第二章化學反應的方向、限度和速率2.1化學反應的方向教學目標知道化學反應是有方向的。了解自發(fā)反應的特征。了解化學反應的方向與反應的焓變、熵變等的關系。掌握自發(fā)反應的判斷依據及相關計算。重點和難點化學反應的方向與反應的焓變、熵變的關系自發(fā)反應的判斷依據自發(fā)反應的相關計算◆知識點一自發(fā)過程與自發(fā)反應1．自發(fā)過程：在一定條件下，不需借助外力就能__自發(fā)進行_的過程。（1）特點：①高能狀態(tài)→低能狀態(tài)（對外做功或釋放熱量）；②有序→無序（無序體系更加穩(wěn)定）。（2）實例：高山流水，自由落體，冰雪融化。2．自發(fā)反應：在給定的條件下，能“自己”進行的化學反應。如：鋼鐵生銹，氫氣燃燒。（1）特點：①具有方向性，即反應的某個方向在一定條件下是自發(fā)的，則其逆反應在該條件下肯定不自發(fā)。②體系趨向于從高能量狀態(tài)轉變?yōu)榈湍芰繝顟B(tài)。③體系趨向于從有序體系轉變?yōu)闊o序體系。（2）說明：自發(fā)反應不是在任何條件下都自發(fā)，而是“在給定的條件下”的自發(fā)，如：碳酸鈣的分解反應在高溫下是自發(fā)的，H2和O2的反應在點燃條件下自發(fā)的。特別提醒特別提醒自然界的一些變化是自發(fā)進行的，而且是有方向性的。自發(fā)反應：在給定條件下，能“自己”進行的化學反應。即學即練1．化學與生活息息相關。下列不屬于自發(fā)進行的變化是A．墨汁加到清水中使整杯水變黑 B．水在0℃以下結為冰C．水從高處往低處流 D．石灰石轉化為生石灰【答案】D【解析】A．墨汁濃度大于水，微粒向濃度低的方向分散是自發(fā)進行的物理變化，A不符合題意；B．水的凝固點為0℃，水在常溫下是液體，水在0℃以下結為冰，是自發(fā)進行的物理變化，B不符合題意；C．水從高處往低處流，是能量降低的過程，是自發(fā)進行的變化，C不符合題意；D．石灰石轉化為生石灰需要在高溫條件下進行，該變化過程不是自發(fā)進行的，D符合題意；故選D。2．下列屬于非自發(fā)過程的是A．水由高處向低處流 B．蔗糖在水中溶解C．天然氣的燃燒 D．室溫下水結成冰【答案】D【解析】A．水由高處向低處流，是自發(fā)進行的過程，故A不選；B．蔗糖在水中溶解常溫下可自發(fā)進行，故B不選；C．常溫下天然氣燃燒生成二氧化碳和水，反應放熱ΔH＜0，△S＜0，ΔHT△S＜0，屬于自發(fā)進行的過程，故C不選；D．室溫下水結成冰是溫度降低作用下的變化，不是自發(fā)進行的反應，故D選；答案選D。3．下列說法中正確的是A．自發(fā)反應速率一定快 B．非自發(fā)反應也可能發(fā)生C．自發(fā)反應實際可能沒有發(fā)生 D．自發(fā)反應的限度一定大【答案】BC【解析】A．反應的自發(fā)性和反應進行的速率快慢之間沒有必然聯(lián)系，能自發(fā)進行的反應不一定能快速發(fā)生反應，故A錯誤；B．非自發(fā)進行的反應在一定條件下也可以進行，如通電可以使水分解，故B正確；C．反應的自發(fā)性是反應能否進行的可能性的推斷，并不是實際一定能發(fā)生，即能自發(fā)進行的反應實際可能沒有發(fā)生反應，故C正確；D．反應的自發(fā)性和反應進行的限度之間沒有必然聯(lián)系，能自發(fā)進行的反應限度不一定大，故D錯誤；故選：BC?！糁R點二焓判據1．放熱過程中體系能量降低，ΔH<0的反應有自發(fā)的傾向。2．不少吸熱反應也能在一定條件下也能自發(fā)進行。3．ΔH<0只是有利于反應自發(fā)進行的一個因素，而不是唯一的因素。易錯提醒易錯提醒多數能自發(fā)進行的反應都是放熱反應，并不是所有自發(fā)進行的反應都是放熱反應，如氯化銨晶體與氫氧化鋇晶體的反應是自發(fā)進行的吸熱反應，所以只能說焓變是影響反應是否具有自發(fā)性的一個重要因素，但不是唯一因素即學即練1．下列說法不正確的是A．焓變是影響反應是否具有自發(fā)性的一個重要因素B．放熱的自發(fā)過程可能是熵減小的過程，吸熱的自發(fā)過程一定為熵增加的過程C．甲烷和乙烷燃燒均為自發(fā)放熱反應D．可以通過改變溫度或加催化劑的辦法使非自發(fā)反應轉變?yōu)樽园l(fā)反應【答案】D【解析】A．反應自發(fā)進行的判斷依據是?HT?S＜0，焓減、熵增的反應有利于反應自發(fā)進行，焓變是影響反應是否具有自發(fā)性的一個重要因素，故A正確；B．反應自發(fā)進行的判斷依據是?HT?S＜0，自發(fā)進行的反應也需要一定條件才可以發(fā)生，放熱的自發(fā)過程，?H＜0，?S可能小于0也可能大于0，所以，放熱的自發(fā)過程可能是熵減小的過程，吸熱的自發(fā)過程，?H＞0，因T＞0，須?HT?S＜0，取決于?S＞0，所以吸熱的自發(fā)過程一定為熵增加的過程，故B正確；C．甲烷和乙烷燃燒反應是放熱反應，均為自發(fā)反應，故C正確；D．催化劑只改變反應所需的活化能，不改變反應熱，所以對?H﹣T?S的值無影響，則無法使非自發(fā)反應轉化為自發(fā)反應，故D錯誤；故選D。2．下列說法正確的是A．能自發(fā)進行的反應一定能迅速發(fā)生D．加入合適的催化劑能改變反應的焓變，使非自發(fā)反應轉化為自發(fā)反應【答案】C【解析】A．能自發(fā)進行的反應僅僅能說明具有自發(fā)進行的傾向，但反應不一定迅速發(fā)生，甚至不一定能發(fā)生，如H2和O2具有自發(fā)進行的傾向，但在常溫下卻不反應，A錯誤；D．催化劑通過降低反應活化能加快反應速率，但不能改變反應的焓變，反應能否自發(fā)與催化劑無關，D錯誤；故選C。◆知識點三熵判據1．熵、熵變的概念（1）熵：衡量體系混亂程度的物理量，符號為S,單位為：J·mol－1·K－1。（2）熵變：生成物與反應物熵值之差，符號為△S。2．熵值大?。?）同一條件下，不同的物質熵值不同。（2）體系的熵值：體系的混亂程度越大，體系的熵值就越大。（3）同一物質的熵值：S（g）＞S（l）＞S（s），同一物質的物質的量越大，分子數越多，熵值越大；同一條件下，不同物質的熵值不同。（4）物質的復雜程度：一般組成物質的原子種類相同時，分子中的原子數目越多，其混亂度越大，熵值越大。（5）對于一個特定的氣相反應,熵變的大小取決于反應前后的氣體物質的化學計量數大小。3．熵變與反應的方向①反應熵變的計算式：△S＝S（生成物）－S（反應物）變化過程熵變反應類型增體反應△S＞0熵增反應減體反應△S＜0熵減反應鹽的溶解△S＞0熵增反應電離過程△S＞0熵增反應②熵判據：體系有自發(fā)地向混亂度增加(即熵增)的方向轉變的傾向，因此可用熵變來判斷反應進行的方向。③有些熵減的反應也能自發(fā)進行，如鋁熱反應，故只用熵變來判斷反應方向也不全面，只有孤立體系或絕熱體系，才能用熵增來判斷反應方向。4．熵變正、負的判斷（1）物質由固態(tài)到液態(tài)、由液態(tài)到氣態(tài)或由固態(tài)到氣態(tài)的過程，熵變?yōu)檎?，是熵增過程。（2）氣體體積增大的反應，熵變通常都是正值，是熵增反應。（3）氣體體積減小的反應，熵變通常都是負值，是熵減反應。易錯提醒易錯提醒自發(fā)與否由焓變與熵變共同決定，熵減小的化學反應也可能自發(fā)進行.有氣體生成的反應氣體不一定增多，不一定是熵增大的反應，但凡氣體分子總數增多的反應一定是熵增大的反應。即學即練1．相同溫度和壓強下，關于物質熵的大小比較，合理的是【答案】A故選A。2．下列反應屬于熵減小過程的是A．過氧化鈉和水反應 B．二氧化硫和氫硫酸反應C．二氧化錳和濃鹽酸加熱反應 D．碳和濃硝酸反應【答案】B【解析】A．過氧化鈉和水反應生成氧氣，為熵增過程，A錯誤；B．二氧化硫和氫硫酸反應生成硫單質固體和水液體，為熵減過程，B正確；C．二氧化錳和濃鹽酸加熱反應生成氯氣氣體，為熵增過程，C錯誤；

D．碳和濃硝酸反應生成二氧化碳氣體、二氧化硫氣體，為熵增過程，D錯誤；故選B。3．下列說法中，正確的是A．能夠自發(fā)進行的反應一定是放熱反應B．凡是熵增大的反應都是自發(fā)反應C．要判斷反應進行的方向，必須綜合考慮體系的焓變和熵變【答案】C故選C?！糁R點四復合判據1．化學反應方向的判據在溫度、壓強一定的條件下，對于除了體積功以外不做其他功的化學反應，把焓變、熵變以能量的形式組合在一起，以ΔH－TΔS為判據。ΔH－TΔS<0反應正向能自發(fā)進行；ΔH－TΔS＝0反應達到平衡狀態(tài)；ΔH－TΔS>0反應正向不能自發(fā)進行。2．對“ΔH－TΔS”的討論：（1）ΔH<0，ΔS>0的反應，任何溫度下都能自發(fā)進行；（2）ΔH>0，ΔS<0的反應任何溫度下都不能自發(fā)進行；（3）ΔH和ΔS的作用相反，且相差不大時，溫度對反應的方向起決定性作用。①當ΔH<0，ΔS<0時，低溫下反應能自發(fā)進行；②當ΔH>0，ΔS>0時，高溫下反應能自發(fā)進行。

（4）當反應的焓變和熵變的影響相反時，且大小相差懸殊時，某一因素可能占主導地位。①常溫下的放熱反應，焓變對反應方向起決定性作用。②常溫下的吸熱反應，熵變對反應方向起決定性作用。易錯提醒易錯提醒非自發(fā)過程在一定條件下可能變成自發(fā)過程,如銅和稀硫酸在電解條件下可發(fā)生。需要加熱才能夠進行的過程可能是自發(fā)過程，如碳酸鈣高溫分解即學即練1．下列說法完全正確的是A．自發(fā)進行的反應均是ΔH<0的反應B．ΔS為正值的反應均能自發(fā)進行C．物質的量增加的反應，ΔS為正值D．CaCO3(s)受熱分解為CaO(s)和CO2(g)ΔS>0【答案】D【解析】A．自發(fā)反應由ΔG=ΔH?TΔS決定，吸熱反應（ΔH>0）若ΔS足夠大且溫度足夠高時也可自發(fā)，因此ΔH<0并非必要條件，A錯誤；B．ΔS為正值僅表明熵增，但若ΔH過大且溫度不足，ΔG可能仍為正，反應無法自發(fā)，B錯誤；C．熵變取決于物質狀態(tài)變化而非單純物質的量，例如生成固體或液體可能使熵減，C錯誤；D．CaCO3(s)分解生成氣體CO2(g)，氣體熵增顯著，體系混亂度增加，ΔS>0，D正確；故選D。2．現(xiàn)有兩個熱化學方程式下列說法正確的是C．在通常情況下，①②都能自發(fā)進行 D．反應①一定不能自發(fā)進行【答案】D【解析】A．由題中熱化學反應方程式可知，反應①②均為熵減反應，即ΔS＜0，A項錯誤；B．由題可知，反應②ΔH＜0，ΔS＜0，則在低溫條件下，ΔHTΔS＜0，即反應②低溫時，可自發(fā)進行，B項錯誤；C．由題可知，反應①ΔH＞0，ΔS＜0，則ΔHTΔS＞0，所有溫度下反應都不能自發(fā)進行；反應②的ΔH＜0，ΔS＜0，則在低溫條件下，ΔHTΔS＜0，即反應②低溫時，可自發(fā)進行，C項錯誤；D．由題可知，反應①ΔH＞0，ΔS＜0，則ΔHTΔS＞0，所有溫度下反應都不能自發(fā)進行，D項正確；故選D。A．高溫 B．低溫 C．任意溫度 D．無法判斷【答案】C一、自發(fā)過程與自發(fā)反應的比較自發(fā)過程自發(fā)反應含義在一定條件下，不用借助外力，就能自發(fā)進行的過程。在給定的條件下，可以自發(fā)進行到顯著程度的化學反應。特征具有方向性，即過程的某個方向在一定條件下自發(fā)進行，而該過程逆方向在該條件下肯定不能自發(fā)進行。舉例高山流水，自由落體，冰雪融化鋼鐵生銹應用可被用來完成有用功。如H2燃燒可設計成原電池。非自發(fā)過程要想發(fā)生，必須對它做功。如通電將水分解為H2和O2。易錯提醒易錯提醒①自發(fā)過程可以是物理過程，不一定是處自發(fā)反應，而自發(fā)反應一定是自發(fā)過程。②某些自發(fā)反應需要在一定條件下才能自發(fā)進行，非自發(fā)反應具備一定條件下也能自發(fā)進行。③一般地，如果一個過程是自發(fā)的，其逆過程在相同條件下就是非自發(fā)的。④自發(fā)反應和非自發(fā)反應是可能相互轉化的，某一條件下的自發(fā)反應可能在另一條件下就是非自發(fā)反應，如2NOg＋O2g=2NO2g是常溫下的自發(fā)反應，而在高溫條件下其逆反應是自發(fā)反應。實踐應用1．下列說法中正確的是A．能夠自發(fā)進行的反應一定是熵增的過程 B．能夠自發(fā)進行的反應一定是焓減的過程【答案】C【解析】A．ΔHTΔS＜0即可自發(fā)，例如氨氣和氯化氫化合為氯化銨晶體的反應是熵減的放熱反應，在室溫下即可自發(fā)，A錯誤；B．ΔHTΔS＜0即可自發(fā)，例如Ba(OH)2?8H2O與NH4Cl的反應是吸熱反應，即?H＞0，在室溫下即可自發(fā)，B錯誤；C．ΔH＜0，ΔS＞0，則ΔHTΔS＜0，因此在任何溫度下都可自發(fā)進行，C正確；D．水凝結成冰的過程中，液體變?yōu)楣腆w，ΔS＜0，D錯誤；故選C。2．下列說法正確的是A．焓變或熵變均可以單獨作為反應自發(fā)性的判據B．能自發(fā)進行的反應一定能迅速發(fā)生C．ΔH<0、ΔS<0的反應在低溫時能自發(fā)進行D．兩種物質反應，無論何種狀態(tài)反應，ΔH均不變【答案】C【解析】A．焓變或熵變單獨無法判斷反應自發(fā)性，需綜合考慮ΔG=ΔH?TΔS，A錯誤；B．自發(fā)反應與反應速率無關，可能快也可能慢，B錯誤；C．ΔH<0、ΔS<0時，低溫下ΔG可能為負，反應能自發(fā)，C正確；D．ΔH與物質狀態(tài)有關，若物質狀態(tài)改變，ΔH會變化，D錯誤；故選C。焓判據、熵判據與自由能判據1.判據：2.溫度對反應方向的影響實踐應用1．下列關于焓判據和熵判據的說法中，正確的是A．吸熱的自發(fā)過程一定為熵增加的過程C．碳酸鈣分解為吸熱反應，該反應在任何溫度下都不能自發(fā)進行D．ΔH—TΔS大于0的反應一定不能發(fā)生【答案】A【解析】A．由ΔH—TΔS＜0的過程能自發(fā)進行可知，吸熱的自發(fā)過程一定為熵增加的過程，故A正確；B．熵減的放熱反應在高溫條件下反應ΔH—TΔS大于0，不能自發(fā)進行，故B錯誤；C．碳酸鈣分解的反應為熵增的吸熱反應，高溫條件下，反應ΔH—TΔS＜0，能自發(fā)進行，故C錯誤；D．在低溫條件下，熵增的吸熱反應的ΔH—TΔS大于0，但高溫條件下，反應ΔH—TΔS＜0，能自發(fā)進行，故D錯誤；故選A。2．下列關于化學反應方向及其判據的說法錯誤的是A．1molH2O在不同狀態(tài)時的熵值：S[H2O(s)]＜S[H2O(g)]B．常溫下，反應C(s)+CO2(g)=2CO(g)不能自發(fā)進行，則該反應的△H＞0C．2KClO3(s)=2KCl(s)+3O2(g)

△H＞0能否自發(fā)進行與溫度有關D．放熱反應都可以自發(fā)進行，而吸熱反應不能自發(fā)進行【答案】D【解析】A．同一物質在不同狀態(tài)下熵值不同，一般規(guī)律是熵值：氣態(tài)＞液態(tài)＞固態(tài)，所以1molH2O在不同狀態(tài)時的熵值大小關系為：S[H2O(s)]＜S[H2O(g)]，A正確；B．反應C(s)+CO2(g)=2CO(g)是氣體體積增大的反應，△S＞0，該反應在常溫下不能自發(fā)進行，說明△G=△HT△S＞0，由于△S＞0，則根據關系式可知該反應的正反應是吸熱反應，故該反應的△H＞0，B正確；C．2KClO3(s)=2KCl(s)+3O2(g)的△H＞0，△S＞0，根據體系的自由能公式△G=△HT△S，若在低溫下，焓變?yōu)橹?，△G＞0，反應不能自發(fā)進行；若在高溫下熵變?yōu)橹?，△G＜0，反應能自發(fā)進行，可見該反應能否自發(fā)進行與溫度有關，C正確；D．任何反應發(fā)生都有化學鍵的斷裂與形成過程，斷鍵吸熱，成鍵放熱，可見任何反應發(fā)生都需要活化過程，與反應類型是放熱反應還是吸熱反應無關，放熱反應不一定能自發(fā)進行，而吸熱反應也可能自發(fā)進行D錯誤；故合理選項是D。【答案】D【解析】甲醇的燃燒反應為熵增的放熱反應，反應ΔH＜0、ΔS＞0，故選D。4．熵變和焓變是判斷反應能否自發(fā)的重要依據。下列反應任意條件下均可自發(fā)進行的是【答案】B故選B。5．綜合考慮體系的焓變和熵變可以判斷反應自發(fā)進行的方向。下列說法正確的是【答案】D答案選D?？键c一吉布斯自由能相關計算【例1】常用的SO2去除法是鈣基固硫。已知：298K、101kPa時，反應CaO(s)+SO2(g)=CaSO3(s)的?H=402.0kJ·mol1，?HT?S=345.7kJ·mol1，若此反應中?H和?S不隨溫度變化而變化，則保持此反應自發(fā)進行的溫度低于A．2.127K B．2127K C．1854K D．185.4K【答案】B故選B。解題要點解題要點【答案】此條件下白錫能自發(fā)轉化為灰錫【變式12】在無氧環(huán)境下，CH4經催化脫氫芳構化可以直接轉化為高附加值的芳烴產品。一定溫度下，CH4芳構化時同時存在如下反應：則反應ⅰ在1000K時(選填“能”或“不能”)自發(fā)進行?！敬鸢浮磕芸键c二確定自發(fā)溫度【例2】下列說法正確的是【答案】D【解析】A．△HT△S<0反應能自發(fā)進行，△H＜0、△S>0的反應在任何溫度下都能自發(fā)進行，A錯誤；D．該反應>0，焓判據不利于反應自發(fā)進行，但反應高溫下仍能發(fā)生，是因為△S>0，即體系有自發(fā)地向混亂度增加的方向轉變的傾向，D正確；故選D。解題要點解題要點對“ΔH－TΔS”的討論：（1）ΔH<0，ΔS>0的反應，任何溫度下都能自發(fā)進行；（2）ΔH>0，ΔS<0的反應任何溫度下都不能自發(fā)進行；（3）ΔH和ΔS的作用相反，且相差不大時，溫度對反應的方向起決定性作用。①當ΔH<0，ΔS<0時，低溫下反應能自發(fā)進行；②當ΔH>0，ΔS>0時，高溫下反應能自發(fā)進行。

【變式21】圖像法是研究化學反應的一種常用方法。已知化學反應A2(g)＋B2(g)=2AB(g)的能量變化曲線如圖所示，則下列敘述中正確的是A．該反應在任何溫度下都能自發(fā)B．每生成2molAB(g)時吸收(ab)kJ能量C．該反應中反應物的總能量高于生成物的總能量D．斷裂1molAA和1molBB時放出akJ能量【答案】B【解析】A．根據圖示可知：生成物的總能量高于反應物的總能量，因此該反應的正反應是吸熱反應，△H＞0，由于反應前后氣體物質的量不變，該反應不是在任何溫度下都能自發(fā)，A錯誤；B．正反應活化能是akJ/mol，逆反應的活化能是bkJ/mol，1molA2(g)+1molB2(g)的總能量比2molAB(g)的能量低(ab)kJ，因此每生成2molAB(g)時就會吸收(ab)kJ能量，B正確；C．根據圖示可知該反應中反應物的總能量低于生成物的總能量，C錯誤；D．斷裂化學鍵要吸收能量，形成化學鍵會釋放能量。根據圖示可知：斷裂1molAA和1molBB時吸收akJ能量，D錯誤；故合理選項是B。【變式22】化學反應的方向問題對于理論研究與生產實踐都有著重要的意義，下列有關化學反應方向的判斷不正確的是A．某吸熱反應能自發(fā)進行，因此該反應是熵增反應B．硝酸銨晶體溶于水是熵增的過程，能自發(fā)進行【答案】CB．硝酸銨溶于水的過程是溶解后電離出自由移動離子的過程，體系的混亂度增大，熵變?S>0，能自發(fā)進行，故B正確；D．由化學計量數可知該反應是氣體分子數減小的反應則?S＜0，在常溫下能自發(fā)進行，則該反應是焓減的反應即?H＜0，故D正確；故選：C?？键c三圖像題A．可以

B．不可以解題要點解題要點熱化學方程式需要準確標出物質狀態(tài)。需要關注物質的量與質量的轉換關系?！咀兪?1】科學家想要用組成相似的鈷氧化物(Co3O4/CoO)代替鐵氧化物進行循環(huán)制氫。查閱資料發(fā)現(xiàn)，使用鈷氧化物后反應Ⅰ和反應Ⅱ的ΔHTΔS值隨溫度T變化如圖所示。（1）結合圖像判斷能否用鈷氧化物代替鐵氧化物進行熱化學循環(huán)制氫？若可行，舉出采用鈷氧化物的一個優(yōu)勢；若不可行，說明理由。（2）除了上述“直接熱分解”、“光催化分解”和“熱化學循環(huán)”外，請再設計一種利用太陽能從水中獲取氫氣的方法：(簡述即可，不必展開)?！敬鸢浮浚?）使用Co3O4/CoO體系時，反應Ⅰ的ΔHTΔS始終大于0，不能自發(fā)進行，無法實現(xiàn)循環(huán)，故不能代替（2）太陽能光伏發(fā)電，電解水【解析】（1）ΔHTΔS<0反應能自發(fā)進行，ΔHTΔS>0反應不能自發(fā)進行。根據圖示，使用Co3O4/CoO體系時，反應Ⅰ的ΔHTΔS始終大于0，不能自發(fā)進行，無法實現(xiàn)循環(huán)，所以不能用鈷氧化物代替鐵氧化物進行熱化學循環(huán)制氫。（2）太陽能光伏發(fā)電，再電解水制取氫氣。【變式32】（1）“太陽能熱化學循環(huán)制氫”是將太陽能轉化成化學能，通過多個化學過程產生。如常見的鐵氧化物循環(huán)制氫過程如圖所示。①寫出反應Ⅰ的化學方程式：。結合圖像判斷能否用鈷氧化物代替鐵氧化物進行熱化學循環(huán)制氫？若可行，舉出采用鈷氧化物的一個優(yōu)勢；若不可行，說明理由。（2）除了上述“直接熱分解”、“光催化分解”和“熱化學循環(huán)”外，請再設計一種利用太陽能從水中獲取氫氣的方法：（簡述即可，不必展開）。（2）可以將太陽能先轉化為電能，再利用電解水的方法制得H2②由反應I和反應II的△HT△S值隨溫度T變化圖可知，找不到在哪一溫度下，反應I和反應II都能自發(fā)進行，故不能用鈷氧化物代替鐵氧化物進行熱化學循環(huán)制氫；（2）除了上述“直接熱分解”、“光催化分解”和“熱化學循環(huán)”外，還可以將太陽能先轉化為電能，再利用電解水的方法制得H2?；A達標1．對于化學反應方向，下列說法錯誤的是A．非自發(fā)的反應不能通過改變條件使其成為自發(fā)反應C．自發(fā)進行的化學反應的方向，應由焓判據和熵判據的復合判據來判斷【答案】A【解析】A．根據△G=△H－T△S，△G<0反應自發(fā)，因此某些非自發(fā)的反應能通過改變條件使其成為自發(fā)反應，故A錯誤；C．根據△G=△H－T△S＜0可以自發(fā)進行，自發(fā)進行的化學反應的方向，應由焓判據和熵判據的復合判據來判斷，故C正確；故選A。2．俗話說“冰凍三尺非一日之寒”，其中蘊含著化學知識。下列對“結冰”過程中的焓變和熵變的判斷正確的是A．ΔH>0ΔS<0 B．ΔH<0ΔS>0C．ΔH<0ΔS<0 D．ΔH>0ΔS>0【答案】C【解析】同種物質，液態(tài)的能量大于固態(tài)，則結冰的過程是放熱過程，即ΔH<0，液態(tài)時的熵大于固態(tài)時的熵，則結冰的過程是熵減小的過程，即ΔS<0，A、B、D錯誤；故選C。3．二氟化氧(OF2，F(xiàn)顯負價)與水反應的熱化學方程式為OF2(g)+H2O(g)=O2(g)+2HF(g)

H=312.7kJ·mol1，下列關于該反應的說法正確的是A．正反應低溫下才能自發(fā)進行 B．正反應高溫下才能自發(fā)進行C．正反應是熵增、焓減反應 D．1molOF2完全反應時轉移4mol電子【答案】C【解析】A．由反應方程式可知，該反應為氣體分子數增加的反應，故正反應為熵增、焓減的反應，根據判斷，正反應在任何溫度下都能自發(fā)進行，A錯誤；B．由反應方程式可知，該反應為氣體分子數增加的反應，故正反應為熵增、焓減的反應，根據判斷，正反應在任何溫度下都能自發(fā)進行，B錯誤；C．由反應方程式可知，該反應為氣體分子數增加的反應，故正反應為熵增、焓減的反應，C正確；D．OF2中F顯1價，故O為+2價，1molOF2完全反應時轉移2mol電子，D錯誤；故選C。4．下列有關說法中，正確的是A．ΔH＜0的反應一定能自發(fā)進行，ΔH＞0的反應一定不能自發(fā)進行B．熵增大的過程一定能自發(fā)進行，熵減小的過程一定不能自發(fā)進行C．凡能自發(fā)進行的反應在常溫下一定能夠進行且反應速率較快D．焓變和熵變都與反應的自發(fā)性有關，但都不能獨立地作為自發(fā)性的判據【答案】D【解析】A．焓變和熵變都與反應的自發(fā)性有關，但焓變或熵變不可以單獨作為反應自發(fā)性的判據，故A錯誤；B．由A可知，該說法錯誤，故B錯誤；C．反應能否自發(fā)進行與反應的速率大小無關，有些反應能自發(fā)進行，其反應速率很小，如金屬的腐蝕，故C錯誤；D．焓變和熵變都與反應的自發(fā)性有關，△H﹣T△S＜0為判斷反應進行的綜合判據，則焓變或熵變不能單獨作為反應自發(fā)性的判據，故D正確；故選D。5．可用焓變和熵變來判斷化學反應進行的方向，下列都是能自發(fā)進行的化學反應，其中是吸熱反應且反應后熵增的是【答案】C【分析】常見的放熱反應包括：燃燒反應、中和反應、金屬與水(酸)的置換反應、大多數化合反應、鋁熱反應等，常見的吸熱反應包括：大多數分解反應、Ba(OH)2·8H2O與NH4Cl的反應等；熵的物理意義是體系混亂程度的度量，氣體增多則熵增大。故選C。上述反應中C(ads)為吸附性活性炭，反應歷程的能量變化如圖。下列說法正確的是A．制備合成氣反應可在高溫下自發(fā)進行B．決定制備合成氣反應速率的是步驟ⅡD．使用更高效的催化劑可以減小該反應的焓變【答案】A【解析】A．由圖可知，制備合成氣反應為吸熱、熵增反應，故可在高溫下自發(fā)進行，A正確；B．由圖可知，步驟Ⅰ的活化能比步驟Ⅱ的大，步驟Ⅰ速率更慢，所以決定制備合成氣反應速率的是步驟Ⅰ，B錯誤；D．催化劑不能改變反應的焓變，D錯誤；故選A。A．該反應在低溫下較易自發(fā)進行D．水的參與降低了該反應的焓變【答案】A【解析】A．根據圖示可知，該反應為放熱反應，△H<0，氣體分子數減小，△S<0，由△G=△HT△S<0可知，在低溫下較易自發(fā)進行，A正確；B．根據圖示可知反應歷程中最大能壘(活化能)為3.66eV(2.9eV)=6.62eV，B錯誤；C．物質含有的能量越低，物質的穩(wěn)定性就越強。根據圖示可知：水合CH3OH分子的能量比水合SO3分子高，因此水合SO3分子比水合CH3OH分子更穩(wěn)定，C錯誤；D．根據圖示可知：在反應過程中，水參加反應，但最后又生成了水，因此水是該反應的催化劑，起催化作用，能夠降低反應的活化能，但不改變反應的焓變，D錯誤；故答案選A。8．自然界中時刻存在著氮的轉化，分子在催化劑的作用下發(fā)生的一系列轉化如圖所示(已知反應1和反應2都是放熱反應)。下列有關說法正確的是A．反應1必須在高溫條件下才能自發(fā)進行C．其他條件不變，使用催化劑不能改變兩個反應進行的方向D．根據焓變和熵變既可判斷反應的進行方向，又可確定反應速率的快慢【答案】CB．在700℃時，氨的催化氧化既是放熱反應，又是熵增的反應，則反應2一定是自發(fā)反應，B錯誤；C．使用催化劑可以改變化學反應速率，但不能改變化學反應進行的方向，C正確；D．過程的自發(fā)性僅能用于判斷過程的方向，不能確定反應速率的快慢，D錯誤；故選C。9．工業(yè)上常采用接觸法制取重要產品——硫酸，以下為接觸法制硫酸的反應：下列說法正確的是A．反應①中，反應物的總能量低于生成物的總能量C．對于反應③，要使反應自發(fā)進行，宜采取較高溫度【答案】D【解析】A．從題中所給熱化學方程式可知，反應①為放熱反應，所以反應物的總能量高于生成物的總能量，故A錯誤；B．催化劑只能改變化學反應速率，不能改變反應熱，所以反應②中，若使用V2O5作催化劑，則釋放出的熱量不變，故B錯誤；故答案為：D。10．已知反應2H2O2(l)=2H2O(l)+O2(g)中反應物和生成物的能量隨反應過程的變化如圖所示，下列有關說法中正確的一項是A．該反應的ΔH＜0，ΔS＜0B．曲線Ⅰ、Ⅱ對應的焓變均為E1E2kJ/molC．曲線Ⅰ、Ⅱ中，Ⅰ對應使用催化劑后的情況D．曲線Ⅰ、Ⅱ對應的活化分子百分數：Ⅰ＞Ⅱ【答案】B【解析】A．由圖可知，該反應反應物總能量大于生成物總能量，為放熱反應，ΔH＜0，由反應方程式2H2O2(l)=2H2O(l)+O2(g)，可知ΔS＞0，A錯誤；B．曲線Ⅱ使用了催化劑，催化劑降低反應的活化能，不改變反應的焓變，故曲線Ⅰ、Ⅱ對應的焓變均為E1E2kJ/mol，B正確；C．曲線Ⅱ反應的活化能降低，對應使用催化劑后的情況，C錯誤；D．曲線Ⅱ使用催化劑，降低反應的活化能，活化分子百分數增大，活化分子百分數：Ⅰ＜Ⅱ，D錯誤；故選B。綜合應用11．灰錫結構松散，不能用于制造器皿，而白錫結構堅固，可以制造器皿?，F(xiàn)把白錫制成的器皿放在0℃、100kPa的室內存放，它會不會變成灰錫而不能再繼續(xù)使用(已知：在0℃、100kPa條件下白錫轉化為灰錫的反應焓變和熵變分別為ΔH=2180.9J·mol1，ΔS=6.61J·mol1·K1)A．會變成灰錫 B．不會變成灰錫C．不能確定 D．升高溫度才會變成灰錫【答案】A12．下列說法正確的是【答案】AB．根據ΔHTΔS<0反應能自發(fā)進行，反應4Fe(s)+3O2(g)=2Fe2O3(s)常溫下可自發(fā)進行，△S<0，則該反應為放熱反應，故B錯誤；C．該反應是熵減的放熱反應，低溫條件下反應ΔHTΔS＜0，能自發(fā)進行，則低溫有利于苯催化加氫生成環(huán)己烷的反應自發(fā)進行，故C錯誤；D．反應N2(g)+3H2(g)2NH3(g)為放熱的熵減反應，ΔH<0，ΔS<0，根據ΔHTΔS<0反應能自發(fā)進行，但是并不能說明該反應在常溫下反應很快，故D錯誤；綜上所述，答案為A。13．已知HCHO(g)與O2(g)在催化劑Ca5(PO4)3(OH)(簡寫為HAP)表面催化生成CO2(g)和H2O(g)的歷程示意圖如圖所示(已知該反應的?S＜0)。下列有關該反應的說法正確的是A．反應熱為EB．反應物的總鍵能大于生成物的總鍵能D．HAP不能改變反應的活化能【答案】C【解析】A．反應熱為生成物與反應物的能量差值，而E為過渡態(tài)與反應物的能量差值，是正反應的活化能，A不正確；B．物質具有的能量越高，其鍵能越小，該反應的反應物的總能量大于生成物的總能量，則反應物的總鍵能小于生成物的總鍵能，B不正確；D．HAP為該反應的催化劑，催化劑能改變反應的活化能，但不能改變反應的焓變，D不正確；故選C。14．下列有關說法不正確的是B．某吸熱反應能自發(fā)進行，因此該反應一定是熵增反應D．通常情況下，一個放熱且熵增的反應也有可能非自發(fā)進行【答案】D選D。15．化學能與熱能在生產生活中扮演者重要的角色，按照要求回答下列各題。（1）對煙道氣中的進行回收再利用具有較高的社會價值和經濟價值。CO還原法：一定條件下，由和CO反應生成S和的能量變化如圖所示，每生成16gS(s)，該反應(填“放出”或“吸收”)的熱量為kJ。化學鍵HHC=CCCCHE(kJ/mol)436a348413決定制備合成氣反應速率的是(填“步驟I”或“步驟Ⅱ”)，制備合成氣反應可在(填“高溫”或“低溫”)下自發(fā)進行。【答案】（1）放出135（2）+248（3）①反應物總鍵能生成物總鍵能=（2×4×413a4×4132×436）kJ/mol=+167kJ/mol，解得a=613；（1）下列說法錯誤的是(填序號)。（3）該反應在(選填“高溫下”“低溫下”“任何溫度下”或“一定不”)能自發(fā)?！敬鸢浮浚?）C（2）無法判斷是否能（3）高溫下（4）向正反應方向進行故選C；拓展培優(yōu)17．下列依據熱化學方程式得出的結論正確的是【答案】D【解析】A．燃燒熱指101kPa，1mol純物質完全燃燒生成穩(wěn)定氧化物時所放出的熱量，氫氣的燃燒熱應生成液態(tài)水，A錯誤；故答案為：D。18．已知斷裂1mol某些化學鍵所需的能量如下表所示：化學鍵CHCCC=CHH斷裂1mol化學鍵所需的能量/kJ/mol413347614436下列說法正確的是A．斷裂CH鍵所需的能量一定小于斷裂HH鍵所需的能量B．由上表數據可以計算出H2的摩爾燃燒焓D．乙烯加氫制備乙烷只有在高溫下才能自發(fā)進行【答案】C【解析】A．化學鍵的數目未知，無法比較斷裂CH鍵所需的能量與斷裂HH鍵所需的能量的大小，故A錯誤；B．H2的摩爾燃燒焓要求生成液態(tài)水，而題目中沒有HO鍵的鍵能，也沒有告知氣態(tài)水變?yōu)橐簯B(tài)水的焓變，不能計算H2的摩爾燃燒焓，故B錯誤；答案選C。19．Ⅰ．手持技術測定中和反應反應熱的裝置和測定結果如圖。實驗中一次性快速注入NaOH溶液。（1）實驗中堿稍過量的原因為。（2）磁子表面的聚四氟乙烯(填“能”或“不能”)換成鐵，原因是。Ⅱ．氨能源是目前研究的熱點之一，研究氮的循環(huán)和轉化對生產、生活有重要的價值，某工廠用氨制硝酸的流程如圖所示：（4）上述轉化中，屬于氮的固定的是(填“ⅰ”“ⅱ”或“?！??；瘜W鍵鍵能E/(kJ)946436391【答案】（1）保證鹽酸完全被中和（2）不能鐵會與鹽酸反應，引起實驗誤差（3）55.18（4）i（5）3NO2+H2O=2HNO3+NO（6）92kJ/mol能【解析】（1）實驗中堿稍過量的原因為：保證鹽酸完全被中和，減少誤差；（2）磁子表面的聚四氟乙烯不能換成鐵，原因是鐵會與鹽酸反應，引起實驗誤差；（4）氮的固定是指游離態(tài)的氮轉化為氮的化合物的過程，則上述轉化中，屬于氮的固定的