备战2021 高考化学 考点41 化学反应进行的方向（原卷版）

备战2021 高考化学 考点41 化学反应进行的方向（原卷版）

考点 41 化学反应进行的方向 1．自发过程 （1）含义 在一定条件下，不需要借助外力就可以自动进行的过程。 （2）特点 ①体系趋向于从高能状态转变为低能状态(体系对外部做功或释放热量)； ②在密闭条件下，体系有从有序自发地转变为无序的倾向(无序体系更加稳定)。 2．化学反应方向的判据 （1）焓判据 放热反应过程中体系能量降低，ΔH<0，具有自发进行的倾向。 但有些吸热反应也可以自发进行，故只用焓变判断反应进行的方向有一定的局限性。 （2）熵判据 ①熵：衡量体系混乱程度的物理量，符号为 S，单位为 J·mol−1·K−1。 ②熵的大小：同种物质，三种聚集状态下，熵值由大到小的顺序为 S(g)>S(l)>S(s)。 ③熵判据：体系的混乱度增加，ΔS>0，反应有自发进行的倾向。但有些熵减的过程也能自发进行，故只 用熵变来判断反应进行的方向也不全面。 （3）复合判据——自由能变化判据 在温度、压强一定的条件下，化学反应进行的方向是反应的焓变和熵变共同影响的结果，因此，把焓变 和熵变判据结合起来组成的复合判据即自由能变化ΔG，更适合于所有过程的判断。ΔG=ΔH−TΔS（T 为 开尔文温度），ΔG 的正、负决定着反应的自发与否。 ①ΔH－TΔS<0，反应能自发进行。 ②ΔH－TΔS＝0，反应达到平衡状态。 ③ΔH－TΔS>0，反应不能自发进行。 考向 化学反应方向的判定 典例 1 分析下列反应在任何温度下均能自发进行的是（ ） A．2N2(g)＋O2(g)=2N2O(g) ΔH＝＋163 kJ·mol－1 B．Ag(s)＋ 1 2 Cl2(g)=AgCl(s) ΔH＝－127 kJ·mol－1 C．HgO(s)=Hg(l)＋ 1 2 O2(g) ΔH＝＋91 kJ·mol－1 D．H2O2(l)= 1 2 O2(g)＋H2O(l) ΔH＝－98 kJ·mol－1 1．下列过程一定不能自发进行的是 A．2N2O5(g)===4NO2(g)＋O2(g) ΔH＞0 B．2H2(g)＋O2(g)===2H2O(l) ΔH＜0 C．(NH4)2CO3(s)===NH4HCO3(s)＋NH3(g) ΔH＞0 D．2CO(g)===2C(s)＋O2(g) ΔH＞0 焓变、熵变和温度对化学反应方向的影响 ΔH ΔS ΔH−TΔS 反应情况 − + 始终是负值 在任何温度下反应均自发进行 + − 始终是正值 在任何温度下反应均非自发进行 + + 低温为正高温为负 低温时非自发，高温时自发 − − 低温为负高温为正 低温时自发，高温时非自发 1．已知 CaCO3(s)⇌ CaO(s)+CO2(g)仅在高温下自发。则( ) A．△H＞0，△S＞0 B．△H＞0，△S＜0 C．△H＜0，△S＞0 D．△H＜0，△S＜0 2．工业上制备金属钾的反应为 KCl＋Na  NaCl＋K，该反应为吸热反应，反应温度通常为 850℃。相关数 据如下表所示，下列说法错误的是( ) 物质 熔点/℃ 沸点/℃ Na 97.8 883 K 63.7 774 NaCl 801.0 1413 KCl 770 1500 A．Na 比 K 活泼 B．该反应的△H＞0 C．该反应的△S＞0 D．该条件下△H-T△S＜0 3．某化学反应其△H= -250 kJ/mol，∆S=18 J/(mol·k)，则此反应在下列哪种情况下可自发进行( ) A．在任何温度下都能自发进行 B．在任何温度下都不能自发进行 C．仅在高温下自发进行 D．仅在低温下自发进行 4．下列有关说法正确的是( ) A．CaCO3(s)=CaO(s)＋CO2(g)室温下不能自发进行，说明该反应的△H＜0 B．测定溶液 pH 时，润湿 pH 试纸不一定会对结果产生影响 C．N2(g)＋3H2(g)  2NH3(g) △H＜0，其他条件不变时升高温度，反应速率ν(H2)和氢气的平衡转化率均增 大 D．水的离子积常数 Kw 随着温度的升高而增大，说明水的电离是放热反应 5．下列过程中，属于非自发过程的是 ( ) A．N2 和 O2 混合 B．H2 和 O2 化合生成 H2O C．常温、常压下，石墨转化为金刚石 D．C+O2 点燃 CO2 6．对于化学反应方向的确定不仅与焓变(ΔH)有关，也与温度(T)、熵变(ΔS)有关，实验证明，化学反应的方 向应由ΔH−TΔS 确定，若ΔH−TΔS<0，则自发进行，否则不能自发进行。下列说法中，正确的是 A．反应焓变是决定反应能否自发进行的唯一因素 B．温度、压强一定时，熵增加的反应一定能自发进行 C．在温度、压强一定的条件下，焓因素和熵因素共同决定一个化学反应的方向 D． 固体的溶解过程只与焓变有关 7．对于化学反应能否自发进行，下列说法中错误的是（ ） A．若ΔH<0，ΔS>0 任何温度下反应都能自发进行 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)ΔH>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ΔH>0 8．氢气与氧气生成水的反应是氢能源应用的重要途径。下列有关说法正确的是 A．一定温度下，反应 2H2(g)+O2(g)==2H2O(g)能自发进行，该反应的△H＜0 B．氢氧燃料电池的负极反应为 O2+4e-+2H2O==4OH- C．常温常压下，氢氧燃料电池放电过程中消耗 11.2LH2，转移电子的数目为 6.02×1023 D．同温同压下，2H2(g)+O2(g)==2H2O(g)，在燃料电池和点燃条件下的△H 不同 9．已知自由能△G=△H-T△S＜0 时，反应自发进行。将水蒸气通过红热的炭即可产生水煤气。反应为： C(s)+H2O(g)  CO(g)+H2(g) △H=+131.3kJ/mol，△S=+133.7J/（K·mol）。下列说法正确的是（） A．常温下不能自发进行 B．常温下能自发进行 C．100℃下能自发进行 D．任何温度下都不能自发进行 10．下列说法正确的是 A．放热或熵减小均有利于反应的正向自发进行 B．ΔH＞0，ΔS＜0 的反应在任何温度下均能正向自发进行 C．2H2O2(aq)==2H2O(l)＋O2(g) ΔH＝-189.3 kJ· mol−1，任何温度下均可正向自发进行 D．向水中加入 NH4NO3 固体，溶液温度降低，可说明铵盐水解是吸热的 11．二氧化碳催化加氢合成乙烯在环境保护、资源利用、战略需求等方面具有重要意义。 CO2 和 H2 在铁 系催化剂作用下发生化学反应： I．2CO2(g)+6H2(g)  C2H4(g)+4H2O(g)ΔH1 II．CO2(g)+H2(g)  CO(g)+H2O(g)ΔH2＞0 请回答下列问题： (1)反应 I 能自发进行，则 ΔH1 ___0(填“＜”或“＞”或“=”)；该反应自发进行的条件是______。 (2)在密闭容器中通入 1mol CO2 和 3molH2，在铁系催化剂作用下进行反应，CO2 的平衡转化率随温度和压强 的变化如图所示。 ①下列说法正确的是____ A．由图 1 可知：0.1MPa 下，200℃~550℃时以反应 I 为主，550℃以后以反应 II 为主 B．反应 II 化学方程式前后物质的化学计量数之和相等，所以反应 II 的ΔS 等于零 C．恒温恒压下，容器内气体的密度不变时，说明反应已达平衡 D．其他条件不变，将 CO2 和 H2 的初始物质的量比改变为 2：3，可提高 CO2 平衡转化率 ②图 1 中点 M(350，70)、此时乙烯的选择性为 5 7 (选择性：转化的 CO2 中生成 C2H4 和 CO 的百分比)。计算 该温度时：反应 II 的平衡常数 Kc =_____。 ③在图 1 中，温度大于 800℃时，随着压强的增大，CO2 的平衡转化率减小，请解释原因____。 (3)有研究表明，在铁系催化剂作用下反应 I 分两步进行： i CO2(g)+H2(g)  CO(g)+H2O(g)慢 ii 2CO(g)+4H2(g)  C2H4 (g)+2H2O(g)快 在图 2 中画出反应 I 分两步进行的“能量−反应过程图”。起点从[2CO2(g)+6H2(g)]开始____。 12．合成氨工业的核心反应是 N2(g)＋3H2(g)  高温，高压 催化剂 2NH3(g) ΔH＝Q kJ·mol－1。反应过程中能量变化如图 所示，回答下列问题。 (1)在反应体系中加入催化剂，反应速率增大，E1 和 E2 的变化：E1_______(填“增大”、“减小”或“不变”)。 (2)在 500℃、2×107 Pa 和催化剂条件下向一密闭容器中充入 0.5 mol N2 和 1.5 mol H2，充分反应后，放出的 热量_______(填“＜”、“＞”或“＝”)46.2 kJ，理由是 _______________________________________________________。 (3)关于该反应的下列说法中，正确的是_______(填字母)。 A．ΔH＞0，ΔS＞0 B．ΔH＞0，ΔS＜0 C．ΔH＜0，ΔS＞0 D．ΔH＜0，ΔS＜0 1．（2020·江苏高考真题）反应 4 2SiCl (g)+2H (g) Si(s)+4HCl(g)高温 可用于纯硅的制备。下列有关该反应的 说法正确的是 A．该反应 H>0 、 S<0 B．该反应的平衡常数     4 2 4 2 c (HCl)K c SiCl c H   C．高温下反应每生成 1 mol Si 需消耗 22 22.4LH D．用 E 表示键能，该反应 ΔH=4E(Si-Cl)+2E(H-H)-4E(H-Cl) 2．［2015 江苏］［双选］在体积均为 1.0 L 的两恒容密闭容器中加入足量的相同的炭粉，再分别加入 0.1 mol CO2 和 0.2 mol CO2，在不同温度下反应 CO2(g)+C(s) 2CO(g)达到平衡，平衡时 CO2 的物质的量浓度 c(CO2)随温度的变化如图所示(图中Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ点均处于曲线上)。下列说法正确的是 A．反应 CO2(g)+C(s) 2CO(g)的ΔS>0、ΔH<0 B．体系的总压强 p 总：p 总(状态Ⅱ)>2p 总(状态Ⅰ) C．体系中 c(CO)：c(CO，状态Ⅱ)<2c(CO，状态Ⅲ) D．逆反应速率 v 逆：v 逆(状态Ⅰ)>v 逆(状态Ⅲ) 3．下列有关说法不正确的是 A．(2013·江苏高考)反应 NH3(g)＋HCl(g) NH4Cl(s)在室温下可自发进行，则该反应的ΔH＜0 B．(2012·江苏高考)CaCO3(s) CaO(s)＋CO2(g)室温下不能自发进行，说明该反应的ΔH＜0 C．(2011·江苏高考)一定温度下，反应 MgCl2(l) Mg(l)＋Cl2(g)的ΔH>0、ΔS>0 D．(2015·天津高考) Na 与 H2O 的反应是熵增的放热反应，该反应能自发进行