第4节 化学反应进行的方向
课后提能 层级练
层级一 基础达标练
1．下列说法中不正确的是( ) A．体系有序性越高，熵值就越低 B．自发过程可能导致体系的熵增大 C．吸热反应不可以自发进行 D．同种物质气态时熵值最大
解析：选C 体系混乱度越高，熵值越大；同种物质气态时混乱度最大，熵值最大；吸热反应也有可能自发进行。
2．(2019·葫芦岛三中高二月考)下列过程是非自发的是( ) A．水由高处向低处流 C．铁在潮湿空气中生锈 答案：D
3．下列说法完全正确的是( ) A．自发进行的反应均是放热反应 B．ΔS为正值的反应均能自发进行 C．物质的量增加的反应，ΔS为正值
D．CaCO3(s)受热分解为CaO(s)和CO2(g)：ΔS>0 解析：选
D
有些吸热反应也可以自发进行，如
B．天然气的燃烧 D．室温下水结成冰
(NH4)2CO3(s)===NH4HCO3(s)＋NH3(g)，故A错；熵变与反应的自发性有关，但不能独立地作为反应是否自发的判据，故B错；物质的量增加的反应，其混乱度不一定增加，即ΔS不一定为正值，如2H2S(g)＋O2(g)===2H2O(l)＋2S(s)，故C错；CaCO3(s)的分解产生了气体，为熵增加反应，故正确。
4．以下自发反应不可用熵判据来解释的是( )
A．CaCO3(s)＋2HCl(aq)===CaCl2(aq)＋CO2(g)＋H2O(l) B．NH4Cl(s)===NH3(g)＋HCl(g) C．2H2(g)＋O2(g)===2H2O(l) D．2C(s)＋O2(g)===2CO(g)
解析：选C 熵判据是ΔS>0的反应自发进行。A、B、D选项中都有显著的熵增，可用熵判据解释。
5．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＋E ΔH－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
解析：选A 要防止反应发生需满足ΔH－TΔS>0的条件，解不等式得
T>409 K，故A正确。
6．25 ℃和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．是熵减少的反应
D．熵增大效应大于能量效应
解析：选D 吸热，熵变大，能自发，因为熵增大效应大于能量效应，选D。 7．用“>”或“<”填空：
(1)溶解少量蔗糖于水中，ΔS________0。 (2)纯碳和氧气反应生成CO(g)，ΔS________0。 (3)液态水蒸发变成水蒸气，ΔS________0。
(4)CaCO3(s)加热分解生成CaO(s)和CO2(g)，ΔS________0。
解析：(1)蔗糖溶于水形成溶液混乱度增大。(2)反应气体分子数增多是熵增大的过程。(3)液态水变为气态水，是熵值增大的过程。(4)反应气体分子数增多是熵增大的过程。
答案：(1)>(2)>(3)>(4)>
8．已知反应：2NO(g)＋2CO(g)===N2(g)＋2CO2(g)在298 K、101 kPa的条件下，其ΔH＝－113.0 kJ·mol－1，ΔS＝－145.3 J·mol－1·K－1。该反应________(填“能”或“不能”)用于消除汽车尾气中的NO，理由为_______________。
解析：ΔG＝ΔH－TΔS＝－113.0 kJ·mol－1－298 K×(－145.3×10－3 kJ·mol－1·K－1)＝－69.7 kJ·mol－1<0，故理论上该反应能自发进行。
答案：能 该反应的ΔH－TΔS＝－69.7 kJ·mol－1<0，说明该反应在理论上是可行的，所以有可能用于消除汽车尾气中的NO
层级二 应试提能练
1．能用焓判据判断下列过程方向的是( ) A．湿的衣服经过晾晒变干 B．硝酸铵溶于水
C．100 ℃时的水蒸气凝结成水
D．25 ℃、101 kPa时2N2O5(g)===4NO2(g)＋O2(g) ΔH＝＋56.7 kJ·mol－1能自发进行
解析：选C 湿衣服经过晾晒变干和硝酸铵溶于水都是自发过程，该过程虽然吸收热量，但熵值增大，熵增效应超过了能量效应；100 ℃时水蒸气凝结成水是自发过程，因为该过程释放了能量，使体系能量降低，符合题意；D项中反
应是吸热反应，同时又是熵增反应，熵增效应超过了能量效应。
2．反应2AB(g)===C(g)＋3D(g)在高温时能自发进行，反应后体系中物质的总能量升高，则该反应的ΔH、ΔS应为( )
A．ΔH<0，ΔS>0 C．ΔH>0，ΔS>0
B．ΔH<0，ΔS<0 D．ΔH>0，ΔS<0
解析：选C 该反应中气体的物质的量增加，ΔS>0。反应后体系中物质的总能量升高，说明正反应是吸热反应，ΔH>0。
3．下列反应中，一定不能自发进行的是( )
A．2KClO3(s)===2KCl(s)＋3O2(g) ΔH＝－78.03 kJ·mol－1 ΔS＝＋1 110 J·mol－1·K－1
1
B．CO(g)=== C(石墨，s)＋O2(g) ΔH＝＋110.5 kJ·mol－1 ΔS＝－
289.36 J·mol－1·K－1
C．4Fe(OH)2(s)＋2H2O(l)＋O2(g)===4Fe(OH)3(s) ΔH＝－444.3 kJ·mol
－1
ΔS＝－280.1 J·mol－1·K－1
D．NH4HCO3(s)＋CH3COOH(aq)===CO2(g)＋CH3COONH4(aq)＋H2O(l)
ΔH＝＋37.3 kJ·mol－1 ΔS＝＋184.0 J·mol－1·K－1
解析：选B A项，反应为放热的熵增加反应，一定能自发进行；C项，焓变对反应的方向起决定性作用，ΔH－TΔS<0，在一定条件下反应能自发进行；D项，熵变对反应的方向起决定性作用，ΔH－TΔS<0，在一定条件下反应能自发进行。
4．下列内容与结论相对应的是( ) 选项 A B C 内容 H2O(g)变成H2O(l) 硝酸铵溶于水可自发进行 一个反应的ΔH>0，ΔS>0 结论 ΔS>0 因为ΔS>0 反应一定不自发进行 D H2(g)＋F2(g)===2HF(g) ΔH＝－271 kJ·mol－1 ΔS＝＋8 J·mol－1·K－1 反应在任意外界条件下均可自发进行 解析：选B 物质由气态变为液态，ΔS<0，A错误；NH4NO3溶于水是吸热的熵增加过程，正是因为ΔS>0，使过程可自发进行，B正确；ΔH>0，ΔS>0时，在高温下能自发进行，C错误；因反应的ΔH、ΔS均是在标准状况下测定的，故反应能否自发进行与外界条件有关，D错误。
5．汽车尾气(含烃类、CO、NO与SO2等)是城市主要污染源之一，治理的办法之一是在汽车排气管上装催化转化器，它使NO与CO反应生成可参与大气生态循环的无毒气体，其反应原理是2NO(g)＋2CO(g)===N2(g)＋2CO2(g)。由此可知，下列说法中正确的是( )
A．该反应是熵增大的反应
B．该反应不能自发进行，因此需要合适的催化剂
C．该反应能自发进行，高温和催化剂条件只是加快反应的速率 D．该反应能自发进行，因为正反应是吸热反应
解析：选C 只使用催化剂便可使尾气发生转化，故此反应能自发进行；因反应是气体物质的量减小的反应，故熵减小；因熵减小不利于反应自发，故自发进行的原因是反应放热。
6．灰锡结构松散，不能用于制造器皿，而白锡结构坚固，可以制造器皿。现把白锡制成的器皿放在0 ℃、100 kPa的室内存放，它是否会变成灰锡而不能再继续使用。
(已知在0 ℃、100 kPa条件下白锡转化为灰锡的反应焓变和熵变分别为Δ
H＝－2 180.9 J·mol－1，ΔS＝－6.61 J·mol－1·K－1，当ΔH－TΔS<0时能自发反应)( )
A．会 C．不能确定
B．不会
D．升高温度才会
解析：选A 在等温、等压条件下，自发反应总是向着ΔH－TΔS<0的方向
人教版选修4 第2章第4节 化学反应进行的方向 作业
