专题2 第二单元 第一课时 化学反应的方向-【学霸笔记·同步精讲】2026-2027学年高中化学选择性必修1 化学反应原理教师用书word(苏教版)
2026-09-11
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教辅
摘要:
本讲义聚焦高中化学“化学反应的方向”核心知识点,从生活中的自发过程(如冰融化、花香四溢)切入,定义自发反应及其方向性,进而通过焓变(放热与吸热反应实例)、熵变(混乱度变化分析)逐步深入,最终构建焓变与熵变共同影响反应方向的综合判据学习支架。
资料特色在于结合生活实例与实验探究(如NH4HCO3与CH3COOH的吸热自发反应),培养学生科学思维(证据推理与模型建构,如综合判据分析合成氨反应条件)和科学探究与实践能力。课中助力教师引导学生形成物质变化规律的化学观念,课后通过分层习题帮助学生巩固知识,查漏补缺。
内容正文:
第一课时 化学反应的方向
1.知道化学反应是有方向的。
2.知道化学反应的方向与反应的焓变和熵变有关。
知识点一 自发过程和自发反应
1.自发过程
(1)含义
在一定条件下,不用借助于外力就可以自发进行的过程。
(2)生活中的自发过程
①冰在室温下融化;
②高山流水;
③花香四溢;
④酒香扩散(酒香不怕巷子深);
⑤食盐在水中溶解;
⑥墨汁在水中扩散等。
2.自发反应
(1)概念:在一定条件下能 自动进行 的反应,称之为自发反应。
(2)特点:具有 方向性 ,即许多化学反应的 正反应 能自动进行,而其逆反应无法 自动进行 。
3.两点提醒
(1)过程的自发性只是一种趋势,只能用于判断过程的方向,不能确定过程是否一定会发生。
(2)在讨论过程的方向时,指没有外界干扰时体系反应的可能性;如果允许外界施加某种作用,就可能出现相反的结果。
1.判断下列反应在室温下能否自动进行,如能自动进行,请写出相应的化学方程式。
(1)水分解成氢气和氧气的反应:
。
(2)氯气与溴化钾溶液的反应:
。
(3)乙烯与溴单质生成1,2-二溴乙烷的反应:
。
(4)氮气和氧气生成一氧化氮的反应:
。
提示:(1)不能自动进行
(2)Cl2+2KBr2KCl+Br2
(3)CH2CH2+Br2CH2Br—CH2Br
(4)不能自动进行
2.已知:①2H2+O22H2O;②2H2O2H2↑+O2↑。①是自发反应,②是非自发反应,通过对上述反应的分析,思考:
(1)自发反应不需要任何条件就能发生吗?
(2)非自发反应一定不能发生吗?
提示:(1)自发反应也需要一定条件引发,一旦反应后即可自发进行。
(2)非自发反应在一定条件下也能发生。
1.下列关于自发反应的叙述正确的是( C )
A.自发反应的逆过程在相同条件下也必定是自发的
B.铁在潮湿的空气中生锈属于非自发反应
C.自发过程可以是物理过程,不一定是自发反应,而自发反应一定是自发过程
D.自发反应与外界条件无关
2.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
解析:C 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的,A、B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正确;改变条件,可以使非自发过程转变为自发过程,D错误。
知识点二 化学反应进行方向的判据
1.反应焓变与反应方向
(1)分析下列反应自发进行的可能原因: 均是放热反应,ΔH<0 。
①C3H8(g)+5O2(g)3CO2(g)+4H2O(l) ΔH=-2 217.5 kJ· mol-1
②2Na(s)+Cl2(g)2NaCl(s) ΔH=-822 kJ· mol-1
(2)实验探究自发反应的可能原因
实验操作
实验现象
锥形瓶和木板因水结冰粘在了一起
实验结论
该反应能自发进行,且为吸热反应
(3)焓变与自发反应的关系
①多数放热反应是自发进行的。如燃烧反应、中和反应等。
②有少数吸热反应也能自发进行。如NH4HCO3(s)+CH3COOH(aq)CO2(g)+CH3COONH4(aq)+H2O(l) ΔH>0。
③还有一些吸热反应在常温条件下不能自发进行,但在较高温度下能自发进行。如CaCO3(s)CaO(s)+CO2(g) ΔH>0。
因此,判断化学反应能否自发进行,不能仅用 放热(ΔH<0) 或 吸热(ΔH>0) 作为判断依据。
2.反应熵变与反应方向
(1)熵:衡量一个体系 混乱度 的物理量,符号为S。熵值越大,体系 混乱度 越大。
(2)熵变:ΔS=S(生成物)-S(反应物)。
(3)常见的熵增过程
①同一种物质由固态到液态再到气态:S(g) > S(l) > S(s),又如固体的溶解、气体的扩散、水的汽化等。
②反应后气体物质的量 增加 的反应,产生气体的反应等。
(4)熵变与自发反应的关系
①熵增加有利于反应的自发进行。
②有些熵减小的反应也可以自发进行,例如Ca(OH)2(aq)+CO2(g)CaCO3(s)+H2O(l)。故熵变只是影响反应方向的因素之一。
3.焓变、熵变对反应方向的共同影响
仅利用ΔH或ΔS的数值,都不能判断某反应是否自发,必须综合考虑反应的焓变(ΔH)和熵变(ΔS)的大小。
①当ΔH<0、ΔS>0时,反应 一定能 自发进行。
②当ΔH>0、ΔS<0时,反应 一定不能 自发进行。
③当ΔH>0、ΔS>0或ΔH<0、ΔS<0时,反应是否能自发进行与反应的 温度 有关。
【教材挖掘】
教材中【拓宽视野】中叙述了“ΔH、ΔS与反应的方向”。根据这部分知识,判断合成氨反应:N2(g)+3H2(g)2NH3(g) ΔH<0,是高温有利于其自发进行还是低温有利于其自发进行?
提示:合成氨反应:N2(g)+3H2(g)2NH3(g) ΔH<0,ΔS<0,则低温有利于其自发进行。
1.判断下列变化过程的焓变和熵变大于0还是小于0?将你的结论填入下表。
变化
能否自发
焓变
熵变
CO2(s)CO2(g)
ΔH 0
ΔS 0
2Mg(s)+O2(g)2MgO(s)
ΔH 0
ΔS 0
K(s)+H2O(l)K+(aq)+OH-(aq)+H2(g)
ΔH 0
ΔS 0
Ag+(aq)+Cl-(aq)AgCl(s)
ΔH 0
ΔS 0
提示:
变化
能否自发
焓变
熵变
CO2(s)CO2(g)
能
ΔH>0
ΔS>0
2Mg(s)+O2(g)2MgO(s)
能
ΔH<0
ΔS<0
K(s)+H2O(l)K+(aq)+OH-(aq)+H2(g)
能
ΔH<0
ΔS>0
Ag+(aq)+Cl-(aq)AgCl(s)
能
ΔH<0
ΔS<0
2.汽车尾气的处理装置中都使用了催化剂。其他条件不变,使用催化剂能改变化学反应的方向吗?
提示:使用催化剂能降低反应的活化能,加快反应速率,但是不能改变反应进行的方向。
1.(鲁科版教材习题)下列变化过程中,ΔS<0的是( )
A.氯化钠溶于水中
B.NH3(g)和HCl(g)反应生成NH4Cl(s)
C.干冰的升华
D.CaCO3(s)分解为CaO(s)和CO2(g)
解析:B 氯化钠固体溶解到水中形成溶液,混乱度增大,熵值增大,ΔS>0,A错误;NH3(g)与HCl(g)反应生成NH4Cl(s),气体体积减小,体系混乱度减小,熵值减小,ΔS<0,B正确;干冰(CO2)的升华,固体转化为气体,混乱度增大,熵值增大,ΔS>0,C错误;CaCO3(s)分解为CaO(s)和CO2(g),反应生成了气体,体系混乱度增大,熵值增大,ΔS>0,D错误。
2.(人教版教材习题)下列说法中,正确的是( )
A.冰在室温下自动熔化成水,这是熵增的过程
B.能够自发进行的反应一定是放热反应
C.ΔH<0的反应均是自发进行的反应
D.能够自发进行的反应一定是熵增大的过程
解析:A 同种物质的熵值,液体大于固体,故冰在室温下自动熔化成水,这是熵增的过程,A正确;能够自发进行的反应中,不一定是放热反应,有的吸
热反应也可自发进行,B错误;ΔH<0的反应不一定是自发进行的反应,C错误;能够自发进行的反应不一定为熵增大的过程,有的熵减小过程也能自发进行,D错误。
3.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
它一定是非自发反应
B
W(s)+xG(g)2Q(g)
ΔH<0 ,自发反应
x可以等于3
C
4X(g)+5Y(g)4W(g)+6G(g)
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
解析:B A项,该反应为熵增的吸热反应,高温条件下,ΔH-TΔS小于0,能自发进行,错误;B项,若x等于3,该反应为熵减的放热反应,低温条件下反应的ΔH-TΔS小于0,能自发进行,正确;C项,该反应为熵增的反应,反应能自发进行,说明反应的ΔH—TΔS小于0,则反应的焓变可以大于0,也可以小于0,错误;D项,该反应为熵减的反应,反应能自发进行,说明反应的ΔH—TΔS小于0,则反应的焓变小于0,错误。
题后点拨
整合复合判据,用一个关系式判断反应的自发性,即用下式判断还可以考虑温度对反应自发性的影响:
ΔH-TΔS
1.下列对化学反应方向的说法,正确的是( )
A.同一物质的固、液、气三种状态的熵值递减
B.反应2Na2SO3(s)+O2(g)2Na2SO4(s)能自发进行,则ΔH<0
C.CaCO3(s)CaO(s)+CO2(g) ΔH>0,ΔS>0,不论在任何条件下都不可能自发进行
D.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判断反应能否自发进行的依据
解析:B 同一物质的固、液、气三种状态的熵值递增,A错误;反应的ΔS<0,由ΔH-TΔS<0,反应能自发进行可知,ΔH<0,B正确;反应能自发进行,应满足ΔH-TΔS<0,反应的ΔH>0、ΔS>0,则在高温下能自发进行,C错误;在温度、压强一定的条件下,焓变和熵变共同决定一个化学反应的方向,若ΔH-TΔS<0,则能自发进行,若ΔH-TΔS>0,则不能自发进行,D错误。
2.(2026·苏州星海实验中学期中)自然界中有一些过程是自发进行的,而且是有方向性的。下列说法中正确的是( )
A.能够自发进行的反应一定能迅速进行
B.ΔH<0、ΔS>0的反应在任何温度下都能自发进行
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,而吸热反应不一定能自发进行
解析:B ΔG<0时,反应能自发进行,但反应速率不一定大,比如金属的腐蚀,A错误;ΔG=ΔH-TΔS,若ΔH<0、ΔS>0,则ΔG<0,该反应在任何温度下都能自发进行,B正确;反应能否自发进行由反应的焓变、熵变和温度共同决定,熵增大的反应有利于反应的自发进行,但是熵增加的反应不一定都是自发反应,C错误;反应能否自发进行由反应的焓变、熵变和温度共同决定,吸热、放热反应在一定条件下可能自发进行,如氢氧化钡与氯化铵的反应吸热、但该反应可自发进行,放热反应常温不一定能自发进行,如铝热反应在常温下不能自发进行,D错误。
3.氢单质及其化合物是人类赖以生存的重要资源。回答下列问题:
(1)肼(N2H4)是一种液态火箭推进剂。分解的能量变化如图所示:
①正反应的活化能为 a+50.7 kJ·mol-1。气态肼分解的热化学方程式为 N2H4(g)N2(g)+2H2(g) ΔH=+50.7 kJ·mol-1 。
②气态肼分解反应的ΔS > (填“>”“<”或“=”)0,该反应能自发进行的条件为 高温 (填“高温”“低温”或“任意温度”)。
(2)氢气是有发展潜力的清洁能源。由冰为原料,获取氢气的过程为:H2O(s)H2O(l)H2O(g)H2(g)和O2(g)
①三个转化的ΔS > (填“>”“<”或“=”)0。
②工业上完成转化③一般有两种途径:电解或者高温,若采用电解的方法,则能量转化形式为 电 能转化为 化学 能;若采用高温,已知:2H2O(l)2H2(g)+O2(g) ΔH=572 kJ·mol-1,ΔS(298 K)=+520 J·mol-1·K-1则要使反应自发进行,最低温度为 1 100 K(假设反应的焓变与熵变不随温度变化而变化,结果保留整数)。
解析:(1)①由图可知正反应的活化能为(a+50.7)kJ·mol-1。气态肼分解的热化学方程式为N2H4(g)N2(g)+2H2(g) ΔH=+50.7 kJ·mol-1;②由于该反应气体分子总数增多,所以ΔS>0;由于该反应ΔS>0,ΔH>0,因此高温自发进行。(2)①前两个转化为状态转化,由于同一物质的熵:气态>液态>固态,所以①②的ΔS大于0;③为气体体积增大的反应,所以ΔS大于0;②电解水的能量转化形式为:电能转化为化学能;根据ΔH-TΔS=572×1 000-T×520<0,所以T>1 100 K。
题组一 自发过程和自发反应
1.(2025·江苏丹阳高级中学段考)下列不属于自发进行的变化是( )
A.红墨水加入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
解析:C 红墨水浓度大于水,微粒向浓度低的方向扩散,是自发进行的物理过程,A不符合题意;冰的熔点为0 ℃,水在室温下是液体,冰在室温下融化成水,是自发进行的物理过程,B不符合题意;水电解生成氢气和氧气,是强制发生的氧化还原反应,不能自发进行,C符合题意;铁器在潮湿的空气中生锈是因为发生了电化学腐蚀,是自发进行的化学过程,D不符合题意。
2.下列说法正确的是( )
A.放热反应一定是自发反应
B.固体溶解一定是熵减小的过程
C.熵增的反应不一定是自发反应
D.非自发反应在任何条件下都不能发生
解析:C 放热反应不一定是自发反应,A错误;固体溶解混乱度增大,固体溶解是一个熵增大的过程,B错误;熵增的反应不一定是自发反应,C正确;非自发进行的反应可以变化为自发进行,如碳酸钙的分解反应在常温下是非自发反应,但是在高温下能自发进行,D错误。
3.下列反应属于非自发反应的是( C )
A.铁与稀盐酸反应
B.氢气在氧气中燃烧生成水
C.水分解变成氢气和氧气
D.氨气和氯化氢相遇变成氯化铵
题组二 熵与熵变
4.(2026·保定重点高中联考)化学与生产、生活密切相关。下列生产或生活中的过程属于熵减变化的是( )
A.干冰的升华 B.白糖溶于白开水
C.石灰石分解 D.人工合成氨
解析:D 干冰的升华是固体转化为气体,混乱度增大,熵增,A不符合题意;白糖溶于白开水,固体转化为水中的溶质,混乱度增大,熵增,B不符合题意;CaCO3CaO+CO2↑,固体生成气体,混乱度增大,熵增,C不符合题意;N2+3H22NH3,气体分子数减小,混乱度减小,熵减,D符合题意。
5.(2024·连云港新海高级中学月考)下列说法不正确的是( )
A.Na与H2O的反应是熵增的放热反应,该反应能自发进行
B.某吸热反应能自发进行,则该反应是熵增反应
C.碳酸铵[(NH4)2CO3]在室温下就能自发地分解产生氨气,是因为外界给予了能量
D.CO(g)+2H2(g)CH3OH(l)是一个熵减反应
解析:C Na与水反应生成H2,ΔS>0,此反应为放热反应,则ΔH<0,故ΔH-TΔS<0,该反应能自发进行,A项正确;吸热反应ΔH>0,能自发进行必须满足ΔH-TΔS<0,所以ΔS>0,B项正确;碳酸铵在室温下自发分解产生氨气,是因为该反应的ΔS>0,C项错误;反应CO(g)+2H2(g)CH3OH(l)为气体分子数减小的反应,该反应是一个熵减反应,D项正确。
6.(2026·南京师范大学附属中学段考)下列反应的焓变和熵变与冰融化为水的变化一致的是( )
A.2Na(s)+2H2O(l)2NaOH(aq)+H2(g)
B.2NaHCO3(s)Na2CO3(s)+H2O(l)+CO2(g)
C.4Fe(OH)2(s)+O2(g)+2H2O(l)4Fe(OH)3(s)
D.N2(g)+3H2(g) 2NH3(g)
解析:B 冰融化为水时,ΔH>0,ΔS>0。钠与水反应生成NaOH和H2,是放热反应,该反应ΔH<0,ΔS>0,A不符合题意;碳酸氢钠分解生成了气体CO2,同时是吸热反应,该反应ΔH>0,ΔS>0,B符合题意;氢氧化亚铁氧化为氢氧化铁,是放热反应,且气体分子数减少,该反应ΔH<0,ΔS<0,C不符合题意;氮气与氢气化合成氨气,气体分子数减少,且为放热反应,该反应ΔH<0,ΔS<0,D不符合题意。
7.氧元素是自然界中分布最广的元素,氧气在生产生活中有广泛的应用。1 mol O2随温度升高时的熵(S)的变化示意图如图,下列说法不正确的是( )
A.由图可知,1 mol O2(g)的熵值不是定值
B.物质的熵值与物质的组成、状态、温度等因素有关
C.熵值由94 J·K-1·mol-1→170 J·K-1·mol-1的过程:O2由液态转化为气态
D.相同温度和压强下,O4(g)、O3(g)、O2(g)的熵值依次减小
解析:D 由图可知,1 mol O2(g)的熵值随温度的升高而增大,可见1 mol O2(g)的熵值不是定值,A正确;当物质的组成、物质的量和状态相同时,温度越高,熵值越大,即物质的熵值与物质的组成、状态、温度等因素有关,B正确;同一种物质,其熵值大小关系为气态>液态>固体,图像中出现的熵值的两个突变,是氧气状态的改变导致的,其中熵值由 94 J·K-1· mol-1→170 J·K-1· mol-1是氧气由液态变为气态,C正确;在同温同压下,物质的熵值的大小和其物质的量成正比,而由于三者的物质的量大小关系未知,故其熵值大小无法比较,D错误。
题组三 熵变与焓变综合判断
8.(2026·保定八校联考)下列有关水蒸气变成冰雹的过程中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
解析:A 水蒸气变成冰雹的过程中放热,ΔH<0,气体变成固体,混乱度减小,ΔS<0。
9.(2025·江苏前黄高级中学期末)下列说法中正确的是( )
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.反应NH4HCO3(s)NH3(g)+H2O(g)+CO2(g) ΔH=185.57 kJ·mol-1能自发进行,原因是体系有自发向混乱度增大的方向转变的倾向
C.焓变和熵变都与反应的自发性有关,所以焓变和熵变均可以单独作为反应能否自发进行的判据
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
解析:B 一个反应是否自发,由焓变和熵变与温度共同决定,与催化剂无关,A、C、D错误。
10.(2026·沧州六校联考)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。下列关于该反应的说法正确的是( )
A.ΔH>0,ΔS>0 B.ΔH>0,ΔS<0
C.ΔH<0,ΔS<0 D.ΔH<0,ΔS>0
解析:C 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ΔH<0,ΔS<0。
题组四 化学反应方向的判断
11.(2026·沧州多校联考)已知:某反应为aX(g)+bY(g)cZ(g) ΔH,下列有关正反应自发性判断正确的是( )
选项
条件
判断
A
a+b>c,ΔH>0
较低温度下能自发进行
B
a+b>c,ΔH<0
较高温度下能自发进行
C
a+b<c,ΔH>0
任何温度下都不能自发进行
D
a+b<c,ΔH<0
任何温度下都能自发进行
解析:D a+b>c时,正向气体的物质的量减少,熵减(ΔS<0),结合ΔH>0,任何温度下都不能自发进行,A错误;a+b>c时,ΔS<0,ΔH<0,故应在低温下自发进行,B错误;a+b<c时,熵增(ΔS>0),ΔH>0,故高温下能自发进行,C错误;a+b<c时,熵增(ΔS>0),ΔH<0,任何温度下均能自发进行,D正确。
12.(2026·无锡锡东高级中学段考)下列说法正确的是( )
A.反应CO2(g)+H2S(g)COS(g)+H2O(g) ΔH>0,该反应在加热条件下能自发进行,则ΔS>0
B.反应4Fe(s)+3O2(g)2Fe2O3(s)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) ΔH=-208.2 kJ·mol-1,高温有利于上述反应自发进行
D.反应N2(g)+3H2(g)2NH3(g)在常温下可自发进行,说明该反应在常温下反应很快
解析:A 该反应是ΔH>0,该反应在加热(高温)条件下能自发进行,则ΔS>0,A正确;反应4Fe(s)+3O2(g)2Fe2O3(s)常温下可自发进行,ΔS<0,则该反应为放热反应,B错误;该反应是熵减的放热反应,低温条件下能自发进行,则低温有利于苯催化加氢生成环己烷的反应自发进行,C错误;反应N2(g)+3H2(g)2NH3(g)为放热的熵减反应,ΔH<0,ΔS<0,在常温下能自发进行,但是并不能说明该反应在常温下反应很快,D错误。
13.(2026·苏州园区外国语学校期中)已知反应2A(g)C(g)+3D(g)低温时不反应,高温时自发进行,则该反应的ΔH、ΔS为( )
A.ΔH>0,ΔS>0 B.ΔH<0,ΔS>0
C.ΔH<0,ΔS<0 D.ΔH>0,ΔS<0
解析:A 反应2A(g)C(g)+3D(g)是气体体积增大的反应,所以ΔS>0,而该反应低温时不反应,高温时自发进行,说明ΔH>0。
14.(2026·苏州第三中学月考)下列说法正确的是( )
A.液态水凝结成冰的过程,ΔH>0,ΔS<0
B.固体溶解于水过程一定是ΔS>0,ΔH的变化不确定
C.A(s)B(s)+C(g)室温下不能自发进行,说明该反应的ΔH<0
D.M(s)+aN(g)2Q(g) ΔH<0能自发反应,则a只可能等于1
解析:D 水凝结成冰的过程是放热过程,即ΔH<0,液态时的熵大于固态时的熵,则水凝结成冰的过程是熵减小的过程,即ΔS<0,A错误;固体溶解于水过程不一定是ΔS>0,如Ca(OH)2(s)溶于水,由于溶剂水分子被有序地束缚在水合离子周围,导致体系的熵减小,即ΔS<0,固体溶于水可能是放热也可能是吸热,故ΔS、ΔH的变化均不确定,B错误;A(s)B(s)+C(g)的ΔS>0,室温下不能自发进行,说明该反应ΔH-TΔS>0,则ΔH>0,C错误;M(s)+aN(g)2Q(g) ΔH<0,满足了焓判据,题干没有限定是高温自发还是低温自发,则认定该反应能在任何温度下自发进行,则ΔS<0,则a只能等于1,D正确。
15.下列关于化学反应方向,说法正确的是( )
A.反应3NO2(g)+H2O(l)2HNO3(aq)+NO(g)在一定条件下自发进行,说明该反应的ΔH>0
B.反应2Na2SO3(s)+O2(g)2Na2SO4(s)能自发进行,则ΔH<0
C.反应2Na2O2(s)+2CO2(g)2Na2CO3(s)+O2(g)能自发进行,则该反应的ΔH>0
D.一定温度下,反应2NaCl(s)2Na(s)+Cl2(g)的ΔH<0
解析:B ΔH-TΔS<0反应自发进行。若反应的ΔS<0,反应能自发进行,则ΔH<0,A、C错误,B正确;2NaCl(s)2Na(s)+Cl2(g)属于分解反应,为吸热反应,ΔH>0,D错误。
16.(2025·镇江第一中学模拟)已知:298 K、101 kPa时,
反应①:4Fe(s)+3O2(g)2Fe2O3(s) ΔH1=-1 648 kJ·mol-1
反应②:C(s)+O2(g)CO2(g) ΔH2=-393 kJ·mol-1
反应③:2Fe(s)+2C(s)+3O2(g)2FeCO3(s) ΔH3=-1 480 kJ·mol-1
反应④:2FeCO3(s)+O2(g)2CO2(g)+Fe2O3(s) ΔH4
下列说法正确的是( )
A.反应①②③④在热力学上自发进行的趋势都很大
B.反应①和③在较低温度下能自发进行,反应④ΔS<0
C.自发反应代表反应一定能发生,可以判断反应进行的方向,但不能确定反应速率
D.反应①表示铁在氧气中燃烧的热化学方程式
解析:A 根据盖斯定律,可得ΔH4=ΔH1×+ΔH2×2-ΔH3=-1 648 kJ·mol-1×+(-393 kJ·mol-1×2)-(-1 480 kJ·mol-1)=-130 kJ·mol-1,故反应①②③④都是放热反应,且放出的热量较多,在热力学上自发进行的趋势都很大,A项正确;反应①和③都是放热的熵减反应,根据ΔH-TΔS<0可知,反应①和③在较低温度下能自发进行,反应④是气体分子数增大的反应,即熵增反应,B项错误;化学反应的自发性只能判断反应进行的方向,不能确定反应一定会发生,也不能确定反应速率,C项错误;铁在氧气中燃烧生成四氧化三铁,而不是氧化铁,D项错误。
17. 回答下列问题:
(1)催化剂在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ΔH
> (填“>”或“<”,下同)0,ΔS > 0,在低温下,该反应 不能 (填“能”或“不能”)自发进行。
(2)已知在100 kPa、298 K时石灰石分解反应CaCO3(s)CaO(s)+CO2(g)的ΔH>0、ΔS>0。
①常温下,该反应 不能 (填“能”或“不能”,下同)自发进行。
②据本题反应数据分析,温度 能 成为反应进行方向的决定性因素。
(3)已知CaSO4(s)+CO(g)CaO(s)+SO2(g)+CO2(g) ΔH=218 kJ· mol-1,该反应能够自发进行的反应条件是 高温 。
(4)某吸热反应能自发进行,则该反应的ΔS > (填“>”或“<”)0。
解析:(1)由于CO在O2中燃烧生成CO2的反应为放热反应,则二氧化碳分解生成CO和氧气的反应为吸热反应,ΔH>0,根据化学方程式可知,反应后气体的化学计量数之和增大,ΔS>0,故低温下ΔH-TΔS>0,反应不能自发进行。(2)①ΔH-TΔS<0时反应能自发进行,已知ΔH>0,ΔS>0,则常温下反应不能自发进行。②该反应的ΔH>0、ΔS>0,高温条件下能使ΔH-TΔS<0,而低温条件下ΔH-TΔS>0,则该反应中温度是决定反应进行方向的因素。(3)该反应的ΔS>0、ΔH>0,则高温时ΔH-TΔS<0,反应能自发进行。 (4)已知某吸热反应能自发进行,即ΔH-TΔS<0,ΔH>0,则ΔS>0。
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