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第三节 化学反应的方向
分层作业
1．中国诗词博大精深，下列诗句中包含、的化学变化的是
A．春蚕到死丝方尽，蜡炬成灰泪始干
B．千锤万凿出深山，烈火焚烧若等闲
C．少年易老学难成，一寸光阴不可轻
D．千淘万漉虽辛苦，吹尽狂沙始到金
2．下列对熵的理解错误的是
A．等质量的同种物质气态时熵值最大，固态时熵值最小
B．体系越有序，熵值越小；越混乱，熵值越大
C．从焓判据来看，△H<0有利于反应的自发进行
D．25℃、 1.01×105Pa时，2N2O5(g)=4NO2(g)+O2(g)是熵减反应
3．工业生产硫酸涉及反应 。下列说法正确的是
A．反应的平衡常数
B．该反应
C．其他条件相同，增大，的转化率提高
D．通入2mol气体和1mol气体，达到平衡时放出196kJ的热量
4．已知2N2O5(g)4NO2(g)+O2(g) ΔH=56.76kJ·mol-1，在25℃和101kPa时，该反应能自发进行，该反应能自发进行的主要原因是
A．ΔHTΔS C．ΔH >ΔS D．ΔH <ΔS
5．可逆反应：A＋B 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
6．中国诗词常蕴含着一些自然科学知识，“莫道雪融便无迹，雪融成水水成冰”这一诗句的有关说法正确的是
A．雪融成水的 B．雪融成水的
C．水成冰的 D．水成冰的
7．（24-25高二上·江西·阶段练习）发展绿色甲醇产业有助于减少温室气体排放和空气污染。“零碳甲醇燃料”燃烧［］的过程中焓变和熵变均正确的是
A． B．
C． D．
8．下列判断正确的是
A．一定温度下，反应的，则该反应的
B．反应常温下可自发进行，该反应为吸热反应
C．反应的，
D．在常温下能自发进行，则该反应的
9．（24-25高二上·安徽阜阳·期中）反应的，下列判断正确的是
A．在常温下能自发进行 B．在高温下能自发进行
C．在任何条件下都能自发进行 D．时，能自发进行
10．（23-24高二上·云南曲靖·期中）下列表述中正确的是
A．任何能使熵值增大的过程都能自发进行
B．已知热化学方程式，则将和置于一密闭容器中充分反应后放出的热量
C．自发反应一定熵增大，非自发反应一定熵减小或不变
D．使用催化剂，降低了反应的活化能，增大了活化分子百分数，化学反应速率增大
11．（23-24高二上·湖北武汉·期中）下列叙述中错误的是
A．高温下，反应MgCl2(l)=Mg(l)＋Cl2(g)能自发进行，则其ΔH>0、ΔS>0
B．在其他外界条件不变的情况下，汽车排气管中使用催化剂，可以改变产生尾气的反应的方向
C．工业合成氨中，采取迅速冷却的方法，使气态氨变成液氨后从平衡混合物中分离出去，有利于提高反应物的转化率
D．CO、与人体血液中的血红蛋白(Hb)建立平衡：CO + HbO2 HbCO + O2，当CO中毒时，应将中毒患者转移至高压氧舱吸氧
12．（23-24高二上·四川·期中）已知：变化如图所示。下列判断正确的是
选项
A
B
C
D
13．判断下列反应的熵值的变化，在横线上填入“增大”“减小”或“不变”。
（1）： 。
（2）： 。
14．（23-24高二下·上海·期中）工业合成氨工艺过程如图，回答下列问题：
（1）工业合成氨中对原料气必须净化的原因是 。
（2）合成氨时采用500℃左右的温度进行，主要是因为在该温度时 。
（3）Y气体含 。
15．（24-25高三上·上海·期中）尿素是一种重要的氮肥。工业上以和为原料合成尿素，在尿素合成塔中的主要反应可表示如下：
反应Ⅰ：(氨基甲酸铵)
反应Ⅱ：
总反应Ⅲ：
反应Ⅰ的熵变 0(填“>”“=”或“<”)，反应Ⅲ的 。
1．常压下，一定质量的液态水在汽化过程中，焓与熵的变化为
A．焓与熵均减少 B．焓减少，熵增加 C．焓增加，熵减少 D．焓与熵均增加
2．（24-25高二上·天津和平·期末）下列说法中正确的是
A．能够自发进行的反应一定是熵增的过程
B．能够自发进行的反应一定是焓减的过程
C．的反应就在任何温度下都可自发进行
D．水凝结成冰的过程中，
3．（24-25高三上·天津和平·期末）相同温度和压强下，关于物质熵的大小比较，合理的是
A． B．
C． D．(s，金刚石)(s，石墨)
4．（24-25高二下·上海·期末）高效低成本的氢气储运技术是大力发展氢能产业的必要保障。一定温度下，某储氢合金(M)的储氢过程中存在如下自发反应：。
（1）该反应在恒温恒容密闭仪器中进行，不能判断达到平衡状态的判据是_______。
A．氢气的浓度不再变化 B．固体的总质量不变
C．容器内压强不变 D．容器内气体的平均摩尔质量不再变化
（2）对上述反应的焓变与熵变判断正确的是_______。
A．， B．， C．， D．，
（3）储氢完成后，该合金释放氢气的方式可以是_______(不定项)。
A．降温 B．加热 C．加压 D．减压
5.（24-25高二下·上海·期末）随着时代的发展，甲醇生产需考虑转向碳中和路线，以解决化学工业和运输部门实现净零碳排放的关键问题。在这种背景下，使用可再生H2和捕获的CO2进行的“CO2催化加氢法”提供了一个有效的可持续甲醇生产方式：
上述总反应可以通过以下步骤实现：
反应①：
反应②：
（1）总反应能在 条件下自发进行。
（2）高温 B．低温 C．任何温度
（3）= 。
（4）若反应①为慢反应，下列示意图中能体现上述反应能量变化的是 。
A B
C D
判断的理由是 。
6．已知：298K、101kPa时，反应的，，若此反应中和不随温度变化而变化，则保持此反应自发进行的温度低于 。
1．（24-25高三上·山东德州·期末）恒压下，将HCl和O2分别以不同的起始流速通入体积为7L的反应器中，发生反应：2HCl(g)+O2(g)Cl2(g)+H2O(g)，在T1、T2、T3温度下反应，通过检测流出气体成分绘制HCl转化率(a)曲线，如图所示(较低流速下转化率可近似为平衡转化率)。下列说法错误的是
A．T1＞T2＞T3
B．该反应在低温下可自发进行
C．加入高效催化剂或升温可提高M点转化率
D．若通气1h开始反应，则N点容器体积减少1.225L
2．（24-25高二下·福建莆田·期末）将合成精细化学品是实现“碳中和”的有效途径。工业上可利用和反应合成二甲醚：
Ⅰ．kJ·mol-1
Ⅱ．kJ·mol-1
回答下列问题：
（1）反应Ⅰ在 (填“低温”或“高温”)条件下能自发进行。
（2）CO和直接转化为气态和水蒸气的热化学方程式为 。
（3）向某恒容绝热的密闭容器中充入1mol和3mol发生反应Ⅰ、Ⅱ．下列说法不能说明反应达到平衡状态的是___________(填字母)。
A．的物质的量分数保持不变 B．
C．混合气体的密度不发生变化 D．保持不变
（4）一定温度下，在容积为VL的刚性密闭容器中，充入1mol和3mol发生反应Ⅰ，tmin达到平衡状态，测得压强为起始压强的三分之二。
①0~tmin内， mol L-1 min-1(用含字母的代数式表示，下同)。
②该温度的化学平衡常数 。
③保持反应物平衡转化率不下降，提高反应速率可采取的措施有 (写一种)。
（5）250℃、3MPa时发生反应Ⅰ、Ⅱ，初始投料比与平衡时的转化率和二甲醚的选择性的关系如下图。
①当时，二甲醚的产率为 。
②当时，二甲醚的选择性随氢碳比增大而显著增大的原因是 。
3．减少汽车尾气的排放是环境保护的重要内容之一，已知生成尾气的相关热化学方程式为：
Ⅰ．
Ⅱ．
请回答下列问题：
（1）反应Ⅱ可以在 （填“高温”“低温”或“任意温度”）条件下自发进行。
（2）若反应Ⅲ的平衡常数表达式为，则其热化学方程式为 。
（3）若在恒温恒压容器中只发生反应Ⅲ，下列能说明达到平衡状态的是______（填字母代号）。
A． B．混合气体的密度不变
C． D．混合气体的平均摩尔质量不变
（4）在三个容器均为1L的恒容密闭容器中，分别充入和，在三种不同实验条件下只发生反应Ⅲ（体系各自保持温度不变），反应体系总压强随时间变化如图所示：
①温度： （填“>”“<”或“=”）。
②CO的平衡转化率：Ⅰ Ⅱ（填“>”“<”或“=”）。
③反应速率：a点的 b点的（填“>”“<”或“=”）。
④时的平衡常数 （是以分压表示的平衡常数，分压=总压×物质的量分数）。
（5）某研究小组探究催化剂对转化率的影响。将和按物质的量之比以一定的流速通过两种不同的催化剂进行反应，相同时间内测量逸出气体中含量，从而确定尾气脱氮率（即的转化率），结果如下图所示：
a点 （填“是”或“不是”）对应温度下的平衡脱氮率，说明其理由： 。
1第三节 化学反应的方向
分层作业
1．中国诗词博大精深，下列诗句中包含、的化学变化的是
A．春蚕到死丝方尽，蜡炬成灰泪始干
B．千锤万凿出深山，烈火焚烧若等闲
C．少年易老学难成，一寸光阴不可轻
D．千淘万漉虽辛苦，吹尽狂沙始到金
【答案】B
【解析】A．蜡炬燃烧是放热反应，，有气体生成，A不符合题意；
B．石灰石受热分解是吸热反应，，有气体生成，B符合题意；
C．诗词中没有涉及到化学变化，C不符合题意；
D．诗词中没有涉及到化学变化，D不符合题意；
答案B。
2．下列对熵的理解错误的是
A．等质量的同种物质气态时熵值最大，固态时熵值最小
B．体系越有序，熵值越小；越混乱，熵值越大
C．从焓判据来看，△H<0有利于反应的自发进行
D．25℃、 1.01×105Pa时，2N2O5(g)=4NO2(g)+O2(g)是熵减反应
【答案】D
【解析】A．熵是指体系的混乱度，同物质气体熵大于液体大于固体，故A正确；
B．熵是指体系的混乱度，熵越大越混乱，体系越有序，熵值越小；越混乱，熵值越大，故B正确；
C．若△H<0，表示反应放热，有利于自发进行，故C正确；
D．2N2O5(g)=4NO2(g)+O2(g)反应是气体体积增大的反应，也是熵增大的反应，故D错误；
故选D。
3．工业生产硫酸涉及反应 。下列说法正确的是
A．反应的平衡常数
B．该反应
C．其他条件相同，增大，的转化率提高
D．通入2mol气体和1mol气体，达到平衡时放出196kJ的热量
【答案】C
【解析】A．K为生成物浓度的幂之积，与反应物浓度的幂之积之比，该反应的平衡常数，故A错误；
B．该反应的正反应气体总物质的量减小，则，故B错误；
C．增大氧气的量，可以促进二氧化硫的转化，则增大，的转化率提高，故C正确；
D．该反应为可逆反应，可逆反应不能进行到底，则通入2mol气体和1mol气体，达到平衡时放出热量小于196kJ，故D错误；
故选C。
4．已知2N2O5(g)4NO2(g)+O2(g) ΔH=56.76kJ·mol-1，在25℃和101kPa时，该反应能自发进行，该反应能自发进行的主要原因是
A．ΔHTΔS C．ΔH >ΔS D．ΔH <ΔS
【答案】A
【解析】该反应能自发进行是因为反应ΔH—TΔS＜0，则反应ΔH5．可逆反应：A＋B 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
【答案】B
【解析】由混合判据可知，当ΔG=ΔH-TΔS＜0时反应自发进行，该反应在低温下能自发进行，那么当ΔH＜0、ΔS＜0时， ΔG＜0，反应能自发进行。根据吉布斯自由能综合判据，B项符合题意；
答案选B。
6．中国诗词常蕴含着一些自然科学知识，“莫道雪融便无迹，雪融成水水成冰”这一诗句的有关说法正确的是
A．雪融成水的 B．雪融成水的
C．水成冰的 D．水成冰的
【答案】D
【解析】A．雪融成水的过程中吸收热量，，A错误；
B．雪融成水的过程中固体转化为液体，体系混乱度增大，，B错误；
C．水成冰的过程中放出热量，，C错误；
D．水成冰的过程中液体转化为固体，体系混乱度减小，，D正确；
故选D。
7．（24-25高二上·江西·阶段练习）发展绿色甲醇产业有助于减少温室气体排放和空气污染。“零碳甲醇燃料”燃烧［］的过程中焓变和熵变均正确的是
A． B．
C． D．
【答案】D
【解析】甲醇的燃烧反应为熵增的放热反应，反应ΔH＜0、ΔS＞0，故选D。
8．下列判断正确的是
A．一定温度下，反应的，则该反应的
B．反应常温下可自发进行，该反应为吸热反应
C．反应的，
D．在常温下能自发进行，则该反应的
【答案】A
【解析】A．该反应为吸热的自发反应，根据ΔH-TΔS<0反应能自发进行，则，A正确；
B．该反应为气体体积减小的反应，ΔS<0，一定温度下反应能自发进行，则ΔH-TΔS<0，因此ΔH<0，B错误；
C．该反应为气体体积减小的反应，ΔS<0，常温下反应可自发进行，则ΔH-TΔS<0，因此 ΔH<0，该反应为放热反应，C错误；
D．该反应为气体体积减小的反应，ΔS<0，常温下反应能自发进行，则ΔH-TΔS<0，因此 ΔH<0，D错误；
故选A。
9．（24-25高二上·安徽阜阳·期中）反应的，下列判断正确的是
A．在常温下能自发进行 B．在高温下能自发进行
C．在任何条件下都能自发进行 D．时，能自发进行
【答案】B
【解析】ΔG=ΔH-TΔS<0，反应能够自发进行，该反应ΔH＞0，ΔS＞0，则在高温下使得反应自发进行；
故选B。
10．（23-24高二上·云南曲靖·期中）下列表述中正确的是
A．任何能使熵值增大的过程都能自发进行
B．已知热化学方程式，则将和置于一密闭容器中充分反应后放出的热量
C．自发反应一定熵增大，非自发反应一定熵减小或不变
D．使用催化剂，降低了反应的活化能，增大了活化分子百分数，化学反应速率增大
【答案】D
【解析】A．依据反应自发进行的判断依据是△H-T△S＜0分析，熵值增大△S＞0，若△H＞0，低温下不能自发进行，A错误；
B．反应是可逆反应不能进行彻底，则将和置于一密闭容器中充分反应后放出的热量小于QkJ，B错误；
C．依据反应自发进行的判断依据是△H-T△S＜0分析，熵值增大△S＞0，若△H＞0，低温下不能自发进行，熵减小△S＜0，若△H＜0，反应一定能自发进行，C错误；
D．使用催化剂改变了反应的历程，降低了反应的活化能，增大了活化分子百分数，化学反应速率增大，D正确；
故选D。
11．（23-24高二上·湖北武汉·期中）下列叙述中错误的是
A．高温下，反应MgCl2(l)=Mg(l)＋Cl2(g)能自发进行，则其ΔH>0、ΔS>0
B．在其他外界条件不变的情况下，汽车排气管中使用催化剂，可以改变产生尾气的反应的方向
C．工业合成氨中，采取迅速冷却的方法，使气态氨变成液氨后从平衡混合物中分离出去，有利于提高反应物的转化率
D．CO、与人体血液中的血红蛋白(Hb)建立平衡：CO + HbO2 HbCO + O2，当CO中毒时，应将中毒患者转移至高压氧舱吸氧
【答案】B
【解析】A．镁在氯气中的燃烧是放热反应，反之则为吸热反应，故ΔH>0，MgCl2的分解是熵值增大的反应，ΔS>0，故A正确；
B．催化剂改变的是化学反应的活化能，不会改变反应的方向，故B错误；
C．工业合成氨时，采用迅速冷却的方法，将气态氨变为液氨后及时从混合物中分离出去，降低生成物浓度，平衡正向移动，有利于提高NH3的产量，故C正确；
D．CO中毒时，CO与血红蛋白结合生成HbCO，血红蛋白失去运输氧的能力，应将中毒患者转移至高压氧舱吸氧，增大氧气的浓度，使平衡逆向移动，恢复血红蛋白运输氧能力，故D正确；
故选B。
12．（23-24高二上·四川·期中）已知：变化如图所示。下列判断正确的是
选项
A
B
C
D
【答案】B
【解析】液态水变为气态水，需要吸收能量，；等量的相同物质，处于气态时混乱程度大于处于液态时混乱程度，；答案选B。
13．判断下列反应的熵值的变化，在横线上填入“增大”“减小”或“不变”。
（1）： 。
（2）： 。
【答案】 减小 不变
【解析】（1）反应中，气体分子数减少，混乱度减小，熵减小；
（2）反应中，气体分子数不变，混乱度几乎不变，熵几乎不变。
14．（23-24高二下·上海·期中）工业合成氨工艺过程如图，回答下列问题：
（1）工业合成氨中对原料气必须净化的原因是 。
（2）合成氨时采用500℃左右的温度进行，主要是因为在该温度时 。
（3）Y气体含 。
【答案】防止催化剂中毒 铁催化剂在400-500℃活性最大 N2和H2
15．（24-25高三上·上海·期中）尿素是一种重要的氮肥。工业上以和为原料合成尿素，在尿素合成塔中的主要反应可表示如下：
反应Ⅰ：(氨基甲酸铵)
反应Ⅱ：
总反应Ⅲ：
反应Ⅰ的熵变 0(填“>”“=”或“<”)，反应Ⅲ的 。
【答案】 <
【解析】反应Ⅰ为气体体积减小的反应，熵变ΔS<0；由盖斯定律可知，反应Ⅰ+Ⅱ=Ⅲ，则ΔH3=(-272kJ/mol)+(+138kJ/mol)=-134 kJ/mol；故答案为：<；-134 kJ/mol。
1．常压下，一定质量的液态水在汽化过程中，焓与熵的变化为
A．焓与熵均减少 B．焓减少，熵增加 C．焓增加，熵减少 D．焓与熵均增加
【答案】D
【解析】液态水汽化为水蒸气是吸热过程即焓变ΔH > 0，焓增加，同时分子从有序液态变为无序气态，混乱度增大即熵变ΔS > 0，熵增加。因此，焓与熵均增加，
故选D。
2．（24-25高二上·天津和平·期末）下列说法中正确的是
A．能够自发进行的反应一定是熵增的过程
B．能够自发进行的反应一定是焓减的过程
C．的反应就在任何温度下都可自发进行
D．水凝结成冰的过程中，
【答案】C
【解析】A．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，A错误；
B．ΔH-TΔS＜0即可自发，例如Ba(OH)2 8H2O与NH4Cl的反应是吸热反应，即 H＞0，在室温下即可自发，B错误；
C．ΔH＜0，ΔS＞0，则ΔH-TΔS＜0，因此在任何温度下都可自发进行，C正确；
D．水凝结成冰的过程中，液体变为固体，ΔS＜0，D错误；
故选C。
3．（24-25高三上·天津和平·期末）相同温度和压强下，关于物质熵的大小比较，合理的是
A． B．
C． D．(s，金刚石)(s，石墨)
【答案】B
【解析】A．C2H4(g)的结构比O2(g)复杂，C2H4(g)中原子数更多，分子运动的方式更多，混乱度更大，所以，A不正确；
B．对于同种气体H2(g)，物质的量越大，分子数越多，混乱度越大，所以，B正确；
C．同一物质，固态的有序性高于液态，液态的混乱度大于固态，所以，C不正确；
D．石墨的结构中碳原子呈层状排列，层间作用力较弱，碳原子的活动范围相对较大，混乱度比金刚石大，所以1molC(s，金刚石)＜1molC(s，石墨)，D不正确；
故选B。
4．（24-25高二下·上海·期末）高效低成本的氢气储运技术是大力发展氢能产业的必要保障。一定温度下，某储氢合金(M)的储氢过程中存在如下自发反应：。
（1）该反应在恒温恒容密闭仪器中进行，不能判断达到平衡状态的判据是_______。
A．氢气的浓度不再变化 B．固体的总质量不变
C．容器内压强不变 D．容器内气体的平均摩尔质量不再变化
（2）对上述反应的焓变与熵变判断正确的是_______。
A．， B．， C．， D．，
（3）储氢完成后，该合金释放氢气的方式可以是_______(不定项)。
A．降温 B．加热 C．加压 D．减压
【答案】（1）D
（2）D
（3）BD
【解析】（1）A．恒温恒容密闭容器中，当氢气的浓度不再变化说明H2的生成速率和消耗速率相等，则能够说明反应达到化学平衡，A不合题意；
B．固体的总质量不变，即H2结合转化为MHy的速率与Mhy释放出H2的速率相等，则能够说明反应达到化学平衡，B不合题意；
C．恒温恒容密闭容器中，容器内压强不变，说明H2的浓度不变，说明反应达到化学平衡，C不合题意；
D．由题干反应方程式可知，容器中的气体只有H2，故容器内气体的平均摩尔质量一直是2g/mol，故当容器内气体的平均摩尔质量不再变化，不能说明反应达到化学平衡，D符合题意；
故答案为：D；
（2）由zMHx(s)+H2(g)zMHy(s)可知，气体体积减小，则△S＜0，该反应为自发反应，即ΔH-T△S＜0，则ΔH＜0，故答案为：D；
（3）由（2）小问分析可知，zMHx(s)+H2(g)zMHy(s)为气体体积减小的放热反应，升高温度或降低压强都能使平衡逆向移动，释放出氢气，故答案为：BD。
5.（24-25高二下·上海·期末）随着时代的发展，甲醇生产需考虑转向碳中和路线，以解决化学工业和运输部门实现净零碳排放的关键问题。在这种背景下，使用可再生H2和捕获的CO2进行的“CO2催化加氢法”提供了一个有效的可持续甲醇生产方式：
上述总反应可以通过以下步骤实现：
反应①：
反应②：
（1）总反应能在 条件下自发进行。
（2）高温 B．低温 C．任何温度
（3）= 。
（4）若反应①为慢反应，下列示意图中能体现上述反应能量变化的是 。
A B
C D
判断的理由是 。
【答案】5．B 6． 7． A 反应①吸热使得中间产物能量高于起始物，且为慢反应说明第一步活化能峰更高
【解析】5．根据属于自发反应，根据总反应：，可知此反应在低温下可自发进行，故选B。
6．根据盖斯定律可得。
7．反应①为吸热慢反应，故其生成物能量高于反应物，且第一步活化能更大；在给出的四幅反应能量变化图中，只有选项A符合“第一步为吸热慢反应、总体放热”的特征，故选A。判断理由是：反应①吸热使得中间产物能量高于起始物，且为慢反应说明第一步活化能峰更高。
6．已知：298K、101kPa时，反应的，，若此反应中和不随温度变化而变化，则保持此反应自发进行的温度低于 。
【答案】2127K
【解析】根据298K、101kPa时，，，可求得，要使反应能自发进行，即，得T＜2127K，则保持此反应自发进行的温度为低于2127K。
1．（24-25高三上·山东德州·期末）恒压下，将HCl和O2分别以不同的起始流速通入体积为7L的反应器中，发生反应：2HCl(g)+O2(g)Cl2(g)+H2O(g)，在T1、T2、T3温度下反应，通过检测流出气体成分绘制HCl转化率(a)曲线，如图所示(较低流速下转化率可近似为平衡转化率)。下列说法错误的是
A．T1＞T2＞T3
B．该反应在低温下可自发进行
C．加入高效催化剂或升温可提高M点转化率
D．若通气1h开始反应，则N点容器体积减少1.225L
【答案】D
【分析】根据题给信息，较低流速下转化率视为平衡转化率，则由图可以看出，P点以后，流速较大，说明此时的转化率不是平衡转化率，此时反应未达到平衡状态。
【解析】A．P点以后，流速较高，反应未达平衡状态，温度越高，反应速率越快，单位时间内氯化氢的转化率越高。在P点后，同一流速下， T1温度下的氯化氢的转化率最大，T3温度下的氯化氢的转化率最小，说明温度T1＞T2＞T3，A项正确；
B．根据题给信息，较低流速下转化率近似为平衡转化率，在较低流速时，T3转化率最大，T1转化率最小，温度T1＞T2＞T3，则此反应是放热反应，并且ΔS＜0，根据ΔG=ΔH-TΔS＜0是自发进行，所以此反应必须在低温下才能自发进行，B项正确；
C．M点未达到平衡状态，使用高效催化剂或升高温度，可以增大反应速率，使M点HCl的转化率增加，故加入高效催化剂或升温可提高M点转化率，C项正确；
D．由图可知，N点气流流速为0.16mol/h，以1h为单位带入气体流量，可知n(HCl)始为0.16mol，则n(O2)始为0.12mol。N点时HCl转化率为70%，N点时转化的HCl的物质的量=0.16mol×70%=0.112mol，根据“三段式”有：
同温同压下，容器起始体积和N点时容器的体积关系为：，VN=6.3L，则N点容器体积减少7L-6.3L=0.7L，D项错误；
答案选D。
【点睛】也可根据图中曲线变化趋势得出升温可提高M点的转化率的结论：同一流速时，M点的转化率小于N点转化率，温度由T3升高至T2，M点的转化率相应增大。
2．（24-25高二下·福建莆田·期末）将合成精细化学品是实现“碳中和”的有效途径。工业上可利用和反应合成二甲醚：
Ⅰ．kJ·mol-1
Ⅱ．kJ·mol-1
回答下列问题：
（1）反应Ⅰ在 (填“低温”或“高温”)条件下能自发进行。
（2）CO和直接转化为气态和水蒸气的热化学方程式为 。
（3）向某恒容绝热的密闭容器中充入1mol和3mol发生反应Ⅰ、Ⅱ．下列说法不能说明反应达到平衡状态的是___________(填字母)。
A．的物质的量分数保持不变 B．
C．混合气体的密度不发生变化 D．保持不变
（4）一定温度下，在容积为VL的刚性密闭容器中，充入1mol和3mol发生反应Ⅰ，tmin达到平衡状态，测得压强为起始压强的三分之二。
①0~tmin内， mol L-1 min-1(用含字母的代数式表示，下同)。
②该温度的化学平衡常数 。
③保持反应物平衡转化率不下降，提高反应速率可采取的措施有 (写一种)。
（5）250℃、3MPa时发生反应Ⅰ、Ⅱ，初始投料比与平衡时的转化率和二甲醚的选择性的关系如下图。
①当时，二甲醚的产率为 。
②当时，二甲醚的选择性随氢碳比增大而显著增大的原因是 。
【答案】（1）低温
（2）kJ·mol-1
（3）C
（4） 使用高效催化剂
（5）19.2% 时，随着氢碳比增大，反应Ⅰ、Ⅱ的转化率均增大，但反应Ⅰ比Ⅱ增大的更显著(或其他合理答案)
【解析】（1）反应Ⅰ是气体分子数减小的放热反应，根据ΔG=ΔH-TΔS<0，可知该反应在低温条件下能自发进行；
（2）CO和直接转化为气态和水蒸气的方程式为：，依据盖斯定律可知该反应为Ⅰ-2Ⅱ，则该反应的反应热；
（3）A．的物质的量分数保持不变说明两个反应的正、逆反应速率相等，反应平衡，A正确；B．根据平衡定义可知，说明反应达到平衡，B正确；C．所有的反应物和产物都是气体，且为恒容容器，则密度恒定不变，当混合气体的密度不发生变化，不能证明反应达到平衡，C错误；D．是反应Ⅱ的浓度商，当其不变的时候，即当其等于平衡常数时，反应达到平衡状态，D正确；故选C；
（4）压强之比等于气体物质的量之比，设平衡时生成二甲醚的物质的量为xmol，得三段式：
结合题中信息可知，，解得x=。
①0~tmin内，；
②该温度的化学平衡常数；
③保持反应物平衡转化率不下降，即平衡不移动，此时提高反应速率可采取的措施有使用高效催化剂；
（5）①设投入的氢气为3mol，二氧化碳为1mol，则二甲醚的理论产量为0.5mol，根据图像可知此时消耗的二氧化碳的物质的量1mol×30%=0.3mol，根据二甲醚的选择性可知，，二甲醚的产率为；
②对比反应Ⅰ、Ⅱ可知，当时，二甲醚的选择性随氢碳比增大而显著增大的原因是时，随着氢碳比增大，反应Ⅰ、Ⅱ的转化率均增大，但反应Ⅰ比Ⅱ增大的更显著。
3．减少汽车尾气的排放是环境保护的重要内容之一，已知生成尾气的相关热化学方程式为：
Ⅰ．
Ⅱ．
请回答下列问题：
（1）反应Ⅱ可以在 （填“高温”“低温”或“任意温度”）条件下自发进行。
（2）若反应Ⅲ的平衡常数表达式为，则其热化学方程式为 。
（3）若在恒温恒压容器中只发生反应Ⅲ，下列能说明达到平衡状态的是______（填字母代号）。
A． B．混合气体的密度不变
C． D．混合气体的平均摩尔质量不变
（4）在三个容器均为1L的恒容密闭容器中，分别充入和，在三种不同实验条件下只发生反应Ⅲ（体系各自保持温度不变），反应体系总压强随时间变化如图所示：
①温度： （填“>”“<”或“=”）。
②CO的平衡转化率：Ⅰ Ⅱ（填“>”“<”或“=”）。
③反应速率：a点的 b点的（填“>”“<”或“=”）。
④时的平衡常数 （是以分压表示的平衡常数，分压=总压×物质的量分数）。
（5）某研究小组探究催化剂对转化率的影响。将和按物质的量之比以一定的流速通过两种不同的催化剂进行反应，相同时间内测量逸出气体中含量，从而确定尾气脱氮率（即的转化率），结果如下图所示：
a点 （填“是”或“不是”）对应温度下的平衡脱氮率，说明其理由： 。
【答案】（1）低温
（2）
（3）BD
（4）> < >
（5）不是 该反应为放热反应，平衡脱氮率应随温度升高而下降且与催化剂类型无关，根据曲线Ⅱ可知，脱氮率仍随温度升高而上升，a点对应温度的平衡脱氮率应该更高。
【解析】（1）反应Ⅱ的、，根据吉布斯自由能变化的计算公式可知反应Ⅱ可以在低温条件下自发进行；
（2）化学平衡常数，所以反应Ⅲ的化学方程式为：，根据盖斯定律：反应Ⅲ=2反应Ⅱ-反应Ⅰ，，反应Ⅲ得热化学方程式为： ；
（3）可逆反应达到平衡状态的标志是：正、逆反应速率相等且各物质的浓度保持不变，与浓度相等，不能说明反应达平衡状态，A错误；反应Ⅲ在恒温恒压容器中（容器体积V可变）发生，混合气体的密度，反应前后均为气体，根据质量守恒定律，m不变，因为是恒温恒压条件，V在变， 是变量，反应达平衡时不变，所以混合气体的密度不变，能说明反应Ⅲ达到平衡状态，B正确；反应Ⅲ，由系数关系得，达平衡时应为，C错误；混合气体的平均摩尔质量，m不变，n(气体总物质的量)是变量，也是变量，反应达平衡时不变，因此混合气体的平均摩尔质量不变能说明反应Ⅲ达到平衡状态，D正确；故答案选BD；
（4）①对比Ⅱ、I可知，I到达平衡时间短且起始压强增大，应是升高温度，；
②I与Ⅱ相比，I中温度较高，正反应为放热反应，平衡向逆反应方向移动，CO的转化率减小，转化率I<Ⅱ；
③对比Ⅱ、Ⅲ可知，平衡时压强不变，Ⅲ到达平衡时间缩短，改变条件反应速率加快且不影响平衡移动，Ⅲ应是使用了催化剂，催化剂能降低反应活化能，加快反应速率，所以a点的大于b点的；
④设转化的CO的物质的量为x，则反应三段式为：
恒容条件压强之比等于物质的量之比，所以有 ，解得x=0.35mol，各物质的分压分别为：、、、，；
（5）由图可知a点不是对应温度下的平衡脱氮率，对于曲线II而言，a点时反应没有达到平衡状态(460℃左右达到平衡)，同时该反应正向为放热反应，平衡脱氮率应随温度升高而下降且与催化剂类型无关，根据曲线Ⅱ可知，脱氮率仍随温度升高而上升，a点对应温度的平衡脱氮率应该更高。
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