2.3 化学反应的方向 练习题 -2025-2026学年高二上学期化学人教版选择性必修一

第二章 化学反应速率与化学平衡 第三节 化学反应的方向 一、单选题 1．下列判断正确的是 A．一定温度下，反应的，则该反应的 B．反应常温下可自发进行，该反应为吸热反应 C．反应的， D．在常温下能自发进行，则该反应的 2．下列对熵的理解错误的是 A．等质量的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．从焓判据来看，△H<0有利于反应的自发进行 D．25℃、 1.01×105Pa时，2N2O5(g)=4NO2(g)+O2(g)是熵减反应 3．298K下，将1mol蔗糖溶解在1L水中，此溶解过程中体系的∆G = ∆H－T∆S和∆S的变化情况是 A．∆G>0，∆S<0 B．∆G<0，∆S>0 C．∆G>0，∆S>0 D．∆G<0，∆S<0蔗糖从晶体变成溶液，混乱度增大，熵增加，故∆S>0． 4．下列说法中不正确的是 A．一个反应能否自发进行，与焓变和熵变的共同影响有关 B．若△H＞0，△S＜0，任何温度下都不能自发进行 C．2Na2O2+2H2O = 4NaOH+O2↑在常温下能自发进行，既能用焓判据解释又能又熵判据解释 D．2NO(g) +2CO(g) = N2(g) + 2CO2(g) 在常温下能自发进行，则该反应的△H＞0 5．水凝结成冰的过程中，其焓变和熵变正确的是 A．， B．， C．， D．， 6．实现“节能减排”和“低碳经济”的一个重要课题就是如何将转化为可利用的资源。目前工业上有一种方法是用来生产燃料甲醇。一定条件下发生反应：，如图表示该反应过程中能量(单位为)的变化。下列关于该反应的说法正确的是 A． B． C． D． 7．运用相关化学知识进行判断，下列结论错误的是 A．某吸热反应能自发进行，因此该反应是熵增反应 B．冰在室温下自动熔化成水，这是熵增的过程 C．放热反应在常温常压下都能自发进行 D．高锰酸钾受热分解是一个熵增的过程 8．某反应过程中的能量变化如图所示。下列叙述正确的是 A．该反应的 B．该反应的能量变化与合成氨反应的能量变化相同 C．加入催化剂既能减小反应的，又能加快反应速率 D．若该反应常温下能自发进行，则反应的 9．根据所学知识判断，下列反应中，在任何温度下都不自发进行的是 A．2O3(g)=3O2(g)   △H＜0 B．N2(g)+3H2(g)=2NH3(g)   △H＜0 C．2CO(g)=2C(s)+O2(g)   △H＞0 D．CaCO3(s)=CaO(s)+CO2(g)   △H＞0 10．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 11．下列关于焓判据和熵判据的说法不正确的是 A．放热的自发反应可能是熵减小的反应，吸热的自发反应一定为熵增加的反应 B．放热反应()或熵增加()的反应一定能自发进行 C．室温下，碳酸钙的分解反应不能自发进行，但该反应在较高温度(1200K)下能自发进行 D．由焓判据和熵判据组合成的复合判据，能更准确地判断反应进行的方向 12．下列反应均可在室温下自发进行，其中△H＞0，△S＞0的是 A．4Fe(s)+3O2(g)=2Fe2O3(s) B．NH3(g)+HCl(g)=NH4Cl(s) C．(NH4)2CO3(s)=NH4HCO3(s)+NH3(g) D．2Cu(s)+CO2(g)+O2(g)+H2O(g)=Cu2(OH)2CO3(s) 13．能用焓判据判断下列过程方向的是（　　） A．湿的衣服经过晾晒变干 B．硝酸铵溶于水 C．100℃时的水蒸气凝结成水 D．25℃、101 kPa时2N2O5（g）===4NO2（g）+O2（g）ΔH=+56.7 kJ·mol-1能自发进行 14．煤炭燃烧过程中会释放出大量的SO2，严重破坏生态环境。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) △H1=+218.4 kJ/mol(反应I) CaSO4(s)+4CO(g) CaS(s)+4CO2(g) △H2=-175.6 kJ/mol (反应II)下列有关说法正确的是 A．提高反应体系的温度，能降低该反应体系中SO2生成量 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) △H3，则△H3>△H2 D．由反应I和反应II可计算出反应CaSO4(s)CaO(s)+SO3(g)的焓变 二、填空题 判断正误 15．ΔH＜0，ΔS＞0的反应在温度低时不能自发进行。(_______) 16．一定温度下，反应MgCl2(l)Mg(l)＋Cl2(g)的ΔH＞0、ΔS＞0。(_______) 17．反应NH3(g)＋HCl(g)=NH4Cl(s)在室温下可自发进行，则该反应的ΔH＜0。(_______) 18．2NO(g)＋2CO(g)=N2(g)＋2CO2(g)在常温下能自发进行，则该反应的ΔH＞0。(_______) 19．SO2(g)=S(g)＋O2(g)　ΔH＞0，ΔS＞0，该反应不能自发进行。(_______) 20．SO2(g)＋2H2S(g)=3S(s)＋2H2O(l)　ΔH＜0，低温下能自发进行。(_______) 21．常温下，反应C(s)＋CO2(g)=2CO(g)不能自发进行，则该反应的ΔH＞0。(_______) 22．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。(_______) 23．放热过程有自发进行的倾向性，但并不一定能自发进行，吸热过程没有自发进行的倾向性，但在一定条件下也可自发进行。(_______) 24．NH4HCO3(g)=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。(_______) 25．化学反应中常伴随着能量变化。 I．将Al条打磨后，插入6 mol/L盐酸中。 (1)如果Al条不打磨，开始一段时间没有气泡冒出，用离子方程式说明其原因 。 (2)该反应的能量变化可用下图中的 表示(填序号)。 (3)H2的产生速率随时间的变化如下图所示。 t1～t2速率变化的主要原因是 。t2～t3速率变化的主要原因是 。 (4)铝与某些金属氧化物在高热条件下发生的反应，同时放出巨大的热，铁路工人经常用铝热剂焊接铁轨，写出化学方程式 。 Ⅱ． 利用固体表面催化工艺进行NO分解的过程如下图所示。 (5)上述过程②有 键断裂，此过程 (放出或者吸收)能量。 26．为了更科学、有效地利用化学反应，需要从化学反应的方向、限度、速率等角度对其进行研究。请总结从以上角度研究化学反应所用到的定量关系及规律 。 三、计算题 27．已知甲烷隔绝空气在不同温度下有可能发生如下两个反应：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，在图书馆查到了如下热力学数据： ①的ΔH(298 K)=74.848 kJ·mol-1，ΔS(298 K)=80.674 J·mol-1·K-1 ②的ΔH(298 K)=376.426 kJ·mol-1，ΔS(298 K)=220.211 J·mol-1·K-1 已知焓变和熵变随温度变化很小。请帮助这位同学考虑如下问题： (1)判断②反应是高温自发还是低温自发： (填“高温”或“低温”)。 (2)通过计算判断①反应在常温下能否自发进行： 。 (3)求算制取炭黑的允许温度范围： 。 (4)为了提高甲烷的碳化程度，你认为下面四个温度中最合适的是___________(填字母)。 A．905.2 K B．927 K C．1 273 K D．2 000 K 试卷第1页，共3页 试卷第1页，共3页 学科网（北京）股份有限公司 参考答案 题号 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 答案 A D B D D C C D C A 题号 11 12 13 14 答案 B C C B 1．A 【详解】A．该反应为吸热的自发反应，根据ΔH-TΔS<0反应能自发进行，则，A正确； B．该反应为气体体积减小的反应，ΔS<0，一定温度下反应能自发进行，则ΔH-TΔS<0，因此ΔH<0，B错误； C．该反应为气体体积减小的反应，ΔS<0，常温下反应可自发进行，则ΔH-TΔS<0，因此 ΔH<0，该反应为放热反应，C错误； D．该反应为气体体积减小的反应，ΔS<0，常温下反应能自发进行，则ΔH-TΔS<0，因此 ΔH<0，D错误； 故选A。 2．D 【详解】A．熵是指体系的混乱度，同物质气体熵大于液体大于固体，故A正确； B．熵是指体系的混乱度，熵越大越混乱，体系越有序，熵值越小；越混乱，熵值越大，故B正确； C．若△H<0，表示反应放热，有利于自发进行，故C正确； D．2N2O5(g)=4NO2(g)+O2(g)反应是气体体积增大的反应，也是熵增大的反应，故D错误； 故选D。 3．B 【分析】 【详解】由于蔗糖溶解于水的过程是自发过程，所以△G=△H-T△S＜0；蔗糖从晶体变成溶液，混乱度增大，熵增加，所以△S＞0；故选：B。 4．D 【详解】A．△H-T△S＜0的反应可自发进行，则反应能否自发进行与焓变和熵变的共同影响有关，故A正确； B．若△H＞0，△S＜0，则△H-T△S＞0，可知任何温度下都不能自发进行，故B正确； C．2Na2O2+2H2O═4NaOH+O2↑该反应为是放热反应，而且熵增大，所以根据熵判据和焓判据都是自发反应，故C正确； D．反应2NO(g) +2CO(g) = N2(g) + 2CO2(g)中气体减小，则反应的△S＜0，若使△H-T△S＜0，则△H＜0，故D错误。 答案选D。 5．D 【详解】水是液态，能量大于固态的冰，混乱度大于冰，则水凝结成冰的过程为熵减的放热过程，则焓变和熵变均小于0，故选D。 6．C 【详解】由图可知：反应物总能量高于生成物总能量，正反应为放热反应；正反应为气体物质的量减小的反应，则为熵减的反应，即，，故选C。 7．C 【详解】A．吸热反应可以自发进行，△H>0，若满足△H﹣T△S＜0，必须是熵增的反应，故A正确； B．反应向熵值方向进行，同种物质熵值：液体>固体，冰在室温下自动熔化成水，是熵增的结果，故B正确； C．放热反应与反应条件无关，如燃烧反应为放热反应，需要加热或点燃，常温不反应，故C错误； D．高锰酸钾分解生成气体，混乱度增加，熵值增大，故D正确； 答案选C。 8．D 【详解】A．焓变等于正逆反应的活化能之差，反应的，故A错误； B．该图表示的为吸热反应，合成氨是放热反应，二者能量变化不同，故B错误； C．加入催化剂可以同时降低、，但不改变反应的，故C错误； D．该反应为吸热反应，，若该反应常温下能自发进行，由可知，反应的，故D正确。 9．C 【详解】A． 2O3(g)=3O2(g) ，为气体体积增大的反应，△S＞0，且△H＜0，满足△H-T△S＜0，反应在任何温度下可自发进行，故A不选； B． N2(g)+3H2(g)=2NH3(g)  为气体体积减小的反应， △S＜0，△H＜0，满足△H-T△S＜0，反应在低温下可自发进行，故B不选； C． 2CO(g)=2C(s)+O2(g)  为气体体积减小的反应， △S＜0， △H＞0，满足△H-T△S＞0，反应在任何温度下不能自发进行，故C选； D． CaCO3(s)=CaO(s)+CO2(g) 为气体体积增大的反应，△S＞0，  △H＞0，满足△H-T△S＜0，反应在高温下可自发进行，故D不选； 故选C。 10．A 【详解】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。 11．B 【详解】A．放热的自发反应可能是熵减小的反应，如反应是放热、熵减小的自发反应，吸热()且熵减小()的反应在任何温度下都有，在任何温度下都不能自发进行，所以吸热()的自发反应一定为熵增加的反应，A项正确； B．焓变和熵变都与反应的自发性有关，但都不能独立地作为反应自发性的判据，要判断反应进行的方向，必须综合考虑体系的焓变和熵变，放热()且熵增加()的反应才能保证，即放热()且熵增加()的反应才一定能自发进行，B项错误； C．，该反应的且，升高温度可使，故该反应在高温下可自发进行，C项正确； D．焓判据和熵判据都不能独立地作为反应自发性的判据，要判断反应进行的方向，需利用焓判据和熵判据组合成的复合判据，复合判据能更准确地判断反应进行的方向，D项正确。 答案选B。 12．C 【详解】A. 4Fe(s)+3O2(g)=2Fe2O3(s)的气体物质的量减少，△S<0，A错误； B.NH3(g)+HCl(g)=NH4Cl(s) 的气体物质的量减少，△S<0，B错误； C.(NH4)2CO3(s)=NH4HCO3(s)+NH3(g)分解反应是吸热反应，△H>0，反应后气体的物质的量增大，△S>0，C正确； D.2Cu(s)+CO2(g)+O2(g)+H2O(g)=Cu2(OH)2CO3(s)反应后气体物质的量减小，△S<0，D错误； 故合理选项是C。 13．C 【分析】变化能否自发进行，取决于焓变和熵变的综合判据，当△H﹣T△S＜0时，反应可自发进行。 【详解】A．湿的衣服经过晾晒变干，该过程是一个吸收热量，熵值增加的过程，不能够用焓判据解释，故A错误； B．硝酸铵自发地溶于水，是熵增大的过程，与焓判据无关，不能用焓判据解释，故B错误； C．100℃时的水蒸气凝结成水，该过程熵值减小，放出热量，能够自发进行，可以用焓判据解释，故C正确； D．25℃、101kPa时2N2O5（g）=4NO2（g）+O2（g）△H=+56.76kJ/mol，该反应为吸收热量，熵值增加的反应，不能用焓判据解释，故D错误； 故选C。 14．B 【详解】分析：由已知的两个热化学方程式，结合温度对化学平衡的影响规律，即可分析A选项，根据自由能判据可分析B选项，利用盖斯定律可分析出C、D两个选项。 详解：A、只有在反应I中生成SO2，且该反应为吸热反应，所以升高温度，有利于反应I平衡向右移动，生成更多的SO2，故A错误； B、要使反应II自发进行，则自由能判据△G=△H-T△S<0，已知△H2<0，由反应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，且低温有利于节约能源，故B正确； C、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△H3=△H2-4△H1，已知△H1>0，△H2<0，所以△H3<△H2,故C错误； D、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，故D错误。所以本题答案选B。 点睛：本题的难点是B选项，因为反应II前后气体、固体的分子数都不变，即商变不大，所以焓变对反应的自发性起决定作用，这是利用自由能判据的一种特殊情况，由于是放热反应，低温即可自发进行，且节约能源；易错点是C选项，要明确焓变的比较是带着+、-号进行比较的。本题有一定的难度。 15．错误 16．正确 17．正确 18．错误 19．错误 20．正确 21．正确 22．错误 23．正确 24．正确 【解析】15．ΔH＜0，ΔS＞0的反应，所有温度下△H-T△S＜0，反应自发进行，故错误； 16．一定温度下，反应MgCl2(l)Mg(l)＋Cl2(g)是吸热反应ΔH＞0，气体分子数增大的反应ΔS＞0，故正确； 17．反应NH3(g)＋HCl(g)=NH4Cl(s)在室温下可自发进行△H-T△S＜0，，又△S＜0，则该反应的ΔH＜0，故正确； 18．2NO(g)＋2CO(g)=N2(g)＋2CO2(g)在常温下能自发进行△H-T△S＜0，，又△S＜0，则该反应的ΔH＜0，故错误； 19．SO2(g)=S(g)＋O2(g)　ΔH＞0，ΔS＞0，该反应在高温下能自发进行，故错误； 20．SO2(g)＋2H2S(g)=3S(s)＋2H2O(l)　ΔH＜0，又△S＜0，低温下能自发进行，故正确； 21．常温下，反应C(s)＋CO2(g)=2CO(g)不能自发进行，△H-T△S＞0，ΔS＞0，则该反应的ΔH＞0，故正确； 22．在其他外界条件不变的情况下，使用催化剂只改变反应速率，不影响平衡的移动，使用催化剂不可以改变化学反应进行的方向，故错误； 23．放热过程有自发进行的倾向性，但并不一定能自发进行，吸热过程没有自发进行的倾向性，但在一定条件下也可自发进行，还要看△H-T△S的值，故正确； 24．NH4HCO3(g)=NH3(g)＋H2O(g)＋CO2(g) 　ΔH=185.57 kJ·mol-1，该反应为吸热反应，不能自发进行；而最终该反应能自发进行，原因是体系有自发地向混乱度增加的方向转变的倾向，故正确； 25．(1)2Al2O3 + 6H+ =2Al3+ + 3H2O (2)b (3) 该反应放热，使溶液温度升高，反应速率加快 随着反应的进行，盐酸的浓度不断下降，使反应速率减慢 (4)2Al + Fe2O3Al2O3 + 2 Fe (5) 极性共价键 吸热 【详解】（1）金属铝的表面与空气中的氧气反应生成氧化膜，盐酸先与氧化膜反应，离子方程式是2Al2O3 + 6H+ =2Al3+ + 3H2O； 故答案为：2Al2O3 + 6H+ =2Al3+ + 3H2O； （2）盐酸与金属铝发生置换反应，是放热反应，反应物的总能量高于生成物的总能量，b正确； 故答案为：b； （3）t1～t2速率变化的主要原因是盐酸与金属铝发生置换反应，是放热反应，反应体系温度升高，反应速率加快；t2～t3速率变化的主要原因是随着反应的进行，盐酸的浓度不断下降，使反应速率减慢； 故答案为：该反应放热，使溶液温度升高，反应速率加快；随着反应的进行，盐酸的浓度不断下降，使反应速率减慢； （4）铝热剂是铝与氧化铁的混合物，在高温条件下，剧烈反应，反应方程式是2Al + Fe2O3Al2O3 + 2 Fe； 故答案为：2Al + Fe2O3Al2O3 + 2 Fe； （5）从图中可知NO的极性共价键断裂，形成氮原子和氧原子，断开化学键需要吸收能量； 故答案为：极性共价键；吸热。 26．从化学反应的方向研究化学反应，用到的定量关系及规律有ΔG=ΔH-TΔS，若ΔG<0，反应能自发进行，ΔG>0反应不能自发进行，ΔG=0，化学反应达到平衡。 从化学反应的限度研究化学反应，用到的定量关系及规律有：对于一般化学反应，，浓度熵Q=，若Q>K，化学反应逆向进行，Q=K，化学反应达到平衡，Q<K，化学反应正向进行。 从化学反应的速率研究化学反应，用到的定量关系及规律为：v=，化学反应中各物质的速率之比等于对应的化学计量数之比，且增大反应物浓度、有气体物质参加的反应增大压强、升高温度、使用正催化剂，均可增大化学反应速率。 【详解】从化学反应的方向研究化学反应，用到的定量关系及规律有ΔG=ΔH-TΔS，若ΔG<0，反应能自发进行，ΔG>0反应不能自发进行，ΔG=0，化学反应达到平衡。 从化学反应的限度研究化学反应，用到的定量关系及规律有：对于一般化学反应，，浓度熵Q=，若Q>K，化学反应逆向进行，Q=K，化学反应达到平衡，Q<K，化学反应正向进行。 从化学反应的速率研究化学反应，用到的定量关系及规律为：v=，化学反应中各物质的速率之比等于对应的化学计量数之比，且增大反应物浓度、有气体物质参加的反应增大压强、升高温度、使用正催化剂，均可增大化学反应速率。 27．(1)高温 (2)不能自发进行 (3)927.8～1 709.4 K (4)C 【详解】（1）反应ΔH—TΔS＜0时，反应能自发进行，由题给数据可知，反应②自发进行时反应温度T>≈1709.4 K，则该反应在高温下才能自发进行，故答案为：高温； （2）由题给数据可知，常温下时，反应①ΔH-TΔS=74.848 kJ·mol-1—80.674×10-3 kJ·mol-1·K-1×298 K≈50.807 kJ·mol-1>0，则该反应常温下不能自发进行，故答案为：不能自发进行； （3）反应ΔH—TΔS＜0时，反应能自发进行，由题给数据可知，反应①自发进行时反应温度T>≈927.8 K，反应②自发进行时反应温度T>≈1709.4 K，则利用甲烷制取炭黑温度须控制在927.8～1 709.4 K范围内，故答案为：927.8～1 709.4 K； （4）利用甲烷制取炭黑温度须控制在927.8～1 709.4 K范围内，则为了提高甲烷的碳化程度，最合适的温度为1 273 K，故选C。 答案第1页，共2页 答案第1页，共2页 学科网（北京）股份有限公司 $