第三节化学反应的方向知识点题库

2009年12月7日～18日在丹麦首都哥本哈根召开了世界气候大会，商讨《京都议定书》一期承诺到期后的后续方案，即2012年至2020年的全球减排协议，大会倡导“节能减排”和“低碳经济”，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．过渡排放CO₂会造成“温室效应”，科学家正在研究如何将CO₂转化为可利用的资源．目前工业上有一种方法是用CO₂来生产燃料甲醇．一定条件下发生反应：CO₂（g）+3H₂（g）⇌CH₃OH（g）+H₂O（g），图1表示该反应过程中能量（单位为kJ•mol^﹣¹）的变化：

（1）关于该反应的下列说法中，正确的是（填字母）．

A . △H＞0，△S＞0 B . △H＞0，△S＜0 C . △H＜0，△S＜0 D . △H＜0，△S＞0
（2）为探究反应原理，现进行如下实验，在体积为l 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），经测得CO₂和CH₃OH（g）的浓度随时间变化如图2所示．
①从反应开始到平衡，CO₂的平均反应速率v（CO₂）=．
②该反应的平衡常数表达式K= ．
③下列措施中能使化学平衡向正反应方向移动的是（填字母）．
A．升高温度 B．将CH₃OH（g）及时液化抽出
C．选择高效催化剂 D．再充入1molCO₂和3molH₂
（3） 25℃，1.01×10⁵Pa时，16g 液态甲醇完全燃烧，当恢复到原状态时，放出369.2kJ的热量，写出该反应的热化学方程式：．

向2L密闭容器中加入2mol CO₂、6mol H₂ ，在适当的催化剂作用下，发生反应：

CO₂（g）+3H₂（g）═CH₃OH（l）+H₂O（l）

①该反应自发进行的条件是（填“低温”、“高温”或“任意温度”）

②下列叙述能说明容器内反应达到平衡状态的是

A．混合气体的平均相对分子质量保持不变 B．CO₂和H₂的体积分数保持不变

C．CO₂和H₂的转化率相等 D．混合气体的密度保持不变．

下列反应一定属于非自发进行的是（）

A . N₂（g）+2O₂（g）=2NO₂（g）△H=+67.7 kJ/mol B . CaCO₃（s）=CaO（s）+CO₂（g）△H=+1921.8 kJ/mol C . C₆H₁₂O₆ （s）+6O₂ （g）=6CO₂ （g）+6H₂O（l）△H=﹣2804 kJ/mol D . 2CO（g）+O₂ （g）=2CO₂（g）△H=﹣566 kJ/mol

有关化学反应的说法中，正确的是（）

A . 非自发反应在任何条件下都不能实现 B . 自发反应都是熵增大的反应 C . 能自发进行的吸热反应一定是熵增大的反应 D . 自发反应都是放热反应

已知在 100kPa、298.15K 时石灰石分解反应：CaCO₃（s）═CaO（s）+CO₂（g）△H=+178.3kJ•mol^﹣1△S=160.4J•mol^﹣1•K^﹣1 ，则：

（1）该反应（填“能”或“不能”）自发进行；
（2）据本题反应数据分析，温度（填“能”或“否”）成为反应方向的决定因素；
（3）若温度能决定反应方向，则该反应自发进行的最低温度为．
（4）反应 CH₃OH（l）+NH₃（g）=CH₃NH₂（g）+H₂O（g）在高温下自发向右进行，若反应|△H|=17KJ•mol^﹣1 ， |△H﹣T△S|=17KJ•mol^﹣1 ，则下列判断正确的是
A﹒△H＞0△H﹣T△S＜0B﹒△H＜0△H﹣T△S＞0
C﹒△H＞0△H﹣T△S＞0D﹒△H＜0△H﹣T△S＜0．

对于反应4Fe(OH)₂(s)＋2H₂O(l)＋O₂(g)=4Fe(OH)₃(s)　ΔH＝－444.3 kJ·mol^－¹　ΔS＝－280.1 J·mol^－¹·K^－¹。在常温、常压下反应能自发进行，对反应的方向起决定性作用的是(　　)

A . 熵变 B . 温度 C . 压强 D . 焓变

下列反应在任何温度下均能自发进行的是（）

A . 2N₂(g)＋O₂(g)=2N₂O(g) ΔH＝＋163 kJ·mol^－1 B . Ag(s)＋Cl₂(g)=AgCl(s) ΔH＝－127 kJ·mol^－1 C . HgO(s)=Hg(l)＋O₂(g) ΔH＝＋91 kJ·mol^－1 D . H₂O₂(l)=O₂(g)＋H₂O(l) ΔH＝－98 kJ·mol^－1

分析下列反应在任何温度下均能自发进行的是(　　)

A . 2N₂(g)＋O₂(g)=2N₂O(g)　ΔH＝＋163 kJ·mol^－¹ B . Ag(s)＋ $\text{[math]}$ Cl₂(g)=AgCl(s)　ΔH＝－127 kJ·mol^－¹ C . H₂O₂(l)= $\text{[math]}$ O₂(g)＋H₂O(l)　ΔH＝－98 kJ·mol^－¹ D . HgO(s)=Hg(l)＋ $\text{[math]}$ O₂(g)　ΔH＝＋91 kJ·mol^－¹

下列变化一定会导致熵增大的是（）

A . 吸热反应 B . 物质由固态变为气态 C . 自发过程 D . 体系有序性变高

【加试题】水是“生命之基质”，是“永远值得探究的物质”。

（1）关于反应H₂(g)＋1/2O₂(g)=H₂O(l)，下列说法错误的是________。

A . 焓变ΔH＜0，熵变ΔS＜0 B . 可以把反应设计成原电池，实现能量的转化 C . 一定条件下，若观察不到水的生成，说明该条件下反应不能自发进行 D . 选用合适的催化剂，有可能使反应在常温常压下以较快的速率进行
（2） ①根据H₂O的成键特点，画出与图中H₂O分子直接相连的所有氢键(O－H…O)。
②将一定量水放入抽空的恒容密闭容器中，测定不同温度(T)下气态、液态水平衡共存[H₂O(l)H₂O(g)]时的压强(p)。在图中画出从20℃开始经过100℃的p随T变化关系示意图(20℃时的平衡压强用p₁表示)。
（3）水在高温高压状态下呈现许多特殊的性质。当温度、压强分别超过临界温度(374.2℃)、临界压强(22.1 MPa)时的水称为超临界水。
①与常温常压的水相比，高温高压液态水的离子积会显著增大。解释其原因。

②如果水的离子积K_w从1.0×10⁻¹⁴增大到1.0×10⁻¹⁰ ，则相应的电离度是原来的倍。

③超临界水能够与氧气等氧化剂以任意比例互溶，由此发展了超临界水氧化技术。一定实验条件下，测得乙醇的超临界水氧化结果如图所示，其中x为以碳元素计的物质的量分数，t为反应时间。

下列说法合理的是。

A．乙醇的超临界水氧化过程中，一氧化碳是中间产物，二氧化碳是最终产物

B．在550℃条件下，反应时间大于15 s时，乙醇氧化为二氧化碳已趋于完全

C．乙醇的超临界水氧化过程中，乙醇的消耗速率或二氧化碳的生成速率都可以用来表示反应的速率，而且两者数值相等

D．随温度升高，x_CO峰值出现的时间提前，且峰值更高，说明乙醇的氧化速率比一氧化碳氧化速率的增长幅度更大
（4）以铂阳极和石墨阴极设计电解池，通过电解NH₄HSO₄溶液产生(NH₄)₂S₂O₈ ，再与水反应得到H₂O₂ ，其中生成的NH₄HSO₄可以循环使用。
①阳极的电极反应式是。

②制备H₂O₂的总反应方程式是。

某反应CH₃OH(l)+NH₃(g) =CH₃NH₂(g)+H₂O(g)在高温度时才能自发进行，则该反应过程的△H、△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

下列说法正确的是（）

A . 非自发反应在任何条件下都不能发生 B . 冰融化为水的过程中ΔH < 0，ΔS > 0 C . 2H₂(g)＋O₂(g)=2H₂O(l) ΔH＝－572 kJ·mol^－1此反应在低温时可以自发进行 D . 知道了某过程有自发性之后，可预测过程发生完成的快慢

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

可逆反应：A＋B $\text{[math]}$ C，在低温下能自发进行，在高温下不能自发进行，对该反应过程ΔH、ΔS的判断正确的是( )

A . ΔH＞0、ΔS＞0 B . ΔH＜0、ΔS＜0 C . ΔH＜0、ΔS＞0 D . ΔH＞0、ΔS＜0

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

钛在地壳中的丰度为0.45%，排第十位，被称为“21世纪金属”。钛的主要矿物有钛铁矿( $\text{[math]}$ )和金红石( $\text{[math]}$ )。

（1） Ⅰ.图为一种由钛铁矿( $\text{[math]}$ )制取钛和副产物 $\text{[math]}$ 晶体的工艺流程：

为了提高磁选效率，可采取的措施为。
（2）流程中加入铁的作用为。
（3）流程中可以循环使用的物质是(填化学式)。
（4） Ⅱ.图1流程较为复杂，目前大规模生产钛采用氯化法，即将钛铁矿与焦炭混合，通入氯气并加热制得 $\text{[math]}$ ，将 $\text{[math]}$ 蒸馏出来并提纯后，在氩气保护下与镁在 $\text{[math]}$ 下共热制得钛。流程为图2：

熔炼过程中反应的化学方程式为，熔炼过程中发生的反应为吸热反应，该反应能够自发进行的原因是。

Ⅲ.从 $\text{[math]}$ 获得单质钛也可以采用熔盐电解法，“熔盐电解法”被认为是最可能全面代替“金属热还原法”的工艺。FFC-熔盐电脱氧法的具体流程为：将二氧化钛压制成型，经过预烧结，制备成电解体系的阴极，石墨作惰性阳极，以氯化钠、氯化钙为混合熔盐，在低于一定电压条件下(熔盐不分解)电解，阴极生成金属钛。
（5）写出阴极的电极反应式：，电解时要控制电压不能太高的原因是。

下列说法正确的是（）

A . $\text{[math]}$ ＜0同时 $\text{[math]}$ ＜0的反应在低温下能自发进行 B . $\text{[math]}$ ＞0同时 $\text{[math]}$ ＞0的反应在任何温度下均不能自发进行 C . 已知 $\text{[math]}$ ， $\text{[math]}$ ，则 $\text{[math]}$ ＞ $\text{[math]}$ D . 已知 $\text{[math]}$ ， $\text{[math]}$ ，则 $\text{[math]}$ ＞ $\text{[math]}$

2021年以来，欧洲天然气价格已暴涨6倍，天然气主要成分是甲烷。

（1）我国研究人员研发了一种新型纳米催化剂，实现CO₂和H₂反应得到CH₄ ，部分微粒转化过程如图所示(吸附在催化剂表面上的物种用*标注)。过程② $\text{[math]}$ 0(填“>”“=”或“<”)；过程④的化学方程式为。
（2）已知甲烷隔绝空气可能发生如下裂解反应： $\text{[math]}$ $\text{[math]}$ 。该反应属于(填“高温”或“低温”)自发反应。该反应自发进行是由(填“焓变”或“熵变”)决定的。
（3）为解决气候危机，我国制定了实现“碳中和”和“温室气体净零排放”的长期战略目标。减少1t甲烷排放相当于减少25t二氧化碳排放。CH₄-CO₂催化重整制备合成气的反应过程如图所示[C(ads)为吸附性活性炭，E表示方框中物质的总能量(单位： $\text{[math]}$ )，TS表示过渡态。]
①CH₄-CO₂ ，催化重整总反应的热化学方程式为。
②某温度下，在体积为2L的容器中加入2molCH₄、1molCO₂以及催化剂进行重整反应，达到平衡时CO₂的转化率是50%，其平衡常数为。

下列有关化学反应方向及其判据的说法中错误的是（）

A . 反应C(s)+CO₂(g)=2CO(g)在常温下不能自发进行，则该反应的△H>0 B . 反应NH₃(g)+HCl(g)=NH₄Cl(s)在室温下可自发进行，则该反应的△H<0 C . 反应2NO(g)+2CO(g)=N₂(g)+2CO₂(g)在常温下能自发进行，则该反应的△H>0 D . 反应2CaCO₃(s)+2SO₂(g)+O₂(g)=2CaSO₄(s)+2CO₂(g)在低温下能自发进行，则该反应的△H<0

氯气是一种重要的化工原料。

（1）工业生产氯化物通常用由氧化物经氯化作用生成的方法，例如工业上常采用“加碳氯化”的方法以高钛渣(主要成分为 $\text{[math]}$ )为原料生产 $\text{[math]}$ 。
已知： $\text{[math]}$ $\text{[math]}$ ；
$\text{[math]}$ $\text{[math]}$ 。
沸腾炉中“加碳氯化”生成 $\text{[math]}$ 和 $\text{[math]}$ 的热化学方程式：。
（2） $\text{[math]}$ 合成有机物时会产生副产物 $\text{[math]}$ 。利用反应 $\text{[math]}$ 可实现氯的循环利用。
①该反应的 $\text{[math]}$ 0(填“>”“<”或“=”)。
②若反应物按物质的量 $\text{[math]}$ ( $\text{[math]}$ )在体积不变的密闭容器中发生该反应，下列叙述正确的是(填字母)。
A．当 $\text{[math]}$ 不变时，说明反应已达到平衡状态
B．当 $\text{[math]}$ 时，说明反应已达到平衡状态
C．平衡后，继续按 $\text{[math]}$ 的物质的量之比投入 $\text{[math]}$ 和 $\text{[math]}$ ，再次达到新平衡时， $\text{[math]}$ 的转化率增大
D．平衡后，分离出 $\text{[math]}$ ，可以提高 $\text{[math]}$ 的平衡产率，并加快正反应速率
③下图是在两个不同温度 $\text{[math]}$ 和 $\text{[math]}$ 下，改变 $\text{[math]}$ 时 $\text{[math]}$ 在平衡混合物中的体积分数的变化规律曲线。下列叙述正确的是(填字母)。
A．a点未达到平衡，c点一定已经平衡
B．平衡常数： $\text{[math]}$
C．达到平衡时 $\text{[math]}$ 的转化率大小为a>b>c
D．若平衡常数K值变大，达新平衡前 $\text{[math]}$ 始终减小
（3）在一定温度下，以 $\text{[math]}$ 为催化剂，氯苯( $\text{[math]}$ )和 $\text{[math]}$ 在 $\text{[math]}$ 中发生平行反应，分别生成邻二氯苯(A)和对二氯苯(B)，其反应的化学方程式如下：
i. $\text{[math]}$
ii. $\text{[math]}$
向盛有 $\text{[math]}$ 含有 $\text{[math]}$ 的 $\text{[math]}$ 的容器中加入 $\text{[math]}$ 和 $\text{[math]}$ 发生反应，忽略 $\text{[math]}$ 溶液体积的变化，达到平衡时生成邻二氯苯(A)和对二氯苯(B)的物质的量(n)随时间(t)变化的曲线如图所示。
①该温度下，反应ii的化学平衡常数 $\text{[math]}$ 。
②工业生产上，提高生成邻二氯苯(A)反应选择性的关键因素是选择合适的。

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