第三节 化学反应的方向
题组一 自发过程和自发反应
1．下列关于自发过程的叙述正确的是( )
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
2．下列反应属于非自发反应的是( )
A．铁与稀盐酸反应
B．氢气在氧气中燃烧生成水
C．水分解变成氢气和氧气
D．氨气和氯化氢相遇变成氯化铵
3．下列说法不正确的是( )
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，则该反应是熵增反应
C．碳酸铵[2CO3]在室温下就能自发地分解产生氨气是因为外界给予了能量
D．CO(g)＋2H2(g)===CH3OH(l)是一个熵减反应
题组二 自由能(复合判据)与反应进行方向的判断
4．下列叙述不正确的是( )
A．混乱度减小的吸热反应一定不能自发进行
B．在温度、压强一定条件下，自发反应总是向ΔG＝ΔH－TΔS＜0的方向进行
C．碳酸氢钠加热可以分解，因为升高温度利于熵增的方向自发进行
D．水结冰的过程不能自发进行的原因是熵减的过程，改变条件也不可能自发进行
5．下列内容与原因或结论不对应的是( )
选项 内容 原因或结论
A H2O(g)变成H2O(l) 该过程ΔS>0
B 硝酸铵溶于水可自发进行 因为ΔS>0
C 一个反应的ΔH>0、ΔS<0 该反应不能自发进行
D H2(g)＋F2(g)2HF(g)的ΔH＝－271 kJ· mol－1、ΔS＝＋8 J·mol－1·K－1 该反应在任何温度下均可自发进行
6.实现“节能减排”和“低碳经济”的一个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)，如图表示该反应过程中能量(单位为kJ·mol－1)的变化。下列关于该反应的说法正确的是( )
A．ΔH＞0，ΔS＞0 B．ΔH＞0，ΔS＜0
C．ΔH＜0，ΔS＜0 D．ΔH＜0，ΔS＞0
7．在图①中A、B两个容器里，分别收集着两种不同的理想气体。若将中间活塞打开，两种气体分子立即都占有了两个容器(如图②)。下列关于此过程的说法错误的是( )
A．此过程是体系从混乱程度小向混乱程度大变化的过程，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．此过程从有序到无序，混乱度增大
D．此过程是自发可逆的
8．研究化学反应进行的方向对于反应设计等具有重要意义，下列说法正确的是( )
A．ΔH<0、ΔS>0的反应在低温时不能自发进行
B．在其他外界条件不变的情况下，汽车排气管中使用催化剂，可以改变产生尾气的反应的方向
C．反应CaCO3(s)===CaO(s)＋CO2(g)在室温下不能自发进行，说明该反应的ΔH<0
D．高温下，反应MgCl2(l)===Mg(l)＋Cl2(g)能自发进行，则其ΔH>0、ΔS>0
9．下列对化学反应预测正确的是( )
选项 化学方程式 已知条件 预测
A M(s)===X(g)＋Y(s) ΔH>0 它是非自发反应
B 4M(s)＋N(g)＋2W(l)===4Q(s) 常温下，自发进行 ΔH>0
C 4X(g)＋5Y(g)===4W(g)＋6G(g) 能自发进行 ΔH可能大于0
D W(s)＋G(g)===2Q(g) ΔH>0 任何温度都自发进行
10．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，它会不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ΔH＝－2 180.9 J·mol－1，ΔS＝－6.61 J·
mol－1·K－1)( )
A．会变成灰锡
B．不会变成灰锡
C．不能确定
D．升高温度才会变成灰锡
11．反应：CH3OH(l)＋NH3(g)===CH3NH2(g)＋H2O(g)在某温度下才能自发向右进行，若反应的|ΔH|＝17 kJ·mol－1，该温度下|ΔH－TΔS|＝17 kJ·mol－1，则下列选项正确的是( )
A．ΔH＞0，ΔH－TΔS<0
B．ΔH<0，ΔH－TΔS＞0
C．ΔH＞0，ΔH－TΔS＞0
D．ΔH<0，ΔH－TΔS<0
12. 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，反应原理：2NO(g)＋2CO(g)===N2(g)＋2CO2(g)，在298 K、100 kPa下，ΔH＝－113 kJ·mol－1、 ΔS＝－145 J·mol－1·K－1。下列说法中错误的是( )
A．该反应中反应物的总能量高于生成物的总能量
B．该反应常温下不能自发进行，因此需要高温和催化剂
C．该反应常温下能自发进行，高温和催化剂只是加快反应的速率
D．汽车尾气中的这两种气体会与血红蛋白结合而使人中毒
13．已知一个可逆反应，若正反应为自发过程，则其逆反应为非自发过程，反之，亦然。
(1)已知2CO(g)CO2(g)＋C(s)，T＝980 K时，ΔH－TΔS＝0。当体系温度低于980 K时，估计ΔH－TΔS________(填“大于”“小于”或“等于”，下同)0；当体系温度高于980 K时，估计ΔH－TΔS________0。
(2)电子工业中清洗硅片上SiO2(s)的反应为SiO2(s)＋4HF(g)===SiF4(g)＋2H2O(g) ΔH(298.15 K)＝－94.0 kJ·mol－1、ΔS(298.15 K)＝－75.8 J·mol－1·K－1，设ΔH和ΔS不随温度而变化，则此反应自发进行的温度范围是________。
14．(2022·浙江杭州二中高二月考)地下水中的氮污染主要是由NO引起的，人们对NO的转化进行了长时间的研究，目前主要有物理方法、化学方法和生物方法，其中化学方法主要包含活泼金属还原法和催化反硝化法。催化反硝化法是一种经济可行的脱氮方法，其原理是在Pd/Cu双金属催化剂作用下，H2将硝酸盐还原成氮气：2NO＋5H2N2＋2OH－＋4H2O。
(1)下列说法错误的是________(填字母)。
A．氮肥NH4NO3溶于水的过程中熵值增大
B．在酸性条件下，活泼金属与NO反应属于自发反应
C．Pd/Cu双金属催化剂是该反应是否能自发发生的决定因素
(2)已知：2NO(aq)＋5H2(g)N2(g)＋2OH－(aq)＋4H2O(l)的ΔH＝＋a kJ·mol－1，ΔS＝＋b J·
mol－1·K－1(a、b均为正值)，该反应____________(填“能”“不能”或“无法判断是否能”)自发进行。
15. 回答下列问题：
(1)催化剂在一定条件下可直接光催化分解CO2，发生反应：2CO2(g)===2CO(g)＋O2(g)，该反应的ΔH________(填“>”或“<”，下同)0，ΔS________0，在低温下，该反应________(填“能”或“不能”)自发进行。
(2)已知在100 kPa、298 K时石灰石分解反应CaCO3(s)===CaO(s)＋CO2(g)的ΔH>0、ΔS>0。
①常温下，该反应________(填“能”或“不能”，下同)自发进行。
②据本题反应数据分析，温度________成为反应进行方向的决定因素。
(3)已知CaSO4(s)＋CO(g)CaO(s)＋SO2(g)＋CO2(g) ΔH＝＋218 kJ·mol－1，该反应能够自发进行的反应条件是________。
(4)某吸热反应能自发进行，则该反应的ΔS________(填“>”或“<”)0。
第三节 化学反应的方向
1．C 2.C 3.C
4．D [混乱度减小的吸热反应是ΔS＜0、ΔH>0的反应，该反应的ΔH－TΔS>0，一定不能自发进行，故A正确；自发反应有向ΔG＜0的方向进行的趋势，即温度、压强一定时，ΔG＝ΔH－TΔS＜0的反应可自发进行，故B正确；碳酸氢钠加热可以分解，即升高温度反应能自发进行，由于该反应生成的气体增多，ΔS>0，所以升高温度利于熵增的方向自发进行，故C正确；水结冰的过程是熵减的放热过程，通常情况下不能自发进行，但降温时该过程能自发进行，故D错误。]
5．A 6.C 7.D
8．D [对于ΔH<0、ΔS>0的反应，任何温度下都有ΔH－TΔS<0，即在任何温度下反应均能自发进行，A项错误；催化剂只能改变反应速率，不改变反应的方向，B项错误；反应CaCO3(s)===CaO(s)＋CO2(g)的ΔS>0，由于在室温下不能自发进行，所以此时ΔG＝ΔH－TΔS
>0，即该反应的ΔH>0，C项错误；反应MgCl2(l)===Mg(l)＋Cl2(g)的ΔS>0，高温下该反应能自发进行，则ΔH>0，D项正确。]
9．C 10.A 11.A
12．B [该反应是放热反应，反应物的总能量高于生成物的总能量，A项正确；常温下，ΔH－TΔS＝－113 kJ·mol－1－298 K×[－145 J·mol－1·K－1]×10－3 kJ·J－1＜0，故常温下该反应可自发进行，高温和催化剂只是加快反应速率，B项错误，C项正确；CO和NO均会与血红蛋白结合而使人中毒，D项正确。]
13．(1)小于 大于 (2)T＜1 240 K
14．(1)C (2)无法判断是否能
解析 (1)NH4NO3溶于水时混乱度增大，其熵值增大，A项正确；活泼金属易失去电子，酸性条件下NO具有强氧化性，二者反应属于自发反应，B项正确；决定反应是否为自发反应的因素是反应物自身的性质，C项错误。
(2)ΔH－TΔS＝a kJ·mol－1－b×10－3 kJ·mol－1·K－1×T K，由于无法判断a和bT×10－3值的相对大小，故无法确定ΔH－TΔS是大于0还是小于0，所以无法判断该反应是否能自发进行。
15．(1)> > 不能 (2)①不能 ②能 (3)高温 (4)>
