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高中化学苏教版 (2019)选择性必修1第二单元 化学反应的方向与限度精品练习题
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这是一份高中化学苏教版 (2019)选择性必修1第二单元 化学反应的方向与限度精品练习题，文件包含221化学反应的方向与限度化学反应的方向原卷版docx、221化学反应的方向与限度化学反应的方向解析版docx等2份试卷配套教学资源，其中试卷共28页， 欢迎下载使用。
一、自发过程和自发反应
1．自发过程
(1)含义：在一定条件下，不用借助外力就可以自发进行的过程。
(2)特点
①能量角度：体系趋向于从高能状态转变为低能状态(体系对外部做功或者释放热量)。
②混乱度角度：在密闭条件下，体系有从有序自发转变为无序的倾向。
2．自发反应
(1)定义：在一定温度和压强下，无需外界帮助就能自动进行的化学反应。
(2)自发反应的特征。
①具有方向性，即反应的某个方向在一定条件下是自发的，则其逆反应在该条件下肯定不自发。
②体系趋向于从高能量状态转变为低能量状态。
③体系趋向于从有序体系转变为无序体系。
二、化学反应自发进行的判断依据
1.化学反应的自发性与反应焓变的关系
(1)放热反应：绝大多数都能自发进行，且反应放出的热量越多，体系能量降低得越多，反应越完全。
(2)吸热反应：有些也能自发进行。
结论：反应的焓变是影响化学反应能否自发进行的因素之一。
2.反应熵变与反应方向
(1)熵
①定义：衡量一个体系混乱度的物理量，其符号为S。
②特点：混乱度越大，体系越无序，体系的熵值就越大。
③熵的比较
a.同一物质：S(高温)>S(低温)；S(g)>S(l)>S(s)。
b.相同条件下的不同物质：分子结构越复杂，熵值越大。
c.S(混合物)>S(纯净物)。
(2)熵变
①定义：反应前后体系熵值的变化，记为ΔS。
②计算式：ΔS＝S(生成物)－S(反应物)。
③熵增或熵减的判断
a.物质由固态到液态、由液态到气态或由固态到气态的过程，ΔS>0，是熵增加的过程。
b.气体体积增大的反应，熵变通常都是ΔS>0，是熵增加的反应。
c.气体体积减小的反应，熵变通常都是ΔS<0，是熵减小的反应。
(3)熵变与反应方向
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。
结论：反应的熵变是与反应能否自发进行有关的一个因素，但不是唯一因素。
3.焓变、熵变与反应的方向
在温度、压强一定的条件下，自发反应总是向ΔH－TΔS<0的方向进行。
ΔH－TΔS<0，反应能自发进行；
ΔH－TΔS＝0，反应达到平衡状态；
ΔH－TΔS>0，反应不能自发进行。
课后分层练
1．下列关于判断反应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．自发反应在任何条件下都能发生
C．由焓判据和熵判据组合而成的复合判据，将更适合于所有的反应
D．同一物质的固、液、气三种状态的熵值相同
[答案] C
[解析] 焓判据与熵判据都不能单独作为反应自发性的判据，二者组合而成的复合判据，更适合于所有的反应，A项错误，C项正确；在一定条件下能自发进行的反应，改变条件可能不能自发进行，B项错误；同一物质S(s)＜S(l)＜S(g)，D项错误。
2．下列说法正确的是( )
A．凡是放热反应都是自发的，吸热反应都是非自发的
B．自发反应的现象一定非常明显，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ΔH＞0
D．反应2Mg(s)＋CO2(g)===C(s)＋2MgO(s)能自发进行，则该反应的ΔH＞0
[答案] C
[解析] 不能仅仅根据焓变判断反应的自发性，放热反应不一定都是自发进行的，吸热反应也可能是自发进行的，A项错误；自发进行的反应，其现象不一定非常明显，非自发反应的熵不一定减小，B项错误；根据反应C(s)＋CO2(g)2CO(g)不能自发进行可知，该反应的ΔH－TΔS＞0，又知该反应ΔS＞0，则该反应的ΔH＞0，C项正确；反应2Mg(s)＋CO2(g)===C(s)＋2MgO(s)能自发进行，则ΔH－TΔS＜0，因ΔS＜0，则ΔH＜0，D项错误。
3．25 ℃、1.01×105 Pa时，反应：2N2O5(g)===4NO2(g)＋O2(g) ΔH＝56.7 kJ·ml－1能自发进行，其原因是( )
A．该反应是吸热反应
B．该反应是放热反应
C．该反应是熵减小的反应
D．熵增效应大于能量效应
[答案] D
[解析] 根据熵判据，该反应是熵增反应，能自发进行；根据焓判据，该反应是吸热反应，不能自发进行。事实上该反应能自发进行，说明熵增效应大于能量效应。
4．现有反应：2SO3(g)2SO2(g)＋O2(g) ΔH＞0，下列有关说法正确的是( )
A．ΔH＞0的化学反应一定不能自发进行
B．该反应熵增大(即ΔS＞0)
C．该反应在任何条件下一定能自发进行
D．自发过程一定使体系的熵增大
[答案] B
[解析]ΔH＞0的化学反应也有能自发进行的，A项错误；B项正确；该反应只有在高温条件下才能自发进行，C项错误；自发过程也有使体系的熵减小的，D项错误。
5.下列过程为非自发的是( )
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] 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，故选D。
6.下列不属于自发进行的变化是( )
A.红墨水加到清水使整杯水变红
B.冰在室温下融化成水
C.电解饱和食盐水
D.铜在潮湿的空气中生锈
[答案] C
[解析] A项，扩散现象，是熵增加的自发过程，不符合题意；B项，冰的熔点为0 ℃，水常温是液体，冰在室温下融化成水，是熵增加的自发过程，不符合题意；C项，电解饱和食盐水，是在外电场的作用下强制发生的氧化还原反应，不是自发过程，符合题意；D项，铜在潮湿的空气中生锈是发生了自发的氧化还原反应，是自发进行的化学过程，不符合题意。故选C。
7.下列说法正确的是( )
A.放热反应一定是自发进行的
B.吸热反应一定是非自发进行的
C.自发进行的反应一定容易发生
D.体系混乱度增大有利于反应自发进行
[答案] D
[解析] 放热且熵减小的反应，不一定能自发进行，A错误；吸热且熵增加的反应，可能自发进行，B错误；自发进行的反应不一定容易发生，有的需要一定条件，C错误；体系混乱度增大，熵增加，有利于反应自发进行，D正确。
8.下列对化学反应预测正确的是( )
[答案] D
[解析] M(s)===X(g)＋Y(s)，反应中气体的化学计量数增大，为熵增大的反应，ΔS>0，ΔH>0，根据ΔH－TΔS<0，在高温条件下能自发进行，A错误；4M(s)＋N(g)＋2W(l)===4Q(s)为气体的化学计量数减小的反应，ΔS<0，当ΔH>0时，ΔH－TΔS>0，一定不能自发进行，B错误；4X(g)＋5Y(g)===4W(g)＋6G(g)为气体的化学计量数增大的反应，ΔS>0，所以当ΔH<0时，一定满足ΔH－TΔS<0，反应一定能够自发进行，当ΔH>0时，高温条件下，ΔH－TΔS<0成立，可以自发进行，C错误；W(s)＋G(g)===2Q(g)为气体的化学计量数增大的反应，ΔS>0，ΔH<0，则一定满足ΔH－TΔS<0，反应能够自发进行，D正确。
9.下列关于化学反应的熵变的叙述正确的是( )
A.化学反应的熵变与反应的方向无关
B.化学反应的熵变直接决定反应的方向
C.熵值增大的反应都是混乱度增大的反应
D.熵值增大的反应都能自发进行
[答案] C
[解析] 化学反应的熵变和焓变都会影响化学反应进行的方向，A、B项错误；熵值增大的反应都是混乱度增大的反应，但不一定都能自发进行，C项正确，D项错误。
10.关于化学反应的方向叙述错误的是( )
A.ΔH<0，ΔS>0时，反应自发进行，如金属钠和水的反应
B.过程的自发性能判断过程的方向，还能确定过程是否一定会发生
C.ΔH>0，ΔS<0时，反应不能自发进行，如2CO(g)===2C(s)＋O2(g)
D.同一种物质，气态时的熵值最大、液态时次之、固态时最小
[答案] B
[解析] 对于ΔH<0、ΔS>0的反应，ΔG<0，反应能自发进行，A正确；过程的自发性仅能用于判断过程的方向，不能确定过程是否一定能发生，B错误；已知反应2CO(g)===2C(s)＋O2(g)的ΔH>0，ΔS<0，所以ΔH－TΔS>0，反应在任何温度下都不能自发进行，C正确；物质的熵值与物质的状态有关，气体的混乱度最大，液体次之，固体最小，D正确。
11.下列自发反应可以用熵判据来解释的是( )
A.2NO2(g)N2O4(g)ΔH＝－56.9 kJ•ml－1
B.2N2O5(g)===4NO2(g)＋O2(g)ΔH＝56.7 kJ•ml－1
C.N2(g)＋3H2(g)2NH3(g)ΔH＝－92.3 kJ•ml－1
D.H2(g)＋eq \f(1,2)O2(g)===H2O(l)ΔH＝－285.8 kJ•ml－1
[答案] B
[解析] A、C、D三个选项的反应均是熵减小的反应，ΔS<0，只有B项中ΔS>0，是熵增大的自发反应，可用熵判据来解释。
12.对于化学反应能否自发进行，下列说法错误的是( )
A.若ΔH<0，ΔS>0，则任何温度下反应都能自发进行
B.若ΔH>0，ΔS<0，则任何温度下反应都不能自发进行
C.若ΔH>0，ΔS>0，则低温时反应可自发进行
D.若ΔH<0，ΔS<0，则低温时反应可自发进行
[答案] C
[解析] 若ΔH<0，ΔS>0，则ΔH－TΔS<0，任何温度下反应都能自发进行，A项正确；若ΔH>0，ΔS<0，则ΔH－TΔS>0，任何温度下反应都不能自发进行，B项正确；若ΔH>0，ΔS>0，则高温时，ΔH－TΔS<0，即高温时反应可自发进行，C项错误；若ΔH<0，ΔS<0，则低温时，ΔH－TΔS<0，即低温时反应可自发进行，D项正确。
13.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将硫元素以CaSO4的形式固定，从而减少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) ΔH1＝218.4 kJ•ml－1(反应Ⅰ)
CaSO4(s)＋4CO(g)CaS(s)＋4CO2(g)ΔH2＝－175.6 kJ•ml－1(反应Ⅱ)
下列有关说法正确的是( )
A.反应Ⅰ在较低的温度下才可自发进行
B.反应Ⅱ在较低的温度下也可自发进行
C.用生石灰固硫的反应为4CaO(s)＋4SO2(g)3CaSO4(s)＋CaS(s) ΔH3，则ΔH3>ΔH2
D.由反应Ⅰ和反应Ⅱ可计算出反应CaSO4(s)CaO(s)＋SO3(g)的焓变
[答案] B
[解析] 因反应Ⅰ的ΔH1>0、ΔS>0，根据自由能判据ΔG＝ΔH－TΔS<0可知，该反应在高温下能自发进行，A错误；要使反应Ⅱ自发进行，则应保证自由能判据ΔG＝ΔH－TΔS<0，已知ΔH2<0，由反应热化学方程式可知该反应的熵变化不大，反应的自发性主要取决于焓变，所以该反应在低温下即可自发进行，B正确；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ΔH3＝ΔH2－4ΔH1，已知ΔH1>0，ΔH2<0，所以ΔH3<ΔH2，C错误；反应Ⅰ和反应Ⅱ中都没有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，D错误。
14.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.需加热才能进行的过程肯定不是自发过程
C.同一反应的正、逆反应在不同条件下都有自发进行的可能
D.非自发过程在任何条件下都不可能变为自发过程
[答案] C
[解析] A项，有的自发反应需要加热才能进行，错误；B项，需要加热才能够进行的过程也可能是自发过程，错误；C项，同一反应的正、逆反应在不同条件下都有自发进行的可能，正确；D项，非自发过程在一定条件下可能变为自发过程，错误。
15.下列不能用焓判据解释自发进行的过程是( )
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，该反应的ΔH＜0，是能用焓判据解释的自发过程，A不符合题意；天然气完全燃烧生成CO2和水，该反应的ΔH＜0，是能用焓判据解释的自发过程，B不符合题意；铜在潮湿空气中能自发产生铜绿，该反应的ΔH＜0，是能用焓判据解释的自发过程，C不符合题意；NH4Cl与Ba(OH)2•8H2O反应产生NH3，可以产生结冰现象，温度降低，该反应的ΔH＞0，是不能用焓判据解释的自发过程，D符合题意。
16.已知下列反应都能自发进行，其中不能用“熵判据”解释的是( )
A.2H2(g)＋O2(g)===2H2O(l)
B.2NH4Cl(s)＋Ca(OH)2(s)===CaCl2(s)＋2H2O(l)＋2NH3(g)
C.C(s)＋H2O(g)===CO(g)＋H2(g)
D.CaCO3(s)eq \(=====,\s\up11(高温),\s\d4( ))CaO(s)＋CO2(g)
[答案] A
[解析] 当ΔS>0时，一般反应过程能够自发进行。A中的ΔS<0，根据熵判据来看，应是不能自发进行的反应。
17．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
[答案] C
[解析] 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。
18．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/ml
B．CaCO3(s)===CaO(s)＋CO2(g) ΔH＝＋1 921.8 kJ/ml
C．C6H12O6(s)＋6O2 (g)===6CO2 (g)＋6H2O(l) ΔH＝－2 804 kJ/ml
D．2CO(g)＋O2(g)===2CO2(g) ΔH＝－566 kJ/ml
[答案] A
[解析] 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/ml，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/ml，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/ml，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。
19．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
[答案] D
[解析] 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。
20．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
[答案] C
[解析] 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。
21．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
[答案] C
[解析] 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。
22.图甲中的两个集气瓶中分别盛有H2、Cl2，当抽出两集气瓶之间的玻璃片一段时间后，如图乙所示，可以观察到两个集气瓶中的颜色相同。下列判断正确的是( )
A.甲中两个集气瓶中气体的混乱度比乙中的大
B.两个集气瓶中的气体扩散后变为有序排列
C.反应H2(g)＋Cl2(g)===2HCl(g)可自发进行
D.反应H2(g)＋Cl2(g)===2HCl(g)属于熵增反应
[答案] C
[解析] 气体扩散过程中，混乱度增大，此过程自发地从有序向无序进行，A、B项错误；反应H2(g)＋Cl2(g)===2HCl(g)可自发进行，其反应前后气体的分子数不变，不属于熵增反应，C项正确，D项错误。
23.下列关于化学反应方向及其判据的说法中正确的是( )
A.1 ml SO3在不同状态时的熵值：
S[SO3(s)]>S[SO3(l)]>S[SO3(g)]
B.常温下，反应NH3(g)＋HCl(g)===NH4Cl(s)能自发进行，则该反应的ΔH<0
C.放热反应都可以自发进行，而吸热反应不能自发进行
D.CaCO3(s)===CaO(s)＋CO2(g) ΔH>0能否自发进行与温度无关
[答案] B
[解析] A项，物质的聚集状态不同，熵值不同，S(g)>S(l)>S(s)，故SO3在不同状态时的熵值：S[SO3(s)]0、ΔS>0，ΔH－T•ΔS<0的反应可自发进行，则该反应能否自发进行与温度有关，错误。
24．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(选填“>”“<”或“＝”，下同)，ΔS______________0，在低温下，该反应______________(选填“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(选填“>”“<”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________________(选填“能”或“不能”)自发进行。
②据本题反应数据分析，温度________________(选填“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·ml－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(选填“>”或“<”)。
[答案] (1)> > 不能 (2)< (3)①不能 ②能 (4)高温 (5)>
[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ΔH0，故T> eq \f(ΔH,ΔS)，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。
1．已知吸热反应：2CO(g)===2C(s)＋O2(g)，设ΔH和ΔS不随温度而变，下列说法中正确的是( )
A．低温下能自发进行
B．高温下能自发进行
C．任何温度下都能自发进行
D．任何温度下都不能自发进行
[答案] D
[解析] 已知反应：2CO(g)===2C(s)＋O2(g)的ΔH＞0，ΔS＜0，所以ΔH－TΔS＞0，在任何温度下反应都是不能自发进行的，A、B、C错误，D正确。
2．下列关于焓判据和熵判据的说法中，不正确的是( )
A．放热的自发过程可能是熵减小的过程，吸热的自发过程一定为熵增加的过程
B．4Fe(OH)2(s)＋2H2O(l)＋O2(g)===4Fe(OH)3(s) ΔH＝－444.3 kJ·ml－1 ΔS＝－280.1 J·ml－1·K－1在常温常压下能自发进行
C．在室温下碳酸钙的分解反应不能自发进行，但同样是这个吸热反应在较高温度(1 200 K)下则能自发进行
D．放热过程(ΔH＜0)或熵增加(ΔS＞0)的过程一定是自发的
[答案] D
[解析] 放热的自发过程可能熵减小，吸热的自发过程是熵增加的过程，A项正确；根据ΔG＝ΔH－TΔS＝－444.3 kJ·ml－1－298 K×(－280.1×10－3 kJ·ml－1·K－1)≈－360.83 kJ·ml－1＜0，此时焓变对反应的方向起决定性作用，常温常压下能自发进行，B项正确；碳酸钙分解反应的ΔH＞0且ΔS＞0，同样根据ΔG＝ΔH－TΔS＜0可知在高温下可自发进行，C项正确；焓减小或熵增的过程不一定都是自发进行的，有的反应需在外力作用下才能进行，D项错误。
3.下列反应中ΔH>0，ΔS>0的是( )
A.HCl(g)＋NH3(g)===NH4Cl(s)
B.高温下能自发进行的反应：2N2O5(g)===4NO2(g)＋O2(g)
C.2H2(g)＋O2(g)===2H2O(l)
D.任何温度下均能自发进行的反应：
COCl2(g)===CO(g)＋Cl2(g)
[答案] B
[解析] 反应HCl(g)＋NH3(g)===NH4Cl(s)的ΔS<0，A错误；2N2O5(g)===
4NO2(g)＋O2(g)的ΔS>0，高温下能自发进行，可知ΔH>0，B正确；2H2(g)＋O2(g)===2H2O(l)的ΔS<0，C错误；COCl2(g)===CO(g)＋Cl2(g)的ΔS>0，任何温度下均能自发进行，可知ΔH<0，D错误。
4.下列说法中错误的是( )
A.Na与H2O的反应是熵增的放热反应，该反应能自发进行
B.CaCO3(s)===CaO(s)＋CO2(g)常温下不能自发进行，说明反应的ΔH<0
C.一定温度下，反应MgCl2(l)===Mg(s)＋Cl2(g)的ΔH>0，ΔS>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，Na与H2O反应的ΔS>0，ΔH<0，能自发进行；B项和D项，两个反应都是熵增反应，ΔS>0，而反应在常温下不能自发进行(在高温下可自发)，所以都是吸热反应，ΔH>0；C项，已知Mg(s)＋Cl2(g)===MgCl2(l)是放热反应，则MgCl2(l)===Mg(s)＋Cl2(g)肯定是吸热反应，另外后者也是熵增反应。
5.工业上有一种方法是用CO2来生产燃料甲醇：CO2(g)＋3H2(g)CH3OH(g)＋H2O(g)，下图表示该反应过程中能量(单位为kJ•ml－1)的变化，关于该反应的下列说法中，正确的是( )
A.高温下自发进行
B.任何温度都不自发进行
C.低温下自发进行
D.任何温度都能自发进行
[答案] C
[解析] 由题图可知，反应物的总能量高于生成物的总能量，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，当T较小时，才能保证ΔH－T•ΔS<0，即该反应在低温下自发进行。
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)
[答案] B
[解析] 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·ml－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
[答案] A
[解析] 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·ml－1，|ΔH－TΔS|＝17 kJ·ml－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
[答案] A
[解析] 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。
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
[答案] B
[解析] 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．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·ml－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
[答案] C
[解析] 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．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·ml－1、ΔS＝－6.61 J·ml－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
[答案] A
[解析] 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·ml－1－273 K×(－6.61 J·ml－1·K－1)＝－376.37 J·ml－1<0，因此在该条件下白锡会变为灰锡。
12.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•ml－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
[答案] B
[解析] 一个反应是否自发，由焓变和熵变共同决定，与催化剂无关，A、C、D错误。
13.多相催化反应是在催化剂表面通过吸附、解吸过程进行的。我国学者发现T ℃时，甲醇在铜基催化剂上的反应机理如图(该反应为可逆反应)。下列有关说法不正确的是( )
A.反应Ⅰ为CH3OH(g)CO(g)＋2H2(g) ΔH>0
B.反应Ⅱ：CO(g)＋H2O(g)CO2(g)＋H2(g)中反应物总键能小于生成物总键能
C.优良的催化剂降低了反应的活化能，并减小反应热ΔH，节约了能源
D.反应CH3OH(g)＋H2O(g)CO2(g)＋3H2(g)在高温条件下能自发进行
[答案] C
[解析] 根据图示可知反应Ⅰ是1 ml CH3OH(g)反应产生1 ml CO(g)和2 ml H2(g)，由于反应物的能量比生成物的低，因此发生反应时会吸收能量，所以ΔH＞0，A正确；根据图示可知反应ⅡCO(g)＋H2O(g)CO2(g)＋H2(g)是放热反应，根据ΔH＝反应物总键能－生成物总键能<0，则反应物总键能<生成物总键能，B正确；优良的催化剂降低了反应的活化能，使反应更容易发生，但不能改变反应物、生成物的总能量，因此反应热ΔH不变，C错误；根据图示可知该反应方程式为CH3OH(g)＋H2O(g)CO2(g)＋3H2(g)，ΔH＞0，ΔS＞0，要使反应发生，则ΔH－TΔS＜0，因此高温条件下更有利于反应正向进行，D正确。
14.已知298 K、101 kPa时，下列说法错误的是( )
反应1：4Fe(s)＋3O2(g)===2Fe2O3(s) ΔH1＝－1 648 kJ•ml－1
反应2：C(s)＋O2(g)===CO2(g)
ΔH2＝－393 kJ•ml－1
反应3：2Fe(s)＋2C(s)＋3O2(g)===2FeCO3(s) ΔH3＝－1 480 kJ•ml－1
反应4：2FeCO3(s)＋eq \f(1,2)O2(g)===2CO2(g)＋Fe2O3(s) ΔH4
A.上述反应1、2、3、4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4是熵增反应
C.反应的自发性可以用于判断反应的方向，但不能确定反应发生的速率
D.反应1表示铁在氧气中燃烧的热化学方程式
[答案] D
[解析]根据盖斯定律可知，ΔH4＝ΔH1×eq \f(1,2)＋ΔH2×2－ΔH3＝[(－1 648)×eq \f(1,2)－393×2＋1 480]kJ•ml－1＝－130 kJ•ml－1，则反应1、2、3、4均为放热反应，且放出的热量较多，在热力学上自发进行的趋势很大，A正确；反应1和3都是放热的熵减反应，根据复合判据ΔH－TΔS<0知，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，为熵增反应，B正确；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发生和反应发生的速率，C正确；铁在氧气中燃烧时生成四氧化三铁，不是氧化铁，D错误。
15.下列说法中正确的是( )
A.若ΔH>0，ΔS<0，化学反应在任何温度下都能自发进行
B.NH4Cl(s)===NH3(g)＋HCl(g)在室温下不能自发进行，则该反应的ΔH<0
C.2CaCO3(s)＋2SO2(g)＋O2(g)===2CaSO4(s)＋2CO2(g)在低温下能自发进行，则该反应的ΔH<0
D.加入合适的催化剂能降低反应的活化能，从而改变反应的焓变
[答案] C
[解析] 若ΔH>0，ΔS<0，化学反应在任何温度下都不能自发进行，A错误；NH4Cl(s)===NH3(g)＋HCl(g) ΔS>0，在室温下不能自发进行，则该反应的ΔH>0，B错误；2CaCO3(g)＋2SO2(g)＋O2(g)===2CaSO4(s)＋2CO2(g) ΔS<0，在低温下能自发进行，则该反应的ΔH<0，C正确；加入合适的催化剂能降低反应的活化能，不能改变反应的焓变，D错误。
16.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 (填“>”或“<”，下同)0，ΔS 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＋2CO2CO2＋N2。反应在常温下能够自发进行，则反应的ΔH<(填“>”或“<”)0。
(3)已知在100 kPa、298 K时反应CaCO3(s)===CaO(s)＋CO2(g)的ΔH>0、ΔS>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) ΔH＝218 kJ
•ml－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 (填“>”或“<”)0。
[答案] (1)> > 不能
<
(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，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加，ΔS>0，故低温下ΔH－T•ΔS>0，反应不能自发进行。(2)ΔH－T•ΔS<0时反应自发进行，通过化学方程式可知常温下ΔS<0，常温下反应能够自发进行，则ΔH<0。(3) ① 根据ΔH－T•ΔS<0时反应自发进行，已知ΔH>0、ΔS>0，则常温下该反应不能自发进行；② 该反应的ΔH>0、ΔS>0，高温条件下能使ΔH－T•ΔS<0，而常温条件下ΔH－T•ΔS>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ΔS>0、ΔH>0，则高温时ΔG＝ΔH－T•ΔS<0，反应能自发进行。(5) 已知某吸热反应能自发进行，即ΔG＝ΔH－T•ΔS<0，ΔH>0，则ΔS>0。
17.(1)已知：298 K、101 kPa时，反应CaO(s)＋SO2(g)===CaSO3(s)的ΔH＝－402.0 kJ•ml－1，ΔH－TΔS＝－345.7 kJ•ml－1，若此反应中ΔH和ΔS不随温度变化而变化，则保持此反应自发进行的温度低于 。
(2)已知：H2O(l)H2O(g)的ΔH＝44.0 kJ•ml－1，ΔS＝＋118.8 J•ml－1•K－1。则水的沸点是 。
(3)已知在298 K时，C(石墨，s)===C(金刚石，s)ΔH＝1.895 kJ•ml－1，ΔH－TΔS＝2.866 kJ•ml－1，又已知石墨的熵S石＝＋5.694 J•ml－1•K－1，则金刚石的熵S金＝ (化学反应的熵变是生成物的总熵与反应物的总熵之差)，这两种碳的同素异形体中更有序的是 。
[答案] 2 127 K 370.4 K ＋2.436 J•ml－1•K－1 金刚石
[解析] (1)因为298 K、101 kPa时，题给的反应的ΔH＝－402.0 kJ•ml－1，ΔH－TΔS＝－345.7 kJ•ml－1，则有ΔS＝(－402.0 kJ•ml－1＋345.7 kJ
•ml－1)/298 K≈－0.189 kJ•ml－1•K－1。要使反应能自发进行，需使ΔH－TΔS<0，即－402.0 kJ•ml－1－T×(－0.189 kJ•ml－1•K－1)<0，得T<2 127 K，因此保持此反应自发进行的温度低于2 127 K。(2)在水沸腾时，ΔH－TΔS＝0，则T＝ΔH÷ΔS＝44.0×103 J•ml－1÷118.8 J•ml－1•K－1≈370.4 K。(3)石墨转化为金刚石的反应为C(石墨，s)===C(金刚石，s)，ΔH－TΔS＝ΔH－T(S金－S石)＝2.866 kJ•ml－1，即1.895 kJ•ml－1－298 K×(S金－5.694×10－3 kJ•ml－1•K－1)＝2.866 kJ•ml－1，解得S金≈＋2.436×10－3 kJ•ml－1•K－1＝＋2.436 J•ml－1•K－1。混乱度越小，体系的熵值就越小，或者说体系的熵值越小，则越有序。通过计算知S金选项
化学方程式
已知条件
预测
A
M(s)===X(g)＋Y(s)
ΔH>0
它是非自发反应
B
4M(s)＋N(g)＋2W(l)===4Q(s)
常温下，自发进行
ΔH>0
C
4X(g)＋5Y(g)===4W(g)＋6G(g)
能自发反应
ΔH一定小于0
D
W(s)＋G(g)===2Q(g)
ΔH<0
任何温度都自发进行
一、自发过程和自发反应
1．自发过程
(1)含义：在一定条件下，不用借助外力就可以自发进行的过程。
(2)特点
①能量角度：体系趋向于从高能状态转变为低能状态(体系对外部做功或者释放热量)。
②混乱度角度：在密闭条件下，体系有从有序自发转变为无序的倾向。
2．自发反应
(1)定义：在一定温度和压强下，无需外界帮助就能自动进行的化学反应。
(2)自发反应的特征。
①具有方向性，即反应的某个方向在一定条件下是自发的，则其逆反应在该条件下肯定不自发。
②体系趋向于从高能量状态转变为低能量状态。
③体系趋向于从有序体系转变为无序体系。
二、化学反应自发进行的判断依据
1.化学反应的自发性与反应焓变的关系
(1)放热反应：绝大多数都能自发进行，且反应放出的热量越多，体系能量降低得越多，反应越完全。
(2)吸热反应：有些也能自发进行。
结论：反应的焓变是影响化学反应能否自发进行的因素之一。
2.反应熵变与反应方向
(1)熵
①定义：衡量一个体系混乱度的物理量，其符号为S。
②特点：混乱度越大，体系越无序，体系的熵值就越大。
③熵的比较
a.同一物质：S(高温)>S(低温)；S(g)>S(l)>S(s)。
b.相同条件下的不同物质：分子结构越复杂，熵值越大。
c.S(混合物)>S(纯净物)。
(2)熵变
①定义：反应前后体系熵值的变化，记为ΔS。
②计算式：ΔS＝S(生成物)－S(反应物)。
③熵增或熵减的判断
a.物质由固态到液态、由液态到气态或由固态到气态的过程，ΔS>0，是熵增加的过程。
b.气体体积增大的反应，熵变通常都是ΔS>0，是熵增加的反应。
c.气体体积减小的反应，熵变通常都是ΔS<0，是熵减小的反应。
(3)熵变与反应方向
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。
结论：反应的熵变是与反应能否自发进行有关的一个因素，但不是唯一因素。
3.焓变、熵变与反应的方向
在温度、压强一定的条件下，自发反应总是向ΔH－TΔS<0的方向进行。
ΔH－TΔS<0，反应能自发进行；
ΔH－TΔS＝0，反应达到平衡状态；
ΔH－TΔS>0，反应不能自发进行。
课后分层练
1．下列关于判断反应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．自发反应在任何条件下都能发生
C．由焓判据和熵判据组合而成的复合判据，将更适合于所有的反应
D．同一物质的固、液、气三种状态的熵值相同
[答案] C
[解析] 焓判据与熵判据都不能单独作为反应自发性的判据，二者组合而成的复合判据，更适合于所有的反应，A项错误，C项正确；在一定条件下能自发进行的反应，改变条件可能不能自发进行，B项错误；同一物质S(s)＜S(l)＜S(g)，D项错误。
2．下列说法正确的是( )
A．凡是放热反应都是自发的，吸热反应都是非自发的
B．自发反应的现象一定非常明显，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ΔH＞0
D．反应2Mg(s)＋CO2(g)===C(s)＋2MgO(s)能自发进行，则该反应的ΔH＞0
[答案] C
[解析] 不能仅仅根据焓变判断反应的自发性，放热反应不一定都是自发进行的，吸热反应也可能是自发进行的，A项错误；自发进行的反应，其现象不一定非常明显，非自发反应的熵不一定减小，B项错误；根据反应C(s)＋CO2(g)2CO(g)不能自发进行可知，该反应的ΔH－TΔS＞0，又知该反应ΔS＞0，则该反应的ΔH＞0，C项正确；反应2Mg(s)＋CO2(g)===C(s)＋2MgO(s)能自发进行，则ΔH－TΔS＜0，因ΔS＜0，则ΔH＜0，D项错误。
3．25 ℃、1.01×105 Pa时，反应：2N2O5(g)===4NO2(g)＋O2(g) ΔH＝56.7 kJ·ml－1能自发进行，其原因是( )
A．该反应是吸热反应
B．该反应是放热反应
C．该反应是熵减小的反应
D．熵增效应大于能量效应
[答案] D
[解析] 根据熵判据，该反应是熵增反应，能自发进行；根据焓判据，该反应是吸热反应，不能自发进行。事实上该反应能自发进行，说明熵增效应大于能量效应。
4．现有反应：2SO3(g)2SO2(g)＋O2(g) ΔH＞0，下列有关说法正确的是( )
A．ΔH＞0的化学反应一定不能自发进行
B．该反应熵增大(即ΔS＞0)
C．该反应在任何条件下一定能自发进行
D．自发过程一定使体系的熵增大
[答案] B
[解析]ΔH＞0的化学反应也有能自发进行的，A项错误；B项正确；该反应只有在高温条件下才能自发进行，C项错误；自发过程也有使体系的熵减小的，D项错误。
5.下列过程为非自发的是( )
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] 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，故选D。
6.下列不属于自发进行的变化是( )
A.红墨水加到清水使整杯水变红
B.冰在室温下融化成水
C.电解饱和食盐水
D.铜在潮湿的空气中生锈
[答案] C
[解析] A项，扩散现象，是熵增加的自发过程，不符合题意；B项，冰的熔点为0 ℃，水常温是液体，冰在室温下融化成水，是熵增加的自发过程，不符合题意；C项，电解饱和食盐水，是在外电场的作用下强制发生的氧化还原反应，不是自发过程，符合题意；D项，铜在潮湿的空气中生锈是发生了自发的氧化还原反应，是自发进行的化学过程，不符合题意。故选C。
7.下列说法正确的是( )
A.放热反应一定是自发进行的
B.吸热反应一定是非自发进行的
C.自发进行的反应一定容易发生
D.体系混乱度增大有利于反应自发进行
[答案] D
[解析] 放热且熵减小的反应，不一定能自发进行，A错误；吸热且熵增加的反应，可能自发进行，B错误；自发进行的反应不一定容易发生，有的需要一定条件，C错误；体系混乱度增大，熵增加，有利于反应自发进行，D正确。
8.下列对化学反应预测正确的是( )
[答案] D
[解析] M(s)===X(g)＋Y(s)，反应中气体的化学计量数增大，为熵增大的反应，ΔS>0，ΔH>0，根据ΔH－TΔS<0，在高温条件下能自发进行，A错误；4M(s)＋N(g)＋2W(l)===4Q(s)为气体的化学计量数减小的反应，ΔS<0，当ΔH>0时，ΔH－TΔS>0，一定不能自发进行，B错误；4X(g)＋5Y(g)===4W(g)＋6G(g)为气体的化学计量数增大的反应，ΔS>0，所以当ΔH<0时，一定满足ΔH－TΔS<0，反应一定能够自发进行，当ΔH>0时，高温条件下，ΔH－TΔS<0成立，可以自发进行，C错误；W(s)＋G(g)===2Q(g)为气体的化学计量数增大的反应，ΔS>0，ΔH<0，则一定满足ΔH－TΔS<0，反应能够自发进行，D正确。
9.下列关于化学反应的熵变的叙述正确的是( )
A.化学反应的熵变与反应的方向无关
B.化学反应的熵变直接决定反应的方向
C.熵值增大的反应都是混乱度增大的反应
D.熵值增大的反应都能自发进行
[答案] C
[解析] 化学反应的熵变和焓变都会影响化学反应进行的方向，A、B项错误；熵值增大的反应都是混乱度增大的反应，但不一定都能自发进行，C项正确，D项错误。
10.关于化学反应的方向叙述错误的是( )
A.ΔH<0，ΔS>0时，反应自发进行，如金属钠和水的反应
B.过程的自发性能判断过程的方向，还能确定过程是否一定会发生
C.ΔH>0，ΔS<0时，反应不能自发进行，如2CO(g)===2C(s)＋O2(g)
D.同一种物质，气态时的熵值最大、液态时次之、固态时最小
[答案] B
[解析] 对于ΔH<0、ΔS>0的反应，ΔG<0，反应能自发进行，A正确；过程的自发性仅能用于判断过程的方向，不能确定过程是否一定能发生，B错误；已知反应2CO(g)===2C(s)＋O2(g)的ΔH>0，ΔS<0，所以ΔH－TΔS>0，反应在任何温度下都不能自发进行，C正确；物质的熵值与物质的状态有关，气体的混乱度最大，液体次之，固体最小，D正确。
11.下列自发反应可以用熵判据来解释的是( )
A.2NO2(g)N2O4(g)ΔH＝－56.9 kJ•ml－1
B.2N2O5(g)===4NO2(g)＋O2(g)ΔH＝56.7 kJ•ml－1
C.N2(g)＋3H2(g)2NH3(g)ΔH＝－92.3 kJ•ml－1
D.H2(g)＋eq \f(1,2)O2(g)===H2O(l)ΔH＝－285.8 kJ•ml－1
[答案] B
[解析] A、C、D三个选项的反应均是熵减小的反应，ΔS<0，只有B项中ΔS>0，是熵增大的自发反应，可用熵判据来解释。
12.对于化学反应能否自发进行，下列说法错误的是( )
A.若ΔH<0，ΔS>0，则任何温度下反应都能自发进行
B.若ΔH>0，ΔS<0，则任何温度下反应都不能自发进行
C.若ΔH>0，ΔS>0，则低温时反应可自发进行
D.若ΔH<0，ΔS<0，则低温时反应可自发进行
[答案] C
[解析] 若ΔH<0，ΔS>0，则ΔH－TΔS<0，任何温度下反应都能自发进行，A项正确；若ΔH>0，ΔS<0，则ΔH－TΔS>0，任何温度下反应都不能自发进行，B项正确；若ΔH>0，ΔS>0，则高温时，ΔH－TΔS<0，即高温时反应可自发进行，C项错误；若ΔH<0，ΔS<0，则低温时，ΔH－TΔS<0，即低温时反应可自发进行，D项正确。
13.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将硫元素以CaSO4的形式固定，从而减少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) ΔH1＝218.4 kJ•ml－1(反应Ⅰ)
CaSO4(s)＋4CO(g)CaS(s)＋4CO2(g)ΔH2＝－175.6 kJ•ml－1(反应Ⅱ)
下列有关说法正确的是( )
A.反应Ⅰ在较低的温度下才可自发进行
B.反应Ⅱ在较低的温度下也可自发进行
C.用生石灰固硫的反应为4CaO(s)＋4SO2(g)3CaSO4(s)＋CaS(s) ΔH3，则ΔH3>ΔH2
D.由反应Ⅰ和反应Ⅱ可计算出反应CaSO4(s)CaO(s)＋SO3(g)的焓变
[答案] B
[解析] 因反应Ⅰ的ΔH1>0、ΔS>0，根据自由能判据ΔG＝ΔH－TΔS<0可知，该反应在高温下能自发进行，A错误；要使反应Ⅱ自发进行，则应保证自由能判据ΔG＝ΔH－TΔS<0，已知ΔH2<0，由反应热化学方程式可知该反应的熵变化不大，反应的自发性主要取决于焓变，所以该反应在低温下即可自发进行，B正确；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ΔH3＝ΔH2－4ΔH1，已知ΔH1>0，ΔH2<0，所以ΔH3<ΔH2，C错误；反应Ⅰ和反应Ⅱ中都没有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，D错误。
14.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.需加热才能进行的过程肯定不是自发过程
C.同一反应的正、逆反应在不同条件下都有自发进行的可能
D.非自发过程在任何条件下都不可能变为自发过程
[答案] C
[解析] A项，有的自发反应需要加热才能进行，错误；B项，需要加热才能够进行的过程也可能是自发过程，错误；C项，同一反应的正、逆反应在不同条件下都有自发进行的可能，正确；D项，非自发过程在一定条件下可能变为自发过程，错误。
15.下列不能用焓判据解释自发进行的过程是( )
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，该反应的ΔH＜0，是能用焓判据解释的自发过程，A不符合题意；天然气完全燃烧生成CO2和水，该反应的ΔH＜0，是能用焓判据解释的自发过程，B不符合题意；铜在潮湿空气中能自发产生铜绿，该反应的ΔH＜0，是能用焓判据解释的自发过程，C不符合题意；NH4Cl与Ba(OH)2•8H2O反应产生NH3，可以产生结冰现象，温度降低，该反应的ΔH＞0，是不能用焓判据解释的自发过程，D符合题意。
16.已知下列反应都能自发进行，其中不能用“熵判据”解释的是( )
A.2H2(g)＋O2(g)===2H2O(l)
B.2NH4Cl(s)＋Ca(OH)2(s)===CaCl2(s)＋2H2O(l)＋2NH3(g)
C.C(s)＋H2O(g)===CO(g)＋H2(g)
D.CaCO3(s)eq \(=====,\s\up11(高温),\s\d4( ))CaO(s)＋CO2(g)
[答案] A
[解析] 当ΔS>0时，一般反应过程能够自发进行。A中的ΔS<0，根据熵判据来看，应是不能自发进行的反应。
17．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
[答案] C
[解析] 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。
18．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/ml
B．CaCO3(s)===CaO(s)＋CO2(g) ΔH＝＋1 921.8 kJ/ml
C．C6H12O6(s)＋6O2 (g)===6CO2 (g)＋6H2O(l) ΔH＝－2 804 kJ/ml
D．2CO(g)＋O2(g)===2CO2(g) ΔH＝－566 kJ/ml
[答案] A
[解析] 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/ml，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/ml，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/ml，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。
19．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
[答案] D
[解析] 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。
20．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
[答案] C
[解析] 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。
21．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
[答案] C
[解析] 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。
22.图甲中的两个集气瓶中分别盛有H2、Cl2，当抽出两集气瓶之间的玻璃片一段时间后，如图乙所示，可以观察到两个集气瓶中的颜色相同。下列判断正确的是( )
A.甲中两个集气瓶中气体的混乱度比乙中的大
B.两个集气瓶中的气体扩散后变为有序排列
C.反应H2(g)＋Cl2(g)===2HCl(g)可自发进行
D.反应H2(g)＋Cl2(g)===2HCl(g)属于熵增反应
[答案] C
[解析] 气体扩散过程中，混乱度增大，此过程自发地从有序向无序进行，A、B项错误；反应H2(g)＋Cl2(g)===2HCl(g)可自发进行，其反应前后气体的分子数不变，不属于熵增反应，C项正确，D项错误。
23.下列关于化学反应方向及其判据的说法中正确的是( )
A.1 ml SO3在不同状态时的熵值：
S[SO3(s)]>S[SO3(l)]>S[SO3(g)]
B.常温下，反应NH3(g)＋HCl(g)===NH4Cl(s)能自发进行，则该反应的ΔH<0
C.放热反应都可以自发进行，而吸热反应不能自发进行
D.CaCO3(s)===CaO(s)＋CO2(g) ΔH>0能否自发进行与温度无关
[答案] B
[解析] A项，物质的聚集状态不同，熵值不同，S(g)>S(l)>S(s)，故SO3在不同状态时的熵值：S[SO3(s)]
24．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(选填“>”“<”或“＝”，下同)，ΔS______________0，在低温下，该反应______________(选填“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(选填“>”“<”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________________(选填“能”或“不能”)自发进行。
②据本题反应数据分析，温度________________(选填“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·ml－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(选填“>”或“<”)。
[答案] (1)> > 不能 (2)< (3)①不能 ②能 (4)高温 (5)>
[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
(5)吸热反应能自发进行，即ΔH>0，ΔH－TΔS<0，又知T>0，故ΔS>0。
1．已知吸热反应：2CO(g)===2C(s)＋O2(g)，设ΔH和ΔS不随温度而变，下列说法中正确的是( )
A．低温下能自发进行
B．高温下能自发进行
C．任何温度下都能自发进行
D．任何温度下都不能自发进行
[答案] D
[解析] 已知反应：2CO(g)===2C(s)＋O2(g)的ΔH＞0，ΔS＜0，所以ΔH－TΔS＞0，在任何温度下反应都是不能自发进行的，A、B、C错误，D正确。
2．下列关于焓判据和熵判据的说法中，不正确的是( )
A．放热的自发过程可能是熵减小的过程，吸热的自发过程一定为熵增加的过程
B．4Fe(OH)2(s)＋2H2O(l)＋O2(g)===4Fe(OH)3(s) ΔH＝－444.3 kJ·ml－1 ΔS＝－280.1 J·ml－1·K－1在常温常压下能自发进行
C．在室温下碳酸钙的分解反应不能自发进行，但同样是这个吸热反应在较高温度(1 200 K)下则能自发进行
D．放热过程(ΔH＜0)或熵增加(ΔS＞0)的过程一定是自发的
[答案] D
[解析] 放热的自发过程可能熵减小，吸热的自发过程是熵增加的过程，A项正确；根据ΔG＝ΔH－TΔS＝－444.3 kJ·ml－1－298 K×(－280.1×10－3 kJ·ml－1·K－1)≈－360.83 kJ·ml－1＜0，此时焓变对反应的方向起决定性作用，常温常压下能自发进行，B项正确；碳酸钙分解反应的ΔH＞0且ΔS＞0，同样根据ΔG＝ΔH－TΔS＜0可知在高温下可自发进行，C项正确；焓减小或熵增的过程不一定都是自发进行的，有的反应需在外力作用下才能进行，D项错误。
3.下列反应中ΔH>0，ΔS>0的是( )
A.HCl(g)＋NH3(g)===NH4Cl(s)
B.高温下能自发进行的反应：2N2O5(g)===4NO2(g)＋O2(g)
C.2H2(g)＋O2(g)===2H2O(l)
D.任何温度下均能自发进行的反应：
COCl2(g)===CO(g)＋Cl2(g)
[答案] B
[解析] 反应HCl(g)＋NH3(g)===NH4Cl(s)的ΔS<0，A错误；2N2O5(g)===
4NO2(g)＋O2(g)的ΔS>0，高温下能自发进行，可知ΔH>0，B正确；2H2(g)＋O2(g)===2H2O(l)的ΔS<0，C错误；COCl2(g)===CO(g)＋Cl2(g)的ΔS>0，任何温度下均能自发进行，可知ΔH<0，D错误。
4.下列说法中错误的是( )
A.Na与H2O的反应是熵增的放热反应，该反应能自发进行
B.CaCO3(s)===CaO(s)＋CO2(g)常温下不能自发进行，说明反应的ΔH<0
C.一定温度下，反应MgCl2(l)===Mg(s)＋Cl2(g)的ΔH>0，ΔS>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，Na与H2O反应的ΔS>0，ΔH<0，能自发进行；B项和D项，两个反应都是熵增反应，ΔS>0，而反应在常温下不能自发进行(在高温下可自发)，所以都是吸热反应，ΔH>0；C项，已知Mg(s)＋Cl2(g)===MgCl2(l)是放热反应，则MgCl2(l)===Mg(s)＋Cl2(g)肯定是吸热反应，另外后者也是熵增反应。
5.工业上有一种方法是用CO2来生产燃料甲醇：CO2(g)＋3H2(g)CH3OH(g)＋H2O(g)，下图表示该反应过程中能量(单位为kJ•ml－1)的变化，关于该反应的下列说法中，正确的是( )
A.高温下自发进行
B.任何温度都不自发进行
C.低温下自发进行
D.任何温度都能自发进行
[答案] C
[解析] 由题图可知，反应物的总能量高于生成物的总能量，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，当T较小时，才能保证ΔH－T•ΔS<0，即该反应在低温下自发进行。
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)
[答案] B
[解析] 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·ml－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
[答案] A
[解析] 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·ml－1，|ΔH－TΔS|＝17 kJ·ml－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
[答案] A
[解析] 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。
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
[答案] B
[解析] 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．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·ml－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
[答案] C
[解析] 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．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·ml－1、ΔS＝－6.61 J·ml－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
[答案] A
[解析] 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·ml－1－273 K×(－6.61 J·ml－1·K－1)＝－376.37 J·ml－1<0，因此在该条件下白锡会变为灰锡。
12.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•ml－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
[答案] B
[解析] 一个反应是否自发，由焓变和熵变共同决定，与催化剂无关，A、C、D错误。
13.多相催化反应是在催化剂表面通过吸附、解吸过程进行的。我国学者发现T ℃时，甲醇在铜基催化剂上的反应机理如图(该反应为可逆反应)。下列有关说法不正确的是( )
A.反应Ⅰ为CH3OH(g)CO(g)＋2H2(g) ΔH>0
B.反应Ⅱ：CO(g)＋H2O(g)CO2(g)＋H2(g)中反应物总键能小于生成物总键能
C.优良的催化剂降低了反应的活化能，并减小反应热ΔH，节约了能源
D.反应CH3OH(g)＋H2O(g)CO2(g)＋3H2(g)在高温条件下能自发进行
[答案] C
[解析] 根据图示可知反应Ⅰ是1 ml CH3OH(g)反应产生1 ml CO(g)和2 ml H2(g)，由于反应物的能量比生成物的低，因此发生反应时会吸收能量，所以ΔH＞0，A正确；根据图示可知反应ⅡCO(g)＋H2O(g)CO2(g)＋H2(g)是放热反应，根据ΔH＝反应物总键能－生成物总键能<0，则反应物总键能<生成物总键能，B正确；优良的催化剂降低了反应的活化能，使反应更容易发生，但不能改变反应物、生成物的总能量，因此反应热ΔH不变，C错误；根据图示可知该反应方程式为CH3OH(g)＋H2O(g)CO2(g)＋3H2(g)，ΔH＞0，ΔS＞0，要使反应发生，则ΔH－TΔS＜0，因此高温条件下更有利于反应正向进行，D正确。
14.已知298 K、101 kPa时，下列说法错误的是( )
反应1：4Fe(s)＋3O2(g)===2Fe2O3(s) ΔH1＝－1 648 kJ•ml－1
反应2：C(s)＋O2(g)===CO2(g)
ΔH2＝－393 kJ•ml－1
反应3：2Fe(s)＋2C(s)＋3O2(g)===2FeCO3(s) ΔH3＝－1 480 kJ•ml－1
反应4：2FeCO3(s)＋eq \f(1,2)O2(g)===2CO2(g)＋Fe2O3(s) ΔH4
A.上述反应1、2、3、4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4是熵增反应
C.反应的自发性可以用于判断反应的方向，但不能确定反应发生的速率
D.反应1表示铁在氧气中燃烧的热化学方程式
[答案] D
[解析]根据盖斯定律可知，ΔH4＝ΔH1×eq \f(1,2)＋ΔH2×2－ΔH3＝[(－1 648)×eq \f(1,2)－393×2＋1 480]kJ•ml－1＝－130 kJ•ml－1，则反应1、2、3、4均为放热反应，且放出的热量较多，在热力学上自发进行的趋势很大，A正确；反应1和3都是放热的熵减反应，根据复合判据ΔH－TΔS<0知，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，为熵增反应，B正确；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发生和反应发生的速率，C正确；铁在氧气中燃烧时生成四氧化三铁，不是氧化铁，D错误。
15.下列说法中正确的是( )
A.若ΔH>0，ΔS<0，化学反应在任何温度下都能自发进行
B.NH4Cl(s)===NH3(g)＋HCl(g)在室温下不能自发进行，则该反应的ΔH<0
C.2CaCO3(s)＋2SO2(g)＋O2(g)===2CaSO4(s)＋2CO2(g)在低温下能自发进行，则该反应的ΔH<0
D.加入合适的催化剂能降低反应的活化能，从而改变反应的焓变
[答案] C
[解析] 若ΔH>0，ΔS<0，化学反应在任何温度下都不能自发进行，A错误；NH4Cl(s)===NH3(g)＋HCl(g) ΔS>0，在室温下不能自发进行，则该反应的ΔH>0，B错误；2CaCO3(g)＋2SO2(g)＋O2(g)===2CaSO4(s)＋2CO2(g) ΔS<0，在低温下能自发进行，则该反应的ΔH<0，C正确；加入合适的催化剂能降低反应的活化能，不能改变反应的焓变，D错误。
16.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 (填“>”或“<”，下同)0，ΔS 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＋2CO2CO2＋N2。反应在常温下能够自发进行，则反应的ΔH<(填“>”或“<”)0。
(3)已知在100 kPa、298 K时反应CaCO3(s)===CaO(s)＋CO2(g)的ΔH>0、ΔS>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) ΔH＝218 kJ
•ml－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 (填“>”或“<”)0。
[答案] (1)> > 不能
<
(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，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加，ΔS>0，故低温下ΔH－T•ΔS>0，反应不能自发进行。(2)ΔH－T•ΔS<0时反应自发进行，通过化学方程式可知常温下ΔS<0，常温下反应能够自发进行，则ΔH<0。(3) ① 根据ΔH－T•ΔS<0时反应自发进行，已知ΔH>0、ΔS>0，则常温下该反应不能自发进行；② 该反应的ΔH>0、ΔS>0，高温条件下能使ΔH－T•ΔS<0，而常温条件下ΔH－T•ΔS>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ΔS>0、ΔH>0，则高温时ΔG＝ΔH－T•ΔS<0，反应能自发进行。(5) 已知某吸热反应能自发进行，即ΔG＝ΔH－T•ΔS<0，ΔH>0，则ΔS>0。
17.(1)已知：298 K、101 kPa时，反应CaO(s)＋SO2(g)===CaSO3(s)的ΔH＝－402.0 kJ•ml－1，ΔH－TΔS＝－345.7 kJ•ml－1，若此反应中ΔH和ΔS不随温度变化而变化，则保持此反应自发进行的温度低于 。
(2)已知：H2O(l)H2O(g)的ΔH＝44.0 kJ•ml－1，ΔS＝＋118.8 J•ml－1•K－1。则水的沸点是 。
(3)已知在298 K时，C(石墨，s)===C(金刚石，s)ΔH＝1.895 kJ•ml－1，ΔH－TΔS＝2.866 kJ•ml－1，又已知石墨的熵S石＝＋5.694 J•ml－1•K－1，则金刚石的熵S金＝ (化学反应的熵变是生成物的总熵与反应物的总熵之差)，这两种碳的同素异形体中更有序的是 。
[答案] 2 127 K 370.4 K ＋2.436 J•ml－1•K－1 金刚石
[解析] (1)因为298 K、101 kPa时，题给的反应的ΔH＝－402.0 kJ•ml－1，ΔH－TΔS＝－345.7 kJ•ml－1，则有ΔS＝(－402.0 kJ•ml－1＋345.7 kJ
•ml－1)/298 K≈－0.189 kJ•ml－1•K－1。要使反应能自发进行，需使ΔH－TΔS<0，即－402.0 kJ•ml－1－T×(－0.189 kJ•ml－1•K－1)<0，得T<2 127 K，因此保持此反应自发进行的温度低于2 127 K。(2)在水沸腾时，ΔH－TΔS＝0，则T＝ΔH÷ΔS＝44.0×103 J•ml－1÷118.8 J•ml－1•K－1≈370.4 K。(3)石墨转化为金刚石的反应为C(石墨，s)===C(金刚石，s)，ΔH－TΔS＝ΔH－T(S金－S石)＝2.866 kJ•ml－1，即1.895 kJ•ml－1－298 K×(S金－5.694×10－3 kJ•ml－1•K－1)＝2.866 kJ•ml－1，解得S金≈＋2.436×10－3 kJ•ml－1•K－1＝＋2.436 J•ml－1•K－1。混乱度越小，体系的熵值就越小，或者说体系的熵值越小，则越有序。通过计算知S金
化学方程式
已知条件
预测
A
M(s)===X(g)＋Y(s)
ΔH>0
它是非自发反应
B
4M(s)＋N(g)＋2W(l)===4Q(s)
常温下，自发进行
ΔH>0
C
4X(g)＋5Y(g)===4W(g)＋6G(g)
能自发反应
ΔH一定小于0
D
W(s)＋G(g)===2Q(g)
ΔH<0
任何温度都自发进行
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