【解析】高中化学人教版（2023）选择性必修1 第二章第三节 化学反应的方向

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高中化学人教版（2023）选择性必修1第二章第三节化学反应的方向

一、单选题

1．（2023高二下·桂林期中）下列说法正确的是（）

A．非自发反应一定不能实现

B．同种物质气态时熵值最小，固态时熵值最大

C．反应NH3(g)+HCl(g)=NH4Cl(s)在室温下可自发进行，则该反应的△H0的反应一定不能自发进行

【答案】C

【知识点】焓变和熵变

【解析】【解答】A.反应是否自发进行，由熵变、焓变、温度共同决定，非自发反应在改变条件下可以发生，A不符合题意；

B.熵是指体系的混乱度，同种物质气态熵大于液态大于固态，即同种物质气态时熵值最大，固态时熵值最小，B不符合题意；

C.反应能自发进行说明：△H-T△S＜0，由方程式NH3（g）+HCl（g）═NH4Cl（s）可知该反应的S＜0，要使：△H-T△S＜0，所以必须满足△H＜0，C符合题意

D.恒温恒压下，△H＜0且△S＞0的反应的△H-T△S＜0，反应一定可以自发进行，D不符合题意。

故答案为：C

【分析】判断反应能否自发进行由该公式确定：△G=△H－T△S，△G为吉布斯自由能变，△H为焓变，△S为熵变，T为开氏温度。

在温度、压强一定的条件下，化学反应的判读依据为：

ΔH-TΔS0反应不能自发进行。

注意：（1）ΔH为负，ΔS为正时，任何温度反应都能自发进行；

（2）ΔH为正，ΔS为负时，任何温度反应都不能自发进行。

2．（2023高二上·芜湖期末）25℃和1.01×105Pa时，反应2N2O5(g)＝4NO2(g)＋O2(g)ΔH＝＋56.76kJ·mol－1，自发进行的原因是（）

A．吸热反应B．放热反应

C．熵减少的反应D．熵增大效应大于热效应

【答案】D

【知识点】焓变和熵变

【解析】【解答】该反应的ΔH>0，为吸热反应；该反应为气体分子数增大的反应，为熵增反应；该反应能自发进行，说明熵增效应大于热效应，D符合题意；

故答案为：D

【分析】根据反应自发进行的条件进行分析，反应自发进行，则该反应为焓减、熵增反应。

3．（2023高二上·东辽期中）下列反应中熵显著增加的是（）

A．2N2O5(g)=4NO2(g)+O2(g)B．Cu(s)+Cl2(g)=CuCl2(s)

C．C(s)+O2(g)=CO2(g)D．2H2(g)+O2(g)=2H2O(1)

【答案】A

【知识点】焓变和熵变

【解析】【解答】A.该反应中，反应后气体分子数增多，熵显著增加，A符合题意；

B.该反应中，反应后气体分子数减少，熵显著减小，B不符合题意；

C.该反应中，反应前后气体分子数不变，熵不变，C不符合题意；

D.该反应中，反应后气体分子数减少，熵显著减小，D不符合题意；

故答案为：A

【分析】反应过程中熵显著增加，则反应后气体分子数增加，据此结合选项所给反应进行分析。

4．（2023高二上·齐齐哈尔期中）金属锡的冶炼常用焦炭作还原剂：SnO2（s）＋2C(s)=Sn(s)＋2CO(g)，反应过程中能量的变化如图所示。下列有关该反应的ΔH、ΔS的说法中正确的是()

A．ΔH0；SnO2（s）＋2C(s)=Sn(s)＋2CO(g)，反应由固体生成部分气体，混乱度增大，△S>0；

故答案为：D。

【分析】熵变和焓变是判断反应进行方向的两个判据。

5．（2023·江苏）反应可用于纯硅的制备。下列有关该反应的说法正确的是（）

A．该反应、

B．该反应的平衡常数

C．高温下反应每生成1molSi需消耗

D．用E表示键能，该反应

【答案】B

【知识点】键能、键长、键角及其应用；焓变和熵变；化学平衡常数

【解析】【解答】A．SiCl4、H2、HCl为气体，且反应前气体系数之和小于反应后气体系数之和，因此该反应为熵增，即△S>0，A不符合题意；

B．根据化学平衡常数的定义，该反应的平衡常数K=,B符合题意；

C.题中说的是高温，不是标准状况下，因此不能直接用22.4L·mol－1计算，C不符合题意；

D．△H=反应物键能总和－生成物键能总和，即△H=4E(Si－Cl)＋2E(H－H)－4E(H－Cl)－2E(Si－Si)，D不符合题意；

故答案为：B

【分析】A．气体增加，所以混乱度增加，熵增加；

B．注意固体不考虑浓度；

C.标况下才能用气体摩尔体积衡量；

D．△H=反应物键能总和－生成物键能总和。

6．（2023高二上·临高期中）对于温度与反应方向的关系，下列判断不正确的是（）

A．△H＜0，△S＞0，所有温度下反应自发进行

B．△H＞0，△S＞0，所有温度下反应自发进行

C．△H＜0，△S＜0，低温下反应自发进行

D．△H＞0，△S＜0，所有温度下反应不能自发进行

【答案】B

【知识点】焓变和熵变

【解析】【解答】A.当ΔH0时，任意温度下都能满足ΔH-TΔS0，ΔS>0时，只有高温下才能满足ΔH-TΔS0，ΔS0，ΔH>0

B．用标准NaOH溶液滴定浓度约为0.01molL－1HCN，可用甲基橙做指示剂

C．0.2molL－1的HCN溶液中加入等体积的0.1molL－1NaOH溶液，则该溶液呈碱性

D．0.2molL－1的HCN溶液中加入等体积的0.1molL－1NaOH所得的混合溶液中：2c(H+)+c(HCN)=2c(OH-)+c(CN-)

【答案】B

【知识点】焓变和熵变；弱电解质在水溶液中的电离平衡；溶液酸碱性的判断及相关计算；中和滴定

【解析】【解答】A．弱电解质的电离过程是吸热过程，则HCNH++CN-的ΔS>0、ΔH>0，A不符合题意；

B．用标准NaOH溶液滴定浓度约为0.01molL-1HCN，完全中和时生成NaCN，溶液显碱性，则应选择酚酞做指示剂，B符合题意；

C.0.2molL-1的HCN溶液中加入等体积的0.1molL-1NaOH溶液，溶液中溶质HCN和NaCN的物质的量相等，因CN-的水解常数Kh==10-4＞Ka，说明溶液中CN-的水解程度大于HCN的电离程度，即该溶液呈碱性，C不符合题意；

D.0.2molL-1的HCN溶液中加入等体积的0.1molL-1NaOH溶液，溶液中溶质HCN和NaCN的物质的量相等，溶液中的电荷守恒为c(H+)+c(Na+)=c(OH-)+c(CN-)，物料守恒式为2c(Na+)=c(HCN)+c(CN-)，则2c(H+)+c(HCN)=2c(OH-)+c(CN-)，D不符合题意。

故答案为：B

【分析】A．电离过程是熵变增加的吸热过程；

B．NaCN强碱弱酸盐，溶液水解显碱性，则应选择酚酞做指示剂；

C．等浓度的HCN和NaCN混合溶液显碱性，说明溶液中CN-的水解程度大于HCN的电离程度；

D．根据溶液中的电荷守恒和物料守恒进行计算。

二、综合题

9．（2023高二上·杭州期中）进入冬季北方开始供暖后，雾霾天气愈发严重，各地PM2.5、PM10经常“爆表”。引发雾霾天气的污染物中，最为常见的是机动车尾气中的氮氧化物和燃煤产生的烟气。

I、用NH3催化还原NOx可以消除氮氧化物的污染。反应原理为：NO(g)+NO2(g)+2NH3(g)2N2(g)+3H2O(g)。

（1）该反应的△S0(填“>”、“=”或“

（2）ad

（3）CH4(g)+2NO2(g)=N2(g)+CO2(g)+2H2O(g)△H=-844kJ/mol

（4）0.0125mol/(Lmin)；减小

【知识点】热化学方程式；盖斯定律及其应用；化学反应速率；焓变和熵变；化学平衡的影响因素

【解析】【解答】（1）由于反应前后气体分子数增大，因此ΔS>0；

（2）a、气体颜色不再改变时，反应达到平衡状态，透光率不再改变，a符合题意；

b、ΔH是表示反应的热效应，只与物质具有能量的相对大小有关，ΔH不变，不能说明反应达到平衡状态，b不符合题意；

c、根据反应速率之比等于化学计量系数之比可得，当反应达到平衡状态时，2v正(N2O4)=v逆(NO2)，c不符合题意；

d、当N2O4的转化率不再改变时，说明反应达到平衡状态，此时透光率不再改变，d符合题意；

故答案为：ad

（3）CH4(g)燃烧热的热化学方程式为：CH4(g)＋2O2(g)=CO2(g)＋2H2O(l)ΔH=-890KJ/mol，H2O(l)转化为H2O(g)的热化学方程式为：H2O(l)=H2O(g)ΔH=+44Kj/mol；

CH4催化还原NO2反应的化学方程式为CH4(g)＋2NO2(g)=N2(g)＋CO2(g)＋2H2O(g)，根据盖斯定律可得，该反应的反应热，因此该反应的热化学方程式为：CH4(g)＋2NO2(g)=N2(g)＋CO2(g)＋2H2O(g)ΔH=-844kJ/mol；

（4）①由表格数据可知，0~20min内，参与反应的n(NO2)=0.5mol，根据反应的化学方程式可知，参与反应的n(CH4)=0.25mol，则0~20min内，用CH4表示的反应速率；

②达到平衡后，再充入0.5molCH4和1.2molNO2，由于温度和容器的体积均不变，因此反应体系的压强增大，平衡逆向移动，因此CH4的转化率减小；

【分析】（1）根据反应前后气体分子数的变化确定ΔS的大小；

（2）透光率不再变化，则说明反应达到平衡状态，据此结合选项进行分析；

（3）根据题干信息确定反应物和生成，结合盖斯定律计算反应热，从而写出反应的热化学方程式；

（4）①根据公式，结合表格数据计算反应速率；

②根据平衡移动进行分析；

10．（2023高二上·黑龙江期末）天然气是一种清洁的化石燃料，也是引起温室效应的一种物质。天然气的综合利用对节能减排、高效利用能源、减少二氧化碳排放有重大意义。作为化工原料，合成甲醇是天然气综合利用的重要途径。

CH4（g）+CO2（g）2CO（g）+2H2（g）△H=+247.3kJ·mol-1①

CH4（g）+H2O（g）CO（g）+3H2（g）△H=+206.2kJ·mol-1②

（1）Ⅰ、合成甲醇的主要反应为：2H2（g）+CO（g）CH3OH（g）△H=-90.8kJ·mol-1

该反应熵变△S0（填“＞、＝或＜”)，该反应在（填“高温”或“低温”）条件下能自发进行。

（2）生产过程中，合成气要循环，其目的是：。

（3）T℃下此反应的平衡常数为160。某时刻测得各组分的浓度如下，比较此时正、逆反应速率的大小：v（正）v（逆）（填“＞”“＜”或“＝”）

物质H2COCH3OH

浓度/(mol·L—1)0.200.100.40

（4）在恒温恒容条件下，充入一定量的H2和CO，发生反应上述反应，则该反应达到平衡状态的标志有（）

A．混合气体的密度保持不变B．混合气体的总压强保持不变

C．甲醇的浓度保持不变D．v正（H2）=v逆（CH3OH）

（5）在恒温恒容条件下，要提高反应2H2（g）+CO（g）CH3OH（g）中CO的转化率，可以采取的措施是（）

A．升温

B．加入催化剂

C．增加CO的浓度

D．增加H2的浓度

E．充入惰性气体

F．分离出甲醇

（6）Ⅱ、合成甲醇的另一反应为：CO2(g)＋3H2(g)CH3OH(g)＋H2O(g)△H＝－akJ·mol－1（a＞0）。

在一定温度下的2L固定容积的密闭容器中，通入2molCO2和3molH2，发生的反应为：测得CO2(g)和CH3OH(g)的浓度随时间变化如图所示。

下列措施中能使增大的是______（填编号）。

A．升高温度

B．恒温恒容下充入He(g)

C．将H2O(g)从体系中分离

D．恒温恒容再充入2molCO2和3molH2

（7）经计算该温度下此反应的平衡常数K=0.20L2·mol-2。若改变条件（填选项），可使K＝1。

A．增大压强B．增大反应物浓度C．降低温度

D．升高温度E．加入催化剂

（8）10min内，用H2表示的该反应的化学反应速率为=mol-1·L-1·min-1

【答案】（1）0的反应一定不能自发进行

2．（2023高二上·芜湖期末）25℃和1.01×105Pa时，反应2N2O5(g)＝4NO2(g)＋O2(g)ΔH＝＋56.76kJ·mol－1，自发进行的原因是（）

A．吸热反应B．放热反应

C．熵减少的反应D．熵增大效应大于热效应

3．（2023高二上·东辽期中）下列反应中熵显著增加的是（）

A．2N2O5(g)=4NO2(g)+O2(g)B．Cu(s)+Cl2(g)=CuCl2(s)

C．C(s)+O2(g)=CO2(g)D．2H2(g)+O2(g)=2H2O(1)

4．（2023高二上·齐齐哈尔期中）金属锡的冶炼常用焦炭作还原剂：SnO2（s）＋2C(s)=Sn(s)＋2CO(g)，反应过程中能量的变化如图所示。下列有关该反应的ΔH、ΔS的说法中正确的是()

A．ΔH0，ΔH>0

B．用标准NaOH溶液滴定浓度约为0.01molL－1HCN，可用甲基橙做指示剂

C．0.2molL－1的HCN溶液中加入等体积的0.1molL－1NaOH溶液，则该溶液呈碱性

D．0.2molL－1的HCN溶液中加入等体积的0.1molL－1NaOH所得的混合溶液中：2c(H+)+c(HCN)=2c(OH-)+c(CN-)

二、综合题

9．（2023高二上·杭州期中）进入冬季北方开始供暖后，雾霾天气愈发严重，各地PM2.5、PM10经常“爆表”。引发雾霾天气的污染物中，最为常见的是机动车尾气中的氮氧化物和燃煤产生的烟气。

I、用NH3催化还原NOx可以消除氮氧化物的污染。反应原理为：NO(g)+NO2(g)+2NH3(g)2N2(g)+3H2O(g)。

（1）该反应的△S0(填“>”、“=”或“0反应不能自发进行。

注意：（1）ΔH为负，ΔS为正时，任何温度反应都能自发进行；

（2）ΔH为正，ΔS为负时，任何温度反应都不能自发进行。

2．【答案】D

【知识点】焓变和熵变

【解析】【解答】该反应的ΔH>0，为吸热反应；该反应为气体分子数增大的反应，为熵增反应；该反应能自发进行，说明熵增效应大于热效应，D符合题意；

故答案为：D

【分析】根据反应自发进行的条件进行分析，反应自发进行，则该反应为焓减、熵增反应。

3．【答案】A

【知识点】焓变和熵变

【解析】【解答】A.该反应中，反应后气体分子数增多，熵显著增加，A符合题意；

B.该反应中，反应后气体分子数减少，熵显著减小，B不符合题意；

C.该反应中，反应前后气体分子数不变，熵不变，C不符合题意；

D.该反应中，反应后气体分子数减少，熵显著减小，D不符合题意；

故答案为：A

【分析】反应过程中熵显著增加，则反应后气体分子数增加，据此结合选项所给反应进行分析。

4．【答案】D

【知识点】焓变和熵变

【解析】【解答】反应物的总能量小于生成物总能量，该反应吸热；△H>0；SnO2（s）＋2C(s)=Sn(s)＋2CO(g)，反应由固体生成部分气体，混乱度增大，△S>0；

故答案为：D。

【分析】熵变和焓变是判断反应进行方向的两个判据。

5．【答案】B

【知识点】键能、键长、键角及其应用；焓变和熵变；化学平衡常数

【解析】【解答】A．SiCl4、H2、HCl为气体，且反应前气体系数之和小于反应后气体系数之和，因此该反应为熵增，即△S>0，A不符合题意；

B．根据化学平衡常数的定义，该反应的平衡常数K=,B符合题意；

C.题中说的是高温，不是标准状况下，因此不能直接用22.4L·mol－1计算，C不符合题意；

D．△H=反应物键能总和－生成物键能总和，即△H=4E(Si－Cl)＋2E(H－H)－4E(H－Cl)－2E(Si－Si)，D不符合题意；

故答案为：B

【分析】A．气体增加，所以混乱度增加，熵增加；

B．注意固体不考虑浓度；

C.标况下才能用气体摩尔体积衡量；

D．△H=反应物键能总和－生成物键能总和。

6．【答案】B

【知识点】焓变和熵变

【解析】【解答】A.当ΔH0时，任意温度下都能满足ΔH-TΔS0，ΔS>0时，只有高温下才能满足ΔH-TΔS0，ΔS0、ΔH>0，A不符合题意；

B．用标准NaOH溶液滴定浓度约为0.01molL-1HCN，完全中和时生成NaCN，溶液显碱性，则应选择酚酞做指示剂，B符合题意；

C.0.2molL-1的HCN溶液中加入等体积的0.1molL-1NaOH溶液，溶液中溶质HCN和NaCN的物质的量相等，因CN-的水解常数Kh==10-4＞Ka，说明溶液中CN-的水解程度大于HCN的电离程度，即该溶液呈碱性，C不符合题意；

D.0.2molL-1的HCN溶液中加入等体积的0.1molL-1NaOH溶液，溶液中溶质HCN和NaCN的物质的量相等，溶液中的电荷守恒为c(H+)+c(Na+)=c(OH-)+c(CN-)，物料守恒式为2c(Na+)=c(HCN)+c(CN-)，则2c(H+)+c(HCN)=2c(OH-)+c(CN-)，D不符合题意。

故答案为：B

【分析】A．电离过程是熵变增加的吸热过程；

B．NaCN强碱弱酸盐，溶液水解显碱性，则应选择酚酞做指示剂；

C．等浓度的HCN和NaCN混合溶液显碱性，说明溶液中CN-的水解程度大于HCN的电离程度；

D．根据溶液中的电荷守恒和物料守恒进行计算。

9．【答案】（1）>

（2）ad

（3）CH4(g)+2NO2(g)=N2(g)+CO2(g)+2H2O(g)△H=-844kJ/mol

（4）0.0125mol/(Lmin)；减小

【知识点】热化学方程式；盖斯定律及其应用；化学反应速率；焓变和熵变；化学平衡的影响因素

【解析】【解答】（1）由于反应前后气体分子数增大，因此ΔS>0；

（2）a、气体颜色不再改变时，反应达到平衡状态，透光率不再改变，a符合题意；

b、ΔH是表示反应的热效应，只与物质具有能量的相对大小有关，ΔH不变，不能说明反应达到平衡状态，b不符合题意；

c、根据反应速率之比等于化学计量系数之比可得，当反应达到平衡状态时，2v正(N2O4)=v逆(NO2)，c不符合题意；

d、当N2O4的转化率不再改变时，说明反应达到平衡状态，此时透光率不再改变，d符合题意；

故答案为：ad

（3）CH4(g)燃烧热的热化学方程式为：CH4(g)＋2O2(g)=CO2(g)＋2H2O(l)ΔH=-890KJ/mol，H2O(l)转化为H2O(g)的热化学方程式为：H2O(l)=H2O(g)ΔH=+44Kj/mol；

CH4催化还原NO2反应的化学方程式为CH4(g)＋2NO2(g)=N2(g)＋CO2(g)＋2H2O(g)，根据盖斯定律可得，该反应的反应热，因此该反应的热化学方程式为：CH4(g)＋2NO2(g)=N2(g)＋CO2(g)＋2H2O(g)ΔH=-844kJ/mol；

（4）①由表格数据可知，0~20min内，参与反应的n(NO2)=0.5mol，根据反应的化学方程式可知，参与反应的n(CH4)=0.25mol，则0~20min内，用CH4表示的反应速率；

②达到平衡后，再充入0.5molCH4和1.2molNO2，由于温度和容器的体积均不变，因此反应体系的压强增大，平衡逆向移动，因此CH4的转化率减小；

【分析】（1）根据反应前后气体分子数的变化确定ΔS的大小；

（2）透光率不再变化，则说明反应达到平衡状态，据此结合选项进行分析；

（3）根据题干信息确定反应物和生成，结合盖斯定律计算反应热，从而写出反应的热化学方程式；

（4）①根据公式，结合表格数据计算反应速率；

②根据平衡移动进行分析；

10．【答案】（1）<；低温

（2）提高原料利用率

（3）＞

（4）B；C

（5）D；F

（6）C；D

（7）C

（8）0.075

【知识点】焓变和熵变；化学平衡的影响因素；化学平衡状态的判断

【解析】【解答】（1）该反应为气体分子数减小的反应，故ΔS<0；反应自发进行，则要求ΔH-TΔS＜0，由于该反应的ΔS<0，ΔH<0，故反应在低温条件下自发进行；

（2）合成气要循环，可增大原料的利用率；

（3）该时刻下，故反应正向进行，因此正反应速率大于逆反应速率；

（4）A、反应在恒容条件下进行，故混合气体的体积不变，由于反应物和生成物都是气体，根据质量守恒定律，混合气体的质量保持不变，结合密度公式可知，混合气体的密度一直不变，因此密度保持不变不能判断反应达到平衡状态，A不符合题意；

B、该反应为气体体积减小的反应，故反应过程中混合气体的压强发生变化，当其不变时，可确定反应达到平