04化学反应的方向与调控-北京市2023-2024学年高二化学上学期期末重点专题练习（人教版2019新版，选择性必须第1册）

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04化学反应的方向与调控-北京市2023-2024学年高二化学上学期期末重点专题练习（人教版2019新版，选择性必修1）一、单选题1．（2023上·北京石景山·高二统考期末）下列关于化学反应方向的说法正确的是A．凡是放热反应都是自发反应 B．非自发反应任何条件都不能发生C．凡是熵增大的反应都是自发反应 D．反应是否自发与熵变和焓变都有关2．（2023上·北京平谷·高二统考期末）水凝结成冰的过程中，下列分析不正确的是A．该过程属于物理变化 B．  C．等质量水和冰所具有的内能不同 D．该过程是熵减的过程3．（2023上·北京东城·高二汇文中学校考期末）已知：反应Ⅰ：反应Ⅱ：下列说法不正确的是A．通过反应Ⅰ计算：B．反应Ⅰ恒压时充入稀有气体：分解率不变C．反应Ⅱ为气体分子数增加的反应：熵增加，在一定温度下可自发进行D．通过反应Ⅱ可以计算生成1mol碳碳π键：放出能量4．（2023上·北京昌平·高二统考期末）工业合成氨的反应为：，在时，，，特定条件下的速率可表示为，其中k为反应速率常数，下列叙述正确的是A．该反应在时不能正向自发进行B．升高温度、增大压强有利于化学平衡向生成氨的方向移动C．反应体系的三种物质中，的浓度对反应速率影响最大D．反应达到一定转化率时将从混合气中分离出去会降低反应速率5．（2022上·北京海淀·高二统考期末）下列说法正确的是A．放热反应一定是自发反应 B．熵增的反应不一定是自发反应C．固体溶解一定是熵减小的过程 D．非自发反应在任何条件下都不能发生6．（2022上·北京朝阳·高二统考期末）生产钛的方法之一是将金红石()转化为，再进一步还原得到钛。转化为有直接氯化法和碳氯化法，相关能量示意图如下所示。下列说法不正确的是A．将反应物固体粉碎可以加快直接氯化，碳氯化的反应速率B．可推知C．判断直接氯化反应能否自发进行需要综合考虑体系的焓变和熵变D．对于碳氯化反应，温度升高，平衡时的产率变小7．（2022上·北京海淀·高二清华附中校考期末）下列反应在任何温度下一定能自发进行的是A．  B．  C．  D．  8．（2023上·北京延庆·高二统考期末）2022北京冬奥会采用氢气作为火炬燃料，选择氢能汽车作为赛事交通服务用车，充分体现了绿色奥运的理念。已知下列说法不正确的是A．B．的过程中，，C．2mol和1mol的总能量大于2mol的总能量D．化学反应的，只与反应体系的始态和终态有关，与反应途径无关9．（2023上·北京大兴·高二统考期末）某温度下，恒容密闭容器内发生反应：  ，该温度下，。某时刻，测得容器内、、HI的浓度依次为0.01 mol⋅L、0.01 mol⋅L、0.02 mol⋅L。一段时间后，下列情况与事实相符的是A．混合气体颜色变深B．混合气体密度变大C．氢气的体积分数变小D．体系从环境中获得热量使反应体系能量升高10．（2023上·北京房山·高二统考期末）时，在含有的某溶液中，加入过量金属锡()，发生反应：，体系中和变化关系如图所示。下列说法不正确的是A．B．时，该反应的平衡常数C．1-2分钟内，用表示的平均速率是D．往平衡体系中加入后，增大11．（2023上·北京东城·高二汇文中学校考期末）T℃时，在2L的密闭容器中，X、Y、Z三种气体的物质的量随时间变化的曲线如下图所示：下列描述正确的是A．平衡时X、Y的转化率相同B．T℃时，该反应的化学方程式为：，平衡常数C．达到平衡后，将容器体积压缩为1L，平衡向正反应方向移动D．T℃时，若起始时X与Y均为，则平衡时Y的转化率小于80%12．（2023上·北京顺义·高二统考期末）相同温度下，在三个密闭容器中分别进行反应：。达到化学平衡状态时，相关数据如下表。下列说法不正确的是A．该温度下，反应的平衡常数为0.25B．实验Ⅱ达平衡时， a=0.016C．实验Ⅲ开始时，反应向生成的方向移动D．达到化学平衡后，压缩三个容器的体积，反应体系颜色均加深，是平衡逆移的结果二、填空题13．（2022上·北京朝阳·高二统考期末）氢能是一种清洁能源，按照生产过程中的碳排放情况分为灰氢、蓝氢和绿氢。(1)煤的气化制得灰氢：C(s)+H2O(g) CO(g)+H2(g)。该反应的平衡常数表达式K= 。该方法生产过程有CO2排放。(2)甲烷水蒸气催化重整制得蓝氢，步骤如下。I.H2的制取：CH4(g)+H2O(g) CO(g)+3H2(g) ΔH＞0①为提高CH4的平衡转化率，可采取的措施有 (写出两条即可)。II.H2的富集：CO(g)+H2O(g) CO2(g)+H2(g) ΔH＜0②已知830℃时，该反应的平衡常数K=1。在容积不变的的密闭容器中，将2molCO与8molH2O混合加热到830℃，反应达平衡时CO的转化率为 。III.用吸收实现低碳排放。消耗率随时间变化关系如图所示。③比较温度高低：T1 T2(填“>”或“＜”)。(3)热化学硫碘循环分解水制得绿氢，全程零碳排放。反应如下：反应i：SO2(g)+I2(g)+2H2O(g)=H2SO4(l)+2HI(g) ∆H1=－82kJ·mol−1反应ii：2H2SO4(l)=2SO2(g)+O2(g)+2H2O(g) ∆H2=＋544kJ·mol−1反应iii：……反应ⅰ～iii循环实现分解水：2H2O(g)=2H2(g)+O2(g) ∆H=＋484kJ·mol−1。写出反应iii的热化学方程式 。14．（2022上·北京昌平·高二统考期末）反应可用于汽车尾气净化。在恒温恒容密闭容器中加入一定量反应物，获得如下数据：(1) ， 。(2)CO的平衡转化率为 。(3)该温度下该反应的K的数值为 。(4)该温度下，按未知浓度配比进行反应，某时刻测得如下数据：此时反应向 方向(填“正反应”或者“逆反应”)进行，结合计算说明理由： 。15．（2021上·北京·高二统考期末）合成氨对人类的生存和发展有着重要意义，1909年哈伯在实验室中首次利用氮气与氢气反应合成氨，实现了人工固氮。(1)反应N2(g)+3H2(g)⇌2NH3(g)的化学平衡常数表达式为 。(2)请结合下列数据分析，工业上选用氮气与氢气反应固氮，而没有选用氮气和氧气反应固氮的原因是 。(3)对于反应N2(g)+3H2(g)⇌2NH3(g)，在一定条件下氨的平衡含量如下表。①该反应为 (填“吸热”或“放热”)反应。②其他条件不变时，温度升高氨的平衡含量减小的原因是 (填字母序号)。a.温度升高，正反应速率减小，逆反应速率增大，平衡逆向移动b.温度升高，浓度商(Q)变大，Q>K，平衡逆向移动c.温度升高，活化分子数增多，反应速率加快d.温度升高，K变小，平衡逆向移动③哈伯选用的条件是550℃、10MPa，而非200℃、10MPa，可能的原因是 。(4)图1表示500℃、60.0 MPa条件下，原料气投料比与平衡时NH3体积分数的关系。根据图中M点数据计算N2的平衡体积分数 ； (5)图2是合成氨反应平衡混合气中NH3的体积分数随温度或压强变化的曲线，图中L(L1、L2)、X分别代表温度或压强。其中X代表的是 (填“温度”或“压强”)；判断L1、L2的大小关系并说明理由 。16．（2021上·北京丰台·高二北京市第十二中学校考期末）反应A(g)+B(g)⇌C(g)+D(g)过程中的能量变化如图所示，回答下列问题。(1)该反应是 反应(填“吸热”“放热”)；(2)当反应达到平衡时，升高温度，反应的平衡常数 ，A的转化率 (填“增大”“减小”“不变”) ；(3)在反应体系中加入催化剂，反应速率增大，E2的变化是 (填“增大”“减小”“不变”)。三、解答题17．（2021·北京海淀·高二北大附中校考期末）将二氧化碳加氢制甲醇可以实现碳减排。如果选取氢气或水作为氢源，可能设计出以下两个反应：Ⅰ：Ⅱ：(1)通过计算判断哪个反应可能更适宜于甲醇的工业生产 。(2)若选择氢气作为氢源时，除了反应Ⅰ外，还可能发生副反应：Ⅲ：  ①为提高主反应Ⅰ中的平衡转化率，可以采取的措施是 (填字母序号)。a．升高温度    b．增大反应的压强    c．增大浓度②反应过程中，副反应生成的CO也可以与反应生成甲醇，请写出该反应的热化学方程式： 。(3)下表是其他条件相同时，不同催化剂成分对甲醇产率及催化选择性的数据。说明：wt%为质量百分数单位。由上表数据，可以得到的结论是 (填字母序号)。a．其它条件相同时，催化剂的组成会影响单位时间内所获得的产品质量b．其它条件相同时，催化剂的组成会影响反应的限度c．其它条件相同时，催化剂中对甲醇选择性的影响大于(4)综上所述，利用合成甲醇，实现碳减排需要考虑的因素有 。18．（2024上·北京丰台·高二统考期末）某研究小组探究酸碱性对和反应的影响。资料：为黄色固体，难溶于水，可溶于酸。Ⅰ．无外加酸碱时，实验如下。实验ⅰ实验ⅱ(1)根据 ，可证实实验ⅰ中红褐色液体为胶体。(2)已知黄褐色沉淀中有，还可能存在，设计实验证实 。(填操作和现象)(3)结合化学用语，解释无外加酸碱时反应结束后降低的原因 。Ⅱ．外加酸碱条件下，实验如下。(4)根据实验ⅲ，推测立即产生大量气体的原因。猜想一：催化分解。猜想二： 。设计实验 ，证实猜想一不是立即产生大量气体的主要原因。(5)是产生氧气的主要微粒。请结合反应机理分析酸性条件下产生气体少的原因 。主要反应机理：注：代表的化合价为+3(6)已知体系在废水净化中，具有一般化学氧化法无法比拟的优势，主要是由于有强氧化性，根据以上实验探究，配制该体系最好控制在 条件下。19．（2023上·北京平谷·高二统考期末）按要求回答下列问题：(1)已知：I．  II．  III．  ①表示C的燃烧热的热化学方程式为 (填序号)。②写出CO燃烧的热化学方程式 。③ 。(2)下列反应是目前大规模制取氢气的方法之一  ①在容积不变的密闭容器中，将2.0mol的CO与8.0mol的混合加热到830℃，达到平衡时CO的转化率80%，此温度下该反应的平衡常数 ，放出的热量为 。②若保持温度不变，把容器的容积缩小一半，则正反应速率 (填“增大”“减小”或“不变”，下同)，逆反应速率 ，CO的转化率 ，平衡常数 。20．（2022上·北京朝阳·高二统考期末）用甲烷制高纯氢气是目前研究热点之一。(1)一定条件下，反应历程如图1所示，其中化学反应速率最慢的反应过程为 。(2)甲烷水蒸气催化重整可制得较高纯度的氢气，相关反应如下。反应I.反应Ⅱ.①总反应： ②已知830℃时，反应Ⅱ的平衡常数。在容积不变的密闭容器中，将与加热到830℃，反应达平衡时的转化率为 。③在常压，600℃条件下，甲烷制备氢气的总反应中平衡产率为82%。若加入适量生石灰后的产率可提高到95%，应用化学平衡移动原理解释原因 。(3)科学家研究将与联合重整制备氢气：反应I：反应Ⅲ：常压下，将和按一定比例混合置于密闭容器中，相同时间不同温度下测得体系中变化如图2所示。①已知700℃、催化剂条件下，向反应体系中加入少量可增加产率，此条件下还原性 (填“>”“<”或“=”)。②随着温度升高变小的原因可能是 。化学键键能/946436391416实验起始时各物质的浓度/()平衡时物质的浓度/()Ⅰ0.010.0100.008Ⅱ0.020.020aⅢ0.020.020.04起始时各物质的物质的量浓度/()0.40.400平衡时各物质的物质的量浓度/()0.2xyz某时刻各物质的物质的量浓度/()0.50.50.10.5序号化学反应K(298K)的数值①N2(g) + O2(g)⇌ 2NO(g)5×10-31②N2(g) + 3H2(g)⇌2NH3(g)4.1×106温度/℃压强/MPa氨的平衡含量2001081.5%550108.25%298K时反应Ⅰ—49.0—177.2Ⅱ＋676.5—43.9     组成/单位催化剂CuOZnOMnO产率选择性wt%wt%wt%wt%wt%%催化剂Ⅰ65.826.37.9007840催化剂Ⅱ62.425012.609688催化剂Ⅲ65.826.60.3.6488100催化剂Ⅳ65.826.605.6213891实验编号实验操作现象ⅲ取溶液于试管中，滴加溶液，再滴加溶液液体变为红褐色，立即产生大量气体，有液体喷出试管，最终产生大量红褐色沉淀ⅳ取溶液于试管中，滴加稀硫酸，再滴加溶液溶液呈黄色，有少量气泡产生，静置无沉淀产生①②(的水解)③④⑤⑥参考答案：1．D【详解】A．若放热反应为熵减反应，当温度较高时，反应不一定能自发进行，故A错误；B．非自发反应在一定条件下也能实现，电解就是非自发的氧化还原反应，故B错误；C．若熵增反应为吸热反应，在低温时反应难以自发进行，如碳酸钙的分解，故C错误；D．反应是否能自发进行，需要从焓判据和熵判据进行综合分析，D正确；故选D。2．B【详解】A．该过程水分子未发生变化，是物理变化，A正确；B．，液态转化为固态，是凝固的过程，放出热量，所以，B错误；C．冰变为水的过程吸收热量，则等质量冰与等质量的水所具有的内能不同，C正确；D．水凝结成冰的过程，是液态转化为固态的过程，混乱度降低，为熵减的过程，D正确；故选B。3．B【详解】A．根据反应热等于反应物总的键能减去生成物总的键能，即反应I的=3EH-H+EN≡N-6EN-H=3×436 kJ·mol-1+946 kJ·mol-1-6×391 kJ·mol-1=-92 kJ·mol-1，A正确；B．反应Ⅰ恒压时充入稀有气体，反应体系的压强变小，平衡往正向移动，NH3的分解率变大，B错误；C．反应Ⅱ为气体分子数增加的反应，所以是熵增、焓增的反应，根据△G=△H-T△S判据，在高温条件下可自发进行，C正确；D．由C3H8(g)=C3H6(g)+H2(g)ΔH1=+125kJ·mol-1可知反应中需要断裂2molC－H键、形成1mol碳碳π键和1molH－H键，即416kJ·mol-1×2-E(碳碳π键)-436kJ·mol-1=+125kJ·mol-1，解得：E(碳碳π键)=271kJ·mol-1，所以形成1mol碳碳π键放出的能量为271kJ，D正确；故答案为：B。4．C【详解】A．由题给数据可知，反应ΔH-TΔS=(—92.2kJ/mol)—298K×(—0.1982kJ/(K·mol) ≈—33.14kJ/mol＜0，所以反应能自发进行，故A错误；B．该反应为放热反应，升高温度，平衡向逆反应方向移动，故B错误；C．由速率公式可知，反应速率与氮气和氢气的浓度成正比关系，与氨气的浓度成反比关系，所以幂指数最大的氢气浓度对反应速率影响最大，故C正确；D．由速率公式可知，反应速率与氨气的浓度成反比关系，所以反应达到一定转化率时将氨气从混合气中分离出去会增大反应速率，故D错误；故选C。5．B【详解】A．反应自发进行的判断依据是△H-T△S＜0，放热反应△H＜0，若△S＜0，高温下是非自发进行的反应，故A错误；B．依据△H-T△S＜0反应自发进行，△H-T△S＞0属于非自发进行分析，熵增大反应△S＞0，△H＞0低温下反应自发进行，高温下反应不能自发进行，熵增的反应不一定是自发反应，故B正确；C．混乱度越大，熵值越大，则固体溶解是一个熵增大的过程，故C错误；D．非自发反应在一定条件下也能发生，如碳酸钙的分解反应在常温下是非自发反应，但是在高温下能自发进行，故D错误；故选B。6．B【详解】A．将反应物固体粉碎，增大反应物的接触面积，可以加快直接氯化，碳氯化的反应速率， A正确；B．根据图示写出热化学方程式①，②，方程式②-①，得，，B错误；C．因为，反应能自发进行，所以判断反应能否自发进行需要综合考虑体系的焓变和熵变，C正确；D．碳氯化反应为放热反应，，温度升高，平衡向逆方向移动，的产率变小，D正确；故答案选B。7．A【分析】当＜0时，反应在任何温度下一定能自发进行，据此判断。【详解】A．有气体生成＞0，，则一定小于0，A正确；B．气体减少＜0，，则不一定小于0，B错误；C．有气体生成＞0，，则不一定小于0，C错误；D．气体减少＜0，，则一定大于0，D错误；故选A。8．A【详解】A．由题干图示信息可知，2H2(g)+O2(g)=2H2O(g)  ΔH1  2H2(g)+O2(g)=2H2O(l)  ΔH2，生成气体水时放出的热量比生成液态水时少，故0＞ΔH1＞ΔH2，A错误；B． H2O(l)= H2O(g)为气体分子数增大的吸热过程，则ΔH＞0，ΔS＞0，B正确；C．氢气与氧气的反应为放热反应，则2mol和1mol的总能量大于2mol的总能量，C正确；D．根据盖斯定律可知，化学反应的ΔH，只与反应体系的始态和终态有关，与反应途径无关，D正确；故答案为：A。9．C【分析】某时刻，测得容器内H2、I2、HI的浓度依次为0.01 mol/L、0.01mol/L、0.02mol/L，则＜21，即Q＜K，所以平衡会正向移动。【详解】A. 由分析可知，平衡正向移动，碘单质会转化成碘化氢，紫红色的碘蒸气浓度减小，所以混合气体的颜色会变浅，故A错误；B.根据质量守恒定律可知，反应前后气体的质量保持不变，又该反应在恒容密闭容器中进行，由密度定义可知，密度保持不变，故B错误；C. 由分析可知，平衡正向移动，所以氢气会消耗，体积分数会减小，故C正确；D. 由题干知，该反应放热，则体系向环境释放热量使，故D错误；答案为C。10．D【详解】A．化学平衡常数是可逆反应达到平衡状态时各种生成物浓度幂之积与各种反应物浓度幂之积的比，则反应的化学平衡常数，A正确；B．根据图像可知在298 K时反应达到平衡时，c(Pb2+)=0.10 mol/L，c(Sn2+)=0.22 mol/L，所以该温度下的化学平衡常数，B正确；C．根据图像可知1-2分钟内，用表示的平均速率是，C正确；D．Pb是固体，其浓度不变，所以向平衡体系中加入固体Pb后，c(Pb2+)不变，D错误；故合理选项是D。11．D【分析】根据图知，X、Y是反应物而Z是生成物，达到平衡状态时，、、，同一可逆反应同一时间段内各物质物质的量变化量之比等于其计量数之比，所以该反应方程式中X、Y、Z的计量数之比为：：：1：2，则该反应方程式为。【详解】A．X、Y的转化率分别为：、，故A错误； B．反应达到平衡状态时，，、，该反应平衡常数，故B错误； C．该反应前后气体计量数之和不变，则压强不影响平衡移动，所以将容器体积压缩为1L，平衡不移动，故C错误； D．温度不变，化学平衡常数不变，设参加反应的Y的物质的量为amol，根据方程式知，参加反应的X物质的量为amol，生成Z的物质的量为2amol，平衡时、、，，，Y转化率为，平衡时Y的转化率小于，故D正确； 故选：D。12．D【详解】A．由第I组数据可知，达到平衡时，==0.008mol/L，=0.004mol/L，该温度下，反应的平衡常数为，故A正确；B．反应条件为恒温恒容，实验Ⅱ相对于实验I相当于加压，平衡不移动，则实验Ⅱ达平衡时，故a=0.016，故B正确；C．温度不变，平衡常数不变，实验Ⅲ开始时，浓度商，故反应向逆反应方向，即生成的方向移动，故C正确；D．该反应前后气体物质的量不变，加压，平衡不移动，反应体系颜色均加深，是因为容积减小，碘蒸气浓度造成的，故D错误；故选D。13．(1)(2) 增大水蒸气浓度、升高温度 80% ＞(3)2HI(g) = H2(g) + I2(g) ∆H=＋52 kJ·mol−1【详解】（1）煤的气化制得灰氢：C(s)+H2O(g) CO(g)+H2(g)。该反应的平衡常数表达式K= ；故答案为：。（2）①为提高CH4的平衡转化率，可以从温度、压强，浓度角度来思考，因此可采取的措施有增大水蒸气浓度、升高温度；故答案为：增大水蒸气浓度、升高温度。②已知830℃时，该反应的平衡常数K=1。在容积不变的的密闭容器中，将2molCO与8molH2O混合加热到830℃，建立三段式，，解得x=1.6，则反应达平衡时CO的转化率；故答案为：80%。③根据先拐先平衡数字大，因此温度高低为：T1＞T2；故答案为：＞。（3）将反应i的2倍加上反应ii，再减去2H2O(g)=2H2(g)+O2(g)  ∆H=＋484kJ·mol−1得到H2(g) + I2(g) = 2HI(g)  ∆H=－52 kJ·mol−1，因此反应iii：2HI(g) = H2(g) + I2(g)  ∆H=＋52 kJ·mol−1，故答案为： 2HI(g) = H2(g) + I2(g)   ∆H=＋52 kJ·mol−1。14．(1) 0.2 0.1(2)50%(3)2.5(4) 正反应 计算得此时，因此反应向正反应方向进行【分析】根据已知数据和反应方程式可列三段式：【详解】（1）由以上分析可知：x=0.2，y=0.1。（2）由以上分析可知：CO的平衡转化率为=50%。（3）由以上分析可求得该温度下该反应的K==2.5。（4）根据给出的某时刻各物质的浓度可计算浓度商Qc==0.4＜2.5，所以此时反应向正反应方向进行。15． K= 氮气与氢气反应的限度(或化学平衡常数)远大于氮气与氧气反应的限度 放热 d 提高合成氨反应的化学反应速率 8% 压强 L1 温度升高，对反应Ⅲ的促进作用更大，n(CO) 增加的更多，导致变小【详解】（1）反应历程共分四步，其中活化能最大的一步是第四步，化学反应速率最慢，该反应过程为CH+3H=C+4H；（2）①总反应=反应Ⅰ+反应Ⅱ，根据盖斯定律，；②设达到平衡时，CO转化了xmol，列出三段式：，解得x=1.6mol，CO的转化率为；③加入生石灰，发生反应，二氧化碳浓度降低，总反应平衡正向移动，氢气的产率升高；（3）①向反应体系中加入少量O2可增加H2产率，反应正向移动，O2和CO发生了反应，说明在此条件下还原性CO>H2；②温度升高，对反应Ⅲ的促进作用更大，n(CO) 增加的更多，导致变小；