鲁科版 (2019)选择性必修1第1节 化学反应的方向当堂达标检测题

课时分层作业(八)　化学反应的方向

 (建议用时：40分钟)

[合格过关练]

1．下列关于自发过程的叙述中，正确的是(　　)

A．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

B．需要加热才能进行的过程肯定不是自发过程

C．同一可逆反应的正、逆反应在不同条件下都有自发的可能

D．非自发过程在任何条件下都不可能变为自发过程

C　[在一定条件下，不用借助外力即可自动进行的过程为自发过程，所以自发过程也需要特定的条件，A、B项错误；可逆反应在不同的条件下，可以向不同方向自发进行，故C项正确；改变条件，可以使非自发过程转变为自发过程，D项错误。]

2．以下反应均为自发反应，其中不能用焓变解释的是(　　)

A．2Na(s)＋Cl2(g)===2NaCl(s)　ΔH＜0

B．C3H8(g)＋5O2(g)===3CO2(g)＋4H2O(l)　ΔH＜0

C．2NH4Cl(s)＋Ca(OH)2(s)===2NH3(g)＋CaCl2(s)＋2H2O(l)　ΔH＞0

D．2Mg(s)＋O2(g)===2MgO(s)　ΔH＜0

C　[C项反应的ΔH＞0，由焓变判断反应不能自发进行，而题给条件是能自发进行，所以C项中的反应不能用焓变解释。]

3．水结冰的过程的焓变和熵变正确的是(　　)

A．ΔH＞0，ΔS＜0 B．ΔH＜0，ΔS＞0

C．ΔH＞0，ΔS＞0 D．ΔH＜0，ΔS＜0

D　[H2O(l)―→H2O(s)为ΔS＜0的放热(ΔH＜0)过程。]

4．下列关于化学反应的焓变的叙述中，正确的是(　　)

A．化学反应的焓变与反应的方向性无关

B．化学反应的焓变直接决定了反应的方向

C．焓变为正的反应都是吸热反应

D．焓变为正的反应都能自发进行

C　[焓变与反应的方向性有关，A项错误；化学反应的焓变不能直接决定化学反应的方向，B项错误；焓变为正的反应，体系内能增大，为吸热反应，C项正确；焓变不能作为直接判断反应能否自发进行的依据，要结合熵变进行判断，D项错误。]

5．(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或气态物质，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。]

6．根据所学知识判断，下列反应在任何温度下都不能自发进行的是(　　)

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

B　[ΔH－TΔS＞0的反应在任何温度下均不能自发进行，即ΔH＞0、ΔS＜0的反应符合题意，B项正确。]

7．(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。]

8．下列说法不正确的是(　　)

A．焓变是一个与反应能否自发进行有关的因素，多数能自发进行的反应是放热反应

B．熵增加有利于反应的自发进行，熵减小的反应常温下都不会自发进行

C．在同一条件下不同物质有不同的熵值，其体系的无序程度越大，熵值越大

D．一个反应能否自发进行与焓变和熵变的共同影响有关

B　[焓变是一个与反应能否自发进行有关的因素，多数能自发进行的反应是放热反应，A正确；熵增加有利于反应的自发进行，熵减小的反应常温下也可能自发进行，如氯化氢和氨气在常温下可以化合生成氯化铵，B错误；在同一条件下不同物质有不同的熵值，其体系的无序程度越大，熵值越大，C正确；一个反应能否自发进行与焓变和熵变的共同影响有关，ΔH－TΔS＜0的反应能自发进行，D正确。]

9．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。]

10．(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。]

11．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。]

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．节能减排是指节约物质资源和能量资源，减少废弃物和环境有害物的排放。

(1)实现“节能减排”和“低碳经济”的一项重要课题就是如何将CO2转化为可利用的资源。目前工业上有一种方法是用CO2来生产燃料甲醇，一定条件下发生反应：CO2(g)＋3H2(g)CH3OH(g)＋H2O(g)，如图所示为该反应过程中的能量(kJ·mol－1)变化：

下列关于该反应的说法正确的是________(填序号)。

A．ΔH>0，ΔS>0   B．ΔH>0，ΔS<0

C．ΔH<0，ΔS<0 D．ΔH<0，ΔS>0

(2)将煤加工成水煤气可降低污染并提高燃料的利用率。将水蒸气通过红热的炭即产生水煤气，反应方程式为C(s)＋H2O(g)===H2(g)＋CO(g)，该反应的ΔH＝＋131.3 kJ·mol－1，ΔS＝＋133.7 J·mol－1·K－1。该反应在常温下________(填“能”或“不能”)自发进行。

[解析]　(1)由图像可知，反应物的总能量高于反应产物的总能量，反应放热，ΔH＜0；该反应为反应前后气体分子数减小的反应，则ΔS＜0。(2)由于ΔG＝ΔH－TΔS＝＋131.3 kJ·mol－1－298 K×0.133 7 kJ·mol－1·K－1≈91.46 kJ·mol－1＞0，所以该反应在常温下不能自发进行。

[答案]　(1)C　(2)不能

[素养培优练]

14．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。]

15．(双选)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)催化剂,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低于生成物的总能量

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

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

16．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；反应物气体的系数之和大于反应产物气体的系数之和，故此反应属于熵减反应，即ΔS<0；A正确。]

17．反应CH3OH(l)＋NH3(g)―→CH3NH2(g)＋H2O(g)在某温度时才能自发向右进行，若该反应的ΔH＝＋17 kJ·mol－1，|ΔH－TΔS|＝17 kJ·mol－1，则下列关系中正确的是(　　)

A．ΔS＞0，ΔH－TΔS＜0

B．ΔS＜0，ΔH－TΔS＞0

C．ΔS＞0，ΔH－TΔS＞0

D．ΔS＜0，ΔH－TΔS＜0

A　[ΔH＝＋17 kJ·mol－1＞0，ΔS＞0，在某温度时能自发向右进行，|ΔH－TΔS|＝17 kJ·mol－1，只有ΔH－TΔS＝－17 kJ·mol－1＜0。]

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

反应①的ΔH(298 K)＝＋74.848 kJ·mol－1，ΔS(298 K)＝

＋80.674 J·mol－1·K－1；

反应②的ΔH(298 K)＝＋376.426 kJ·mol－1，ΔS(298 K)＝

＋220.211 J·mol－1·K－1。

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)判断反应②高温自发还是低温自发：________(填“高温”或“低温”)。

(2)通过计算判断反应①在常温下能否自发进行____(填“能”或“不能”)。

(3)求算制取炭黑的允许温度范围___________________________________。

[解析]　(1)ΔH－TΔS＜0时反应才能自发进行，因反应②的ΔH＞0、ΔS＞0，所以该反应自发进行所需要的温度条件为T＞＝≈

1 709.4 K，即反应②在高温下能自发进行。(2)反应①在常温下时，ΔH－TΔS＝74.848 kJ·mol－1－80.674×10－3kJ·mol－1·K－1×298 K≈50.807 kJ·mol－1＞0，所以该反应常温下不能自发进行。(3)甲烷生成炭黑和H2时，ΔH－TΔS＝74.848 kJ·mol－1－80.674×10－3kJ·mol－1·K－1×T＜0，得T＞927.8 K，即甲烷生成炭黑的最低温度为927.8 K。甲烷生成乙炔时，ΔH－TΔS＝376.426 kJ·mol－1－220.211×10－3

kJ·mol－1·K－1×T＜0，得T＞1 709.4 K，即温度高于1 709.4 K时，甲烷生成乙炔和氢气。所以要制取炭黑，温度应控制在927.8 K～1 709.4 K。

[答案]　(1)高温　(2)不能　(3)927.8 K～1 709.4 K