高中化学鲁科版 (2019)选择性必修1第2章 化学反应的方向、 限度与速率第1节 化学反应的方向练习

化学反应的方向

(建议用时：40分钟)

[基础过关练]

1．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

C　[可逆反应的两个反应其焓变的数值相等，但是符号(变化趋势)相反，A项错误；焓变对反应方向有直接影响，但不能决定反应进行的方向，B项错误；焓变为负值的反应多数能自发进行，但有的也不是自发反应，D项错误；焓变为正值，吸收热量，体系能量升高，不利于反应自发进行，C项正确。]

2．(双选)下列变化中ΔS＜0的是(　　)

A．固体NaCl溶于水

B．液态水变为水蒸气

C．N2(g)＋3H2(g)2NH3(g)

D．2Hg(l)＋O2(g)===2HgO(s)

CD　[固体物质溶于水，固态物质变为液态物质；液态水变为水蒸气，液态物质变为气态物质，其过程均属于熵增加的过程，即ΔS＞0，A、B项不正确。有气体参加或生成的化学反应，通常可由反应前后气体分子数变化来判断其熵变，在化学反应中，反应物气体分子数比反应产物气体分子数大的反应，一般属于熵减小的反应，即ΔS＜0；在化学反应中，反应物气体分子数比反应产物气体分子数小的反应，一般属于熵增加的反应，即ΔS＞0，故C、D项正确。]

3．碳铵(NH4HCO3)在室温下就能自发地分解产生氨气，下列有关说法中正确的是(　　)

A．碳铵分解是因为生成了易挥发的气体，使体系的熵增大

B．碳铵分解是因为外界给予了能量

C．碳铵分解是吸热反应，根据焓判据，不能自发分解

D．碳酸盐都不稳定，都能自发分解

A　[某些吸热反应，也能自发进行是因为反应的熵增大。]

4．(素养题)在图Ⅰ中A、B两容器里，分别收集着两种互不作用的理想气体。若将中间活塞打开，如图Ⅱ，两种气体分子立即都占有了两个容器。这是一个不伴随能量变化的自发过程。关于此过程的下列说法不正确的是(　　)

理想气体的自发混合

A．此过程是从无序程度小向无序程度大变化，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．此过程是自发可逆的

D．此过程从有序到无序，无序程度增大

C　[气体混合后，不可能再自发分开，所以此过程不可逆，C项错误。]

5．反应4Fe(OH)2(s)＋O2(g)＋2H2O(l)===4Fe(OH)3(s)　ΔH＝－444.3 kJ·mol－1在常温常压下能自发进行，则对反应的方向起决定性作用的是(　　)

A．焓变　　B．温度　　C．压强　　D．熵变

A　[反应4Fe(OH)2(s)＋O2(g)＋2H2O(l)===4Fe(OH)3(s)　ΔH＝－444.3 kJ·mol－1，ΔH＜0，且ΔS＜0，而常温常压下反应能自发进行，说明ΔH－TΔS＜0，故对反应的方向起决定性作用的是焓变，A正确。]

6．汽车尾气(含烃类、CO、NO与SO2等)是城市主要污染源之一，治理的办法之一是在汽车排气管上装催化转化器，它使NO与CO反应生成可参与大气生态循环的无毒气体，其反应原理是2NO(g)＋2CO(g)N2(g)＋2CO2(g)，在298 K、100 kPa下，ΔH＝－113 kJ·mol－1，ΔS＝－145 J·mol－1·K－1。下列说法中错误的是(　　)

A．该反应中反应物的总能量高于反应产物的总能量

B．该反应常温下不能自发进行，因此需要高温和催化剂条件

C．该反应常温下能自发进行，高温和催化剂条件只是加快反应的速率

D．汽车尾气中的这两种气体会与血红蛋白结合而使人中毒

B　[此反应是放热反应，所以A正确；常温下，若ΔH－TΔS＜0，反应可以自发进行，高温和催化剂条件能加快反应速率，所以B错误，C正确；NO、CO都可和血红蛋白结合而使人中毒，D正确。]

7．(素养题)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。25 ℃、101 kPa时，下列过程的焓变、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．CaCO3===CaO＋CO2↑

B．NaOH的溶解

C．2H2＋O2===2H2O

D．Ba(OH)2·8H2O＋2NH4Cl===BaCl2＋2NH3↑＋10H2O

D　[橡皮筋拉伸过程中有放热现象，则橡皮筋从拉伸状态变为收缩状态是吸热过程，无序程度增加，属于熵增加过程且其在25 ℃、101 kPa时自发进行。CaCO3分解是吸热反应，且熵增加，但CaCO3在25 ℃、101 kPa时不会自发分解，A错误；NaOH溶解时放热，B错误；H2在O2中燃烧放热，C错误；该反应是吸热反应，且熵增加，在25 ℃、101 kPa时能自发进行，D正确。]

8．氢气可用于制备H2O2。已知：①H2(g)＋A(l)===B(l)　ΔH1；②O2(g)＋B(l)===A(l)＋H2O2(l)　ΔH2，其中A、B均为有机物，两个反应均为自发反应，则反应H2(g)＋O2(g)===H2O2(l)的ΔH(　　)

A．大于0　　 B．小于0

C．等于0  D．无法判断

B　[反应H2(g)＋A(l)===B(l)和O2(g)＋B(l)===A(l)＋H2O2(l)均为熵减反应，即ΔS＜0，两反应均为自发反应，根据ΔH－TΔS＜0可知，这两个反应均为放热反应，则有ΔH1＜0，ΔH2＜0。将两个已知热化学方程式依次标号为①、②，根据盖斯定律，由①＋②可得：H2(g)＋O2(g)===H2O2(l)　ΔH，则有ΔH＝ΔH1＋ΔH2＜0。]

9．下列对化学反应预测正确的是(　　)

B　[根据复合判据：ΔG＝ΔH－TΔS，M(s)===X(g)＋Y(s)，固体分解生成气体，为熵增反应，ΔH>0时，在高温下，能自发进行，A错误；W(s)＋xG(g)===2Q(g)　ΔH<0，能自发进行，若熵增，任何温度下都能自发进行，若熵减，在低温条件下能自发进行，所以，G的计量数不确定，x等于1、2或3时，都符合题意，B正确；4X(g)＋5Y(g)===4W(g)＋6G(g)是熵增反应，当ΔH>0时，在高温下可能自发进行，C错误；4M(s)＋N(g)＋2W(l)===4Q(s)为熵减反应，常温下能自发进行，说明该反应一定是放热反应，D错误。]

10．已知反应CO(g)＋Cl2(g)COCl2(g)，反应过程中能量的变化如图所示，下列有关该反应的ΔH、ΔS的说法中正确的是(　　)

A．ΔH<0，ΔS<0     B．ΔH>0，ΔS<0

C．ΔH>0，ΔS>0  D．ΔH<0，ΔS>0

A　[根据图像，CO(g)和Cl2(g)具有的总能量大于COCl2(g)的能量，因此该反应是放热反应，即ΔH＜0；反应物气体的化学式前系数之和大于反应产物气体的化学式前系数之和，故此反应属于熵减反应，即ΔS＜0；A正确。]

11．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

B　[A项，该反应能自发进行，则ΔH－TΔS＜0，即ΔH＜TΔS，而T＞0，ΔS<0(气体化学计量数反应后减小)，则ΔH＜0，错误；B项，该反应可自发进行，则ΔH－TΔS＜0，即ΔH<TΔS，又知T＞0、ΔS＜0(气体化学计量数反应后减小)，则ΔH<0，正确；C项，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，错误；D项，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，错误。]

12．已知2CO(g)CO2(g)＋C(s)，T＝＋980 K时，ΔH－TΔS＝0。

(1)当体系温度低于980 K时，估计ΔH－TΔS______(填“大于”“小于”或“等于”)0；当体系温度高于980 K时，估计ΔH－TΔS________(填“大于”“小于”或“等于”)0。

(2)在冶金工业中，以C为还原剂，温度高于980 K时的氧化产物是以________为主；温度低于980 K时的氧化产物是以________为主。

[解析]　(1)根据反应2CO(g)CO2(g)＋C(s)得到ΔS＜0，由题意T＝980 K时，ΔH－TΔS＝0，推出ΔH＜0，即反应是放热反应。当T＜980 K时，ΔH－TΔS＜0，正反应能够自发进行；当T＞980 K时，ΔH－TΔS＞0，正反应不能够自发进行，逆反应能够自发进行。(2)在冶金工业中，当温度高于980 K，主要氧化产物是一氧化碳；当温度低于980 K，主要氧化产物是二氧化碳。

[答案]　(1)小于　大于　(2)CO　CO2

13．向平底烧瓶中放入氢氧化钡晶体[Ba(OH)2·8H2O]和氯化铵晶体，塞紧瓶塞。

在瓶底和木板间滴少量水(如图所示)。一段时间后，发现瓶内固态物质变稀，有液体生成，瓶壁变冷，小木板黏结在烧瓶底部。这时打开瓶塞，烧瓶中散发出刺鼻的气味。

(1)下列有关该实验的结论正确的是________(填字母)。

A．自发反应一定是放热反应

B．自发反应一定是吸热反应

C．有的吸热反应也能自发进行

D．吸热反应不能自发进行

(2)发生反应的化学方程式为____________________________________。

(3)从化学反应进行方向的角度解释上述现象：

_____________________________________________________________

_____________________________________________________________。

[解析]　(1)由“瓶壁变冷，小木板黏结在烧瓶底部”的实验现象可判断该反应为吸热反应，故不能用焓变来解释该反应的自发性，选项A、B错误；通过实验现象可知：该吸热反应是自发的，C项正确，D项错误。(2)发生反应的化学方程式为Ba(OH)2·8H2O＋2NH4Cl===BaCl2＋2NH3↑＋10H2O。(3)该反应是吸热反应，也是熵增加反应，且熵变对反应进行方向起决定性作用。ΔH－TΔS＜0，常温下自发进行，故有题述现象发生。

[答案]　(1)C　(2)Ba(OH)2·8H2O＋2NH4Cl===BaCl2＋2NH3↑＋10H2O

(3)该反应是吸热反应，也是熵增加反应，由于熵变对该反应的方向起决定性作用，即ΔH－TΔS＜0，该反应常温下自发进行，从而产生了上述现象

14．二氧化碳捕集、存储和转化是当今化学研究的热点问题之一。

(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)CO2转化途径之一是利用太阳能或生物质能分解水制H2，然后将H2与CO2转化为甲醇或其他化学品。你认为该方法需要解决的技术问题有________。

a．开发高效光催化剂

b．将光催化制取的氢气从反应体系中有效分离，并与CO2发生催化转化

c．二氧化碳及水资源的供应

[解析]　(1)该反应是分解反应，且CO燃烧时放热，所以该反应为吸热反应，即ΔH＞0，因气体的物质的量增多，所以ΔS＞0。ΔH－TΔS＜0时，反应可自发进行，所以在低温下，该反应不能自发进行。

[答案]　(1)＞　＞　不能　(2)ab

[拓展培优练]

15．已知①碳酸钙的分解CaCO3(s)===CaO(s)＋CO2(g)　ΔH1，仅在高温下能自发进行。②氯酸钾的分解2KClO3(s)===2KCl(s)＋3O2(g)　ΔH2，在任何温度下都能自发进行。下面有几组焓变数据，其中可能正确的是(　　)

A．ΔH1＝＋178.32 kJ·mol－1　

ΔH2＝－78.3 kJ·mol－1

B．ΔH1＝－178.32 kJ·mol－1　

ΔH2＝＋78.3 kJ·mol－1

C．ΔH1＝－178.32 kJ·mol－1　

ΔH2＝－78.3 kJ·mol－1

D．ΔH1＝＋178.32 kJ·mol－1　

ΔH2＝＋78.3 kJ·mol－1

A　[反应CaCO3(s)===CaO(s)＋CO2(g)　ΔH1，仅在高温下自发进行，该反应的ΔS＞0，根据ΔG＝ΔH－

TΔS＜0时反应自发进行可知，若ΔH1＜0，则在任何温度下反应都自发进行，故ΔH1＞0；而反应2KClO3(s)===2KCl(s)＋3O2(g)　ΔH2，在任何温度下都能自发进行，该反应的ΔS＞0，根据ΔG＝ΔH－TΔS＜0时反应自发进行可知，ΔH2＜0；故A正确。]

16．已知在等温等压条件下，化学反应方向的判据为

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

设反应A===D＋E　ΔH－TΔS＝(－4 500＋11T)J·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

A　[要防止反应发生需满足ΔH－TΔS＞0的条件，解不等式得T＞409 K，故A正确。]

17．某化学兴趣小组专门研究了氧族元素及其某些化合物的部分性质，所查资料信息如下：

①酸性：H2SO4>H2SeO4>H2TeO4；

②氧、硫、硒与氢气化合越来越难，碲与氢气不能直接化合；

③由某元素的单质生成等物质的量的氢化物的焓变情况如图所示。

请回答下列问题：

(1)H2与S化合的反应________热量(填“放出”或“吸收”)。

(2)已知H2Te分解反应的ΔS＞0，请解释为什么Te和H2不能直接化合：_________________________________________________。

(3)上述资料信息中能够说明硫元素的非金属性强于硒元素的是________(填序号)。

[解析]　(1)由图示可知H2与硫化合反应的ΔH＜0，故应为放热反应。(2)由图示可知H2与Te化合的反应ΔH＞0，H2Te分解时ΔS＞0，则化合生成H2Te的ΔS＜0，即ΔH－TΔS＞0，反应不能自发进行。

[答案]　(1)放出　(2)因为化合时ΔH＞0，ΔS＜0，ΔH－TΔS＞0，故反应不能直接化合　(3)①②③