2.4化学反应进行的方向

1．碳铵(NH4HCO3)在室温下就能自发地分解产生氨气，下列有关说法中正确的是(　　)

A．碳铵分解是因为生成了易挥发的气体，使体系的熵增大

B．碳铵分解是因为外界给予了能量

C．碳铵分解是吸热反应，根据焓判据，不能自发分解

D．碳酸盐都不稳定，都能自发分解

【解析】　 本题考查化学反应进行方向的判据，放热反应常常是容易进行的过程，吸热反应有些也是自发反应；自发反应的熵不一定增大，可能减小，也可能不变。过程的自发性只能用于判断过程的方向，是否能实现还要看具体的条件，故选A。

【答案】　A

2．冰融化为水的过程的焓变和熵变正确的是 (　　)

A．ΔH>0，ΔS<0　　　 B．ΔH<0，ΔS>0

C．ΔH>0，ΔS>0 D．ΔH<0，ΔS<0

【解析】　冰融化为水是熵增，该过程吸热，ΔH>0。

【答案】　C

3．25 ℃、1.01×105Pa时，反应2N2O5(g)===4NO2(g)＋O2(g)　ΔH＝＋56.7 kJ/mol，自发进行的原因是(　　)

A．是吸热反应

B．是放热反应

C．是熵减小的反应

D．熵增效应大于能量效应

【解析】　该反应是吸热反应，根据焓判据是不能自发进行的，说明该反应之所以能够自发进行是由于熵增效应，并且熵增效应大于能量效应。

【答案】　D

4．在图Ⅰ中A、B两容器里，分别收集着两种互不作用的理想气体。若将中间活塞打开，如图Ⅱ，两种气体分子立即都占有了两个容器。这是一个不伴随能量变化的自发过程。关于此过程的下列说法不正确的是 (　　)

理想气体的自发混合

A．此过程是从混乱程度小的状态向混乱程度大的状态变化过程，即熵增大的过程

B．此过程为自发过程，而且没有热量的吸收或放出

C．此过程是自发可逆的

D．此过程从有序到无序，混乱度增大

【解析】　气体扩散过程是熵增加的过程，A、D正确；该过程不伴随能量变化，B正确；两种气体混合后，不会再自发地分开，所以逆过程不能自发进行，C不正确。

【答案】　C

5．已知在等温等压条件下，化学反应方向的判据为：

ΔH－TΔS<0　反应能正向自发进行

ΔH－TΔS＝0　反应达到平衡状态

ΔH－TΔS>0　反应不能自发进行

(其中ΔH为焓变，ΔS为熵变，T为热力学温度，单位为K)

设反应A(s)===D(g)＋E(g)　ΔH－TΔS＝(－4 500＋11T)J·mol－1，要防止反应发生，温度必须(　　)

A．高于409 K

B．低于136 K

C．高于136 K而低于409 K

D．低于409 K

【解析】　要防止反应发生，需满足ΔH－TΔS>0，解不等式得T>409 K，故A项正确。

【答案】　A

6．已知一个可逆反应，若正反应为自发过程，则其逆反应为非自发过程，反之亦然。

(1)已知2CO(g) CO2(g)＋C(s)，T＝980 K时ΔH－TΔS＝0。当体系温度低于980 K时，估计ΔH－TΔS________0(填“大于”、“小于”或“等于”，下同)；当体系温度高于980 K时，估计ΔH－TΔS________0。

(2)电子工业中清洗硅片上的SiO2(s)的反应为SiO2(s)＋4HF(g)===SiF4(g)＋2H2O(g)　ΔH(298.15 K)＝－94.0 kJ/mol，ΔS(298.15 K)＝－75.8 J/(mol·K)，设ΔH和ΔS不随温度而变化，则此反应自发进行的温度是________。

(3)化学反应2NO(g)＋2CO(g)===N2(g)＋2CO2(g)在298 K、100 kPa下：ΔH＝－113.0 kJ/mol，ΔS＝－145.3 J/(mol·K)，反应在常温下________(填“能”或“不能”)自发进行。

(4)反应2HCl(g)===H2(g)＋Cl2(g)，已知：HCl(g)的S＝186.6 J/(K·mol)，H2(g)的S＝130 J/(K·mol)，Cl2(g)的S＝233 J/(K·mol)，则该反应的ΔS＝________。

【解析】　(1)C(s)＋CO2(g) 2CO(g)的反应为吸热反应，ΔH>0，则2CO(g) CO2(g)＋C(s)为放热反应，ΔH<0，且该反应ΔS<0，则当T<980 K时，ΔH－TΔS<0，T>980 K时，ΔH－TΔS>0。(2)由题给信息，要使反应能自发进行，须有ΔH－TΔS<0，即－94.0 kJ/mol－T×[－75.8 J/(mol·K)×10－3 kJ/J]<0，则T<≈1.24×103 K。(3)298 K时，ΔH－TΔS＝－113.0 kJ/mol－298 K×[－145.3×10－3kJ/(mol·K)]≈－69.7 kJ/mol<0，因此常温下该反应能自发进行。(4)ΔS＝130 J/(K·mol)＋233 J/(K·mol)－2×186.6 J/(K·mol)＝－10.2 J/(K·mol)。

【答案】　(1)小于　大于　(2)小于1240 K　(3)能

(4)－10.2 J/(K·mol)

7．反应CH3OH(l)＋NH3(g)―→CH3NH2(g)＋H2O(g)在某温度时才能自发向右进行，若该反应的ΔH＝＋17 kJ/mol，|ΔH－TΔS|＝17 kJ/mol，则下列关系中正确的是(　　)

A．ΔS>0，ΔH－TΔS<0 B．ΔS<0，ΔH－TΔS>0

C．ΔS>0，ΔH－TΔS>0 D．ΔS<0，ΔH－TΔS<0

【解析】　ΔH＝＋17 kJ/mol>0，ΔS>0，在某温度时能自发向右进行，|ΔH－TΔS|＝17 kJ/mol，只有ΔH－TΔS＝－17 kJ/mol<0。

【答案】　A

8．下列反应中，一定不能自发进行的是(　　)

A．2KClO3(s)===2KCl(s)＋3O2(g)　ΔH＝－78.03 kJ·mol－1　ΔS＝＋1 110 J·mol－1·K－1

B．CO(g)===C(石墨，s)＋O2(g)　ΔH＝＋110.5 kJ·mol－1　ΔS＝－89.36 J·mol－1·K－1

C．4Fe(OH)2(s)＋2H2O(l)＋O2(g)===4Fe(OH)3(s)

ΔH＝－444.3 kJ·mol－1

ΔS＝－280.1 J·mol－1·K－1

D．NH4HCO3(s)＋CH3COOH(aq)===CO2(g)＋CH3COONH4(aq)＋H2O(l)　ΔH＝＋37.3 kJ·mol－1

ΔS＝＋184.0 J·mol－1·K－1

【解析】　A项，反应为放热的熵增加反应，一定能自发进行；C项，焓变对反应的方向起决定性作用，ΔH－TΔS<0，在一定条件下反应能自发进行；D项，熵变对反应的方向起决定性作用，ΔH－TΔS<0，在一定条件下反应能自发进行。

【答案】　B

10．某化学科研小组研究在其他条件不变时，改变某一条件对反应[可用aA(g)＋bB(g) cC(g)表示]化学平衡的影响，得到如下图象(图中p表示压强，T表示温度，n表示物质的量，α表示平衡转化率，φ表示体积分数)：

分析图像，回答下列问题：

(1)在图象反应Ⅰ中，若p1>p2，则此正反应为______(填“吸热”或“放热”)反应，也是一个气体分子数__

(填“减小”或“增大”)的反应，由此判断，此反应自发进行必须满足的条件是________。

(2)在图象反应Ⅱ中，T1________T2(填“>”、“<”或“＝”)，该正反应为________(填“吸热”或“放热”)反应。

(3)在图象反应Ⅲ中，若T2>T1，则此正反应为__

(填“吸热”或“放热”)反应。

(4)在图象反应Ⅳ中，若T1>T2，则该反应________(填“能”或“不能”)自发进行。

【解析】　本题涉及图象的分析及化学平衡的移动和反应进行的方向等知识点。反应Ⅰ中恒压下温度升高，α(A)减小，即升高温度平衡向左移动，则正反应为放热反应，ΔH<0；由p1>p2知，恒定温度时压强越大，α(A)越大，即增大压强平衡向右移动，说明此反应为气体分子数减小的反应(a＋b>c)，即为熵减反应，ΔS<0。放热、熵减反应只能在低温下自发进行。反应Ⅱ中T2温度下反应先达到平衡状态，说明T2>T1；温度越高，平衡时C的物质的量越小，即升高温度，平衡向左移动，则正反应为放热反应，ΔH<0。反应Ⅲ中同一温度下，增加B的物质的量，平衡向右移动，φ(C)增大；但当B的物质的量达到一定程度后，对C的稀释作用会大于平衡右移对C的影响，φ(C)又减小，出现如图所示的曲线。若T2>T1，温度越高，φ(C)越小，即升高温度平衡向左移动，则正反应为放热反应，ΔH<0。反应Ⅳ中在恒温下压强变化对α(A)没有影响，说明压强变化不能影响平衡，此反应为气体分子数不变的反应(a＋b＝c)，反应过程中熵变很小，ΔS≈0，若T1>T2，恒压下温度越高α(A)越大，说明升高温度平衡向右移动，正反应为吸热反应，ΔH>0，则ΔH－TΔS>0，反应不能自发进行。

【答案】　(1)放热　减小　低温

(2)<　放热　(3)放热

(4)不能