化学错题整理：化学反应方向与速率（无图版 + 扩展）

化学5月16日错题集合.pdf

文档说明

本笔记基于5月16日错题集合，删除所有配图，重新编排题号，并补充扩展内容。涵盖 化学反应方向（热力学） 与 化学反应速率（动力学） 的核心知识点、计算流程、题目解析及额外例题。

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📖 第一部分：化学反应方向（焓判据、熵判据、吉布斯自由能）

1. 核心知识点

1.1 焓判据（ΔH）

• 放热反应（ΔH < 0）倾向于自发，但非绝对。
• 吸热反应（ΔH > 0）也可能自发（如熵增驱动）。

1.2 熵判据（ΔS）

• 熵增（ΔS > 0）有利于自发。
• 熵减（ΔS < 0）不利于自发，除非强放热补偿。

1.3 吉布斯自由能判据（ΔG）

• 公式：ΔG = ΔH - TΔS（T为热力学温度，单位K）
• 判断标准：
  • ΔG < 0 → 自发反应
  • ΔG = 0 → 平衡状态
  • ΔG > 0 → 非自发反应

1.4 温度对自发性的影响（假设ΔH、ΔS不随温度变化）

ΔH 符号	ΔS 符号	自发温度条件	示例
-（放热）	+（熵增）	任意温度均自发	2H₂ + O₂ → 2H₂O
+（吸热）	-（熵减）	任意温度均非自发	N₂ + 3H₂ → 2NH₃（常温非自发）
-（放热）	-（熵减）	低温自发，高温非自发	NH₃(g) + HCl(g) → NH₄Cl(s)
+（吸热）	+（熵增）	高温自发，低温非自发	CaCO₃(s) → CaO(s) + CO₂(g)

记忆口诀

“高熵高焓需高温，低熵低焓喜低温；高熵低焓总自发，低熵高焓永不行。”

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2. 关键计算流程

2.1 求反应自发进行的温度范围（转折温度）

• 步骤：
  1. 写出 ΔG = ΔH - TΔS
  2. 令 ΔG = 0 → T₀ = ΔH / ΔS（注意单位统一：ΔH用J·mol⁻¹，ΔS用J·mol⁻¹·K⁻¹）
  3. 根据 ΔH 和 ΔS 的符号判断：
     • 若 ΔH > 0, ΔS > 0 → T > T₀ 自发
     • 若 ΔH < 0, ΔS < 0 → T < T₀ 自发

单位陷阱

ΔH 常以 kJ·mol⁻¹ 给出，必须转换为 J·mol⁻¹（乘以1000）后再除以 ΔS。

2.2 判断某温度下反应是否自发

• 直接计算 ΔG = ΔH - TΔS，判断正负。

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3. 题目解析（重新编号：方向部分 1~7）

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题1 现有两个热化学方程式（题干略），下列说法正确的是（ ）

A. 反应①②中都存在 ΔS > 0
B. 高温时，反应②可自发进行
C. 在通常情况下，①②都能自发进行
D. 反应①一定不能自发进行

解析：因原题热化学方程式缺失，依据常见题型：

• 若反应①为固体分解生成气体，则 ΔS > 0，ΔH > 0，高温自发；若反应②为气体体积减小的放热反应，则 ΔS < 0，ΔH < 0，低温自发。
• A：若①吸热分解 ΔS>0，②放热熵减 ΔS<0 → 错误。
• B：若②为吸热熵增，则高温自发；若②为放热熵减，则高温非自发 → 不一定正确。
• C：若①需高温，②可低温，则“通常情况”不一定都能自发 → 错误。
• D：“一定不能”太绝对，若①ΔH>0、ΔS>0，低温非自发但高温自发 → 错误。

合理答案：无信息时不选，但考试常见选 B（假定②是吸热熵增）。

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题2 下列关于焓判据和熵判据的说法中，正确的是（ ）

A. 吸热的自发过程一定为熵增加的过程
B. ΔH < 0 的反应均是自发进行的反应
C. 碳酸钙分解为吸热反应，该反应在任何温度下都不能自发进行
D. ΔH - TΔS > 0 的反应一定不能发生

解析：

• A：吸热自发 → ΔH > 0 且 ΔG < 0 → 必须有 TΔS > ΔH → ΔS > 0。正确。
• B：ΔH < 0 不一定自发（如 ΔS < 0 且低温可能 ΔG > 0）。错误。
• C：CaCO₃ 分解 ΔH>0、ΔS>0，高温自发。错误。
• D：ΔG > 0 表示非自发，但可借助外界条件发生。错误。

答案：A

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题3 已知 CaO(s)+SO₂(g)=CaSO₃(s) 的 ΔH = -402.0 kJ·mol⁻¹，在某一温度下 ΔG = -345.7 kJ·mol⁻¹（该温度未明确，通常视为298K）。若 ΔH、ΔS 不随温度变化，则保持此反应自发进行的温度低于多少？

计算流程：

1. 求 ΔS：由 ΔG = ΔH - TΔS，取 T=298K，得
   ΔS = (ΔH - ΔG)/T = [(-402.0×1000) - (-345.7×1000)] / 298 = (-402000 + 345700)/298 = (-56300)/298 ≈ -189 J·mol⁻¹·K⁻¹。
2. 自发条件 ΔG < 0：ΔH - TΔS < 0 → -402000 - T×(-189) < 0 → -402000 + 189T < 0 → 189T < 402000 → T < 2127 K。

答案：低于 2127 K，对应选项 B。

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题4 在无氧环境下，CH₄ 经催化脱氢：CH₄(g) → C(s) + 2H₂(g) ΔH₁ = +74.6 kJ·mol⁻¹，ΔS = +80.84 J·mol⁻¹·K⁻¹。判断 1000K 时能否自发。

计算：ΔG = 74.6×1000 - 1000×80.84 = 74600 - 80840 = -6240 J/mol = -6.24 kJ/mol < 0 → 能自发。

答案：能

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题5 下列说法正确的是（ ）

A. ΔH<0，ΔS>0 的反应在温度低时不能自发进行
B. 已知 NaOH(aq)+HCl(aq)=NaCl(aq)+H₂O(l) ΔH=-57.3 kJ·mol⁻¹，则含20.0g NaOH的稀溶液与稀醋酸完全中和，放出的热量等于28.65 kJ
C. 已知 C(s)+O₂(g)=CO₂(g) ΔH₁，C(s)+½O₂(g)=CO(g) ΔH₂，则 ΔH₁ > ΔH₂
D. 反应 NH₄HCO₃(s)=NH₃(g)+CO₂(g)+H₂O(g) ΔH=+185.57 kJ·mol⁻¹ 在高温时能自发进行，原因是体系有自发地向混乱度增加的方向转变的倾向

解析：

• A：ΔH<0，ΔS>0 → 任意温度自发。错误。
• B：20g NaOH 为 0.5 mol，理论放热 28.65 kJ，但醋酸为弱酸，中和热绝对值小于57.3，实际放热小于28.65。错误。
• C：完全燃烧放热更多，ΔH₁ 更负，故 ΔH₁ < ΔH₂。错误。
• D：吸热但熵增，高温自发，且熵增是驱动力。正确。

答案：D

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题6 以下反应均为自发反应，其中不能用焓判据解释的是（ ）

A. 2Na(s)+Cl₂(g)=2NaCl(s) ΔH<0
B. C₃H₈(g)+5O₂(g)=3CO₂(g)+4H₂O(l) ΔH<0
C. 2NH₄Cl(s)+Ca(OH)₂(s)=2NH₃(g)+CaCl₂(s)+2H₂O(l) ΔH>0
D. 2Mg(s)+O₂(g)=2MgO(s) ΔH<0

解析：焓判据只适用于放热自发反应。C为吸热自发，不能用焓判据，需用熵判据。

答案：C

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题7 甲烷裂解制炭黑（已知数据）

反应① CH₄(g) → C(s)+2H₂(g) ΔH=74.848 kJ·mol⁻¹，ΔS=80.674 J·mol⁻¹·K⁻¹
反应② 2CH₄(g) → C₂H₂(g)+3H₂(g) ΔH=376.426 kJ·mol⁻¹，ΔS=220.211 J·mol⁻¹·K⁻¹

(1) 反应②高温自发还是低温自发？
(2) 反应①在常温（298K）下能否自发？
(3) 求算制取炭黑的允许温度范围（仅考虑反应①）。

解析：

• (1) ΔH>0，ΔS>0 → 高温自发。 答案：高温
• (2) ΔG(298)=74.848×1000 - 298×80.674 = 74848 - 24040.85 = 50807 J/mol >0 → 非自发。 答案：不能
• (3) 令 ΔG=0 → T₀ = ΔH/ΔS = 74848 / 80.674 ≈ 928 K。由于 ΔH>0，ΔS>0，自发要求 T > 928 K。 答案：高于 928 K

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⚡ 第二部分：化学反应速率

1. 核心知识点

• 平均速率：v = Δc / Δt （单位：mol·L⁻¹·s⁻¹ 或 mol·L⁻¹·min⁻¹）
• 瞬时速率：图像切线斜率
• 速率与化学计量数的关系：对于反应 aA + bB → cC + dD，有
  v(A)/a = v(B)/b = v(C)/c = v(D)/d
  或 Δn(A)/a = Δn(B)/b = Δn(C)/c = Δn(D)/d（同一时间段，体积相同）
• 图像分析：物质的量-时间图，斜率绝对值表示速率，变化量比等于计量数比。

判断化学方程式

在恒容容器中，Δn 之比等于化学计量数之比。

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2. 题目解析（重新编号：速率部分 8~11）

题8 （原变式4-2）一定温度下，向2L密闭容器中通入两种气体，反应中各物质的量变化如图所示（图略）。常见数据：B减少0.6 mol，C减少0.8 mol，A增加1.2 mol，D增加0.4 mol。下列推断合理的是（ ）

A. 反应进行到6s时，B的平均反应速率为 0.05 mol/(L·s)
B. 反应进行到1s时，v(A)=v(C)
C. 该反应的化学方程式为：3B + 4C → 6A + 2D
D. 反应进行到6s时，各物质的反应速率相等

解析：

• 计量数比 = Δn比 = 0.6:0.8:1.2:0.4 = 3:4:6:2，方程式为 3B+4C → 6A+2D。C正确。
• A：v(B) = (0.6/2)/6 = 0.05，若6s内变化0.6 mol，则正确，但需确认图像时间点。
• B：1s时速率不相等（计量数不同，除非特殊点）。
• D：6s时各物质速率之比等于计量数比，不相等。 常见答案选 C。

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题9 （原第3题）一定温度下，体积V L恒容容器，气体X、Y的物质的量随时间变化（图略，典型：X减少，Y增加，ΔX:ΔY=2:1）。下列表述正确的是（ ）

A. 0-t₁时间内，Y的反应速率是 2/(V t₁) mol/(L·s)
B. 该反应的化学方程式为 2X → Y
C. 反应到 t₂时，v(X) = v(Y)
D. t₂时压强与t₁时压强之比为8:7

解析：

• A：若ΔY=1 mol，则v(Y)=1/(V t₁)，不是2/(V t₁)。错误。
• B：计量数比 ΔX:ΔY=2:1，方程式为 2X → Y。正确。
• C：t₂时 v(X)=2v(Y)，不等。错误。
• D：需具体数值，典型计算得比值5:6，不是8:7。错误。

答案：B

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题10 （原第10题）研究催化剂I、II对反应 X ⇌ 2Y 的影响。浓度-时间曲线（图略）。下列说法正确的是（ ）

A. 无催化剂时，反应不能进行
B. 反应进行到4min时，v_II(M) < v_II(N) （M、N为曲线）
C. a曲线表示使用催化剂时X的浓度随t的变化
D. 使用催化剂II时，0~2min内，v(X)=1.0 mol/(L·min)

解析：

• A：无催化剂可进行，只是慢。错误。
• B：若M为X，N为Y，则v(Y)=2v(X)，故v_II(X) < v_II(Y)，正确。
• C：a曲线可能对应无催化剂或不同催化剂，表述不明确。错误。
• D：需具体数据，若2min内X浓度从2降到0，则v=1.0，正确。但常见题中此选项不一定成立。根据典型图像，B更可靠。

答案：B

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题11 （原第13题）CO₂捕获转化，图2分析（图略）。不正确的说法是（ ）

A. N₂为载气，利用了氮气的化学性质稳定
B. 反应① CaO+CO₂=CaCO₃；反应② CaCO₃+CH₄ → CaO+2CO+2H₂
C. t₁~t₃，n(H₂)比n(CO)多，且生成H₂速率不变，可能有副反应 CH₄ → C+2H₂
D. t₂时刻，副反应生成H₂的速率大于反应②生成H₂的速率

解析：

• A、B、C均合理。
• D：t₂时总H₂生成速率包含主副反应，无法直接判断副反应速率大于主反应，该说法错误。

答案：D

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🔧 扩展内容

扩展1：常见错误与易混点

常见错误1：单位不一致

计算转折温度时，ΔH 必须化为 J·mol⁻¹，否则会差1000倍。
例：ΔH = 100 kJ·mol⁻¹，ΔS = 200 J·mol⁻¹·K⁻¹，T₀ = 100000/200 = 500 K，若误用100/200=0.5 K 则严重错误。

常见错误2：误以为 ΔH < 0 的反应一定自发

反例：2CO(g) → 2C(s) + O₂(g) 虽 ΔH<0，但 ΔS<0，常温下 ΔG>0，非自发。

常见错误3：忽略反应可逆性

ΔG < 0 只说明反应在该条件下能正向自发进行，不说明反应程度大或速率快。

扩展2：补充例题

例题：已知反应 2NO₂(g) ⇌ N₂O₄(g) 的 ΔH = -57.2 kJ·mol⁻¹，ΔS = -175.8 J·mol⁻¹·K⁻¹。判断在 25℃ 和 100℃ 时反应的自发性。

解：

• 25℃ (298K)：ΔG = -57.2×1000 - 298×(-175.8) = -57200 + 52388.4 = -4811.6 J/mol <0 → 自发。
• 100℃ (373K)：ΔG = -57200 - 373×(-175.8) = -57200 + 65573.4 = 8373.4 J/mol >0 → 非自发。
• 转折温度 T₀ = ΔH/ΔS = (-57200)/(-175.8) ≈ 325.4 K（约52.3℃）。低于此温度自发，高于则非自发。

扩展3：速率常数与活化能（阿伦尼乌斯公式）

虽然本次错题未涉及，但常与速率结合考查：

阿伦尼乌斯公式：k = A·e⁻ᴱᵃ/ᴿᵀ

• 取对数：ln k = ln A - Ea/(RT)
• 用途：温度升高，k增大；Ea越大，温度影响越显著。

图像识别

作 ln k 对 1/T 图，斜率 = -Ea/R，截距 = ln A。

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📌 复习建议与总结

高频考点清单

• 用 ΔG = ΔH - TΔS 判断反应方向（注意符号和单位）
• 根据 ΔH、ΔS 符号确定自发温度区间（四类情形）
• 转折温度 T₀ = ΔH/ΔS（ΔH用J/mol）
• 速率计算：v = Δc/Δt，图像斜率法
• 由物质的量变化确定化学方程式计量数（Δn比 = 计量数比）

错题重做策略

每道错题用红笔标注错误原因（概念不清/计算错误/读图失误），并独立重做推导。建议建立错题卡片，定期复习。

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