高中化学人教版 (2019)选择性必修1第二章 化学反应速率与化学平衡第三节 化学反应的方向优秀课时训练

第三节  化学反应的方向

1.结合学过的化学反应实例，了解自发反应和非自发反应的含义。

2.通过“有序”和“无序”的对比，了解熵和熵变的意义。

3.初步了解焓变和熵变对化学反应方向的影响，能用焓变和熵变解释化学反应的方向，培养证据推理与模型认知能力。

知识点    化学反应的方向

1．自发过程：自然界有一些过程是自发进行的，而且是有方向性的。如：水由高处流向低处。

2.自发反应：有些化学反应也是自发进行的，而且有              。

3．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              ，且反应放出的热量越多，体系能量降低得也越多，反应越完全。

(2)吸热反应：有些也能自发进行。

(3)结论：反应的焓变是制约化学反应能否自发进行的因素之一，但不是唯一因素。

4．化学反应的自发性与熵变的关系

(1)熵

熵是衡量一个体系              的物理量，即表示体系的不规则或无序状态程度的物理量。混乱度         ，体系越无序，体系的熵就          。熵的符号为S。

(2)物质熵大小的判断

物质的存在状态：对于同一物质，等物质的量的该物质其熵值大小与物质的存在状态有关，气态时熵值       ，固态时熵值        ，而液态时介于二者之间，物质的状态与熵大小的关系：S(g)>S(l)>S(s)。

(3)熵变与反应方向

①含义：大多数自发反应有趋向于体系混乱度      的倾向，导致体系的熵     。

②规律：大多数           的反应都能自发进行。

③局限性：少数          的反应在一定条件下也可以自发进行，如－10 ℃的液态水自动结冰、NH3(g)＋HCl(g)===NH4Cl(s)。

④结论：熵变是影响反应自发进行的因素之一，但不是唯一因素。

5．自由能与化学反应的方向

体系的自由能变化(符号ΔG，单位kJ·mol－1)综合考虑了     和      对体系的影响，可用于判断化学反应自发进行的方向，表达式为ΔG＝          。在温度、压强一定的条件下，自发反应总是向ΔG          0的方向进行。

探究任务    判断化学反应方向的依据

1.焓判据:放热过程中体系能量降低，△H<0，反应具有自发进行的倾向。

2.熵判据:在密闭条件下，体系有自发地向混乱度增加(△S>0)的方向转变的倾向。

3.复合判据

(1)判据

(2)温度对反应方向的影响

【典例1】对于化学反应能否自发进行，下列说法中错误的是(　　)

A.若ΔH<0，ΔS>0，任何温度下都能自发进行

B.若ΔH>0，ΔS<0，任何温度下都不能自发进行

C.若ΔH>0，ΔS>0，低温时可自发进行

D.若ΔH<0，ΔS<0，低温时可自发进行

【变式训练】 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ΔH、ΔS应为(　　)

A．ΔH＜0、ΔS＞0　　　 B．ΔH＜0、ΔS＜0

C．ΔH＞0、ΔS＞0 D．ΔH＞0、ΔS＜0

1.研究过程自发性的目的是(　　)

A.判断过程的方向           B.确定过程是否一定发生

C.判断过程发生的速率 D.判断过程的热效应

2. 下列反应中，在一定温度下，属于自发进行的吸热反应的是(　　)

A.NaOH与HCl反应

B.CO与O2点燃

C.Ba(OH)2·8H2O与NH4Cl反应

D.SO3与H2O反应

3. 合成氨反应：N2(g)＋3H2(g)2NH3(g)　ΔH，若该反应在一定条件下能自发进行，则有关该反应的ΔH、ΔS判断正确的是(　　)

A．ΔH＜0　ΔS＜0　 B．ΔH＜0　ΔS＞0

C．ΔH＞0　ΔS＜0 D．ΔH＞0　ΔS＞0

4. 反应CH3OH(l)+NH3(g)=CH3NH2(g)+H2O(g)在某温度下才能自发向右进行，若反应的|ΔH|=17 kJ·mol-1，该温度下|ΔH-TΔS|=17 kJ·mol-1，则下列选项中正确的是(　　)

A.ΔH>0，ΔH-TΔS<0

B.ΔH<0，ΔH-TΔS>0

C.ΔH>0，ΔH-TΔS>0

D.ΔH<0，ΔH-TΔS<0

5. 某化学反应的ΔH=-122 kJ·mol-1，ΔS=+231 J·mol-1·K-1，则此反应在下列哪种情况下可自发进行(　　)

A.在任何温度下都能自发进行

B.在任何温度下都不能自发进行

C.仅在高温下自发进行

D.仅在低温下自发进行

6.判断下列反应的熵值的变化，在每小题后面的横线上填上“增大”“减小”或“无明显变化”。

(1)2H2(g)+O2(g)2H2O(l)　　　　。

(2)H2(g)+Cl2(g)2HCl(g)　          。

(3)(NH4)2CO3(s)==NH4HCO3(s)+NH3(g)　　　　。

(4)Cu(s)+Cl2(g)CuCl2(s)　　　　。

(5)将少量KNO3晶体溶解在水中　　　　。

1.下列说法不正确的是(　　)

A.铁生锈和氢气燃烧均为自发放热过程

B.冰融化的过程中，熵值增大

C.无热效应的自发过程是不存在的

D.同一物质固态时熵值最小

2. （2023·广东广州执信中学检测）在图1中A、B两容器里，分别收集着一种理想气体(二者不反应)。若将中间活塞打开，两种气体分子立即都分布在两个容器中(如图2所示)。关于此过程的下列说法不正确的是(　　)

A.此过程是自发可逆的

B.此过程从有序到无序，混乱度增大

C.此过程为自发过程，而且没有热量的吸收或放出

D.此过程是向混乱程度增大的方向变化的过程，即熵增加的过程

3. 能用能量判据判断下列过程方向的是(　　)

A.水总是自发地由高处往低处流

B.放热反应容易自发进行，吸热反应不能自发进行

C.有序排列的火柴散落时成为无序排列

D.多次洗牌以后，扑克牌毫无规律的混乱排列的几率大

4. 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，焓变和熵变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进行的唯一因素

D．固体的溶解过程与熵变无关

5.下列反应中，一定不能自发进行的是(　　)

A.2KClO3(s)==2KCl(s)+3O2(g)　ΔH=-78.03 kJ·mol-1　ΔS=+1 110 J·mol-1·K-1

B.CO(g)==C(石墨，s)+O2(g)　ΔH=+110.5 kJ·mol-1　ΔS=-89.36 J·mol-1·K-1

C.4Fe(OH)2(s)+2H2O(l)+O2(g)==4Fe(OH)3(s)    ΔH=-444.3 kJ·mol-1　ΔS=-280.1 J·mol-1·K-1

D.NH4HCO3(s)+CH3COOH(aq)==CO2(g)+CH3COONH4(aq)+H2O(l)　ΔH=+37.3 kJ·mol-1　ΔS=+184.0 J·mol-1·K-1

6.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)在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

7. （2023·山东省实验中学检测）二氧化碳的捕捉与封存是实现温室气体减排的重要途径之一，也是未来实现低碳经济转型的重要环节。一些科学家利用太阳能加热反应器来“捕捉”空气中的CO2(如图所示)。下列说法中正确的是(　　)

生石灰捕捉和封存二氧化碳的示意图

A.步骤一中将反应器加热到400 ℃，可提高CaCO3的生成速率

B.步骤一中生成CaCO3的反应为吸热反应

C.步骤一与步骤二中的反应互为可逆反应

D.步骤二中反应的ΔS<0

8.在化学反应A(g)+B(g)2C(g)+D(g)　ΔH=Q kJ·mol-1进行过程中的能量变化如图所示，回答下列问题。

(1)Q　　　　0(填“>”“<”或“=”)。  

(2)熵变ΔS　　　　0(填“>”“<”或“=”)。  

(3)该反应　　　　自发进行(填“能”或“不能”)。  

(4)升高温度，平衡常数　　　　(填“增大”“减小”或“不变”)，平衡向　　　　　　方向移动。

9．分析下列反应，在任何温度下均能自发进行的是(　　)

A．2N2(g)＋O2(g)===2N2O(g)  ΔH＝＋163 kJ·mol－1

B．Ag(s)＋Cl2(g)===AgCl(s)   ΔH＝－127 kJ·mol－1

C．HgO(s)===Hg(l)＋O2(g)   ΔH＝＋91 kJ·mol－1

D．H2O2(l)===O2(g)＋H2O(l)  ΔH＝－98 kJ·mol－1

10．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。现把白锡制造的器皿放在0 ℃、100 kPa的室内存放，它会不会变成灰锡而不能继续使用(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和ΔS＝－6.61 J·mol－1·K－1)(　　)

A．会变 B．不会变

C．不能确定 D．升高温度才会变

11. 汽车尾气(含烃类、CO、NO、SO2等)是城市主要污染源之一，可以采用在汽车排气管上装催化转化器，使NO与CO反应生成可参与大气生态循环的无毒气体的方法进行治理，其反应原理是2NO(g)＋2CO(g)N2(g)＋2CO2(g)。在298 K、101 kPa下，该反应的ΔH＝－113 kJ·mol－1，ΔS＝－145 J·mol－1·K－1。下列说法错误的是 (　　)

A．该反应中反应物的总能量高于生成物的总能量

B．该反应在常温下不能自发进行，因此需要高温和催化剂条件

C．该反应在常温下能自发进行，高温和催化剂条件能加快反应的速率

D．汽车尾气中NO、CO会与血红蛋白结合而使人中毒

12. （2023·山东省青岛第二中学检测） (双选)下列内容与结论相对应的是(　　)

13.已知一个可逆反应，若正反应为自发过程，则其逆反应为非自发过程，反之亦然。

(1)已知2CO(g)CO2(g)+C(s)，T=980 K时ΔH-TΔS=0。当体系温度低于980 K时，估计ΔH-TΔS　　　　0(填“>”“<”或“=”，下同)；当体系温度高于980 K时，估计ΔH-TΔS　　　　0。

(2)电子工业中清洗硅片上的SiO2(s)的反应为SiO2(s)+4HF(g)==SiF4(g)+2H2O(g)　ΔH(298.15 K)=-94.0 kJ·mol-1，ΔS(298.15 K)=-75.8 J·mol-1·K-1，设ΔH和ΔS不随温度而变化，则此反应自发进行的温度为　　　　。

14. (1)已知：298 K、101 kPa时，反应CaO(s)＋SO2(g)===CaSO3(s)　ΔH＝－402.0 kJ·mol－1，ΔH－TΔS＝－345.7 kJ·mol－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)　ΔH＝44.0 kJ·mol－1，ΔS＝118.8 J·mol－1·K－1。则水的沸点是________________。

(3)已知在298 K时，由石墨生成金刚石的反应的ΔH＝1.895 kJ·mol－1，ΔH－TΔS＝2.866 kJ·mol－1，又已知石墨的熵S石＝5.694 J·mol－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________。