课时作业14：2.4化学反应进行的方向

[基础过关]
一、自发过程的判断
1．下列过程是非自发的是()
A．水由高处向低处流B．天然气的燃烧
C．铁在潮湿的空气中生锈D．室温下液态水结成冰
答案 D
解析本题考查的是自发过程的判断。

自然界中的水由高处向低处流、天然气的燃烧、铁在潮湿的空气中生锈、室温下冰的融化都是自发过程，其逆向都是非自发的，故正确答案为D。

2．知道了某过程有自发性之后，则()
A．可判断出过程的方向
B．可确定过程是否一定会发生
C．可预测过程发生完成的快慢
D．可判断过程的热效应
答案 A
解析判断某反应是否自发，只是判断反应的方向，与是否会发生、反应的快慢、反应的热效应无关。

二、化学反应进行的方向与焓变的关系
3．下列关于焓变与反应方向的叙述中正确的是()
A．化学反应的焓变与其反应的方向无关
B．化学反应的焓变直接决定了反应的方向
C．反应焓变为正值时不利于反应自发进行
D．焓变为负值的反应都能自发进行
答案 C
解析可逆反应的两个反应其焓变的数值相等，但是符号(变化趋势)相反，故A项错误；焓变对反应方向有直接影响，但不能决定反应进行的方向，B项错误；焓变为负值的反应多数能自发进行，但有的也不是自发反应，D项错误；焓变为正值，吸收热量，体系能量升高，
不利于反应自发进行，C项正确。

4．下列自发反应可用焓判据来解释的是()
A．2N2O5(g)===4NO2(g)＋O2(g)
ΔH＝＋56.7 kJ·mol－1
B．(NH4)2CO3(s)===NH4HCO3(s)＋NH3(g)
ΔH＝＋74.9 kJ·mol－1
C．2H2(g)＋O2(g)===2H2O(l)
ΔH＝－572 kJ·mol－1
D．CaCO3(s)===CaO(s)＋CO2(g)
ΔH＝＋178.2 kJ·mol－1
答案 C
解析焓判据是指ΔH<0的反应，一般是自发的。

只有C项符合题意。

5．碳铵(NH4HCO3)在室温下就能自发地分解产生氨气，下列有关说法中正确的是() A．碳铵分解是因为生成了易挥发的气体，使体系的熵增大
B．碳铵分解是因为外界给予了能量
C．碳铵分解是吸热反应，根据焓判据，不能自发分解
D．碳酸盐都不稳定，都能自发分解
答案 A
解析本题考查化学反应进行方向的判据，放热反应常常是容易进行的过程，吸热反应有些也是自发反应；自发反应的熵不一定增大，可能减小，也可能不变。

过程的自发性只能用于判断过程的方向，是否能实现还要看具体的条件。

故选A。

三、化学反应进行的方向与熵变的关系
6．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加的反应，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
解析一个反应的ΔH－TΔS<0则是自发的，可看出ΔH和ΔS都对反应有影响，不能由单方面决定，A、B错误；熵增加即ΔS>0，放热反应的ΔH<0，代入公式得ΔH－TΔS<0，故
是自发的，C对；非自发的反应，可以通过改变条件，使ΔH、T、ΔS发生改变，从而使ΔH －TΔS<0，达到自发，D错误。

7．对下列过程的熵变的判断不正确的是()
A．溶解少量食盐于水中：ΔS>0
B．纯碳和氧气反应生成CO(g)：ΔS>0
C．水蒸气变成液态水：ΔS>0
D．CaCO3(s)加热分解为CaO(s)和CO2(g)：ΔS>0
答案 C
解析水蒸气变成液态水是熵减小的过程。

8．25 ℃、1.01×105 Pa时，反应2N2O5(g)===4NO2(g)＋O2(g)ΔH＝＋56.7 kJ·mol－1自发进行的原因是()
A．是吸热反应
B．是放热反应
C．是熵减小的反应
D．熵增大效应大于能量效应
答案 D
解析该反应是吸热反应，根据焓判据是不能自发进行的，说明该反应之所以能够自发进行是由于熵增效应，并且熵增效应大于能量效应。

四、复合判据的应用
9．反应CH3OH(l)＋NH3(g)===CH3NH2(g)＋H2O(g)在某温度下自发向右进行，若反应的|ΔH|＝17 kJ·mol－1，|ΔH－TΔS|＝17 kJ·mol－1，则下列正确的是()
A．ΔH＞0，ΔH－TΔS＜0
B．ΔH＜0，ΔH－TΔS＞0
C．ΔH＞0，ΔH－TΔS＞0
D．ΔH＜0，ΔH－TΔS＜0
答案 A
解析某温度下反应自发向右进行，说明ΔH－TΔS＜0，即ΔH－TΔS＝－17 kJ·mol－1，若ΔH＝－17 kJ·mol－1，则ΔS＝0，不符合事实，故ΔH＝17 kJ·mol－1＞0，所以选A项。

10．已知在等温等压条件下，化学反应方向的判据为
ΔH－TΔS<0反应能自发进行
ΔH－TΔS＝0反应达到平衡状态
ΔH－TΔS>0反应不能自发进行
设反应A===D＋EΔH－TΔS＝(－4 500＋11T)J·mol－1，要防止反应发生，温度必须() A．高于409 K
B．低于136 K
C．高于136 K而低于409 K
D．低于409 K
答案 A
解析要防止反应发生需满足ΔH－TΔS>0的条件，解不等式得T>409K，故A正确。

[能力提升]
11．已知C2H5OH(l)===C2H4(g)＋H2O(l)液态的ΔH＝＋45.78 kJ·mol－1，ΔS＝＋126.19 J·mol－1·K－1。

(1)请通过计算判断此反应在298 K时能否自发进行___________________________________ ______________________________________________________________________________。

(2)该反应发生的条件是__________________________________________________________ ______________________________________________________________________________。

答案(1)ΔH－TΔS＝45.78 kJ·mol－1－298 K×126.19×10－3 kJ·mol－1·K－1＝8.18 kJ·mol－1＞0，故此反应在298 K的温度下不能自发进行。

(2)170 ℃，浓H2SO4(作催化剂，脱水剂)
12．某化学兴趣小组专门研究了氧族元素及其某些化合物的部分性质，所查资料信息如下：
①酸性：H2SO4>H2SeO4>H2TeO4；
②氧、硫、硒与氢气化合越来越难，碲与氢气不能直接化合；
③由某元素的单质生成等物质的量的氢化物的焓变情况如图所示。

请回答下列问题：
(1)H2与S化合的反应______热量(填“放出”或“吸收”)。

(2)已知H2Te分解反应的ΔS>0，请解释为什么Te和H2不能直接化合：____________
_______________________________________________________________________________。

(3)上述资料信息中能够说明硫元素的非金属性强于硒元素的是________(填序号)。

答案 (1)放出 (2)因为化合时ΔH >0，ΔS <0，ΔH －T ΔS >0，故反应不能自发进行 (3)①②③
解析 (1)由图示可知H 2与硫化合的反应ΔH <0，故为放热反应。

(2)由图示可知H 2与Te 化合的反应ΔH >0，H 2Te 分解时ΔS >0，则化合生成H 2Te 的ΔS <0，即ΔH －T ΔS >0，故反应不能自发进行。

13．二氧化碳捕集、存储和转化是当今化学研究的热点问题之一。

(1)用钌的配合物作催化剂，一定条件下可直接光催化分解CO 2，发生反应：2CO 2(g)===2CO(g)＋O 2(g)，该反应的ΔH ______0，ΔS ______0(填“>”、“<”或“＝”)，在低温下，该反应________(填“能”或“不能”)自发进行。

(2)CO 2转化途径之一是利用太阳能或生物质能分解水制H 2，然后将H 2与CO 2转化为甲醇或其他化学品。

你认为该方法需要解决的技术问题有________。

a ．开发高效光催化剂
b ．将光催化制取的氢气从反应体系中有效分离，并与CO 2发生催化转化
c ．二氧化碳及水资源的供应
答案 (1)> > 不能 (2)ab
解析 该反应是分解反应，且CO 燃烧时放热，所以该反应为吸热反应，即ΔH >0，因气体的物质的量增多，所以ΔS >0。

ΔH －T ΔS <0时，反应可自发进行，所以在低温下，该反应不能自发进行。

[拓展探究]
14．(1)在冶金工业中，以C 作为还原剂，温度高于980 K 时的氧化产物是以CO 为主，低于980 K 时以CO 2为主。

已知2CO(g)CO 2(g)＋C(s)，T ＝980 K 时，ΔH －T ΔS ＝0。

当体系温度低于980 K 时，估计ΔH －T ΔS 的正负符号为________；当体系温度高于980 K 时，ΔH －T ΔS 的正负符号为________。

(2)已知298 K 时由石墨生成金刚石反应的ΔH ＝＋1.895 kJ ·mol －1，ΔH －T ΔS ＝2.866 kJ·mol －1，又知石墨的熵S 石＝5.694 J·mol －1·K －
1，求金刚石的熵S 金，这两种碳的同素异形体哪种更有序？(化学反应的熵变是产物的总熵与反应物的总熵之差)_______________________ _____________________________________________________________________________。

答案(1)负正
(2)S金＝2.436 J·mol－1·K－1，金刚石更有序。

解析(1)温度高于980 K时C的氧化产物是以CO为主，说明反应2CO(g)CO2(g)＋C(s)逆向进行，因此，当体系温度高于980 K时，ΔH－TΔS的正负符号为正；温度低于980 K 时C的氧化产物是以CO2为主，说明反应2CO(g)CO2(g)＋C(s)正向进行，因此，当体系温度低于980 K时，ΔH－TΔS的正负符号为负。

(2)石墨生成金刚石反应为：C石―→C金，ΔH－TΔS＝ΔH－T(S金－S石)＝2.866 kJ·mol－1，即1.895 kJ·mol－1－298 K×(S金－5.694)×10－3 kJ·mol－1·K－1＝2.866 kJ·mol－1，解得S金＝2.436 J·mol－1·K－1。

通过上面的计算知
S金＜S石，则金刚石比石墨更有序。