2.3化学反应的方向 同步练习题（含解析） 2023-2024学年高二上学期化学人教版（2019）选择性必修1

2.3化学反应的方向同步练习题
一、选择题
1．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．电解熔融态 D．铁器在潮湿的空气中生锈
2．下列说法错误的是
A．一定温度下，反应MgCl2(l) Mg(l)+ Cl2(g)的△H＞0，△S＞0
B．△H＜0，△S＞0的反应在温度低时不能自发进行
C．反应NH3(g)+HCl(g)=NH4Cl(s)在室温下可自发进行，则该反应的△H＜0
D．NH4HCO3(s)=NH3(g)+H2O(g)+CO2(g) △H=+185.57kJ/mol能自发进行，原因是体系有自发地向混乱度增加的方向转变的倾向
3．对于反应 ，下列说法正确的是
A．上述反应
B．及时液化分离出氨气，正反应速率增大
C．增大压强，活化分子百分数增多，反应速率加快
D．若反应放出92.4 kJ热量，则过程中有被氧化
4．下列说法正确的是
A．凡是放热反应都是自发反应上 B．自发反应都是熵增大的反应
C．吸热反应可能是自发反应 D．凡是需要加热才能发生的反应都是非自发进行的
5．下列说法或表示方法正确的是
A．若将等量的硫蒸气和硫固体分别完全燃烧，后者放出热量多
B．由“C(石墨)C(金刚石)”可知，金刚石比石墨稳定
C．已知：，则稀和稀溶液反应
D．，则：该反应在高温下能自发进行
6．下列说法中，正确的是
A．凡是放热反应都是自发反应
B．不自发的化学反应就不能进行
C．凡是熵增大的反应都是自发反应
D．判断反应进行的方向，应综合考虑体系的焓变和熵变
7．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)]B．凡是放热反应都是自发的，凡是吸热反应都是非自发的
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
8．下列说法正确的是
A．反应2Mg(s)＋CO2(g)=C(s)＋2MgO(s)能自发进行，则该反应的ΔH<0
B．ΔH<0、ΔS<0的反应在高温条件下能自发进行
C．反应MgCO3(s)=MgO(s)＋CO2(g)的ΔS<0
D．同一物质的固、液、气三种状态的熵值相同
9．下列说法正确的是
A．同温同压下，H2(g)＋Cl2(g)=2HCl(g)在光照和点燃的条件下ΔH不同
B．298K下，反应CaCO3(s)=CaO(s)＋CO2(g)不能自发进行，则该反应的ΔH>0
C．增大反应物的浓度使得活化分子百分数增多，从而加快了反应速率
D．合成氨(ΔH<0)在高温条件下进行符合勒夏特列原理
10．下列说法中，正确的是
A．转化变为时，熵减小
B．使用催化剂能使非自发反应转化成自发反应
C．室温下晶体与晶体的反应是非自发反应
D．某反应在高温时能自发进行，其逆反应在低温时能自发进行，则该反应的正反应的、
11．下列有关化学反应方向及其判据的说法中错误的是
A．CaCO3(s) CaO(s)+CO2(g) ΔH>0，能否自发进行与温度有关
B．1mol H2O在不同状态时的熵值：S[H2O(s)]C．放热过程(ΔH<0)或熵增加(ΔS>0)的过程一定是自发的
D．常温下，反应C(s)+CO2(g)=2CO(g)不能自发进行，则可推知该反应的△H>0
12．某实验小组探究NiO能否催化NO和CO反应生成无毒物质。已知：①Ni、Fe的氢氧化物化学性质相似；② 。现采用如下两个装置完成探究实验(夹持装置略去)。下列有关说法正确的是
A．从理论上推断，与生成和的反应，高温有利于自发进行
B．在空气中加热可制备NiO
C．打开装置1中气球，通过观察气体是否变为红棕色判断是否生成
D．若以上实验证明能够成功催化该反应，且固体A是，则装置2中的反应方程式为：
二、填空题
13．工业合成氨是人类科学技术的一项重大突破，目前已有三位科学家因其获得诺贝尔奖。回答下列问题：
(1)科学家研究利用铁触媒催化合成氨的反应历程如图所示，其中吸附在催化剂表面的物种用“”表示。
上述历程中反应速率最慢的步骤的化学方程式为_______。由图得出合成氨反应的，又已知：，则合成氨反应在常温下_______(填“能”或“不能”)自发。
(2)_______温(填“高”或“低”，下同)有利于提高反应速率，_______温有利于提高平衡转化率，综合考虑催化剂(铁触媒)活性等因素，工业常采用400C~500℃。
针对反应速率与平衡产率的矛盾，我国科学家提出了如下解决方案。
(3)方案：复合催化剂。
下列说法正确的是_______。
A．300℃时，复合催化剂比单一催化剂效率更高
B．同温同压下，复合催化剂有利于提高氨的平衡产率
C．温度越高，复合催化剂活性一定越高
(4)某合成氨速率方程为：，其中为速率常数，根据表中数据，_______。
实验 c(N2)/mol L-1 c(H2)/mol L-1 c(NH3)/mol L-1 v/mol·L-1·s-1
1 m n p q
2 2m n p 2q
3 m n 0.1p 10q
4 m 2n p 2.828q
在合成氨过程中，需要不断分离出氨的原因为_______。
A．有利于平衡正向移动 B．防止催化剂中毒 C．提高正反应速率
14．题稀溶液的一些性质只取决于所含溶质的分子数目而与溶质本性无关，所谓分子的数目必须是独立运动的质点数目，此即稀溶液的依数性。1912 年McBain 在研究脂肪酸钠水溶液时发现，与一般电解质(如NaCl)水溶液不同，脂肪酸钠体系在浓度达到一定值后，其电导率、表面张力等依数性质严重偏高该浓度前的线性规律，依数性——浓度曲线上呈现一个明显的拐点。而密度等非依数性质则符合一般电解质溶液的规律。通过对多种脂肪酸盐的实验，他发现这是一个普遍规律。他认为在浓度大于拐点值时，脂肪酸盐在溶液中并非以单分子形式存在，而是发生了分子聚集。他将这些聚集体称为为缔合胶体。
(1)根据上述事实，你认为McBain的推论是否合理？说明理由___________。
(2)McBain对脂肪酸钠体系进行了量热实验，发现在拐点浓度附近，由拐点前到拐点后体系的标准焓变几乎为零，这让他百思不得其解。经过长期的研究和思考，他鼓起勇气在国际学术会议上宣讲了自己的研究结果，认为脂肪酸盐在拐点浓度后的缔合胶体形成是热力学稳定的。当时的会议主席对此勃然大怒，没有等报告讲完就以“McBain，胡说！”，将McBain轰下讲台。
假设在脂肪酸盐拐点浓度前、后体系中水的结构性质没有变化，结合基础热力学和熵的统计意义，简单说明会议主席认为McBain的观点“荒谬” 的原因___________。
(3)然而，大量研究结果证实了McBain的结论是正确的，原因是“在脂肪酸盐拐点浓度前、后水的结构性质没有变化”这一假设是错误的。如果认为“脂肪酸盐在拐点浓度前、后对溶剂水的结构会产生不同的影响”，那么请基于熵的统计意义，推测水的结构在拐点浓度前和拐点后哪个更有序，说明理由___________。
(4)除脂肪酸盐外还有很多物质具有类似的变化规律。这些物质(表面活性剂)的分子结构具有一个共同的特点，都具有亲水头基和疏水尾链(如下图所示)。请给出表面活性剂在水中形成的“缔合胶体”的结构示意图___________。若表面活性剂的分子长度为1.0 nm，估算“缔合胶体”在刚过拐点浓度时的最大尺寸___________。
15．根据所学知识判断：下列过程吸热还是放热？体系的混乱度增大还是减小？
(1)Fe(s)→Fe(g)______
(2) ______
(3) ______
(4) ______
16．某吸热反应能自发进行，因此该反应是熵增反应。(______)
【参考答案】
一、选择题
1．C
解析：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．电解熔融态，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。
2．B
解析：A．根据反应方程式物态变化，ΔS>0，ΔG=ΔH-TΔS，当反应温度较高时，即使ΔH>0，ΔG也可能小于0，该反应能正向进行ΔG<0，说明熵焓判据可以是选项描述数据，不符题意；
B．ΔG=ΔH-TΔS，△H＜0，△S＞0的反应ΔG恒小于0，说明任何温度下该反应均能自发进行，描述错误，符合题意；
C．根据物质物态变化，该反应正反应方向ΔS<0，室温下能自发进行，说明ΔG<0，根据ΔG=ΔH-TΔS，可知只有△H＜0时才有可能实现T较小时ΔG<0，描述正确，不符题意；
D．根据反应物态变化可知反应正向△S＞0，当T值较大时可推得该反应可以出现ΔG<0，说明在较高温度时可以实现体系自发向混乱度增加的方向转变，描述正确，不符题意；
综上，本题选B。
3．D
解析：A．上述反应中4摩尔气体生成2摩尔气体，所以是，A错误；
B．及时液化分离出氨气，正反应速率不变，逆反应速率减小，B错误；
C．增大压强，单位体积内活化分子数增多，反应速率加快，C错误；
D．若反应放出92.4 kJ热量，则过程中有被氧化，D正确；
故选D。
4．C
解析：A．反应的自发性是由熵变和焓变共同决定的，若，，反应能否自发，和温度有关，与反应是否放热无关，A项错误；
B．自发反应不一定是熵增大的反应，比如氨气和氯化氢反应生成氯化铵能自发进行，该反应是熵减反应，B项错误；
C．吸热反应可能会自发进行，氯化铵与氯氧化钡晶体为吸热反应，常温下就能进行，C项正确；
D．燃料的燃烧需要点燃，是自发进行的反应，需要加热才能发生的反应不一定都是非自发进行的，D项错误；
故答案为：C。
5．D
解析：A．硫蒸气能量高于硫固体，等量的硫蒸气和硫固体分别完全燃烧，前者放热多，A错误；
B．能量越低越稳定，由C(石墨，s)=C(金刚石，s) H=+1.9kJ mol-1，可知石墨比金刚石稳定，B错误；
C．稀H2SO4溶液和稀Ba(OH)2溶液反应，不仅存在反应H+(aq)+OH-(aq)=H2O(l) H=-57.3kJ/mol，还存在反应Ba2++=BaSO4↓，此反应也要放出热量，故稀H2SO4溶液和稀Ba(OH)2溶液反应的反应热ΔH＜-114.6 kJ/mol，C错误；
D．对于反应CaCO3(s)=CaO(s)+CO2(g)，△H＞0、△S＞0，高温下△H T△S＜0，能自发进行，D正确；
故选D。
6．D
解析：A．反应自发进行的判断依据为△H-T△S<0，放热反应的△H<0，高温下的熵减小的反应，可有△H-T△S>0，为非自发进行的反应，A错误；
B．不自发的化学反应通过一定条件可以进行，如Cu和稀硫酸可以通过电解原理发生反应，B错误；
C．反应自发进行的判断依据为△H-T△S<0，熵增大有利于反应自发进行，但熵增大的反应不一定都是自发反应，C错误；
D．判断反应进行的方向应综合考虑体系的焓变和熵变，当△H-T△S<0时，反应自发进行，D正确；
综上所述答案为D。
7．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。
8．A
解析：A．该反应，结合自发进行，所以该反应，A正确；
B．因反应自发进行，所以当时低温自发，B错误；
C．该反应是气体总物质的量增减的反应，即熵增，C错误；
D．同一物质固、液、气三种状态熵值递增，D错误；
故选A。
9．B
解析：A．同温同压下，H2(g)＋Cl2(g)=2HCl(g)在光照和点燃的条件下ΔH是相同的，焓变=生成物总能量-反应物总能量，与反应条件无关，A错误；
B．298K下，熵增反应CaCO3(s)=CaO(s)＋CO2(g)不能自发进行，由复合判据知该反应的ΔH>0，B正确；
C．增大反应物的浓度使得活化分子数增多，从而加快了反应速率，但活化分子百分数不变，C错误；
D．合成氨(ΔH<0)在高温条件下进行不符合勒夏特列原理，高温是为了加快反应速率，D错误；
故选B。
10．A
解析：A．因为O2在转化为O3的过程中，气体的分子数变少了，熵减小，选项A正确；
B．根据与ΔG的 关系△H =△G +T△S可知，在一定温度下，也不可能发生变化，故使用催化剂只能够改变反应速率，并不能改变反应的自发性，选项B错误；
C．晶体与晶体的反应吸热，根据反应方程式:2NH4Cl + Ba(OH)2. 8H2O = BaCl2+2NH3 + 10H2O，可知该反应△S > 0，因此该反应在室温下是自发反应，选项C错误；
D．若反应在高温下能自发进行，熵变，△H-T△S<0，可能△H>0，其逆反应在低温下能自发进行，逆反应熵变△S < 0，△H- T△S < 0，则该逆反应的△H < 0，所以该正反应的△H >0、△S > 0，选项D错误；答案选A。
11．C
解析：A．CaCO3(s) CaO(s)＋CO2(g) △H>0，△S>0，能否自发进行，△H T△S<0与温度有关，故A正确；
B．物质聚集状态不同熵值不同，气体S>液体S>固体S，1mol H2O在不同状态时的熵值：S[H2O(s)]C．如能自发进行，取决于焓变和熵变的综合判据，应满足△H T △S<0，故C错误；
D．常温下，反应C(s)＋CO2(g)＝2CO(g)则△H T△S>0，反应一定不能自发进行，△S>0的反应，△H>0，故D正确；
故选C。
12．D
解析：A．为熵减的放热反应，即、，当反应时，反应能自发进行，因此若要使，则T应尽量小，即低温有利于反应自发进行，故A项错误；
B．Ni、Fe的氢氧化物化学性质相似，具有还原性，能被空气中氧气氧化，因此在空气中加热会得到+3价Ni的化合物，故B项错误；
C．打开装置1中气球，若气体由无色变为红棕色，则说明生成NO2气体，气球中有NO气体，遇到试管中的氧气会被氧化为NO2，无法确定是否有N2生成，故C项错误；
D．若以上实验证明能够成功催化该反应，且固体A是，则为整个反应过程中的中间产物，则装置2中CO将还原为NiO，反应方程式为，故D项正确；
综上所述，正确的是D项。
二、填空题
13．(1) 或 能
(2) 高 低
(3)A
(4) -1 A
解析：（1）该历程中反应速率最慢的步骤是反应消耗能最高或活化能最高，则反应的化学方程式为：Nad+ 3Had=NHad +2Had或Nad+Had=NHad；根据反应历程图可知，热化学方程式为N2(g)+3H2(g)2NH3(g) -92 kJ/mol；又已知：，则 ，所以合成氨反应在常温下能自发进行。
（2）温度越高，反应速率越快，所以高温有利于提高反应速率；因为正反应为放热反应，所以低温有利于提高平衡转化率。
（3）A．从图中可以看出，300°C， 复合催化剂比单一催化剂的反应速率快，催化效率更高，故A正确；
B．催化剂只能改变反应速率，不能改变平衡产率，所以同温同压下，复合催化剂不能提高氨的平衡产率，故B错误；
C．虽然图中显示温度高反应速率快，但温度高到一定程度后，复合催化剂活性就可能不变或变低，故C错误；
故答案为A。
（4）选择实验 1 和 3 进行分析，此时，则。
A．在合成氨过程中，分离出氨、氨的浓度减小，有利于平衡正向移动，A符合；
B．分离出氨不能防止催化剂中毒，B不符合；
C．分离出氨、能降低反应速率，C不符合；
则需要不断分离出氨的原因为A。
14． 合理，理由见解析 见解析 拐点前水的结构更有序，理由见解析 或 2.0m
解析：合理。
依数性涉及的是体系中独立运动的分子数目，聚集造成体系中实际的独立运动的分子数目与按配制浓度计算得到的独立运动的分子数目不同。
因果矛盾不得分
5-2
若缔合胶体形成是热力学稳定的，则此过程ΔG＜0，而此时ΔH=0，
根据△GH-ΔS，可推出ΔS＞0。
而根据熵的统计意义，脂肪酸盐分子的聚集使得ΔS＜O，二者矛盾。
故主席认为McBain观点是“荒谬”的。
5-3
拐点前水的结构更有序。
因为此过程体系整体的ΔS＞0，而脂肪酸盐聚集将使得 ΔS＜0，因此水的结构必然有序度降低，使得体系整体ΔS＞0。
5-4
或
头基朝外，疏水尾部朝内的球体，要求分子的疏水尾部彼此之间较为靠近，无显著分离。
最大尺寸(直径)应该为两倍分子长度即2.0m。
15．(1)吸热；熵增大(2)放热；熵减小(3)放热；熵减小(4)吸热；熵增大
【分析】同种物质由固体到液体，由液体到气体过程属于吸热过程；常见的反应中：大多数化合反应、物质的燃烧、酸碱中和、铝热反应、金属与酸的置换反应属于放热反应；大多数分解反应、氯化铵晶体与氢氧化钡的反应、碳与二氧化碳的反应等属于吸热反应；熵是用来描述体系的混乱度，混乱度越大熵值越大，物质溶解过程、气体扩散过程、同种物质由固体到液体，由液体到气体过程、反应中气体系数增大的反应都是熵增大的过程，据此解答。
解析：（1）Fe(s)→Fe(g)物质由固体到气体变化，需要吸收热量；体现混乱度增大，属于熵增大的过程。
（2）为氢气燃烧，属于放热反应；反应中气体系数减小，属于熵减小反应。
（3）是化合反应，属于放热反应；反应中气体系数减小，属于熵减小的反应。
（4）是NaOH在水中电离的过程，固体溶解属于吸热过程；混乱度增大，属于熵增大的过程。
16．正确
解析：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