【知识点详解】
1. **熵变与焓变与自发反应**
在化学反应中,熵(S)和焓(H)的变化是判断反应是否自发的重要依据。根据吉布斯自由能(Gibbs Free Energy, ΔG)的定义,ΔG = ΔH - TΔS,其中T是绝对温度。当ΔG < 0时,反应自发进行。题目中的第一道选择题解释了这个概念,指出熵增加或焓减少的反应通常会自发进行。
2. **平衡常数与化学反应**
平衡常数(K)是衡量化学平衡时反应物与生成物浓度关系的参数。第二道题涉及到平衡常数的计算,通过已知两个反应的平衡常数推导目标反应的平衡常数。平衡常数与反应方程式中物质的系数有关,如果反应方程式倒置,平衡常数取倒数。
3. **可逆反应与化学平衡**
第三道题讨论了一个可逆反应,SiCl4(g) + 2H2(g) → Si(s) + 4HCl(g)。在这个反应中,增大压强会使平衡向气体分子数减少的方向移动,即逆反应方向,因此SiCl4的转化率降低,A选项错误。同时,由于反应是可逆的,即使反应开始时SiCl4为1mol,也不能吸收QkJ的热量,因为反应不会进行到底,B选项错误。速率与浓度的关系由反应速率定律给出,C选项中的速率计算错误,因为它没有考虑速率与浓度的关系。D选项正确,因为吸收的热量与生成的HCl量与化学方程式的比例一致,足以被100mL 1mol·L^-1的NaOH溶液中和。
4. **化学反应速率与平衡**
第四题考察了反应速率与平衡的关系。当v(逆) > v(正)时,平衡逆向移动,SO3的百分含量下降。因此,t0到t1期间,SO3的百分含量最高。
5. **温度与化学平衡常数**
温度与化学平衡常数K的关系表明,随着温度升高,K值增大,意味着反应向生成物方向进行,即该反应是吸热反应。C选项正确,因为温度升高通常会加快反应速率。A选项错误,因为该反应是吸热反应,而不是放热反应。B选项不准确,因为即使未达到平衡,改变条件(如压力)也可能导致压强变化。D选项错误,因为K值越大,反应物的转化率越高。
6. **合成氨工艺与化学平衡**
合成氨反应N2(g) + 3H2(g) → 2NH3(g)是气体体积减小的放热反应。合成氨工业采用高压和适宜温度,通常在700K左右,而非低温,B选项错误。循环利用原料遵循绿色化学原则,A选项正确。原料气压缩可以提高转化率,C选项正确。催化剂可加速反应速率但不改变平衡位置,D选项正确。
7. **反应速率与浓度**
最后一部分涉及反应速率与反应物浓度的关系。根据v=k[c(H2)][c(I2)],反应速率与H2和I2的浓度乘积成正比。图像D正确地展示了随着H2或I2浓度的增加,反应速率增加。
总结,这些题目涵盖了化学反应的基本原理,包括反应自发性的判断、平衡常数的计算、可逆反应及化学平衡的影响因素、反应速率与浓度的关系以及工业生产过程中的化学原理。这些都是高中化学学习的核心内容。