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2.3化學(xué)反應(yīng)的方向章節(jié)測試題高二上學(xué)期化學(xué)人教版(2019)選擇性必修1一、單選題1.在下面的自發(fā)過程中,你認(rèn)為其中能用熵判據(jù)解釋的是A.水由高處流向低處B.2H2(g)+O2(g)=2H2O(l)ΔH=-483.6kJ/molC.墨水滴在水中會擴散到整個水體D.-10℃的液態(tài)水自動結(jié)冰成為固態(tài)2.下列不能用焓判據(jù)解釋的自發(fā)進(jìn)行的過程是()A.鐵在潮濕空氣中生銹了B.天然氣的燃燒C.銅在潮濕空氣中產(chǎn)生銅綠D.NH4Cl與Ba(OH)2·8H2O反應(yīng)產(chǎn)生NH33.灰錫結(jié)構(gòu)松散,不能用于制造器皿,而白錫結(jié)構(gòu)堅固,可以制造器皿。現(xiàn)把白錫制成的器皿放在0℃、100kPa的室內(nèi)存放,它會不會變成灰錫而不能再繼續(xù)使用(已知:在0℃、100kPa條件下白錫轉(zhuǎn)化為灰錫的反應(yīng)焓變和熵變分別為ΔH=-2.18kJ·mol-1,ΔS=-6.61J·mol-1·K-1)()A.會變成灰錫 B.不會變成灰錫C.不能確定 D.升高溫度才會變成灰錫4.四氧化鋨()是一種毒性很強的氧化物,在一定條件下可發(fā)生轉(zhuǎn)化:。該反應(yīng)的熵變()A. B. C. D.無法判斷5.化學(xué)與社會、生活、環(huán)境密切相關(guān)。下列敘述不正確的是A.同壓下,等質(zhì)量的液態(tài)水和水蒸氣,水蒸氣的能量高B.冰在室溫下自動熔化成水,這是熵增的過程C.綠色化學(xué)的核心是應(yīng)用化學(xué)原理對環(huán)境污染進(jìn)行治理D.化石燃料蘊藏的能量來自遠(yuǎn)古時期生物體所吸收利用的太陽能6.下列說法正確的是()A.化學(xué)反應(yīng)包含舊的化學(xué)鍵斷裂和新的化學(xué)鍵形成B.反應(yīng)物的總能量一定等于生成物的總能量C.自發(fā)反應(yīng)一定是熵增大,非自發(fā)反應(yīng)一定是熵減小或不變D.吸熱反應(yīng)需要加熱才能進(jìn)行7.工業(yè)上用重晶石與焦炭在高溫下反應(yīng):,其與的關(guān)系如圖所示。下列說法正確的是()A.該反應(yīng)的B.該反應(yīng)在低溫下能自發(fā)進(jìn)行C.其他條件相同時,T1比T3時反應(yīng)先達(dá)到平衡狀態(tài)D.若溫度在T2時達(dá)到平衡后,減壓,再次到達(dá)平衡狀態(tài),CO的濃度增大8.已知在100℃、Pa下,1mol氫氣在氧氣中燃燒生成氣態(tài)水的能量變化如圖所示,下列有關(guān)說法不正確的是()A.1mol(g)分解為2molH與1molO時吸收930kJ熱量B.熱化學(xué)方程式為:C.甲、乙、丙中物質(zhì)所具有的總能量大小關(guān)系為乙>甲>丙D.乙→丙的過程中若生成液態(tài)水,釋放的能量將小于930kJ9.在圖①中A、B兩個容器里,分別收集著兩種作用不同的理想氣體。若將中間活塞打開,兩種氣體分子立即都占有了兩個容器(如圖②)。關(guān)于此物理過程的下列說法不正確的()理想氣體的自發(fā)混合A.此過程是體系從混亂程度小向混亂程度大變化的過程,即熵增大的過程B.此過程為自發(fā)過程,而且沒有熱量的吸收或放出C.在一定條件下,不用借助外力就能自發(fā)進(jìn)行的過程是自發(fā)過程D.此過程是自發(fā)可逆的10.下列說法中正確的是()A.2CaCO3(s)+2SO2(g)+O2(g)=2CaSO4(s)+2CO2(g)在低溫下能自發(fā)進(jìn)行,則該反應(yīng)的ΔH<0B.NH4Cl(s)=NH3(g)+HCl(g)在室溫下不能自發(fā)進(jìn)行,則該反應(yīng)的ΔH<0C.若ΔH>0,ΔS<0,化學(xué)反應(yīng)在任何溫度下都能自發(fā)進(jìn)行D.加入合適的催化劑能降低反應(yīng)的活化能,從而改變反應(yīng)的焓變11.灰錫結(jié)構(gòu)松散,不能用于制造器皿,而白錫結(jié)構(gòu)堅固,可以制造器皿。已知在0℃、100kPa條件下白錫轉(zhuǎn)化為灰錫的反應(yīng)焓變和熵變分別為,?,F(xiàn)把白錫制成的器皿放在0℃、100kPa的室內(nèi)存放,請判斷它會不會變成灰錫而不能再繼續(xù)使用()A.會變成灰錫 B.不會變成灰錫C.不能確定 D.升高溫度才會變成灰錫12.、下:①②下列說法正確的是()A.反應(yīng)①中反應(yīng)物的總鍵能大于生成物的總鍵能B.反應(yīng)②中反應(yīng)物的總能量低于生成物的總能量C.常溫下與足量反應(yīng)生成,隨溫度升高生成的速率逐漸加快D.、下,13.古詩詞及成語是中國傳統(tǒng)文化的瑰寶,下列有關(guān)說法錯誤的是()A.“水滴石穿”:空氣中的二氧化碳與水和發(fā)生了化學(xué)反應(yīng)B.“冰寒于水”:冰融化成水是吸熱過程C.“煮豆燃豆萁,豆在釜中泣”:豆萁中的纖維素燃燒生成和是的過程D.“綠蟻新醅酒,紅泥小火爐”:火爐中木炭燃燒包含化學(xué)能轉(zhuǎn)化為熱能的過程14.江西有眾多非物質(zhì)文化遺產(chǎn),如景德鎮(zhèn)手工制瓷技藝、李渡燒酒釀造技藝、峽江米粉的制作技藝、婺源綠茶制作技藝。下列說法錯誤的是A.景德鎮(zhèn)手工制得的瓷器是硅酸鹽產(chǎn)品B.燒酒釀造過程中未發(fā)生氧化還原反應(yīng)C.峽江米粉中含有天然高分子化合物D.婺源綠茶在沖泡的過程中體系的熵值增大15.以羰基化合物為載體運用化學(xué)平衡分離、提純某納米級活性鐵粉,反應(yīng)原理為裝置如下:已知溫度:.對于該過程理解不正確的是A.為放熱反應(yīng)B.是以為中心原子,為配體的配合物C.工作時,區(qū)域和區(qū)域發(fā)生反應(yīng)的平衡常數(shù)互為倒數(shù)關(guān)系D.,溫度升高,反應(yīng)增大16.在催化劑作用下,可使汽車尾氣中的跟發(fā)生反應(yīng):,下列關(guān)于該反應(yīng)說法正確的是()A.該反應(yīng)B.該反應(yīng)C.該反應(yīng)在低溫下更易進(jìn)行D.已知該反應(yīng)K值很大,由此可推測該反應(yīng)即使沒有催化劑反應(yīng)速率也很快17.以下自發(fā)過程可用焓判據(jù)來解釋的是()A.硝酸銨固體自發(fā)地溶于水B.2N2O5(g)=4NO2(g)+O2(g)ΔH=56.76kJ·mol-1C.(NH4)2CO3(s)=NH4HCO3(s)+NH3(g)ΔH=74.9kJ·mol-1D.2H2(g)+O2(g)=2H2O(l)ΔH=-571.6kJ·mol-118.下列說法錯誤的是()A.反應(yīng)(NH4)2CO3(s)=NH4HCO3(s)+NH3(g)的熵值增加B.同一種物質(zhì)氣態(tài)時熵值最大,液態(tài)時次之,固態(tài)時熵值最小C.NH4NO3溶于水吸熱,所以其溶解于水不是自發(fā)過程D.由于合成氨反應(yīng)ΔH<0,ΔS<0,所以該反應(yīng)低溫下能自發(fā)進(jìn)行19.在常溫常壓下,下列屬于自發(fā)過程的是A.2CB.NHC.CaCOD.220.250℃,101kPa時,2N2O5(g)=4NO2(g)+O2(g)△H=+56.76kJ/mol,該反應(yīng)能自發(fā)進(jìn)行,其自發(fā)進(jìn)行的主要原因是()A.是吸熱反應(yīng) B.是放熱反應(yīng)C.是熵減反應(yīng) D.熵增效應(yīng)大于能量效應(yīng)二、綜合題21.研究含氮元素物質(zhì)的反應(yīng)對生產(chǎn)、生活、科研等方面具有重要的意義。(1)俗稱“笑氣”,曾用作麻醉劑。一定溫度下在某催化劑(cat)表面分解生成和,與催化劑面積、時間的關(guān)系如圖所示:①根據(jù)直線Ⅰ、Ⅱ可得出的結(jié)論是,其他條件相同時,。②在Ⅱ條件下,50min內(nèi)平均分解速率為。③若起始濃度為0.400mol?L,比較不同起始濃度時的平均分解速率:v(mol?L)v(mol?L)。(填“>”“=”或“<”)(2)在(Ⅲ)鐵原子簇表面,反應(yīng)的反應(yīng)機理如下:?。ⅲ#ぃ貽(填“>”或“<”)。②該機理中,速率控制步驟為,理由是。(3)利用的還原性可以消除氮氧化物的污染,反應(yīng)原理之一為kJ?mol,當(dāng)該反應(yīng)轉(zhuǎn)移3mol電子時,應(yīng)放出熱量kJ;已知該反應(yīng)的kJ?mol?K,試通過計算說明該反應(yīng)常溫下(298K)能否自發(fā)?。22.研究氮氧化物的性質(zhì)具有重要的意義。(1)NO可以催化SO2與O2的反應(yīng):反應(yīng)Ⅰ.2NO(g)+O2(g)2NO2(g)△H1=-114.1kJ/mol反應(yīng)Ⅱ.SO2(g)+NO2(g)SO3(g)+NO(g)△H2=-41.6kJ/mol①下列說法正確的是:。A.高溫下有利于反應(yīng)Ⅰ的自發(fā)進(jìn)行B.反應(yīng)Ⅱ的△S對該反應(yīng)的自發(fā)性影響不大C.恒溫恒容下加入一定量SO2和O2,若容器內(nèi)壓強沒有明顯變化,說明不加催化劑時,SO2和O2的反應(yīng)不能自發(fā)進(jìn)行D.NO催化下,一定量SO2和O2反應(yīng)一段時間后,升高溫度,SO3的體積分?jǐn)?shù)可能變大②據(jù)報道,瑞典某工廠利用上述反應(yīng)制取硫酸。在合成SO3時,向反應(yīng)容器中適時通入冷激氣(冷的原料氣),其作用是(2)密閉容器中加入一定量NO2(g)和SO2(g),發(fā)生反應(yīng)Ⅱ(忽略其它反應(yīng))。保持常壓條件,經(jīng)過相同時間,測得SO2的體積分?jǐn)?shù)隨溫度的變化如圖所示:①由圖可知,在M點之前,反應(yīng)中SO2的體積分?jǐn)?shù)隨溫度升高而減小,其原因為:②250℃和常壓下,等物質(zhì)的量的SO2和NO2反應(yīng)后,測得平衡時NO的物質(zhì)的量分?jǐn)?shù)為40%,則該反應(yīng)的物質(zhì)的量分?jǐn)?shù)平衡常數(shù)Kx=。(Kx是用平衡時物質(zhì)的量分?jǐn)?shù)代替平衡濃度計算)③保持上述條件不變,提高原料中NO2的比例,使平衡時SO3的產(chǎn)率為90%。則NO2和SO2的投料比(即起始時加入的物質(zhì)的量之比)為。(3)在一定溫度下,一定量N2O分解成氮氣和氧氣,同時釋放出熱量。分解的旁艇均調(diào)整據(jù)如下表。反應(yīng)一段時間后,只改變?nèi)缦乱粋€條件。下列說法正確的是:反應(yīng)時間/min0102030405060708090100c(N2O)/mol·L-10.1000.0900.0800.0700.0600.0500.0400.0300.0200.0100.000A.增大壓強,N2O分解速率增大B.增大容器的體積,該分解反應(yīng)平衡右移,c(N2O)變小C.減小N2O的濃度,該分解反應(yīng)速率減小D.升高溫度,容器內(nèi)氣體的壓強一定變大(4)以固體催化劑催化CO還原NO生成N2和CO2氣體,反應(yīng)歷程如下(*表示吸附態(tài)),請補充完整?;瘜W(xué)吸附:NO(g)NO*;表面反應(yīng):2NO*ON-NO*;;ON-NO-CO*ON-N*+CO2*;。脫附:N2*N2(g);CO2*CO2(g)23.工業(yè)上用、和在催化劑下制取甲烷、甲醇等有重要的意義。(1)已知①②③則。(2)①利用和在催化劑的作用下合成甲醇,發(fā)生的反應(yīng)如下:。在體積為2L的密閉容器中按物質(zhì)的量之比為1:2充入和,測得平衡混合物中的體積分?jǐn)?shù)在不同壓強下隨溫度的變化如圖1所示。下列說法正確的是(填字母)。A.該反應(yīng)的,且B.若時最初充入1mol和2mol,經(jīng)過5min達(dá)到B點的平衡狀態(tài),此段時間C.在C點時,的轉(zhuǎn)化率為75%D.A、B、C、D的平衡常數(shù)大小關(guān)系:②下圖所示中(圖2)虛線為該反應(yīng)在使用催化劑條件下關(guān)于起始與投料比和平衡轉(zhuǎn)化率的關(guān)系圖。當(dāng)其條件完全相同時,請用實線在圖2中畫出不使用催化劑情況下平衡轉(zhuǎn)化率的關(guān)系圖。(3)和在雔化劑作用下可發(fā)生兩個平行反應(yīng),分別生成和。反應(yīng)Ⅰ:;反應(yīng)Ⅱ:控制和初始投料比為1:3時,溫度對平衡轉(zhuǎn)化率及甲醇和產(chǎn)率的影響如圖3所示。①反應(yīng)Ⅰ自發(fā)進(jìn)行的條件是。②由圖可知溫度升高的產(chǎn)率上升,其主要原因可能是。③由圖可知獲取最適宜的溫度是。(4)目前二氧化碳加氫合成甲醇常選用銅基催化劑(),在相同氫碳比下,某研究小組對催化劑組分的不同配比(假設(shè)為Cat1、Cat2、Cat3)進(jìn)行了對比研究,結(jié)論如圖所示。①催化效率最佳的催化劑是,在該催化劑下工業(yè)生產(chǎn)中最佳溫度是K。②溫度高于時,以Cat2為催化劑,轉(zhuǎn)化率下降的原因可能是。24.已知:I.△H1II.△H2III.△H3回答下列問題:(1)白色無水硫酸銅遇水迅速變藍(lán),則△H1(填“>”“<”或“=”,下同)0,0。(2)稱取16g(s)和25g(s),將它們分別溶于等量的水中,發(fā)現(xiàn)一種溶液溫度升高,另一種溶液溫度降低,則(填“>”“<”或“=”,下同)0,△H20;若測得16g(s)和25g(s)溶于水的反應(yīng)熱的差值是Q()kJ,則△H1=(用含Q的代數(shù)式表示)。25.運用化學(xué)反應(yīng)原理研究氮及其化合物的反應(yīng)有重要意義。(1)銨態(tài)氮肥不能與含碳酸鉀的草木灰混合使用,原因是。(2)合成氨反應(yīng)N2(g)+3H2(g)2NH3(g)ΔH=-92.4kJ·mol-1,在工業(yè)生產(chǎn)中溫度??刂圃?80℃,而非常溫。請從化學(xué)反應(yīng)速率和催化劑的角度加以解釋。(3)合成氨過程中發(fā)生的反應(yīng)機理如下:I.2xFe+N22FexN(慢);II.2FexN+3H22xFe+2NH3(快)回答下列問題:①合成氨反應(yīng)的速率快慢主要取決于(填“I”或“II”);②合成氨反應(yīng)的催化劑是(填化學(xué)式):③反應(yīng)I的活化能反應(yīng)II的活化能(填“>”“=”或“<”)。④使用催化劑前后,合成氨反應(yīng)的ΔH(填“增大”“減小”或“不變”)。
答案解析部分1.【答案】C2.【答案】D3.【答案】A【解析】【解答】在等溫、等壓條件下,自發(fā)反應(yīng)總是向著ΔH-TΔS<0的方向進(jìn)行,直至達(dá)到平衡狀態(tài)。因此,在0℃、100kPa條件下,白錫會不會變?yōu)榛义a的問題就轉(zhuǎn)化為求算ΔH-TΔS值的問題。ΔH-TΔS=-2180J·mol-1-273K×(-6.61J·mol-1·K-1)=-375.47J·mol-1<0,因此在該條件下白錫會變?yōu)榛义a。故答案為:A?!痉治觥拷Y(jié)合熵判據(jù)和涵判據(jù),利用ΔH-TΔS,小于0,可以進(jìn)行。4.【答案】A【解析】【解答】方程式左側(cè)氣體化學(xué)計量數(shù)之和大于右側(cè),說明混亂度減小,為熵減反應(yīng),,故答案為:A。
【分析】該反應(yīng)是氣體體積減小的反應(yīng),。5.【答案】C6.【答案】A【解析】【解答】A.化學(xué)反應(yīng)中一定有新物質(zhì)生成,則化學(xué)反應(yīng)的實質(zhì)是舊的化學(xué)鍵斷裂,新的化學(xué)鍵形成的過程,故A符合題意;B.根據(jù)能量守恒定律,反應(yīng)不是吸熱就是放熱,反應(yīng)物的總能量一定不等于生成物的總能量,故B不符合題意;C.熵增的反應(yīng)不一定自發(fā),自發(fā)反應(yīng)不一定是熵增的反應(yīng),熵減的反應(yīng)不一定非自發(fā),非自發(fā)的反應(yīng)不一定是熵減或不變的反應(yīng),故C不符合題意;D.有些吸熱反應(yīng)需要加熱才能進(jìn)行,如碳酸鈣受熱分解等,有些吸熱反應(yīng)在常溫下就能進(jìn)行,例如碳酸氫銨分解等,故D不符合題意;故答案為:A
【分析】A.屬于化學(xué)變化的實質(zhì);
B.根據(jù)能量守恒定律可知,反應(yīng)物總能量大于生成物總能量,則該反應(yīng)放出熱量,反應(yīng)物總能量小于生成物總能量,則該反應(yīng)吸收熱量;
C.反應(yīng)能不能自發(fā)決定于△G=△H-T△S<0,自發(fā)反應(yīng)不一定是熵增的反應(yīng),非自發(fā)的反應(yīng)不一定是熵減或不變的反應(yīng);
D.吸熱反應(yīng)不一定需要加熱才能進(jìn)行,例如碳酸氫銨分解,氫氧化鋇晶體與氯化銨的反應(yīng).7.【答案】C【解析】【解答】A.由圖可知溫度越低,Kp越小,則降溫,平衡逆向移動,正反應(yīng)吸熱,,A不符合題意;B.根據(jù)吉布斯自由能公式ΔG=ΔH-TΔS,ΔH>0,ΔS>0,故在低溫下ΔG>0,反應(yīng)不能進(jìn)行,B不符合題意;C.由圖可知T1溫度較高,反應(yīng)速率較快,故可以先達(dá)到平衡狀態(tài),C符合題意;D.減壓時,體積增大,則再次平衡時,一氧化碳濃度會減小,D不符合題意;故答案為:C。【分析】A.依據(jù)化學(xué)平衡移動原理分析;B.根據(jù)吉布斯自由能公式ΔG=ΔH-TΔS分析;C.溫度高,反應(yīng)速率快;D.依據(jù)勒夏特列原理。8.【答案】D【解析】【解答】A.由已知的能量變化圖可知,1molH2O(g)分解為2molH與1molO時吸收930kJ熱量,A不符合題意;B.由已知的能量變化圖可知,H2(g)+O2(g)=H2O(g)△H=反應(yīng)物斷鍵吸收的能量-生成物成鍵釋放的能量=(436+249-930)kJ/mol=-245kJ/mol,則熱化學(xué)方程式為:2H2(g)+O2(g)=2H2O(g)△H=245kJ/mol×2=-490kJ/mol,B不符合題意;C.甲吸收能量生成乙,乙釋放能量生成丙,乙的能量最高,甲生成丙為放熱反應(yīng),則甲的能量高于丙,則甲、乙、丙中物質(zhì)所具有的總能量大小關(guān)系為乙甲>丙,C不符合題意;D.乙→丙的過程中生成氣態(tài)水時,釋放930kJ的能量,若生成液態(tài)水,氣態(tài)水轉(zhuǎn)變?yōu)橐簯B(tài)水會繼續(xù)釋放能量,則釋放的能量將大于930kJ,D符合題意;故答案為:D
【分析】根據(jù)圖像中能量變化的數(shù)據(jù)分析。9.【答案】D【解析】【解答】A.根據(jù)題干信息,此過程是體系從混亂程度小向混亂程度大變化的過程,即熵增大的過程,A不符合題意;
B.由分析可知,此過程為自發(fā)過程,而且沒有熱量的吸收或放出,B不符合題意;
C.自發(fā)過程就是指在一定條件下,不用借助外力就能自發(fā)進(jìn)行的過程,C不符合題意;
D.由分析可知,此過程是自發(fā)不可逆的,D符合題意;
故答案為:D。
【分析】根據(jù)題干信息可知,該過程中,△H=0,△S>0,所以△G=△H-T△S<0,即該過程為自發(fā)過程;其逆過程的△H=0,△S<0,所以△G=△H-T△S>0,不能自發(fā)進(jìn)行,即不可逆。據(jù)此分析。10.【答案】A【解析】【解答】A.對于反應(yīng)2CaCO3(s)+2SO2(g)+O2(g)=2CaSO4(s)+2CO2(g),氣體物質(zhì)的量減小,ΔS<0,在低溫下能自發(fā)進(jìn)行,所以該反應(yīng)的ΔH<0,故A符合題意;B.反應(yīng)NH4Cl(s)=NH3(g)+HCl(g)的氣體物質(zhì)的量增加,所以ΔS>0,該反應(yīng)在室溫下不能自發(fā)進(jìn)行,說明ΔH>0,故B不符合題意;C.若ΔH>0,ΔS<0,ΔH-TΔS任何溫度下都大于0,所以化學(xué)反應(yīng)在任何溫度下都不能自發(fā)進(jìn)行,故C不符合題意;D.加入合適的催化劑能降低反應(yīng)活化能,不能改變反應(yīng)的焓變,故D不符合題意;故答案為:A。
【分析】當(dāng)ΔH-TΔS<0時,反應(yīng)自發(fā)進(jìn)行,據(jù)此結(jié)合選項所給反應(yīng)進(jìn)行分析。11.【答案】A【解析】【解答】0℃=273K,此時△G=-2180.9-273×(-6.61)=-376.37J/mol<0,因此該反應(yīng)可以自發(fā)進(jìn)行,答案為:A。
【分析】△G=△H-T△S。只有當(dāng)△G<0時反應(yīng)才可自發(fā)進(jìn)行。12.【答案】D【解析】【解答】A.反應(yīng)①中,為放熱反應(yīng),反應(yīng)物的總鍵能小于生成物的總鍵能,故A不符合題意;B.反應(yīng)②中,為放熱反應(yīng),反應(yīng)物的總能量高于生成物的總能量,故B不符合題意;C.常溫下與足量反應(yīng)生成,隨溫度升高生成且速率逐漸加快,故C不符合題意;D.、下,①②根據(jù)蓋斯定律,①×2-②可得:,故D符合題意;故答案為:D。
【分析】根據(jù)鍵能與焓變的關(guān)系即可判斷13.【答案】C【解析】【解答】A.“水滴石穿”:空氣中的二氧化碳與水和反應(yīng)得到碳酸氫鈣,發(fā)生了化學(xué)反應(yīng),故A不符合題意;
B.“冰寒于水”:冰吸收熱量,融化成水是吸熱過程,故B不符合題意;
C.“煮豆燃豆萁,豆在釜中泣”:豆萁中的纖維素燃燒生成和是的過程,故C符合題意;
D.“綠蟻新醅酒,紅泥小火爐”:火爐中木炭燃燒包含化學(xué)能轉(zhuǎn)化為熱能的過程,故D不符合題意;
故答案為:C
【分析】A.水和二氧化碳和碳酸鈣反應(yīng)得到可溶性碳酸氫鈣;
B.冰吸收熱量融化成水屬于吸熱;
C.纖維素燃燒生成水和二氧化碳的過程是熵增的過程;
D.木炭燃燒將化學(xué)能轉(zhuǎn)化為熱能。14.【答案】B15.【答案】C16.【答案】C【解析】【解答】A.該反應(yīng)是一個氣體體積減小的放熱反應(yīng),反應(yīng),故A不符合題意;B.該反應(yīng)是一個氣體體積減小的放熱反應(yīng),反應(yīng),故B不符合題意;C.該反應(yīng)是一個氣體體積減小的放熱反應(yīng),反應(yīng),低溫條件下,能自發(fā)進(jìn)行,故C符合題意;D.催化劑能降低反應(yīng)的活化能,加快反應(yīng)速率,化學(xué)平衡常數(shù)大只能說明反應(yīng)的程度大,不能說明反應(yīng)的反應(yīng)速率快慢,則無法判斷即沒有催化劑時,該反應(yīng)的反應(yīng)速率快慢,故D不符合題意;故答案為:C。
【分析】該反應(yīng)是一個氣體體積減小的放熱反應(yīng),反應(yīng)ΔH<0,ΔS<0,據(jù)此分析。17.【答案】D【解析】【解答】A.硝酸銨的溶解過程中吸收熱量,即ΔH>0,且粒子的數(shù)目增加,為熵增過程,不能用焓判據(jù)判斷,故A不符合題意B.反應(yīng)的焓變大于0,熵變大于0,反應(yīng)自發(fā)進(jìn)行,取決于熵判據(jù),故B不符合題意C.為吸熱的熵增反應(yīng),根據(jù)可知,熵判據(jù)不利于自發(fā)反應(yīng),故C不符合題意D.反應(yīng)為放熱反應(yīng),且熵值是減小的,<0,故可以自發(fā)反應(yīng),能用焓變小于0解釋,故D符合題意故答案為:D
【分析】主要看反應(yīng)焓變是否小于0,再結(jié)合即可判斷18.【答案】C【解析】【解答】A.該反應(yīng)為氣體增多的反應(yīng),所以熵值增加,A不符合題意;B.同一物質(zhì)的固、液、氣三種狀態(tài)的混亂程度增大,即熵值依次增大,B不符合題意;C.硝酸銨溶于水雖吸熱,但溶于水熵增,該過程可自發(fā)進(jìn)行,C符合題意;D.ΔH<0,ΔS<0,則低溫下,該反應(yīng)ΔG=ΔH-TΔS<0能自發(fā)進(jìn)行,D不符合題意;故答案為:C。
【分析】依據(jù)應(yīng)ΔG=ΔH-TΔS<0分析。19.【答案】A20.【答案】D【解析】【解答】反應(yīng)能自發(fā)進(jìn)行,應(yīng)有△G=△H﹣T?△S<0,因△H>0,則△H<T?△S,說明熵增效應(yīng)大于能量效應(yīng),故合理選項是D;
故答案為:D。
【分析】反應(yīng)能否自發(fā)進(jìn)行,取決于焓變和熵變的綜合判據(jù),當(dāng)△G=△H-T?△S<0時,反應(yīng)能自發(fā)進(jìn)行。21.【答案】(1)催化劑表面積越大,反應(yīng)速率越快;mol?L?min;=(2)>;ⅱ;氮氮三鍵鍵能大,使其斷裂需要的能量最大(3)453;常溫下反應(yīng)(-1812kJ/mol)-298K×(-0.5kJ?mol.K),反應(yīng)能自發(fā)進(jìn)行【解析】【解答】(1)①由圖可知,I催化劑(cat)表面小于II,I的反應(yīng)速率小于II,根據(jù)直線Ⅰ、Ⅱ可得出的結(jié)論是,其他條件相同時,催化劑表面積越大,反應(yīng)速率越快;②在Ⅱ條件下,50min內(nèi)平均分解速率為:=mol?L?min;③起始濃度為2倍,反應(yīng)時間也是原來的二倍,那么速率為相等;
所以答案為:=
(2)①反應(yīng)ⅰ為氫氣化學(xué)鍵斷開生成氫原子,為吸熱反應(yīng),說以焓變大于0,故答案為:>;
②步驟ⅱ涉及氮氮三鍵斷裂,該步反應(yīng)的活化能最大,反應(yīng)速率最慢,所以速率控制步驟為ⅱ
(3)轉(zhuǎn)移12mol電子,釋放1812kJ熱量,故轉(zhuǎn)移3mol電子,釋放453kJ的熱量;
根據(jù)吉布斯自由能判據(jù),可得,,說明該反應(yīng)可以常溫下自發(fā)進(jìn)行。
【分析】(1)①根據(jù)圖可知,催化劑表面積越大,反應(yīng)速率越快;②根據(jù)速率計算公式,帶入濃度變化量計算可得,注意帶單位;
(2)①化學(xué)鍵斷裂成原子過程為吸熱過程;②活化能越大,反應(yīng)速率越慢,反應(yīng)速率越慢;
(3)根據(jù)熱化學(xué)反應(yīng)方程式可得,找到轉(zhuǎn)移電子與反應(yīng)熱關(guān)系即可;利用,小于零即可判斷反應(yīng)能發(fā)自發(fā)進(jìn)行。22.【答案】(1)BD;充分利用能量;有利于控制反應(yīng)溫度,防止溫度過高,上述平衡左移,降低原料轉(zhuǎn)化率(2)M點之前,尚未平衡。恒壓下升溫,體積變大,反應(yīng)物濃度減小對速率的影響小于溫度升高對速率的影響。故隨著溫度升高,速率加快,SO2的物質(zhì)的量減小,體積分?jǐn)?shù)減小。;16;45:32(3)D(4)ON-NO*+CO(g)ON-NO-CO*;ON-N*+CO(g)N2*+CO2*【解析】【解答】(1)①A.反應(yīng)自發(fā)進(jìn)行的條件是△G=△H-T△S<0,反應(yīng)Ⅰ前后氣體分子數(shù)減小,即△S<0,該反應(yīng)的△H<0,所以低溫利于反應(yīng)Ⅰ的自發(fā)進(jìn)行,A不符合題意;
B.反應(yīng)Ⅱ前后氣體分子數(shù)不變,即△S=0,所以反應(yīng)Ⅱ的△S對該反應(yīng)的自發(fā)性影響不大,B符合題意;
C.根據(jù)蓋斯定律,反應(yīng)Ⅰ+2×反應(yīng)Ⅱ可得到反應(yīng)2SO2(g)+O2(g)2SO3(g)△H<0,該反應(yīng)前后氣體分子數(shù)減小,即△S<0,該反應(yīng)的△H<0,所以低溫利于該反應(yīng)的自發(fā)進(jìn)行,C不符合題意;
D.一定量SO2和O2反應(yīng)一段時間后,若還未達(dá)到平衡,升高溫度,加快反應(yīng)速率,利于正向移動,達(dá)到平衡,即SO3的體積分?jǐn)?shù)變大,D符合題意;
故答案為:BD。
②在合成SO3時,向反應(yīng)容器中適時通入冷激氣,防止溫度過高,導(dǎo)致上述平衡左移,降低原料轉(zhuǎn)化率。
(2)①根據(jù)圖示信息可知,M點之前,尚未達(dá)到平衡。恒壓下升溫,體積變大,反應(yīng)物濃度減小對速率的影響小于溫度升高對速率的影響。
②平衡時NO的物質(zhì)的量分?jǐn)?shù)為40%,根據(jù)化學(xué)方程式可推出平衡時SO3的物質(zhì)的量分?jǐn)?shù)也為40%,且SO2和NO2轉(zhuǎn)化的物質(zhì)的量分?jǐn)?shù)均為40%,開始SO2和NO2的物質(zhì)的量相同,可推出平衡時SO2和NO2的物質(zhì)的量的分?jǐn)?shù)均為(1-2×40%)÷2=10%,所以Kx=。
③根據(jù)SO2(g)+NO2(g)SO3(g)+NO(g),假設(shè)起始SO2和NO2的物質(zhì)的量分別為x、y,提高原料中NO2的比例,使平衡時SO3的產(chǎn)率為90%,則平衡時,SO2、NO2、SO3、NO的物質(zhì)的量分別為0.1x、(y-0.9x)、0.9x、0.9x,保持上述條件不變,則平衡常數(shù)相同,所以,,解得x:y=32:45,即起始SO2和NO2的物質(zhì)的量比為32:45。
(3)根據(jù)表格信息,100min時N2O完全反應(yīng),說明N2O分解成氮氣和氧氣的反應(yīng)不是可逆反應(yīng),不存在化學(xué)平衡,升高溫度,容器內(nèi)氣體壓強移動變大。
(4)該反應(yīng)是CO和NO在催化劑作用下反應(yīng)生成N2和CO2氣體,所以反應(yīng)歷程中吸附態(tài)均為中間產(chǎn)物,則表面反應(yīng)第二步反應(yīng)為ON-NO*+CO(g)ON-NO-CO*,第四步反應(yīng)為ON-N*+CO(g)N2*+CO2*。
【分析】(1)①反應(yīng)自發(fā)進(jìn)行的條件是△G=△H-T△S<0,結(jié)合勒夏特列原理進(jìn)行分析。
②合成SO3時,向反應(yīng)容器中適時通入冷激氣,防止溫度過高,導(dǎo)致上述平衡左移。
(2)①M點之前,尚未達(dá)到平衡,結(jié)合勒夏特列原理進(jìn)行分析。
②根據(jù)題干信息、化學(xué)方程式可推出反應(yīng)物轉(zhuǎn)化的物質(zhì)的量分?jǐn)?shù),進(jìn)一步推出平衡時其他物質(zhì)的物質(zhì)的量分?jǐn)?shù)。
③溫度不變,則平衡常數(shù)不變;物質(zhì)的產(chǎn)率=實際產(chǎn)生的量÷理論產(chǎn)生的量。
(3)反應(yīng)物能完全反應(yīng),說明該反應(yīng)不是可逆反應(yīng),不存在化學(xué)平衡。
(4)該反應(yīng)是CO和NO在催化劑作用下反應(yīng)生成N2和CO2氣體,吸附態(tài)均為中間產(chǎn)物。23.【答案】(1)-166(2)C;(實線虛線完全重合)(3)低溫;由圖可得,溫度升高,CO2平衡轉(zhuǎn)化率上升、CO的產(chǎn)率上升、溫度高于250℃時甲醇的產(chǎn)率降低,則反應(yīng)Ⅱ正反應(yīng)是吸熱反應(yīng),溫度升高平衡正向移動,CO產(chǎn)率升高;250℃(4)Cat1;T3;催化劑失活【解析】【解答】(1)根據(jù)蓋斯定律,由2×②-2×③-①可得CO2(g)+4H2(g)?CH4(g)+2H2O(g)△H=2×(-572kJ?mol-1)-2×(-44kJ?mol-1)-(-890kJ?mol-1)=-166kJ?mol-1,即a=-166。
(2)①A.由圖可知,壓強相同時,升溫會使CH3OH的體積分?jǐn)?shù)減小,說明平衡逆向移動,則該反應(yīng)的逆反應(yīng)為吸熱反應(yīng),正反應(yīng)為放熱反應(yīng),即△H<0,該反應(yīng)是正向氣體分子數(shù)減小的反應(yīng),溫度相同時,增大壓強,平衡正向移動,CH3OH的體積分?jǐn)?shù)增大,所以p1>p2>p3,錯誤;
B.根據(jù)題干信息可知,若p1時最初充入1molCO和2molH2,經(jīng)過5min達(dá)到B點的平衡狀態(tài),由圖可知平衡時CH3OH的體積分?jǐn)?shù)為70%,設(shè)CH3OH的變化量為xmol,列三段式如下:CO(g)+2H2(g)CH3OH(g)起始(mol)120轉(zhuǎn)化(mol)x2xx平衡(mol)1-x2-2xx根據(jù),解得x=0.875,則5min內(nèi)v(CH3OH)==0.0875mol·L-1·min-1,錯誤;
C.根據(jù)題干信息,設(shè)最初充入amolCO,則最初充入的n(H2)=2amol,由圖知C點時CH3OH的體積分?jǐn)?shù)為50%,設(shè)CO的變化量為ymol,列三段式如下:CO(g)+2H2(g)CH3OH(g)起始(mol)a2a0轉(zhuǎn)化(mol)y2yy平衡(mol)a-y2a-2yy根據(jù),得y=0.75a,則CO的轉(zhuǎn)化率為×100%=75%,正確;
D.平衡常數(shù)只與溫度有關(guān),溫度不變,平衡常數(shù)不變,所以B、C、D的平衡常數(shù)大小關(guān)系是B=C=D,由A項知該反應(yīng)為放熱反應(yīng),升溫利于平衡逆向移動,平衡常數(shù)減小,則A、B的平衡常數(shù)大小關(guān)系是A>B,所以A、B、C、D的平衡常數(shù)大小關(guān)系:A>B=C=D,錯誤。
②當(dāng)其他條件完全相同時,是否使用催化劑,不影響CO平衡轉(zhuǎn)化率,其圖為
(3)①由圖一可知,升高溫度,CO2平衡轉(zhuǎn)化率增大,但高于250℃后,甲醇的產(chǎn)率減小,說明反應(yīng)Ⅰ平衡逆向移動,則反應(yīng)Ⅰ的逆反應(yīng)為吸熱反應(yīng),正反應(yīng)為放熱反應(yīng),即△H<0,且反應(yīng)Ⅰ為正向氣體分子數(shù)減小的反應(yīng),即△S<0,反應(yīng)Ⅰ要自發(fā)進(jìn)行,需滿足△H-T△S<0,則T<,故反應(yīng)Ⅰ自發(fā)進(jìn)行的條件是低溫。
②由圖一可得,溫度升高,CO2平衡轉(zhuǎn)化率上升,CO的產(chǎn)率上升,但溫度高于250℃時,甲醇的產(chǎn)率降低,說明反應(yīng)Ⅰ平衡逆向移動,反應(yīng)Ⅱ正向移動,則反應(yīng)Ⅱ正反應(yīng)是吸熱反應(yīng),溫度升高使反應(yīng)Ⅱ平衡正向移動,CO產(chǎn)率升高。
③由圖一可知,低于250℃時,甲醇的產(chǎn)率隨溫度升高而升高,高于250℃時,甲醇的產(chǎn)率隨溫度升高而降低,故獲取CH3OH最適宜的溫度是250℃。
(4)①由圖可知,在一定溫度下,CO2轉(zhuǎn)化率高的對應(yīng)的催化劑的催化效率最佳,所以催化效率最佳的催化劑是Cat1;在該催化劑下工業(yè)生產(chǎn)中最佳溫度是T3K。
②溫度高于時,以Cat2為催化劑,轉(zhuǎn)化率下降的原因可能是催化劑失活。
【分析】(1)根據(jù)蓋斯定律進(jìn)行分析,注意單位。
(2)①A.一定條件下,升溫利于平衡向吸熱反應(yīng)方向移動,加壓利于平衡向體積分?jǐn)?shù)減小的方向移動。
B.根據(jù)化學(xué)平衡三段式進(jìn)行分析。
C.根據(jù)化學(xué)平衡三段式進(jìn)行分析。
D.平衡常數(shù)只與溫度有關(guān),溫度不變,平衡常數(shù)不變。
②當(dāng)其他條件完全相同時,是否使用催化劑,不影響平衡移動。
(3)①升溫利于平衡向吸熱反應(yīng)方向移動,反
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