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第三节 化学反应的方向
一、单选题
1．自由能的变化是判断反应进行方向的复合判据。时，反应能自发进行。已知工业上常利用和来制备水煤气，化学方程式为，则下列说法正确的是
A．，低温下该反应能自发进行
B．，高温下该反应能自发进行
C．，低温下该反应能自发进行
D．，高温下该反应能自发进行
2．汽车尾气处理系统中发生的反应为，对该反应的判断正确的是
A． B．
C． D．
3．下列诗句描述的场景，属于的化学变化的是
A．滴水成冰三九天，寒流袭卷盖方圆
B．天街小雨润如酥，草色遥看近却无
C．春蚕到死丝方尽，蜡炬成灰泪始干
D．千锤万凿出深山，烈火焚烧若等闲
4．甲烷的催化重整是制备合成气的重要方法，反应如下： ，下列有关说法正确的是
A．该反应在高温下可以自发进行
B．该反应中四种分子均为非极性分子
C．和分子中的碳原子杂化方式相同
D．和分子的立体构型分别为正四面体和V型
5．已知反应2C(s)＋O2(g) ===2CO(g)的ΔH<0，ΔS>0。设ΔH和ΔS不随温度而变，下列说法中正确的是(　　)
A．低温下才能自发进行 B．高温下才能自发进行
C．任何温度下都能自发进行 D．任何温度下都不能自发进行
6．下列过程一定不能自发进行的是
A．2N2O5(g)=4NO2(g)＋O2(g)　ΔH＞0
B．2H2(g)＋O2(g)=2H2O(l)　ΔH＜0
C．(NH4)2CO3(s)=NH4HCO3(s)＋NH3(g)　ΔH＞0
D．2CO(g)=2C(s)＋O2(g)　ΔH＞0
7．“CO2加氢制CH3OH”以铜基催化剂可在低温常压下实现，其反应历程如图所示(吸附在催化剂表面上的粒子用标注)。下列说法正确的是
A．CO2、H2O和CH3OH均为极性分子
B．反应涉及极性键与非极性键的断裂和生成
C．CO2中C、H2O中O和CH3OH中C所对应的键角依次减小
D．
8．下列说法正确的是（　　）
A．常温常压下，1mol蔗糖完全水解生成葡萄糖分子的数目为2NA (NA表示阿伏加德罗常数的值)
B．乙烷、苯、葡萄糖溶液均不能使酸性高锰酸钾溶液褪色
C．NH4Cl和HCl形成的混合溶液中，可能存在c(Cl-)>c(NH4+)=c(H+)>c（OH-）
D．SiO2(s) +2C(s)=Si(s)+2CO(g)在常温下不能自发进行，则该反应的△H<0
9．利用废气制取单质硫的常见途径有：①；②用ZnO与反应生成ZnS，再用溶液浸取ZnS得到单质硫。下列说法正确的是
A．途径①中，
B．途径①中
C．途径②中，ZnO是反应的催化剂
D．途径②中每回收32g硫，理论消耗
10．基本概念和理论是化学思维的基石。下列叙述错误的是
A．洪特规则认为基态原子中填入简并轨道的电子总是先单独分占，且自旋平行
B．VSEPR理论认为VSEPR模型与分子的空间结构相同
C．热力学理论认为化学反应总是向着自由能减小的方向进行，直到体系达到平衡
D．同一化学反应，只要起始和终止的状态与量相同，加催化剂后，反应总的热效应一定不会发生改变
二、多选题
11．利用超分子可以对一些物质进行分离，例如利用杯酚(杯酚用“ ”表示)分离C60和C70的过程如图所示：
下列说法不正确的是（　　）
A．晶体熔点：杯酚＞C60＞C70
B．操作①用到的玻璃仪器有漏斗、烧杯、玻璃棒
C．杯酚与C60分子之间形成分子间氢键
D．杯酚易溶于氯仿，难溶于甲苯
12．工业上从海水中制溴的步骤为：(I)先把盐卤加热到363K后控制pH为3.5，通入氯气把溴置换出来；(II)再用空气把溴吹出并用碳酸钠溶液吸收；(III)最后再用硫酸酸化，单质溴又从溶液中析出。其中，碳酸钠溶液吸收溴单质的反应可以分三步进行，其反应的机理如图所示。下列说法正确的是（　　）
第一步：
第二步：
第三步：
A．1molH－O中含有的电子数为9NA
B．第二步反应为Br2在OH-中歧化，产生Br-和BrO-
C．当第(III)步产生1molBr2时则转移的电子数为2NA
D．该反应机理说明BrO-的稳定性较差
三、填空题
13．生物质合成气可用于合成燃料甲醇。已知： 。
已知该反应的，该反应的焓变和熵变随温度变化很小，可视为常数，则此反应自发进行的温度范围是　 　(保留两位小数)。
14．已知合成氨反应的ΔS=-198.9×10-3kJ/(mol·K)，判断在300℃(573K)时反应是否能自发进行，计算说明理由　 　。
15．习近平总书记十分重视生态环境保护，多次对生态文明建设作出重要指示。试回答下列与环境有关的问题：
(1)煤燃烧产生的烟气中含有氮的氧化物，用 CH4催化还原 NOx可消除氮氧化物的污染。
已知：①CH4(g)＋2NO2(g)=N2(g)＋CO2(g)＋2H2O(g) H＝－867.0 kJ·mol－1；
②2NO(g)＋O2(g)=2NO2(g) H＝－112.2 kJ·mol－1；
③适量的 N2和 O2完全反应，每生成 5.6 L(标准状况下)NO 时，吸收 22.5 kJ的热量。则CH4(g)＋4NO(g)=2N2(g)＋CO2(g)＋2H2O(g) H＝　 　kJ·mol－1；反应①在高温下　 　(填“能”或“不能”)自发进行。
(2)在汽车排气系统中安装三元催化转化器，可发生下列反应：2NO(g)＋2CO(g)2CO2(g)＋N2(g)。在某恒容密闭容器中通入等物质的量的 CO 和 NO，在不同温度(T)下发生上述反应时，c(CO)随时间(t)的变化曲线如图所示：
①该反应的正反应为　 　(填“放热”或“吸热”)反应。
②温度为 T2 时，反应达到平衡时 NO 的转化率为　 　。
③温度为 T1 时，该反应的平衡常数 K＝　 　。
(3)目前烟气脱硝采用的技术有选择性非催化还原法(SNCR)脱硝技术和选择性催化还原法(SCR)脱硝技术。若用 NH3作还原剂，则主 要 反 应 可 表 示 为 4NH3(g) ＋ 4NO(g) ＋O2(g)4N2(g)＋6H2OH<0，其中体系温度对 SNCR 技术脱硝效率的影响如图所示：
①SNCR 技术脱硝的最佳温度为　 　，SNCR与 SCR 技术相比，SCR 技术的反应温度不能太高，其原因是　 　。
②由题给信息分析，当体系温度过高时，SNCR 技术脱硝效率降低，其可能的原因是　 　。
16．I.工业合成氨是人类科学技术的一项重大突破，目前已有三位科学家因其获得诺贝尔奖，反应为，。请回答下列问题：
（1）常温下，合成氨反应　 　（填“能”或“不能”）自发进行，其平衡常数表达式K=　 　。
（2）　 　温（填“高”或“低”）有利于提高反应速率，　 　温（填“高”或“低”）有利于提高平衡转化率，综合考虑催化剂活性等因素，工业常采用400 500℃。
（3）针对反应速率与平衡产率的矛盾，我国科学家提出了解决方案：双温—双控—双催化剂。使用Fe-TiO2·xHy双催化剂，通过光辐射产生温差（如体系温度为495℃时，Fe的温度为547℃，而TiO2·xHy的温度为415℃）。（纵坐标为反应达平衡时NH3的浓度）
该方案的优势：　 　。
Ⅱ.合成氨工艺可以进一步优化，实现尿素的合成，简易流程图如下：
（4）步骤Ⅱ中制氢气原理如下：，，恒容容器中，对于以上反应，能加快反应速率的是　 　。
A.升高温度 B.充入He C.加入催化剂
（5）已知，整个合成尿素的流程中，甲烷的利用率为80%，100吨甲烷为原料能够合成　 　吨尿素。
Ⅲ.NH4HSO4在分析试剂、医药、电子工业中用途广泛。室温时，向100mL0.1mol/LNH4HSO4溶液中滴加0.1mol/LNaOH溶液，得到溶液pH与NaOH溶液体积的关系曲线如图所示：
（6）试分析图中a、b、c、d四个点，水的电离程度最大的是　 　；
（7）在b点，溶液中各离子浓度由大到小的排列顺序是　 　；
（8）在cd段发生反应的离子方程式为　 　。
四、解答题
17．有机物A是烃的含氧衍生物，在同温同压下，A蒸气对乙醇蒸气的相对密度是2，13.8gA完全燃烧后，若将燃烧的产物通过碱石灰，碱石灰的质量会增加30.6g；若将燃烧产物通过浓硫酸，浓硫酸的质量会增加10.8g．若将13.8gA与足量金属钠充分反应，所得氢气的体积为5.04L（标准状况）．通过计算确定A的相对分子质量、分子式及结构简式．
五、复合题
18．利用CH4超干重整CO2技术，可以得到富含CO和H2的化工原料气，对碳达峰和碳中和有重要意义，反应如下：CH4(g)+CO2(g)2CO(g)+2H2(g)　=+247.4kJ·mol 1
（1）反应过程中断裂的化学键属于_____。
A．离子键 B．极性共价键
C．非极性共价键 D．氢键
（2）该反应的熵变 S　 　0(填“>”“=”或“<”)，需要在　 　条件下进行(填“低温”或“高温”)。
（3）CO2的电子式为　 　；1molCO2中含有　 　molπ键。
（4）含硫元素的微粒有很多，例如、、、、，其中的分子结构如下图所示，像一顶皇冠，请回答下列问题：
①64g中含有的键数目是　 　。
②中S原子的杂化轨道类型是　 　，的空间结构是　 　。
③分子的VSEPR模型是　 　，是　 　(填“极性”或“非极性”)分子。
答案解析部分
1．【答案】D
【知识点】焓变和熵变
2．【答案】A
【知识点】焓变和熵变
3．【答案】C
【知识点】焓变和熵变
4．【答案】A
【知识点】极性分子和非极性分子；原子轨道杂化方式及杂化类型判断；焓变和熵变
5．【答案】C
【知识点】焓变和熵变
6．【答案】D
【知识点】焓变和熵变
7．【答案】D
【知识点】共价键的形成及共价键的主要类型；键能、键长、键角及其应用；极性分子和非极性分子；焓变和熵变
8．【答案】C
【知识点】焓变和熵变；离子浓度大小的比较；蔗糖与淀粉的性质实验
9．【答案】D
【知识点】焓变和熵变；氧化还原反应的电子转移数目计算
10．【答案】B
【知识点】原子核外电子排布；原子轨道杂化方式及杂化类型判断；焓变和熵变
11．【答案】A,C
【知识点】化学键；分子晶体；晶体熔沸点的比较；相似相溶原理及其应用
12．【答案】B,D
【知识点】氧化还原反应的电子转移数目计算
13．【答案】T<409.45K
【知识点】焓变和熵变
14．【答案】否，=ΔH-TΔS=-92.0kJ/mol-573K×(-198.9×10-3)kJ mol-1 K-1=+21.97kJ/mol＜0，所以该反应不能自发进行
【知识点】焓变和熵变
15．【答案】－1 159.2；能；放热；95%；80；925 ℃(920－930 ℃均正确)；温度太高，降低催化剂活性；温度过高，使 SNCR 脱硝技术的主要反应的平衡逆向移动
【知识点】焓变和熵变
16．【答案】能；；高；低；① “热Fe”高于体系温度，N2在“热Fe”表面断裂，有利于提高合成氨反应速率② “冷Ti”低于体系温度，氨气在“冷Ti”表面生成，有利于提高氨的平衡产率；AC；400t；a；c(Na+)>c()>c()>c(H+)=c(OH-)；+OH-=NH3·H2O
【知识点】焓变和熵变；离子浓度大小的比较
17．【答案】解：在同温同压下，A蒸气对乙醇蒸气的相对密度是2，则A的相对分子质量为：46×2=92；
13.8g A完全燃烧后，将燃烧的产物通过碱石灰，碱石灰的质量会增加30.6g为燃烧生成二氧化碳、水的质量，若将燃烧产物通过浓硫酸，浓硫酸的质量会增加10.8g为水的质量，故燃烧生成二氧化碳质量为：30.6g﹣10.8g=19.8g，
13.8g A的物质的量为： =0.15mol，燃烧生成水的物质的量为： =0.6mol，二氧化碳的物质的量为： =0.45mol，
根据原子守恒，有机物A分子中C原子数目为： =3、H原子数目为： =8，故O原子数目为： =3，故有机物A的分子式为C3H8O3；
将13.8gA（0.15mol）与足量金属钠充分反应，所得氢气的体积为5.04L（标准状况），生成氢气的物质的量为： =0.225mol，说明0.15molA分子中含有0.45mol羟基，则A的结构简式为：CH2（OH）CH（OH）CH2OH，
答：A的相对分子质量为92，分子式为C3H8O3，结构简式为CH2（OH）CH（OH）CH2OH．
【知识点】有机分子式的推断与计算
18．【答案】（1）B
（2）>；高温
（3）；2
（4）2NA；sp3；三角锥形；平面三角形；非极性
【知识点】共价键的形成及共价键的主要类型；极性分子和非极性分子；原子轨道杂化方式及杂化类型判断；焓变和熵变
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