2.3化学反应的方向同步练习题
一、选择题
1．下列关于化学反应中热量变化的说法，正确的是
A．吸热反应都不能自发进行
B．放热反应的生成物键能之和大于反应物键能之和
C．甲烷作为燃料其热值比氢的热值高
D．把煤制成水煤气(CO和H2)，会提高燃烧放出的热量
2．中国研究人员研制出一种新型复合光催化剂，利用太阳光在催化剂表面实现高效分解水，其主要过程如图所示：
则下列说法不正确的是
A．过程I和II都吸热
B．过程II中形成的化学键有H-H、O-O
C．过程III涉及的物质转化为：H2O2→H2↑+O2↑
D．该总反应△S＞0
3．生产钛的方法之一是将金红石()转化为，再进一步还原得到钛。转化为有直接氯化法和碳氯化法，相关能量示意图如下所示。下列说法不正确的是
A．将反应物固体粉碎可以加快直接氯化，碳氯化的反应速率
B．可推知
C．判断直接氯化反应能否自发进行需要综合考虑体系的焓变和熵变
D．对于碳氯化反应，温度升高，平衡时的产率变小
4．相同温度和压强下，关于物质熵的大小比较合理的是
A．
B．
C．1molP(s，白磷)＞1molP(s，红磷)
D．
5．下列反应在任意温度下一定能自发进行的是
A．
B．
C．
D．
6．下列说法正确的是
A．2C(s)+O2(g)=2CO(g) △H=-221kJ/mol，则碳的燃烧热等于110.5kJ/mol
B．C(石墨，s)=C(金刚石，s) △H=+1.9kJ/mol，则金刚石比石墨稳定
C．CaCO3(s)=CaO(s)+CO2(g) △H>0，△S>0，则不论在何种条件下都不可能自发进行
D．用CH3COOH溶液和NaOH溶液反应测定中和热：CH3COOH(aq)+NaOH(aq)=CH3COONa(aq)+H2O(aq) △H>-57.3kJ/mol
7．以下判断正确的是
A．C(s)+CO2(g)=2CO(g) △H＞0，该反应常温下不能自发
B．2Mg(s)+O2(g)=2MgO(s) △H＜0，该反应高温才能自发
C．自发反应的熵一定增大，非自发反应的熵一定减小
D．放热反应都可以自发进行，而吸热反应不能自发进行
8．下列有关化学反应方向及其判据的说法中错误的是
A．1molH2O在不同状态时的熵值：S[H2O(s)]
C．反应CaCO3(s) CaO(s)+CO2(g) △H>0，能否自发进行与温度有关
D．常温下，反应C(s)+CO2(g)=2CO(g)不能自发进行，则该反应的△H>0
9．下列对化学反应预测一定正确的是
选项 化学反应方程式 已知条件 预测
A 它是非自发反应
B 常温下能自发反应
C ，且能自发反应
D 能自发进行
A．A B．B C．C D．D
10．下列说法错误的是
A．焓变是决定反应能否自发进行的一个重要因素
B．非自发进行的反应一定不可能发生
C． 是非自发反应
D．相同物质的量的同种物质气态时熵值最大，固态时熵值最小
11．化学反应的方向：对于可逆反应而言，有正向进行和逆向进行两个方向。一般地，判断反应方向有“焓判据”和“熵判据”两种判断方法。在此之前我们要先了解“熵”的概念。熵()的定义式为，其中为体系混乱度，为玻尔兹曼常数，熵单位为J·K-1·mol-1；越大系统混乱度越大，规定(开氏温标下，0K=-273.15℃即绝对零度，开氏温标每增加1K，摄氏温标增加1℃)：
即在绝对零度下任何完美的纯净的晶体的熵值为0，对于同一种物质，其熵值：气态>液态>固态。
焓判据：放热反应体系能量降低，因此具有自发进行(指没有任何外力做功的情况下能够“自己”进行)的倾向。
熵判据：反应体系具有自发向熵增的方向进行的倾向。
但是仅凭焓判据和熵判据都存在特例，无法概况全部化学反应，因此1876年美国化学家吉布斯引入了一个新的热力学函数——吉布斯自由能()，其物理意义是一个化学反应可被利用来做有用功的能力，根据吉布斯-亥姆霍兹方程式：
因此有在压强与温度恒定时，若则正反应自发，若 则逆反应自发，若 反应达到化学平衡。对于一个均为正的反应，下列可以使其正向进行的是
A．置于低温条件下
B．置于高温条件下
C．加入合适的催化剂
D．将产物及时分离
12．关于反应3O2（g）2O3（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
13．NH3是重要的化工原料，可用于某些配合物的制备，如NiSO4溶于氨水形成[Ni(NH3)6]SO4。工业上常采用氨氧化法制硝酸，其流程是将氨和空气混合后通入灼热的铂铑合金网，反应生成NO(g)，生成的一氧化氮与残余的氧气继续反应生成二氧化氮：2NO(g)+O2(g)=2NO2(g)；ΔH=-116.4kJ·mol-1。随后将二氧化氮通入水中制取硝酸。工业上一般用石灰乳吸收硝酸工业尾气(NO和NO2)，由于NO不能被碱吸收，一般控制NO和NO2约为1∶1通入石灰乳，净化尾气的同时又可制得混凝土添加剂Ca(NO2)2。对于反应2NO(g)+O2(g)2NO2(g)，下列说法正确的是
A．该反应能够自发的原因是ΔS>0
B．工业上使用合适的催化剂可提高NO2的生产效率
C．升高温度，该反应v(逆)增大，v(正)减小，平衡向逆反应方向移动
D．2molNO(g)和1molO2(g)中所含化学键键能总和比2molNO2(g)中大116.4kJ·mol-1
14．研究表明，在等温、等压及除了体积功以外不做其他功的条件下，化学反应的方向可以用反应的焓变和熵变来综合判断，判据为ΔH-TΔS。任何温度下都能正向自发进行的一项是
A．CH4(g) = C(s) ＋2H2(g) ΔH=＋74.8 kJ·mol-1 ΔS=＋80.7 J·mol-1·K-1
B．C2H2(g)＋3H2(g)= 2CH4(g) ΔH=-376.4 kJ·mol-1 ΔS=-220.2J·mol-1·K-1
C．2CO(g)=2C(s，石墨)＋O2(g) ΔH=＋221.0 kJ·mol-1 ΔS=-178.8J·mol-1·K-1
D．2KClO3(s)=2KCl(s)+3O2(g) ΔH=-78.0 kJ·mol-1 ΔS=＋494.4J·mol-1·K-1
15．具有难挥发性的二硫化钽(TaS2)可采用如图装置提纯。将不纯的TaS2粉末装入石英管一端，抽真空后引入适量碘并封管，置于加热炉中，发生反应的化学方程式如下：TaS2(s)+2I2(g)=TaI4(s)+S2(g) △H＞0。下列说法错误的是
A．该反应的△S＞0
B．不纯的TaS2粉末应放在高温区，提纯后的TaS2在低温区生成
C．高温区Tal4(g)的浓度大于低温区的
D．高温区和低温区的相等
二、填空题
16．红磷和发生反应生成和，反应过程和能量关系如图所示(图中的表示生成产物的数据)。
根据上图回答下列问题：
(1)和反应生成的热化学方程式为_______。
(2)分解成和的热化学方程式为_______，已知该反应的为，则该反应自发的温度范围为T_______(保留1位小数)。
(3)和分两步反应生成的_______一步反应生成的_______(填“>”、“<”或“=”)。
(4)与足量水充分反应，最终生成两种酸，其化学方程式是_______。
17．②在一定温度范围内催化剂活性较大，超过温度范围，催化剂活性降低，由图可知迅速上升段是催化剂活性随温度升高而增大，与温度升高共同使NOx的去除反应速率增大；上升阶段缓慢主要是温度上高引起的NOx的去除反应速率增大但催化剂活性降低。课本里介绍的合成氨技术叫哈伯法，是德国诺贝尔化学奖获得者哈伯发明的。其合成原理为：△H＜0，△S＜0。
(1)下列关于工业合成氨的说法不正确的是___________
A．因为△H＜0，所以该反应一定能自发进行
B．因为△S＜0，所以该反应一定不能自发进行
C．在高温下进行是为了提高反应物的转化率
D．使用催化剂加快反应速率是因为催化剂降低了反应的△H
(2)在恒温恒容密闭容器中进行合成氨的反应，下列能说明该反应已达到平衡状态的是___________
a．容器内N2、H2、NH3的浓度之比为1∶3∶2
b．v正(N2)=v逆(H2)
c．容器内压强保持不变
d．混合气体的密度保持不变
18．工业上常利用CO2和NH3合成尿素[CO(NH2)2]，该可逆反应分两步进行，整个过程中的能量变化如图所示。
回答下列问题：
(1)合成尿素反应的中间产物为__；
(2)反应Ⅰ逆反应的活化能__(填“>”或“<”)反应Ⅱ正反应的活化能；
(3)反应Ⅰ是__(填“放热”或“吸热”)反应；
(4)合成尿素的反应：2NH3(g)+CO2(g)CO(NH2)2(l)+H2O(1)，则焓变△H=__(用E1、E2表示)；熵变△S__0(填“>”“<”或“=”)。
【参考答案】
一、选择题
1．B
解析：A．CaCO3(s)=CO2(g)+CaO(s)为吸热反应，但该反应熵增大，高温可以自发，A错误；
B．焓变=反应物键能之和-生成物键能之和，生成物键能之和大于反应物键能之和，则焓变小于0，为放热反应，B正确；
C．氢气热值1.4×108J/kg，甲烷热值为5.02×107/kg，氢气的热值更高，C错误；
D．依据能量守恒可知，煤制气的过程中不能增加煤燃烧放出的热量，但能提高燃料的利用率，D错误；
综上所述答案为B。
2．A
解析：A．断裂化学键需吸收能量，形成化学键会释放能量。根据图示可知过程I是断裂化学键过程，此过程会吸收能量；过程II是形成化学键过程，该过程会放出热量，A错误；
B．根据图示过程可知：过程II中形成的化学键有H-H、O-O，B正确；
C．根据图示可知：过程III是H2O2分解产生H2、O2，故可以表示反应过程的物质转化为：H2O2→H2↑+O2↑，C正确；
D．该变化起始反应物是H2O，最终生成物是H2、O2，总反应方程式为：2H2O 2H2↑+O2↑，根据总方程式可知：反应后气体物质的量增多大，气体体积增大，体系的混乱程度增大，故△S＞0，D正确；
故合理选项是A。
3．B
解析：A．将反应物固体粉碎，增大反应物的接触面积，可以加快直接氯化，碳氯化的反应速率， A正确；
B．根据图示写出热化学方程式①，②，方程式②-①，得，，B错误；
C．因为，反应能自发进行，所以判断反应能否自发进行需要综合考虑体系的焓变和熵变，C正确；
D．碳氯化反应为放热反应，，温度升高，平衡向逆方向移动，的产率变小，D正确；
故答案选B。
4．C
解析：A．当气体物质的量相等时，气体分子中含有的原子数越多，其熵值就越大，故熵值，A错误；
B．等物质的量的物质，气态物质含有的熵值大于液体物质的熵值，则2 mol H2O(l)＜2 mol H2O(g)，B错误；
C．由于红磷中P的排列比白磷中的P的排列更有序，1molP(s，白磷)＞1molP(s，红磷)，C正确；
D．当气体物质的量相等时，气体分子中含有的原子数越多，其熵值就越大，故熵值1 mol CH4(g)＜1 mol C2H6(g)，D错误；
答案选C。
5．A
【分析】反应自发进行的判断依据是：△H-T△S＜0，当△H＜0，△S＞0，△H-T△S＜0在任意温度下都成立，反应都能自发进行。
解析：A．X2Y2（g）=X2（g）+Y2（g）△H＜0，该反应是放热反应△H＜0，△S＞0，在任意温度下△H-T△S＜0都成立，所以任意条件下能自发进行，故A正确；
B．NH3（g）+HCl（g）=NH4Cl（s）△H＜0，该反应是放热反应△H＜0，△S＜0，高温下不能自发进行，故B错误；
C．CaCO3（s）=CaO（s）+CO2（g）△H＞0，该反应是吸热反应△H＞0，△S＞0，低温下不能自发进行，故C错误；
D．2NaCl+2H2O 2NaOH+Cl2↑+H2↑，该反应是吸热反应△H＞0，△S＞0，低温下不能自发进行，故D错误；
故选A。
6．D
解析：A．燃烧热是在101 kPa时，1 mol物质完全燃烧生成稳定的氧化物时所放出的热量；碳完全燃烧生成二氧化碳，故碳的燃烧热不等于110.5kJ/mol，A错误；
B．C(石墨，s)=C(金刚石，s) △H=+1.9kJ/mol，焓变大于零，说明金刚石能量高于石墨，则金刚石不如石墨稳定，B错误；
C．CaCO3(s)=CaO(s)+CO2(g) △H>0，△S>0，根据△H-T△S<0反应可自发进行，则该反应在高温下可自发进行，C错误；
D．中和反应为放热反应，焓变小于零，醋酸为弱酸电离吸收热量，故用CH3COOH溶液和NaOH溶液反应测定中和热：CH3COOH(aq)+NaOH(aq)=CH3COONa(aq)+H2O(aq) △H>-57.3kJ/mol，D正确；
故选D。
7．A
解析：A．在高温下△G=△H-T△S＜0反应能进行，△H＞0，该反应常温下不能自发，故A正确；
B．△G=△H-T△S＜0反应能进行，由于△H＜0，则该反应在常温就能自发进行，故B错误；
C．自发进行的反应熵值不一定增大，化学反应的方向由焓变和熵变共同决定，非自发反应的熵不一定减小，故C错误；
D．不能根据焓变判断反应的自发性，放热反应不一定都是自发进行的，吸热反应也可能是自发进行，如碳酸氢铵的分解，故D错误；
故选A。
8．B
解析：A．同种物质的聚集状态不同，混乱度不同，熵值不同，熵值的大小顺序为：气体＞液体＞固体，则1molH2O在不同状态时的熵值：S[H2O(s)]＜S[H2O(g)]，A正确；
B．放热反应在一定的条件下可以自发进行，吸热反应在一定的条件下也可以自发进行，如常温下碳酸铵能自发地分解产生氨气，B错误；
C．该反应是一个熵增的吸热反应，△H＞0、△S＞0，常温时，△H-T△S＞0，反应不能自发进行，高温时，△H-T△S<0，反应能自发进行，则该反应能否自发进行与温度有关，C正确；
D．该反应是一个熵增的反应，△S＞0，常温下，反应不能自发进行说明△H-T△S＞0，则该反应为吸热反应，△H＞0，D正确；
故选B。
9．C
解析：A．反应中气体分子数增大，则，又因，则反应高温自发，A错误；
B．反应，常温下能自发反应，不能确定是放热反应还是吸热反应，B错误；
C．反应，，且能自发反应，则该反应的，C正确；
D．反应属于气体分子数减小的反应，，又能自发进行，则必有，D错误；
故选C。
10．B
解析：A．化学反应自发进行的判据有焓判据和熵判据，因此焓变是决定反应能否自发进行的一个重要因素，A正确；
B．自发反应是在一定的条件下，不需要外力就可以自动进行的反应，非自发进行的反应在一定外力作用下是可以发生的，B错误；
C．该反应，，任何温度下都不能自发进行，是非自发反应，B正确；
D．相同物质的量的同种物质气态时熵值最大，液态时次之，固态时最小，D正确；
故选B。
11．B
【分析】根据题意可知，在压强与温度恒定时，正向自发。
解析：结合上述分析，对于，的反应来说，温度高才能使，即置于高温条件下能正向自发，B项符合题意。
答案选B。
12．B
解析：该反应的反应物能量比生成物能量低，为吸热反应，ΔH>0，该反应是熵减的化学反应，ΔS<0，选B。
13．B
解析：A．该反应正向为气体分子数减少，属于熵减过程，故该反应能自发进行的原因是该反应为放热反应，A错误；
B．使用合适的催化剂，可降低该反应活化能，提高单位时间内反应物转化率和NO2的产率，B正确；
C．升高温度，正逆反应速率均增大，C错误；
D．由所给信息知，2 mol NO与1 mol O2反应生成2 mol NO2放热116.4 kJ，根据化学反应能量变化与化学键关系知，2 mol NO与1 mol O2总键能比2 mol NO2总键能小116.4 kJ/mol，D错误；
故答案选B。
14．D
解析：A．该反应ΔH＞0，ΔS＞0，高温条件下满足ΔH-TΔS＜0，反应自发，A不符合题意；
B．该反应ΔH＜0，ΔS＜0，低温条件下满足ΔH-TΔS＜0，反应自发，B不符合题意；
C．该反应ΔH＞0，ΔS＜0，任何温度条件下都不满足ΔH-TΔS＜0，反应不自发，C不符合题意；
D．该反应ΔH＜0，ΔS＞0，任何温度下都满足ΔH-TΔS＜0，反应自发，D符合题意；
综上所述答案为D。
15．D
解析：A．，由题目可知，△H＞0，T＞0，<0，则△S＞0，故A正确；
B．TaS2的转化反应是吸热反应，高温区进行TaS2的转化，低温区进行逆反应生成TaS2，故B正确；
C．高温区进行正向反应，同时生成Tal4(g)，低温区进行逆向反应同时消耗Tal4(g)，故高温区Tal4(g)的浓度大于低温区，故C正确；
D．高温区进行正向反应，生成S2(g)和消耗I2(g)，低温区进行逆向反应生成I2(g)消耗S2(g)，故高温区大于低温区的，故D错误；
故选D。
二、填空题
16．(1)P(s)+ Cl2(g)═PCl3(g)△H=-306 kJ/mol
(2) PCl5(g)═PCl3(g)+Cl2(g)△H=+93kJ mol-1 T>547.1K
(3) －399 kJ/mol =
(4)PCl5+4H2O═H3PO4+5HCl
解析：（1）根据图示可知：P(s)+Cl2(g)═PCl3(g)，反应物的总能量大于生成物的总能量，该反应是放热反应，反应热为△H=-306 kJ/mol，则热化学方程式为：P(s)+ Cl2(g)═PCl3(g) △H=-306 kJ/mol；
（2）由图可知，1molPCl5分解成PCl3和Cl2需要吸收93kJ的能量，
则反应的热化学方程式为PCl5(g)═PCl3(g)+Cl2(g) △H=+93kJ mol-1，==，该反应自发进行的判据，则93-0.17T<0，解得T>547.1K；
（3）根据盖斯定律，P和Cl2分两步反应和一步反应生成PCl5的△H应该是相等的，P和Cl2分两步反应生成1 molPCl5的热化学方程式：
P(s)+ Cl2(g)═PCl3(g)△H1=—306 kJ/mol，Cl2(g)+PCl3(g)═PCl5(g)△H2=—93 kJ/mol；P和Cl2一步反应生成1molPCl5的△H3=—306 kJ/mol+(—93 kJ/mol)=—399 kJ/mol，由图象可知，P和Cl2分两步反应生成1molPCl5的△H3=—306kJ/mol—(+93kJ/mol)=—399kJ/mol，根据盖斯定律可知，反应无论一步完成还是分多步完成，生成相同的产物，反应热相等，则P和Cl2一步反应生成1molPCl5的反应热等于P和Cl2分两步反应生成1molPCl5的反应热，故答案为：－399 kJ/mol；=；
（4）PCl5与足量水充分反应，最终生成两种酸：磷酸和盐酸，由原子守恒可知化学方程式为PCl5+4H2O═H3PO4+5HCl。
17． ABCD c
解析：(1)A．反应自发进行需要根据△H-T△S＜0判断，只靠△H判断不准确，故A错误；
B．根据△H-T△S＜0判断反应的自发性，只靠△S判断不准确，故B错误；
C．该反应为放热反应，高温不利于反应物的转化，在高温下进行，是为了加快反应速率，故C错误；
D．使用催化剂加快反应速率是因为催化剂降低了反应的活化能，催化剂不能改变反应的△H，故D错误；
故答案为：ABCD；
(2)a．容器内N2、H2、NH3的浓度之比为1∶3∶2不能说明各组分含量保持不变，不能说明反应达到平衡状态，故a不选；
b．3v正(N2)=v逆(H2)，反应达到平衡，则v正(N2)=v逆(H2)没有达到平衡状态，故b不选；
c．该反应前后气体分子数发生变化，恒容容器内压强保持不变，说明各组分含量保持不变，反应达到平衡，故c选；
d．混合气体总质量不变，恒容容器中气体的体积不变，则气体的密度始终保持不变，混合气体的密度保持不变，不能说明反应达到平衡，故d不选；
故答案为：c。
18． NH2COONH4 ＞ 放热 E2-E1 ＜
解析：(1) 从图象可知，合成尿素的过程中生成了NH2COONH4，其为合成尿素反应的中间产物，故答案为：NH2COONH4；
(2) 活化能是指化学反应中反应物分子到达活化分子所需的最小能量，由图象可知，反应Ⅰ逆反应的活化能大于反应Ⅱ正反应的活化能，故答案为：＞；
(3)由图象可知，反应Ⅰ生成物的能量低于反应物的能量，为放热反应，故答案为：放热；
(4) 2NH3(g)+CO2(g)CO(NH2)2(l)+H2O(1)为放热反应，△H=生成物的总能量-反应物的总能量＜0，即△H= E2-E1；由于该反应气体分子数减少的反应，所以熵值减小，即△S＜0，故答案为：E2-E1；＜0
