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化学反应进行的方向一、选择题1．知道了某过程有自发性之后，则下列说法正确的是()A．可判断过程的方向B．可确定过程是否一定会发生C．可预测过程发生完成的快慢D．可判断过程的热效应解析：选A。判断某反应是否自发，只是判断反应的方向，与反应是否一定会发生、反应的快慢、反应的热效应无关。2．下列关于化学反应焓变的叙述中，正确的是()A．化学反应的焓变与反应的方向无关B．化学反应的焓变直接决定了反应的方向C．焓变为正的反应都是吸热反应D．焓变为正的反应都能自发进行解析：选C。反应能否自发进行(反应进行的方向)是由ΔH－TΔS决定的，与ΔH、ΔS和T都有关。焓变只表达化学反应是释放能量还是吸收能量，不能用来独立判断反应的自发性。3．(2019·宜昌高二月考)“熵”表示体系的混乱度，它的符号是“S”。下列变化中，ΔS0的是()A．3Fe(s)＋4H2O(g)===Fe3O4(s)＋4H2(g)B．2NO2(g)===N2O4(l)C．2IBr(l)===I2(s)＋Br2(g)D．(NH4)2CO3(s)===2NH3(g)＋CO2(g)＋H2O(g)解析：选B。选项B中的反应是由气体转化为液体，混乱度减小，ΔS0。4．下列对熵的理解不正确的是()A．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．与外界隔离的体系，自发过程将导致体系的熵减小D．25℃、1.01×105Pa时，2N2O5(g)===4NO2(g)＋O2(g)是熵增的反应解析：选C。对于同一物质，由固→液→气三态熵值逐渐增大，故A正确；熵指的是体系混乱程度，越混乱其熵值越大，故B正确；自发过程有熵增的倾向，故C错误；对于D选项中的反应，由于反应后气体分子数增多，熵值增大，故D正确。5．下列反应过程中，ΔH0且ΔS0的是()A．NH3(g)＋HCl(g)===NH4Cl(s)B．CaCO3(s)===CaO(s)＋CO2(g)C．4Al(s)＋3O2(g)===2Al2O3(s)D．HCl(aq)＋NaOH(aq)===NaCl(aq)＋H2O(l)解析：选B。A是熵减的放热反应；C是熵减的放热反应；D是放热反应。6．25℃、1.01×105Pa时，反应2N2O5(g)===4NO2(g)＋O2(g)ΔH＝＋56.76kJ/mol自发进行的原因是()A．是吸热反应B．是放热反应C．是熵减反应D．熵增效应大于能量效应解析：选D。由所给的热化学方程式可知，该反应为熵增加的吸热反应，其中熵的变化是自发进行的原因。7．下列反应在常温下均为非自发反应，在高温下仍为非自发的是()A．2Ag2O(s)===4Ag(s)＋O2(g)B．2Fe2O3(s)＋3C(s)===4Fe(s)＋3CO2(g)C．N2O4(g)===2NO2(g)D．6C(s)＋6H2O(l)===C6H12O6(s)解析：选D。A.2Ag2O(s)===4Ag(s)＋O2(g)是吸热的熵增反应，在高温下能自发进行，故A不选；B.2Fe2O3(s)＋3C(s)===4Fe(s)＋3CO2(g)是吸热的熵增反应，在高温下能自发进行，故B不选；C.N2O4(g)===2NO2(g)是吸热的熵增反应，在高温下能自发进行，故C不选；D.6C(s)＋6H2O(l)===C6H12O6(s)是吸热的熵减反应，无论在低温还是高温下均为非自发反应，故D选。8．实现“节能减排”和“低碳经济”的一项重要课题就是如何将CO2转化为可利用的资源。目前工业上有一种方法是用CO2来生产燃料甲醇。一定条件下发生反应：CO2(g)＋3H2(g)CH3OH(g)＋H2O(g)，如图表示该反应过程中能量(单位为kJ·mol－1)的变化。下列关于该反应的说法中，正确的是()A．ΔH＞0，ΔS＞0B．ΔH＞0，ΔS＜0C．ΔH＜0，ΔS＜0D．ΔH＜0，ΔS＞0解析：选C。根据反应过程中能量变化的情况可知反应物的总能量高于生成物的总能量，反应放热，ΔH＜0；该反应发生后气体的物质的量减小，ΔS＜0。9．已知吸热反应2CO(g)===2C(s)＋O2(g)，设ΔH和ΔS不随温度而变化，下列说法中正确的是()A．低温下能自发进行B．高温下能自发进行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解析：选D。已知反应2CO(g)===2C(s)＋O2(g)的ΔH＞0，ΔS＜0，所以ΔH－TΔS＞0，反应在任何温度下都不能自发进行，A、B、C错误，D正确。10．反应CH3OH(l)＋NH3(g)===CH3NH2(g)＋H2O(g)在某温度下自发向右进行，若反应的|ΔH|＝17kJ·mol－1，|ΔH－TΔS|＝17kJ·mol－1，则下列正确的是()A．ΔH0，ΔH－TΔS0B．ΔH0，ΔH－TΔS0C．ΔH0，ΔH－TΔS0D．ΔH0，ΔH－TΔS0解析：选A。该反应在一定温度下能够自发的向右进行，这说明ΔH－TΔS一定是小于0，根据方程式可知该反应的ΔS＞0，所以如果ΔH＜0，则该反应在任何温度下都是自发进行的，而该反应在一定温度下才能自发的向右进行，因此该反应的反应热ΔH＞0，故选A。11．汽车尾气(含烃类、CO、NO与SO2等)是城市主要污染源之一，治理的办法之一是在汽车排气管上装催化转化器，它使NO与CO反应生成可参与大气生态循环的无毒气体，其反应原理是2NO(g)＋2CO(g)===N2(g)＋2CO2(g)。由此可知，下列说法中正确的是()A．该反应是熵增大的反应B．该反应不能自发进行，因此需要合适的催化剂C．该反应常温下能自发进行，催化剂条件只是加快反应的速率D．该反应常温下能自发进行，因为正反应是吸热反应解析：选C。只使用催化剂便可使尾气发生转化，故此反应能自发进行。因反应是气体物质的量减小的反应，故熵减小。因熵减小不利于反应自发进行，故自发进行的原因是反应放热。12．下列内容与结论不相对应的是()选项内容结论A一个反应的ΔH0，ΔS0反应一定不能自发进行B硝酸铵溶于水可自发进行因为该反应的ΔS0CH2O(g)变成H2O(l)ΔS0DH2(g)＋F2(g)===2HF(g)的ΔH＝－271kJ·mol－1，ΔS＝＋8J·mol－1·K－1反应在任意温度下都能自发进行解析：选A。A.根据ΔG＝ΔH－TΔS可知，如果一个反应的ΔH＞0、ΔS＞0，则在高温下可以自发进行，A错误；B.硝酸铵溶于水为熵增的过程，B正确；C.对于同一种物质气态时熵值最大，其次是液体、固态，因此H2O(g)变成H2O(l)，熵变小于0，C正确；D.由于该反应是放热的熵增反应，因此ΔG＝ΔH－TΔS＜0，反应在任意温度下都能自发进行，D正确。二、非选择题13．在化学反应A(g)＋B(g)2C(g)＋D(g)ΔH＝QkJ·mol－1发生的过程中，能量变化如图所示，回答下列问题。(1)Q________(填“＞”“＜”或“＝”)0。(2)熵变ΔS________(填“＞”“＜”或“＝”)0。(3)该反应________(填“能”或“不能”)自发进行。(4)升高温度，平衡常数K________(填“增大”“减小”或“不变”)，平衡向________方向移动。解析：(1)根据图像可知，该反应是放热反应，故Q＜0。(2)根据反应特点可知，该反应是熵值增大的反应。(3)根据ΔG＝ΔH－TΔS0可知，该反应能自发进行。(4)升高温度，平衡向逆反应方向移动，平衡常数减小。答案：(1)＜(2)＞(3)能(4)减小逆反应14．根据所学的知识和经验，判断下列变化在常温下的焓变、熵变及方向性，填表。变化ΔHΔS方向性H2O(l)―→H2O(g)CaO(s)＋SO2(g)===CaSO3(s)2Fe3＋(aq)＋Cu(s)===2Fe2＋(aq)＋Cu2＋(aq)NH4Cl(s)===HCl(g)＋NH3(g)解析：先判断ΔH的“＋”“－”，再由S(g)＞S(l)＞S(s)判断ΔS的“＋”“－”，最后根据常温(298K)判断ΔH－TΔS的“＋”“－”。答案：变化ΔHΔS方向性H2O(l)―→H2O(g)＞0＞0不能自发CaO(s)＋SO2(g)===CaSO3(s)＜0＜0自发2Fe3＋(aq)＋Cu(s)===2Fe2＋(aq)＋Cu2＋(aq)＜0＞0自发NH4Cl(s)===HCl(g)＋NH3(g)＞0＞0不能自发15.已知在100kPa、298.15K时石灰石的分解反应为CaCO3(s)===CaO(s)＋CO2(g)ΔH＝＋178.3kJ/molΔS＝＋160.4J/(mol·K)。回答下列问题：(1)该反应________(填“能”或“不能”)自发进行。(2)根据本题反应数据分析，温度________(填“能”或“不能”)成为反应方向的决定因素。(3)若温度能决定反应方向，则该反应自发进行的最低温度是________(保留一位小数)。解析：(1)ΔG＝ΔH－TΔS＝＋178.3kJ/mol－298.15K×(＋160.4×10－3)kJ/(mol·K)≈＋130.5kJ/mol＞0，所以该反应不能自发进行。(2)因为该反应ΔH0、ΔS0，所以根据ΔG＝ΔH－TΔS可知，在温度较高的时候，ΔG可能小于0。(3)根据ΔH－TΔS0时，反应可自发进行，则反应自发进行的最低温度T＝ΔHΔS≈1111.6K。答案：(1)不能(2)能(3)1111.6K