高二《化學反應原理》PAGEPAGE1第1節化學反應的方向題組一自發過程和自發反應1．下列關于自發過程的敘述中，正確的是()A．只有不需要任何條件就能夠自動進行的過程才是自發過程B．需要加熱才能進行的過程肯定不是自發過程C．同一可逆反應的正、逆反應在不同條件下都有自發的可能D．非自發過程在任何條件下都不可能變為自發過程[答案]C[解析]在一定條件下，不用借助外力即可自發進行的過程為自發過程，所以自發過程也是需要特定的條件，A、B項錯誤；可逆反應在不同的條件下，可以向不同方向自發進行，C項正確；改變條件，可以使非自發過程轉變為自發過程，D項錯誤。考點自發過程和自發反應題點自發過程(或反應)的理解2．下列反應屬于非自發反應的是()A．鈉與水反應B．氫氣在氧氣中燃燒生成水C．水分解變成氫氣和氧氣D．氨氣和氯化氫相遇變成氯化銨[答案]C考點自發過程和自發反應題點自發過程的判斷題組二焓變和熵變與反應進行方向的判斷3．下列關于焓變與反應方向的敘述中正確的是()A．化學反應的焓變與其反應的方向無關B．化學反應的焓變直接決定了反應的方向C．反應焓變為正值時不利于反應自發進行D．焓變為負值的反應都能自發進行[答案]C[解析]可逆反應的兩個反應其焓變的數值相等，但是符號(變化趨勢)相反，A項錯誤；焓變對反應方向有直接影響，但不能決定反應進行的方向，B項錯誤；焓變為負值的反應多數能自發進行，但有的也不是自發反應，D項錯誤；焓變為正值，吸收熱量，體系能量升高，不利于反應自發進行，C項正確。考點焓變和熵變與反應進行方向的判斷題點焓變與反應進行方向的關系4．以下自發過程或化學反應可用焓變來解釋的是()A．硝酸銨溶于水B．2N2O5(g)=4NO2(g)＋O2(g)ΔH＝56.7kJ·mol－1C．(NH4)2CO3(s)=NH4HCO3(s)＋NH3(g)ΔH＝74.9kJ·mol－1D．2H2(g)＋O2(g)=2H2O(l)ΔH＝－571.6kJ·mol－1[答案]D[解析]A、B、C項中的過程或化學反應均是吸收熱量的，ΔH>0；只有D項中ΔH<0，是放出熱量的自發反應，適合用焓變來解釋。考點焓變和熵變與反應進行方向的判斷題點焓變與反應進行方向的關系5．(2018·青島二中期末)已知：(NH4)2CO3(s)=NH4HCO3(s)＋NH3(g)ΔH＝74.9kJ·mol－1，下列說法正確的是()A．該反應中熵變、焓變皆大于0B．該反應是吸熱反應，因此一定不能自發進行C．碳酸鹽分解反應中熵增加，因此任何條件下所有碳酸鹽分解一定能自發進行D．能自發進行的反應一定是放熱反應，不能自發進行的反應一定是吸熱反應[答案]A[解析]根據反應方程式可知該反應中熵變、焓變都大于0，A項正確；該反應是吸熱反應，但也是熵增大的反應，所以也可能自發進行，B項錯誤；碳酸鹽分解反應中熵增加，但不是在任何條件下碳酸鹽分解都能夠自發進行，如CaCO3的分解僅在高溫下自發，C項錯誤；能自發進行的反應不一定是放熱反應，不能自發進行的反應也不一定是吸熱反應，D項錯誤。考點焓變和熵變與反應進行方向的判斷題點熵變與反應進行方向的關系6．下列反應在常溫下能自發進行，并既能用焓判據解釋又能用熵判據解釋的是()A．HCl(g)＋NH3(g)=NH4Cl(s)B．2KClO3(s)=2KCl(s)＋3O2(g)C．2Na2O2＋2H2O=4NaOH＋O2↑D．Ba(OH)2·8H2O＋2NH4Cl=BaCl2＋2NH3↑＋10H2O[答案]C[解析]A項，兩種氣體生成一種固體，熵減小，不能用熵判據解釋，不符合題意；B項是吸熱反應，不能用焓判據解釋，不符合題意；C項，該反應是放熱反應，生成物能量降低，能用焓判據解釋，同時，固體與液體反應生成了氣體，熵增加，也能用熵判據解釋，符合題意；D項，NH4Cl與Ba(OH)2·8H2O反應產生NH3，熵增加，能用熵判據解釋，同時溫度降低，是一個吸熱反應，不能用焓判據解釋，不符合題意。考點焓變和熵變與反應進行方向的判斷題點由焓變、熵變判斷反應進行的方向7．實現“節能減排”和“低碳經濟”的一個重要課題就是如何將CO2轉化為可利用的資源。目前工業上有一種方法是用CO2來生產燃料甲醇。一定條件下發生反應：CO2(g)＋3H2(g)CH3OH(g)＋H2O(g)，如圖表示該反應過程中能量(單位為kJ·mol－1)的變化。關于該反應的下列說法中，正確的是()A．ΔH＞0，ΔS＞0 B．ΔH＞0，ΔS＜0C．ΔH＜0，ΔS＜0 D．ΔH＜0，ΔS＞0[答案]C[解析]根據反應過程中能量變化的情況可知反應物的總能量高于生成物的總能量，反應放熱，ΔH＜0；該反應發生后氣體的物質的量減小，ΔS＜0。考點焓變和熵變與反應進行方向的判斷題點反應中焓變、熵變大小的判斷8．(2018·宜昌高二月考)“熵”表示體系的混亂度，它的符號是“S”。下列變化中，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]選項B中的反應是由氣體轉化為液體，混亂度減小，ΔS＜0。考點焓變和熵變與反應進行方向的判斷題點反應中焓變、熵變大小的判斷題組三復合判據與反應進行方向的判斷9．反應：CH3OH(l)＋NH3(g)=CH3NH2(g)＋H2O(g)在某溫度下自發向右進行，若反應的|ΔH|＝17kJ·mol－1，|ΔH－TΔS|＝17kJ·mol－1，則下列正確的是()A．ΔH＞0，ΔH－TΔS<0B．ΔH<0，ΔH－TΔS＞0C．ΔH＞0，ΔH－TΔS＞0D．ΔH<0，ΔH－TΔS<0[答案]A[解析]該反應在一定溫度下能夠自發的向右進行，這說明ΔH－TΔS一定小于0，根據方程式可知該反應的ΔS＞0，所以如果ΔH＜0，則該反應在任何溫度下都是自發進行的，而該反應在一定溫度下能夠自發的向右進行，因此該反應的反應熱ΔH＞0，故選A。考點復合判據與反應進行方向的判斷題點由復合判據判斷焓變、熵變的大小10．分析下列反應在任何溫度下均能自發進行的是()A．2N2(g)＋O2(g)=2N2O(g)ΔH＝163kJ·mol－1B．Ag(s)＋eq\f(1,2)Cl2(g)=AgCl(s)ΔH＝－127kJ·mol－1C．HgO(s)=Hg(l)＋eq\f(1,2)O2(g)ΔH＝91kJ·mol－1D．H2O2(l)=eq\f(1,2)O2(g)＋H2O(l)ΔH＝－98kJ·mol－1[答案]D[解析]反應自發進行的前提條件是反應的ΔH－TΔS<0，溫度的變化可能使ΔH－TΔS的符號發生變化。對于A項，ΔH>0，ΔS<0，在任何溫度下，ΔH－TΔS>0，即任何溫度下，反應都不能自發進行；對于B項，ΔH<0，ΔS<0，在較低溫度下，ΔH－TΔS<0，即反應溫度不能過高；對于C項，ΔH>0，ΔS>0，若反應能夠自發進行，即ΔH－TΔS<0，必須提高溫度，即反應只有在較高溫度時能自發進行；對于D項，ΔH<0，ΔS>0，在任何溫度下，ΔH－TΔS<0，即在任何溫度下反應均能自發進行。考點復合判據與反應進行方向的判斷題點由復合判據判斷反應進行的方向11．已知反應：Te(s)＋H2(g)=H2Te(g)的ΔH為正值，ΔS為負值，設ΔH與ΔS不隨溫度而變化，下列說法正確的是()A．低溫下是自發反應B．高溫下是自發反應C．低溫下是非自發反應，高溫下是自發反應D．任何溫度下都是非自發反應[答案]D[解析]由eq\b\lc\{\rc\(\a\vs4\al\co1(ΔH>0,ΔS<0))知ΔH－TΔS>0，且隨溫度的升高而增大。考點復合判據與反應進行方向的判斷題點由復合判據判斷反應進行的方向12．某反應2AB(g)C(g)＋3D(g)在高溫時能自發進行，其逆反應在低溫下能自發進行，則該反應的ΔH、ΔS應為()A．ΔH>0，ΔS<0 B．ΔH<0，ΔS<0C．ΔH<0，ΔS>0 D．ΔH>0，ΔS>0[答案]D[解析]該反應是一個氣體物質的量增大的反應，即ΔS>0，故其逆反應ΔS<0；又知其逆反應在低溫下能自發進行，可知逆反應的ΔH<0，故該反應的ΔH>0。考點復合判據與反應進行方向的判斷題點反應中焓變、熵變大小的判斷13．灰錫結構松散，不能用于制造器皿，而白錫結構堅固，可以制造器皿。現把白錫制成的器皿放在0℃、100kPa的室內存放，它會不會變成灰錫而不能再繼續使用(已知：在0℃、100kPa條件下白錫轉化為灰錫的反應焓變和熵變分別為ΔH＝－2180.9J·mol－1，ΔS＝－6.61J·mol－1·K－1)()A．會變成灰錫 B．不會變成灰錫C．不能確定 D．升高溫度才會變成灰錫[答案]A[解析]在等溫、等壓條件下，自發反應總是向著ΔH－TΔS＜0的方向進行，直至達到平衡狀態。因此，在0℃、100kPa條件下，白錫會不會變為灰錫的問題就轉化為求算反應：白1)＝－376.37J·mol－1<0，因此在該條件下白錫會變為灰錫。考點復合判據與反應進行方向的判斷題點由復合判據判斷反應進行的方向14．(2018·福州高二期中)下列內容與結論相對應的是()選項內容結論AH2O(g)變成H2O(l)ΔS>0B硝酸銨溶于水可自發進行該反應的ΔS>0C一個反應的ΔH>0，ΔS>0反應一定不能自發進行DH2(g)＋F2(g)=2HF(g)的ΔH＝－271kJ·mol－1ΔS＝8J·mol－1·K－1反應在任意溫度下都不能自發進行[答案]B[解析]物質由氣態變為液態，混亂度減小，即ΔS＜0，A項不符合題意；硝酸銨溶于水是吸熱的熵增加過程，ΔS＞0，反應可自發進行，B項符合題意；ΔH＞0，ΔS＞0，根據復合判據可知，高溫時ΔH－TΔS＜0，即高溫條件下，反應能自發進行，C項不符合題意；由ΔH＜0，ΔS＞0知，ΔH－TΔS＜0，故該反應在任意溫度下都能自發進行，D項不符合題意。考點復合判據與反應進行方向的判斷題點反應進行方向判斷的相關綜合15．(2018·武漢高二檢測)在化學反應A(g)＋B(g)2C(g)＋D(g)ΔH＝QkJ·mol－1過程中的能量變化如圖所示，回答下列問題。(1)Q________0(填“>”“<”或“＝”)。(2)熵變ΔS________0(填“>”“<”或“＝”)。(3)該反應________自發進行(填“能”或“不能”)。[答案](1)<(2)>(3)能[解析]根據圖像可知，該反應是放熱反應，故Q<0。根據反應特點可知，該反應是熵增加的反應，據此可知該反應能自發進行。考點復合判據與反應進行方向的判斷題點由復合判據判斷反應進行的方向16．(2018·安徽淮北一中高二月考)(1)電子工業中清洗硅片上的SiO2(s)的反應為SiO2(s)＋4HF(g)===SiF4(g)＋2H2O(g)ΔH(298.15K)＝－94.0kJ·mol－1、ΔS(298.15K)＝－75.8J·mol－1·K－1，設ΔH和ΔS不隨溫度而變化，則此反應自發進行的溫度范圍是_________________。(2)工業上用赤鐵礦生產鐵，可以選擇的還原劑有C和H2。根據所學知識判斷：哪一種還原劑可使反應自發進行的溫度較低？__________________，工業上不用焦炭還原Al2O3的方法煉鋁的原因是_____________________________________________________________________________________________________________________________________。已知：Fe2O3(s)＋eq\f(3,2)C(s)=2Fe(s)＋eq\f(3,2)CO2(g)ΔH＝233.8kJ·mol－1，ΔS＝0.279kJ·mol－1·K－1Fe2O3(s)＋3H2(g)=2Fe(s)＋3H2O(g)ΔH＝98kJ·mol－1，ΔS＝0.1442kJ·mol－1·K－12Al2O3(s)＋3C(s)=4Al(s)＋3CO2(g)ΔH＝2171kJ·mol－1，ΔS＝635.5J·mol－1·K－1[答案](1)T＜1240K(2)H2用焦炭還原Al2O3所需溫度太高，不太現實[解析](1)由題給信息可知，要使反應能自發進行，應有ΔH－TΔS＜0，即－94.0kJ·mol－1－T×(－75.8×10－3kJ·mol－1·K－1)＜0，則T＜eq\f(94.0kJ·mol－1,75.8×10－3kJ·mol－1·K－1)≈1240K。(2)根據ΔH－TΔS＝0為平衡狀態，ΔH－TΔS<0為自發狀態，故T>eq\f(ΔH,ΔS)時，該反應能自發進行。用C做還原劑時，T1>eq\f(ΔH,ΔS)＝eq\f(233.8kJ·mol－1,0.279kJ·mol－1·K－1)≈8