化学选择性必修12.1化学反应的方向精品练习题

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2.1 化学反应的方向


【教师】水往低处流。水的势能是增加了还是减少了？
【学生】势能减少了。

【教师】酒精的燃烧是放热反应还是吸热反应？
【学生】放热反应。

【教师】从气球上升看，势能是影响物体升降的唯一因素吗？
【学生】不是

【教师】把一滴墨水滴入水中，有什么现象？
【学生】自动扩散开来。
【教师】这些情形从自发性的角度看，有什么共同特点？
【学生】都能自发进行。
【教师】从这些例子可以看出，一个过程的自发进行，可能受多种因素的影响。对于化学反应，也存在着类似的情况。这节课，我们就来研究《化学反应的方向》。
【板书】化学反应的方向

学习聚焦


知识精讲

知识点01 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：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。
（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。
【即学即练1】下列过程是非自发的是（ ）
A．加热铁棒一端，热量传向另一端
B．使铁棒上的铁锈转化成单质铁
C．气体从高密度处向低密度处扩散
D．煤气的燃烧
【答案】B
【解析】根据自发过程的定义来进行判断。热量从高温处传向低温处、金属的腐蚀、气体从高密度处向低密度处扩散、煤气的燃烧都是自发的，其逆向过程都是非自发的。
知识点02 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。
【即学即练2】实验证明，多数能自发进行的反应都是放热反应。对此说法的理解正确的是（ ）
A．所有的放热反应都是自发进行的
B．所有的自发反应都是放热的
C．焓变是影响反应是否具有自发性的一个重要因素
D．焓变是决定反应是否具有自发性的唯一因素
【答案】C
【解析】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，C正确。故选C。
知识点03 熵判据
1．熵（S）
（1）熵：用于描述体系_混乱或无序程度_的物理量，用符号S表示。熵值越大，体系的混乱程度_越大_。
（2）熵的大小：同种物质的熵值与其存在状态有关， S(g) _＞___ S(l) _＞___ S(s)。
2．熵变（ΔS）
（1）熵变（ΔS）：系统的状态发生变化前后熵的差值，即ΔS=S(末态)－S(始态)，用ΔS表示，单位是J·K-1·mol－1。
（2）反应熵变正负判断依据
①物质由固态到液态或气态、由液态到气态或的反应过程中，ΔS＞0。
②对于一个特定的气相反应，气体体积增大的反应，一般ΔS＞0。
3．熵判据：体系的混乱度（即熵值）增加， ΔS＞0的反应有自发的倾向。
4． ΔS＞0只是有利于反应自发进行的又一个因素，不能作为化学反应方向的独立判据。
【即学即练3】下列关于判断过程的方向的说法正确的是（ ）
A．所有自发进行的化学反应都是放热反应
B．熵减小的化学反应不能自发进行
C．有气体生成的反应一定是熵增大的反应
D．“冰，水为之，而寒于水”，水结冰过程中ΔH < 0，ΔS < 0
【答案】D
【解析】A．反应能否自发取决于焓变和熵变的复合判据，对于吸热反应，在一定温度下也能进行，选项A错误；B．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，选项B错误；C．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，选项C错误；D．同种物质，液态的能量大于固态，则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，选项D正确；答案选D。
知识点04 复合判据（自由能ΔG）
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。
【即学即练4】对于化学反应能否自发进行，下列说法中错误的是（ ）
A．非自发过程在一定条件下可能变成自发过程
B．若ΔH>0，ΔS＜0，任何温度下都不能自发进行
C．若ΔH＜0，ΔS>0，任何温度下都能自发进行
D．需要加热才能够进行的过程肯定不是自发过程
【答案】D
【解析】A．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，故A正确；B．若ΔH>0，ΔS＜0，则ΔH-TΔS >0任何温度下都不能自发进行，故B正确；C．若ΔH＜0，ΔS>0，则ΔH-TΔS<0任何温度下都能自发进行，故C正确；D．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，故D错误；故答案为：D。
常见考法
常见考法一 自发过程与自发反应
【例1】下列过程是非自发的是（ ）
A．水由高处向低处流
B．氯气和溴化钾溶液的反应
C．铁在潮湿空气中生锈
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．氯气的氧化性比溴强，氯气能够与KBr溶液发生置换反应，属于自发进行的过程，故B不选；C．铁生锈为自发进行的氧化还原反应，反应放热，常温下可自发进行，故C不选；D．室温下冰会自发的融化，室温下水结成冰不是自发进行的过程，故D选；故选D。
必杀技
1．自发过程：不借助外力就可以自动发生的过程。
2．自发反应：在给定的条件下，能“自己”进行的化学反应。
【同步练习1-1】下列说法中正确的是(　　)
A．能自发进行的反应一定能迅速发生反应
B．非自发进行的反应一定不可能发生反应
C．能自发进行的反应实际可能没有发生反应
D．常温下，2H2O2H2↑＋O2↑，即常温下水的分解反应是自发反应
【答案】C
【解析】化学反应的自发性指的是能不能自发，与化学反应速率无关，所以A不正确；非自发不含有“不可能”之意，例如，水的分解在常温常压下是非自发的，但在通直流电条件下，电解生成氢气和氧气，只不过消耗了其他能量，所以B不正确；水在常温常压下通电才发生分解，即借助于外力才能使它发生，所以是非自发反应，所以D不正确。
常见考法二 化学反应的方向与焓变
【例2】不能用焓判据解释的自发进行的反应过程是(　　)
A．铁在潮湿空气中生锈 B．天然气的燃烧
C．铜在潮湿空气中产生铜绿 D．NH4Cl与Ba(OH)2·8H2O反应产生NH3
【答案】D
【解析】铁在潮湿空气中能自发产生铁锈、能量降低，是能用焓判据解释的自发过程；天然气燃烧生成CO2和水时放热、能量降低，是能用焓判据解释的自发过程；铜在潮湿空气中能自发产生铜绿，能量降低，是能用焓判据解释的自发过程；NH4Cl与Ba(OH)2·8H2O反应产生NH3，可以产生结冰现象，是一个吸热的自发过程，不能用焓判据解释，故选D。
必杀技
（1）ΔH<0的有利于反应有自发进行。
（2）ΔH>0的反应也可能在一定条件下自发进行。
（3）ΔH<0只是反应自发进行的一个因素，而不是唯一的因素。

【针对练习2-1】判断正误(正确的打“√”，错误的打“×”)
(1)能自发进行的反应，一定是放热反应(　　)
(2)焓变是一个与反应能否自发进行有关的因素，多数能自发进行的反应是放热反应(　　)
(3)凡是放热反应都是自发的，吸热反应都是非自发的(　　)
(4)一个反应能否自发进行取决于该反应是放热还是吸热(　　)
【答案】(1)× (2)√ (3)× (4)×
【针对练习2-2】下列关于焓变与反应方向的叙述中正确的是(　　)
A．化学反应的焓变与其反应的方向无关
B．化学反应的焓变直接决定了反应的方向
C．反应焓变为正值时不利于反应自发进行
D．焓变为负值的反应都能自发进行
【答案】C
【解析】大多数ΔH＜0的化学反应是自发进行的，也有少数ΔH＞0的化学反应可以自发进行，正反应吸热，不利于反应的正向进行。

常见考法三 熵和熵变
【例3】在图①中A、B两个容器里，分别收集着两种不同气体。若将中间活塞打开，两种气体分子立即充满了两个容器(如图②)。关于此过程下列说法不正确的是(　　)


A．此过程是体系从混乱程度小向混乱程度大变化的过程，即熵增大的过程
B．此过程为自发过程，而且没有热量的吸收或放出
C．此过程从有序到无序，混乱度增大
D．此过程是自发可逆的
【答案】D
【解析】由题意可知，此过程为不伴随能量变化的自发过程，是体系混乱程度增大的过程。而自发过程是不可逆的。
必杀技
1．熵、熵变的概念

化学反应过程中发生熵变。对于确定的化学反应，在一定条件下具有确定的熵变。
2．熵和熵变的一些规律
（1）同种物质的S(g)＞S(1)＞S(s)
（2）同类物质的摩尔质量越大，熵越大，如甲烷的熵小于乙烷。
（3）对于有气体参加的反应，若反应后气体分子数增加，该反应的ΔS＞0；若反应后气体分子数减少，该反应的ΔS＜0；若反应前后气体分子数不变，该反应的ΔS变化很小。

【针对练习3-1】关于①氨气与氯化氢气体的反应、②碳酸氢钠的分解反应的熵变说法正确的是（ ）
A．均为熵增加反应 B．均为熵减小反应
C．反应①熵增加，反应②熵减小 D．反应①熵减小，反应②熵增加
【答案】D
【解析】①NH3(g)+HCl(g) = NH4Cl(s) ②2NaHCO3(s) = Na2CO3(s)+CO2(g)+H2O(l)。
选项A．①为熵减小的反应，A错误；选项B．②为熵增加的反应，B错误；选项C．反应①熵减小，反应②熵增加，C错误；选项D．反应①熵减小，反应②熵增加，D正确。答案为D。
【针对练习3-2】相同温度和压强下，关于物质熵的大小比较，合理的是（ ）
A．1 mol CH4(g)＜1 mol H2(g)
B．1 mol H2O(g)＜2 mol H2O(g)
C．1 mol H2O(s)＞1 mol H2O(l)
D．1 mol C(s，金刚石)＞1 mol C(s，石墨)
【答案】B
【解析】A．CH4(g)和H2(g)物质的量相同，且均为气态，CH4(g)含有的原子总数多，CH4(g)的摩尔质量大，所以熵值1 mol CH4(g)＞1 mol H2(g)，A错误；B．相同状态的相同物质，物质的量越大，熵值越大，所以熵值1 mol H2O(g)＜2 mol H2O(g)，B正确；C．等量的同物质，熵值关系为：S(g)＞S(1)＞S(s)，所以熵值1 mol H2O(s)＜1 mol H2O(l)，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，D错误；答案为：B。

常见考法四 化学反应的方向与熵变
【例4】下列有关化学反应方向及其判据的说法中错误的是(　　)
A．1 mol H2O在不同状态时的熵值：S[H2O(s)]＜S[H2O(g)]
B．自发反应的熵一定增大，非自发反应的熵一定减小
C．反应：CaCO3(s)===CaO(s)＋CO2(g)能否自发进行，主要由ΔS＞0决定
D．反应NH4HCO3(s)===NH3(g)＋H2O(g)＋CO2(g) ΔH＝185.57 kJ·mol－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
【答案】B
【解析】混乱度越大，熵值越大，则1 mol H2O在不同状态时的熵值： S[H2O(s)]＜S[H2O(g)]，故A正确；焓变和熵变共同决定反应是否能自发进行，故B错误；碳酸钙分解属于吸热反应，ΔH＞0，CaCO3(s)===CaO(s)＋CO2(g)， 固体分解得到气体，混乱度增加，ΔS＞0，在高温条件下ΔG＝ΔH－T·ΔS＜0反应自发进行，可以说ΔS越大，自发反应所需温度越大，故C正确；反应焓变大于0，熵变大于0，反应向熵变增大的方向进行，NH4HCO3(s)===NH3(g)＋H2O(g)＋CO2(g)　ΔH＝＋185.57 kJ·mol－1能自发进行，原因是体系有自发地向混乱度增加的方向转变的倾向，故D正确。
必杀技
1．熵增加有利于反应的自发进行。
2．某些熵减小的反应在一定条件下也能自发进行。
3．不能仅用反应熵变来判断反应能否自发进行。
【针对练习4-1】正误判断(正确的打“√”，错误的打“×”)。
(1)在同一条件下不同物质有不同的熵值，其体系的混乱程度越大，熵值越大 (　　)
(2)CaCO3(s) CaO(s)+CO2(g)是一个熵增加的反应(　　)
(3)同种物质不同状态时熵值不同，气态时最大(　　)
(4)熵增加的反应一定能自发进行(　　)
(5)焓变与熵变均不是决定一个反应是否自发进行的唯一因素(　　)
(6)某吸热反应能自发进行，因此该反应是熵增反应(　　)
【答案】(1) √(2)√ (3)√　(4)×　　(5)√ (6)√
【针对练习4-2】以下自发反应可以用熵判据来解释的是（ ）
A．N2(g)＋2O2(g)===2NO2(g) ΔH＝67.7 kJ·mol－1
B．CaO(s)＋CO2(g)===CaCO3(s) ΔH＝－175.7 kJ·mol－1
C．(NH4)2CO3(s)===NH4HCO3(s)＋NH3(g) ΔH＝74.9 kJ·mol－1
D．2H2(g)＋O2(g)===2H2O(l) ΔH＝－285.8 kJ·mol－1
【答案】C
【解析】A. 反应的ΔH>0，ΔS<0，难以自发进行，故错误； B. ΔH<0，ΔS<0，焓变为主要因素，不能用熵判据解释，故错误； C.反应的ΔH>0，反应能自发进行，原因是ΔS>0，可以满足ΔH-TΔS<0，能自发进行，可用熵判据解释，故正确；D. ΔH<0，ΔS<0，焓变为主要因素，不能用熵判据解释，故错误。故选C。

常见考法五 焓变与熵变对反应方向的共同影响
【例5】某化学反应A(s)=D(g)+E(g)　ΔH-TΔS=(-4500+11T)kJ·mol-1，要防止反应发生，温度必须（ ）
A．高于409 K B．低于136 K
C．高于136 K而低于409 K D．低于409 K
【答案】A
【解析】要防止反应发生，ΔH-TΔS＞0，则-4500+11T＞0，解得T＞409，答案选A。
必杀技
在温度、压强一定的条件下，反应总是向ΔH-TΔS<0的方向进行，直至达到平衡状态。化学反应方向可归纳为图中四个方面：

【针对练习5-1】下列说法不正确的是（ ）
A．CaCO3(s)=CaO(s)+CO2(g)室温下不能自发进行，说明该反应的ΔH＞0
B．放热及熵增加的反应，一定能自发进行
C．已知反应FeO(s)+C(s)=CO(g)+Fe(s) ΔH＞0，高温下为自发过程，低温下为非自发过程
D．知道了某过程有自发性之后，则可确定过程是否一定会发生
【答案】D
【解析】A．根据反应方程式，该反应为熵增，根据ΔH－TΔS进行分析，该反应不能自发进行，ΔH－TΔS＞0，因此可以说明该反应为ΔH＞0，故A说法正确；B．放热反应，推出ΔH＜0，熵增，推出ΔS＞0，根据复合判据，任何温度下，该反应都能自发进行，故B说法正确；C．该反应是熵增，推出ΔS＞0，该反应ΔH＞0，根据复合判据，高温下能够自发进行，低温下非自发进行，故C说法正确；D．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和过程发生的概率，故D说法错误；答案为D。
【针对练习5-2】化学反应进行的方向是一个比较复杂的问题。下列有关说法正确的是（ ）
A．反应SO3(g)+H2O(l)=H2SO4(l)的ΔS＞0
B．1 mol CO2在不同状态时的熵值：S[CO2(g)]＜S[CO2(s)]
C．反应2N2O5(g)=4NO2(g)+O2(g) ΔH＞0能否自发进行与温度有关
D．ΔH＜0或ΔS＞0的反应一定能自发进行
【答案】C
【解析】A．反应SO3(g)+H2O(l)=H2SO4(l)的气体分子数减少，该反应的ΔS＜0，选项A错误；B．同一物质在固态时的熵值小于气态时的熵值，选项B错误；C．反应2N2O5(g)=4NO2(g)+O2(g) 的气体分子数增加，ΔS＞0，又因为ΔH＞0，ΔH－TΔS＜0时，反应能自反进行，因此选项所给反应能否自发进行与温度有关，选项C正确；D．ΔH＜0且ΔS＞0的反应一定能自发进行，选项D错误；答案选C。

分层提分

题组A 基础过关练
1． 下列过程属于熵增加的是（ ）
A．一定条件下水由气态变为液态
B．高温高压条件下使石墨转化为金刚石
C．散落的火柴的无序排列
D．CO点燃时生成CO2
【答案】C
【解析】水由气态变为液态，熵值减小，故A错误；使石墨转化为金刚石，都为固体，熵值基本不变，故B错误；散落的火柴的无序排列，混乱度增大，熵值增加，故C正确；CO点燃时生成CO2，都为气体，物质的量不变，熵值不变，故D错误。
2．以下反应均为自发反应，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
【答案】C
【解析】C项反应的ΔH＞0，由焓判断反应不能自发进行，而题给条件是能自发进行，所以C项中的反应不能用焓判据解释。
3．已知；(NH4)2CO3(s)＝NH4HCO3(s)+NH3(g) ΔH＝74.9kJ•mol－1，下列说法中正确的是（ ）
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
【答案】A
【解析】依据反应的特征分析(NH4)2CO3(s)＝NH4HCO3(s)+NH3(g) ΔH＝74.9kJ•mol－1，反应是熵变增大的反应，ΔS＞0；反应是吸热反应焓变大于0，ΔH＞0；故A正确；该反应是吸热反应，ΔH＞0，ΔS＞0；反应自发进行的判断依据是ΔH－TΔS＜0，当高温下反应可以自发进行，故B错误；碳酸盐分解反应中熵增加，ΔS＞0，反应是吸热反应，ΔH＞0，反应自发进行的判断依据是ΔH－TΔS＜0，反应自发进行，因此低温下碳酸盐分解是非自发进行的，故C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不一定是吸热反应，判断依据是ΔH－TΔS＜0，故D错误。
4．已知反应2CO(g)===2C(s)＋O2(g)的ΔH＞0， ΔS＜0，下列说法正确的是（ ）
A．低温下能自发进行
B．高温下能自发进行
C．任何温度下都不能自发进行
D．任何温度下都能自发进行
【答案】C
【解析】已知反应2CO(g)===2C(s)＋O2(g)的ΔH＞0， ΔS＜0，所以ΔH－TΔS＞0，任何温度下反应都不能自发进行，故A、B、D错误，而C正确。
5．下列说法正确的是（ ）
A．2NO(g)＋2CO(g)===N2(g)＋2CO2(g)在常温下能自发进行，则该反应的ΔH>0
B．反应NH3(g)＋HCl(g)===NH4Cl(s)在室温下可自发进行，则该反应的ΔH<0
C．CaCO3(s)===CaO(s)＋CO2(g)室温下不能自发进行，说明该反应的ΔH<0
D．常温下，反应C(s)＋CO2(g)===2CO(g)不能自发进行，则该反应的ΔH<0
【答案】B
【解析】A项，若该反应能自发进行，则ΔH－TΔS<0，即ΔH0、ΔS<0(气体化学计量数反应后减小)，则ΔH<0，故B项正确；C项，若该反应室温下不能自发进行，则ΔH－TΔS>0，即ΔH>TΔS，又知T>0、ΔS>0(气体化学计量数反应后增大)，则ΔH>0，故C项不正确；D项，若该反应不能自发进行，则ΔH－TΔS>0，即ΔH>TΔS，又知T>0、ΔS>0(气体化学计量数反应后增大)，则ΔH>0，故D项不正确。所以答案：B.
6．下列说法正确的是(　　)
A．反应2NO2(g)===N2O4(l)的ΔS＞0
B．ΔH＜0，ΔS＞0的反应在温度低时不能自发进行
C．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反应自发性的判据
D．反应NH4HCO3(g)===NH3(g)＋H2O(g)＋CO2(g) ΔH＝185.57 kJ·mol－1能自发进行，原因是熵增效应大于焓增效应
【答案】D
【解析】由气体转化为液体，体系混乱度减小，ΔS＜0，A项错误；ΔH＜0、ΔS＞0的反应在任何温度下均可自发进行，B项错误；分别用焓判据、熵判据判定同一个反应的自发性，可能会出现相反的判断结果，二者均不能单独作为反应的自发性判据，C项错误；该反应是吸热反应，根据焓判据是不能判断反应是自发进行的，说明该反应之所以能够自发进行是由于熵增效应，并且熵增效应大于焓增效应，D项正确。
7．某反应2AB(g) = C(g)＋3D(g)在高温时能自发进行，其逆反应在低温时能自发进行，则该反应的正反应的ΔH、ΔS应为(　　)
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】由ΔG＝ΔH－TΔS＜0能自发知，高温自发，低温不自发的为ΔH＞0、ΔS＞0。
8．下列有关化学反应方向及其判据的说法中错误的是（ ）
A．1 mol H2O在不同状态时的熵值：S[H2O(s)]＜S[H2O(g)]
B．自发反应的熵一定增大，非自发反应的熵一定减小
C．反应：CaCO3(s)===CaO(s)＋CO2(g)能否自发进行，主要由ΔS＞0决定
D．反应NH4HCO3(s)===NH3(g)＋H2O(g)＋CO2(g) ΔH＝185.57 kJ·mol－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
【答案】B
【解析】混乱度越大，熵值越大，则1 mol H2O在不同状态时的熵值： S[H2O(s)]＜S[H2O(g)]，故A正确；焓变和熵变共同决定反应是否能自发进行，故B错误；碳酸钙分解属于吸热反应，ΔH＞0，CaCO3(s)===CaO(s)＋CO2(g)， 固体分解得到气体，混乱度增加，ΔS＞0，在高温条件下ΔG＝ΔH－T·ΔS＜0反应自发进行，可以说ΔS越大，自发反应所需温度越大，故C正确；反应焓变大于0，熵变大于0，反应向熵变增大的方向进行，NH4HCO3(s)===NH3(g)＋H2O(g)＋CO2(g)　ΔH＝185.57 kJ·mol－1能自发进行，原因是体系有自发地向混乱度增加的方向转变的倾向，故D正确。
9．判断正误
(1)ΔH＜0，ΔS＞0的反应在温度低时不能自发进行_______
(2)一定温度下，反应MgCl2(l) = Mg(l)＋Cl2(g)的ΔH＞0、ΔS＞0_______
(3)反应NH3(g)＋HCl(g)=NH4Cl(s)在室温下可自发进行，则该反应的ΔH＜0_______
(4)2NO(g)＋2CO(g)=N2(g)＋2CO2(g)在常温下能自发进行，则该反应的ΔH＞0_______
(5)SO2(g)=S(g)＋O2(g)　ΔH＞0，ΔS＞0，该反应不能自发进行_______
(6)SO2(g)＋2H2S(g)=3S(s)＋2H2O(l)　ΔH＜0，低温下能自发进行_______
(7)常温下，反应C(s)＋CO2(g)=2CO(g)不能自发进行，则该反应的ΔH＞0_______
(8)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_______
(9)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 _______
(10)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_______
【答案】(1)错误 (2)正确 (3)正确 (4)错误 (5)错误 (6)正确 (7)正确 (8)错误 (9)正确 (10)正确
【解析】(1)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；
(2)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；
(3)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；
(4)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；
(5)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；
(6)SO2(g)＋2H2S(g)=3S(s)＋2H2O(l)　ΔH＜0，又△S＜0，低温下能自发进行，故正确；
(7)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；
(8)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；
(9)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；
(10)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；

题组B 能力提升练
10．闪电时空气中的N2和O2会发生反应：N2(g)＋2O2(g)===2NO2(g)　ΔH＝180.50 kJ·mol－1，ΔS＝247.3 J·mol－1·K－1，若不考虑温度对该反应焓变的影响，则下列说法中正确的是(　　)
A．在1 000 ℃时，此反应能自发进行
B．在1 000 ℃时，此反应不能自发进行
C．该反应能自发进行的最低温度约为730 ℃
D．该反应能自发进行的最高温度约为730 K
【答案】A
【解析】ΔH＝180.50 kJ·mol－1，ΔS＝247.3 J·mol－1·K－1，当ΔH－TΔS＝0时，T＝≈730 K，即温度高于730 K时，ΔH－TΔS＜0，反应能够自发进行，注意0℃时是273 K，A、1 000 ℃是1 273 K，在此温度下反应能够自发进行，故A正确，B错误；C、730 ℃为1 003 K，该反应能自发进行的最低温度约为730 K，故C错误；D、该反应能自发进行的最低温度约为730 K，故D错误。
11．下列对于化学反应方向说法正确的是（ ）
A．反应2A(g)+B(g)＝3C(s)+D(g)在一定条件下能自发进行，说明该反应的ΔH＞0
B．常温下反应2Na2SO3(s)+O2(g)＝2Na2SO4(s)能自发进行，则ΔH＜0
C．反应2Mg(s)+CO2(g)＝C(s)+2MgO(s)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，ΔS＞0
【答案】B
【解析】A反应后气体数减少，则ΔS＜0，在一定条件下能自发进行，ΔH应小于0，故A错误；B反应后气体数减少，则ΔS＜0，由ΔH－TΔS＜0时，反应可自发进行可知，ΔH＜0，故B正确；C反应后气体数减少，则ΔS＜0，由ΔH－TΔS＜0时，反应可自发进行可知，ΔH＜0，故C错误；A反应后气体数增多，则ΔS＞0，该反应为分解反应，应吸热，反应的ΔH＞0，在较高温度下，可满足ΔH－TΔS＜0，能自发进行，故D错误。
12．根据所学知识和已有生活经验，分析以下反应在给定温度下能否正向自发进行，将这些反应的焓变和熵变“＞0”或“＜0”填入表格。
化学反应
正向是否自发
ΔH
ΔS
常温Zn(s)＋2HCl(aq)===ZnCl2(aq)＋H2(g)



常温6CO2(g)＋6H2O(l)===C6H12O6(s)＋6O2(g)

＞0
＜0
常温NH3(g)＋HCl(g)===NH4Cl(s)



常温C(s)＋CO2(g)===2CO(g)



【答案】
化学反应
正向是否自发
ΔH
ΔS
常温Zn(s)＋2HCl(aq)===ZnCl2(aq)＋H2(g)
自发
＜0
＞0
常温6CO2(g)＋6H2O(l)===C6H12O6(s)＋6O2(g)
非自发
＞0
＜0
常温NH3(g)＋HCl(g)===NH4Cl(s)
自发
＜0
＜0
常温C(s)＋CO2(g)===2CO(g)
非自发
＞0
＞0
13．反应的焓变、熵变随温度的变化较小，假设它们不随温度变化，根据下表数据，思考回答下列问题：
化学反应
ΔH/ kJ·mol－1
ΔS/ J·mol－1·K－1
①2H2O2(aq)===2H2O(l)＋O2(g)
－98
57.2
②CO2(g)===C(s，石墨)＋O2(g)
393.5
－2.86
③HCl(g)＋NH3(g)===NH4Cl(s)
－176
－285
④CaCO3(s)===CaO(s)＋CO2(g)
178.2
169.6
(1)根据表中数据可知：反应①在______温度下，______正向自发进行。
(2)有人提出采用适当的催化剂，用热分解法分解CO2，以减少CO2的排放，你认为是否可行？阐述判断的理由。

(3)利用综合判据，计算反应③能正向自发进行的温度范围。

(4)利用综合判据，计算CaCO3分解的温度条件。
【答案】(1) 任何　都能
(2) 不可行，该反应为吸热、熵减的化学反应，在任何温度下都不能正向自发进行。
(3) ΔH－TΔS＜0，则－176＋0.285T＜0，解得T＜617.5 K≈344.5 ℃，即低于344.5 ℃时反应③能正向自发进行。
(4) CaCO3分解的条件是ΔH－TΔS<0，代入数据，178.2－0.169 6T＜0，解得T＞1 051 K≈778 ℃，即当温度高于778 ℃时，CaCO3开始分解。
14．已知2CO(g)CO2(g)+C(s)，T＝980K时，ΔH－TΔS＝0。当体系温度低于980K时，估计ΔH－TΔS的正负符号为________ __；当体系温度高于980K时，ΔH－TΔS的正负符号为__________。在冶金工业中，以C作为还原剂，温度高于980K时的氧化产物是以__________为主，低于980K时以__________为主。
【答案】负；正；CO；CO2
【解析】由2CO(g) ⇌CO2(g)+C(s)可知ΔS＜0，T＝980K时，ΔH－TΔS＝0，故ΔH＜0；当T＜980K时，ΔH－TΔS＜0。以C作还原剂，T＞980K时，2CO(g) ⇌CO2(g)+C(s)逆反应自发进行，氧化产物以CO为主；T＜980K时，2CO(g) ⇌CO2(g)+C(s)正反应自发进行，氧化产物以CO2为主。
15．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∆H________(填“>”或“<”，下同)0，∆S_______0，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+2CO = 2CO2+N2。反应在常温下能够自发进行，则反应的∆H______(填“>”或“<”)0。
(3)已知在100 kPa、298K时石灰石分解反应CaCO3(s) = CaO(s)+CO2(g)的∆H >0、∆S>0。
①常温下，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“不能”)成为反应进行方向的决定因素。
(4)已知CaSO4(s)+CO(g) = CaO(s)+SO2(g)+CO2(g) ∆H=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∆S_____(填“>”或“<”)0。
【答案】(1)> > 不能 (2)< (3)不能 能 (4)高温 (5)>
【解析】(1)由于CO在O2中燃烧生成CO2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，∆H >0，根据化学方程式可知，反应后气体的化学计量数之和增加，∆S>0，故低温下ΔH－TΔS>0，反应不能自发进行。
(2) ΔH－TΔS＜0时反应自发进行，通过化学方程式可知常温下∆S＜0，常温下反应能够自发进行，则ΔH＜0。
(3)①根据ΔH－TΔS＜0时反应自发进行，已知∆H >0，∆S＞0，则常温下不能自发进行；
②该反应的∆H >0、∆S＞0，高温条件下能使ΔH－TΔS＜0，而常温条件下ΔH－TΔS＞0，则该反应中温度能成为决定反应进行方向的因素。
(4)该反应的∆S＞0、∆H >0，则高温时ΔH－TΔS＜0，反应能自发进行。
(5)已知某吸热反应能自发进行，即ΔH－TΔS＜0，∆H >0，则∆S＞0。
16．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：反应①的ΔH(298 K) ＝74.848 kJ·mol－1，ΔS(298 K)＝80.674 J·mol－1·K－1；反应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)判断反应②高温自发还是低温自发：__________(填“高温”或“低温”)。
(2)通过计算判断反应①在常温下能否自发进行______(填“能”或“不能”)。
(3)求算制取炭黑的允许温度范围____________。
【答案】(1)高温　(2)不能　(3)927.8～1 709.4 K
【解析】(1)ΔH－TΔS＜0时反应才能自发进行，因反应②的ΔH＞0、ΔS＞0，所以该反应自发进行所需要的温度条件为T＞＝≈1 709.4 K，即反应②在高温下能自发进行。
(2)反应①在常温下时，ΔH－TΔS＝74.848 kJ·mol－1－80.674×10－3kJ·mol－1·K－1×298 K≈50.807 kJ·mol－1＞0，所以该反应常温下不能自发进行。
(3)甲烷生成炭黑和H2时，ΔH－TΔS＝74.848 kJ·mol－1－80.674×10－3kJ·mol－1 ·K－1×T＜0，得T＞927.8 K，即甲烷生成炭黑的最低温度为927.8 K。甲烷生成乙炔时，ΔH－TΔS＝376.426 kJ·mol－1－220.211×10－3kJ·mol－1·K－1×T＜0，得T＞1 709.4 K，即温度高于1 709.4 K时，甲烷生成乙炔和氢气，所以要制取炭黑，温度应控制在927.8～1 709.4 K。

题组C 培优拔尖练
17．下列说法不正确的是(　　)
A．反应4Fe(OH)2(s)+2H2O(l)+O2(g) ===4Fe(OH)3(s)常温下能自发进行，该反应的ΔH<0
B．反应H2S(g)+ZnO(s) ===H2O(g)+ZnS(s)在一定条件下可自发进行，且ΔS<0，则ΔH>0
C．反应3C(s)+CaO(s) ===CaC2(s)+CO(g)在常温下不能自发进行，说明该反应的ΔH>0
D．SiO2(s)+2C(s) ===Si(s)+2CO(g)必须在高温下反应才能发生，则ΔH>0
【答案】B
【解析】反应4Fe(OH)2(s)+2H2O(l)+O2(g)===4Fe(OH)3(s)，ΔS<0，常温下能自发进行，说明ΔH-TΔS<0，因此可知ΔH<0，A项正确；反应H2S(g)+ZnO(s) ===H2O(g)+ZnS(s)在反应前后气体的体积不变，则ΔS=0，B项错误；反应3C(s)+CaO(s) ===CaC2(s)+CO(g)中ΔS>0，因在常温下不能自发进行，则ΔG=ΔH-TΔS>0，那么ΔH必大于0，C项正确；该反应熵增加(ΔS>0)，因高温下才能发生反应，所以ΔH>0，D项正确。
18．已知298K时，反应Ag2O（s）= 2Ag（s）+1/2O2（g）的△S＝66.7J·mol－1·K－1，△H（Ag2O，s）＝31.1kJ·mol－1，则Ag2O的最低分解温度约为（ ）
A．740K B．466K C．233K D．194K
【答案】B
【解析】反应能够自发的条件是：△H－T△S＜0，即：T＞＝＝466K，即最低分解温度约为466K。
19．橡皮筋在拉伸和收缩状态时结构如图：在其拉伸过程中有放热现象，反之吸热。25℃、101kPa时，下列化学反应的焓变、熵变和自发性与橡皮筋从拉伸状态到收缩状态一致的是（ ）

A．2Na+2H2O＝2NaOH+H2↑
B．Ba(OH)2•8H2O+2NH4Cl＝BaCl2+2NH3↑+10H2O
C．2H2+O2＝2H2O
D．CaCO3＝CaO+CO2↑
【答案】B
【解析】橡皮筋在拉伸过程中有放热现象，即拉伸过程的焓变小于0，熵变小于0，且不自发，故橡皮筋从拉伸状态到收缩状态一致为吸热反应，熵变大于0，且自发。钠与水反应放热，故不符合题意，故A错误，为吸热反应，且熵大于0，符合题意，故B正确；氢气燃烧放热，故不符合题意，故C错误；碳酸钙分解为吸热，熵变大于0，但是非自发，故D错误。
20．已知体系ΔH－TΔS＜0时反应能自发进行．两个氢化反应的ΔH－TΔS（用ΔG表示）与温度的关系如图所示，下列说法正确的是（ ）

A．反应①的ΔS＜0
B．反应②在600℃时的反应速率很快
C．温度大于1000℃时，反应①能自发进行
D．反应②的ΔH＞0
【答案】C
【解析】由图像分析可知：反应①随温度的升高，ΔG逐渐减小；反应②随温度的升高ΔG逐渐增大，结合ΔH－TΔS分析解答。选项A．反应①随温度的升高，ΔG逐渐减小，则ΔS＞0，故A错误；选项B．该题我们可以推测自发反应时的温度，但无法推测什么温度的反应快慢，故B错误；选项C．因ΔG＜0时，反应能自发进行，反应①在温度大于1000℃时ΔG＜0，故此时反应①能自发进行，故C正确；选项D．根据数学知识可知，ΔH为该图像的截距，而反应而的截距小于0，故ΔH＜0，故D错误；答案选C。
21．焦炭常用于冶炼工业。已知反应①：2C(s)+O2(g)=2CO(g)；反应②：2CO(g)+O2(g)=2CO2(g)，反应①、②的反应趋势与温度关系如图所示。下列说法错误的是（ ）

A．反应②2CO(g)+O2(g)=2CO2(g)的ΔS<0，ΔH<0
B．983K是两个反应主次趋势变化的转折点
C．L1对应反应①
D．当温度低于983K时，过量焦炭的氧化产物以反应②生成CO2为主
【答案】C
【解析】选项A．生成物气体化学计量数系数之和小于反应物气体化学计量系数之和，所以ΔS＜0，则-TΔS＞0，根据ΔG=ΔH-TΔS，因为能满足ΔG＜0，所以ΔH＜0，A正确；选项B．ΔG越小，说明它能够反应的趋势更大，983K时两反应的ΔG相等，之后两反应的ΔG大小关系发生变化，则反应主次趋势发生变化，所以983K是反应趋势变化的转折点，B正确；选项C．反应①的ΔS>0，则-ΔS＜0，ΔG和T成反比，所以斜率小于0，L2对应反应①，C错误；选项D．当温度低于983K时，L1的ΔG更小，所以以反应②为主，产物以CO2为主，D正确；综上所述答案为C。

22．回答下列问题：
(1)汽油燃油不完全燃烧时产生CO，有人设想按下列反应除去CO：2CO(g)===2C(s)＋O2(g)。已知该反应的ΔH＞0，简述该设想能否实现的依据：__________________________________________________。
(2)下列反应中，在高温下不能自发进行的是______(填字母)。
a．CO(g)===C(s)＋1/2O2(g) b．2N2O5(g)===4NO2(g)＋O2(g)
c．(NH4)2CO3(s)===NH4HCO3(s)＋NH3(g) d．MgCO3(s)===MgO(s)＋CO2(g)

(3)用氢气和氮气合成氨是一个可逆反应，化学方程式为N2＋3H22NH3。已知，在常温下，1 g H2完全转化为NH3放出的热量为15.4 kJ。请写出该反应的热化学方程式：___________________________，已知上述氨的合成反应的ΔS＝－198.2 J· mol－1·K－1，则其在常温下______(填“ 能”或“不能”)自发进行。
【答案】(1)该反应是ΔH＞0，ΔS＜0的反应，任何温度下均不能自发进行　
(2)a
(3)N2(g) ＋3H2(g) ⇌2NH3(g)　ΔH＝－92.4kJ·mol－1　能
【解析】(1)该反应ΔH＞0，ΔS＜0，根据ΔG＝ΔH－T·ΔS，ΔG＞0，故不能实现该反应。
(2)a、b、c、d的ΔH＞0，b、c、d反应的ΔS＞0，ΔH－TΔS＜0时，反应才能自发进行。a的ΔS＜0，ΔH－TΔS＞0，所以在高温时该反应不能自发进行。
(3)ΔH－TΔS＝－92.4 kJ· mol－1－298 K×(－0.198 2 kJ·mol－1·K－1)<0，所以常温下该反应可以自发进行。