基础课时落实(十一)　化学反应的方向

(建议用时：25分钟)

[基础过关练]

1．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

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，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。]

2．下列反应一定属于非自发进行的是(　　)

A．N2(g)＋2O2(g)===2NO2(g)　ΔH＝＋67.7 kJ/mol

B．CaCO3(s)===CaO(s)＋CO2(g)　ΔH＝＋1 921.8 kJ/mol

C．C6H12O6(s)＋6O2 (g)===6CO2 (g)＋6H2O(l)　ΔH＝－2 804 kJ/mol

D．2CO(g)＋O2(g)===2CO2(g)　ΔH＝－566 kJ/mol

A　[A、反应特征分析，反应的ΔH＞0、ΔS＜0，则ΔH－TΔS＞0，反应一定非自发进行，故A符合题意；B、CaCO3(s)===CaO(s)＋CO2(g)　ΔH＝＋1 921.8 kJ/mol，反应ΔH＞0，ΔS＞0，高温下可能ΔH－TΔS＜0，故B不符合题意；C、C6H12O6 (s)＋6O2 (g)===6CO2 (g)＋6H2O(l)　ΔH＝－2 804 kJ/mol，反应的ΔH＜0，ΔS＝0，则ΔH－TΔS＜0，反应一定自发进行，故C不符合题意；D、2CO(g)＋O2 (g)===2CO2(g)　ΔH＝－566 kJ/mol，反应ΔH＜0，ΔS＜0，则ΔH－TΔS>0，低温下反应可能自发进行，故D不符合题意。]

3．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)，则ΔS>0

D　[有些吸热反应也可以自发进行，如(NH4)2CO3(s)=== NH4HCO3(s)＋NH3(g)，故A错；熵变与反应的自发性有关，但不能独立地作为自发性的判据，故B错；物质的量增加的反应，其混乱度不一定增加，即ΔS不一定为正值，如2H2S(g)＋O2(g)===2H2O(g)＋2S(s)，故C错；CaCO3(s)的分解产生了气体，为熵增反应，故D对。]

4．下列关于焓变的叙述中正确的是(　　)

A．化学反应的焓变与反应的方向无关

B．化学反应的焓变直接决定了反应的方向

C．焓变为正值的反应都是吸热反应

D．焓变为正值的反应都能自发进行

C　[ΔH＞0，说明反应为吸热反应，C项正确；焓判据只是判断反应方向的一个依据，所以A、B、D项不正确。]

5．已知下列过程都能自发进行，其中不能用“焓判据”解释的是(　　)

A．2Na(s)＋Cl2(g)===2NaCl(s)　ΔH<0

B．C3H8(g)＋5O2(g)===3CO2(g)＋4H2O(l)　ΔH<0

C．2NH4Cl(s)＋Ca(OH)2(s)===2NH3(g)＋CaCl2(s)＋2H2O(l)　ΔH>0

D．2Mg(s)＋O2(g)===2MgO(s)　ΔH<0

C　[焓判据是指ΔH<0的反应有利于自发进行，C项反应的ΔH>0，按焓判据反应不能发生，而题给条件是能自发进行，所以不能用“焓判据”解释该反应为自发反应。]

6．“熵”表示体系的混乱度，它的符号是“S”。下列变化中，ΔS＜0的是(　　)

A．3Fe(s)＋4H2O(g)===Fe3O4(s)＋4H2(g)

B．2NO2(g)===N2O4(l)

C．2IBr(l)===I2(s)＋Br2(g)

D．(NH4)2CO3(s)===2NH3(g)＋CO2(g)＋H2O(g)

B　[选项B中的反应是由气体转化为液体，混乱度减小，ΔS＜0。]

7．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　[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，但也是熵增加的反应，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。]

8．已知反应：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

A　[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。]

[拓展培优练]

9．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

B　[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。]

10．(素养题)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

C　[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。]

11．(易错题)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

A　[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。]

12．回答下列问题：

(1)用钌的配合物作催化剂，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_________0(填“>”“<”或“＝”，下同)，ΔS__________，在低温下，该反应__________(填“能”或“不能”)自发进行。

(2)超音速飞机在平流层飞行时，尾气中的NO会破坏臭氧层。科学家正在研究利用催化技术将尾气中的NO和CO转变成CO2和N2，化学方程式为2NO＋2CO2CO2＋N2。反应在常温下能够自发进行，则反应的ΔH________0(填“>”“<”或“＝”)。

(3)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，则：

①该反应常温下_________(填“能”或“不能”)自发进行。

②据本题反应数据分析，温度____________(填“能”或“不能”)成为反应方向的决定因素。

(4)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________________。

(5)某吸热反应能自发进行，则该反应的ΔS___________0(填“>”或“<”)。

[解析]　(2)因为ΔS<0，且ΔG＝ΔH－TΔS<0，故ΔH<0。

(3)①常温下石灰石不分解。②该反应的ΔH>0，ΔS>0，属于熵增加的吸热反应，故在高温下该反应能够自发进行。

(4)自发反应的条件是ΔH－TΔS<0，即ΔH<TΔS，ΔH＝218 kJ·mol－1，ΔS>0，故T>，即T值较大，该反应应在高温下进行。

(5)吸热反应能自发进行，即ΔH>0，ΔH－TΔS<0，又知T>0，故ΔS>0。

[答案]　(1)>　>　不能　(2)<　(3)①不能　②能　(4)高温　(5)>