2.3.化学反应的方向专项训练
一、单选题
1．在下列变化中，体系的熵减小的是
A．水结成冰 B．Zn与稀硫酸反应
C．蔗糖在水中溶解 D．KClO3加热分解产生氧气
2．下列不属于自发进行的变化是
A．红墨水加到清水使整杯水变红 B．冰在室温下融化成水
C．电解饱和食盐水 D．铁器在潮湿的空气中生锈
3．下列反应△S>0的是
A．HCl(g)+NH3(g)=NH4Cl(s)
B．2CO(g)=2C(s)+O2(g)
C．N2(g)+3H2(g)=2NH3(g)
D．CaCO3(s)=CaO(s)+CO2(g)
4．“冰，水为之，而寒于水”关于水凝结成冰的过程的描述正确的是
A．△H>0，△S>0 B．△H>0，△S<0
C．△H<0，△S>0 D．△H<0，△S<0
5．下列变化过程中， S<0的是
A．蔗糖溶于水 B．氢气与氯气合成氯化氢
C．氨气与氯化氢合成氯化铵 D．加热KMnO4制O2
6．以下说法正确的是
A．自发反应在任何条件下都能进行，不自发的反应在任何条件下都不能进行
B．某吸热反应能自发进行，因此该反应是熵增反应
C．放热反应速率总是大于吸热反应速率
D．水变为水蒸气是吸热反应
7．298 K时，合成氨反应：N2(g)＋3H2(g) 2NH3(g) ΔH＝－92.2 kJ/mol ΔS＝－198.2 J/(mol·K)，下列说法中不正确的是
A．合成氨反应是放热反应
B．合成氨反应是熵减小的反应
C．合成氨反应在任何条件下都可自发进行
D．降低温度、增大压强都有利于平衡向生成氨的方向移动
8．臭氧能氧化，故常被用来治理电镀工业中的含氰废水，其化学反应原理为：。下列说法错误的是
A．和是同素异形体
B．该反应是熵增的过程
C．该反应中为氧化产物
D．反应中所涉及的三种气体分子均为非极性分子
9．已知NH4HCO3(s)=NH3(g)+H2O(g)+CO2(g) ΔH=+185.57 kJ·mol-1，下列说法正确的是
A．该反应任何温度下都不能自发进行
B．该反应是一个熵增加的反应
C．其他条件不变，使用催化剂可以改变化学反应进行的方向
D．能自发进行的反应一定是放热反应，不能自发进行的反应一定是吸热反应
10．T℃时，H2还原NO以消除氮氧化物污染的反应2NO(g)+2H2(g)N2(g)+2H2O(g)能自发进行，其正反应速率方程为=kca(NO)cb(H2)，实验得到如下数据：
组别 c(NO)起始/mol·L-1 c(H2)起始/mol·L-1 (正反应)起始/mol·L-1·s-1
I 6.00×10-3 2.00×10-3 2.16×10-3
II 1.20×10-2 2.00×10-3 8.64×10-3
III 6.00×10-3 4.00×10-3 4.32×10-3
下列说法正确的是
A．H2还原NO是熵增的反应 B．正反应一定为吸热反应
C．a=2，b=2 D．T℃时，k的数值为3×104
11．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
12．已知反应2CO(g)=2C(s)+O2(g) ΔH＞0设ΔH和ΔS不随温度而变，下列说法正确的是
A．低温下能自发进行 B．高温下能自发进行
C．低温下不能自发进行，高温下能自发进行 D．任何温度下都不能自发进行
13．实验证明，多数能自发进行的反应都是放热反应。对此说法的理解的叙述中，正确的是（）
A．所有的放热反应都是自发进行的
B．所有的自发反应都是放热的
C．焓变是影响反应是否具有自发性的一种重要因素
D．焓变是决定反应是否具有自发性的判据
14．下列有关自发反应的说法中，正确的是
A．自发反应都是放热反应 B．非自发反应在一定条件下可能发生
C．自发反应一定能自动发生 D．自发反应都是熵增大的反应
15．下列说法或表示方法不正确的是
A．CH4(g)＋2O2(g)＝CO2(g)＋2H2O(g) ΔH＝-801.3 kJ/mol；结论：CH4的燃烧热为-801.3 kJ/mol
B．在稀溶液中：ΔH＝-57.3 kJ/mol，含的稀硫酸与含1molNaOH的固体混合，放出的热量大于57.3kJ
C． ，在任何温度下均可自发进行
D．2CaCO3(s)+2SO2(g)+O2(g)=2CaSO4(s)+2CO2(g)在低温下能自发进行，则该反应的ΔH<0
16．下列关于化学反应方向的说法正确的是
A．凡是放热反应都是自发反应 B．凡是熵增大的反应都是自发反应
C．凡是吸热反应都不是自发反应 D．反应是否自发，需要综合考虑反应焓变和熵变
17．二氧化碳甲烷化技术是资源化利用的有效手段之一，其反应原理为 。已知298 K时，有关物质的相对能量如表所示：
物质
相对能量/() 0 -75 -242 -393
下列说法正确的是
A．该反应的
B．相对能量：
C．该反应的
D． ，则
18．对于反应4NH3(g)＋5O2(g)4NO(g) ＋6H2O(g) ΔH=-904 kJ·mol-1，下列有关说法不正确的是
A．该反应一定能自发进行
B．该反应的正反应的活化能小于逆反应的活化能
C．达到平衡时，增大容器的体积，v(正)增加、v(逆)减小
D．断裂1mol N-H键的同时，断裂1mol O-H键，说明该反应达到平衡状态
19．下列说法正确的是
A．铅蓄电池放电时，负极质量减少，正极质量增加
B．为处理锅炉水垢中的，可用饱和碳酸钠溶液浸泡
C．溶液中含HCN和总数目为
D．不能自发进行，加入合适的催化剂即可自发．
20．二氧化碳的捕捉与封存是实现温室气体减排的重要途径之一，也是未来实现低碳经济转型的重要环节。一些科学家利用太阳能加热反应器来“捕捉”空气中的(如图所示)。下列说法中正确的是
A．步骤一中生成的反应为吸热反应
B．步骤一中反应的
C．步骤一与步骤二中的反应互为可逆反应
D．步骤二的反应能否自发进行，与温度有关
21．碳酸铵在室温下能自发分解产生氨气、水和二氧化碳，下列说法正确的是
A．碳酸铵分解是因为生成了易挥发的气体，使体系的熵增大
B．碳酸铵分解是吸热反应，体系的熵减小
C．碳酸铵分解是吸热反应，根据焓判据能说明它能自发分解
D．碳酸盐都不稳定，室温下都能自发分解
22．已知反应 的反应机理如下：
①(快)
②(慢)
③(快)；
下列有关说法正确的是
A．该反应在任何温度下都能自发进行
B．总反应速率取决于②
C．和是该反应的催化剂
D．加压活化分子数和活化分子百分数都增大
23．下列说法正确的是
A．增大压强，活化分子数增加，化学反应速率一定增大
B．升高温度使化学反应速率增大的主要原因是减小了反应物分子中活化分子的百分数
C．常温下，反应不能自发进行，则该反应的
D．同温同压下，在光照条件下和点燃条件下的不同
24．如图所示，在甲、乙两支试管中分别加入碳酸氢铵和铝，然后将两支试管放入装有纯醋酸的烧杯中。先向甲试管中加入盐酸，随着反应的进行，烧杯中的醋酸逐渐凝固；然后再向乙试管中加入盐酸，随着反应的进行，凝固的醋酸逐渐熔化。下列说法正确的是（ ）
A．碳酸氢铵与盐酸反应的焓变为负值
B．甲试管中的反应能自发进行的原因是该反应为熵增反应
C．甲试管中反应吸收的能量等于乙试管中反应放出的能量
D．乙试管中的反应速率先减小后增大
25．在一定条件下，某可逆反应aA(g)+bB(s) cC(g)达到平衡后，A的转化率a(A)与温度(T)、压强(p)的关系如图所示，根据图象，下列判断正确的是
A．a+b＜c
B．若T2＞T1，则该反应在高温下易自发进行
C．△H＞0
D．若T2＜T1，则该反应一定不能自发进行
二、填空题
26．自发反应
(1)在一定条件下能 的反应。
(2)特点：
具有 ，即反应的某个方向在一定条件下是自发的，而其逆方向在该条件下是肯定 的。一定条件指温度、光照、催化剂、压强等条件。
27．某吸热反应能自发进行，因此该反应是熵增反应。(______)
28．已知在不同温度下，甲烷隔绝空气有可能发生如下两个裂解反应：①，②。某同学为了得到用天然气制取炭黑的允许温度范围和最佳温度，查阅资料，得到如下热力学数据：
反应①的，
反应②的，
已知，上述反应的焓变和熵变随温度变化很小。请帮助这位同学回答下列问题：
（1）反应①在 （填“高温”或“低温”）下能自发进行。
（2）反应①能否自发进行是由 （填“焓变”或“熵变”）决定的。
（3）制取炭黑的允许温度范围： 。
（4）为了提高甲烷的炭化程度，下列温度最合适的是 （填标号）。
A．905.2K B．927K C．1273K D．2000K
参考答案：
1．A
【详解】A．液态变固态是熵减的过程，A正确；
B．Zn与稀硫酸反应有气体生成是熵增的过程，B错误；
C．蔗糖在水中溶解，混乱度增大，是熵增的过程，C错误；
D．KClO3加热分解产生氧气是熵增的过程，D错误；
故选A。
2．C
【详解】A．扩散现象，是熵增加的自发过程，A不符合题意；
B．冰的熔点为0℃，水常温是液体，冰在室温下融化成水，是熵增加的自发过程，B不符合题意；
C．电解饱和食盐水，是在外电场的作用下强制发生的氧化还原反应，不是自发过程，C符合题意；
D．铁在潮湿的空气中生锈是发生了自发的氧化还原反应，属于电化学腐蚀，是自发进行的化学过程，D不符合题意；
综上所述答案为C。
3．D
【详解】A．该反应为气体系数之和减小的反应，ΔS＜0，A不符合题意；
B．该反应为气体系数之和减小的反应，ΔS＜0，B不符合题意；
C．该反应为气体系数之和减小的反应，ΔS＜0，C不符合题意；
D．该反应为气体系数之和增大的反应，ΔS＞0，D符合题意；
综上所述答案为D。
4．D
【详解】水凝结成冰的过程为放热的气体分子数减小的过程，焓变小于零、熵变小于零；
故选D。
5．C
【分析】混乱度（S）的大小：固态<液态<气态。
【详解】A．蔗糖溶于水，固体转化成液体，熵增， S＞0，A不符合题意；
B．H2(g)＋Cl2(g)=2HCl(g)，反应前后气体系数之和相等，熵不变，B不符合题意；
C、NH3(g)＋HCl(g)=NH4Cl(s)，由气体转化成固体，熵减， S<0，C符合题意；
D、2KMnO4K2MnO4＋MnO2＋O2↑，固体生成气体，是熵增， S＞0，D不符合题意。
答案选C。
6．B
【详解】A．根据吉布斯自由能的判断标准可知，自发反应也需要一定的温度和压强才能进行，A错误；
B．根据吉布斯自由能＜0时，反应自发进行，若反应吸热，则＞0，满足条件的必须大于0才能自发，即该反应是熵增反应，B正确；
C．影响反应速率的因素有浓度、温度、催化剂、压强、固体表面积等，但与反应是否为吸放热无关，C错误；
D．吸热反应与放热反应属于化学变化，水与水蒸气为同种物质的不同状态，所以水变为水蒸气是吸热现象，不属于吸热反应，D错误；
答案选B。
7．C
【分析】298 K时，合成氨反应ΔH<0，ΔS<0，故反应放热，熵减小。根据吉布斯自由能 ΔG=ΔH－TΔS，当ΔG<0时，反应自发进行，故反应要在低温下才能自发进行。
【详解】A. ΔH＝－92.2 kJ/mol<0，合成氨反应是放热反应，A正确；
B. ΔS＝－198.2 J/(mol·K) <0，合成氨反应是熵减小的反应，B正确；
C. 根据吉布斯自由能 ΔG=ΔH－TΔS，当ΔG<0时，反应自发进行，故反应要在低温下才能自发进行，C错误；
D. 正反应气体总体积减小，故增大压强，平衡正向移动；正反应放热，故降低温度平衡正向移动，D正确；
答案为C。
8．D
【详解】A．和是同种元素形成的不同单质，属于同素异形体，故A正确；
B．该反应过程中气体体积增大，是熵增的过程，故B正确；
C．该反应中N元素由-3价上升到0价，为氧化产物，故C正确；
D．中心原子价层电子对数为2+=3，且有一对孤电子对，其空间构型为V形，属于极性分子，故D错误；
故选D。
9．B
【详解】A．反应自发进行的条件为ΔG=ΔH-TΔS＜0，已知NH4HCO3(s)=NH3(g)+H2O(g)+CO2(g) ΔH=+185.57 kJ·mol-1，ΔH＞0，正反应方向为混乱度增大的方向，ΔS＞0，高温时，ΔG=ΔH-TΔS＜0，该反应能自发进行，故A错误；
B．根据A项分析，正反应方向为混乱度增大的方向，ΔS＞0，该反应是一个熵增加的反应，故B正确；
C．其他条件不变，使用催化剂可以改变化学反应速率，不能改变平衡移动，则不能改变化学反应进行的方向，故C错误；
D．反应能否自发进行与吸放热无关，如氢氧化钡晶体与氯化铵晶体的反应为吸热反应，能自发进行，故D错误；
答案选B。
10．D
【详解】A．由反应方程式2NO(g)+2H2(g)N2(g)+2H2O(g)可知，正反应是一个气体体积减小的方向，故H2还原NO是熵减的反应，A错误；
B．由A项分析可知，该反应正反应是个熵减的反应，则反应要能够自发进行，则正反应一定为放热反应即焓减，B错误；
C．由I与II两组实验可知，H2浓度相同时，NO的浓度增大到原来的2倍，反应速率变为原来的4倍，故a=2，由I与III两组实验可知，当NO浓度相同时，H2浓度变为原来的2倍，反应速率变为原来的2倍，即b=1，C错误；
D．由C项分析可知，=kc2(NO)c (H2)，带入任意一组数据得，2.16×10-3=k(6.00×10-3)2×2.00×10-3，解得k=3×104，D正确；
故答案为：D。
11．B
【详解】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。
12．D
【详解】已知反应2CO(g)=2C(s)+O2(g) ΔH＞0，由物质的聚集状态可知△S＜0，则△H-T△S＞0，可见反应任何温度下都是不能自发进行，故合理选项是D。
13．C
【详解】A. 对于放热的气体分子数减小的反应，不一定能自发进行，A错误；
B. 有些自发反应是吸热的，如碳酸钙的分解反应，在高温下能自发进行，B错误；
C. 焓变和熵变共同影响反应的自发性，所以焓变是影响反应是否具有自发性的一种重要因素，C正确；
D. 焓变是决定反应是否具有自发性的判据之一，但不是唯一判据，D错误。
故选C。
【点睛】在判断一个反应能否自发进行时，我们常使用综合判据： G= H-T S。当 G<0时，反应能自发进行；当 G>0时，反应不能自发进行。
14．B
【详解】A．反应是否自发看的是吉布斯自由能的变化，而不是反应是放热还是吸热，选项A 错误；
B．非自发反应在外界条件下可以发生，自发反应是相对的，选项B正确；
C．有些自发反应如燃烧反应是需要先点燃才能发生的，选项C错误；
D．熵增的反应不一定都是自发反应，有些吸热反应在低温下可能是非自发的，选项D错误；
答案选B。
15．A
【详解】
A．燃烧热应是1mol物质完全燃烧生成稳定氧化物时所放出的热量，应该生成液态水，A错误；
B．氢氧化钠固体溶于水放热，导致放出热量增多，B正确；
C． ，，任何温度下，均可自发进行，C正确；
D．2CaCO3(s)+2SO2(g)+O2(g)=2CaSO4(s)+2CO2(g)，＜0，低温下可自发进行，＜0，说明，D正确；
故选A。
16．D
【详解】A．若放热反应为熵减反应，当温度较高时，反应不一定能自发进行，A不正确；
B．若熵增反应为吸热反应，在低温时反应难以自发进行，B不正确；
C．若吸热反应的熵值增大，则在高温时可能自发进行，C不正确；
D．反应是否能自发进行，需要从焓判据和熵判据进行综合分析，D正确；
故选D。
17．C
【详解】A．由反应可知反应物的气体分子数多于生成物气体分子数，则，故A错误；
B．相同条件下，同种物质相对能量：气态>液态，则相对能量：，故B错误；
C．该反应的，故C正确；
D．相对能量：，生成液态水时放出的热量多于生成气态水时的热量，放热越多越小，则，故D错误；
故选：C。
18．C
【详解】A．该反应为熵增的放热反应，ΔH-TΔS<0，故该反应一定能自发进行，A正确；
B．该反应为放热反应，故正反应的活化能小于逆反应的活化能，B正确；
C．达到平衡时，增大容器的体积，减小压强，正逆反应速率都减小，C错误；
D．断裂1mol N-H键说明有氨气反应的同时，断裂1mol O-H键，即有水反应，说明正逆反应速率相等，即该反应达到平衡状态，D正确；
故选C。
19．B
【详解】A.铅蓄电池放电时，负极反应为：，正极的反应为：，所以正负极质量都增大，故B错误；
B.用饱和溶液浸泡，，则生成，溶于盐酸，则可处理锅炉水垢中的，故B正确；
C、体积未知，不能计算物质的量，则不能计算HCN和总数目，故C错误；
D、在温度、压强一定的条件下，化学反应方向的判据为如果，反应能自发进行；如果，反应达到平衡状态；如果，反应不能自发进行。反应，，所以，不能自发进行，催化剂对对反应是否自发无影响，故D错误；
故选：B。
20．D
【详解】A．CaO和CO2反应为放热反应，选项A错误；
B．步骤一中反应为CaO和CO2化合生成CaCO3为熵减的反应，，选项B错误；
C．步骤一和步骤二的条件不同，所以不互为可逆反应，选项C错误；
D．步骤二的反应CaCO3 CaO+CO2为熵增的吸热反应，若要使，则高温有利于自发进行，选项D正确；
答案选D。
21．A
【详解】A．碳酸铵分解生成了易挥发的气体，体系的熵值增大，A正确；
B．碳酸铵分解是吸热反应，分解过程生成了易挥发的气体，体系的熵值增大，B错误；
C．碳酸铵分解是吸热反应，但不能用焓判据来解释反应的自发性，其反应能自发进行，是因为气体的生成使体系的熵增大，C错误；
D．不同碳酸盐的稳定性不同，如CaCO3在高温下才能自发分解，D项错误；
答案选A。
22．B
【详解】A．该反应，气体分子总数减少则，若使，则该反应在低温下才能自发进行，故A错误；
B．总反应速率由速率慢的历程②决定，故B正确；
C．已知反应 的反应机理如下：①②
③，所以反应过程中N2O2和N2O是中间产物，不是催化剂，故C错误；
D．加压可以增大活化分子数，但活化分子百分数不变，故D错误；
故选B。
23．C
【详解】A．增大压强有两种情况：一是体积不变充入气体，这种情况下体积不变，活化分子百分数不变，反应速率不变；二是减小体积增大压强，这种情况下体积减小，活化分子百分数增大，反应速率增大，A错误；
B．升高温度使化学反应速率增大的主要原因是增大了反应物分子中活化分子的百分数，B错误；
C．一个反应能否自发的进行，需要根据这个反应的焓变和熵变共同确定，因为这个反应是熵增的反应，反应不能自发的进行，说明正反应是吸热反应，C正确；
D．一个反应的反应热只与这个反应的初末状态有关，与反应条件没有关系，所以这两个反应条件下的反应热相同，D错误；
故选C。
24．B
【详解】A．向甲试管中加入盐酸，随着反应的进行，烧杯中的醋酸逐渐凝固，说明甲试管中碳酸氢铵与盐酸的反应为吸热反应，焓变为正值，A项错误；
B．甲试管中反应的，而该反应能自发进行，则该反应只能为熵增反应，B项正确；
C．不能确定两个试管中反应吸收的能量与放出的能量的大小，C项错误；
D．向乙试管中加入盐酸，随着反应的进行，凝固的醋酸逐渐熔化，说明乙试管中的反应为放热反应，随着反应的进行，溶液温度逐渐升高，反应速率逐渐增大，当反应进行到一定程度时，随着溶液中浓度逐渐减小，反应速率逐渐减小，D项错误。
答案选B。
25．B
【详解】A．温度一定，随着压强的增大，A的转化率a(A)降低，说明增大压强平衡向逆反应方向移动，说明逆反应是气体体积缩小的反应，说明a＜c，故A错误；
B．若T2＞T1，则温度越高，A的转化率a(A)越大，说明平衡正向移动，正反应是吸热反应，所以△H＞0，而△S＞0，据据△H﹣T△S＜0，该反应在高温下易自发进行，故B正确；
C．T2和T1的相对大小不知，所以无法求反应的热效应，故C错误；
D．若T2＜T1，则温度越高，A的转化率a(A)越小，说明平衡逆向移动，正反应是放热反应，所以△H＜0，而△S＞0，所以△H﹣T△S＜0，则该反应一定能自发进行，故D错误；
故选B．
26．(1)自动进行
(2) 方向性 不能自发进行
【详解】（1）在一定条件（如温度、光照、催化剂、压强等）下，无需借助外力，能自动进行的反应称为自发反应；
（2）自发反应具有方向性，即反应的某个方向在一定条件（如温度、光照、催化剂、压强等）下是自发的，而其逆方向在该条件下是肯定不能自发进行的。
27．正确
【详解】反应能自发进行，则一定条件下△G<0，反应吸热说明△H>0，代入关系式(T恒大于0)，可以推得只有△S>0，才能在T值大到一定程度时出现，使得△G<0；故此该反应是熵增反应。
28． 高温 熵变 927.8～1709.4K C
【详解】(1)由于用天然气制取炭黑的反应是吸热的熵增反应，只有在高温下才会有，所以反应①在高温下能自发进行；
(2)因为反应①吸热，不利于反应的自发进行；而熵增有利于反应的自发进行，所以反应①能否自发进行由熵变决定；
(3)天然气裂解为炭黑时，，
得，即天然气裂解为炭黑的最低温度为927.8K；
天然气裂解为乙炔时，，
得，即温度高于1709.4K时，天然气会自发裂解为乙炔和氢气。
所以要制取炭黑，温度需控制在927.8～1709.4K之间；
（4）根据（3），为了提高甲烷的炭化程度，最合适的温度选C。
【点睛】本题考查化学反应方向的判据，明确影响化学反应自发进行的因素是熵变、焓变，放热反应易自发进行、熵增反应易自发进行，反应能自发进行、反应不能自发进行、反应达到平衡状态。
