生成气态二氧化碳和液态水，在该弹式热量计中完全燃烧，可以使得2kg的水升高66K(忽略弹式热量计自身部件吸热)。则的燃烧热 。【已知：水的比热容是】
20．合成气(CO+H2)在煤化工和天然气化工中有着十分重要的地位，由合成气可合成多种有机基础原料和产品。
（1）煤化工中生产合成气的反应为：，
①该反应的平衡常数表达式为
②判断该反应的自发性
③在恒温恒容下，同时放入、、、四种物质，下列事实能够说明反应已达到平衡的是 。
A．反应体系中，混合气体的密度不再改变
B．反应体系中，各组分的物质的量相等
C．反应体系中，当有键断裂的同时有键断裂
D．混合气体的平均相对分子质量保持不变
（2）天然气化工中生产合成气的主要反应为：，，在恒容容器中按物质的量之比1∶2加入一定量的和，在压强为、不同温度下测得的平衡转化率如下图所示：
①请在图中画出压强为时的平衡转化率随温度的变化曲线 。
②现有实验测得反应在750℃下，以不同碳氧比[]投料时反应达平衡后的转化率及、CO的选择性，所测数据如表所示。
已知：选择性=目标产物的产率/反应原料的转化率
碳氧比[] 1∶0.25 1∶0.5 1∶1 1∶1.25
转化率 0.40 0.88 0.98 0.99
选择性 0.98 0.93 0.67 0.40
CO选择性 0.99 0.94 0.65 0.32
最佳碳氧比[]为 。
假设按碳氧比投料，反应容器的体积为VL，通入和各amol，请列式表示平衡时容器内CO的浓度 (用a、V的代数式表示)
21．我国政府承诺争取在2030年前实现碳达峰，2060年前实现碳中和，彰显作为大国的担当和责任。因此，研发利用技术、降低空气中含量成为化学科学家研究的热点，其中将二氧化碳转化为绿色燃料甲醇是一个重要方向。回答下列问题：
（1）甲醇的制备反应一般认为通过如下两步来实现：
已知：
则反应的△H= kJ/mol。已知正反应的活化能是(正)，则逆反应的活化能(逆)= kJ/mol(用含(正)的式子表示)。
（2）在T℃下，向2L恒容密闭容器中充入1mol和3mol，假设只进行反应，第20min时达到化学平衡状态，测得的反应速率为0.02。回答下列问题：
①下列说法能说明反应达到化学平衡状态的是 (填标号)。
A．
B．该温度下的值恒定
C．容器内气体的密度不再发生变化
D．反应物分子的有效碰撞几率不再变化
②计算T℃下该反应的化学平衡常数K= (保留3位有效数字)。
③从反应的自发性角度看，合成甲醇的反应在较 (填“高”或“低”)温度下能自发进行。
（3）某科研小组研究不同催化剂对反应的影响。相同条件下，在三个恒容容器中充入等量和的混合物，在不同催化剂作用下发生反应I、反应II与反应III，相同时间内的转化率随温度变化如图所示：
①催化剂效果最佳的反应是 (填“反应I”“反应II”或“反应III”)。
②b点v(正) v(逆)(填“>”“<”或“=”)。
③试解释c点的转化率比a点低的原因 。
答案解析部分
1．【答案】A
【解析】【解答】A.该反应的ΔS>0，反应在室温下不能自发进行，说明室温下ΔH-TΔS>0，因此该反应的ΔH>0，A符合题意；
B.水解成冰的过程中，是熵减小的过程，应用熵判据判断应为非自发过程，B不符合题意；
C.反应能否自发进行，只是判断反应能否发生，与反应发生的速率无关，C不符合题意；
D.低温时， △H<0、△S>0，则ΔH-TΔS<0，反应能自发进行，D不符合题意；
故答案为：A
【分析】此题是对反应自发进行判断的考查，若反应自发进行，则ΔH-TΔS<0；据此结合选项进行分析。
2．【答案】D
【解析】【解答】根据公式ΔG=ΔH－TΔS，当ΔG<0时，反应自发进行；当ΔG>0时，反应不能自发进行；但是ΔH>0,ΔS<0，所以ΔH－TΔS必然大于0，即ΔG>0，反应是个非自发的反应。
故答案为：D
【分析】吉布斯自由能△G的的判断方法 △G＝△H－T△S：△G＜0，反应正向自发进行。 △G＝0，反应处在平衡状态。 △G＞0，反应逆向自发进行。
①一个放热的熵增加的反应，肯定是一个自发的反应，△H＜0，△S＞0，△G＜0；
②一个吸热的熵减少的反应，肯定是一个不自发的反应，△H＞0，△S＜0，△G＞0；
③一个放热的熵减少的反应，降低温度，有利于反应自发进行， △H＜0，△S＜0，要保证△G＜0，T要降低；
③一个吸热的熵增加的过程，升高温度，有利于反应自发发生。 △H＞0，△S＞0，要保证△G＜0，T要升高得足够高。
3．【答案】C
【解析】【解答】A．该反应是一个气体体积减小的放热反应，反应，故A不符合题意；
B．该反应是一个气体体积减小的放热反应，反应 ，故B不符合题意；
C．该反应是一个气体体积减小的放热反应，反应 ，低温条件下 ，能自发进行，故C符合题意；
D．催化剂能降低反应的活化能，加快反应速率，化学平衡常数大只能说明反应的程度大，不能说明反应的反应速率快慢，则无法判断即没有催化剂时，该反应的反应速率快慢，故D不符合题意；
故答案为：C。
【分析】该反应是一个气体体积减小的放热反应，反应ΔH＜0，ΔS＜0，据此分析。
4．【答案】C
【解析】【解答】A．过程Ⅱ是氮气和氢气中的化学键断裂，转化为氮原子和氢原子，断裂化学键需要吸收能量；过程Ⅲ是氮原子和氢原子生成NH3分子，新键形成放出能量，故A不符合题意；
B．根据热化学方程式，当1 mol N2和3 mol H2反应生成2molNH3时，放出92.4kJ的热量，由于该反应是可逆反应，所以1 mol N2和3 mol H2充分反应不能生成2molNH3，所以放出的热量小于92.4kJ，故B不符合题意；
C．提高H2在原料气中的比例，如果没有增大反应物的浓度，则不能提高合成氨反应的速率，故C符合题意；
D．该反应的ΔH＜0，ΔS＜0，根据ΔG=ΔH-TΔS＜0反应自发可知，降低温度，反应可以自发进行，所以升高温度，不利于合成氨反应自发进行，故D不符合题意；
故答案为：C。
【分析】A.断裂化学键吸热，形成化学键放热；
B.可逆反应有限度，不能进行完全；
C.若反应体系为恒温恒压，则提高H2在原料气中的比例，反应速率可能不变或减小；
D.合成氨的反应是熵减的放热反应，结合反应自发进行的条件△H-T△S<0分析判断。
5．【答案】C
【解析】【解答】A．该反应中气体的物质的量减小，△S＜0，故A不选；
B．气体转化为液体，气体的物质的量减小，△S＜0，故B不选；
C．氯化钠溶于水电离出自由移动的阴、阳离子，混乱度增大，△S＞0，故C选；
D．氨气和HCl反应生成氯化铵固体，气体的物质的量减小，则△S＜0，故D不选；
故答案为：C。
【分析】 △S>0，说明反应或变化过程中混乱度增大，依据微粒数变化或反应前后气体体积变化分析判断。
6．【答案】C
【解析】【解答】A．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速率，不符合题意；
B、反应焓变大于0，熵变大于0，反应向熵变增大的方向进行，NH4HCO3（s）═NH3（g）+H2O（g）+CO2（g）△H=+185.57kJ/mol，能自发进行，原因是体系有自发地向混乱度增加的方向转变的倾向，不符合题意；
C、某些吸热反应也可以自发进行，依据△H-T△S＜0分析，△H＞0，△S＞0，常温下可以△H-T△S＜0，如氢氧化钡晶体和氯化铵反应，是吸热反应，常温下可以蒸发进行，符合题意；
D、依据反应自发进行的判断依据△H-T△S＜0分析，ΔH<0、ΔS>0的反应在任何温度下都能自发进行，不符合题意；
故答案为：C.
【分析】A.催化剂可以改变化学反应速率；
B.根据自由能判据，焓变大于零时，反应自发进行，则熵变一定大于零；
C.焓变与熵变不能单独作为反应自发进行的判据，一般利用自由能判据进行判断；
D.根据自由能判据进行分析。
7．【答案】D
【解析】【解答】A．有新物质生成的反应属于化学反应，即化学反应的特征是有新物质生成，故A正确；
B．化学反应时反应物要断键，生成新物质要成键，即化学反应的过程实际上是一个旧键断裂，新键生成的过程，故B正确；
C．能量变化是化学反应的基本特征之一，但是能量变化不一定都表现为热量变化，如化学能转化为电能，故C正确；
D．如果某化学反应的△H和△S均小于0，但△H﹣T△S＞0时，该反应就不能自发进行，故D错误；
故选D．
【分析】A．有新物质生成的反应属于化学反应；
B．化学反应时反应物要断键，生成新物质要成键；
C．物质发生化学反应都是伴随着能量的变化；
D．高温时，△H﹣T△S＞0，该反应就不能自发进行．
8．【答案】A
【解析】【解答】A．反应2A （s）+B （g）=2C （g）+D （g）是熵增加的反应，△S＞0，要使该反应在常温下不能自发进行则需要满足△H﹣T△S＞0，所以△H＞0，故A正确；
B．铅蓄电池在放电过程中，负极电极反应式Pb+SO42﹣﹣2e﹣=PbSO4，负极质量增加，正极电极反应式为PbO2+4H++SO42﹣+2e﹣=PbSO4+2H2O，正极质量增加，故B错误；
C．水的离子积只受温度的影响，故C错误；
D．常温下，向饱和Na2CO3溶液中加少量BaSO4粉末，碳酸根离子浓度很大，依据溶度积规则当Qc＞Ksp，所以可以产生碳酸钡沉淀，不能证明Ksp（BaCO3）＜Ksp（BaSO4），故D错误；
故选：A．
【分析】A．反应自发进行的判断依据为△H﹣T△S，△H﹣T△S＜0，反应能够自发进行，否则不能自发进行；
B．铅蓄电池在放电过程中，负极电极反应式Pb+SO42﹣﹣2e﹣=PbSO4，正极电极反应式为PbO2+4H++SO42﹣+2e﹣=PbSO4+2H2O；
C．水的离子积只受温度的影响；
D．Ksp（BaCO3）＞Ksp（BaSO4）．
9．【答案】D
【解析】【解答】A．△H>0、△S>0时，在高温下可能自发进行，低温下非自发进行，故A不符合题意；
B．△S＜0、△H＜0，低温下反应，自发进行的反应也可以是熵值减小的反应；故B不符合题意；
C．△H＜0、△S＜0，△G=△H-T△S，只有在低温下才能自发进行，C不符合题意；
D．△H＜0、△S>0一定存在任何条件下△H-T△S<0，反应一定是自发反应，D符合题意；
故答案为：D。
【分析】根据ΔH-TΔS<0时反应自发进行分析。
10．【答案】C
【解析】【解答】A．晶体硅是空间网状结构，每个硅原子连接周围4个硅原子，所以每个Si—Si键由两个Si原子共同构成，故1单位硅单质有2单位Si—Si键，则每反应1 mol Si需断裂2 mol Si—Si键，故A不符合题意；
B．该反应是一个熵减的反应，需满足才能自发进行，故B不符合题意；
C．因为Si为固体，不计入平衡常数计算，因此反应的平衡常数表达式为K=，故C符合题意；
D．该反应为放热反应，升高温度平衡向吸热方向进行，即逆向进行，将降低反应物的平衡转化率，故D不符合题意。
故答案为：C。
【分析】A．每个Si—Si键由两个Si原子共同构成；
B．依据ΔG=ΔH-TΔS＜0分析；
C．固体不计入平衡常数计算；
D．根据影响化学平衡移动的因素分析。
11．【答案】A
【解析】【解答】
A．△H>0、△S>0，在高温下反应能自发进行，A符合题意；
B．△H<0、△S<0，在低温下反应能自发进行，B不符合题意；
C．△H>0、△S<0，很难自发进行，C不符合题意；
D．△H<0、△S>0，反应一定能自发进行，D不符合题意；
故答案为：A。
【分析】依据△G=△H -T △S<0，判断反应在什么情况下能够自发进行。
12．【答案】B
【解析】【解答】A．气体扩散，分子自由移动，自发进行，A不符合题意；
B．水结成冰这个变化，虽然是放热的，但是同时也是熵减的，因此必须在某一温度（0℃）以下才能自发进行，要在室温下结成冰需借助外力，B符合题意；
C．水由高处向低处流势能减小，自发进行，C不符合题意；
D．有序排列的火柴散落成无序排列，体系混乱度增大，为自发过程，D不符合题意；
故答案为：B。
【分析】依据ΔG=ΔH-TΔS＜0分析。
13．【答案】B
【解析】【解答】A．N2(g)＋3H2(g) 2NH3(g)为工业上合成氨的反应，是放热反应，△H＜0，反应过程中混乱度减小，△S＜0，根据△H-T△S＜0，反应在较低的温度下才能自发进行，故A不符合题意；
B.2K(s)+2H2O(l)=2K+(aq)＋2OH-(aq)＋H2(g)↑，活泼金属与水的反应属于放热反应，△H＜0，反应过程中混乱度增大，△S＞0，该反应在任何情况下都可自发进行，故B符合题意；C.2Mg(s)＋O2(g)=2MgO(s)是镁的燃烧，属于放热反应，△H＜0，混乱度减小，△S＜0，较低的温度下才能自发进行，故C不符合题意；
D．CaCO3(s)=CaO(s)＋CO2(g)是分解反应，绝大多数分解反应是吸热反应，△H＞0，反应过程中混乱度增大，△S＞0，反应在较高的温度下才能自发进行，故D不符合题意；
故答案为：B。
【分析】一个放热的熵增加的反应，肯定是一个自发的反应即△H<0，△S>0，△G<0；一个吸热的熵减少的反应，肯定是一个不自发的反应：△H>0，△S<0，△G>0；一个放热的熵减少的反应，降低温度，有利于反应自发进行，△H<0，△S<0，要保证△G<0，T要降低；一个吸热的熵增加的过程，升高温度，有利于反应自发发生。△H>0，△S>0，要保证△G<0，T要升高得足够高。
14．【答案】A
【解析】【解答】解：A、分散系的分散质微粒直径大小为，浊液分散质微粒直径＞100nm，溶液分散质微粒直径＜1nm，胶体分散质微粒直径在1nm﹣100nm间，所以分散系中分散质粒子的直径：Fe（OH）3悬浊液＞Fe（OH）3胶体＞FeCl3溶液，比较正确，故A正确；
B、催化剂可以改变化学反应的速率，但不改变化学平衡，所以不改变反应的反应热，故B错误；
C、将碳酸钠溶液蒸干并灼烧依据碳酸钠水解主要是第一步生成碳酸氢钠和氢氧化钠，蒸干实际是蒸发水，得到碳酸钠固体，碳酸氢钠溶液蒸干灼烧得到碳酸钠固体，故C错误；
D、在温度、压强一定的条件下，化学反应方向的判据为△H﹣T△S．如果△H﹣T△S＜0，反应能自发进行；如果△H﹣T△S=0，反应达到平衡状态；如果△H﹣T△S＞0，反应不能自发进行．反应2CO（g）=2C（s）+O2（g）△H＞0，△S＜0，所以△H﹣T△S＞0，不能自发进行，故D错误；
故选A．
【分析】A、依据分散系的本质特征是分散质微粒直径大小分析判断；
B、依据催化剂只是改变反应速率，不改变平衡分析判断；
C、依据蒸干溶液的分析依据是盐类水解产物的特征和性质分析判断；
D、依据自发进行的判断依据△H﹣△ST分析．
15．【答案】C
【解析】【解答】A．ΔH-TΔS<0时反应即可自发，吸热反应ΔH＞0、若ΔS＞0，导致ΔH-TΔS＜0即可自发，例如氢氧化钡晶体和氯化铵晶体反应是吸热反应，在室温下即可自发，A不符合题意；
B．ΔH-TΔS<0时反应即可自发，放热反应ΔH＜0、若ΔS＜0，导致ΔH-TΔS＜0即可自发，例如氨气和氯化氢化合为氯化铵晶体的反应是熵减的放热反应，在室温下即可自发， B不符合题意；
C． 熵增加且放热的反应ΔH＜0、若ΔS＞0，则必然使ΔH-TΔS＜0，在任何温度下都能自发进行，C符合题意；
D． 化学反应能否自发进行，与反应焓变和熵变有关，当△H-T△S＜0时，反应自发，D不符合题意；
故答案为：C。
【分析】放热反应常常是容易进行的过程，吸热反应有些也是自发反应；自发反应的熵不一定增加，可能减小，也可能不变；反应能否自发进行取决ΔH-TΔS，当ΔS＞0、ΔH<0时，△H-T△S＜0反应一定能自发进行，非自发的反应在高温下有可能为自发反应。
16．【答案】B
【解析】【解答】A．一定温度下，反应MgCl2(l) =Mg(l)+Cl2(g)的ΔH＞0，ΔS＞0，故A不符合题意；
B．Na与水反应为固体与液态反应生成气体，该反应为熵增反应，即△S＞O，反应中钠熔化为小球，说明反应放出大量的热，即△H＜0，则△G=△H-T△S＜0，故该反应自发进行，故B符合题意；
C．FeCl3和MnO2均可加快H2O2分解，但催化效果不同，二者对H2O2分解速率改变不同，故C不符合题意；
D．浓度越大反应速率越快，稀溶液的反应速率较慢，故D不符合题意；
故答案为：B。
【分析】1、分解反应一般为吸热反应
2、自发进行的判断△G=△H-T△S＜0
17．【答案】（1）任何温度
（2）否；该反应为吸热、墒减的化学反应，在任何温度下都不能正向自发进行
（3），则，解得，即低于时反应③能正向自发进行
【解析】【解答】（1）对于反应①AH ＜0， ＞0，结合AH-T＜0反应才可自发进行，可知此反应在任何温度下均能发生；
（2） AH ＞0， ＜0，AH-T始终大于0，因此不能自发反应；
（3） AH =-176 kJ·mol—1 ，= -285，根据AH-T＜0，可自发反应，得到 ，；
【分析】根据自发反应发生的条件：AH-T＜0进行计算、判断。
18．【答案】（1）光能转化为化学能；2HS-+2h+ =2H++S 或 2HS--2e- =2H++S
（2）大于；大于；BD；Ⅲ；2(△H2－△H1)；1；a-1
【解析】【解答】(1)从图中可以看出，其能量转化形式为光能转化为化学能；催化剂表面的总反应为 ，其中导带的半反应为 ，所以价带的半反应为 或者 ，故填光能转化为化学能、 或者 ；
(2)①反应CaCO3(s)=CaO(s)+CO2(g)为分子数增大的反应， ，根据判定依据 反应才能自发，该反应高温自发，故 ，故填大于、大于；
②A.该反应为分子数不变的反应，恒温恒容下反应前后压强不变，故压强不能作为平衡的标志，故A不符合题意；
B.根据 ，反应前后体积不变，气体的质量在变，故密度为变量，当密度不变时反应达平衡，故B符合题意；
C.反应物断键、生成物成键表示正方形进行，不能作为平衡的标志，故C符合题意；
D.压强之比即为浓度之比，平衡时浓度恒定，浓度之比保持不变，故分压之比保持恒定，故D符合题意；
故填BD；
③从图中可以看出反应III的平衡常数随温度的升高而升高，该反应为吸热反应，即 ；根据盖斯定律反应III等于反应II×2减去反应I×2，故 ；N点时反应III的lgKp=0，故Kp=1，其平衡常数表达式为 ，解得 ，体系中只存在二氧化硫和氧气两种气体，M点和N点平衡常数相等，其中 ，则 ，故填III、 、1、a-1。
【分析】反应达平衡的标志为：(1)体系中各组分的量保持不变；(2)正逆反应速率相等；(3)当某个标量不变时，如密度、压强、温度等。
19．【答案】（1）B；B；A
（2）c
（3）5.544×105kJ/mol
20．【答案】（1）；，，所以高温自发；ACD
（2）；1∶0.5；
【解析】【解答】(1)①根据化学平衡常数的数学表达式，K=，故答案为K=；
②该反应为吸热反应，ΔH＞0，该反应为熵增反应，即ΔS＞0，根据复合判据ΔG=ΔH－TΔS＜0，自发进行，因此该反应在高温下自发进行，故答案为ΔH＞0，ΔS＞0，所以高温自发进行；
③A．容器为恒容，气体总体积不变，碳为固体，因此该反应为气体质量增加反应，依据密度的定义，当气体密度不变，说明反应达到平衡，故A正确；
B．题中没有数据，判断达到平衡时，各组分的物质的量相等，因此各组分的物质的量相等，不能说明反应达到平衡，故B不正确；
C.2molH－O断裂说明有1mol水蒸气被消耗，反应向正反应方向进行，1molH－H键断裂，说明有1molH2被消耗，反应向逆反应方向进行，且它们消耗比值等于化学计量数之比，因此反应体系中，当有 键断裂的同时有 键断裂，说明反应达到平衡，故C正确；
D．H2O的相对分子质量为18，CO和H2的平均相对分子质量为15，因此气体平均相对分子质量不变时，说明反应达到平衡，故D正确；
答案为ACD；
(2)①该反应为气体体积增加的反应，增大压强，平衡向逆反应方向进行，甲烷的平衡转化率降低，因此5.05×105Pa下甲烷平衡转化率比1.01×105Pa下的甲烷平衡转化率低，根据图像可知，该反应为吸热反应，CH4平衡转化率随温度升高而增大，5.05×105Pa下甲烷平衡转化率与温度关系；故答案为；
②CH4转化率、H2、CO的选择性均较大时为最佳碳氧比，根据表中数据可知，最佳碳氧比为1∶0.5；目标产物的产率= ，通入CH4和O2各amol，理论上产生CO的物质的量为amol，根据表中数据以及选择性的定义，有0.65= ，推出n(CO)=a×0.65×0.98mol，即c(CO)= ，故答案为1∶0.5； 。
【分析】 (1)、依据化学平衡常数的定义及其ΔG=ΔH－TΔS＜0，自发进行进行分析；依据可逆反应达到平衡状态时，正逆反应速率相等，反应体系中各物质的物质的量、物质的量浓度、百分含量以及由此引起的一系列物理量不变进行分析；
(2)、①该反应为气体体积增加的反应，增大压强，平衡向逆反应方向进行，甲烷的平衡转化率降低；
②依据图表数据，CH4转化率、H2、CO的选择性均较大时为最佳碳氧比，再由选择性=目标产物的产率/反应原料的转化率和目标产物的产率= 计算。
21．【答案】（1）-49.5；(正)＋49.5
（2）BD；59.3；低
（3）反应I；>；该反应为放热反应，温度升高，平衡逆向移动
【解析】【解答】（1） 反应可由已知两个分步反应相加而得，
则 △H= △H1+ △H2=+41.2 kJ/mol-90.7 kJ/mol=-49.5 kJ/mol 。
△H= (正) - (逆) ，则(逆)= (正)-△H= (正)＋49.5 。
（2）①A.不能说明v正=v逆，故A不符合题意；
B.恒定，说明各物质浓度都不发生改变，则体系达到平衡，故B符合题意；
C.恒容密闭容器，体积一定，反应前后，气体总质量不变，则不论反应是否平衡，密度都不变，因此不能通过密度不变说明反应达到平衡状态，故C不符合题意；
D.反应物分子的有效碰撞机率不再变化，说明活化分子数不再改变，浓度恒定则体系达到平衡，故D符合题意；
故答案为：BD
② 20min时，的反应速率为0.02，则n()=0.02×20min=0.4，可列三段式：
起始量/ 0.5 1.5 0 0
转化量/ 0.4 1.2 0.4 0.4
平衡量/ 0.1 0.3 0.4 0.4
③自由能△G=△H-T△S＜0时，反应自发进行，因△H＜0，△S＜0，故只有在低温条件下 ，合成甲醇的反应能自发进行。
（3）①观察曲线，同一温度下，三反应的二氧化碳转化率大小关系是：反应I＞反应II＞反应III，则反应速率反应I＞反应II＞反应III，催化剂能加快反应速率，故催化效果最佳的反应是反应I。
②b点位于曲线下方，反应还须向正反应方向进行来增大的转化率，故V(正)＞V(逆)。
③c点温度高于a点，但转化率下降，原因是该反应为放热反应，温度升高，平衡逆向移动 。
【分析】（1）多个基元反应（分步反应）的加和，就是总反应，反应热也作同样的加和。反应热计算公式：△H= (正) - (逆) 。
（2）①化学平衡的实质是v正=v逆，特征是各物质浓度不再改变。可通过正逆反应速率相等或其他反映浓度不变的变量来判断是否达到平衡。
②平衡常数公式：，由甲醇的反应速率可求出平衡时甲醇的浓度，列三段式，求出、、的浓度，并将结果代入公式可得答案。
③根据自由能△G=△H-T△S＜0时，反应自发进行分析。
（3）①催化剂能加快反应速率。
②b点位于曲线下方，反应还须向正反应方向进行来增大的转化率，故V(正)＞V(逆)。
③c点温度高于a点，但转化率下降，原因是该反应为放热反应，温度升高，平衡逆向移动
