人教版高中化学选择性必修1第二章化学反应速率与化学平衡第三节化学反应的方向练习含答案

第二章化学反应速率与化学平衡
第三节化学反应的方向
基础过关练
题组一自发过程与自发反应
1.下列说法中正确的是()
A.能够自发进行的反应一定是放热反应
B.自发反应的熵一定增大,非自发反应的熵一定减小
C.知道了某过程有自发性之后,可预测过程发生反应的快慢
D.熵增且放热的反应一定是自发反应
2.(2024陕西榆林统考)化学与生活息息相关。

下列不能自发进行的是
()
A.墨汁加到清水中使整杯水变黑
B.水在0 ℃以下结为冰
C.石灰石转化为生石灰
D.水从高处往低处流
题组二焓变、熵变
3.(2024浙江温州中学期中)在下列变化中,体系熵减的是()
A.硝酸铵溶于水
B.固体碘升华
C.氯酸钾分解制备氧气
D.乙烯聚合为聚乙烯
4.(2023安徽合肥期中)如图所示,在图(1)中A、B两容器里分别收集着两种互不作用的理想气体。

压强不变,若将中间活塞打开[如图(2)],
两种气体分子立即都占满了两个容器。

这是一个不需要外界的任何作用的过程。

关于此过程下列说法错误的是()
(1)(2)
理想气体的自发混合
A.是从混乱度小向混乱度大的方向变化的过程,即熵增的过程
B.为自发过程,而且没有热量的吸收或放出
C.从有序到无序
D.只有在一定温度下,此过程是自发进行的
5.(经典题)(2024湖北华中师范大学第一附属中学月考)下列有关说法不正确的是()
A.Na与H2O的反应是熵增的放热反应,该反应能自发进行
B.某吸热反应能自发进行,因此该反应一定是熵增反应
C.通常情况下,一个放热且熵增的反应也有可能非自发进行
D.反应NH3(g)+HCl(g) NH4Cl(s)在室温下可自发进行,则该反应的ΔH<0
题组三化学反应方向的判断
6.汽车尾气(含烃类、CO、NO与SO2等)治理办法之一是在汽车排气管上装催化转化器,反应原理为2NO(g)+2CO(g) N2(g)+2CO2(g),在298 K、101 kPa下,ΔH=-113 kJ·mol-1、ΔS=-145 J·mol-1·K-1。

下列说法错误的是() A.由ΔH=-113 kJ·mol-1可知,当有2 mol NO(g)被消耗时反应放出113 kJ的热量
B.可根据计算ΔG是否小于0,判断常温下该反应是否能自发进行
C.使用催化剂可以加快反应速率
D.该反应是熵增的反应
7.(2024山东泰安一中月考)下列说法正确的是()
A.常温下反应C(s)+CO2(g) 2CO(g)不能正向自发进行,则该反应的ΔH<0
B.反应2Mg(s)+CO2(g) C(s)+2MgO(s)能正向自发进行,则该反应的ΔH<0
C.P4(s)+3NaOH(aq)+3H2O(l) 3NaH2PO2(aq)+PH3(g)ΔH>0,该反应常温下能正向自发进行,则ΔS<0
D.反应SiO2(s)+3C(s) SiC(s)+2CO(g)常温下不能正向自发进行,则该反应的ΔH<0
能力提升练
题组一反应焓变、熵变的分析与判断
1.(2023浙江杭州联考)氧气在生产生活中有广泛的应用,1 mol O2随温度升高时的熵(S)的变化示意图如图,下列说法不正确的是()
A.由图可知,1 mol O2(g)的熵值不是定值
B.物质的熵值与物质的组成、状态、温度等因素有关
C.熵值由94 J·mol-1·K-1→170 J·mol-1·K-1的过程中O2由液态转化为气态
D.相同温度和压强下,O4(g)、O3(g)、O2(g)的熵值依次减小
2.(易错题)(2024黑龙江大庆实验中学期中)氮化硼(BN)是重要的无机材料,可通过下面两个反应制得:
反应Ⅰ:2B(s)+N2(g) 2BN(s)
反应Ⅱ:B2O3(s)+2NH3(g) 2BN(s)+3H2O(g)
已知反应Ⅰ常温下能自发进行,反应Ⅱ常温下不能自发进行。

下列说法错误的是()
A.常温下反应Ⅰ的ΔG<0,但无法判断化学反应速率快慢
B.反应Ⅰ的ΔS<0,ΔH<0
C.性能优良的催化剂可使反应Ⅱ在常温下自发进行
D.反应Ⅱ中有极性键的断裂与生成
题组二复合判据与化学反应的方向
3.(2024广东广州铁一中学月考)焦炭常用于冶炼工业。

已知反应
①:2C(s)+O2(g) 2CO(g);反应②:2CO(g)+O2(g) 2CO2(g)。

反应①、②的反应趋势与温度关系如图所示,下列说法错误的是()
A.反应②2CO(g)+O2(g) 2CO2(g)的ΔS<0、ΔH<0
B.983 K是两个反应主次趋势变化的转折点
C.L1对应反应①
D.当温度低于983 K时,氧化产物以反应②生成CO2为主
4.(2024湖南长沙月考)已知甲烷隔绝空气在不同温度下有可能发生两个反应: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,在图书馆查到了
如下数据:
①的ΔH(298 K)=+74.848 kJ·mol-1,ΔS(298 K)=80.674 J/(mol·K)
②的ΔH(298 K)=+376.426 kJ·mol-1,ΔS(298 K)=220.211 J/(mol·K)
请帮助这位同学解答如下问题:
(1)反应②在(填“高温”或“低温”)下自发进行。

(2)反应①在常温下(填“能”或“不能”)自发进行。

(3)求算制取炭黑的允许温度范围:。

答案与分层梯度式解析
基础过关练
1.D有些吸热反应也能自发进行,A错误;有些自发反应的熵减小,有
些非自发反应的熵增大,B错误;某过程的自发性与反应快慢没有直接
联系,C错误;熵增且放热的反应的ΔH-TΔS<0,一定是自发反应,D正确。

2.C石灰石转化为生石灰需要在高温条件下进行,该变化过程不是自发进行的,C符合题意。

3.D硝酸铵溶于水使自由移动离子增多,熵增,A不符合题意;固体碘
升华,混乱程度增加,B不符合题意;氯酸钾分解制备氧气使得气体分子
数增加,混乱程度增加,熵增,C不符合题意;乙烯聚合为聚乙烯,气体分子数减少,混乱程度减小,熵减,D符合题意。

4.D从图(1)到图(2)的过程是由有序到无序的过程,为混乱度增加的过程,而且没有热量的吸收或放出,A、B、C正确;两种互不作用的理想气体等压混合,是一个不伴随能量变化的熵增过程,在任何温度下都是自发的过程,D错误。

5.C Na与水反应生成H2,ΔS>0,此反应为放热反应,ΔH<0,故ΔH-
TΔS<0,该反应能自发进行,A正确;吸热反应的ΔH>0,能自发进行必须满足ΔH-TΔS<0,所以ΔS>0,B正确;当反应是熵增且放热的反应时,一定满足ΔH-TΔS<0,反应一定能自发进行,C错误;反应NH3(g)+HCl(g) NH4Cl(s)为熵减的反应,若在室温下可自发进行,ΔH-TΔS<0,ΔS<0,则一定有ΔH<0,D正确。

6.D由2NO(g)+2CO(g) N2(g)+2CO2(g)ΔH=-113 kJ·mol-1可知,2 mol NO(g)被消耗时反应放出113 kJ的热量,A正确;根据
ΔG=ΔH-TΔS=-113 kJ·mol-1-[298×(-145×10-3)] kJ·mol-1=-69.79 kJ·mol-1<0,可判断常温下该反应能自发进行,B正确;催化剂可加快化学反应速率,C正确;根据ΔS可知该反应是熵减的反应,D错误。

7.B C(s)+CO2(g) 2CO(g)为熵增反应,常温下反应不能正向自发进行,则该反应的ΔH>0,A错误;反应2Mg(s)+CO2(g)
C(s)+2MgO(s)为熵减反应,能正向自发进行,则反应的ΔH<0,B正
确;P4(s)+3NaOH(aq)+3H2O(l) 3NaH2PO2(aq)+PH3(g)ΔH>0,且反应常温下能正向自发进行,则为熵增反应,即ΔS>0,C错误;反应
SiO2(s)+3C(s) SiC(s)+2CO(g)为熵增反应,室温下不能正向自发进行,则该反应的ΔH>0,D错误。

能力提升练
1.D由题图可知,1 mol O2(g)的熵值随温度的升高而增大,可见1 mol O2(g)的熵值不是定值,A正确。

物质的熵值与物质的组成、状态、温度等因素有关,B正确。

等量的同一种物质,其熵值大小关系为气态>液态>固态,图像中出现的熵值由59 J·mol-1·K-1→67 J·mol-1·K-1、94 J·mol-1·K-1→170 J·mol-1·K-1两个突变,是氧气状态的改变导致的,其中熵值由94 J·mol-1·K-1→170 J·mol-1·K-1是氧气由液态变为气态的过程,C正确。

在同温同压下,物质的熵值的大小和其物质的量成正比,由于三者的物质的量大小关系未知,其熵值大小无法确定,D错误。

2.C常温下反应Ⅰ的ΔG<0,说明反应可以自发进行,但不能判断化学反应速率的快慢,A正确;2B(s)+N2(g) 2BN(s)是熵减的反应,ΔS<0,该反应常温下能自发进行,则ΔH<0,B正确;反应Ⅱ在常温下不能自发进行,催化剂不能使不能自发进行的反应变为能自发进行的反应(易错点),C错误;反应Ⅱ中有N—H键的断裂及O—H键的生成,故反应Ⅱ中有极性键的断裂与生成,D正确。

3.C反应②的ΔS<0,273 K时能自发进行,要满足ΔG=ΔH-TΔS<0,则ΔH<0,A正确;相同条件下,ΔG越小,说明它能够反应的趋势越大,983 K时两反应的ΔG相等,之后两反应的ΔG大小关系发生变化,反应主次趋势发生变化,所以983 K是反应主次趋势变化的转折点,B正确;温度大于0,反应①的ΔS>0,则-ΔS<0,所以斜率小于0,L2对应反应①,C错
误;当温度低于983 K 时,L 1的ΔG 更小,L 1对应反应②,所以以反应②为主,氧化产物以CO 2为主,D 正确。

4.答案 (1)高温 (2)不能 (3)927.8~1 709.4 K
解析 (1)当ΔH -T ΔS <0时,反应能自发进行,由题给数据可知,反应②自发进行时反应温度T >
376.426 kJ·mol −1220.211×10−3kJ/(mol·K)≈1 709.4 K,则该反应在高温下才能自发进行。

(2)由题给数据可知,常温下,反应①ΔH -T ΔS =+74.848 kJ·mol -1-
80.674×10-3 kJ/(mol·K)×298 K≈50.807 kJ·mol -1>0,则该反应常温下不能自发进行。

(3)由题给数据可知,反应①自发进行时反应温度
T >74.848 kJ·mol −1
80.674×10−3kJ/(mol·K)≈927.8 K,反应②自发进行时反应温度T >1 709.4 K,则利用甲烷制取炭黑温度控制在927.8~1 709.4 K 内。