课时精练09 化学反应的方向-2022-2023学年高二化学精讲精练（人教选择性必修1）（解析版）

课时精练09化学反应的方向1．实验证明，多数能自发进行的反应都是放热反应。下列对此说法的理解正确的是(　　)A．所有的放热反应都是自发进行的B．所有的自发反应都是放热的C．焓变是影响反应是否具有自发性的一个重要因素D．焓变是决定反应是否具有自发性的唯一判据【答案】C【解析】多数能自发进行的反应都是放热反应，并不是所有能自发进行的反应都是放热反应，既然说“多数”，必定存在特例，所以只能说焓变是影响反应是否具有自发性的一个重要因素，但不是唯一因素。2．下列关于焓变与反应方向的叙述中正确的是(　　)A．化学反应的焓变与其反应的方向无关B．化学反应的焓变直接决定了反应的方向C．反应焓变为正值时不利于反应自发进行D．焓变为负值的反应都能自发进行【答案】C【解析】可逆反应的两个反应其焓变的数值相等，但是符号(变化趋势)相反，故A项错误；焓变对反应方向有直接影响，但不能决定反应进行的方向，B项错误；焓变为负值的反应多数能自发进行，但有的也不是自发反应，D项错误；焓变为正值，吸收热量，体系能量升高，不利于反应自发进行，C项正确。3．下列变化中ΔS<0的是(　　)A．固体NaCl溶于水B．液态水变为水蒸气C．N2(g)+3H2(g)2NH3(g)D．2HgO(s)=2Hg(l)+O2(g)【答案】C【解析】固体物质溶于水，固态物质变为液态物质或气态物质，液态物质变为气态物质，其过程均属于熵增加的过程，即ΔS>0。有气体参加或生成的化学反应，通常可由反应前后气体分子数变化来判断其熵变，在化学反应中，反应物气体分子数比生成物气体分子数多的反应，一般属于熵减小的反应，即ΔS<0；反应物气体分子数比生成物气体分子数少的反应，一般属于熵增加的反应，即ΔS>0。4．下列反应△S>0的是()A．HCl(g)+NH3(g)=NH4Cl(s)B．2CO(g)=2C(s)+O2(g)C．N2(g)+3H2(g)=2NH3(g)D．CaCO3(s)=CaO(s)+CO2(g)【答案】D 【解析】A项，该反应为气体系数之和减小的反应，ΔS＜0，A不符合题意；B项，该反应为气体系数之和减小的反应，ΔS＜0，B不符合题意；C项，该反应为气体系数之和减小的反应，ΔS＜0，C不符合题意；D项，该反应为气体系数之和增大的反应，ΔS＞0，D符合题意；故选D。5．以下判断正确的是()A．C(s)+CO2(g)=2CO(g)△H＞0，该反应常温下不能自发B．2Mg(s)+O2(g)=2MgO(s)△H＜0，该反应高温才能自发C．自发反应的熵一定增大，非自发反应的熵一定减小D．放热反应都可以自发进行，而吸热反应不能自发进行【答案】A【解析】A项，在高温下△G=△H-T△S＜0反应能进行，△H＞0，该反应常温下不能自发，故A正确；B项，△G=△H-T△S＜0反应能进行，由于△H＜0，则该反应在常温就能自发进行，故B错误；C项，自发进行的反应熵值不一定增大，化学反应的方向由焓变和熵变共同决定，非自发反应的熵不一定减小，故C错误；D项，不能根据焓变判断反应的自发性，放热反应不一定都是自发进行的，吸热反应也可能是自发进行，如碳酸氢铵的分解，故D错误；故选A。6．冰融化为水的过程的焓变和熵变正确的是(　　)A．ΔH>0，ΔS<0B．ΔH<0，ΔS>0C．ΔH>0，ΔS>0D．ΔH<0，ΔS<0【答案】C【解析】冰融化为水是熵增过程，该过程吸热，ΔH>0。7．在25℃、1.01×105Pa下，反应2N2O5(g)=4NO2(g)+O2(g)　ΔH=+56.7kJ·mol-1能自发进行的合理解释是(　　)A．该反应是分解反应B．该反应的熵增效应大于焓变效应C．该反应是熵减反应D．该反应是放热反应【答案】B【解析】该反应是吸热反应，但不能只用焓判据来判断反应进行的方向。该反应是熵增反应，且能够自发进行，说明该反应的熵增效应大于焓变效应，B项正确。8．下列反应在任意温度下一定能自发进行的是(　　)A．2NaCl+2H2O2NaOH+Cl2↑+H2↑B．NH3(g)+HCl(g)=NH4Cl(s)　ΔH<0C．CaCO3(s)=CaO(s)+CO2(g)　ΔH>0D．X2Y2(g)=X2(g)+Y2(g)　ΔH<0【答案】D 【解析】A项，需通电才能进行，为非自发反应；B项，ΔH<0、ΔS<0，在低温下ΔH-TΔS<0，反应能自发进行；C项，ΔH>0，ΔS>0，在高温下ΔH-TΔS<0，反应能自发进行；D项，ΔH<0，ΔS>0，在任何温度下ΔH-TΔS<0，反应一定能自发进行。9．下表中内容与结论相对应的是(　　)选项内容结论AH2O(g)变成H2O(l)ΔS>0B硝酸铵溶于水可自发进行该过程的ΔS>0C一个反应的ΔH>0，ΔS>0该反应一定不能自发进行DH2(g)+F2(g)2HF(g)的ΔH=-546.6kJ·mol-1，ΔS=+173.8J·mol-1·K-1该反应在任意温度下都不能自发进行【答案】B【解析】物质由气态变为液态，混乱度减小，即ΔS<0，A项错误；硝酸铵溶于水是吸热的熵增加过程，ΔS>0，该过程可自发进行，B项正确；ΔH>0，ΔS>0时，根据复合判据可知，高温时ΔH-TΔS<0，即高温条件下，该反应能自发进行，C项错误；由ΔH<0，ΔS>0知，ΔH-TΔS<0，该反应在任意温度下都能自发进行，D项错误。10．下列说法中正确的是(　　)A．凡是放热反应都是能自发进行的反应，而吸热反应都是非自发进行的反应B．自发反应一定是熵增加的反应，非自发反应一定是熵减小或不变的反应C．熵增加且放热的反应一定是自发反应D．非自发反应在任何条件下都不能发生【答案】C【解析】一个反应的ΔH-TΔS<0，则该反应是自发反应，由此可看出ΔH和ΔS都对反应有影响，不能由单方面决定，A、B两项错误；熵增加即ΔS>0，放热反应的ΔH<0，代入公式得ΔH-TΔS<0，故该反应一定是自发反应，C项正确；非自发的反应，可以通过改变条件，从而使ΔH-TΔS<0，达到自发，D项错误。11．下列反应在常温下能自发进行，且既能用焓判据又能用熵判据解释的是(　　)A．HCl(g)+NH3(g)=NH4Cl(s)B．C(s)+CO2(g)=2CO(g)C．2Na2O2+2H2O=4NaOH+O2↑D．Ba(OH)2·8H2O+2NH4Cl=BaCl2+2NH3↑+10H2O【答案】C【解析】A项，反应中熵减小，不能用熵判据解释；B项，反应是吸热反应，ΔH>0，且常温下不能自发进行，不能用焓判据解释；C项，反应是放热的熵增反应，既能用焓判据又能用熵判据解释；D项，反应是吸热的熵增反应，不能用焓判据解释。12．25℃、1．01×105Pa时，反应2N2O5(g)=4NO2(g)+O2(g)　ΔH=+109．8kJ·mol-1 ，该反应能自发进行的原因是(　　)A．该反应是吸热反应B．该反应是放热反应C．该反应是熵减小的反应D．该反应的熵增大效应大于能量效应【答案】D【解析】该反应是吸热反应，能够自发进行是由于该反应为熵增大的反应，并且熵增效应大于能量效应。13．下列变化过程的焓变(△H)和熵变(△S)均大于零的是()A．H2O(g)→H2O(l)B．N2(g)+O2(g)=2NO(g)C．2H2O2(l)=2H2O(l)+O2(g)D．Ag+(aq)+Cl-(aq)=AgCl(s)【答案】B【解析】A项，H2O(g)→H2O(l)的过程放热，混乱度降低，所以焓变(△H)和熵变(△S)均小于零，A错误；B项，N2(g)+O2(g)=2NO(g)属于吸热反应，焓变(△H)大于零，反应能够自发进行，所以△S大于零，B正确；C项，2H2O2(l)=2H2O(l)+O2(g)为放热反应，△H小于零，气体系数变大，熵变(△S)均大于零，C错误；D项，Ag+(aq)+Cl-(aq)=AgCl(s)，由自由移动的阴阳离子转化成难溶的沉淀，熵变(△S)均小于零，D错误；故选B。14．下列说法正确的是()A．常温下，1molSO2的熵小于1molSO3B．自发反应，CO2(g)+H2(g)CO(g)+H2O(g)　，则C．可以把CO分解：2CO(g)=O2(g)+C(s)，收集碳，实现变废为宝D．NaNO2溶于水，ΔH＞0，ΔS＜0【答案】B【解析】A项，常温下，SO2为气体，SO3为非气体，气体的混乱度大于非气体，则1molSO2的熵大于1molSO3，故A错误；B项，已知该反应为自发反应，则ΔH-TΔS＜0，若ΔH＞0，则一定有ΔS＞0，故B正确；C项，该反应为气体分子数减小的吸热反应，ΔH＞0，ΔS＜0，在任何温度下ΔH-TΔS＜0，即在任何温度下都不能自发进行，故C错误；D项，NaNO2溶于水为吸热过程，混乱度增大，故ΔH＞0，ΔS＞0，故D错误；故选B。15．已知甲烷隔绝空气在不同温度下有可能发生如下两个裂解反应：①CH4(g)C(s)+2H2(g)；②2CH4(g)C2H2(g)+3H2(g)某同学为了得到用天然气制取炭黑的允许温度范围和最佳温度，在图书馆中查到了如下热力学数据：反应①的ΔH(298K)=+74.848kJ·mol-1，ΔS(298K)=+80.674J·mol-1·K-1。反应②的ΔH(298K)=+376.426kJ·mol-1，ΔS(298K)=+220.211J·mol-1·K-1。 已知焓变和熵变随温度变化很小。请参考上述信息，回答下列问题：(1)这两个反应在　　　(填“高温”或“低温”)下自发进行。 (2)反应①在常温下　　　　(填“能”或“不能”)自发进行。 (3)制取炭黑的允许温度范围为　　　　。 (4)为了提高甲烷的炭化程度，下面四个温度中最合适的是　　　　(填字母) A．905.2KB．927KC．1273KD．2000K【答案】(1)高温(2)不能(3)927.8~1790.4K(4)C【解析】(1)该反应是吸热的熵增反应，在高温下自发进行。(2)ΔH-TΔS=74.848kJ·mol-1-80.674×10-3kJ·mol-1·K-1×298K=50.807kJ·mol-1>0，所以该反应在常温下不能自发进行。(3)甲烷裂解为炭黑和氢气时，ΔH-TΔS=74.848kJ·mol-1-80.674×10-3kJ·mol-1·K-1×T<0，解得T>927.8K；裂解为乙炔时，ΔH-TΔS=376.426kJ·mol-1-220.211×10-3kJ·mol-1·K-1×T<0，解得T>1709.4K，即温度高于1709.4K时自发裂解为乙炔和氢气，所以要制取炭黑，必须控制温度在927.8~1790.4K。(4)要提高甲烷的炭化程度，应在927.8~1790.4K的范围内尽可能提高温度。16．有A、B、C、D四个反应：反应ABCDΔH/(kJ·mol-1)10.51.80-126-11.7ΔS/(J·mol-1·K-1)30.0-113.084.0-105.0(1)在任何温度下都能自发进行的反应是______；(2)任何温度下都不能自发进行的反应是______；(3)另两个反应中，在温度高于______℃时可自发进行的反应是______；在温度低于______℃时可自发进行的反应是______。【答案】(1)C(2)B(3)77A-161.6D【解析】①自发反应需满足△G=ΔH-TΔS＜0，若ΔH＜0且ΔS＞0，则△G一定小于0，反应在任何温度下都能自发进行，故此处填C；②若ΔH＞0且ΔS＜0，则△G一定大于0，反应在任何温度下都不能自发进行，故此处填B；③将反应A对应数据代入ΔH-TΔS＜0计算，得反应自发进行的温度要求为：T＞350K，即350-273=77℃，故此处A、77℃；将反应D对应数据代入ΔH-TΔS＜0计算，得反应自发进行的温度要求为：T＜111.4K，即111.4-273=-161.6℃，故此处D、-161.6℃。 1．(2021年6月浙江选考)相同温度和压强下，关于物质熵的大小比较，合理的是()A．1molCH4(g)＜1molH2(g)B．1molH2O(g)＜2molH2O(g)C．1molH2O(s)＞1molH2O(l)D．1molC(s，金刚石)＞1molC(s，石黑)【答案】B【解析】A项，CH4(g)和H2(g)物质的量相同，且均为气态，CH4(g)含有的原子总数多，CH4(g)的摩尔质量大，所以熵值1molCH4(g)＞1molH2(g)，A错误；B项，相同状态的相同物质，物质的量越大，熵值越大，所以熵值1molH2O(g)＜2molH2O(g)，B正确；C项，等量的同物质，熵值关系为：S(g)＞S(l)＞S(s)，所以熵值1molH2O(s)＜1molH2O(l)，C错误；D项，从金刚石和石墨的结构组成上来看，金刚石的微观结构更有序，熵值更低，所以熵值1molC(s，金刚石)＜1molC(s，石黑)，D错误；故选B。2．(2022年1月浙江选考)AB型强电解质在水中的溶解(可视作特殊的化学反应)表示为AB(s)=An+(aq)+Bn-(aq)，其焓变和熵变分别为ΔH和ΔS。对于不同组成的AB型强电解质，下列说法正确的是()A．ΔH和ΔS均大于零B．ΔH和ΔS均小于零C．ΔH可能大于零或小于零，ΔS大于零D．ΔH和ΔS均可能大于零或小于零【答案】D【解析】强电解质溶于水有的放热，如硫酸铜等；有的吸热，如碳酸氢钠等，所以在水中溶解对应的ΔH可能大于零或小于零。熵表示系统混乱程度。体系越混乱，则熵越大。AB型强电解质固体溶于水，存在熵的变化。固体转化为离子，混乱度是增加的，但离子在水中存在水合过程，这样会引发水的混乱度的变化，让水分子会更加规则，即水的混乱度下降，所以整个溶解过程的熵变ΔS，取决于固体转化为离子的熵增与水合过程的熵减两个作用的相对大小关系。若是前者占主导，则整个溶解过程熵增，即ΔS＞0，反之，熵减，即ΔS＜0。故选D。3．灰锡结构松散，不能用于制造器皿，而白锡结构坚固，可以制造器皿。现把白锡制成的器皿放在0℃、100kPa的室内保存，它是否会变成灰锡而不能再继续使用(已知在0℃、100kPa条件下白锡转化为灰锡的反应焓变和熵变分别为ΔH=-2180.9J·mol-1，ΔS=-6.61J·mol-1·K-1)(　　)A．会B．不会C．不能确定D．升高温度才会【答案】A【解析】在等温、等压条件下，自发反应总是向着ΔH-TΔS<0的方向进行，直至达到平衡状态。因此，在0℃、100kPa条件下，白锡会不会变为灰锡的问题就转化为求算反应：白锡灰锡的“ΔH-TΔS”值的问题。ΔH-TΔS=-2180.9J·mol-1-273K×(-6.61J·mol-1·K-1)=-376.37J·mol-1<0，因此在该条件下白锡会变为灰锡。4．假定X2与Y2 都是理想气体(气体本身不占体积，不考虑气体间相互作用，不考虑碰撞能量损失)，在如图所示的过程中，下列说法正确的是()A．若X2、Y2均为O2，则，混合过程自发进行B．若X2、Y2均为O2，则，混合过程不自发C．若X2、Y2分别为N2与O2，则，混合过程自发进行D．若X2、Y2分别为N2与O2，则，混合过程不自发【答案】C【解析】A项，若X2、Y2均为O2，混合前后气体浓度、分压、温度均相同，则ΔS=0，混合过程自发进行，A错误；B项，若X2、Y2均为O2，混合前后气体浓度、分压、温度均相同，则ΔS=0，混合过程自发进行，B错误；C项，若X2、Y2分别为N2与O2，混合前后气体温度均相同，但浓度、分压均减小，则ΔS>0，混合过程自发进行，C正确；D项，若X2、Y2分别为N2与O2，混合前后气体温度均相同，但浓度、分压均减小，则ΔS>0，混合过程自发进行，D错误；故选C。5．下列对化学反应预测正确的是()选项化学方程式已知条件预测AM(s)==X(g)＋Y(s)ΔH＞0它是非自发反应BW(s)+xG(g)=4Q(g)ΔH＞0，自发反应x可能等于1、2、3CW(s)+xG(g)=4Q(g)＋6G(g)能自发反应ΔH一定小于0D4M(s)+N(g)＋2W(l)=4Q(s)常温下，自发进行ΔH＞0【答案】B【解析】A项，该反应的反应物是固体，生成了气体，所以ΔS>0，该反应的ΔH>0，所以该反应在高温下自发，故A错误；B项，该反应ΔH>0，能自发进行，则ΔS>0，所以x可能等于1、2、3，故B正确；C项，该反应是气体系数之和增大的反应，所以ΔS>0，该反应能自发，则ΔH>0，故C错误；D项，该反应的反应物有气体，反应后无气体，则ΔS<0，该反应常温下能自发进行，则ΔH应该小于0，故D错误；故选B。6．已知体系自由能变化时反应能自发进行．两个氢化反应的与温度的关系如图所示，下列说法正确的是() A．反应①的∆S＜0B．反应②在时的反应速率很快C．温度大于时，反应①能自发进行D．反应②的∆H＞0【答案】C【解析】由图像分析可知：反应①随温度的升高，∆G逐渐减小；反应②随温度的升高∆G逐渐增大，结合∆G=∆H-T∆S分析解答。A项，反应①随温度的升高，∆G逐渐减小，则∆S＞0，故A错误；B项，该题我们可以推测自发反应时的温度，但无法推测什么温度的反应快慢，故B错误；C项，因∆G＜0时，反应能自发进行，反应①在温度大于1000℃时∆G＜0，故此时反应①能自发进行，故C正确；D项，根据数学知识可知，∆H为该图像的截距，而反应而的截距小于0，故∆H＜0，故D错误；故选C。7．(1)已知：298K、101kPa时，反应CaO(s)+SO2(g)=CaSO3(s)　ΔH=-402.0kJ·mol-1，ΔH-TΔS=-345.7kJ·mol-1，若此反应中ΔH和ΔS不随温度变化而变化，则保持此反应自发进行的温度低于　　　　。 (2)已知：H2O(l)=H2O(g)　ΔH=+44.0kJ·mol-1，ΔS=+118。8J·mol-1·K-1。则水的沸点是　　　　　　　。 (3)已知在298K时，由石墨生成金刚石的反应的ΔH=+1.895kJ·mol-1，ΔH-TΔS=+2.866kJ·mol-1，又已知石墨的熵S石=+5.694J·mol-1·K-1，则金刚石的熵S金=　　　　　　　　，这两种碳的同素异形体中更有序的是　　　　。 【答案】(1)2127K(2)370.4K(3)+2.436J·mol-1·K-1　金刚石【解析】(1)ΔH=-402.0kJ·mol-1，ΔH-TΔS=-345.7kJ·mol-1，则有ΔS=(-402.0kJ·mol-1+345.7kJ·mol-1)/298K≈-0.189kJ·mol-1·K-1。要使反应能自发进行，需使ΔH-TΔS<0，即-402.0kJ·mol-1-T×(-0.189kJ·mol-1·K-1)<0，得T<2127K，因此保持此反应自发进行的温度应低于2127K(2)在水沸腾时，ΔH-TΔS=0，则T=ΔH÷ΔS=44.0×103J·mol-1÷118.8J·mol-1·K-1≈370.4K(3)石墨转化为金刚石的反应为C(s，石墨)=C(s，金刚石)，ΔH-TΔS=ΔH-T(S金-S石)=2.866kJ·mol-1，即1．895kJ·mol-1-298K×(S金-5.694×10-3kJ·mol-1·K-1)=+2.866kJ·mol-1，解得S金≈+2.436×10-3kJ·mol-1·K-1=+2.436J·mol-1·K-1。混乱度越小，体系的熵值就越小，或者体系的熵值越小，则越有序。通过上面的计算知S金<S石，则金刚石比石墨更有序。8．已知在100kPa、298.15K时石灰石分解反应: CaCO3(s)=CaO(s)+CO2(g)　ΔH=178.3kJ·mol-1ΔS=160.4J·(mol·K)-1，则:(1)该反应　　　　(填“能”或“不能”)自发进行。 (2)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为　　　　。 【答案】(1)不能　(2)能　(3)1111.6K【解析】(1)ΔG=ΔH-TΔS=178.3kJ·mol-1-298.15K×160.4×10-3kJ·(mol·K)-1≈130.5kJ·mol-1>0，所以该反应不能自发进行(2)因为该反应ΔH>0、ΔS>0，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ΔG=ΔH-TΔS<0时，反应可自发进行，则有:T>ΔH/ΔS≈1111.6K。9．回答下列问题：(1)用钌的配合物作催化剂，一定条件下可直接光催化分解CO2，发生反应：2CO2(g)=2CO(g)+O2(g)，该反应的∆H________(填“>”或“<”，下同)0，∆S_______0，在低温下，该反应________(填“能”或“不能”)自发进行。(2)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，化学方程式为2NO+2CO2CO2+N2。反应在常温下能够自发进行，则反应的∆H______(填“>”或“<”)0。(3)已知在、298K时石灰石分解反应CaCO3(s)=CaO(s)+CO2(g)的∆H＞0、∆S＞0。①常温下，该反应________(填“能”或“不能”)自发进行。②据本题反应数据分析，温度________(填“能”或“不能”)成为反应进行方向的决定因素。(4)已知CaSO4(s)+CO(g)=CaO(s)+SO2(g)+CO2(g)ΔH＝+218kJ·mol-1，该反应能够自发进行的反应条件是__________________________。(5)某吸热反应能自发进行，则该反应的∆S_____(填“>”或“<”)0。【答案】(1)>>不能(2)<(3)不能能(4)高温(5)>【解析】(1)由于CO在O2中燃烧生成CO2为放热反应，则二氧化碳分解生成CO和氧气的反应为吸热反应，∆H＞0，根据化学方程式可知，反应后气体的化学计量数之和增加，∆S＞0，故低温下ΔG=ΔH-TΔS>0，反应不能自发进行；(2)ΔG=ΔH-TΔS＜0时反应自发进行，通过化学方程式可知常温下△S＜0，常温下反应能够自发进行，则△H＜0；(3)①根据ΔG=ΔH-TΔS＜0时反应自发进行，已知∆H＞0，∆S＞0，则常温下不能自发进行；②该反应的∆H＞0、∆S＞0，高温条件下能使ΔG=ΔH-TΔS＜0，而常温条件下ΔG=ΔH-TΔS>0，则该反应中温度能成为决定反应进行方向的因素；(4)该反应的∆S＞0、∆H＞0，则高温时ΔG=ΔH-TΔS＜0，反应能自发进行；(5)已知某吸热反应能自发进行，即ΔG=ΔH-TΔS＜0，∆H＞0，则∆S ＞0。