高中化学人教版 (2019)选择性必修1第三节 化学反应的方向课后练习题

化学反应的方向

(40分钟　70分)

一、选择题(本题包括10小题，每小题5分，共50分)

1．(2021·泰安高二检测)某化学学习小组查阅资料可知：N2(g)＋2O2(g)===2NO2(g)　ΔH＝＋62 kJ·mol－1，他们对反应的自发性进行了讨论，下列结论合理的是(　　)

A．任何温度下都能自发进行

B．较高温度下可自发进行

C．较低温度下可自发进行

D．任何温度下都不能自发进行

【解析】选D。反应N2(g)＋2O2(g)===2NO2(g)　ΔH＝＋62 kJ·mol－1，即该反应的ΔH＞0、ΔS＜0，而反应的ΔH－TΔS始终大于0，所以该反应在任何温度下都不能自发进行。

2．(2021·昌吉高二检测)已知：ΔG＝ΔH－TΔS，当ΔG＜0的，反应能自发进行，ΔG＞0时反应不能自发进行。某反应2AB(g) C(g)＋3D(g)在高温时能自发进行，在低温下不能自发进行，则该反应的正反应的ΔH、ΔS应为(　　)

A．ΔH＜0，ΔS＜0　　　　 B．ΔH＜0，ΔS＞0

C．ΔH＞0，ΔS＜0       D．ΔH＞0，ΔS＞0

【解析】选D。化学反应能否自发进行，取决于焓变和熵变的综合判据，当ΔG＝ΔH－T·ΔS＜0时，反应能自发进行，ΔH＜0，ΔS＜0时，在低温下能自发进行，故A错误；当ΔH＜0，ΔS＞0时，ΔG＝ΔH－T·ΔS＜0，在任何温度都能自发进行，故B错误；ΔH＞0，ΔS＜0时，任何温度下反应都不能自发进行，故C错误；ΔH＞0，ΔS＞0时，在低温下不能自发进行，在高温下能自发进行，故D正确。

3．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．由焓判据和熵判据组合成的复合判据，将更适合于所有的过程

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

【解析】选D。焓判据和熵判据都不全面，应采用复合判据ΔG＝ΔH－TΔS，对于CaCO3分解的反应是一个ΔH>0而ΔS>0的反应，所以只有在较高温度下，ΔG＝ΔH－TΔS<0反应自发进行。

4．(2021·淄博高二检测)下列关于自发反应的说法正确的是(　　)

A．所有自发进行的化学反应都是放热反应

B．石墨转化为金刚石是自发的化学反应

C．由能量判据和熵判据组合而成的复合判据，将更适合于所有的过程

D．同一物质的固、液、气三种状态的熵值相同

【解析】选C。反应能否自发取决于焓变和熵变的复合判据，对于吸热反应，在一定温度下也能自发进行，故A错误；石墨转化为金刚石是吸热熵减型反应，根据ΔG＝ΔH－TΔS，升高温度或降低温度都不能使该反应从不自发转为自发，故B错误；ΔG＝ΔH－TΔS＜0时，反应能自发进行，适合于所有的过程，所以由能量判据和熵判据组合而成的复合判据，将更适合于所有的过程，故C正确；熵值表示混乱度的大小，混乱度越大，熵值越大，同一物质的固态、液态、气态混乱度依次增大，故D错误。

5．水煤气的主要成分为CO和H2，工业上常利用CH4和H2O来制备水煤气，原理为CH4(g)＋H2O(g)===CO(g)＋3H2(g)　ΔH＞0。对于该反应的下列判断正确的是(　　)

A．ΔS＜0

B．在热力学上趋势很大

C．任何温度下均能自发进行

D．在ΔG＜0时能自发进行

【解析】选D。A.该反应为气体物质的量增大的熵增反应，故A错误；B.该反应为吸热反应，在热力学上趋势不大，故B错误；C.该反应在ΔG＜0时才能自发进行，故C错误；D.ΔG＜0时反应能自发进行，故D正确。

6．(2021·黄冈高二检测)下列说法不正确的是(　　)

A．NH4NO3溶于水吸热，所以其溶解于水不是自发过程

B.同一种物质气态时熵值最大，液态时次之，固态时熵值最小

C．反应(NH4)2CO3(s)===NH4HCO3(s)＋NH3(g)的熵值增加

D．由于合成氨反应ΔH＜0，ΔS＜0，所以该反应低温下能自发进行

【解析】选A。铵盐溶于水虽吸热，但溶于水熵增，该过程可自发进行，故A错误；同一物质的固、液、气三种状态的熵值依次增大，所以同一种物质气态时熵值最大，液态时次之，固态时熵值最小，故B正确；(NH4 )2 CO3(s)

===NH4HCO3(s)＋NH3(g)，反应前没有气体，反应后生成气体，为熵值增加的反应，故C正确；由于合成氨反应ΔH＜0，ΔS＜0，则低温下，该反应ΔG＝ΔH－TΔS＜0能自发进行，故D正确。

7．下列对化学反应方向的说法，正确的是(　　)

A．同一物质的固液气三种状态的熵值递减

B．常温下反应2Na2SO3(s)＋O2(g)===2Na2SO4(s)能自发进行，则ΔH＜0

C．CaCO3(s)===CaO(s)＋CO2(g)　ΔH＞0，ΔS＞0，不论在何种条件下都不可能自发

D．因为焓变和熵变都与反应的自发性有关，因此焓变或熵变均可以单独作为判断反应能否自发进行的判据

【解析】选B。A.同一物质的固液气三种状态的熵值递增，故A错误；B.反应的ΔS＜0，由ΔG＝ΔH－T·ΔS＜0，反应可自发进行可知，ΔH＜0，故B正确；C.能自发进行，应满足ΔH－T·ΔS＜0，ΔH＞0，ΔS＞0，则应在高温下进行，故C错误；D.在温度、压强一定的条件下，焓因素和熵因素共同决定一个化学反应的方向，ΔH－TΔS＜0，则能自发进行；ΔH－TΔS＞0，则不能自发进行，故D错误。

8．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)

【解析】选B。气体体积减小，ΔS＜0，故A不选；2N2O5(g)===4NO2(g)＋O2(g)的ΔS＞0，高温下能自发进行，可知ΔH＞0，故B选；气体体积减小，ΔS＜0，且ΔH＜0，故C不选；气体体积增大，ΔS＞0，任何温度下均能自发进行的反应，可知ΔH＜0，故D不选。

9．深海中存在可燃冰(CH4·nH2O固体)。已知：CH4·nH2O(s) CH4(g)＋

nH2O(l)　Q(Q＞0)深海中能够存在可燃冰，是因为深海具有以下条件中的(　　)

A．低温高压　　　　　　　　 B．高温低压

C．低温低压         D．高温高压

【解析】选A。CH4·nH2O(s) CH4(g)＋nH2O(l)　Q(Q＞0)正反应为吸热反应，降低温度，平衡逆向移动，增大压强，平衡逆向移动，因此深海中能够存在可燃冰是因此深海具备了低温、高压，故A正确。

10．以下自发反应可以用熵判据来解释的是(　　)

A．N2(g)＋2O2(g)===2NO2(g)

ΔH＝＋67.7 kJ·mol－1

B．CaO(s)＋CO2(g)===CaCO3(s)

ΔH＝－175.7 kJ·mol－1

C．(NH4)2CO3(s)===NH4HCO3(s)＋NH3(g)

ΔH＝＋74.9 kJ·mol－1

D．2H2(g)＋O2(g)===2H2O(l)

ΔH＝－285.8 kJ·mol－1

【解析】选C。A.反应的ΔH＞0，ΔS＜0，难以自发进行，故A错误；B.ΔH＜0，ΔS＜0，焓变为主要因素，不能用熵判据解释，故B错误；C.反应的ΔH＞0，反应能自发进行，原因是ΔS＞0，可满足ΔH－T·ΔS＜0，能自发进行，故C正确；D.ΔH＜0，ΔS＜0，焓变为主要因素，不能用熵判据解释，故D错误。

二、非选择题(本题包括1小题，共20分)

11．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－1

ΔS＝160.4 J·mol－1·K－1，则

(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)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，所以根据ΔH－TΔS可知在温度较高的时候，可能小于0。

(3)根据ΔH－TΔS<0时，反应可自发进行，

则有T>≈1 111.6 K。

答案：(1)不能　(2)能　(3)1 111.6 K

(20分钟　30分)

一、选择题(本题包括2小题，每小题5分，共10分)

1．(2021·天津高二检测)下列说法中，不正确的是(　　)

A．乙烯聚合为聚乙烯的反应是熵减的过程，ΔS＜0

B．金属钠和水的反应是熵增、放热、自发进行的反应

C．ΔH＜0的反应均能够自发进行

D．氯气和消石灰的反应是熵减、自发进行的，一定是放热的反应

【解析】选C。乙烯聚合为聚乙烯，为气体体积减小的反应，是熵减的过程，ΔS＜0，故A正确；钠与水反应放热，且生成气体，ΔH＜0、ΔS＞0，则ΔH－TΔS＜0，是熵增、放热、自发进行的反应，故B正确；ΔH－TΔS＜0的反应可自发进行，则ΔH＜0的反应不一定能够自发进行，故C错误；氯气和消石灰的反应是熵减、自发进行的，则ΔH－TΔS＜0，则ΔH＜0，一定是放热的反应，故D正确。

2．闪电时空气中的N2和O2会发生反应：N2(g)＋2O2(g)===2NO2(g)　ΔH＝＋180.50 kJ·mol－1，ΔS＝247.3 J·mol－1·K－1，若不考虑温度对该反应焓变的影响，则下列说法中正确的是(　　)

A．在1 000 ℃时，此反应能自发进行

B．在1 000 ℃时，此反应不能自发进行

C．该反应能自发进行的最低温度约为730 ℃

D．该反应能自发进行的最高温度约为730 K

【解析】选A。ΔH＝＋180.50 kJ·mol－1，ΔS＝247.3 J·mol－1·K－1，当ΔH－TΔS＝0时，T＝≈730 K，即温度高于730 K时，ΔH－TΔS＜0，反应能够自发进行，注意0℃时是273 K，A、1 000 ℃是1 273 K，在此温度下反应能够自发进行，故A正确，B错误；C、730 ℃为1 003 K，该反应能自发进行的最低温度约为730 K，故C错误；D、该反应能自发进行的最低温度约为730 K，故D错误。

二、非选择题(本题包括2小题，共20分)

3．(10分)二氧化锰是化学工业中常用的氧化剂和有机合成中的催化剂，其主要制备方法是碳酸锰热分解，反应原理为2MnCO3＋ O22MnO2＋2CO2。经研究发现该反应过程为①MnCO3MnO＋ CO2↑；

②2MnO ＋O22MnO2。

回答下列问题：

(1)某温度下该平衡体系的压强为p，CO2、O2的物质的量分别为n1和n2，用平衡分压代替平衡浓度，碳酸锰热分解反应的平衡常数K＝____________(分压＝总压×物质的量分数)；K与反应①、②的平衡常数K1、K2的关系为______________。

(2)反应②在低温下能自发进行，则其ΔH________0(填“>”“<”或“＝”)。

【解析】(1)根据题意和题给反应方程式知，碳酸锰热分解反应的平衡常数表达式K＝p2(CO2)/p(O2)＝；K1＝p(CO2)、K2＝1/p(O2)，K与K1、K2关系为K＝KK2。

(2)当ΔH－TΔS＜0时反应自发进行，反应②为气体物质的量减少的熵减反应，ΔS＜0，且在低温下能自发进行，则其ΔH＜0。

答案：(1)　K＝KK2　(2)<

4．(10分)某化学科研小组研究在其他条件不变时，改变某一条件对反应aA(g)＋bB(g) cC(g)表示的化学平衡的影响，得到如下图像(图中p表示压强，T表示温度，n表示物质的量，α表示转化率，φ表示体积分数)。

分析图像，回答下列问题：

(1)在图像反应Ⅰ中，若p1>p2，则此正反应为______(填“放热”或“吸热”)的反应，也是一个气体分子数__________(填“减小”或“增大”)的反应，由此判断，此反应若能自发进行，必须满足的条件是__________。

(2)在图像反应Ⅱ中，T1__________T2(填“>”“<”或“＝”)，该反应的正反应为__________(填“放热”或“吸热”)的反应。

(3)在图像反应Ⅲ中，若T1>T2，则该反应能否自发进行？______________________。

【解析】(1)反应Ⅰ中，恒压下温度升高，α(A)减小，即升高温度平衡逆向移动，则正反应为放热反应，ΔH<0；由p1>p2知恒温时压强增大，α(A)增大，说明此反应为气体分子数减小的反应，即为熵减反应，ΔS<0。放热、熵减反应只能在低温下自发进行。

(2)反应Ⅱ中，T2温度下反应先达到平衡状态，说明T2>T1，温度越高，平衡时C的物质的量越小，即升高温度平衡向左移动，则正反应为放热反应，ΔH<0。

(3)反应Ⅲ中，恒温下压强对φ(A)没有影响，说明压强变化不影响反应平衡，此反应为气体分子数不变的反应，反应过程中熵变很小，ΔS≈0，若T1>T2，恒压下温度越高φ(A)越大，说明升高温度平衡向左移动，正反应为放热反应，ΔH<0，则ΔH－TΔS<0，反应能自发进行。

答案：(1)放热　减小　低温　(2)<　放热　(3)能自发进行