人教版 (2019)选择性必修1第三节 化学反应的方向精品练习

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1.证据推理与模型认知：了解判断化学反应进行方向的三个判据，构建判断化学反应自发性的思维方法模型。2.科学态度与社会责任：根据三个判据的发展过程，理解科学知识的曲折发展历程，增强对化学反应自发性研究重要意义的认识。
一、自发过程和自发反应
1.自发过程与自发反应的比较
2.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。
【易错辨析】
（1）自发过程指在某一温度和压强下，不借助光、电等外部力量就能自动进行的过程。
（2）如果一个过程正向是自发的，则其逆向通常是非自发的。
（3）自然界中的常见的自发过程有：高山流水，热的传导，气体的扩散等。
共同特点：能量由高向低转化。
【归纳提升】
（1）某些自发反应实际上不一定能够发生，需在一定条件下才能自发进行；非自发反应具备了一定条件也能发生。 自发反应或非自发反应与反应条件无关。
（2）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。
（3）自发反应与非自发反应一定条件下可以相互转化。如常温下，2NO+O2=2NO2是自发反应；高温下，2NO2=2NO+O2是自发反应。
（4）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；
（5）在讨论反应方向时，前提是没有外界干扰体系。如果有外界干扰，可能会出现相反的结果；
（6）反应的自发性也受外界条件的影响。
二、化学反应的热效应对化学反应方向的影响
1．焓判据(能量判据)
放热反应过程中体系能量降低，因此具有自发进行的倾向，科学家提出用焓变(能量变化)来判断反应进行的方向，这就是焓判据(能量判据)。
2. 理论依据
体系总是趋向从高能状态转化为低能状态（这时体系往往会对外做功或释放能量），这一经验规律即为焓判据，又称能量判据，即放热反应过程中体系能量降低，具有自发进行的倾向。
3. 焓变与化学反应进行方向的关系
①多数放热反应是自发进行的。例如燃烧反应、中和反应等。
②有些吸热反应，也可以自发进行，如在25 ℃和1.01×105Pa时，
2N2O5(g)===4NO2(g)＋O2(g) ΔH＝＋56.7 kJ·ml－1。
【总结】①多数自发进行的化学反应是放热反应，放热反应（△H < 0）有利于化学反应自发进行，但也有很多吸热反应能自发进行。
②反应焓变是反应能否自发进行有关的一个重要因素，但不是决定反应能否自发进行的唯一因素。
【注意】焓与焓变
(1)焓（Ｈ）：用来描述物质所具有的能量的物理量。说明：①焓是一个物理量；②焓是物质固有的性质。
(2)焓变（ΔＨ）：反应产物的总焓与反应物的总焓之差，称为反应焓变。 是用来描述反应热的物理量。
说明：①表达式：ΔＨ＝Ｈ（反应产物）－Ｈ（反应物）；②单位：kJ·ml－1。
三、反应熵变对化学反应方向的影响
在与外界隔离的体系中，自发过程将导致体系的熵增大，即熵变(符号ΔS)大于零。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。
1.熵
（1）定义及特点
【归纳提升】自发过程的体系趋向于由有序转变为无序，体系的混乱度增大，体系的混乱度常用熵来描述。
（2）影响熵大小的因素
①相对分子质量：结构相近，相对分子质量越大，熵越大。
②聚集状态：同一物质的熵与其聚集状态及外界条件有关，S(g)>S(l)>S(s)。
③物质的量：物质的量越大，分子数越多，熵值越大。
④温度：同一物质，温度越高，熵越大。
⑤分子结构：相对分子质量相近，结构越复杂，熵越大；对称性越好，熵越小。
【熵正、负判断的依据】
①气体体积增大的反应，熵变通常都是正值，是熵增大的反应，ΔＳ>0。
②气体体积减小的反应，熵变通常都是负值，是熵减小的反应，ΔＳ<0。
③物质由固态到液体、由液体到气态的过程，其熵变为正值，是熵增加的过程。
④混合物混合均匀时形成体系的熵最大。
2.熵变
(1)定义：产物总熵与反应物总熵之差，符号为 ΔＳ。
(2)单位：熵、熵变的单位通常为：J·ml-1·K-1。
(3)计算式：ΔＳ＝Ｓ（反应产物）－Ｓ（反应物）。
3.自发反应与熵变的关系
①许多熵增的反应是自发的，如：
2KClO3eq \(=====,\s\up7(MnO2),\s\d5(△))2KCl＋3O2↑；
CaCO3＋2HCl===CaCl2＋H2O＋CO2↑等。
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)。
【总结】（1）熵增加有利于反应的自发进行，许多的熵增加的反应在常温常压下可以自发进行；也有些熵增加的反应在常温常压下不能自发进行，但在较高温度下可以自发进行。
（2）有些熵减小的反应在常温常压下也可以自发进行。反应熵变是与反应进行的方向有关的因素之一，但不是决定反应能否自发进行的唯一因素，“熵判据”也具有一定的局限性。
【归纳提升】在与外界隔离的体系中，自发过程将导致体系的熵增大，即熵变(符号ΔS)大于零，这个原理叫做熵增原理。在用熵变来判断过程的方向时，就称为熵判据。
①当ΔS>0时，反应为熵增反应，在一定条件下有利于自发进行。
②当ΔS<0时，反应为熵减反应，在一定条件下不利于自发进行。
四、焓变与熵变对反应方向的共同影响
1.化学反应的复合判据
一个化学反应能否自发进行，既与反应的焓变有关，又与反应的熵变有关。焓变和熵变共同制约着化学反应进行的方向，但焓和熵都不是唯一因素，我们不能单纯地根据焓变或熵变来判断某个反应是否自发进行。研究表明，在温度、压强一定的条件下，焓因素和熵因素共同决定一个化学反应的方向。反应方向的判据为∆H-T∆S。自发反应总是向ΔH－TΔS＜0的方向进行，直至平衡状态。
(1)复合判据为体系的自由能变化(符号为ΔG，单位为kJ·ml－1)，综合考虑了焓变和熵变对体系的影响，可用于化学反应自发进行方向的判断，ΔG＝ΔH－TΔS。
(2)在温度、压强一定的条件下，自发反应总是向ΔG＝ΔH－TΔS＜0的方向进行，直到达平衡状态。
①当ΔH＜0，ΔS＞0时，ΔG＜0，反应能自发进行。
②当ΔH＞0，ΔS＜0时，ΔG＞0，反应不能自发进行。
③当ΔH＞0，ΔS＞0或ΔH＜0，ΔS＜0时，反应是否自发进行与温度有关，在一定温度下可使ΔG＝0，即反应达到平衡状态。
【易错辨析】化学反应进行的方向与焓变、熵变的关系
(1)从焓变(能量)角度：ΔH<0，有利于反应自发进行。
(2)从熵变角度：ΔS>0，有利于反应自发进行。
(3)在实际的化学反应中，若ΔH与ΔS符号相同时，对化学反应的方向的影响作用出现矛盾，因此，在分析一个具体化学反应自发进行的方向时，不能孤立地使用焓判据或熵判据来分析，否则，可能会得出错误的结论。
【归纳总结】化学反应自发进行的最终判据是吉布斯自由能变，自由能一般用△G来表示．且△G=△H﹣T△S。
ΔH－TΔS＜0反应向正反应方向能自发进行。
ΔH－TΔS＝0反应达到平衡状态。
ΔH－TΔS＞0反应不能向正反应方向自发进行。
2.对化学反应方向判断的分析
（1）放热反应的焓变小于零，熵增加反应的熵变大于零，都对∆H-T∆S<0有所贡献，因此放热和熵增加的反应一定能自发进行。
（2）吸热反应的焓变大于零，熵减小的反应的熵变小于零，使∆H-T∆S>0，因此放热和熵增加的反应一定不能自发进行。
（3）当反应的焓变和熵变的影响相反时，如果两者大小相差悬殊，某一因素可能占主导地位。
常温下的放热反应，焓变对反应方向起决定性作用；
常温下的吸热反应，熵变对反应方向起决定性作用。
（4）如果反应的焓变和熵变的影响相反且相差不大时，温度可能对反应的方向起决定性作用。
【易错辨析】（1）焓与熵的变化取决于体系的始态和终态，与变化的途径无关。
（2）∆H与∆S共同影响一个化学反应在一定条件下能否自发进行，它们与化学反应速率无关。
（3）判据∆H-T∆S指的是在温度、压强一定的条件下反应自发进行的趋势，不能说明该条件下反应实际能否发生。
（4）∆H-T∆S只能用于一定温度、压强下的化学反应的判断，不能用于其他条件下（温度、压强）的反应。
3.图解温度与反应方向的关系
根据综合判据∆H-T∆S可知，∆S对反应方向的影响是与T相关联的，因此温度也是影响化学反应能否自发进行的一个重要因素。严格意义上讲，温度对∆H和∆S均有影响，但在∆H和∆S随温度变化不大的范围内，可以认为它是定值，对于温度与反应方向的关系，可以用象限法进行判断。如下图所示。
【综合记忆口诀】第一象限“大大高”；第二象限“小大皆行”；第三象限“小小低”；第四象限“大小皆停”，“大”“小”指与0的大小关系，高低指温度高低。
【易错辨析】用焓变或熵变作为判据，当二者对反应方向的影响一致时，可得出正确结论，当二者的影响相反时，应根据复合判据 ΔＨ－ＴΔＳ 进行分析。
【例1】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．自发反应的熵一定增大，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△H＞0
D．反应2Mg（s）+CO2（g）═C（s）+2MgO（s）能自发进行，则该反应的△H＞0
解析：A、反应的自发性是由熵变和焓变共同决定的，△H＜0，△S＜0或△H＞0，△S＞0，反应能否自发，和温度有关，故A错误；B、反应能否自发不但与△S有关，还与△H、T有关，△S不是反应能否自发进行的唯一因素，故B错误；C、该反应的△S＞0，若△H＜0，则一定自发，现常温下不自发，说明△H＞0，故C正确；D、该反应的△S＜0，能自发，说明△H＜0，故D错误；
答案：C。
【变式1-1】下列说法正确的是（ ）
A．反应NH4HCO3（s）═NH3（g）+H2O（g）+CO2（g）△H=185.57 kJ•ml﹣1能自发进行，是因为体系有自发地向混乱度增大的方向转变的倾向
B．能自发进行的反应一定能迅速发生
C．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做为判断反应能否自发进行的判据
D．CaCO3（s）═CaO（s）+CO2（g）△H＞0，△S＞0，不论在何种条件下都可能自发进行
解析：A．由反应可知，△H＞0、△S＞0，△H﹣T△S＜0，则能自发进行，是因为体系有自发地向混乱度增大的方向转变的倾向，故A正确；B．能自发进行的反应，反应速率不一定快，如食物腐败、铁生锈等，故B错误；C．焓变、熵变只是反应能否自发进行的一种重要因素，不是唯一因素，不能单独使用焓变、熵变判断反应进行的方向，故C错误；D．△H＞0、△S＞0的反应，要满足△H﹣T△S＜0，需在高温下才可自发进行，故D错误。
答案：A
【变式1-2】根据所学知识判断，下列反应中，在所有温度下都不自发进行的是（ ）
A．2O3（g）=3O2（g）△H＜0
B．2CO（g）=2C（s）+O2（g）△H＞0
C．N2（g）+3H2（g）=2NH3（g）△H＜0
D．CaCO3（s）=CaO（s）+CO2（g）△H＞0
解析：A．△H＜0，△S＞0，根据△G=△H﹣T•△S可知，一般温度下都能满足△H﹣T•△S＜0，反应可自发进行，故A错误；B．△H＞0，△S＜0，任何温度下△G=△H﹣T•△S＞0，反应均不能自发进行，故B正确；C．△H＜0，△S＜0，在较低温度下，可满足△H﹣T•△S＜0，反应可自发进行，故C正确；D．△H＞0，△S＞0，在较高温度下，可满足△H﹣T•△S＜0，反应可自发进行，故D正确。
答案：B
【变式1-3】下列过程一定不能自发进行的是（ ）
A．2N2O5（g）═4NO2（g）+O2（g）△H＞0
B．2H2（g）+O2（g）═2H2O（l）△H＜0
C．（NH4）2CO3（s）═NH4HCO3（s）+NH3（g）△H＞0
D．2CO（g）═2C（s）+O2（g）△H＞0
解析：A．△H＞0，△S＞0，在较高温度下可满足△H﹣T•△S＜0，即在较高温度下反应能自发进行，故A不选；B．△H＜0，△S＜0，温度较低时即可满足△H﹣T•△S＜0，能自发进行，故B不选；C．△H＞0，△S＞0，在较高温度下可满足△H﹣T•△S＜0，即在较高温度下反应能自发进行，故C不选；D．△H＞0，△S＜0，△H﹣T•△S＞0，反应在任何温度下均不能自发进行，故D选。
答案：D
【例2】对于反应4Fe（OH）2（s）+2H2O（l）+O2（g）=4Fe（OH）3（s）△H=﹣444.3kJ•ml﹣1 △S=﹣280.1J•ml﹣1•K﹣1在常温、常压下反应能自发进行，对反应的方向起决定性作用的是（ ）
A．熵变B．温度C．压强D．焓变
解析：反应4Fe（OH）2（s）+O2（g）+2H2O（l）=4Fe（OH）3（s）△H=﹣444.3kJ/ml，△H＜0，且△S＜0，反应能自发进行，说明△H﹣T•△S＜0，焓变对反应的方向起决定性作用。
答案：D。
【变式2-1】下列有关化学反应方向及其判据的说法中错误的是（ ）
A．1 ml H2O在不同状态时的熵值：S[H2O（s）]＜S[H2O（g）]
B．凡是混乱度增大的反应都是自发的，因为混乱度减小的反应都是非自发的
C．常温下反应2Na2SO3（s）+O2（g）═2Na2SO4（s）能自发进行，则△H＜0
D．常温下，反应C（s）+CO2（g）=2CO（g）不能自发进行，则该反应的△H＞0
解析：A．混合度越大，熵值越大，则1 ml H2O在不同状态时的熵值：S[H2O（s）]＜S[H2O（g）]，故A正确；B．混乱度不是反应能否自发进行的唯一因素，故B错误；C．反应的△S＜0，由△G=△H-T•△S＜0时，反应可自发进行可知，△H＜0，故C正确；
D．△H﹣T△S＜0反应自发进行，该反应的△S＞0，常温不能自发进行，可知△H﹣T△S＞0，则该反应的△H＞0，故D正确；
答案：B
【变式2-2】高温时空气中的N2和O2会反应生成NO而污染大气：N2（g）+O2（g）=2NO（g）．试通过计算说明在1200℃的条件下，此反应能否正向自发进行？估算自发进行的最低温度是多少？（已知△H=180.50kJ•ml﹣1，△S=247.7J•ml﹣1•K﹣1）。
解析：△H﹣T△S=180.5kJ•ml﹣1﹣（273+1200）K×0.2477kJ•ml﹣1•K﹣1=﹣184.48kJ•ml﹣1＜0，则在1200℃时，此反应能自发进行；要反应能自发进行，需满足△H﹣T△S＜0，得T＞==728.7K，即自发反应的最低温度是728.7﹣273=455.7℃．
答案：能；455.7℃．
【变式2-3】已知在 100kPa、298.15K 时，石灰石分解反应：CaCO3（s）═CaO（s）+CO2（g）△H=+178.3kJ•ml﹣1△S=160.4J•ml﹣1•K﹣1，则：
（1）该反应 （填“能”或“不能”）自发进行；
（2）据本题反应数据分析，温度 （填“能”或“否”）成为反应方向的决定因素；
（3）若温度能决定反应方向，则该反应自发进行的最低温度为 ．
（4）反应 CH3OH（l）+NH3（g）=CH3NH2（g）+H2O（g）在高温下自发向右进行，若反应|△H|=17KJ•ml﹣1，|△H﹣T△S|=17KJ•ml﹣1，则下列判断正确的是（ ）
A﹒△H＞0△H﹣T△S＜0B﹒△H＜0△H﹣T△S＞0C﹒△H＞0△H﹣T△S＞0D﹒△H＜0△H﹣T△S＜0．
解析：（1）该反应的△G=△H﹣T•△S=178.3KJ•ml﹣1﹣298.15K×0.1604KJ•ml﹣1=130.5KJ•ml﹣1．△G＞0，所以不能自发；（2）由上述计算在100Kpa、298.15K 时，石灰石分解反应为非自发反应，但在高温的条件下能自发行进行，温度起主要因素；（3）要想反应能自发进行则需△G=△H﹣T•△S＜0，178.3KJ•ml﹣1﹣T×160.4KJ•ml﹣1=0，解得：T=1112K；（4）该反应在一定温度下能够自发向右进行，说明△H﹣T△S小于0，根据方程式可知△S＞0，由题意该反应在高温下自发向右进行，因此该反应△H＞0。
答案：（1）不能（2）能（3）1112K（4）A。
一、单选题
1．（2021秋·重庆万州·高二重庆市万州第二高级中学校考期末）以下说法中正确的是
A．已知： ，则该反应在任何条件都可以自发进行
B．对于有气体参加的可逆反应，加压可增大单位体积活化分子百分数，从而加快反应速率
C．冰在室温下自动融化成水，是熵增的重要结果
D．吸热反应都必须加热才能发生
【答案】C
【详解】A．反应若能自发进行，吉布斯自由能＜0，因上述反应的，且是气体分子数增大的反应，所以，反应需在高温下才能进行，A错误；
B．对于有气体参加的可逆反应，加压可增大单位体积活化分子数，从而加快反应速率，但活化分子百分数不变，B错误；
C．同一物质，气态时熵值最大，液态时熵值次之，固态时熵值最小；冰在室温下自动融化成水，混乱度增大，是熵增的重要结果，C正确；
D．化学反应的热效应与反应条件无关，D错误；
故选C。
2．（2022秋·安徽六安·高二校考期中）对于反应，下列说法正确的是
A．一定是自发反应B．温度升高，化学反应速率加快
C．增大压强，平衡一定向正反应方向移动D．催化剂一定不参与反应
【答案】B
【详解】A．该反应是一个气体体积减小的反应，反应△H<0、△S<0，低温条件下反应△H-T△S<0，反应才能自发进行，故A错误；
B．升高温度，活化分子的数目和百分数增大，有效碰撞次数增多，化学反应速率加快，故B正确；
C．增大压强，平衡不一定向正反应方向移动，若反应的浓度熵大于平衡常数，平衡向逆反应方向移动，若反应的浓度熵等于平衡常数，平衡不移动，故C错误；
D．催化剂能改变化学反应的途径，参与化学反应，降低反应活化能，故D错误；
故选B。
3．（2023春·陕西宝鸡·高二统考期中）下列推论正确的是
A．S(g)+O2(g)=SO2(g) △H1，S(s)+O2(g)=SO2(g) △H2；则：△H1＞△H2
B．NaOH(aq)+HCl(aq)=NaCl(aq)+H2O(l) △H =-57.4kJ/ml，则：含20gNaOH的溶液与稀盐酸完全反应，放出的热量为28.7kJ
C．C(石墨，s)=C(金刚石，s) △H=+1.9kJ/ml，则：由石墨制取金刚石的反应是吸热反应，金刚石比石墨稳定
D．CaCO3(s)=CaO(s)+CO2(g) △H ＞0，△S＞0，则：该反应任何温度下都能自发进行
【答案】B
【详解】A．固态硫变为气态硫是吸热过程，气体与气体反应生成气体比固体和气体反应生成气体产生的热量多，但反应热为负值，△H1＜△H2，故A错误；
B．NaOH(aq)+HCl(aq)=NaCl(aq)+H2O(l) △H=-57.4 kJ/ml，即在稀溶液中1ml NaOH完全反应放出57.4kJ热量，则含20g NaOH即0.5ml的稀溶液与稀盐酸完全反应，放出的热量为28.7kJ，故B正确；
C．C(石墨，s)=C(金刚石，s) △H=+1.9 kJ/ml，则由石墨制取金刚石的反应是吸热反应，金刚石的能量高于石墨的能量，则石墨比金刚石稳定，故C错误；
D．CaCO3(s)=CaO(s)+CO2(g) △H ＞0，△S＞0，高温下才能使，故高温下能自发进行，故D错误；
答案选B。
4．（2023春·上海浦东新·高二华师大二附中校考期中）关于恒容密闭容器中进行的反应 ，下列说法不正确的是
A．
B．在低温下能自发进行
C．当混合气体的密度不再变化时，反应达到平衡状态
D．单位时间内生成的同时生成，说明反应达到平衡状态
【答案】B
【详解】A．气体分子总数增加，则，A正确；
B．由于该反应是吸热反应，所以其△S＞0，根据△H－T△S＜0，该反应在高温下才能自发进行，低温下不能自发进行，B不正确；
C．随着正反应的发生，混合气体的密度逐渐增大，所以当混合气体的密度不再发生变化时，反应达到平衡状态，C正确；
D． 单位时间内生成的同时生成，即逆反应速率和正反应速率相等，说明反应达到平衡状态，D正确；
答案选B。
5．（2022秋·陕西西安·高二长安一中校考期末）关于反应 ，下列说法正确的是
A．该反应在高温条件下可以自发进行
B．向反应容器中加入催化剂，反应自发进行的临界温度会降低
C．恒容条件下，通入He和Ar组成的混合气体，压强会增大，反应的速率会加快
D．恒容条件下，可通入过量的CO2气体来提高转化率并增大生成物的浓度
【答案】D
【详解】A．该反应是焓减、熵减的反应，由△G=△H-T△S知，在较低温度下能自发进行，选项A错误；
B．催化剂能改变反应速率及反应的活化能，但不能改变反应自发进行的临界温度，选项B错误；
C．恒容条件下，通入He和Ar组成的混合气体，反应物的浓度均不变，不会改变反应的速率，选项C错误；
D．恒容条件下，可通入过量的气体可以使平衡正向移动，提高转化率和甲醇的浓度，选项D正确；
答案选D。
6．（2022春·安徽阜阳·高二统考期末）合成氨反应中物质的能量与反应过程的关系如图所示。已知键能、。下列说法正确的是
A．一定条件下，反应能自发进行的原因是
B．
C．合成氨使用催化剂是为了提高反应物的平衡转化率
D．合成氨使用高温的目的是提高反应物的平衡转化率，使用高压的目的是增大反应速率
【答案】B
【详解】A．根据能量与反应过程图和化学方程式可知，该反应是熵减且放热的反应，因此该反应能自发进行的原因是，A项错误；
B．，得到，B项正确；
C．催化剂不会改变反应物的平衡转化率，C项错误；
D．该反应是放热反应，高温会降低反应物的平衡转化率，D项错误；
答案选B。
7．（2022秋·浙江杭州·高二学军中学校考期中）下列说法，正确的是
A．化学反应中的能量变化都表现为热量变化B．需要加热才能发生的反应一定是吸热反应
C．升高体系的温度可以提高活化分子百分数D．自发性可以确定反应的速率和反应的限度
【答案】C
【详解】A．化学反应中的能量变化形式有多种，如光能、声能、电能等，通常表现为热量的变化，故A错误；
B．放热反应有的需加热，有的不需加热，如木炭的燃烧是一个放热反应，但需要点燃，点燃的目的是使其达到着火点，再如铝热反应也是，故B错误；
C．升高温度，反应物分子的能量增加，使一部分原来能量较低的分子变成活化分子，因此，升高温度可以增大反应物分子中活化分子的百分数，故C正确；
D．化学反应的自发性只能用于判断反应的方向，不能确定反应是否一定会发生和过程发生的速率以及反应进行的限度，故D错误；
故答案为：C。
8．（2022秋·四川资阳·高二四川省资阳中学校考期末）下列说法中错误的是
A．焓降低且熵增加的反应，在任何温度下都能自发进行
B．对于等物质的量的同一物质在不同状态时的熵值：气态>液态>固态
C．平衡常数K值越大，则可逆反应进行越完全，反应物的转化率越大
D．凡是能量达到活化能的分子发生的碰撞均为有效碰撞
【答案】D
【详解】A．ΔG=ΔH-TΔS ，在焓变减小、熵变增大的状况下，ΔG都是负值，所以反应是可以自发进行，且不受温度影响，A项正确；
B．熵值即为混乱度，混乱度越大则熵值越大，对于等物质的量的同一物质的混乱度为气态>液态>固态，B项正确；
C．K越大，正向进行的程度越大，达到平衡时，反应进行的越完全，正向进行的程度越大，反应物的转化率越大，C项正确；
D．能量达到活化能的分子为活化分子，当活化分子发生碰撞能发生化学反应，有新物质生成的碰撞为有效碰撞，D项错误。
答案选D。
9．（2023春·上海嘉定·高二上海市育才中学校考期中）下列说法错误的是
A．熵是描述系统混乱度的物理量，熵增反应一定是自发反应
B．内能是系统内物质各种能量的总和，与温度、压强、聚集状态等有关
C．碰撞理论认为：升高温度能增大活化分子百分数，增加有效碰撞几率，加快反应速率
D．过滤态理论认为：催化剂能降低反应所需的活化能，同等程度地提高正、逆反应速率
【答案】A
【详解】A．熵是描述系统混乱度的物理量，熵增反应ΔS＞0，ΔS＞0时，ΔG不一定小于0，该反应不一定是自发反应，故A错误；
B．内能是系统内物质各种能量的总和，与温度、压强、聚集状态等有关，故B正确；
C．碰撞理论认为，升高温度能增大活化分子百分数，增加有效碰撞几率，加快反应速率，故C正确；
D．过渡态理论认为，催化剂能降低反应所需的活化能，同等程度地提高正、逆反应速率，故D正确；
故选A。
10．（2023春·湖北荆州·高二沙市中学校联考期中）工业上利用碳热还原制得BaS，进而生产各种含钡化合物。温度对反应后组分的影响如图。
已知：碳热还原过程中可能发生下列反应。
ⅰ.
ⅱ. kJ/ml
ⅲ. kJ/ml
下列关于碳热还原过程的说法正确的是
A． kJ/ml
B．反应ⅱ在高温条件下自发进行
C．温度升高，的平衡常数K减小
D．反应过程中，生成的和CO的物质的量之和始终等于投入C的物质的量
【答案】B
【详解】A．已知ii.BaSO4(s)+4C(s)=4CO(g)+BaS(s) △H2=+571.2kJ·ml-1，
iii.BaSO4(s)+4CO(g)=4CO2(g)+BaS(s) △H3=-118.8kJ·ml-1，由盖斯定律可知：（ii+ iii）×可得BaSO4(s)+2C(s)=2CO2(g)+BaS(s)，故△H1=（△H2+ △H3）×=（571.2kJ·ml-1-118.8kJ·ml-1）×=+226.2 kJ·ml-1，A项错误；
B．反应ⅱ为吸热反应，且为熵增反应，根据△G=△H-T△S<0反应可以发生，则高温时反应可以发生，B项正确；
C．已知：ii.BaSO4(s)+4C(s)=4CO(g)+BaS(s) △H2=+571.2kJ·ml-1，
iii.BaSO4(s)+4CO(g)=4CO2(g)+BaS(s) △H3=-118.8kJ·ml-1，由盖斯定律可知：（ii- iii）×可得C(s)+CO2(g)2CO(g)，△H=（△H2-△H3）×=（571.2kJ·ml-1+118.8kJ·ml-1）×=+172.5 kJ·ml-1，反应正向为吸热反应，升高温度，平衡正向移动，平衡常数K值增大，C项错误；
D．为使硫酸钡得到充分还原，需要加入过量的碳，故反应过程中生成的CO2和CO的物质的量之和小于投入C的物质的量，D项错误；
答案选B。
11．（2022秋·湖南常德·高二常德市一中校考期中）已知：①
②
③
下列叙述错误的是
A．
B．1ml和的总能量等于的总能量
C．反应②中若生成，将变小
D．在常温下，反应③能自发进行
【答案】B
【详解】A．反应②-①，根据盖斯定律，，，A正确；
B．化学反应过程一定伴有能量变化，B错误；
C．反应②中若生成，H2O(g)生成H2O(l)会放出能量，将变小，C正确；
D．反应③是熵增的反应，且反应是放热反应，所以在常温下，反应③能自发进行，D正确；
故答案选B。
12．（2023春·江苏苏州·高二江苏省木渎高级中学校考期中） 工业合成氨，关乎到世界化工发展和粮食安全，对其研究意义重大。下列有关合成氨反应： kJ⋅ml的说法不正确的是
A．合成氨反应的J⋅K⋅ml，在较低温度下不能自发进行
B．氮气和氢气的反应活化能很大，需要外界提供能量才可能发生反应
C．恒温恒容密闭容器中充入1ml和3ml，充分反应后放出热量小于92.4kJ
D．温度升高，反应物的活化分子百分数增大，有效碰撞次数增多，反应速率增大
【答案】A
【详解】A．合成氨反应： kJ⋅ml<0，J⋅K⋅ml<0，△H-T△S<0时，反应能够自发进行，则合成氨反应在较低温度下能自发进行，故A错误；
B．氮气和氢气在高温高压下反应生成氨气，氮气和氢气的反应活化能很大，需要提供能量来启动反应，故B正确；
C．合成氨反应是可逆反应，恒温恒容密闭容器中充入1ml和3ml，生成的小于2ml，充分反应后放出热量小于92.4kJ，故C正确；
D．升高温度，反应物分子的能量增加，活化分子百分数增大，有效碰撞次数增多，化学反应速率加快，故D正确；
故选A。
13．（2023春·浙江杭州·高二校联考期中）在298K和100kPa压力下，已知金刚石和石墨的熵、燃烧热和密度分别为：
此条件下，对于反应C(石墨)→C(金刚石)，下列说法正确的是
A．该反应的△H＜0，ΔS＜0
B．金刚石比石墨稳定
C．由公式ΔG=△H-TΔS可知，该反应在任何条件下都能自发进行
D．超高压条件下，石墨有可能变为金刚石
【答案】D
【分析】由题意可知，①C(石墨)+O2(g)=CO2(g) △H=-393.51 kJ∙ml-1；
②C(金刚石)+O2(g)=CO2(g) △H=-395.40kJ∙ml-1。
【详解】A．利用盖斯定律，将反应①-②得，C(石墨)→C(金刚石) △H=-393.51 kJ∙ml-1-(-395.40kJ∙ml-1)=1.89 kJ∙ml-1＞0，ΔS=2.4 J ∙k-1∙ml-1-5.7 J ∙k-1∙ml-1=-3.3 J ∙k-1∙ml-1＜0，A不正确；
B．物质具有的能量越低，该物质越稳定，反应C(石墨)→C(金刚石) △H＞0，属于吸热反应，石墨的能量较低，则石墨比金刚石稳定，B不正确；
C．ΔG=△H-TΔS=1.89 kJ∙ml-1-298K×(-3.3 J ∙k-1∙ml-1)×10-3kJ/J=2.8734 kJ∙ml-1，则该反应在通常下不能自发进行，C不正确；
D．金刚石的密度比石墨大，质量相同时，金刚石的体积小，则反应C(石墨)→C(金刚石)是体积减小的反应，由影响相变速率的因素可知，随着体积差的增大，增大压强，成核速率加快，有利于相变向密度大的多面体方向转变，故超高压条件下，石墨有可能变为金刚石，D正确；
故选D。
14．（2022秋·江苏连云港·高二统考期中）对于反应4NH3(g)＋5O2(g)4NO(g) ＋6H2O(g) ΔH=-904 kJ·ml-1，下列有关说法不正确的是
A．该反应一定能自发进行
B．该反应的正反应的活化能小于逆反应的活化能
C．达到平衡时，增大容器的体积，v(正)增加、v(逆)减小
D．断裂1ml N-H键的同时，断裂1ml O-H键，说明该反应达到平衡状态
【答案】C
【详解】A．该反应为熵增的放热反应，ΔH-TΔS<0，故该反应一定能自发进行，A正确；
B．该反应为放热反应，故正反应的活化能小于逆反应的活化能，B正确；
C．达到平衡时，增大容器的体积，减小压强，正逆反应速率都减小，C错误；
D．断裂1ml N-H键说明有氨气反应的同时，断裂1ml O-H键，即有水反应，说明正逆反应速率相等，即该反应达到平衡状态，D正确；
故选C。
15．（2023春·江苏常州·高二统考期中）对于反应 ，下列说法正确的是
A．该反应在任何温度下均能自发进行
B．反应的平衡常数可表示为
C．使用高效催化剂能降低反应的活化能和焓变
D．升温、加压和使用催化剂能增大的生成速率
【答案】D
【详解】A．，该反应在低温下均能自发进行，故A错误；
B．反应的平衡常数可表示为，故B错误；
C．催化剂能降低反应的活化能，不能改变焓变，故C错误；
D．升温、加压和使用催化剂，都能增大反应速率，加快的生成速率，故D正确；
选D。
16．（2022秋·广东广州·高二广州市第八十九中学校考期末）下列有关化学反应进行的方向和限度的说法中正确的是
A．，平衡时若增加A的物质的量，活化分子百分数不变，单位体积内活化分子数增大，正反应速率增大，平衡正向移动
B．在常温下能自发进行，则该反应的
C．对于反应，起始充入等物质的量的A和B，达到平衡时A的体积分数为n%，此时若给体系加压则A的体积分数不变
D．将一定量纯净的氨基甲酸铵置于密闭真空恒容容器中，在恒定温度下发生分解反应：，的体积分数不再改变，则反应已达平衡
【答案】C
【详解】A．反应中，A呈固态，平衡时若增加A的物质的量，活化分子百分数、单位体积内活化分子数、正反应速率都不改变，平衡不发生移动，A不正确；
B．的ΔS＜0，在常温下能自发进行，则该反应的△H＜0，B不正确；
C．反应中，反应前后气体的分子数相等，若给体系加压，平衡不发生移动，A的体积分数不变，C正确；
D．对于反应，NH3、CO2的物质的量之比始终为2:1，不管反应是否达到平衡，CO2的体积分数始终保持不变，D不正确；
故选C。
17．（2021秋·河南平顶山·高二校联考期中）某化学学习小组的同学查阅资料知： ，他们对上述反应的自发性进行讨论，下列结论合理的是
A．任何温度下都能自发进行B．较高温度下能自发进行
C．较低温度下能自发进行D．任何温度下都不能自发进行
【答案】D
【详解】 ，该反应△H＞0，△S＜0，无论温度高低都有△H-T△S＞0，任何温度下都不能自发进行，故选：D。
18．（2023春·江苏盐城·高二江苏省响水中学校考期中）下列说法正确的是
A．自发反应是指不需要条件就能发生的反应
B．非自发过程在任何条件下都不可能变为自发过程
C．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
D．常温下，反应C(s)+CO2(g)2CO(g)不能自发进行，则该反应的△H＞0
【答案】D
【详解】A．自发反应是指在一定温度和压强下，不需要外界帮助即可发生的化学反应，故A错误；
B．非自发过程在一定条件下可能变为自发过程，如碳酸钙受热分解的反应是熵增的吸热反应，属于在高温下进行的非自发过程，故B错误；
C．使用催化剂只能降低反应的活化能，加快反应速率，但不能改变化学反应进行的方向，故C错误；
D．碳与二氧化碳生成一氧化碳的反应是熵增的反应，由常温下该反应不能自发进行可知，反应ΔH—TΔS＞0，则该反应的焓变ΔH＞0，故D正确；
故选D。
二、原理综合题
19．（2023春·浙江·高二期中）氧元素是在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)一定压强下，随温度升高时的熵(S)的具体数据如图所示：
熵值由时，发生的变化是___________。
(2)实验室可用催化的分解制备。
①用三个离子方程式表示该催化反应历程(反应机理)如下(请完成步骤Ⅰ)：
步骤Ⅰ：___________；
步骤Ⅱ：；
步骤Ⅲ：。
②标准状态下，下列物质气态时的相对能量如下表：
___________。
根据上表中数据推测，的键能___________(填“>”、“<”或“=”)中O—O键能的2倍。
是工业上应用最广的助燃剂。以煤炭为原料，通入一定比例的空气和水蒸气，经过系列反应可以得到满足不同需求的原料气。在C和的体系中发生以下反应：
反应1：
反应2：
反应3：
③一定温度下的恒容密闭体系中，用表示气体X的平衡分压。随着投料的不断增加，判断的比值___________(填“变大、变小或不变”)。
④已知：，且相等时K相等。反应1和反应3的随温度T的变化关系如图所示(忽略、随温度的变化)。请在图中画出反应2的随温度的变化关系___________。
【答案】(1)液态氧变为气态氧
(2) -212 > 减小
【详解】（1）熵值气体大于液体大于固体；熵值由时，发生的变化是液态氧变为气态氧；
（2）①总反应为，结合步骤Ⅱ、步骤Ⅲ反应可知，步骤Ⅰ为：；
②的焓变等于生成物能量减去反应物的能量，则；焓变等于反应物键能和减去生成物键能和，，则，故填大于；
③反应1为气体分子数不变的反应，反应2气体分子数减小的反应，反应3气体分子增大的反应，一定温度下的恒容密闭体系中，随着投料的不断增加，反应2正向移动、反应3逆向移动，导致二氧化碳分压增大、一氧化碳分压减小，故的比值减小；
④已知：， (忽略、随温度的变化)。反应1为气体分子数不变的反应，反应2气体分子数减小的反应，反应3气体分子增大的反应，则与横轴平行的线为反应1，随温度升高而减小的线为反应3，反应2熵变小于零，则K随温度升高而变大，故
反应2的S随温度的变化关系为： 。
20．（2023春·上海徐汇·高二上海市第二中学校考期中）Ⅰ.认识反应条件对化学反应方向，限度及快慢的影响，有利于运用这些规律解决实际问题。
(1)下列有关说法正确的是__________
A．，该过程熵值增大
B．，，该反应一定能自发进行
C．，该过程熵值增大
D．，，，此反应低温自发
(2)与的加成反应分为两步，能量与反应历程如图所示。下列说法中正确的是__________
A．决速步骤是第一步B．总反应为吸热反应
C．总能量：反应物低于生成物D．过渡态1比过渡态2更稳定
(3)一定条件下在催化剂表面与水发生反应，，如果反应的平衡常数K值变大，该反应__________
A．在平衡移动时正反应速率先减小后增大B．一定向正反应方向移动
C．在平衡移动时逆反应速率先增大后减小D．一定向逆反应方向移动
(4)下列有关可逆反应：的分析中，一定正确的是__________
A．增大压强，平衡不移动，则
B．升高温度，A的转化率诚小，则正反应是吸热反应
C．保持容器体积不变，移走C，平衡正向移动，正反应速率增大
D．保持容器体积不变，加入B，容器中D的质量增加，则B是气体
Ⅱ.金属钛(Ti)在工业领域有着重要用途。目前生产钛的方法之一是先将转化为，再进一步还原得到钛。工业上将转化为的方法为：
碳氯化法：
(5)平衡常数表达式___________；恒温恒容时，下列叙述一定能说明该反应达到平衡状态的是___________。
A．混合气体的压强保持不变 B．
C．混合气体的密度保持不变 D．和物质的量相等
(6)若反应容器的容积为，后，测得固体的质量减少，则的平均反应速率为___________。从碰撞理论解释升高温度反应速率加快的原因：___________。
Ⅲ.工业上将转化为的方法为还有直接氯化法：
直接氯化法：
(7)从和的角度说明碳氯化法的反应趋势远大于直接氯化法的原因：___________。
(8)由冶炼钛方法有：900℃，；从平衡移动角度解释上述冶炼金属钛的反应原理___________。
【答案】(1)D
(2)A
(3)B
(4)D
(5) AC
(6) 0.025ml/(L•min) 活化分子分数增加
(7)碳氯化的反应，正向既是熵增反应又是放热反应，这两个因素均有利于反应正向进行；而直接氯化的反应，既是熵减反应又是吸热反应，这两个因素均不利于反应正向进行，所以碳氯化的反应趋势远大于直接氯化
(8)Mg比Ti活泼，可以和TiCl4反应生成Ti蒸气，生成的Ti(g)逸出，使平衡持续正向移动
【详解】（1）A．中，反应后气体的物质的量减少，所以该过程熵值减小，故A错误；
B．中△S<0，当△G=△H-T•△S<0时反应能自发进行，若△H>0时，△G=△H-T•△S>0，反应不能自发进行，故B错误；
C．，反应后气体的物质的量减少，所以该过程熵值减小，故C错误；
D．，，，当△G=△H-T•△S<0时反应能自发进行，此反应低温自发，故D正确；
故选D。
（2）A．由图可知，第一步反应的活化能大、第二步反应的活化能小，则第一步的反应速率比第二步的慢，决速步骤是第一步，故A正确；
B．由图可知，整个反应过程中反应物的总能量大于生成物的总能量，总反应为放热反应，故B错误；
C．由图可知，整个反应过程中反应物的总能量大于生成物的总能量，故C错误；
D．由图可知，过渡态1的能量比过渡态2更高，能量越高越不稳定，过渡态1比过渡态2更不稳定，故D错误；
故选A。
（3）反应 是放热反应，降低温度，平衡常数K值变大，此时正反应速率和逆反应速率都减小，平衡正向移动，故选B。
（4）A．增大压强，平衡不移动，说明反应前后气体分子数不变，根据方程式，若 B 为气体，则有 m+n=p，若 B 不为气体，则有 m=p，需分情况讨论，故A错误；
B．升高温度，A 的转化率减小，说明反应逆向进行，则正反应为放热反应，故B错误；
C．保持容器体积不变，移走 C，平衡向右移动，移走的瞬间有 v正>v逆，随着反应进行，反应物浓度减小，v正 减小至不变，v逆 先减小后增大至最后不变，最终再次达到平衡，该过程中正反应速率减小，故C错误；
D．保持容器体积不变，加入 B，容器中 D 的质量增加，说明促使反应正向进行，可以说明 B 为气体，故D正确，
故选：D。
（5）反应的平衡常数表达式K=，
A．该反应是气体体积减小的反应，反应过程中压强增大，当混合气体的压强保持不变时，说明反应得到平衡，故A选；
B．时不能说明正逆反应速率相等，不能说明反应达到平衡，故B不选；
C．该反应是气体质量增大的反应，反应过程中混合气体的密度保持增大，当混合气体的密度保持不变时，说明反应得到平衡，故C选；
D．Cl2和CO物质的量相等不能说明正逆反应速率相等，不能说明反应达到平衡，故D不选；
故选AC。
（6）反应容器的容积为2L，4min后达到平衡，测得固体的质量减少，由方程式TiO2(s)+2C(s)+2Cl2(g)⇌TiCl4(g)+2CO(g)可知，减少的固体为TiO2和C，且物质的量之比为1:2，设减少了xml TiO2，2xmlC，则80x+24x=，x=0.1，则消耗0.2ml氯气，v(Cl2)= =0.025ml/(L•min)；从碰撞理论解释升高温度反应速率加快的主要原因是活化分子分数增加。
（7）碳氯化的反应，正向既是熵增反应又是放热反应，这两个因素均有利于反应正向进行；而直接氯化的反应，既是熵减反应又是吸热反应，这两个因素均不利于反应正向进行，所以碳氯化的反应趋势远大于直接氯化。
（8）冶炼金属钛的反应原理是：Mg比Ti活泼，可以和TiCl4反应生成Ti蒸气，生成的Ti(g)逸出，使平衡持续正向移动。
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
(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
物质
S(J ∙k-1∙ml-1)
△H(kJ∙ml-1)
ρ(kg∙m-3)
C(石墨)
5.7
-393.51
2260
C(金刚石)
2.4
-395.40
3513
物质(g)
O
H
HO
HOO
能量
249
218
39
10
0