2020_2021学年高中化学第二章化学反应速率和化学平衡4化学反应进行的方向课时作业含解析新人教版选修4

2020_2021学年高中化学第二章化学反应速率和化学平衡4化学反应进行的方向课时作业含解析新人教版选修4

课时作业10　化学反应进行的方向 时间：45分钟　　满分：100分 一、选择题(每小题4分，共48分)‎ ‎1．下列说法正确的是(　C　)‎ A．同一物质的固、液、气三种状态的熵值相同 B．自发反应一定是熵增大的反应，非自发反应一定是熵减小或不变的反应 C．自发反应在恰当条件下才能实现 D．自发反应在任何条件下都能实现 解析：同一物质：S(g)>S(l)>S(s)，A项错误。反应是否自发，是由熵变和焓变共同决定的，即ΔG＝ΔH－TΔS<0时，反应能自发进行，故自发反应的熵不一定增大，也可能减小，B项错误。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，C项正确，D项错误。‎ ‎2．下列反应在常温下均为非自发反应，则在高温下仍为非自发反应的是(　D　)‎ A．2Ag2O(s)===4Ag(s)＋O2(g)‎ B．2Fe2O3(s)＋3C(s)===4Fe(s)＋3CO2(g)‎ C．N2O4(g)===2NO2(g)‎ D．6C(s)＋6H2O(l)===C6H12O6(s)‎ 解析：熵判据是指体系有自发地向混乱度增加的方向转变的倾向，因此将导致体系的熵增大即化学反应向着熵增加的方向进行。题述四个反应在常温下不能自发进行，其中A、B、C为熵增加的反应，在高温下可能为自发反应；但D为熵减小的反应，在高温下仍为非自发反应。‎ ‎3．下列自发反应可用焓判据来解释的是(　D　)‎ A．Ba(OH)2·8H2O和氯化铵的反应 B．2N2O5(g)===4NO2(g)＋O2(g)‎ ΔH＝＋56.7 kJ/mol C．(NH4)2CO3(s)===NH4HCO3(s)＋NH3(g)‎ ΔH＝＋74.9 kJ/mol D．2H2(g)＋O2(g)===2H2O(l)　ΔH＝－285.8 kJ/mol 解析：焓判据可以解释放热过程可以自发进行，A项、B项和C项中的反应均为吸热反应。‎ ‎4．下列关于判断过程方向的说法正确的是(　C　)‎ A．所有自发进行的化学反应都是放热反应 6‎ B．高温高压条件下，石墨转化为金刚石是自发的化学反应 C．由焓判据和熵判据组合而成的复合判据，将更适合于所有的过程 D．同一物质的固、液、气三种状态的熵值相同 解析：有些吸热反应也可自发进行，如反应2N2O5(g)===4NO2(g)＋O2(g)是吸热反应，又是熵增反应，A项不正确；高温高压条件下，石墨转化为金刚石，要向体系中输入能量，本质仍然是非自发的，B项不正确；同一物质，气态时熵值最大，液态时熵值次之，固态时熵值最小，D项不正确。‎ ‎5．下列内容与结论相对应的是(　B　)‎ 选项 内容 结论 A H2O(g)变成H2O(l)‎ ΔS>0‎ B 硝酸铵溶于水可自发进行 因为该反应的ΔS>0‎ C 一个反应的ΔH>0，ΔS>0‎ 反应一定不能自发进行 D H2(g)＋F2(g)===2HF(g)的ΔH＝－271 kJ·mol－1，ΔS＝＋8 J·mol－1·K－1‎ 反应在任意温度下都不能自发进行 解析：物质由气态变为液态，混乱度减小，即ΔS<0，A项错误；硝酸铵溶于水是吸热的熵增加过程，ΔS>0，反应可自发进行，B项正确；ΔH>0，ΔS>0时，根据复合判据可知，高温时ΔH－TΔS<0，即高温条件下，反应能自发进行，C项错误；由ΔH<0，ΔS>0知，ΔH－TΔS<0，故该反应在任意温度下都能自发进行，D项错误。‎ ‎6．下列反应在任何温度下都不能自发进行的是(　B　)‎ A．2O3(g)===3O2(g)　ΔH<0‎ B．2CO(g)===2C(s)＋O2(g)　ΔH>0‎ C．N2(g)＋3H2(g)===2NH3(g)　ΔH<0‎ D．CaCO3(s)===CaO(s)＋CO2(g)　ΔH>0‎ 解析：根据ΔG＝ΔH－TΔS可知，当ΔH>0，ΔS<0时，在任何温度下反应都不能自发进行，故选择B项。‎ ‎7．下列说法或解释错误的是(　C　)‎ A．“NO2球”浸泡在冷水中，颜色变浅是因为发生反应：2NO2(g)N2O4(g)　ΔH<0‎ B．常温下，反应C(s)＋CO2(g)===2CO(g)不能自发进行，则该反应的ΔH>0‎ C．一定条件下，使用催化剂能加快反应速率并提高反应物的平衡转化率 D．对于反应N2H4(l)===N2(g)＋2H2(g)　ΔH＝－50.6 kJ·mol－1，它在任何温度下都是自发的 解析：A项，由该反应为反应前后气体体积减小的反应可知ΔS<0，又反应在低温下自发进行，推知ΔH<0，故正确；B项，由该反应为反应前后气体体积增加的反应，可知该反应的ΔS>0，由反应不能自发进行可知ΔH－TΔS>0，即ΔH>TΔS 6‎ ‎>0，故正确；C项，催化剂不能改变化学反应的方向，只能改变化学反应速率，故错误；D项，ΔH<0，由化学方程式可知ΔS>0，故正确。‎ ‎8．下列有关说法正确的是(　C　)‎ A．SO2(g)＋H2O(g)===H2SO3(l)，该过程熵值增大 B．SO2(g)===S(s)＋O2(g)　ΔH>0，ΔS<0，该反应能自发进行 C．SO2(g)＋2H2S(g)===3S(s)＋2H2O(l)　ΔH<0，低温下能自发进行 D．某温度下SO2(g)＋O2(g)SO3(g)，‎ 解析：反应由气体物质生成液体物质是熵值减小的反应，A项不正确；ΔH>0，ΔS<0，反应不能自发进行，B项不正确；C项中是一个ΔH<0，ΔS<0的反应，由ΔH－TΔS可知，反应在低温下能自发进行，C项正确；D项中，不正确。‎ ‎9．下列说法正确的是(　C　)‎ A．凡是放热反应都是自发的，因为吸热反应都是非自发的 B．自发反应的现象一定非常明显，非自发反应的熵一定减小 C．常温下，反应C(s)＋CO2(g)2CO(g)不能自发进行，则该反应的ΔH>0‎ D．反应2Mg(s)＋CO2(g)===C(s)＋2MgO(s)能自发进行，则该反应的ΔH>0‎ 解析：不能仅仅根据焓变判断反应的自发性，放热反应不一定都是自发进行的，吸热反应也可能是自发进行的，A项错误；自发进行的反应，其现象不一定非常明显，B项错误；根据反应C(s)＋CO2(g)2CO(g)不能自发进行可知，该反应的ΔH－TΔS>0，又知该反应ΔS>0，则该反应的ΔH>0，C项正确；反应2Mg(s)＋CO2(g)===C(s)＋2MgO(s)能自发进行，则ΔH－TΔS<0，因ΔS<0，则ΔH<0，D项错误。‎ ‎10．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 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　)‎ 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 6‎ 解析：要防止反应发生，需满足ΔH－TΔS>0的条件，解不等式得T>409 K。‎ ‎11．对下列过程的熵变的判断不正确的是(　C　)‎ A．溶解少量食盐于水中，ΔS>0‎ B．炭和氧气反应生成CO(g)，ΔS>0‎ C．H2O(g)变成液态水，ΔS>0‎ D．CaCO3(s)加热分解为CaO(s)和CO2(g)，ΔS>0‎ ‎12．25 ℃和1.01×105 Pa时，反应2N2O5(g)===4NO2(g)＋O2(g)　ΔH＝＋56.7 kJ/mol，自发进行的原因是(　D　)‎ A．是吸热反应 B．是放热反应 C．是熵减少的反应 D．熵增大效应大于能量效应 二、非选择题(52分)‎ ‎13．(12分)有A、B、C、D四个反应：‎ 反应 A B C D ΔH/kJ/mol ‎10.5‎ ‎1.80‎ ‎－126‎ ‎－11.7‎ ΔS/J/(mol·K)‎ ‎30.0‎ ‎－113.0‎ ‎84.0‎ ‎－105.0‎ 在任何温度下都能自发进行的反应是C；任何温度下都不能自发进行的反应是B；另两个反应中，在温度高于77 ℃时可自发进行的反应是A；在温度低于－161.6 ℃时可自发进行的反应是D。‎ 解析：本题考查了化学反应的复合判据。由焓判据和熵判据组合的复合判据ΔH－TΔS适合于所有过程和反应。当ΔH－TΔS<0时，反应能自发进行；当ΔH－TΔS>0，反应不能自发进行。‎ 在任何温度下都能自发进行的反应，ΔH－TΔS恒小于0，即ΔH<0，ΔS>0，满足此条件的为反应C；任何温度下都不能自发进行的反应，ΔH－TΔS恒大于0，即ΔH>0，ΔS<0，满足此条件的为反应B；反应A的复合判据ΔH－TΔS＝10 500 J/mol－T×30.0 J/(mol·K)，当T>350 K，即t>77 ℃时，ΔH－TΔS<0，反应能自发进行；反应D的复合判据ΔH－TΔS＝－11 700 J/mol＋T×105.0 J/(mol·K)，当T<111.4 K，即t<－161.6 ℃时，ΔH－TΔS<0，反应能自发进行。‎ ‎14．(12分)(1)化学反应：CaCO3(s)===CaO(s)＋CO2(g)‎ ΔH(298 K)＝＋178.2 kJ/mol，ΔS(298 K)＝＋169.6 J/(mol·K)，常温下该反应不能(填“能”或“不能”)自发进行，CaCO3分解反应要自发进行，温度T应高于1_051 K。‎ ‎(2)化学反应2NO(g)＋2CO(g)===N2(g)＋2CO2(g)，在298 K、100 kPa下，ΔH 6‎ ‎＝－113.0 kJ/mol，ΔS＝－145.3 J/(mol·K)，反应在常温下能(填“能”或“不能”)自发进行。‎ ‎(3)求反应2HCl(g)===H2(g)＋Cl2(g)标准熵变。已知：HCl(g)的S＝＋186.6 J/(mol·K)，H2(g)的S＝＋130 J/(mol·K)，Cl2(g)的S＝＋223 J/(mol·K)，ΔS＝－20.2_J·mol－1·K－1。‎ ‎15．(12分)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小于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大于0。‎ ‎(2)在冶金工业中，以C为还原剂，温度高于980 K时的氧化产物是以CO为主；温度低于980 K时的氧化产物是以CO2为主。‎ ‎(3)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小于1_240_K。‎ 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)根据反应2CO(g)CO2(g)＋C(s)得到ΔS<0，由题意T＝980 K时，ΔH－TΔS＝0，推出ΔH<0，即反应是放热反应。当T<980 K时，ΔH－TΔS<0，正反应能够自发进行，(2)中主要氧化产物是二氧化碳；当T>980 K时，ΔH－TΔS>0，正反应不能自发进行，逆反应能够自发进行，(2)中主要氧化产物是一氧化碳。(3)由题给信息，要使反应能自发进行，需有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。‎ ‎16．(16分)回答下列问题：‎ ‎(1)用钌的配合物作催化剂，一定条件下可直接光催化分解CO2，发生反应：2CO2(g)===2CO(g)＋O2(g)，该反应的ΔH>(填“>”“<”或“＝”，下同)0，ΔS>0，在低温下，该反应不能(填“能”或“不能”)自发进行。‎ ‎(2)超音速飞机在平流层飞行时，尾气中的NO会破坏臭氧层。科学家正在研究利用催化技术将尾气中的NO和CO转变成CO2和N2，化学方程式为2NO＋2CO2CO2＋N2。反应在常温下能够自发进行，则反应的ΔH<(填“>”“<”或“＝”)0。‎ ‎(3)已知在100 kPa、298 K时石灰石分解反应CaCO3(s)===CaO(s)＋CO2(g)的ΔH>0，ΔS>0，则：‎ ‎①该反应常温下不能(填“能”或“不能”)自发进行。‎ 6‎ ‎②据本题反应数据分析，温度能(填“能”或“不能”)成为反应方向的决定因素。‎ ‎(4)已知CaSO4(s)＋CO(g)CaO(s)＋SO2(g)＋CO2(g)‎ ΔH＝＋218 kJ·mol－1，该反应能够自发进行的反应条件是高温。‎ ‎(5)某吸热反应能自发进行，则该反应的ΔS>(填“>”或“<”)0。‎ 6‎