第二章 第三节 化学反应的方向（讲义及解析）-2024-2025学年高二化学选择性必修1（人教版2019）

化学反应原理(周星星·化学） 第三节 化学反应的方向 课前思考 自然界有一些过程是自发进行的，而且是有方向性的。 例如，水总是自发地从高处流向低处，放在书包里的耳机线总是自发地缠绕到一起，而相反的过程却不能自发进行。 有些化学反应也是自发进行的，而且具有方向性。 那么，如何判断化学反应自发进行的方向呢? 一、自发过程与自发反应 1．自发过程：在一定条件下，不需借助外力就能____________的过程。 （1）特点 ①能量角度：体系趋向于从高能状态转变为低能状态(体系对外部做功或者释放热量) ②混乱度角度：在密闭条件下，体系有从有序自发转变为无序的倾向 ③具有方向性：即过程的某个方向在一定条件下自发进行，而该过程逆方向在该条件下肯定不能自发进行 （2）实例：高山流水，自由落体，冰雪融化。 2．自发反应：在给定的条件下，可以____________到显著程度的化学反应。如：钢铁生锈。 (1)特征 ①具有 ，即反应的某个方向在一定条件下是自发的，则其逆反应在该条件下肯定不自发，如：铁器暴露于潮湿的空气中会生锈，是自发的，则铁锈变为铁在该条件肯定不是自发的 ②体系趋向于从高能量状态转变为低能量状态 ③体系趋向于从有序体系转变为无序体系 (2)应用 ①可被用来完成有用功。如：H2燃烧可设计成原电池 ②非自发过程要想发生，必须对它做功。如：通电将水分解为H2和O2 注意 ①自发反应也需要一定条件引发反应，一旦反应后即可自发进行。 ②一般的，如果一个过程是自发的，则其逆过程就是非自发的。非自发过程要想发生，则必须对它做功，如利用水泵可将水从低处抽向高处，通电可将水分解生成氢气和氧气。 ③判断某反应是否自发，只是判断反应的方向，与是否会发生、反应的快慢、反应的热效应无关。 3．自发过程的判断 (1)根据条件判断：不是看是否需要条件，而是看是否需要持续施加外力(如加热等) (2)根据其逆向过程是否自发判断：若逆向过程自发，则正向过程一定不自发；若逆向过程不自发，则正向过程一定自发 【对点训练1】 1．知道了某过程有自发性之后，则(　　) A．可判断出过程的方向 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 2．下列不属于自发进行的变化是(　　) A．红墨水加到清水中使整杯水变红 B．冰在室温下融化成水 C．水电解生成氢气和氧气 D．铁器在潮湿的空气中生锈 3．下列关于自发过程的叙述中，正确的是(　　) A．只有不需要任何条件就能够自动进行的过程才是自发过程 B．需要加热才能进行的过程肯定不是自发过程 C．同一可逆反应的正、逆反应在不同条件下都有自发的可能 D．非自发过程在任何条件下都不可能变为自发过程 二、焓判据 1．放热过程中体系能量 ，ΔH_______，具有自发的倾向。 2．实验发现，大多数放热反应是可以自发进行的。 如：Zn(s) +CuSO4(aq) =ZnSO4 (aq) +Cu(s)ΔH =-216.8kJ/mol 3．有些吸热反应也可以自发进行，如Ba(OH)2·8H2O晶体与NH4Cl晶体的反应是吸热的，但是这个反应却是可以自发进行的，故不能只根据放热或者吸热来判断化学反应的方向，焓变只是影响反应方向的一种因素。 三、熵判据 1．熵、熵变的定义 熵：描述体系 的物理量，一般用S表示。熵值越大，体系的混乱度 。 熵变：生成物与反应物的熵值之差，用ΔS表示 2．熵的大小 ①体系的熵值：体系的混乱程度越大，体系的熵值就越大 ②同一物质的熵值：S(g)＞S(l)＞S(s) ③反应过程中气体物质的量增加的反应是熵增大 ④物质的量越大，分子数越多，熵值越大 ⑤固体的溶解过程、墨水扩散过程和气体扩散过程是熵增大 3． 熵判据 ①当ΔS＞0时，反应为熵增反应，在一定条件下能自发进行 ②当ΔS＜0时，反应为熵减反应，在一定条件下不能自发进行 注意 ①许多熵增的反应是自发的(多是气体分子数目增多的反应) 如：Zn(s)＋H2SO4(aq)===ZnSO4(aq)＋H2(g)，2KClO3(s)2KCl(s)＋3O2(g) ②有些熵减的反应也可以自发进行，如：Ca(OH)2(aq)＋CO2(g)===CaCO3(s)＋H2O(l) 自发反应一定是熵增加的反应吗？ ①乙烯聚合为聚乙烯的反应 ②2NO(g)＋2CO(g)===2CO2(g)＋N2(g) ③4Fe(OH)2(s)＋O2(g)＋2H2O(l)===4Fe(OH)3(s) ④2H2(g)＋O2(g)===2H2O(l) 均是熵减的过程，即ΔS＜0，却能够自发进行 结论 ΔS＞0有利于反应自发进行， 自发反应不一定要ΔS＞0。因此，熵变是反应能否自发进行的一个因素，但不是惟一因素。只用熵判据来判断反应是否自发也是不全面 四、复合判据（自由能ΔG） 1. 定义：在等温、等压条件下的封闭体系中，自由能的变化ΔG = ΔH﹣TΔS。(单位为kJ/mol) 2. 判断标准： （1）当ΔG<0时，反应能自发进行； （2）当ΔG =0时，反应处于平衡状态； （3）当ΔG>0时，反应不能自发进行。 判断化学反应自发性的方法 焓变(ΔH) 熵变(ΔS) 反应在某状况下能否自发进行 ΔH＜0 ΔS＞0 ΔH＜0 ΔS＜0 ΔH＞0 ΔS＞0 ΔH＞0 ΔS＜0 【对点训练2】 1．以下自发反应可用焓判据来解释的是(　　) A．硝酸铵自发溶于水 B．2N2O5(g)==4NO2(g)＋O2(g)　ΔH＝＋109.8 kJ·mol－1 C．(NH4)2CO3(s)==NH4HCO3(s)＋NH3(g)　ΔH＝＋74.9 kJ·mol－1 D．2H2(g)＋O2(g)==2H2O(l)　ΔH＝－571.6 kJ·mol－1 2．下列对熵变的判断中不正确的是(　　) A．少量的食盐溶于水中：ΔS＞0 B．炭和氧气反应生成CO(g)：ΔS＞0 C．气态水变成液态水：ΔS＞0 D．CaCO3(s)受热分解为CaO(s)和CO2(g)：ΔS＞0 3．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,石墨) 4．下列说法不正确的是(　　) A．CaCO3(s)==CaO(s)＋CO2(g)室温下不能自发进行，说明该反应的ΔH＞0 B．放热及熵增加的反应，一定能自发进行 C．已知反应FeO(s)＋C(s)==CO(g)＋Fe(s) ΔH＞0，高温下为自发过程，低温下为非自发过程 D．知道了某过程有自发性之后，则可确定过程是否一定会发生 5．下列说法不正确的是(　　) A．铁生锈和氢气燃烧均为自发放热过程 B．冰融化的过程中，熵值增大 C．无热效应的自发过程是不存在的 D．同一物质固态时熵值最小 6．现有两个热化学反应方程式： (l)+H2(g)(l) ΔH＞0 ① (l)+2H2(g)(l) ΔH＜0 ② 下列说法正确的是(　　) A．反应①②中都存在：ΔS＞0 B．反应①一定不能自发进行 C．在通常情况下，①②都能自发进行 D．反应②高温时，可自发进行 7．某化学反应A(s)=D(g)+E(g)　ΔH-TΔS=(-4500+11T)kJ·mol-1(其中ΔH为焓变，ΔS为熵变，T为热力学温度，单位为K)，要防止反应发生，温度必须(　　) A．高于409 K B．低于136 K C．高于136 K而低于409 K D．低于409 K 1．下列说法中正确的是(　　) A．吸热反应反应一定不能发生反应 B．某吸热反应能自发进行，因此该反应是熵增反应 C．需要加热才能发生的反应，一定是吸热反应 D．催化剂可以改变反应进行的方向 2．实验证明，多数能自发进行的反应都是放热反应。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因素 3．在工业生产中，对能够发生的化学反应，研究和选择合适的反应条件才有实际意义。恒温恒压下，下列过程一定不能自发进行的是(　　) A．4HCl(g)+O2(g)=2Cl2(g)+2H2O(g) △H<0 B．CaO(s)+CO2(g)=CaCO3(s) △H<0 C．2N2O5(g)=4NO2(g)+O2(g) △H>0 D．2H2O(1)+O2(g)=2H2O2(aq) △H>0 4．对于化学反应方向的判断，下列说法中正确的是(　　) A．温度、压强一定时，放热的熵减小的反应一定能自发进行 B．温度、压强一定时，焓因素和熵因素共同决定一个化学反应的方向 C．反应焓变是决定反应能否自发进行的唯一因素 D．固体的溶解过程与熵变无关 5．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 6．下列不能用焓判据解释的自发进行的过程是(　　) A．铁在潮湿空气中生锈 B．天然气的燃烧 C．铜在潮湿空气中产生铜绿 D．NH4Cl与Ba(OH)2·8H2O反应产生NH3 7．实现“节能减排”和“低碳经济”的一个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。关于该反应的下列说法中，正确的是(　　) A．ΔH＞0，ΔS＞0 B．ΔH＞0，ΔS＜0 C．ΔH＜0，ΔS＜0 D．ΔH＜0，ΔS＞0 8．下列内容与结论相对应的是(　　) 选项 内容 结论 A H2O(g)变成H2O(l) 该过程的ΔS＞0 B 常温下，硝酸铵固体溶于水可自发进行 该过程的ΔS＞0 C 一个反应的ΔH＞0，ΔS＞0 反应一定不能自发进行 D H2(g)＋F2(g)===2HF(g)的ΔH＝－271 kJ·mol－1，ΔS＝＋8 J·mol－1·K－1 反应在任意温度下都不能自发进行 9．下列反应在任何温度下均能自发进行的是(　　) A．2N2(g)＋O2(g)===2N2O(g)　ΔH＝＋163 kJ·mol－1 B．Ag(s)＋Cl2(g)===AgCl(s)　ΔH＝－127 kJ·mol－1 C．HgO(s)===Hg(l)＋O2(g)　ΔH＝＋91 kJ·mol－1 D．H2O2(l)===O2(g)＋H2O(l)　ΔH＝－98 kJ·mol－1 10．下列说法正确的是是(　　) A．在常温下，放热反应一般能自发进行，吸热反应都不能自发进行 B．NH4HCO3(s)===NH3(g)＋H2O(g)＋CO2(g)　ΔH＝＋185.57 kJ·mol－1，能自发进行，原因是体系有自发地向混乱度增加的方向转变的倾向 C．因为焓变和熵变都与反应的自发性有关，因此焓变或熵变均可以单独作为反应自发性的判据 D．在其他外界条件不变的情况下，使用催化剂，可以改变化学反应进行的方向 11．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 12．在图1中A、B两容器里，分别收集着一种理想气体(二者不反应)。若将中间活塞打开，两种气体分子立即都分布在两个容器中(如图2所示)。关于此过程的下列说法不正确的是(　　) A．此过程是自发可逆的 B．此过程从有序到无序，混乱度增大 C．此过程为自发过程，而且没有热量的吸收或放出 D．此过程是向混乱程度增大的方向变化的过程，即熵增加的过程 13．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 ℃、100 kPa的室内存放，它会不会变成灰锡而不能再继续使用(已知：在0 ℃、100 kPa条件下白锡转化为灰锡的反应焓变和熵变分别为ΔH＝－2 180.9 J·mol－1，ΔS＝－6.61 J·mol－1·K－1)(　　) A．会变成灰锡 B．不会变成灰锡 C．不能确定 D．升高温度才会变成灰锡 14．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|＝17 kJ·mol－1，|ΔH－TΔS|＝17 kJ·mol－1，则下列选项正确的是(　　) A．ΔH＞0，ΔH－TΔS＜0 B．ΔH<0，ΔH－TΔS＞0 C．ΔH＞0，ΔH－TΔS＞0 D．ΔH<0，ΔH－TΔS＜0 15．下列对化学反应预测正确的是(　　) 选项 化学反应方程式 已知条件 预测 A M(s)===X(g)＋Y(s) ΔH＞0 它是非自发反应 B W(s)＋xG(g)===2Q(g) ΔH＜0，自发反应 x可能等于1、2、3 C 4X(g)＋5Y(g)===4W(g)＋6G(g) 能自发反应 ΔH一定小于0 D 4M(s)＋N(g)＋2W(l)===4Q(s) 常温下，自发进行 ΔH＞0 16．在一定条件下，对于反应mA(g)＋nB(g)cC(g)＋dD(g)，C物质的百分含量(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 17．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，高温和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 18．焦炭常用于冶炼工业。已知反应①：2C(s)+O2(g)=2CO(g)；反应②：2CO(g)+O2(g)=2CO2(g)，反应①、②的反应趋势与温度关系如图所示。下列说法错误的是(　　) A．反应②2CO(g)+O2(g)=2CO2(g)的ΔS<0，ΔH<0 B．983K是两个反应主次趋势变化的转折点 C．L1对应反应① D．当温度低于983K时，过量焦炭的氧化产物以反应②生成CO2为主 19．已知异丁烯与HCl发生加成反应有两种可能，反应历程及能量变化如图1、图2所示： 下列说法错误的是(　　) A．反应①比反应②速率快 B．过渡态Ⅰ比过渡态Ⅱ稳定 C．异丁烯与HCl发生加成反应的主要产物为(CH3)3CCl D．异丁烯与HCl发生加成反应是放热反应，故能自发进行 20．(1)汽车燃油不完全燃烧时产生CO，有人设想按下列反应除去CO：2CO(g)===2C(s)＋O2(g)。已知该反应的ΔH＞0，该设想能否实现？________(填“能”或“否”)，依据是_____________________________ (2)下列反应中，在高温下不能自发进行的是________ a．CO(g)===C(s)＋O2(g) b．2N2O5(g)===4NO2(g)＋O2(g) c．(NH4)2CO3(s)===NH4HCO3(s)＋NH3(g) d．MgCO3(s)===MgO(s)＋CO2(g) (3)25 ℃、1.01×105 Pa时，反应：2N2O2(g)===4NO2(g)＋O2(g) ΔH＝＋56.76 kJ·mol－1能自发进行的原因是_______________________________________________________________________________________ (4)将水蒸气通过红热的炭即产生水煤气，热化学方程式为C(s)＋H2O(g)===H2(g)＋CO(g)　ΔH＝＋131.3 kJ/mol，ΔS＝＋133.7 J·mol－1·K－1。该反应在低温下能否自发进行？_________(填“能”或“不能”) 21．已知一个可逆反应，若正反应为自发过程，则其逆反应为非自发过程，反之，亦然 (1)已知2CO(g)CO2(g)＋C(s)，T＝980 K时，ΔH－TΔS＝0。当体系温度低于980 K时，估计ΔH－TΔS________0(填“大于”“小于”或“等于”，下同)；当体系温度高于980 K时，估计ΔH－TΔS________0 (2)电子工业中清洗硅片上的SiO2(s)的反应为SiO2(s)＋4HF(g)===SiF4(g)＋2H2O(g)　ΔH(298.15 K)＝－94.0 kJ·mol－1、ΔS(298.15 K)＝－75.8 J·mol－1·K－1，设ΔH和ΔS不随温度而变化，则此反应自发进行的温度范围是__________________ 22．(1)已知：298 K、101 kPa时，反应CaO(s)＋SO2(g)===CaSO3(s)　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)　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________ 23．有A、B、C、D四个反应： 反应 A B C D ΔH/(kJ·mol-1) 10.5 1.80 -126 -11.7 ΔS/(J·mol-1·K-1) 30.0 -113.0 84.0 -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______。 答案及解析 一、自发进行 自发进行 方向性 二、降低 ＜0 三、混乱程度 越大 ＞ ＞ 四、 焓变(ΔH) 熵变(ΔS) 反应在某状况下能否自发进行 ΔH＜0 ΔS＞0 所有温度都自发进行 ΔH＜0 ΔS＜0 低温下温度能自发进行 ΔH＞0 ΔS＞0 高温下时能自发进行 ΔH＞0 ΔS＜0 所有温度下都不能自发进行 【对点训练1】 1．A。解析：判断某反应是否自发，只是判断反应的方向，与是否会发生、反应的快慢、反应的热效应无关。 2．C。解析：红墨水滴入清水中能使整杯水变红、冰在室温下融化为水、铁器在潮湿空气中生锈等过程都是自发进行的，A、B、D属于自发进行的变化，而水电解生成氢气和氧气的反应必须通电电解才可以进行，不属于自发过程，C项不属于自发进行的变化。 3．C。解析：在一定条件下，不用借助外力即可自发进行的过程为自发过程，所以自发过程也是需要特定的条件，A、B项错误；可逆反应在不同的条件下，可以向不同方向自发进行，C项正确；改变条件，可以使非自发过程转变为自发过程，D项错误。 【对点训练2】 1．D。解析：焓判据能够说明放热反应为自发反应，而A、B、C三项中的自发过程均为吸热过程，显然不能单用焓判据来解释，只有D项可以用焓判据来解释。 2．C。解析：食盐溶于水是典型的熵增加过程；2C(s)＋O2(g)===2CO(g)，气体的物质的量增大，为熵增加的反应；气态水变成液态水是体系混乱度减小的过程，为熵减小的过程；CaCO3(s)的分解产生了气体，为熵增加的反应。 3、【答案】B 【详解】 A．和物质的量相同，且均为气态，含有的原子总数多，的摩尔质量大，所以熵值，A错误； B．相同状态的相同物质，物质的量越大，熵值越大，所以熵值，B正确； C．等量的同物质，熵值关系为：，所以熵值，C错误； D．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，D错误； 答案为：B。 4、【答案】D 【详解】 A．根据反应方程式，该反应为熵增，根据进行分析，该反应不能自发进行，＞0，因此可以说明该反应为，故A说法正确； B．放热反应，推出＜0，熵增，推出＞0，根据复合判据，任何温度下，该反应都能自发进行，故B说法正确； C．该反应是熵增，推出＞0，该反应，根据复合判据，高温下能够自发进行，低温下非自发进行，故C说法正确； D．过程的自发性只能用于判断过程的方向，不能确定过程是否一定会发生和过程发生的概率，故D说法错误； 答案为D。 5． C。解析：铁生锈和氢气燃烧均为放出热量的自发过程，A项正确；冰融化时有序性减弱，混乱度增加，即熵值增大，B项正确；物质由有序转化为无序时，不一定发生热效应，如分子的扩散现象，C项错误；同一物质在固态时有序性最高，熵值最小，D项正确。 6、【答案】B 【详解】 A．由题中热化学反应方程式可知，反应①②均为熵减反应，即ΔS＜0，A项错误； B．由题可知，反应①ΔH＞0，ΔS＜0，则ΔH-TΔS＞0，所有温度下反应都不能自发进行，B项正确； C．由B项可知，反应①在所有温度下都不能自发进行；反应②的ΔH＜0，ΔS＜0，则在低温条件下，ΔH-TΔS＜0，即反应②低温时，可自发进行，C项错误； D．由题可知，反应②ΔH＜0，ΔS＜0，则在低温条件下，ΔH-TΔS＜0，即反应②低温时，可自发进行，D项错误； 答案选B。 7、【答案】A 【详解】 要防止反应发生，ΔH-TΔS＞0，则-4500+11T＞0，解得T＞409，答案选A。 1．【答案】B 【详解】 A．吸热反应在一定条件下能发生反应，例如加热时碳和二氧化碳可以反应生成CO，A错误； B．某吸热反应能自发进行，即ΔH＞0，根据ΔG=ΔH－TΔS＜0可知该反应一定是熵增反应，B正确； C．需要加热才能发生的反应，不一定是吸热反应，例如碳燃烧等，C错误； D．催化剂可以改变反应速率，不能改变反应进行的方向，D错误； 答案选B。 2．【答案】C 【详解】 多数能自发进行的反应都是放热反应，并不是所有自发进行的反应都是放热反应，如氯化铵晶体与氢氧化钡晶体的反应是自发进行的吸热反应，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，C正确。 故选C。 3．【答案】D 【分析】 根据△G=△H-T△S，若△H＜0且△S＞0，则反应自发进行；若△H＞0且△S＜0，则反应不能自发进行；若△H＞0且△S＞0，则反应在高温下自发进行；若△H＜0且△S＜0，则反应在低温下自发进行。 【详解】 A．随着反应的进行，气体的物质的量减少，△S＜0，又△H<0，故低温可自发进行，A不符合题意； B．随着反应的进行，气体的物质的量减少，△S＜0，又△H<0，故低温可自发进行，B不符合题意； C．随着反应的进行，气体的物质的量增多，△S＞0，又△H<0，故可自发进行，C不符合题意； D．随着反应的进行，气体的物质的量减少，△S＜0，又△H＞0，故不能自发进行，D符合题意； 故选D。 4．B。解析：化学反应的方向由焓变和熵变共同决定，不能仅用焓变或熵变判断反应的方向。 5、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项错误；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项错误；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项正确 6．D。解析：铁在潮湿空气中能自发产生铁锈，能量降低，是能用焓判据解释的自发过程；天然气燃烧生成CO2和水时放热，能量降低，是能用焓判据解释的自发过程；铜在潮湿空气中能自发产生铜绿，能量降低，是能用焓判据解释的自发过程；NH4Cl与Ba(OH)2·8H2O反应产生NH3，是一个吸热的自发过程，不能用焓判据解释。 7．C。解析：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。 8．B。解析：物质由气态变为液态，体系混乱度减小，即ΔS<0，A项不符合题意；硝酸铵固体溶于水是吸热过程，可自发进行，说明ΔS>0，B项符合题意；ΔH>0，ΔS>0，根据复合判据可知，高温时ΔH－TΔS<0，即高温条件下，反应能自发进行，C项不符合题意；由ΔH<0，ΔS>0知，ΔH－TΔS<0，故该反应在任意温度下都能自发进行，D项不符合题意。 9．D。解析：反应能自发进行的前提条件是反应的ΔH－TΔS<0，温度的变化可能使ΔH－TΔS的符号发生变化。对于A项，ΔH>0，ΔS<0，在任何温度下，ΔH－TΔS>0，即任何温度下，反应都不能自发进行；对于B项，ΔH<0，ΔS<0，在较低温度下，ΔH－TΔS<0，即反应温度不能过高；对于C项，ΔH>0，ΔS>0，若使反应自发进行，即ΔH－TΔS<0，必须提高温度，即反应只有在较高温度时能自发进行；对于D项，ΔH<0，ΔS>0，在任何温度下，ΔH－TΔS<0，即在任何温度下反应均能自发进行。 10．B。解析：A项错误，有些熵值增大的吸热反应可以自发进行；C项错误的原因是要将二者综合起来即利用复合判据进行判断；D项中使用催化剂只能降低反应的活化能，不能改变反应的方向。 11．A。解析：根据反应方程式可知该反应中熵变、焓变都大于0，A项正确；该反应是吸热反应，但也是熵增大的反应，所以也可能自发进行，B项错误；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项错误；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项错误。 12．A。解析：气体扩散过程中，混乱度增大，即ΔS>0，B项、D项正确；该变化过程自发进行，且没有能量变化，即ΔH＝0，C项正确；气体的扩散为自发过程，其逆过程不能自发进行，A项错误。 13．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 ℃、100 kPa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＝－2 180.9 J·mol－1－273 K×(－6.61 J·mol－1·K－1)＝－376.37 J·mol－1<0，因此在该条件下白锡会变为灰锡。 14．A。解析：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能够自发的向右进行，因此该反应的反应热ΔH＞0，故选A。 15．B。解析：根据复合判据：ΔG＝ΔH－TΔS，M(s)===X(g)＋Y(s)，固体分解生成气体，为熵增反应，ΔH>0，在高温下，能自发进行，A错误；W(s)＋xG(g)===2Q(g)　ΔH<0，能自发进行，若熵增，任何温度下都能自发进行，若熵减，在低温条件下能自发进行，所以，G的计量数不确定，x等于1、2或3时，都符合题意，B正确；4X(g)＋5Y(g)===4W(g)＋6G(g)是熵增反应，当ΔH>0时，在高温下可自发进行，C错误；4M(s)＋N(g)＋2W(l)===4Q(s)为熵减反应，常温下能自发进行，说明该反应一定是放热反应，D错误。 16．A。解析：由曲线图可知，增大压强，C%减少，即增大压强平衡向逆反应方向移动，所以逆反应为气体体积减小的反应，即m＋n<c＋d，ΔS>0；升高温度C%减小，即升高温度平衡向逆反应方向移动，即正反应为放热反应，正确选项为A。 17．C。解析：因反应是气体物质的量减小的反应，故其熵减小，A项错误；只使用催化剂便可使尾气发生转化，故此反应能自发进行，B项错误；因熵减小不利于反应自发，故自发进行的原因是反应放热，D项错误。 18、【答案】C 【详解】 A．生成物气体化学计量数系数之和小于反应物气体化学计量系数之和，所以ΔS＜0，则-TΔS＞0，根据ΔG=ΔH-TΔS，因为能满足ΔG＜0，所以ΔH＜0，A正确； B．ΔG越小，说明它能够反应的趋势更大，983K时两反应的ΔG相等，之后两反应的ΔG大小关系发生变化，则反应主次趋势发生变化，所以983K是反应趋势变化的转折点，B正确； C．反应①的ΔS>0，则-ΔS＜0，ΔG和T成反比，所以斜率小于0，L2对应反应①，C错误； D．当温度低于983K时，L1的ΔG更小，所以以反应②为主，产物以CO2为主，D正确； 综上所述答案为C。 19、【答案】D 【详解】 A．生成①的过程所需活化能较低，则反应速率较快，故A正确； B．过渡态Ⅰ能量较低，则比过渡态Ⅱ稳定，故B正确； C．活化能越低，反应越易进行，可知异丁烯与HCl发生加成反应的主要产物为(CH3)3CCl，故C正确； D．根据图像可知反应物总能量高于生成物总能量，因此异丁烯与HCl发生加成反应是放热反应，但能否能自发进行还需要考虑熵变，故D错误； 故选D。 20．(1)否　该反应是ΔH>0、ΔS<0的反应，任何温度下均不能自发进行　 (2)a　 (3)常温下熵变ΔS对反应的方向起决定作用　 (4)不能 解析：(1)该反应的ΔH>0、ΔS<0，根据ΔG＝ΔH－TΔS，ΔG>0，故不能实现该反应。 (2)a、b、c、d反应的ΔH均大于0，b、c、d反应的ΔS>0。ΔH－TΔS<0时，反应才能自发进行。a的ΔS<0，ΔH－TΔS>0，所以在高温时该反应不能自发进行。(3)该反应能自发进行，说明ΔH－TΔS<0，而该反应的ΔH>0、ΔS>0，又因该反应在常温下可自发进行，故ΔS对反应方向起决定作用。(4)题给反应中ΔH＝＋131.3 kJ·mol－1，ΔS＝＋133.7 J·mol－1·K－1＝0.133 7 kJ·mol－1·K－1，根据ΔH－TΔS<0为自发反应可知，在T>≈982.0 K时该反应能自发进行，由此可知该反应在低温下不能自发进行。 21．(1)小于　大于　 (2)T＜1 240 K 解析：(1)C(s)＋CO2(g)2CO(g)的反应为吸热反应，ΔH＞0，则2CO(g)CO2(g)＋C(s)为放热反应，ΔH＜0，且该反应ΔS＜0，则当T＜980 K时，ΔH－TΔS＜0，T＞980 K时，ΔH－TΔS＞0。 (2)由题给信息可知，要使反应能自发进行，应有ΔH－TΔS＜0，即－94.0 kJ·mol－1－T×[－75.8×10－3 kJ·mol－1·K－1]＜0，则T＜≈1 240 K。 22．(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。熵用来度量混乱度的程度，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。通过上面的计算知S金<S石，则金刚石比石墨更有序。 23、【答案】C B 77 A -161.6 D 【详解】 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＞350 K，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＜111.4 K，即111.4-273= -161.6 ℃，故此处D、-161.6 ℃； 2 1 学科网（北京）股份有限公司 $$