2.1 化学反应的方向（同步讲义）化学沪科版2020选择性必修1

第二章 化学反应的方向、限度和速率 2.1 化学反应的方向 教学目标 1． 知道化学反应是有方向的。 2． 了解自发反应的特征。 3． 了解化学反应的方向与反应的焓变、熵变等的关系。 4． 掌握自发反应的判断依据及相关计算。 重点和难点 化学反应的方向与反应的焓变、熵变的关系 自发反应的判断依据 自发反应的相关计算 ◆知识点一 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__自发进行_的过程。 （1）特点：①高能状态→低能状态（对外做功或释放热量）； ②有序→无序（无序体系更加稳定）。 （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，能“自己”进行的化学反应。如：钢铁生锈，氢气燃烧。 （1）特点： ①具有方向性，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。 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）说明：自发反应不是在任何条件下都自发，而是“在给定的条件下”的自发，如：碳酸钙的分解反应在高温下是自发的，H2和O2的反应在点燃条件下自发的。 特别提醒 1. 自然界的一些变化是自发进行的，而且是有方向性的。 2. 自发反应：在给定条件下，能“自己”进行的化学反应。 即学即练 1．化学与生活息息相关。下列不属于自发进行的变化是 A．墨汁加到清水中使整杯水变黑 B．水在0℃以下结为冰 C．水从高处往低处流 D．石灰石转化为生石灰 【答案】D 【解析】A．墨汁浓度大于水，微粒向浓度低的方向分散是自发进行的物理变化，A不符合题意； B．水的凝固点为0℃，水在常温下是液体，水在0℃以下结为冰，是自发进行的物理变化，B不符合题意； C．水从高处往低处流，是能量降低的过程，是自发进行的变化，C不符合题意； D．石灰石转化为生石灰需要在高温条件下进行，该变化过程不是自发进行的，D符合题意； 故选D。 2．下列属于非自发过程的是 A．水由高处向低处流 B．蔗糖在水中溶解 C．天然气的燃烧 D．室温下水结成冰 【答案】D 【解析】A．水由高处向低处流，是自发进行的过程，故A不选； B．蔗糖在水中溶解常温下可自发进行，故B不选； C．常温下天然气燃烧生成二氧化碳和水，反应放热ΔH＜0，△S＜0，ΔH-T△S＜0，属于自发进行的过程，故C不选； D．室温下水结成冰是温度降低作用下的变化，不是自发进行的反应，故D选； 答案选D。 3．下列说法中正确的是 A．自发反应速率一定快 B．非自发反应也可能发生 C．自发反应实际可能没有发生 D．自发反应的限度一定大 【答案】BC 【解析】A．反应的自发性和反应进行的速率快慢之间没有必然联系，能自发进行的反应不一定能快速发生反应，故A错误； B．非自发进行的反应在一定条件下也可以进行，如通电可以使水分解，故B正确； C．反应的自发性是反应能否进行的可能性的推断，并不是实际一定能发生，即能自发进行的反应实际可能没有发生反应，故C正确； D．反应的自发性和反应进行的限度之间没有必然联系，能自发进行的反应限度不一定大，故D错误； 故选：BC。 ◆知识点二 焓判据 1．放热过程中体系能量降低，ΔH<0的反应有自发的倾向。 2．不少吸热反应也能在一定条件下也能自发进行。 3．ΔH<0只是有利于反应自发进行的一个因素，而不是唯一的因素。 易错提醒 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 即学即练 1．下列说法不正确的是 A．焓变是影响反应是否具有自发性的一个重要因素 B．放热的自发过程可能是熵减小的过程，吸热的自发过程一定为熵增加的过程 C．甲烷和乙烷燃烧均为自发放热反应 D．可以通过改变温度或加催化剂的办法使非自发反应转变为自发反应 【答案】D 【解析】A．反应自发进行的判断依据是∆H-T∆S＜0，焓减、熵增的反应有利于反应自发进行，焓变是影响反应是否具有自发性的一个重要因素，故A正确； B．反应自发进行的判断依据是∆H-T∆S＜0，自发进行的反应也需要一定条件才可以发生，放热的自发过程，∆H＜0，∆S可能小于0也可能大于0，所以，放热的自发过程可能是熵减小的过程，吸热的自发过程，∆H＞0，因T＞0，须∆H-T∆S＜0，取决于∆S＞0，所以吸热的自发过程一定为熵增加的过程，故B正确； C．甲烷和乙烷燃烧反应是放热反应，均为自发反应，故C正确； D．催化剂只改变反应所需的活化能，不改变反应热，所以对∆H﹣T∆S的值无影响，则无法使非自发反应转化为自发反应，故D错误； 故选D。 2．下列说法正确的是 A．能自发进行的反应一定能迅速发生 B．室温下不能自发进行，说明该反应的 C．  ，该反应在高温下能自发进行 D．加入合适的催化剂能改变反应的焓变，使非自发反应转化为自发反应 【答案】C 【解析】A．能自发进行的反应仅仅能说明具有自发进行的倾向，但反应不一定迅速发生，甚至不一定能发生，如H2和O2具有自发进行的倾向，但在常温下却不反应，A错误； B．该反应是熵增的反应，S>0，H-TS<0，反应才能自发，由于在室温下不能自发进行，则该反应的△H>0，B错误； C．H－TS<0，反应才能自发，NH4HCO3(s)=NH3(g)+H2O(g)+CO2(g) △H>0，S>0，该反应在高温下能自发进行，C正确； D．催化剂通过降低反应活化能加快反应速率，但不能改变反应的焓变，反应能否自发与催化剂无关，D错误； 故选C。 ◆知识点三 熵判据 1．熵、熵变的概念 （1）熵：衡量体系混乱程度的物理量，符号为S,单位为：J·mol－1·K－1。 （2）熵变：生成物与反应物熵值之差，符号为△S。 2．熵值大小 （1）同一条件下，不同的物质熵值不同。 （2）体系的熵值：体系的混乱程度越大，体系的熵值就越大。 （3）同一物质的熵值：S（g）＞S（l）＞S（s），同一物质的物质的量越大，分子数越多，熵值越大；同一条件下，不同物质的熵值不同。 （4）物质的复杂程度：一般组成物质的原子种类相同时，分子中的原子数目越多，其混乱度越大，熵值越大。 （5）对于一个特定的气相反应,熵变的大小取决于反应前后的气体物质的化学计量数大小。 3．熵变与反应的方向 ①反应熵变的计算式：△S＝S（生成物）－S（反应物） 变化过程 熵变 反应类型 增体反应 △S＞0 熵增反应 减体反应 △S＜0 熵减反应 盐的溶解 △S＞0 熵增反应 电离过程 △S＞0 熵增反应 ②熵判据：体系有自发地向混乱度 增加 (即熵增)的方向转变的倾向，因此可用 熵变 来判断反应进行的方向。 ③有些熵减的反应也能自发进行，如铝热反应，故只用熵变来判断反应方向也不全面，只有孤立体系或绝热体系，才能用熵增来判断反应方向。 4．熵变正、负的判断 （1）物质由固态到液态、由液态到气态或由固态到气态的过程，熵变为正值，是熵增过程。 （2）气体体积增大的反应，熵变通常都是正值，是熵增反应。 （3）气体体积减小的反应，熵变通常都是负值，是熵减反应。 易错提醒 1. 自发与否由焓变与熵变共同决定，熵减小的化学反应也可能自发进行. 2. 有气体生成的反应气体不一定增多，不一定是熵增大的反应，但凡气体分子总数增多的反应一定是熵增大的反应。 即学即练 1．相同温度和压强下，关于物质熵的大小比较，合理的是 A． B． C． D． 【答案】A 【解析】A．相同状态的相同物质，物质的量越大，熵值越大，所以熵值，A正确； B．CO2和O2物质的量相同，且均为气态，CO2含有的原子总数多，CO2的摩尔质量大，所以熵值，B错误； C．等量的同物质，熵值关系为：S(g)>S(l)>S(s)，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； 故选A。 2．下列反应属于熵减小过程的是 A．过氧化钠和水反应 B．二氧化硫和氢硫酸反应 C．二氧化锰和浓盐酸加热反应 D．碳和浓硝酸反应 【答案】B 【解析】A．过氧化钠和水反应生成氧气，为熵增过程，A错误； B．二氧化硫和氢硫酸反应生成硫单质固体和水液体，为熵减过程，B正确； C．二氧化锰和浓盐酸加热反应生成氯气气体，为熵增过程，C错误；   D．碳和浓硝酸反应生成二氧化碳气体、二氧化硫气体，为熵增过程，D错误； 故选B。 3．下列说法中，正确的是 A．能够自发进行的反应一定是放热反应 B．凡是熵增大的反应都是自发反应 C．要判断反应进行的方向，必须综合考虑体系的焓变和熵变 D．反应能自发进行，则该反应的 【答案】C 【解析】A．能够自发进行的反应＜0，不一定是放热反应，故A错误； B．熵增大的反应， 不一定小于0，即不一定是自发反应，故B错误； C．化合反应能否自发进行，需要使用复合判据S进行判断，即综合考虑体系的焓变和熵变，故C正确； D．反应能自发进行，该反应的，反应不能自发，则，所以，故D错误； 故选C。 ◆知识点四 复合判据 1．化学反应方向的判据 在温度、压强一定的条件下，对于除了体积功以外不做其他功的化学反应，把焓变、熵变以能量的形式组合在一起，以ΔH－TΔS为判据。 ΔH－TΔS<0　反应正向能自发进行； ΔH－TΔS＝0　反应达到平衡状态； ΔH－TΔS>0　反应正向不能自发进行。 2．对“ΔH－TΔS”的讨论： （1）ΔH < 0，ΔS　>　0的反应，任何温度下都能自发进行； （2）ΔH　>　0，ΔS　<　0的反应任何温度下都不能自发进行； （3）ΔH和ΔS的作用相反，且相差不大时，温度对反应的方向起决定性作用。 ①当ΔH<0，ΔS<0时，　低温　下反应能自发进行； ②当ΔH>0，ΔS>0时，　高温　下反应能自发进行。  （4）当反应的焓变和熵变的影响相反时，且大小相差悬殊时，某一因素可能占主导地位。 ①常温下的放热反应，焓变对反应方向起决定性作用。 ②常温下的吸热反应，熵变对反应方向起决定性作用。 易错提醒 1. 非自发过程在一定条件下可能变成自发过程,如铜和稀硫酸在电解条件下可发生。 2. 需要加热才能够进行的过程可能是自发过程，如碳酸钙高温分解 即学即练 1．下列说法完全正确的是 A．自发进行的反应均是ΔH<0的反应 B．ΔS为正值的反应均能自发进行 C．物质的量增加的反应，ΔS为正值 D．CaCO3(s)受热分解为CaO(s)和CO2(g)　ΔS>0 【答案】D 【解析】A．自发反应由ΔG=ΔH−TΔS决定，吸热反应（ΔH>0）若ΔS足够大且温度足够高时也可自发，因此ΔH<0并非必要条件，A错误； B．ΔS为正值仅表明熵增，但若ΔH过大且温度不足，ΔG可能仍为正，反应无法自发，B错误； C．熵变取决于物质状态变化而非单纯物质的量，例如生成固体或液体可能使熵减，C错误； D．CaCO3(s)分解生成气体CO2(g)，气体熵增显著，体系混乱度增加，ΔS>0，D正确； 故选D。 2．现有两个热化学方程式 (l)+H2(g) (l)     ① (l)+2H2(g)(l)     ② 下列说法正确的是 A．反应①②中都存在 B．高温时，反应②可自发进行 C．在通常情况下，①②都能自发进行 D．反应①一定不能自发进行 【答案】D 【解析】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，B项错误； C．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；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①ΔH＞0，ΔS＜0，则ΔH-TΔS＞0，所有温度下反应都不能自发进行，D项正确； 故选D。 3．氢是清洁能源，硼氢化钠(NaBH4)是一种环境友好的固体储氢材料，其水解生氢反应方程式如下：(除非特别说明，本题中反应条件均为25℃，101kPa)  ，该反应能自发进行的条件是 A．高温 B．低温 C．任意温度 D．无法判断 【答案】C 【解析】该反应的，且该反应为气体分子数增大的反应，即，则始终有，所以该反应在任意温度下均能自发进行，故选C。 一、自发过程与自发反应的比较 自发过程 自发反应 含义 在一定条件下， 不用借助外力 ，就能自发进行的过程。 在给定的条件下，可以 自发 进行到显著程度的化学反应。 特征 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 。 举例 高山流水，自由落体，冰雪融化 钢铁生锈 应用 可被用来完成有用功。如H2燃烧可设计成 原电池 。 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 。 易错提醒 ①自发过程可以是物理过程，不一定是处自发反应，而自发反应一定是自发过程。 ②某些自发反应需要在一定条件下才能自发进行，非自发反应具备一定条件下也能自发进行。 ③一般地，如果一个过程是自发的，其逆过程在相同条件下就是非自发的。 ④自发反应和非自发反应是可能相互转化的，某一条件下的自发反应可能在另一条件下就是非自发反应，如2NOg＋O2g===2NO2g是常温下的自发反应，而在高温条件下其逆反应是自发反应。 实践应用 1．下列说法中正确的是 A．能够自发进行的反应一定是熵增的过程 B．能够自发进行的反应一定是焓减的过程 C．的反应就在任何温度下都可自发进行 D．水凝结成冰的过程中， 【答案】C 【解析】A．ΔH-TΔS＜0即可自发，例如氨气和氯化氢化合为氯化铵晶体的反应是熵减的放热反应，在室温下即可自发，A错误； B．ΔH-TΔS＜0即可自发，例如Ba(OH)2∙8H2O与NH4Cl的反应是吸热反应，即∆H＞0，在室温下即可自发，B错误； C．ΔH＜0，ΔS＞0，则ΔH-TΔS＜0，因此在任何温度下都可自发进行，C正确； D．水凝结成冰的过程中，液体变为固体，ΔS＜0，D错误； 故选C。 2．下列说法正确的是 A．焓变或熵变均可以单独作为反应自发性的判据 B．能自发进行的反应一定能迅速发生 C．ΔH<0、ΔS<0的反应在低温时能自发进行 D．两种物质反应，无论何种状态反应，ΔH均不变 【答案】C 【解析】A．焓变或熵变单独无法判断反应自发性，需综合考虑ΔG=ΔH−TΔS，A错误； B．自发反应与反应速率无关，可能快也可能慢，B错误； C．ΔH<0、ΔS<0时，低温下ΔG可能为负，反应能自发，C正确； D．ΔH与物质状态有关，若物质状态改变，ΔH会变化，D错误； 故选C。 2、 焓判据、熵判据与自由能判据 1.判据： 2.温度对反应方向的影响 实践应用 1．下列关于焓判据和熵判据的说法中，正确的是 A．吸热的自发过程一定为熵增加的过程 B．的反应均是自发进行的反应 C．碳酸钙分解为吸热反应，该反应在任何温度下都不能自发进行 D．ΔH—TΔS大于0的反应一定不能发生 【答案】A 【解析】A．由ΔH—TΔS＜0的过程能自发进行可知，吸热的自发过程一定为熵增加的过程，故A正确； B．熵减的放热反应在高温条件下反应ΔH—TΔS大于0，不能自发进行，故B错误； C．碳酸钙分解的反应为熵增的吸热反应，高温条件下，反应ΔH—TΔS＜0，能自发进行，故C错误； D．在低温条件下，熵增的吸热反应的ΔH—TΔS大于0，但高温条件下，反应ΔH—TΔS＜0，能自发进行，故D错误； 故选A。 2．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．常温下，反应C(s)+CO2(g)=2CO(g)不能自发进行，则该反应的△H＞0 C．2KClO3(s)=2KCl(s)+3O2(g)  △H＞0能否自发进行与温度有关 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】D 【解析】A．同一物质在不同状态下熵值不同，一般规律是熵值：气态＞液态＞固态，所以1 mol H2O在不同状态时的熵值大小关系为：S[H2O(s)]＜S[H2O(g)]，A正确； B．反应C(s)+CO2(g)=2CO(g)是气体体积增大的反应，△S＞0，该反应在常温下不能自发进行，说明△G=△H -T△S＞0，由于△S＞0，则根据关系式可知该反应的正反应是吸热反应，故该反应的△H＞0，B正确； C．2KClO3(s)=2KCl(s)+3O2(g)的△H＞0，△S＞0，根据体系的自由能公式△G=△H -T△S，若在低温下，焓变为主，△G＞0，反应不能自发进行；若在高温下熵变为主，△G＜0，反应能自发进行，可见该反应能否自发进行与温度有关，C正确； D．任何反应发生都有化学键的断裂与形成过程，断键吸热，成键放热，可见任何反应发生都需要活化过程，与反应类型是放热反应还是吸热反应无关，放热反应不一定能自发进行，而吸热反应也可能自发进行D错误； 故合理选项是D。 3．发展绿色甲醇产业有助于减少温室气体排放和空气污染。“零碳甲醇燃料”燃烧［］的过程中焓变和熵变均正确的是 A． B． C． D． 【答案】D 【解析】甲醇的燃烧反应为熵增的放热反应，反应ΔH＜0、ΔS＞0，故选D。 4．熵变和焓变是判断反应能否自发的重要依据。下列反应任意条件下均可自发进行的是 A．  △H＜0 B．  △H＜0 C．  △H＞0 D．  △H＞0 【答案】B 【解析】A．的△H＜0、ΔS＜0，则在低温条件下能自发进行，A不符合题意； B．的△H＜0、ΔS＞0，则在任何条件下都能自发进行，B符合题意； C．的△H＞0、ΔS＞0，则在高温条件下能自发进行，C不符合题意； D．的△H＞0、ΔS＜0，则在任何条件下都不能自发进行，D不符合题意； 故选B。 5．综合考虑体系的焓变和熵变可以判断反应自发进行的方向。下列说法正确的是 A．已知反应的正向反应能自发进行，则 B．已知反应在常温下能自发进行，则 C．已知反应  ，则该反应在任意条件下均不能自发进行 D．已知反应  ，则该反应在高温下能自发进行 【答案】D 【解析】A．反应的，要反应自发进行，据，则，故A错误； B．反应的，在常温下能自发进行，据，则，故B错误； C．反应  ，，据，则需要低温的条件自发进行，故C错误； D．反应  ，，据，则需要高温的条件自发进行，故D正确； 答案选D。 考点一 吉布斯自由能相关计算 【例1】常用的SO2去除法是钙基固硫。已知：298K、101kPa时，反应CaO(s)+SO2(g)=CaSO3(s)的∆H=-402.0kJ·mol-1，∆H-T∆S=-345.7kJ·mol-1，若此反应中∆H和∆S不随温度变化而变化，则保持此反应自发进行的温度低于 A．2.127K B．2127K C．1854K D．185.4K 【答案】B 【解析】根据吉布斯自由能公式，当时反应自发。已知，。代入公式：。反应自发需满足，即：。因此，温度需低于。 故选B。 解题要点 吉布斯自由能公式，当时反应自发。 【变式1-1】已知、条件下白锡转化为灰锡的反应焓变和熵变分别为，。现把白锡器皿置于、的室内存放，通过计算判断此条件下白锡是否会自发转化为灰锡 。 【答案】此条件下白锡能自发转化为灰锡 【解析】，此条件下白锡能自发转化为灰锡。 【变式1-2】在无氧环境下，CH4经催化脱氢芳构化可以直接转化为高附加值的芳烃产品。一定温度下，CH4芳构化时同时存在如下反应： ⅰ.     ⅱ.   则反应ⅰ在1000K时 (选填“能”或“不能”)自发进行。 【答案】能 【解析】反应ⅰ的自由能变为，则反应ⅰ在1000K时能自发进行。 考点二 确定自发温度 【例2】下列说法正确的是 A．、 的反应在温度低时不能自发进行 B．已知 ，则含 的稀溶液与稀醋酸完全中和，放出的热量等于 C．已知 ，则 D．反应 在高温时能自发进行，原因是体系有自发地向混乱度增加的方向转变的倾向 【答案】D 【解析】A．△H-T△S<0反应能自发进行，△H＜0、△S>0的反应在任何温度下都能自发进行，A错误； B．醋酸为弱酸，电离过程中会吸收热量，则含即0.5molNaOH的稀溶液与稀醋酸完全中和，放出的热量小于28.65kJ，B错误； C．等质量的碳完全燃烧放出的热量要高于不完全燃烧放出的热量，放热越多，△H越小，则，C错误； D．该反应>0，焓判据不利于反应自发进行，但反应高温下仍能发生，是因为△S>0，即体系有自发地向混乱度增加的方向转变的倾向，D正确； 故选D。 解题要点 对“ΔH－TΔS”的讨论： （1） ΔH < 0，ΔS　>　0的反应，任何温度下都能自发进行； （2）ΔH　>　0，ΔS　<　0的反应任何温度下都不能自发进行； （3）ΔH和ΔS的作用相反，且相差不大时，　温度对反应的方向起决定性作用。 ①当ΔH<0，ΔS<0时，　低温下反应能自发进行； ②当ΔH>0，ΔS>0时，　高温下反应能自发进行。  【变式2-1】图像法是研究化学反应的一种常用方法。已知化学反应A2(g)＋B2(g)=2AB(g)的能量变化曲线如图所示，则下列叙述中正确的是 A．该反应在任何温度下都能自发 B．每生成2 mol AB(g)时吸收(a-b)kJ能量 C．该反应中反应物的总能量高于生成物的总能量 D．断裂1 mol A-A和1 mol B-B时放出a kJ能量 【答案】B 【解析】A．根据图示可知：生成物的总能量高于反应物的总能量，因此该反应的正反应是吸热反应，△H＞0，由于反应前后气体物质的量不变，该反应不是在任何温度下都能自发，A错误； B．正反应活化能是a kJ/mol，逆反应的活化能是 b kJ/mol，1 molA2(g)+1 molB2(g)的总能量比2 mol AB(g)的能量低(a-b)kJ，因此每生成2 mol AB(g)时就会吸收(a-b)kJ能量，B正确； C．根据图示可知该反应中反应物的总能量低于生成物的总能量，C错误； D．断裂化学键要吸收能量，形成化学键会释放能量。根据图示可知：断裂1 mol A-A和1 mol B-B时吸收a kJ能量，D错误； 故合理选项是B。 【变式2-2】化学反应的方向问题对于理论研究与生产实践都有着重要的意义，下列有关化学反应方向的判断不正确的是 A．某吸热反应能自发进行，因此该反应是熵增反应 B．硝酸铵晶体溶于水是熵增的过程，能自发进行 C．的反应在温度低时不能自发进行 D．在常温下能自发进行，则该反应的 【答案】C 【解析】A．的反应可自发进行，则某吸热反应(∆H＞0)能自发进行，因此该反应是熵增(∆S＞0)反应，故A正确； B．硝酸铵溶于水的过程是溶解后电离出自由移动离子的过程，体系的混乱度增大，熵变∆S>0，能自发进行，故B正确； C．的反应在任何温度下都满足∆H-T∆S＜0，即任何温度下该反应均能自发进行，故C错误； D．由化学计量数可知该反应是气体分子数减小的反应则∆S＜0，在常温下能自发进行，则该反应是焓减的反应即∆H＜0，故D正确； 故选：C。 考点三 图像题 【例3】埃林汉姆图，由英国物理化学家哈罗德·埃林汉姆于1944年最先制作，在冶金工业中可用于评估氧化物的热稳定性。图像中每条直线代表该反应吉布斯自由能()与温度的关系。 1．反应在埃林汉姆图中的斜率近似为0，请简述原因 。 2．结合图像推测，若以为原料，理论上 用热分解法获得铝单质。 A．可以        B．不可以 【答案】1．埃林汉姆图中的直线斜率代表反应的，而该反应前后气体分子数相同，即反应的几乎为0，故斜率近似为0 2．A 3．D 4． 【解析】1．反应在埃林汉姆图中的斜率近似为0，原因为埃林汉姆图中的直线斜率代表反应的，而该反应前后气体分子数相同，即反应的几乎为0，故斜率近似为0； 2．结合图像，铝和氧气的反应在一定温度下可以自发进行，理论上，分解制取铝是熵增的反应，也可以在一定温度下自发进行，则理论上可以用热分解法获得铝单质，故选A； 解题要点 1. 热化学方程式需要准确标出物质状态。 2. 需要关注物质的量与质量的转换关系。 【变式3-1】科学家想要用组成相似的钴氧化物(Co3O4/CoO)代替铁氧化物进行循环制氢。查阅资料发现，使用钴氧化物后反应Ⅰ和反应Ⅱ的ΔH-TΔS值随温度T变化如图所示。 （1）结合图像判断能否用钴氧化物代替铁氧化物进行热化学循环制氢？若可行，举出采用钴氧化物的一个优势；若不可行，说明理由。 （2）除了上述“直接热分解”、“光催化分解”和“热化学循环”外，请再设计一种利用太阳能从水中获取氢气的方法： (简述即可，不必展开)。 【答案】（1）使用Co3O4/CoO体系时，反应Ⅰ的ΔH-TΔS始终大于0，不能自发进行，无法实现循环，故不能代替 （2）太阳能光伏发电，电解水 【解析】（1）ΔH-TΔS<0反应能自发进行，ΔH-TΔS>0反应不能自发进行。根据图示，使用Co3O4/CoO体系时，反应Ⅰ的ΔH-TΔS始终大于0，不能自发进行，无法实现循环，所以不能用钴氧化物代替铁氧化物进行热化学循环制氢。 （2）太阳能光伏发电，再电解水制取氢气。 【变式3-2】（1） “太阳能热化学循环制氢”是将太阳能转化成化学能，通过多个化学过程产生。如常见的铁氧化物循环制氢过程如图所示。 ①写出反应Ⅰ的化学方程式： 。 ②科学家想要用组成相似的钴氧化物代替铁氧化物进行循环制氢。查阅资料发现，使用钴氧化物后反应Ⅰ和反应Ⅱ的值随温度变化如图所示。 结合图像判断能否用钴氧化物代替铁氧化物进行热化学循环制氢？若可行，举出采用钴氧化物的一个优势；若不可行，说明理由 。 （2）除了上述“直接热分解”、“光催化分解”和“热化学循环”外，请再设计一种利用太阳能从水中获取氢气的方法： （简述即可，不必展开）。 【答案】（1） 由图可知，找不到在哪一温度下，反应I和反应II都能自发进行，故不能用钴氧化物代替铁氧化物进行热化学循环制氢 （2）可以将太阳能先转化为电能，再利用电解水的方法制得H2 【解析】（1）①根据图像可知，反应I为FeO与H2O反应生成H2和Fe3O4，化学方程式为3FeO+H2OH2+Fe3O4； ②由反应I和反应II的△H-T△S值随温度T变化图可知，找不到在哪一温度下，反应I和反应II都能自发进行，故不能用钴氧化物代替铁氧化物进行热化学循环制氢； （2）除了上述“直接热分解”、“光催化分解”和“热化学循环”外，还可以将太阳能先转化为电能，再利用电解水的方法制得H2。 基础达标 1．对于化学反应方向，下列说法错误的是 A．非自发的反应不能通过改变条件使其成为自发反应 B．一定温度下，反应的， C．自发进行的化学反应的方向，应由焓判据和熵判据的复合判据来判断 D．常温下反应能自发进行，则该反应的 【答案】A 【解析】A．根据△G=△H－T△S，△G<0反应自发，因此某些非自发的反应能通过改变条件使其成为自发反应，故A错误； B．反应是熔融氯化钠的电解，是吸热反应，，反应后气体分子数增多，是熵增加的过程，故B正确； C．根据△G=△H－T△S＜0可以自发进行，自发进行的化学反应的方向，应由焓判据和熵判据的复合判据来判断，故C正确； D．根据△G=△H－T△S＜0常温可以自发进行，该反应，则，故D正确； 故选A。 2．俗话说“冰冻三尺非一日之寒”，其中蕴含着化学知识。下列对“结冰”过程中的焓变和熵变的判断正确的是 A．ΔH>0　ΔS<0 B．ΔH<0　ΔS>0 C．ΔH<0　ΔS<0 D．ΔH>0　ΔS>0 【答案】C 【解析】同种物质，液态的能量大于固态，则结冰的过程是放热过程，即ΔH<0，液态时的熵大于固态时的熵，则结冰的过程是熵减小的过程，即ΔS<0，A、B、D错误； 故选C。 3．二氟化氧(OF2，F显负价)与水反应的热化学方程式为OF2(g)+H2O(g)=O2(g)+2HF(g)  H=-312.7kJ·mol-1，下列关于该反应的说法正确的是 A．正反应低温下才能自发进行 B．正反应高温下才能自发进行 C．正反应是熵增、焓减反应 D．1molOF2完全反应时转移4mol电子 【答案】C 【解析】A．由反应方程式可知，该反应为气体分子数增加的反应，故正反应为熵增、焓减的反应，根据判断，正反应在任何温度下都能自发进行，A错误； B．由反应方程式可知，该反应为气体分子数增加的反应，故正反应为熵增、焓减的反应，根据判断，正反应在任何温度下都能自发进行，B错误； C．由反应方程式可知，该反应为气体分子数增加的反应，故正反应为熵增、焓减的反应，C正确； D．OF2中F显-1价，故O为+2价，1molOF2完全反应时转移2mol电子，D错误； 故选C。 4．下列有关说法中，正确的是 A．ΔH＜0的反应一定能自发进行，ΔH＞0的反应一定不能自发进行 B．熵增大的过程一定能自发进行，熵减小的过程一定不能自发进行 C．凡能自发进行的反应在常温下一定能够进行且反应速率较快 D．焓变和熵变都与反应的自发性有关，但都不能独立地作为自发性的判据 【答案】D 【解析】A．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，故A错误； B．由A可知，该说法错误，故B错误； C．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，故C错误； D．焓变和熵变都与反应的自发性有关，△H﹣T△S＜0为判断反应进行的综合判据，则焓变或熵变不能单独作为反应自发性的判据，故D正确； 故选D。 5．可用焓变和熵变来判断化学反应进行的方向，下列都是能自发进行的化学反应，其中是吸热反应且反应后熵增的是 A． B． C． D． 【答案】C 【分析】常见的放热反应包括：燃烧反应、中和反应、金属与水(酸)的置换反应、大多数化合反应、铝热反应等，常见的吸热反应包括：大多数分解反应、Ba(OH)2·8H2O与NH4Cl的反应等；熵的物理意义是体系混乱程度的度量，气体增多则熵增大。 【解析】A．为放热反应，A不符合题意； B．为放热反应，B不符合题意； C．为吸热反应，反应后熵增加，C符合题意； D．为放热反应，D不符合题意； 故选C。 6．利用可制备合成气(CO、)。制备合成气反应历程分两步： 步骤Ⅰ：； 步骤Ⅱ：。 上述反应中C(ads)为吸附性活性炭，反应历程的能量变化如图。下列说法正确的是 A．制备合成气反应可在高温下自发进行 B．决定制备合成气反应速率的是步骤Ⅱ C．步骤Ⅰ反应的焓变 D．使用更高效的催化剂可以减小该反应的焓变 【答案】A 【解析】A．由图可知，制备合成气反应为吸热、熵增反应，故可在高温下自发进行，A正确； B．由图可知，步骤Ⅰ的活化能比步骤Ⅱ的大，步骤Ⅰ速率更慢，所以决定制备合成气反应速率的是步骤Ⅰ，B错误； C．由图可知，步骤Ⅰ反应的焓变△H应该为kJ/mol，C错误； D．催化剂不能改变反应的焓变，D错误； 故选A。 7．甲醇与在有水条件下生成硫酸氢甲酯的反应部分历程如图所示。，其中粒子间的静电作用力用“…”表示。下列说法正确的是 A．该反应在低温下较易自发进行 B．反应历程中最大能垒(活化能)为 C．水合分子比水合分子更稳定 D．水的参与降低了该反应的焓变 【答案】A 【解析】A．根据图示可知，该反应为放热反应，△H<0，气体分子数减小，△S<0，由△G=△H-T△S<0可知，在低温下较易自发进行，A正确； B．根据图示可知反应历程中最大能垒(活化能)为3.66eV-(-2.9eV)=6.62eV，B错误； C．物质含有的能量越低，物质的稳定性就越强。根据图示可知：水合CH3OH分子的能量比水合SO3分子高，因此水合SO3分子比水合CH3OH分子更稳定，C错误； D．根据图示可知：在反应过程中，水参加反应，但最后又生成了水，因此水是该反应的催化剂，起催化作用，能够降低反应的活化能，但不改变反应的焓变，D错误； 故答案选A。 8．自然界中时刻存在着氮的转化，分子在催化剂的作用下发生的一系列转化如图所示(已知反应1和反应2都是放热反应)。下列有关说法正确的是 A．反应1必须在高温条件下才能自发进行 B．在时，反应2一定不是自发反应 C．其他条件不变，使用催化剂不能改变两个反应进行的方向 D．根据焓变和熵变既可判断反应的进行方向，又可确定反应速率的快慢 【答案】C 【解析】A．合成氨的反应既是放热反应，也是熵减的反应，温度较低时，，故反应1在低温条件下能自发进行，A错误； B．在700℃时，氨的催化氧化既是放热反应，又是熵增的反应，则反应2一定是自发反应，B错误； C．使用催化剂可以改变化学反应速率，但不能改变化学反应进行的方向，C正确； D．过程的自发性仅能用于判断过程的方向，不能确定反应速率的快慢，D错误； 故选C。 9．工业上常采用接触法制取重要产品——硫酸，以下为接触法制硫酸的反应： ① ② ③ 下列说法正确的是 A．反应①中，反应物的总能量低于生成物的总能量 B．反应②中，若使用作催化剂，则释放出的热量更多 C．对于反应③，要使反应自发进行，宜采取较高温度 D．反应 的焓变 【答案】D 【解析】A．从题中所给热化学方程式可知，反应①为放热反应，所以反应物的总能量高于生成物的总能量，故A错误； B．催化剂只能改变化学反应速率，不能改变反应热，所以反应②中，若使用V2O5作催化剂，则释放出的热量不变，故B错误； C．对于反应③，，要使反应自发进行，需要，则低温下自发进行，故C错误； D．根据盖斯定律，由①×+②×2+③×4得，则其焓变，故D正确； 故答案为：D。 10．已知反应2H2O2(l) = 2H2O(l) + O2(g)中反应物和生成物的能量随反应过程的变化如图所示，下列有关说法中正确的一项是 A．该反应的ΔH＜0，ΔS＜0 B．曲线Ⅰ、Ⅱ对应的焓变均为E1-E2 kJ/mol C．曲线Ⅰ、Ⅱ中，Ⅰ对应使用催化剂后的情况 D．曲线Ⅰ、Ⅱ对应的活化分子百分数：Ⅰ＞Ⅱ 【答案】B 【解析】A．由图可知，该反应反应物总能量大于生成物总能量，为放热反应，ΔH＜0，由反应方程式2H2O2(l) = 2H2O(l) + O2(g)，可知ΔS＞0，A错误； B．曲线Ⅱ使用了催化剂，催化剂降低反应的活化能，不改变反应的焓变，故曲线Ⅰ、Ⅱ对应的焓变均为E1-E2 kJ/mol，B正确； C．曲线Ⅱ反应的活化能降低，对应使用催化剂后的情况，C错误； D．曲线Ⅱ使用催化剂，降低反应的活化能，活化分子百分数增大，活化分子百分数：Ⅰ＜Ⅱ，D错误； 故选B。 综合应用 11．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=-2180.9 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 【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，因此，在0 ℃、100 kPa条件下，白锡→灰锡的ΔH-TΔS=-2180.9 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变为灰锡是一个自发过程，故答案为：A。 12．下列说法正确的是 A．反应  ，该反应在加热条件下能自发进行，则 B．反应常温下可自发进行，该反应为吸热反应 C．一定条件下，在管式反应器中发生如下反应： (g)+3H2(g) (g) ，高温有利于上述反应自发进行 D．反应在常温下可自发进行，说明该反应在常温下反应很快 【答案】A 【解析】A．该反应是，根据反应自发进行，该反应在加热（高温）条件下能自发进行，则，故A正确； B．根据ΔH-TΔS<0反应能自发进行，反应4Fe(s)+3O2(g)=2Fe2O3(s)常温下可自发进行，△S<0，则该反应为放热反应，故B错误； C．该反应是熵减的放热反应，低温条件下反应ΔH-TΔS＜0，能自发进行，则低温有利于苯催化加氢生成环己烷的反应自发进行，故C错误； D．反应N2(g)+3H2(g)2NH3(g)为放热的熵减反应，ΔH<0，ΔS<0，根据ΔH-TΔS<0反应能自发进行，但是并不能说明该反应在常温下反应很快，故D错误； 综上所述，答案为A。 13．已知HCHO(g)与O2(g)在催化剂Ca5(PO4)3(OH) (简写为HAP)表面催化生成CO2(g)和H2O(g)的历程示意图如图所示(已知该反应的∆S＜0)。下列有关该反应的说法正确的是 A．反应热为E B．反应物的总键能大于生成物的总键能 C．在一定条件下，反应可能自发进行 D．HAP不能改变反应的活化能 【答案】C 【解析】A．反应热为生成物与反应物的能量差值，而E为过渡态与反应物的能量差值，是正反应的活化能，A不正确； B．物质具有的能量越高，其键能越小，该反应的反应物的总能量大于生成物的总能量，则反应物的总键能小于生成物的总键能，B不正确； C．在一定条件下，反应的反应前后气体分子数相等，但△H＜0，所以可能自发进行，C正确； D．HAP为该反应的催化剂，催化剂能改变反应的活化能，但不能改变反应的焓变，D不正确； 故选C。 14．下列有关说法不正确的是 A．反应在一定条件下可自发进行，且，则 B．某吸热反应能自发进行，因此该反应一定是熵增反应 C．反应在室温下可自发进行，则该反应的 D．通常情况下，一个放热且熵增的反应也有可能非自发进行 【答案】D 【解析】A．反应在一定条件下可自发进行，且，根据，可知，故A正确； B．某吸热反应能自发进行，根据，可知，因此该反应一定是熵增反应，故B正确； C．反应在室温下可自发进行，正反应气体物质的量减少，根据，则该反应的，故C正确； D．通常情况下，一个放热且熵增的反应，，所以一定能自发进行，故D错误； 选D。 15．化学能与热能在生产生活中扮演者重要的角色，按照要求回答下列各题。 （1）对烟道气中的进行回收再利用具有较高的社会价值和经济价值。CO还原法：一定条件下，由和CO反应生成S和的能量变化如图所示，每生成16gS(s)，该反应 (填“放出”或“吸收”)的热量为 kJ。 （2）催化重整不仅可以得到合成气(CO和)，还对温室气体的减排具有重要意义。催化重整反应为：。已知：  ；  ；  。该催化重整反应的= 。 （3）利用可制备乙烯及合成气(CO、)。有关化学键键能(E)的数据如下表： 化学键 H-H C=C C-C C-H E(kJ/mol) 436 a 348 413 ①已知  ，则a= 。 ②已知的燃烧热是890.31kJ/mol，表示燃烧热的热化学方程式 。 ③制备合成气反应历程分两步，步骤I：；步骤Ⅱ：。上述反应中(ads)吸附性活性炭，反应历程的能量变化如图： 决定制备合成气反应速率的是 (填“步骤I”或“步骤Ⅱ”)，制备合成气反应可在 (填“高温”或“低温”)下自发进行。 【答案】（1）放出 135 （2）+248 （3）613 步骤I 高温 【解析】（1）由图可知，该反应反应物的总能量大于生成物的总能量，为放热反应，生成1molS(s)时，，则生成16gS(s)，放出的热量为135kJ； （2）将题中已知的三个方程式依次编号为①②③，根据盖斯定律，由③-②-①可得催化重整反应的 （3）①反应物总键能-生成物总键能=（2×4×413-a-4×413-2×436）kJ/mol=+167 kJ/mol，解得a=613 ； ②甲烷燃烧热的热化学方程式为1mol甲烷燃烧释放的热量，所以表示甲烷燃烧热的热化学方程式为：； ③决定化学反应速率的步骤为活化能最大的一步，由图可知，步骤I活化能更大所以决定制备合成气的步骤为步骤I；由图示可以看出甲烷制取合成气的反应为吸热的熵增的反应，根据，该反应应该在高温下才能自发进行。 16．I．地下水中的氮污染主要是由引起的。催化反硝化法是一种经济可行的脱氮方法，其原理是在双金属催化剂作用下，将硝酸盐还原成氮气：。 （1）下列说法错误的是 (填序号)。 A．氮肥溶于水的过程中熵值增大 B．在酸性条件下，活泼金属与反应属于自发反应 C．双金属催化剂是该反应是否能自发进行的决定因素 （2）已知：的，均为正值)，该反应 (选填“能”“不能”或“无法判断是否能”)自发进行。 II．将水蒸气通过红热的炭即可产生水煤气  ，。 （3）该反应在 (选填“高温下”“低温下”“任何温度下”或“一定不”)能自发。 【答案】（1）C （2）无法判断是否能 （3）高温下 （4）向正反应方向进行 【解析】（1）A．氮肥溶于水的过程中，电离为自由移动的离子，熵值增大，A正确； B．在酸性条件下，活泼金属与发生氧化还原反应，反应放热，金属溶解并产生气体，熵增大，属于自发反应，B正确； C．反应是否能自发进行取决于是否小于0，与催化剂无关，C错误； 故选C； （2）该反应的，温度未知，不一定小于0，所以无法判断是否能自发进行； （3）该反应的，根据ΔG=ΔH−TΔS，则在高温下能自发； 拓展培优 17．下列依据热化学方程式得出的结论正确的是 A．已知，则的燃烧热为 B．反应在常温下能自发进行，则该反应的 C．已知，，则 D．在稀溶液中：，若将含的浓硫酸与含的溶液混合，放出热量大于 【答案】D 【解析】A．燃烧热指101kPa，1mol纯物质完全燃烧生成稳定氧化物时所放出的热量，氢气的燃烧热应生成液态水，A错误； B．反应在常温下能自发进行，则，因，得出，B错误； C．对于放热反应的，反应放热越多越小，碳完全燃烧生成二氧化碳放热更多，故得到，C错误； D．浓硫酸在混合过程中稀释放热，故将含的浓硫酸与含的溶液混合，放出热量大于，D正确； 故答案为：D。 18．已知断裂1 mol某些化学键所需的能量如下表所示： 化学键 C-H C-C C=C H-H 断裂1 mol化学键所需的能量/kJ/mol 413 347 614 436 下列说法正确的是 A．断裂C-H键所需的能量一定小于断裂H-H键所需的能量 B．由上表数据可以计算出H2的摩尔燃烧焓 C．乙烷脱氢制备乙烯的热化学方程式为 D．乙烯加氢制备乙烷只有在高温下才能自发进行 【答案】C 【解析】A．化学键的数目未知，无法比较断裂C-H键所需的能量与断裂H-H键所需的能量的大小，故A错误； B．H2的摩尔燃烧焓要求生成液态水，而题目中没有H-O键的键能，也没有告知气态水变为液态水的焓变，不能计算H2的摩尔燃烧焓，故B错误； C．反应物的总键能-生成物的总键能==，故C正确； D．由C项可知，乙烯加氢制备乙烷的，，要使，则需要低温的条件，故D错误； 答案选C。 19．Ⅰ．手持技术测定中和反应反应热的装置和测定结果如图。实验中一次性快速注入NaOH溶液。 （1）实验中碱稍过量的原因为 。 （2）磁子表面的聚四氟乙烯 (填“能”或“不能”)换成铁，原因是 。 （3）根据上图所示，计算本次实验中测定的中和反应反应热 (精确至0.01)。[已知：混合溶液的密度为，比热容为。忽略水以外各物质吸收的热量] Ⅱ．氨能源是目前研究的热点之一，研究氮的循环和转化对生产、生活有重要的价值，某工厂用氨制硝酸的流程如图所示： （4）上述转化中，属于氮的固定的是 (填“ⅰ”“ⅱ”或“ⅲ”)。 （5）写出“吸收塔”中反应的化学方程式、 。 （6）“合成塔”中发生反应。断裂1mol相应化学键需要的能量如表： 化学键 键能E/(kJ) 946 436 391 则生成的反应热为 ；已知此反应的，则在常温(298K)下 (填“能”或“不能”)自发进行。 【答案】（1）保证盐酸完全被中和 （2）不能 铁会与盐酸反应，引起实验误差 （3）-55.18 （4）i （5）3NO2+H2O=2HNO3+NO （6）-92kJ/mol 能 【解析】（1）实验中碱稍过量的原因为：保证盐酸完全被中和，减少误差； （2）磁子表面的聚四氟乙烯不能换成铁，原因是铁会与盐酸反应，引起实验误差； （3）根据所给数据，本实验中生成水，中和热是指强酸稀溶液与强碱稀溶液发生中和反应生成1mol水时放出的热量，则实验中测定的中和反应反应热ΔH=； （4）氮的固定是指游离态的氮转化为氮的化合物的过程，则上述转化中，属于氮的固定的是i； （5）“吸收塔”中NO与空气中的O2反应生成NO2，生成的NO2再与水反应生成硝酸和NO，则“吸收塔”中反应的化学方程式为：、3NO2+H2O=2HNO3+NO； （6）根据反应：，反应热ΔH=反应物的总键能-生成物的总键能=436kJ/mol×3+946kJ/mol-391 kJ/mol×6=-92kJ/mol；因为ΔG=ΔH-TΔS=-92kJ/mol-298K×=-32.4kJ/mol<0，所以常温下能自发进行。 20．按要求完成下列问题。 （1）用表示阿伏加德罗常数的值，在、时，完全燃烧生成和液态水的反应中，每有个电子转移时，放出的热量。则的摩尔燃烧焓的热化学方程式为 。 （2）已知氢气燃烧生成水的两个热化学方程式：；。请回答下列问题(表示b的绝对值)： ①若完全燃烧生成水蒸气，则放出的热量 (填“>”“<”或“=”)。 ②反应热的关系： (填“>”“<”或“=”)b。 （3）在、时，已知：C(s，石墨)的摩尔燃烧焓，的摩尔燃烧焓，的摩尔燃烧焓。计算时由C(s，石墨)和生成的反应焓变为 。 （4）某实验小组设计用的NaOH溶液与的盐酸置于如图所示的装置中进行测定中和热的实验。 ①用环形玻璃搅拌棒，不能用铜质搅拌棒的原因是 。 ②该实验小组做了三次实验，每次取盐酸和NaOH溶液各，并记录如表原始数据： 实验序号 起始温度t1/℃ 终止温度t2/℃ 温差(t2-t1)/℃ 盐酸 NaOH溶液 平均值 1 25.1 24.9 25.0 28.3 3.3 2 25.1 25.1 25.1 27.0 1.9 3 25.1 25.1 25.1 28.6 3.5 已知盐酸、NaOH溶液密度均近似为，中和后混合液的比热容，则该反应的中和热 (保留到小数点后1位)。 （5）已知反应 ①    ② ③    ④ ⑤ 则 ，由图可知，若该反应自发，则该反应的 (填标号)。 A．，        B．， C．，        D．， 【答案】（1） （2）＜ ＞ （3）+226.7 （4）铜棒易导致热量的散失 -56.8 （5）-ΔH1+2ΔH2+3ΔH3+3ΔH4-ΔH5 A 【解析】（1）1molCH4完全燃烧会转移8mol电子，每有个电子转移时，放出的热量，则1molCH4完全燃烧放出的热量，故的摩尔燃烧焓的热化学方程式为； （2）①由于液态水气化需要吸收能量，则2molH2(g)完全燃烧生成水蒸气，则放出的热量＜|b|kJ； ②如果都生成液态水，则2a=b，由于液态水气化需要吸收能量，则生成水蒸气时放出的热量会变小，反应热会变大，故反应热的关系：2a＞b； （3）根据题目已知有如下热化学方程式： ①C(s,石墨)+O2(g)═CO2(g) ； ②H2(g)+O2(g)═H2O(l) ； ③C2H2+O2(g)=2CO2(g)+H2O(l) ； 由C(s，石墨)和生成的方程式为：2C(s，石墨)+=，根据盖斯定律，方程式2①+②-③可得2C(s，石墨)+=，故其=+226.7； （4）①在测定中和热时，必须做好保温工作，环形铜质搅拌棒会导致较多的热量散失，影响测定结果； ②3次实验的前后温度差分别为：3.3℃，1.9℃，3.5℃，第2个数据应舍去，温差的平均值为3.4℃，50mL 0.5mol/L盐酸跟50mL 0.55mol/L氢氧化钠溶液的质量和为m=100mL×1g/mL=100g，，反应生成0.025mol水，代入公式Q=cm△T得生成0.025mol的水放出热量Q=×100g×3.4℃=1.4212kJ，即该实验测得的中和热△H=--56.8； （5）将方程式②+3③+3④-①-⑤得方程式，则ΔH=-ΔH1+2ΔH2+3ΔH3+3ΔH4-ΔH5；根据图知，随着温度的升高，ΔH—T△S减小，若该反应自发，说明ΔH-T△S＜0，该反应前后气体的计量数增大，则△S＞0，该反应为分解反应需要消耗能量，ΔH＞0，故答案为A。 21．请回答下列问题： （1）已知：4HCl(g)+O2(g) 2Cl2(g)+2H2O(g) ΔH=-115. 6 kJ·mol-1， H2(g)+Cl2(g)=2HCl(g)ΔH=-184 kJ·mol-1。 ①H2与O2反应生成气态水的热化学方程式是 。 ②断开1 mol H—O键所需能量为 kJ。 ③高温下H2O可分解生成分子或原子。高温下水分解体系中主要气体的体积分数与温度的关系如图所示。图中A、B表示的物质依次是 ，物质的量之比为2：1的A、H2化学能较低的物质是 。 （2）已知ΔG=ΔH—T·ΔS。在100 kPa、298. 15 K时石灰石分解反应CaCO3(s)= CaO(s)+CO2(g)的ΔH=+178. 3 kJ·mol-1，ΔS=+160. 4 J·mol-1·K-1 ①从吉布斯自由能变(ΔG)的角度说明该反应高温下能自发进行的原因 。 ②则该反应自发进行的最低温度为 K。 【答案】（1）2H2(g)+O2(g)=2H2O(g)   ΔH=-483.6 kJ·mol-1 462.9 H、O(或氢原子、氧原子) H2 （2）反应为吸热、熵增反应，常温下ΔG>0，反应不自发 1111.6 K 【解析】（1）①已知：①4HCl(g)+O2(g)2Cl2(g)+2H2O(g)　ΔH=-115. 6 kJ·mol-1； ②H2(g)+Cl2(g)=2HCl(g)ΔH=-184 kJ·mol-1； 据盖斯定律有①+②×2得：2H2(g)+O2(g)=2H2O(g)   ΔH=-483.6 kJ·mol-1； 答案为：2H2(g)+O2(g)=2H2O(g)   ΔH=-483.6 kJ·mol-1。 ②反应热=反应物断键吸收的总能量-生成物成键放出的总能量，据已知键能，反应2H2(g)+O2(g)=2H2O(g)   ΔH=-483.6 kJ·mol-1中有4×436+496-4Q(H-O)=-483.6，所以氢氧键的键能为462.9 kJ·mol-1； 答案为： 462.9； ③由图可以知道，水的分解过程中，化学键断裂先生成H原子与O原子，氢原子结合生成氢气，氧原子结合生成氧气，由水的分子式可以知道氢原子物质的量是氧原子2倍，故A为氢原子、B为氧原子；分子拆成原子要吸收能量，氢原子能量高于氢分子； 答案为： H、O(或氢原子、氧原子)；H2； （2）①298.15K时，ΔH-TΔS=+178.3kJ·mol-1-298.15K×160.4×10-3kJ·mol-1·K-1=+130.5kJ·mol-1>0，故常温下该反应不能自发进行； 答案是：反应为吸热、熵增反应，常温下ΔG>0，反应不自发； ②当ΔH-TΔS=0时，T=ΔH/ΔS=178.3/160.4×10-3= 1111.6 K ，故当T>1111.6K时，ΔH-TΔS<0，反应才能自发；答案是：1111.6 K。 学科网（北京）股份有限公司1 / 10 学科网（北京）股份有限公司 $$ 第二章 化学反应的方向、限度和速率 2.1 化学反应的方向 教学目标 1． 知道化学反应是有方向的。 2． 了解自发反应的特征。 3． 了解化学反应的方向与反应的焓变、熵变等的关系。 4． 掌握自发反应的判断依据及相关计算。 重点和难点 化学反应的方向与反应的焓变、熵变的关系 自发反应的判断依据 自发反应的相关计算 ◆知识点一 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__自发进行_的过程。 （1）特点：①高能状态→低能状态（对外做功或释放热量）； ②有序→无序（无序体系更加稳定）。 （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，能“自己”进行的化学反应。如：钢铁生锈，氢气燃烧。 （1）特点： ①具有方向性，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。 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）说明：自发反应不是在任何条件下都自发，而是“在给定的条件下”的自发，如：碳酸钙的分解反应在高温下是自发的，H2和O2的反应在点燃条件下自发的。 特别提醒 1. 自然界的一些变化是自发进行的，而且是有方向性的。 2. 自发反应：在给定条件下，能“自己”进行的化学反应。 即学即练 1．化学与生活息息相关。下列不属于自发进行的变化是 A．墨汁加到清水中使整杯水变黑 B．水在0℃以下结为冰 C．水从高处往低处流 D．石灰石转化为生石灰 2．下列属于非自发过程的是 A．水由高处向低处流 B．蔗糖在水中溶解 C．天然气的燃烧 D．室温下水结成冰 3．下列说法中正确的是 A．自发反应速率一定快 B．非自发反应也可能发生 C．自发反应实际可能没有发生 D．自发反应的限度一定大 ◆知识点二 焓判据 1．放热过程中体系能量降低，ΔH<0的反应有自发的倾向。 2．不少吸热反应也能在一定条件下也能自发进行。 3．ΔH<0只是有利于反应自发进行的一个因素，而不是唯一的因素。 易错提醒 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 即学即练 1．下列说法不正确的是 A．焓变是影响反应是否具有自发性的一个重要因素 B．放热的自发过程可能是熵减小的过程，吸热的自发过程一定为熵增加的过程 C．甲烷和乙烷燃烧均为自发放热反应 D．可以通过改变温度或加催化剂的办法使非自发反应转变为自发反应 2．下列说法正确的是 A．能自发进行的反应一定能迅速发生 B．室温下不能自发进行，说明该反应的 C．  ，该反应在高温下能自发进行 D．加入合适的催化剂能改变反应的焓变，使非自发反应转化为自发反应 ◆知识点三 熵判据 1．熵、熵变的概念 （1）熵：衡量体系混乱程度的物理量，符号为S,单位为：J·mol－1·K－1。 （2）熵变：生成物与反应物熵值之差，符号为△S。 2．熵值大小 （1）同一条件下，不同的物质熵值不同。 （2）体系的熵值：体系的混乱程度越大，体系的熵值就越大。 （3）同一物质的熵值：S（g）＞S（l）＞S（s），同一物质的物质的量越大，分子数越多，熵值越大；同一条件下，不同物质的熵值不同。 （4）物质的复杂程度：一般组成物质的原子种类相同时，分子中的原子数目越多，其混乱度越大，熵值越大。 （5）对于一个特定的气相反应,熵变的大小取决于反应前后的气体物质的化学计量数大小。 3．熵变与反应的方向 ①反应熵变的计算式：△S＝S（生成物）－S（反应物） 变化过程 熵变 反应类型 增体反应 △S＞0 熵增反应 减体反应 △S＜0 熵减反应 盐的溶解 △S＞0 熵增反应 电离过程 △S＞0 熵增反应 ②熵判据：体系有自发地向混乱度 增加 (即熵增)的方向转变的倾向，因此可用 熵变 来判断反应进行的方向。 ③有些熵减的反应也能自发进行，如铝热反应，故只用熵变来判断反应方向也不全面，只有孤立体系或绝热体系，才能用熵增来判断反应方向。 4．熵变正、负的判断 （1）物质由固态到液态、由液态到气态或由固态到气态的过程，熵变为正值，是熵增过程。 （2）气体体积增大的反应，熵变通常都是正值，是熵增反应。 （3）气体体积减小的反应，熵变通常都是负值，是熵减反应。 易错提醒 1. 自发与否由焓变与熵变共同决定，熵减小的化学反应也可能自发进行. 2. 有气体生成的反应气体不一定增多，不一定是熵增大的反应，但凡气体分子总数增多的反应一定是熵增大的反应。 即学即练 1．相同温度和压强下，关于物质熵的大小比较，合理的是 A． B． C． D． 2．下列反应属于熵减小过程的是 A．过氧化钠和水反应 B．二氧化硫和氢硫酸反应 C．二氧化锰和浓盐酸加热反应 D．碳和浓硝酸反应 3．下列说法中，正确的是 A．能够自发进行的反应一定是放热反应 B．凡是熵增大的反应都是自发反应 C．要判断反应进行的方向，必须综合考虑体系的焓变和熵变 D．反应能自发进行，则该反应的 ◆知识点四 复合判据 1．化学反应方向的判据 在温度、压强一定的条件下，对于除了体积功以外不做其他功的化学反应，把焓变、熵变以能量的形式组合在一起，以ΔH－TΔS为判据。 ΔH－TΔS<0　反应正向能自发进行； ΔH－TΔS＝0　反应达到平衡状态； ΔH－TΔS>0　反应正向不能自发进行。 2．对“ΔH－TΔS”的讨论： （1）ΔH < 0，ΔS　>　0的反应，任何温度下都能自发进行； （2）ΔH　>　0，ΔS　<　0的反应任何温度下都不能自发进行； （3）ΔH和ΔS的作用相反，且相差不大时，温度对反应的方向起决定性作用。 ①当ΔH<0，ΔS<0时，　低温　下反应能自发进行； ②当ΔH>0，ΔS>0时，　高温　下反应能自发进行。  （4）当反应的焓变和熵变的影响相反时，且大小相差悬殊时，某一因素可能占主导地位。 ①常温下的放热反应，焓变对反应方向起决定性作用。 ②常温下的吸热反应，熵变对反应方向起决定性作用。 易错提醒 1. 非自发过程在一定条件下可能变成自发过程,如铜和稀硫酸在电解条件下可发生。 2. 需要加热才能够进行的过程可能是自发过程，如碳酸钙高温分解 即学即练 1．下列说法完全正确的是 A．自发进行的反应均是ΔH<0的反应 B．ΔS为正值的反应均能自发进行 C．物质的量增加的反应，ΔS为正值 D．CaCO3(s)受热分解为CaO(s)和CO2(g)　ΔS>0 2．现有两个热化学方程式 (l)+H2(g) (l)     ① (l)+2H2(g)(l)     ② 下列说法正确的是 A．反应①②中都存在 B．高温时，反应②可自发进行 C．在通常情况下，①②都能自发进行 D．反应①一定不能自发进行 3．氢是清洁能源，硼氢化钠(NaBH4)是一种环境友好的固体储氢材料，其水解生氢反应方程式如下：(除非特别说明，本题中反应条件均为25℃，101kPa)  ，该反应能自发进行的条件是 A．高温 B．低温 C．任意温度 D．无法判断 一、自发过程与自发反应的比较 自发过程 自发反应 含义 在一定条件下， 不用借助外力 ，就能自发进行的过程。 在给定的条件下，可以 自发 进行到显著程度的化学反应。 特征 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 举例 高山流水，自由落体，冰雪融化 钢铁生锈 应用 可被用来完成有用功。如H2燃烧可设计成 原电池 。 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 。 易错提醒 ①自发过程可以是物理过程，不一定是处自发反应，而自发反应一定是自发过程。 ②某些自发反应需要在一定条件下才能自发进行，非自发反应具备一定条件下也能自发进行。 ③一般地，如果一个过程是自发的，其逆过程在相同条件下就是非自发的。 ④自发反应和非自发反应是可能相互转化的，某一条件下的自发反应可能在另一条件下就是非自发反应，如2NOg＋O2g===2NO2g是常温下的自发反应，而在高温条件下其逆反应是自发反应。 实践应用 1．下列说法中正确的是 A．能够自发进行的反应一定是熵增的过程 B．能够自发进行的反应一定是焓减的过程 C．的反应就在任何温度下都可自发进行 D．水凝结成冰的过程中， 2．下列说法正确的是 A．焓变或熵变均可以单独作为反应自发性的判据 B．能自发进行的反应一定能迅速发生 C．ΔH<0、ΔS<0的反应在低温时能自发进行 D．两种物质反应，无论何种状态反应，ΔH均不变 2、 焓判据、熵判据与自由能判据 1.判据： 2.温度对反应方向的影响 实践应用 1．下列关于焓判据和熵判据的说法中，正确的是 A．吸热的自发过程一定为熵增加的过程 B．的反应均是自发进行的反应 C．碳酸钙分解为吸热反应，该反应在任何温度下都不能自发进行 D．ΔH—TΔS大于0的反应一定不能发生 2．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．常温下，反应C(s)+CO2(g)=2CO(g)不能自发进行，则该反应的△H＞0 C．2KClO3(s)=2KCl(s)+3O2(g)  △H＞0能否自发进行与温度有关 D．放热反应都可以自发进行，而吸热反应不能自发进行 3．发展绿色甲醇产业有助于减少温室气体排放和空气污染。“零碳甲醇燃料”燃烧［］的过程中焓变和熵变均正确的是 A． B． C． D． 4．熵变和焓变是判断反应能否自发的重要依据。下列反应任意条件下均可自发进行的是 A．  △H＜0 B．  △H＜0 C．  △H＞0 D．  △H＞0 5．综合考虑体系的焓变和熵变可以判断反应自发进行的方向。下列说法正确的是 A．已知反应的正向反应能自发进行，则 B．已知反应在常温下能自发进行，则 C．已知反应  ，则该反应在任意条件下均不能自发进行 D．已知反应  ，则该反应在高温下能自发进行 考点一 吉布斯自由能相关计算 【例1】常用的SO2去除法是钙基固硫。已知：298K、101kPa时，反应CaO(s)+SO2(g)=CaSO3(s)的∆H=-402.0kJ·mol-1，∆H-T∆S=-345.7kJ·mol-1，若此反应中∆H和∆S不随温度变化而变化，则保持此反应自发进行的温度低于 A．2.127K B．2127K C．1854K D．185.4K 解题要点 吉布斯自由能公式，当时反应自发。 【变式1-1】已知、条件下白锡转化为灰锡的反应焓变和熵变分别为，。现把白锡器皿置于、的室内存放，通过计算判断此条件下白锡是否会自发转化为灰锡 。 【变式1-2】在无氧环境下，CH4经催化脱氢芳构化可以直接转化为高附加值的芳烃产品。一定温度下，CH4芳构化时同时存在如下反应： ⅰ.     ⅱ.   则反应ⅰ在1000K时 (选填“能”或“不能”)自发进行。 考点二 确定自发温度 【例2】下列说法正确的是 A．、 的反应在温度低时不能自发进行 B．已知 ，则含 的稀溶液与稀醋酸完全中和，放出的热量等于 C．已知 ，则 D．反应 在高温时能自发进行，原因是体系有自发地向混乱度增加的方向转变的倾向 解题要点 对“ΔH－TΔS”的讨论： （1） ΔH < 0，ΔS　>　0的反应，任何温度下都能自发进行； （2）ΔH　>　0，ΔS　<　0的反应任何温度下都不能自发进行； （3）ΔH和ΔS的作用相反，且相差不大时，　温度对反应的方向起决定性作用。 ①当ΔH<0，ΔS<0时，　低温下反应能自发进行； ②当ΔH>0，ΔS>0时，　高温下反应能自发进行。  【变式2-1】图像法是研究化学反应的一种常用方法。已知化学反应A2(g)＋B2(g)=2AB(g)的能量变化曲线如图所示，则下列叙述中正确的是 A．该反应在任何温度下都能自发 B．每生成2 mol AB(g)时吸收(a-b)kJ能量 C．该反应中反应物的总能量高于生成物的总能量 D．断裂1 mol A-A和1 mol B-B时放出a kJ能量 【变式2-2】化学反应的方向问题对于理论研究与生产实践都有着重要的意义，下列有关化学反应方向的判断不正确的是 A．某吸热反应能自发进行，因此该反应是熵增反应 B．硝酸铵晶体溶于水是熵增的过程，能自发进行 C．的反应在温度低时不能自发进行 D．在常温下能自发进行，则该反应的 考点三 图像题 【例3】埃林汉姆图，由英国物理化学家哈罗德·埃林汉姆于1944年最先制作，在冶金工业中可用于评估氧化物的热稳定性。图像中每条直线代表该反应吉布斯自由能()与温度的关系。 1．反应在埃林汉姆图中的斜率近似为0，请简述原因 。 2．结合图像推测，若以为原料，理论上 用热分解法获得铝单质。 A．可以        B．不可以 解题要点 1. 热化学方程式需要准确标出物质状态。 2. 需要关注物质的量与质量的转换关系。 【变式3-1】科学家想要用组成相似的钴氧化物(Co3O4/CoO)代替铁氧化物进行循环制氢。查阅资料发现，使用钴氧化物后反应Ⅰ和反应Ⅱ的ΔH-TΔS值随温度T变化如图所示。 （1）结合图像判断能否用钴氧化物代替铁氧化物进行热化学循环制氢？若可行，举出采用钴氧化物的一个优势；若不可行，说明理由。 （2）除了上述“直接热分解”、“光催化分解”和“热化学循环”外，请再设计一种利用太阳能从水中获取氢气的方法： (简述即可，不必展开)。 【变式3-2】（1） “太阳能热化学循环制氢”是将太阳能转化成化学能，通过多个化学过程产生。如常见的铁氧化物循环制氢过程如图所示。 ①写出反应Ⅰ的化学方程式： 。 ②科学家想要用组成相似的钴氧化物代替铁氧化物进行循环制氢。查阅资料发现，使用钴氧化物后反应Ⅰ和反应Ⅱ的值随温度变化如图所示。 结合图像判断能否用钴氧化物代替铁氧化物进行热化学循环制氢？若可行，举出采用钴氧化物的一个优势；若不可行，说明理由 。 （2）除了上述“直接热分解”、“光催化分解”和“热化学循环”外，请再设计一种利用太阳能从水中获取氢气的方法： （简述即可，不必展开）。 基础达标 1．对于化学反应方向，下列说法错误的是 A．非自发的反应不能通过改变条件使其成为自发反应 B．一定温度下，反应的， C．自发进行的化学反应的方向，应由焓判据和熵判据的复合判据来判断 D．常温下反应能自发进行，则该反应的 2．俗话说“冰冻三尺非一日之寒”，其中蕴含着化学知识。下列对“结冰”过程中的焓变和熵变的判断正确的是 A．ΔH>0　ΔS<0 B．ΔH<0　ΔS>0 C．ΔH<0　ΔS<0 D．ΔH>0　ΔS>0 3．二氟化氧(OF2，F显负价)与水反应的热化学方程式为OF2(g)+H2O(g)=O2(g)+2HF(g)  H=-312.7kJ·mol-1，下列关于该反应的说法正确的是 A．正反应低温下才能自发进行 B．正反应高温下才能自发进行 C．正反应是熵增、焓减反应 D．1molOF2完全反应时转移4mol电子 4．下列有关说法中，正确的是 A．ΔH＜0的反应一定能自发进行，ΔH＞0的反应一定不能自发进行 B．熵增大的过程一定能自发进行，熵减小的过程一定不能自发进行 C．凡能自发进行的反应在常温下一定能够进行且反应速率较快 D．焓变和熵变都与反应的自发性有关，但都不能独立地作为自发性的判据 5．可用焓变和熵变来判断化学反应进行的方向，下列都是能自发进行的化学反应，其中是吸热反应且反应后熵增的是 A． B． C． D． 6．利用可制备合成气(CO、)。制备合成气反应历程分两步： 步骤Ⅰ：； 步骤Ⅱ：。 上述反应中C(ads)为吸附性活性炭，反应历程的能量变化如图。下列说法正确的是 A．制备合成气反应可在高温下自发进行 B．决定制备合成气反应速率的是步骤Ⅱ C．步骤Ⅰ反应的焓变 D．使用更高效的催化剂可以减小该反应的焓变 7．甲醇与在有水条件下生成硫酸氢甲酯的反应部分历程如图所示。，其中粒子间的静电作用力用“…”表示。下列说法正确的是 A．该反应在低温下较易自发进行 B．反应历程中最大能垒(活化能)为 C．水合分子比水合分子更稳定 D．水的参与降低了该反应的焓变 8．自然界中时刻存在着氮的转化，分子在催化剂的作用下发生的一系列转化如图所示(已知反应1和反应2都是放热反应)。下列有关说法正确的是 A．反应1必须在高温条件下才能自发进行 B．在时，反应2一定不是自发反应 C．其他条件不变，使用催化剂不能改变两个反应进行的方向 D．根据焓变和熵变既可判断反应的进行方向，又可确定反应速率的快慢 9．工业上常采用接触法制取重要产品——硫酸，以下为接触法制硫酸的反应： ① ② ③ 下列说法正确的是 A．反应①中，反应物的总能量低于生成物的总能量 B．反应②中，若使用作催化剂，则释放出的热量更多 C．对于反应③，要使反应自发进行，宜采取较高温度 D．反应 的焓变 10．已知反应2H2O2(l) = 2H2O(l) + O2(g)中反应物和生成物的能量随反应过程的变化如图所示，下列有关说法中正确的一项是 A．该反应的ΔH＜0，ΔS＜0 B．曲线Ⅰ、Ⅱ对应的焓变均为E1-E2 kJ/mol C．曲线Ⅰ、Ⅱ中，Ⅰ对应使用催化剂后的情况 D．曲线Ⅰ、Ⅱ对应的活化分子百分数：Ⅰ＞Ⅱ 综合应用 11．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=-2180.9 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 12．下列说法正确的是 A．反应  ，该反应在加热条件下能自发进行，则 B．反应常温下可自发进行，该反应为吸热反应 C．一定条件下，在管式反应器中发生如下反应： (g)+3H2(g) (g) ，高温有利于上述反应自发进行 D．反应在常温下可自发进行，说明该反应在常温下反应很快 13．已知HCHO(g)与O2(g)在催化剂Ca5(PO4)3(OH) (简写为HAP)表面催化生成CO2(g)和H2O(g)的历程示意图如图所示(已知该反应的∆S＜0)。下列有关该反应的说法正确的是 A．反应热为E B．反应物的总键能大于生成物的总键能 C．在一定条件下，反应可能自发进行 D．HAP不能改变反应的活化能 14．下列有关说法不正确的是 A．反应在一定条件下可自发进行，且，则 B．某吸热反应能自发进行，因此该反应一定是熵增反应 C．反应在室温下可自发进行，则该反应的 D．通常情况下，一个放热且熵增的反应也有可能非自发进行 15．化学能与热能在生产生活中扮演者重要的角色，按照要求回答下列各题。 （1）对烟道气中的进行回收再利用具有较高的社会价值和经济价值。CO还原法：一定条件下，由和CO反应生成S和的能量变化如图所示，每生成16gS(s)，该反应 (填“放出”或“吸收”)的热量为 kJ。 （2）催化重整不仅可以得到合成气(CO和)，还对温室气体的减排具有重要意义。催化重整反应为：。已知：  ；  ；  。该催化重整反应的= 。 （3）利用可制备乙烯及合成气(CO、)。有关化学键键能(E)的数据如下表： 化学键 H-H C=C C-C C-H E(kJ/mol) 436 a 348 413 ①已知  ，则a= 。 ②已知的燃烧热是890.31kJ/mol，表示燃烧热的热化学方程式 。 ③制备合成气反应历程分两步，步骤I：；步骤Ⅱ：。上述反应中(ads)吸附性活性炭，反应历程的能量变化如图： 决定制备合成气反应速率的是 (填“步骤I”或“步骤Ⅱ”)，制备合成气反应可在 (填“高温”或“低温”)下自发进行。 16．I．地下水中的氮污染主要是由引起的。催化反硝化法是一种经济可行的脱氮方法，其原理是在双金属催化剂作用下，将硝酸盐还原成氮气：。 （1）下列说法错误的是 (填序号)。 A．氮肥溶于水的过程中熵值增大 B．在酸性条件下，活泼金属与反应属于自发反应 C．双金属催化剂是该反应是否能自发进行的决定因素 （2）已知：的，均为正值)，该反应 (选填“能”“不能”或“无法判断是否能”)自发进行。 II．将水蒸气通过红热的炭即可产生水煤气  ，。 （3）该反应在 (选填“高温下”“低温下”“任何温度下”或“一定不”)能自发。 拓展培优 17．下列依据热化学方程式得出的结论正确的是 A．已知，则的燃烧热为 B．反应在常温下能自发进行，则该反应的 C．已知，，则 D．在稀溶液中：，若将含的浓硫酸与含的溶液混合，放出热量大于 18．已知断裂1 mol某些化学键所需的能量如下表所示： 化学键 C-H C-C C=C H-H 断裂1 mol化学键所需的能量/kJ/mol 413 347 614 436 下列说法正确的是 A．断裂C-H键所需的能量一定小于断裂H-H键所需的能量 B．由上表数据可以计算出H2的摩尔燃烧焓 C．乙烷脱氢制备乙烯的热化学方程式为 D．乙烯加氢制备乙烷只有在高温下才能自发进行 19．Ⅰ．手持技术测定中和反应反应热的装置和测定结果如图。实验中一次性快速注入NaOH溶液。 （1）实验中碱稍过量的原因为 。 （2）磁子表面的聚四氟乙烯 (填“能”或“不能”)换成铁，原因是 。 （3）根据上图所示，计算本次实验中测定的中和反应反应热 (精确至0.01)。[已知：混合溶液的密度为，比热容为。忽略水以外各物质吸收的热量] Ⅱ．氨能源是目前研究的热点之一，研究氮的循环和转化对生产、生活有重要的价值，某工厂用氨制硝酸的流程如图所示： （4）上述转化中，属于氮的固定的是 (填“ⅰ”“ⅱ”或“ⅲ”)。 （5）写出“吸收塔”中反应的化学方程式、 。 （6）“合成塔”中发生反应。断裂1mol相应化学键需要的能量如表： 化学键 键能E/(kJ) 946 436 391 则生成的反应热为 ；已知此反应的，则在常温(298K)下 (填“能”或“不能”)自发进行。 20．按要求完成下列问题。 （1）用表示阿伏加德罗常数的值，在、时，完全燃烧生成和液态水的反应中，每有个电子转移时，放出的热量。则的摩尔燃烧焓的热化学方程式为 。 （2）已知氢气燃烧生成水的两个热化学方程式：；。请回答下列问题(表示b的绝对值)： ①若完全燃烧生成水蒸气，则放出的热量 (填“>”“<”或“=”)。 ②反应热的关系： (填“>”“<”或“=”)b。 （3）在、时，已知：C(s，石墨)的摩尔燃烧焓，的摩尔燃烧焓，的摩尔燃烧焓。计算时由C(s，石墨)和生成的反应焓变为 。 （4）某实验小组设计用的NaOH溶液与的盐酸置于如图所示的装置中进行测定中和热的实验。 ①用环形玻璃搅拌棒，不能用铜质搅拌棒的原因是 。 ②该实验小组做了三次实验，每次取盐酸和NaOH溶液各，并记录如表原始数据： 实验序号 起始温度t1/℃ 终止温度t2/℃ 温差(t2-t1)/℃ 盐酸 NaOH溶液 平均值 1 25.1 24.9 25.0 28.3 3.3 2 25.1 25.1 25.1 27.0 1.9 3 25.1 25.1 25.1 28.6 3.5 已知盐酸、NaOH溶液密度均近似为，中和后混合液的比热容，则该反应的中和热 (保留到小数点后1位)。 （5）已知反应 ①    ② ③    ④ ⑤ 则 ，由图可知，若该反应自发，则该反应的 (填标号)。 A．，        B．， C．，        D．， 21．请回答下列问题： （1）已知：4HCl(g)+O2(g) 2Cl2(g)+2H2O(g) ΔH=-115. 6 kJ·mol-1， H2(g)+Cl2(g)=2HCl(g)ΔH=-184 kJ·mol-1。 ①H2与O2反应生成气态水的热化学方程式是 。 ②断开1 mol H—O键所需能量为 kJ。 ③高温下H2O可分解生成分子或原子。高温下水分解体系中主要气体的体积分数与温度的关系如图所示。图中A、B表示的物质依次是 ，物质的量之比为2：1的A、H2化学能较低的物质是 。 （2）已知ΔG=ΔH—T·ΔS。在100 kPa、298. 15 K时石灰石分解反应CaCO3(s)= CaO(s)+CO2(g)的ΔH=+178. 3 kJ·mol-1，ΔS=+160. 4 J·mol-1·K-1 ①从吉布斯自由能变(ΔG)的角度说明该反应高温下能自发进行的原因 。 ②则该反应自发进行的最低温度为 K。 学科网（北京）股份有限公司1 / 10 学科网（北京）股份有限公司 $$