高中化学第二章 化学反应速率与化学平衡第三节 化学反应的方向课后作业题

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1．下列说法中正确的是(　　)       [][\]*《@状元桥^》#教辅资%源[勿上传]]

A．固体溶解是一个熵减小的过程

B．能够自发进行的反应一定是放热反应       [][\]《状元桥》教辅^资&源@[勿上\#传]]

C．能够自发进行的反应一定是熵增加的过程       [][\]《状元桥#》教辅资^~源[勿上传*]%]

D．同一物质气态时的熵值最大，液态时的次之，固态时的最小

答案　D

解析　固体溶解过程，体系混乱度增大，所以是熵增的过程，A项错误；根据自由能公式知，能够自发进行的反应不一定是放热反应，要考虑熵变，B项错误；能够自发进行的反应不一定是熵增加的过程，要考虑焓变，C项错误。

2．下列说法中正确的是(　　)

A．凡是放热反应都是能自发进行的反应，而吸热反应都是非自发进行的反应

B．自发反应一定是熵增大的反应，非自发反应一定是熵减小或不变的反应

C．熵增加且放热的反应一定是自发反应

D．非自发反应在任何条件下都不能发生

答案　C       []2022版新%教材教~辅备*课资源@&[]

解析　ΔH＜0，ΔS＜0的反应在高温下是非自发进行的反应，ΔH＞0，ΔS＞0高温下是自发进行的反应，A项错误；ΔH＜0，ΔS＜0的反应在低温下是自发进行的反应，ΔH＞0，ΔS＞0低温下可以是非自发进行的反应，B项错误；熵增加ΔS＞0，且放热ΔH＜0，反应ΔH－TΔS＜0一定是自发反应，C项正确； 反应是否自发进行，由熵变、焓变、温度共同决定，非自发反应在改变条件的情况下可以发生，D项错误。       []*版权归教%辅公\&司@[]

3．下列有关说法不正确的是(　　)

A．同一物质的固、液、气三种状态的熵值相同

B．自发进行的化学反应的方向，应由焓判据和熵判据的复合判据来判断       []版~权归教辅公司@*^\[]

C．反应NH3(g)＋HCl(g)===NH4Cl(s)在室温下可自发进行，则该反应的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       [][\]《状元桥》教^\辅&资源~@[勿上传]]

答案　A

解析　熵值指的是物质的混乱程度，同一物质的固、液、气三种状态混乱程度不同，所以熵值不同，A项错误；自发进行的化学反应的方向，由焓判据和熵判据的复合判据来判断，B项正确；反应NH3(g)＋HCl(g)===NH4Cl(s)的ΔS<0，在室温下该反应可以自发进行，则室温下，ΔH－TΔS<0，故ΔH<0，C项正确；反应C(s)＋CO2(g)===2CO(g)的ΔS>0，反应不能自发进行，则ΔH－TΔS>0，故ΔH>0，D项正确。

4．在溶液中，CaCl2＋CO2＋H2O===CaCO3↓＋2HCl在任何条件下都不能发生，原因是该反应的(　　)

A．ΔH>0　ΔS>0  B．ΔH＜0　ΔS＜0       []版~\权归#教&辅公司[*]

C．ΔH＜0　ΔS>0  D．ΔH>0　ΔS＜0

答案　D

解析　反应CaCl2＋CO2＋H2O===CaCO3↓＋2HCl在任何条件下都不能发生，是因为该反应是体系混乱程度减小的吸热反应，即ΔH>0 ，ΔS<0，ΔG＝ΔH－TΔS>0。

5．下列关于化学反应的自发性和进行方向的说法正确的是(　　)

A．高温高压下使石墨转化为金刚石是自发的化学反应

B．一定温度下，反应 Mg(l) ＋Cl2(g)===MgCl2(l)的　ΔH<0，ΔS<0

C．由ΔG＝ΔH－TΔS可知，所有放热反应都能自发进行

D．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

答案　B

解析　石墨比金刚石稳定，能量低于金刚石，且无序性比金刚石大，故石墨转化为金刚石是非自发的化学反应，A项错误；该反应为放热反应，且反应过程中气体分子数减小，因此ΔH <0，ΔS<0，B项正确；所有放热且熵增加的反应都能自发进行，放热且熵减小的反应在高温下不能自发进行，C项错误；自发过程并不是不需要条件，D项错误。

6．下列各项判断完全正确的是(　　)       []*2022版新%教材教辅\&备课资@源[]

答案　B

解析　液态水转化为气态水是熵增加的过程，A项错误；NO2转化为N2O4为化合反应，该反应是放热的、熵值减小，常温下就能发生的可逆反应，属于自发反应，B项正确；Cu与Fe3＋反应是放热反应，C项错误；NH4Cl受热分解反应属于吸热反应，D项错误。

7．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  B．ΔH<0，ΔS>0       []2022版&新教材教辅\备课资#~源[*]

答案　A

解析　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；反应物气体的化学计量数之和大于生成物气体的化学计量数之和，故此反应属于熵减反应，即ΔS<0。故选A项。       []@版~权归教辅公^司[%&]

8．一定温度和压强下，当ΔH－TΔS＜0时，反应能自发进行。下列反应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)       []2&022版新教材\%教辅备@#课资源[]

答案　B

解析　HCl(g)＋NH3(g)===NH4Cl(s)的ΔS＜0，A项不符合题意；2N2O5(g)===4NO2(g)＋O2(g)的ΔS＞0，该反应在高温下能自发进行，则高温下ΔH－TΔS＜0，说明ΔH＞0，B项符合题意；2H2(g)＋O2(g)===2H2O(l)的ΔH＜0，ΔS＜0，C项不符合题意；COCl2(g)===CO(g)＋Cl2(g)任何温度下均能自发进行，其ΔS＞0，若任何温度下均存在ΔH－TΔS<0，则ΔH<0，D项不符合题意。

9．已知在100 kPa、298.15 K时石灰石发生分解反应：

CaCO3(s)===CaO(s)＋CO2(g) 　ΔH＝＋178.3 kJ/mol，ΔS＝160.4 J·mol－1·K－1。回答下列问题：

(1)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”)成为反应方向的决定因素。

(3)若温度能决定反应方向，则该反应自发进行的最低温度为____。

解析 (1)ΔG＝ΔH－TΔS＝178.3 kJ·mol－1－298.15 K×160.4×10－3 kJ·mol－1·K－1≈130.5 kJ·mol－1>0，所以该反应不能自发进行。(2)因为该反应ΔH>0、ΔS>0，根据ΔG＝ΔH－TΔS可知在温度较高时，ΔG<0。(3)根据ΔG＝ΔH－TΔS<0时，反应可自发进行，则有：T>ΔH/ΔS≈1 111.6 K。

答案 (1)不能　(2)能　(3)1 111.6 K

10．有A、B、C、D 4个反应：

则在任何温度都能自发进行的反应是__；任何温度都不能自发进行的反应是__；另两个反应中，在温度高于____时可自发进行的反应是__，在温度低于____时可自发进行的反应是__。

解析 当ΔH<0，ΔS>0时，反应在任何温度下都能自发进行，当ΔH>0，ΔS<0时，反应在任何温度下都不能自发进行；当ΔH>0，ΔS>0时在高温下能自发进行，则反应A需要的温度须高于T>＝＝350 K[或(350－273) ℃＝77 ℃]；当ΔH<0，ΔS<0时在低温下能自发进行，则反应D所需温度须低于T<＝≈111.4 K[或(111.4－273) ℃＝－161.6 ℃]。

答案 C　B　77 ℃(或350 K)　A　－161.6 ℃(或111.4 K)　D

11．下列说法中错误的是(　　)

A．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

B．加入合适的催化剂能降低反应活化能，从而改变反应的焓变

C．若ΔH＜0，ΔS＞0，化学反应在任何温度下都能自发进行

D．NH4Cl(s)===NH3(g)＋HCl(g)室温下不能自发进行，说明该反应的ΔH＞0       []版%权归@#&教辅公~司[]

答案　B

解析　ΔG＝ΔH－TΔS＜0的反应可以自发进行，反应中ΔS＜0，在低温下能自发进行，则ΔH＜0，A项正确；加入催化剂只能改变活化能，改变反应需要的时间，不能改变焓变，B项错误；若ΔH＜0，ΔS＞0，则ΔG＜0，化学反应在任何温度下都能自发进行，C项正确；由题意可知，反应过程中ΔS＞0，若室温下不能自发进行，则室温下ΔH－TΔS>0，说明该反应的ΔH＞0，D项正确。       []2022版*@新教材^&教辅备\课资源[]

12．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       []^[\]《状元桥%@》教辅\资源[勿上传~]]

D．Ba(OH)2·8H2O＋2NH4Cl===BaCl2＋2NH3↑＋10H2O       [][\]《状元桥\^》教辅资源[勿上传&%*]]

答案　D

解析　结合题意及图示可知橡皮筋从拉伸状态到收缩状态，应是吸热、熵增的自发过程。碳酸钙分解为吸热反应，且ΔS>0，但碳酸钙在25 ℃，101 kPa下不会自发分解，A项错误；NaOH的溶解放热，且ΔS>0，B项错误；氢气在氧气中燃烧放热，且ΔS<0，C项错误；该反应为吸热反应，且ΔS>0，在25 ℃，101 kPa时能自发发生，符合题意，D项正确。

13．已知：凡是气体分子总数增多的反应一定是熵增大的反应。根据所学知识判断，下列反应中，在较高温度下才能自发进行的是(　　)

A．2O3(g)===3O2(g)　ΔH<0

B．2CO(g)===2C(s)＋O2(g)　ΔH>0

C．N2(g)＋3H2(g)2NH3(g)　ΔH<0

D．CaCO3(s)===CaO(s)＋CO2(g)　ΔH>0       [][\]《*状元#桥》教^辅@资源%[勿上传]]

答案　D

解析　A项，该反应的ΔH<0，根据热化学方程式可知ΔS>0，在任何温度下都能满足ΔH－TΔS<0，反应可自发进行，不符合题意；B项，该反应的ΔH>0，根据热化学方程式可知ΔS<0，在任何温度下ΔG＝ΔH－TΔS>0，反应都不能自发进行，不符合题意；C项，该反应的ΔH<0，根据热化学方程式可知ΔS<0，则在较低温度下，可满足ΔH－TΔS<0，反应可自发进行，不符合题意；D项，该反应的ΔH>0，根据热化学方程式可知ΔS>0，则在较高温度下，可满足ΔH－TΔS<0，反应可自发进行，符合题意。

14．下列对化学反应预测正确的是(　　)       []版@权&归教辅公%#~司[]

答案　B

解析　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项错误；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x可能等于1、2或3，B项正确；4X(g)＋5Y(g)===4W(g)＋6G(g)是熵增反应，ΔH<0，反应在任何温度下都能自发进行，当ΔH>0时，在高温下可能自发进行，C项错误；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项错误。

15．已知甲烷隔绝空气在不同温度下有可能发生如下两个裂解反应：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，在图书馆查到如下热力学数据：

反应①的ΔH(298 K)＝＋74.848 kJ/mol，ΔS(298 K)＝＋80.674 J/(mol·K)；       [][\]《状元桥@》教辅资源&\[#勿上传]~]

反应②的ΔH(298 K)＝＋376.426 kJ/mol，ΔS(298 K)＝＋220.211 J/(mol·K)。

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)反应①属于____(填“高温”或“低温”)自发反应。

(2)判断反应①自发进行是由____(填“焓变”或“熵变”)决定的。

(3)制取炭黑的允许温度范围_____________________________。       []\~版权归^教辅%公司#[]

(4)为了提高甲烷的炭化程度，你认为下面四个温度中最合适的是____(填标号)。

A．905.2 K  B．927 K 

C．1 273 K  D．2 000 K

解析 (1)由于天然气制取炭黑的反应是一个吸热、熵增的反应，只有在高温下才会有ΔH－TΔS<0，所以反应①在高温时能自发进行。(2)因为反应①吸热，不利于反应的自发进行；而熵增有利于反应的自发进行，所以反应①能否自发进行由熵变决定。(3)天然气裂解为炭黑时，ΔH－TΔS＝74.848 kJ/mol－80.674×10－3 kJ/(mol·K)×T<0，得T>927.8 K，即天然气裂解为炭黑的最低温度为927.8 K。天然气裂解为乙炔时，ΔH－TΔS＝376.426 kJ/mol－220.211×10－3 kJ/(mol·K)×T<0，得T>1 709.4 K，即温度高于1 709.4 K时天然气会自发裂解为乙炔和氢气。所以要制取炭黑，温度需控制在927.8～1 709.4 K之间。       []20#2*2版新教材教\辅备~课资&源[]

答案 (1)高温　(2)熵变　(3)927.8～1 709.4 K　(4) C