2.3 化学反应的方向
一、单选题
1．下列反应中，熵减小的是
A．2HI (g)=H2 (g)+I2 (g)
B．NH4NO3爆炸：2NH4NO3 (s)=2N2 (g)+4H2O (g)+O2 (g)
C．2O3 (g)=3O2 (g)
D．4NH3 (g)+5O2 (g)=4NO (g)+6H2O (1)
2．关于反应CaSO4(g)=CaO(g)+SO2(g) △H>0，△S>0。下列说法正确的是
A．低温下能自发进行 B．任意温度下都不能自发进行
C．高温下能自发进行 D．任意温度下都能自发进行
3．用丙烯、氨气、氧气为原料，在催化剂作用下可以合成丙烯腈。反应的化学方程式为 。下列说法正确的是
A．该反应一定可以自发进行
B．上述反应的平衡常数
C．上述反应中每得到1 mol ，转移电子的数目约为
D．一定温度下，使用高效催化剂可以提高平衡时的产率
4．下列有关化学反应方向及判据的说法中不正确的是
A．ΔH>0、ΔS<0的反应在任何温度下都不能自发进行
B．2NaHCO3(s)=Na2CO3+H2O(g)+CO2(g) ΔH>0，该反应加热时能自发进行，原因反应的熵增大
C．焓变和熵变都与反应的自发性有关，但焓变或熵变不可以单独作为反应自发性的判据
D．自发反应就是能较快进行的反应，非自发反应就是无法进行的反应
5．下列有关化学反应的叙述一定正确的是
A．凡是放热反应都是自发的，吸热反应都是非自发的
B．一个化学反应需要加热才能进行，该反应为吸热反应
C．应用盖斯定律，可计算某些难以直接测量的化学反应的焓变
D．同温同压下，在光照和点燃条件下的不同
6．下列关于物质熵的大小比较合理的是
A．相同压强下，lmolH2O(50℃)>1molH2O(80℃)
B．相同温度和压强下，1molCO2(g)<2molCO(g)
C．标准状况下，1molSO2
7．是一种重要的化工原料，主要用于生产三氧化硫、亚硫酸盐等，生产的反应为 。实验室用浓硫酸和固体反应制取少量。排放到大气中会形成酸雨。下列有关生产反应的说法正确的是
A．反应的
B．反应中每消耗转移的电子的物质的量为
C．升温、加压和使用催化剂能增大的生成速率
D．当时，说明该反应处于平衡状态
8．反应Si(s)＋3HCl(g) SiHCl3(g)＋H2(g)；ΔH=-225 kJ·mol-1可用于粗硅的提纯。下列关于该反应的说法正确的是
A．每反应1 mol Si需断裂4 mol Si—Si键
B．该反应在任何条件下均能自发进行
C．该反应的平衡常数表达式为K=
D．升高温度可以提高反应物的平衡转化率
9．某化学反应的 H=-125kJ·mol-l， S=-8kJ·mol-l·K-l，则此反应在下列哪种情况下可自发进行
A．仅在低温下自发进行 B．仅在高温下自发进行
C．在任何温度下都不能自发进行 D．在任何温度下都能自发进行
10．C-H键活化是有机反应中的“圣杯”，图中表示在Pt-Ru金属团簇上气态转化为HCHO的部分反应路径，Ⅰ代表第x个中间产物，TS代表第x个过渡态。下列说法正确的是
A．该过程中整个体系放热，而且熵增
B．生成最稳定产物的反应能垒为48.6 kJ·mol
C．在生成Ⅰ-3产物的两个过渡态中，都有C-H键的断裂
D．分子脱去的两个H原子都吸附在Pt上更稳定
11．在常温下为固体，结构和白磷类似，呈正四面体形，与互为同素异形体。已知：断裂和所需要的能量分别为和，下列说法错误的是
A．含有，而且分子的熔沸点比高
B．反应放热，故比稳定
C．分解生成在任何温度下均能自发进行
D．和的相互转化为氧化还原反应
12．下列说法正确的是
A．2NO(g)+2CO(g)===N2(g)+2CO2(g)在常温下可自发进行，则该反应的ΔH＞0
B．一定条件下反应N2+3H22NH3达到平衡时，3v正(H2)=2v逆(NH3)
C．向0.1 mol·L1 CH3COONa溶液中加入少量水，溶液中比值增大
D．Na2O2与足量的水反应生成0.2 mol O2，转移电子数目为0.8×6.02×1023
二、多选题
13．关于反应A(g)+B(g)C(g) ΔH＜0，下列说法中，正确的是
A．一定是自发反应
B．温度升高，化学反应速率加快
C．反应物浓度增大，平衡向正反应方向移动
D．催化剂不参与化学反应
14．工业上可采用CH3OHCO+2H2的方法来制取高纯度的CO和H2。我国学者采用量子力学方法，通过计算机模拟，研究了在钯基催化剂表面上甲醇制氢的反应历程，其中吸附在钯催化剂表面上的物质用*标注。下图为计算机模拟的各步反应的能量变化示意图，下列说法正确的是
A．温度较低时不利于该反应自发进行
B．决速步骤的能垒(活化能)为53.6kJ/mol
C．过渡态II的稳定性小于过渡态V
D．由CH3OH*(g)经过渡态I生成CH3O*+H*的过程要释放能量，断裂极性共价键
15．一种制取晶体硅的反应为：SiHCl3(g)+H2(g)Si(s)+3HCl(g) =236.1 kJ·mol-1。下列说法正确的是
A．该反应在任何条件下均能自发进行
B．其他条件不变，增大压强，平衡常数K减小
C．E(Si-H)+3E(Si-Cl)+E(H-H)-E(Si-Si)-3E(H-C)=236.1 kJ·mol-1(其中E表示键能)
D．总体积一定，当反应体系内混合气体的密度不再发生变化时反应到达平衡
16．金属配合物催化氨氧化转化为氮是一种很有前途的氨氧化转化工艺。锰(Ⅲ)配合物催化氨气氧化的能量变化如图1，反应历程如图2，锰的配合物用表示，图3表示配合物，锰为价。
下列说法正确的是
A．该反应的主要决速步骤是的生成
B．在标准状态下反应不能自发进行
C．该反应涉及6电子和转移
D．图2中化学反应方程式为
三、填空题
17．试判断下列体系的熵变是大于0，还是小于0。
(1)水蒸气冷凝成水_______________；
(2)CaCO3(s)CaO(s)+CO2(g)________________；
(3)乙烯聚合成聚乙烯________________
(4)N2O4(g)2NO2(g)________________________________
18．（1）对于化学反应CaCO3(s)CaO(s)+CO2(g)，，，常温下该反应__________（填“能”或“不能”）自发进行，分解反应要自发进行，温度T应高于__________K。
（2）对于反应2NO(g)+2CO(g) N2(g)+2CO2(g)，在、下，，，反应在常温下__________（填“能”或“不能”）自发进行。
四、计算题
19．磷石膏是湿法生产磷酸的固体废弃物，用磷石膏生产硫酸或硫，既可减少对环境的污染又可使资源循环利用。回答下列问题：
用焦炭、硫磺等均可还原磷石膏。已知下列反应：
I.CaSO4(s)+2C(s)=CaS(s)+2CO2(g) H1=+226kJ mol 1
II.3CaSO4(s)+CaS(s)=4CaO(s)+4SO2(g) H2=akJ mol 1
III.3CaS(s)+CaSO4(s)=4CaO(s)+4S(s) H3=bkJ mol 1
①反应(I)能在_______(填“低温”“高温”或“任何温度”)下自发进行。
②用硫磺还原CaSO4反应为2CaSO4(s)+S(s)=2CaO(s)+3SO2(g)，其 H=_______kJ·mol-1(用含a、b的代数式表示)。
五、实验题
20．超音速飞机在平流层飞行时，尾气中的NO会破坏臭氧层。科学家正在研究利用催化技术将尾气中的NO和CO转变成CO2和N2，化学方程式如下：2NO+2CO 2CO2+N2，为了测定在某种催化剂作用下的反应速率，在某温度下用气体传感器测得不同时间的NO和CO浓度如表：
时间／s 0 1 2 3 4 5
c(NO)/ mol·L-1 1.00×10-3 4.50×10-4 2.50×10-4 1.50×10-4 1.00×10-4 1.00×10-4
c(CO)/ mol·L-1 3.60×10-3 3.05×10-3 2.85×10-3 2.75×10-3 2.70×10-3 2.70×10-3
请回答下列问题(均不考虑温度变化对催化剂催化效率的影响)：
（1）在上述条件下反应能够自发进行，则反应的△H________0(填写“＞”、“＜”、“=”)。
（2）前2s内的平均反应速率v(N2)=_____________________。
（3）假设在密闭容器中发生上述反应，投入相等的反应物，反应刚开始时下列措施能提高NO反应速率的是_______。
A．选用更有效的催化剂 B．升高反应体系的温度
C．降低反应体系的温度 D．缩小容器的体积
（4）研究表明：在使用等质量催化剂时，催化剂比表面积会影响化学反应速率。为了分别验证温度、催化剂比表面积对化学反应速率的影响规律，某同学设计了三组实验，部分实验条件已经填在下面实验设计表中，请在下表中填入剩余的实验条件数据。
实验编号 T/℃ NO初始浓度mol·L-1 CO初始浓度mol·L-1 催化剂的比表面积m2·g-1 达到平衡的时间分钟
Ⅰ 280 l.20×10-3 5.80×10-3 82 200
Ⅱ l.20×10-3 124 120
Ⅲ 350 5.80×10-3 124 5
通过这3组实验，可以得出的温度、催化剂比表面积对化学反应速率的影响规律是___________________________________________________________.
六、原理综合题
21．工业上用CO和H2反应制备二甲醚(CH3OCH3)的条件是压强2.0~10.0 MPa，温度300 ℃的设备中进行如下反应。
①CO(g)+2H2(g)CH3OH(g) ΔH=-90.7 kJ/mol
②CH3OCH3(g)+H2O(g)2CH3OH(g） ΔH=23.5 kJ/mol
③CO(g)+H2O(g)CO2(g)+H2(g) ΔH=-41.2 kJ/mol
请回答下列问题：
(1)总反应3CO(g)+3H2(g)CH3OCH3(g)+CO2(g)的ΔH=___kJ/mol，据此可判断该反应在________条件下可自发进行（填“低温”、“高温”或“任意温度”）。
(2)在温度和容器容积不变的条件下发生反应①，能说明该反应达到平衡状态的依据是___。(填字母)
a.容器中压强保持不变 b.混合气体中c(CO)不变
c.正(CO)=逆(H2) d.c(CH3OH)=c(CO)
(3)在容积为2 L的恒温密闭容器中加入a mol CH3OCH3(g)和a molH2O(g)发生反应②，达到平衡后若再加入a mol CH3OCH3(g)重新达到平衡时，CH3OCH3的转化率___________(填“增大”“减小”或“不变”)。
(4)850 ℃时在一容积为10 L的密闭容器中通入一定量的CO和H2O(g)发生反应③，CO和H2O(g)浓度变化如图所示。那么反应进行到10分钟时，该体系放出的热量为______________________kJ。
22．“低碳经济”已成为全世界科学家研究的重要课题。为减小和消除CO2对环境的影响，一方面世界各国都在限制其排放量，另一方面科学家加强了对CO2创新利用的研究。
（1）已知：①CO（g）+H2O（g）H2（g）+CO2（g） ΔH=-41 kJ·mol-1
②C（s）+2H2（g）CH4（g） ΔH=-73kJ·mol-1
③2CO（g）C（s）+CO2（g） ΔH=-171 kJ·mol-1
写出CO2与H2反应生成CH4 和H2O（g）的热化学方程式： __________________。
（2）目前工业上有一种方法是用CO2来生产燃料甲醇。为探究该反应原理，在容积为2L的密闭容器中，充入1 molCO2和3.25 mol H2在一定条件下发生反应，测得CO2、CH3OH（g）和H2O（g）的物质的量（n）随时间的变化如图所示：
①从反应开始到平衡，氢气的平均反应速率v（H2）=_____________。
②下列措施一定不能使CO2的转化率增大的是_____________（选填编号）。
A．在原容器中再充入1molCO2
B．在原容器中再充入1molH2
C．在原容器中再充入1mol氦气
D．使用更有效的催化剂
E.缩小容器的容积
F.将水蒸气从体系中分离
（3）煤化工通常研究不同条件下CO转化率以解决实际问题。已知在催化剂存在条件下反应：CO（g）+H2O（g）H2（g）+CO2（g）中CO的平衡转化率随及温度变化关系如图所示：
①上述反应的逆反应方向是_____________反应（填“吸热”或“放热”）；
②对于气相反应，用某组分（B）的平衡分压（pB）代替平衡浓度（cB）也可以表示平衡常数（记作Kp），则该反应的Kp的表达式为______________，提高，则Kp_____________（填“变大”、“变小”或“不变”）。使用铁镁催化剂的实际工业流程中，一般采用400 ℃左右、=3～5，采用此条件的原因可能是___________。
试卷第1页，共3页
试卷第1页，共3页
参考答案：
1．D
【详解】A．虽反应前后气体总物质的量不变，但该反应，结合自发进行，则属于熵增，A错误；
B．反应后气体总物质的量增大，属于熵增，B错误；
C．反应后气体总物质的量增大，属于熵增，C错误；
D．反应后气体总物质的量减小，属于熵减，D正确；
故选D。
2．C
【详解】依据复合判据，若小于0，反应可以自发进行，而该反应，，要使得，因为，所以要减去一个更大的正数，才能小于0，所以T是高温时自发进行，答案选C。
3．A
【详解】A．反应是气体体积增大的反应，，又因为该反应是放热反应，则恒成立，所以该反应一定可以自发进行，故A正确；
B．的平衡常数的表达式K=，故B错误；
C．上述反应中每得到1 mol ，消耗1.5molO2，转移6mol电子，数目约为，故C错误；
D．催化剂不改变平衡移动的方向，使用高效催化剂不可以提高平衡时的产率，故D错误；
故选A。
4．D
【分析】根据自发反应的判据焓变和熵变进行判断，利用吉布斯自由能与零的关系进行判断；
【详解】A．ΔH>0、ΔS<0的反应满足△H﹣T△S>0，该反应在任何温度都不能自发进行，A正确；
B．2NaHCO3(s)＝Na2CO3+H2O(g)+CO2(g)的△H＞0、△S＞0，反应加热能自发进行，说明△H﹣T△S＜0，则该反应能自发进行是因为体系的熵增大，B正确；
C．焓变和熵变都与反应的自发性有关，△H﹣T△S＜0为判断反应进行的综合判据，则焓变或熵变不能单独作为反应自发性的判据，C正确；
D．非自发反应在一定条件下可进行，如饱和食盐水电解时生成氯气和氢气，反应能否自发进行与反应的速率大小无关，有些反应能自发进行，其反应速率很小，如金属的腐蚀，D错误；
故选答案D；
【点睛】此题考查反应方向的判断；注意温度T始终是大于零的。
5．C
【详解】A．放热反应有利于反应的自发进行，但是不一定所有的放热反应都是自发反应，吸热反应也不一定都不能自发进行，如碳酸氢铵分解等就是自发进行的吸热反应，A错误；
B．吸热反应实质是反应物所具有的总能量低于生成物所具有的总能量，与反应条件无关，B错误；
C．反应的焓变与 变化过程无关，只与初始和终了状态有关，对某些难以直接测量的反应焓变，可以根据盖斯定律设计过程利用已知反应焓变计算，C正确；
D．根据盖斯定律，反应的焓变只与始态和终态有关，与过程无关，所以这两个条件下，反应△H相同，D错误；
故答案为：C。
6．B
【分析】熵即体系的混乱度，体系越混乱，熵越大。
【详解】A．相同压强下，80℃下H2O分子运动速率较50℃大，混乱度比50℃大，熵较大，即相同压强下，lmolH2O(50℃)的熵<1molH2O(80℃)的熵，A错误；
B．2molCO(g)含有的分子数比1molCO2(g)多，相同温度和压强下，2molCO(g)的混乱度较大，故相同温度和压强下，1molCO2(g)的熵<2molCO(g)的熵，B正确；
C．标况下SO3是液体SO2是气体，1molSO2的熵大于lmolSO3的熵，C错误；
D．单晶硅由硅原子直接形成空间网状结构，二氧化硅由硅和氧形成空间网状结构，单晶硅中原子较二氧化硅中更有序，故相同条件下，1mol单晶硅的熵小于1mol二氧化硅晶体的熵，D错误；
答案选B。
7．C
【详解】A．该反应气体系数之和减小，所以 S<0，A错误；
B．未指明温度和压强，22.4L氧气的物质的量不一定是1mol，B错误；
C．升温可以增大活化分子百分数，加压可以增大单位体积内活化分子数，催化剂可以降低反应活化能，都可以加增大SO3的生成速率，C正确；
D．平衡时各物质的浓度不再改变，但c(SO2)和c(SO3)不一定相等，这与初始投料和转化率有关，D错误；
综上所述答案为C。
8．C
【详解】A．晶体硅是空间网状结构，每个硅原子连接周围4个硅原子，所以每个Si—Si键由两个Si原子共同构成，故1单位硅单质有2单位Si—Si键，则每反应1 mol Si需断裂2 mol Si—Si键，故A错误；
B．该反应是一个熵减的反应，需满足才能自发进行，故B错误；
C．因为Si为固体，不计入平衡常数计算，因此反应的平衡常数表达式为K=，故C正确；
D．该反应为放热反应，升高温度平衡向吸热方向进行，即逆向进行，将降低反应物的平衡转化率，故D错误。
故答案选：C。
9．A
【分析】根据复合判据 G=ΔH-T S＜0，可自发进行。
【详解】 H=-125kJ·mol-l， S=-8kJ·mol-l·K-l， G=ΔH-T S=-125kJ·mol-l+T×8kJ·mol-l·K-l， G＜0，解得T=15.625K，即在低温下可自发进行，答案为A。
10．B
【详解】A．由图可知，反应物的能量高于生成物的能量，该过程中整个体系放热，反应中气态和催化剂结合，属于熵减的过程，故A错误；
B．物质的能量越低越稳定，由题可知最稳定的反应物是I-2，生成最TS-3的反应能垒为-29.7 kJ·mol+78.3 kJ·mol=48.6 kJ·mol，故B正确；
C．由I-2、I-3、I-4的结构简式可知，在生成Ⅰ-3产物的两个过渡态中，都没有C-H键的断裂，故C错误；
D．由I-3、I-4的结构简式可知，分子脱去的两个H原子都吸附在Pt时的能量比分别吸附在Pt、Au上时的能量高，则分子脱去的两个H原子分别吸附在Pt、Au上时最稳定，故D错误；
故选B。
11．D
【详解】A．由信息可知，两者都为分子构成的物质，则分子量越大，分子间作用力越大，熔沸点越高，A正确；
B．为反应放热，则后者能量低，能量越低越稳定，故故比稳定，B正确；
C．N4(g)分解生成N2的热化学方程式为N4(g)=2N2(g) ΔH=6×154kJ/mol-2×945kJ/mol=-968 kJ/mol，ΔH<0，为气体增多的反应，所以ΔS>0，任何温度下都可以满足ΔH-TΔS<0，即任何温度下均能自发进行，C正确；
D．与转化过程没有化合价改变，不是氧化还原反应，D错误；
故选D。
12．C
【详解】2NO(g)+2CO(g)===N2(g)+2CO2(g)反应的ΔS＜0，在常温下可自发进行，需要ΔH＜0，A错误；一定条件下反应N2+3H22NH3达到平衡时，正逆反应速率相等，即2v正(H2)=3v逆(NH3)，B错误；向0.1 mol·L1 CH3COONa溶液中加入少量水，水解平衡常数Kh保持不变，Kh=，加入少量水碱性变弱，c(OH)变小，变大，C正确；2Na2O2+2H2O===4NaOH+O2↑，每生成1 mol O2，转移电子数目为2×6.02×1023，故生成0.2 mol O2，转移电子数目为0.4×6.02×1023，D错误。
13．BC
【详解】A．该反应气体系数之和减小，所以ΔS＜0，该反应ΔH＜0，所以当温度较低时满足ΔG=ΔH-TΔS＜0，反应自发，而不是一定自发，A错误；
B．温度升高，活化分子增多，反应速率加快，B正确；
C．根据平衡移动原理可知，反应物浓度增大，平衡向正反应方向移动，C正确；
D．催化剂通过改变反应途径降低反应的活化能，所以会参与化学反应，D错误；
综上所述答案为BC。
14．AC
【详解】A．通过图中信息CH3OH*和CO*+2H2(g)的相对能量得到该反应是吸热反应，反应气体增多，熵变增大，根据自由能得到该反应在较高温度下能自发进行，因此温度较低时不利于该反应自发进行，故A正确；
B．决速步骤的能垒(活化能)最大的阶段即过渡态V，活化能为179.6kJ/mol，故B错误；
C．过渡态II相对能量比过渡态V相对能量高，根据能量越低越稳定，因此过渡态II稳定性小于过渡态V，故C正确；
D．由CH3OH*(g)经过渡态I生成CH3O*+H*的过程断裂极性共价键，要吸收能量，故D错误。
综上所述，答案为AC。
15．CD
【详解】Ａ．该反应为气体系数和增大的反应，所以ΔS>0，已知ΔH>0，若反应能自发进行需要ΔG = ΔH - T·ΔS<0，则该反应应该在高温下能够进行，所以A项错误；
Ｂ．平衡常数K只与温度有关，与压强无关，温度不变，K不变，B项错误；
Ｃ．反应焓变△H=反应物键能总和-生成物键能总和，E(Si-H)+3E(Si-Cl)+E(H-H)-E(Si-Si)-3E(H-C)=236.1 kJ·mol-11，C项正确；
Ｄ．ρ=，总体积一定，但生成物中硅为固体，所以m发生变化，密度不变说明达到平衡状态，所以D项正确；
答案选CD。
16．AC
【详解】A．由图1可知，的能垒最大，该反应的主要决速步骤，故A正确；
B．由图1可知在标准状态下反应过程中，，能自发进行，故B错误；
C．由图2，可知该反应涉及6电子和转移，故C正确；
D．由图2，化学反应方程式为，故D错误。
故选AC。
17． (ΔS＜0 ΔS＞0 ΔS＜0 )ΔS＞0
【详解】(1)同一物质的熵与其聚集状态有关：S(g)＞S(1)＞S(s)，所以水蒸气冷凝成水，熵值减小，即ΔS＜0；
(2)CaCO3(s)=CaO(s)+CO2(g)反应过程中生成气体，熵值增加，即ΔS＞0 ；
(3)乙烯聚合成聚乙稀，有气体反应生成固体，熵值减小，即ΔS＜0；
(4)N2O4(g)=2NO2(g)正反应为气体体积增大的反应，熵值增加，即ΔS＞0。
点睛：明确熵变的判断方法是解题关键，在同一条件下，不同的物质熵值不同，且一物质的熵与其聚集状态及外界条件还有关，一般来说，S(g)＞S(l)＞S (s)，在密闭的条件下，体系有从有序自发地转变为无序的倾向，该变化过程体系的熵增大．熵值越大，体系的混乱程度越大。
18． 不能 1050.7 能
【详解】（1）298 K时，ΔH-TΔS=178.2 kJ·mol-1-298 K×169.6×10-3 kJ·mol-1·K-1=127.7 kJ·mol-1＞0，故常温下反应不能自发进行。当ΔH-TΔS=0时，T= =1 050.7 K，故当T＞1 050.7 K时，ΔH-TΔS＜0，反应才能自发进行，故答案为不能，1050.7。
（2）298 K，ΔH-TΔS=-113.0 kJ·mol-1-298 K×(-145.3×10-3 kJ·mol-1·K-1)=-69.7 kJ·mol-1＜0，因此常温下反应能自发进行，故答案为能。
【点睛】化学反应能否自发进行要由反应的焓变和熵变共同决定，反应能否自发进行取决于ΔH-TΔS的大小，ΔH-TΔS＜0反应能自发进行，ΔH-TΔS＞0，反应不能自发进行。
19． 高温
【详解】①反应(I)是吸热反应(ΔH＞0)，熵增的反应(ΔS＞0)，根据ΔG＝ΔH－TΔS＜0,得出该反应在高温下自发进行；故答案为：高温。
②已知：
Ⅱ.3CaSO4(s)+CaS(s)=4CaO(s)+4SO2(g) H2=akJ mol 1
Ⅲ.3CaS(s)+CaSO4(s)=4CaO(s)+4S(s) H3=bkJ mol 1
根据盖斯定律（Ⅱ×3－Ⅲ）/4即得到硫磺还原CaSO4反应为2CaSO4(s)+S(s)＝2CaO(s)+3SO2(g)的ΔH= kJ·mol 1；故答案为：。
20． ＜ 1.88×10-4 mol·L－1·s－1 ABD 在其他条件相同时，温度越高，催化剂比表面积越大，化学反应速率越快。
【分析】（1）发生反应2NO+2CO 2CO2+N2，该反应为气体减少，△S＜0非自发，由△G=△H-T△S可知，该反应一定为放热才有可能自发；（2）根据v=计算v（NO），再利用速率之比等于化学计量数之比计算v（N2）；（3）达到平衡时提高NO转化率，应使平衡向正反应移动，根据平衡移动原理结合选项解答，注意不能只增大NO的浓度；（4）Ⅰ、Ⅱ研究的是催化剂的比表面积对速率的影响，因此可确定Ⅱ中温度为280℃，Ⅱ、Ⅲ的催化剂比表面积相同，研究的是温度对速率的影响，Ⅰ、Ⅲ催化剂的比表面积不同，温度不同，研究温度、催化剂的比表面积对反应速率的影响。
【详解】（1）发生反应2NO+2CO 2CO2+N2，该反应为气体减少，△S＜0非自发，由△G=△H-T△S可知，该反应一定为放热才有可能自发，即△H＜0；（2）v（NO）==3.75×10-4mol/（L s），速率之比等于化学计量数之比，所以v（N2）=v（NO）=×3.75×10-4mol/（L s）=1.88×10-4mol/（L s）；（3）A、催化剂不影响平衡的移动，选项A错误，B、该反应放热，升高温度平衡向逆反应移动，NO的转化率降低，选项B错误，C、该反应放热，降温平衡正向移动，NO转化率增大，选项C正确，D、缩小体积，增大压强，平衡向体积减小的方向运动，即正向移动，NO转化率增大，选项D正确，答案选CD；（4）Ⅰ、Ⅱ研究的是催化剂的比表面积对速率的影响，Ⅱ、Ⅲ的催化剂比表面积相同，研究的是温度对速率的影响，Ⅰ、Ⅲ催化剂的比表面积不同，温度不同，研究温度、催化剂的比表面积对反应速率的影响，Ⅱ与Ⅰ温度相同，平衡不移动，平衡浓度相同，但Ⅱ催化剂比表面积增大，达平衡时间短，Ⅲ与Ⅱ的催化剂比表面积相同，Ⅲ温度高，温度升高，不仅达平衡时间缩短，平衡向左移动，使NO的平衡浓度也增大，故通过这3组实验，可以得出的温度、催化剂比表面积对化学反应速率的影响规律是：在其他条件相同时，温度越高，催化剂比表面积越大，化学反应速率越快。
【点睛】本题考查化学平衡的计算、平衡移动影响因素、影响速率因素探究实验，题目计算量大、阅读量大，是对学生心理素质的考验，难度较大，注意三段式解题法的理解运用，全面掌握基础知识。
21． -246.1 低温 ab 减小 49.44
【分析】（1）①CO(g)+2H2(g)═CH3OH(g) △H1=-90.7kJ mol-1 ②2CH3OH(g)═CH3OCH3(g)+H2O(g)△H2=-23.5kJ mol-1 ③CO(g)+H2O(g)═CO2(g)+H2(g) △H3=-41.2kJ mol-1，根据盖斯定律，①×2+②+③计算△H；如反应能自发进行，应满足△H-△S T＜0；
（2）当化学反应达到平衡状态时，正逆反应速率相等，各物质的浓度不再发生变化；
（3）根据勒夏特列原理可知，增大一种反应物的浓度，化学平衡正向移动，其他物质的转化率增大，而该物质的转化率则减小；
（4）根据图片可知，10min时反应已经达到平衡，转化的CO的物质的量为10L×(0.2mol/L-0.08mol/L)=1.2mol，再根据反应③的热化学方程式进行计算即可。
【详解】（1）①CO(g)+2H2(g)═CH3OH(g) △H1=-90.7kJ mol-1 ②2CH3OH(g)═CH3OCH3(g)+H2O(g)△H2=-23.5kJ mol-1 ③CO(g)+H2O(g)═CO2(g)+H2(g) △H3=-41.2kJ mol-1，根据盖斯定律，①×2+②+③得3CO(g)+3H2(g)CH3OCH3(g)+CO2(g) △H=2×(-90.7kJ mol-1)+( -23.5kJ mol-1)+( -41.2kJ mol-1)=-246.1kJ mol-1，反应的△S＜0，如满足△H-△S T＜0，则应在低温下进行，故答案为：-246.1kJ/mol；低温；
（2）a．反应前后气体的系数和变化，容器内压强保持不变，可说明达到平衡状态，a正确；
b．混合气体中c（CO）不变，可说明达到平衡状态，b正确；
c．正(CO)=逆(H2)由于CO、H2的系数不是相等，故说明正、逆反应速率不相等，不能说明达到平衡状态，c错误；
d．c（CH3OH）=c（CO），不能说明正逆反应速率相等，d错误；
故答案为：ab；
（3）根据勒夏特列原理可知，增大一种反应物的浓度，化学平衡正向移动，其他物质的转化率增大，而该物质的转化率则减小，故在容积为2 L的恒温密闭容器中加入a mol CH3OCH3(g)和a molH2O(g)发生反应②，达到平衡后若再加入a mol CH3OCH3(g)重新达到平衡时，CH3OCH3的转化率减小，故答案为：减小；
（4）根据图片可知，10min时反应已经达到平衡，转化的CO的物质的量为10L×(0.2mol/L-0.08mol/L)=1.2mol，结合反应③的热化学方程式可知此时放出的热量为：1.2mol×41.2kJ mol-1=49.44kJ，故答案为：49.44。
22． CO2（g）+4H2（g）CH4（g）+2H2O（g） △H=-162 kJ·mol-1 0.1125mol·L-1·min-1 ACD 吸热 不变 催化剂的活性温度在400℃左右；且投料比=3 ~5时，CO的平衡转化率较高，成本小
【详解】（1）根据盖斯定律②+③-2×①可知CO2与H2反应生成CH4 和H2O（g）的热化学方程式CO2（g）+4H2（g）CH4（g）+2H2O（g）△H=-162 kJ·mol-1。故答案为CO2（g）+4H2（g）CH4（g）+2H2O（g） △H=-162 kJ·mol-1
（2）①用CO2来生产燃料甲醇的化学方程式为CO2+3H2CH3OH+H2O，从反应开始到平衡，H2的物质的量变化了2.25mol，则物质的量浓度变化2.25mol÷2L=1.125mol/L，反应在10min时达到平衡，v（H2）=1.125 mol/L÷10min=0.1125 mol·L-1·min-1。
②A.在原容器中再充入1molCO2将使CO2的转化率降低；在原容器中再充入1molH2，反应向正反应方向移动，会使CO2的转化率升高；在原容器中再充入1mol氦气，由于体积不变，所以浓度不变，因此对反应无影响；催化剂不能改变平衡状态，只能改变反应速率；缩小容器的容积可以增大压强，由于反应中反应物的化学计量数之和大于生成物，故反应会向正反应方向移动，使CO2的转化率升高；将水蒸气从体系中分离会使反应向正反应方向移动，使CO2的转化率升高；故选ACD。
（3）①从图中可以看到，随着反应温度升高，CO的平衡转化率降低，故正反应是放热反应，所以逆反应是吸热反应。
②用平衡分压（pB）代替平衡浓度（cB）表示平衡常数Kp=。提高，对Kp无影响，故Kp不变。使用铁镁催化剂的实际工业流程中，一般采用400 ℃左右、=3～5，采用此条件的原因可能是：催化剂的活性温度在400℃左右；且投料比=3 ~5时，CO的平衡转化率较高，成本小。
答案第1页，共2页
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