课时梯级训练(10) 化学反应的方向（Word练习）-【优化指导】2024-2025学年新教材高中化学选择性必修1（苏教版2019）

课时梯级训练(10)　化学反应的方向 一　自发过程和自发反应 1．下列说法正确的是(　　) A．凡是放热反应都是自发的，因为吸热反应都是非自发的 B．自发反应的现象一定非常明显，非自发反应的熵一定减小 C．常温下，反应C(s)＋CO2(g)⥫⥬2CO(g)不能自发进行，则该反应的ΔH＞0 D．反应2Mg(s)＋CO2(g)===C(s)＋2MgO(s)能自发进行，则该反应的ΔH＞0 C　解析：不能仅仅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的，A错误；自发进行的反应，其现象不一定非常明显，非自发反应的熵不一定减小，B错误；根据反应C(s)＋CO2(g)⥫⥬2CO(g)不能自发进行可知，该反应的ΔH－TΔS＞0，又知该反应ΔS＞0，则该反应的ΔH＞0，C正确；反应2Mg(s)＋CO2(g)===C(s)＋2MgO(s)能自发进行，则ΔH－TΔS＜0，因ΔS＜0，则ΔH＜0，D错误。 2．向平底烧瓶中放入氢氧化钡晶体[Ba(OH)2·8H2O]和氯化铵晶体，塞紧瓶塞。在瓶底和木板间滴少量水，如图所示，一会儿，就会发现瓶内固态物质变稀，有液体生成，瓶壁变冷，小木板因少量水结冰冻结，而将烧瓶黏住，这时打开瓶塞，散发出来的气体有氨味。这是自发地发生了反应：Ba(OH)2·8H2O(s)＋2NH4Cl(s)===BaCl2(s)＋2NH3(g)＋10H2O(l)。实验中的下列结论正确的是(　　) A．自发反应一定是放热反应 B．自发反应一定是吸热反应 C.有的吸热反应也能自发进行 D．吸热反应不能自发进行 C　解析：由“瓶壁变冷，小木板黏结在烧瓶底部”的实验现象可判断该反应为吸热反应，进一步可推断有的吸热反应常温下也能自发进行，C正确。 二　化学反应进行方向的判据 3．下列关于化学反应方向及其判据的说法错误的是(　　) A．1 mol H2O在不同状态时的熵值：S[H2O(s)]＜S[H2O(g)] B．放热反应都可以自发进行，而吸热反应不能自发进行 C．反应2KClO3(s)===2KCl(s)＋3O2(g)　ΔH＞0能否自发进行与温度有关 D．常温下，反应C(s)＋CO2(g)===2CO(g)不能自发进行，则该反应的ΔH＞0 B　解析：物质聚集状态不同熵值不同，S(气体)＞S(液体)＞S(固体)，1 mol H2O在不同状态时的熵值：S[H2O(s)]＜S[H2O(g)]，A正确；焓变小于零的反应为放热反应，ΔH＜0，若ΔS＜0，高温下可以使ΔH－TΔS＞0，反应不能自发进行；焓变大于零的反应为吸热反应，ΔH＞0，若ΔS＞0，高温下可以使ΔH－TΔS＜0，反应可自发进行，B错误；ΔH＞0、ΔS＞0，则在高温下ΔH－TΔS＜0可以成立，反应可自发进行，故反应能否自发进行与温度有关，C正确；常温下，该反应不能自发进行，则ΔH－TΔS＞0，因为反应的ΔS＞0，则ΔH＞0，D正确。 4．已知：(NH4)2CO3(s)===NH4HCO3(s)＋NH3(g)　ΔH＝74.9 kJ·mol－1，下列说法正确的是(　　) A．该反应中熵变、焓变皆大于0 B．该反应是吸热反应，因此一定不能自发进行 C．碳酸盐分解反应中熵增加，因此任何条件下所有碳酸盐分解一定能自发进行 D．能自发进行的反应一定是放热反应，不能自发进行的反应一定是吸热反应 A　解析：根据化学方程式可知该反应中熵变、焓变都大于0，A正确；该反应是吸热反应，但也是熵增大的反应，所以有可能自发进行，B错误；碳酸盐分解反应中熵增加，但不是在任何条件下碳酸盐分解都能够自发进行，如CaCO3的分解仅在高温下自发，C错误；能自发进行的反应不一定是放热反应，不能自发进行的反应也不一定是吸热反应，D错误。 5．下列反应常温时能自发进行，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．2NaHCO3===Na2CO3＋H2O＋CO2↑ C．2Na2O2＋2H2O===4NaOH＋O2↑ D．Ba(OH)2·8H2O＋2NH4Cl===BaCl2＋2NH3↑＋10H2O C　解析：A项中两种气体生成一种固体，熵减小，不能用熵判据解释，A不符合题意；B项是吸热反应，不能用焓判据解释，B不符合题意；C项中的反应是放热反应，生成物能量降低，能用焓判据解释，同时，固体与液体反应生成了气体，熵增加，也能用熵判据解释，C符合题意；D项NH4Cl与Ba(OH)2·8H2O反应产生NH3，熵增加，能用熵判据解释，同时产生结冰现象，温度降低，是一个吸热反应，不能用焓判据解释，D不符合题意。 6．汽车尾气(含CO、NO与SO2等)是城市空气的主要污染源之一，治理的办法之一是在汽车排气管上安装催化转化器，在其作用下NO与CO反应可生成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)。下列说法正确的是(　　) 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，催化剂只是加快反应的速率 D．该反应常温下能自发进行，因为该反应是吸热反应 C　解析：反应是否能自发进行，与是否使用催化剂无关；只使用催化剂便使尾气发生转化，可知该反应在常温下能自发进行；该反应是气体分子数减小的反应，故ΔS＜0，因熵减小不利于反应自发进行，因此该反应自发进行的原因是ΔH＜0。 7．采用一定的脱硫技术可以把硫元素以CaSO4的形式固定，从而降低SO2的排放。但是煤炭燃烧过程中产生的CO又会与CaSO4发生化学反应，降低脱硫效率。相关反应的热化学方程式如下：CaSO4(s)＋CO(g)⥫⥬CaO(s)＋SO2(g)＋CO2(g)　ΔH1＝218.4 kJ·mol－1(反应 Ⅰ ) CaSO4(s)＋4CO(g)⥫⥬CaS(s)＋4CO2(g)　ΔH2＝－175.6 kJ·mol－1(反应 Ⅱ ) 下列说法正确的是(　　) A.反应 Ⅰ 在较低的温度下可自发进行 B．反应 Ⅱ 在较低的温度下可自发进行 C．用生石灰固硫的反应为4CaO(s)＋4SO2(g)⥫⥬3CaSO4(s)＋CaS(s)　ΔH3，则ΔH3>ΔH2 D．由反应 Ⅰ 和反应 Ⅱ 可计算出反应CaSO4(s) ⥫⥬CaO(s)＋SO3(g)的焓变 B　解析：因反应 Ⅰ 的ΔH1>0，ΔS>0，根据ΔG＝ΔH－TΔS<0可知，该反应在高温下能自发进行，A错误；要使反应 Ⅱ 自发进行，则综合判据ΔG＝ΔH－TΔS<0，已知ΔH2<0，由反应的化学方程式可知该反应的熵变化不大，反应的自发性主要决定于焓变，所以该反应在低温下即可自发进行，B正确；根据盖斯定律，(反应 Ⅱ )－4×(反应 Ⅰ )即得C选项的热化学方程式，所以ΔH3＝ΔH2－4ΔH1，已知ΔH1>0，ΔH2<0，所以ΔH3<ΔH2，C错误；反应 Ⅰ 和反应 Ⅱ 中没有SO3(g)，所以无法通过反应 Ⅰ 和反应 Ⅱ 计算出反应CaSO4(s)⥫⥬CaO(s)＋SO3(g)的焓变，D错误。 8．研究化学反应进行的方向对于反应设计等具有重要意义，下列说法正确的是(　　) A．ΔH<0、ΔS>0的反应在低温时不能自发进行 B．在其他外界条件不变的情况下，汽车排气管中使用催化剂，可以改变产生尾气的反应的方向 C．反应CaCO3(s)===CaO(s)＋CO2(g)在室温下不能自发进行，说明该反应的ΔH<0 D．高温下，反应MgCl2(l)===Mg(l)＋Cl2(g)能自发进行，则其ΔH>0、ΔS>0 D　解析：对于ΔH<0、ΔS>0的反应，任何温度下都有ΔH－TΔS<0，即在任何温度下反应均能自发进行，A错误；催化剂只能改变反应速率，不能改变反应的方向，B错误；反应CaCO3(s)===CaO(s)＋CO2(g)的ΔS>0，由于在室温下不能自发进行，所以此时ΔG＝ΔH－TΔS>0，即该反应的ΔH>0，C错误；反应MgCl2(l)===Mg(l)＋Cl2(g)的ΔS>0，高温下该反应能自发进行，则ΔH>0，D正确。 9．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。研究表明，常温常压下：2CO(g)＋2NO(g)⥫⥬N2(g)＋2CO2(g)　ΔH＝－746.8 kJ·mol－1，ΔS＝－197.5 J·mol－1·K－1。下列说法与事实不相符合的是(　　) A．常温下，ΔH－TΔS＞0，此反应不能自发进行 B．常温下，ΔH－TΔS＜0，但CO和NO通常难以转化为N2和CO2 C．汽车尾气中含有较多的CO和NO，是因为该反应的活化能较高 D．要有效降低汽车尾气中的CO和NO含量，应该寻找高效廉价的催化剂 A　解析：常温下，反应2CO(g)＋2NO(g)⥫⥬N2(g)＋2CO2(g)的ΔH＜0，ΔS＜0，则ΔH－TΔS＝(－746.8 kJ·mol－1)－298 K×(－0.197 5) kJ·mol－1·K－1＝－687.945 kJ·mol－1＜0，则该反应能自发进行，A错误；常温下，ΔH－TΔS＜0，但CO和NO通常难以转化为N2和CO2，必须寻找高效催化剂，B正确；因该反应的活化能较高，反应速率较小，故汽车尾气中含有较多的CO和NO，C正确；要有效降低汽车尾气中的CO和NO含量，应该寻找高效廉价的催化剂，降低反应的活化能，增大反应速率，D正确。 10．下列有关化学反应方向及判据的说法不正确的是(　　) 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(s)＋H2O(g)＋CO2(g)的ΔH>0，该反应加热时能自发进行，原因是反应的熵增大 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 D　解析：ΔH＞0、ΔS＜0的反应ΔH－TΔS＞0，该反应在任何温度都不能自发进行，A正确；反应2NaHCO3(s)===Na2CO3(s)＋H2O(g)＋CO2(g)的ΔH＞0、ΔS＞0，该反应加热时能自发进行，说明ΔH－TΔS＜0，则该反应能自发进行是因为体系有自发地向混乱度增大的方向转变的倾向，B正确；焓变和熵变都与反应的自发性有关，ΔH－TΔS＜0为判断反应自发进行的综合判据，则焓变或熵变不能单独作为反应自发进行的判据，C正确；非自发反应在一定条件下可进行，如Cu与稀硫酸在电解下反应，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。 11．下列关于化学反应方向及其判据的说法，正确的是(　　) A．1 mol SO3在不同聚集状态时的熵值：S[SO3(s)]>S[SO3(l)]>S[SO3(g)] B．2KClO3(s)===2KCl(s)＋3O2(g)　ΔH＝－77.6 kJ/mol，常温下该反应不能自发进行 C．放热反应都可以自发进行，吸热反应都不能自发进行 D．反应C(s)＋CO2(g)===2CO(g)在较高温度下能自发进行，是该反应ΔS的影响为主 D　解析：同一种物质的熵值：气态＞液态＞固态，则1 mol SO3在不同状态时的熵值：S[SO3(s)]＜S[SO3(l)]＜S[SO3(g)]，A错误；反应2KClO3(s)===2KCl(s)＋3O2(g)的ΔS＞0，ΔH＜0，任何温度下ΔH－TΔS＜0，则任何温度下该反应都能自发进行，B错误；反应自发进行的判断依据是ΔH－TΔS＜0，放热反应也可能是非自发的，吸热反应也可能是自发的，C错误；反应C(s)＋CO2(g)===2CO(g)的ΔS＞0，在较高温度下能自发进行，则ΔH－TΔS＜0，又该反应ΔH＞0，所以反应C(s)＋CO2(g)===2CO(g)在较高温度下能自发进行，是该反应ΔS的影响为主，D正确。 12．在一定条件下，对于反应mA(g)＋nB(g)⥫⥬cC(g)＋dD(g)，平衡时C的百分含量(C%)与温度、压强的关系如图所示，下列判断正确的是(　　) A．ΔH＜0、ΔS＞0 B．ΔH＞0、ΔS＜0 C．ΔH＞0、ΔS＞0 D．ΔH＜0、ΔS＜0 A　解析：当温度不变时，压强越大，C%越低，说明平衡逆向移动，则m＋n＜c＋d，所以ΔS＞0；当压强不变时，温度越高，C%越低，说明升温平衡逆向移动，逆反应为吸热反应，则正反应为放热反应，ΔH＜0。 13．已知在等温等压条件下，化学反应方向的判据为①ΔH－TΔS<0，反应能自发进行；②ΔH－TΔS＝0，反应达到平衡状态；③ΔH－TΔS>0，反应不能自发进行。 (1)已知：298 K、101 kPa时，反应CaO(s)＋SO2(g)===CaSO3(s)的ΔH＝－402.0 kJ·mol－1，ΔH－TΔS＝－345.7 kJ·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)的ΔH＝44.0 kJ·mol－1，ΔS＝118.8 J·mol－1·K－1。则水的沸点是__________。 (3)已知在298 K时，由石墨生成金刚石的反应的ΔH＝1.895 kJ·mol－1，ΔH－TΔS＝2.866 kJ·mol－1，又已知石墨的熵S石＝5.694 J·mol－1·K－1，则金刚石的熵S金＝________(化学反应的熵变是生成物的总熵与反应物的总熵之差)，这两种碳的同素异形体中更有序的是________________________________________________________________________。 答案：(1)2 127 K　(2)370.4 K (3)2.436 J·mol－1·K－1　金刚石 解析：(1)因为298 K、101 kPa时，题给的反应的ΔH＝－402.0 kJ·mol－1，ΔH－TΔS＝－345.7 kJ·mol－1，则有ΔS＝(－402.0 kJ·mol－1＋345.7 kJ·mol－1)/298 K≈－0.189 kJ·mol－1·K－1。要使反应能自发进行，需使ΔH－TΔS<0，即－402.0 kJ·mol－1－T×(－0.189 kJ·mol－1·K－1)<0，得T<2 127 K，因此保持此反应自发进行的温度低于2 127 K。(2)在水沸腾时，ΔH－TΔS＝0，则T＝ΔH÷ΔS＝44.0×103 J·mol－1÷118.8 J·mol－1·K－1≈370.4 K。(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)＝2.866 kJ·mol－1，即1.895 kJ·mol－1－298 K×(S金－5.694×10－3 kJ·mol－1·K－1)＝2.866 kJ·mol－1，解得S金≈2.436×10－3 kJ·mol－1·K－1＝2.436 J·mol－1·K－1。混乱度越小，体系的熵值就越小，或者说体系的熵值越小，则越有序。通过计算知S金<S石，则金刚石比石墨更有序。 学科网（北京）股份有限公司 $$