高中化学作业10化学反应的方向含解析 人教版选修4

高中化学作业10化学反应的方向含解析 人教版选修4

课时作业（十）‎ A组—基础巩固 一、自发过程和自发反应 ‎1．下列关于自发过程的叙述中，正确的是(　　)‎ A．只有不需要任何条件就能够自动进行的过程才是自发过程 B．需要加热才能够进行的过程肯定不是自发过程 C．同一可逆反应的正、逆反应在不同条件下都有自发的可能 D．非自发过程在任何条件下都不可能变为自发过程 解析　在温度和压强一定的条件下，不借助光、电等外部力量就能自动进行的过程为自发过程，A项错误；有的自发反应需要加热才能进行，如高温自发反应，B项错误；C项正确，同一可逆反应的正、逆反应在不同条件下都有自发的可能；D项错误，非自发过程在一定条件下可能变为自发过程。‎ 答案　C ‎2．在图①中A、B两个容器里，分别收集着两种作用不同的理想气体。若将中间活塞打开，两种气体分子立即都占有了两个容器(如图②)。关于此过程的下列说法不正确的是(　　)‎ A．此过程是体系从混乱程度小向混乱程度大变化的过程，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．此过程从有序到无序，混乱度增大 D．此过程是自发可逆的 解析　由题意可知，此过程为不伴随能量变化的自发过程，是体系混乱度增大的过程。而自发过程是不可逆的。‎ 答案　D ‎3．下列关于判断过程的方向的说法错误的是(　　)‎ A．NH4NO3溶于水吸热，说明其溶于水不是自发过程 B．同一种物质气态时熵值最大，液态时次之，而固态时熵值最小 C．不借助于外力能自发进行的过程，其体系的能量趋向于从高能状态转变为低能状态 D．由能量判据和熵判据组合而成的复合判据，更适合于所有的过程 解析　NH4NO3溶于水吸热，但是熵增的反应，故是自发过程，A项错误。‎ 答案　A 6‎ 二、化学反应进行方向的判据 ‎4．关于冰融化为水的过程判断正确的是(　　)‎ A．ΔH>0，ΔS>0　　　　 B．ΔH<0，ΔS>0‎ C．ΔH>0，ΔS<0 D．ΔH<0，ΔS<0‎ 解析　同一物质气态时具有的焓和熵大于液态时，液态时具有的焓和熵大于固态时，故冰融化为水是一个吸热熵增的过程，A项正确。‎ 答案　A ‎5．已知反应N2O4(g)===2NO2(g)　ΔH＝＋57.4 kJ·mol－1　ΔS＝＋176 J·mol－1·K－1，则在298.15 K时该反应自发向________(填“左”或“右”，下同)进行，在500 K时反应自发向________进行。‎ 解析　依据ΔH－TΔS<0，反应发进行分析判断，计算ΔH－TΔS判断反应自发进行的方向，已知反应N2O4(g)===2NO2(g)　ΔH＝＋57.4 kJ·mol－1　ΔS＝＋176 J·mol－1·K－1，则在298.15 K时，ΔH－TΔS＝57.4 kJ·mol－1－0.176 kJ/(mol·K)×298.15 K＝4.93 kJ/mol>0，说明反应N2O4(g)===2NO2(g)非自发进行，则2NO2(g)===N2O4(g)是自发进行的反应，则在298.15 K时该反应自发向左进行，在500 K时，ΔH－TΔS＝57.4 kJ·mol－1－0.176 kJ/(mol·K)×500 K＝－30.6 kJ/mol<0，说明反应自发进行，该反应自发向右进行。‎ 答案　左　右 ‎6．指出下列反应或过程的ΔS的正、负号，并判断常温时，反应能否自发进行。‎ ‎(1)2H2O2(aq)===2H2O(l)＋O2(g)，ΔS________0，________自发进行。‎ ‎(2)C(s)＋H2O(g)===CO(g)＋H2(g)，ΔS________0，________自发进行。‎ ‎(3)－10 ℃的水结冰，ΔS________0，________自发进行。‎ 解析　(1)反应为ΔS>0的反应，能自发进行。‎ ‎(2)反应的ΔS>0，但常温下不能自发进行，高温时能自发进行。‎ ‎(3)过程ΔS<0，但却能自发进行。‎ 答案　(1)>　能　(2)>　不能　(3)<　能 考查内容　根据反应判断焓变和熵变及反应能否自发进行的综合判据 ‎7．根据所学有关熵的知识来回答下列问题：‎ ‎(1)对同一物质而言，不同状态时的熵值是：________态大于________态大于________态，如水蒸气的熵值________液态水的熵值________冰的熵值。‎ ‎(2)不同的物质，一般说来，相对分子质量越大其熵值越大，如NO2的熵值________O2的熵值，________N2的熵值。‎ ‎(3)对于相对分子质量相同的物质(如同分异构体)结构越复杂，熵值越大。如正戊烷的熵值________异戊烷的熵值________新戊烷的熵值。‎ ‎(4)温度越高，同一物质的熵值________，如20 ℃时的水的熵值________30 ℃‎ 6‎ 时水的熵值。以上这些规律，就是熵增原理。‎ 解析　本题考查熵值、焓变的基本知识及变化关系。‎ 答案　(1)气　液　固　大于　大于 ‎(2)大于　大于 ‎(3)小于　小于　(4)越大　小于 考查内容　熵值、焓变的基本知识及变化关系 ‎8．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________；任何温度下都不能自发进行的反应是________；另两个反应中，在温度高于________ ℃时，可自发进行的反应是________；在温度低于________ ℃时，可自发进行的反应是________。‎ 解析　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时，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。‎ 答案　C　B　77　A　－161.6　D 考查内容　化学反应方向的复合判据 ‎9．高温时空气中的N2和O2会反应生成NO而污染大气：N2(g)＋O2(g)===2NO(g)。‎ 试通过计算说明在1 200 ℃的条件下，此反应能否正向自发进行？估算自发进行的最低温度是多少？[已知该反应：ΔH＝＋180.50 kJ/mol，ΔS＝247.7 J/(mol·K)]‎ 解析　反应自发进行的条件是ΔG＝ΔH－TΔS<0，在1 200 ℃的条件下，ΔH－TΔS＝＋180.50 kJ/mol－(1 200＋273)K×247.7×10－3 kJ/(mol·K)＝－184.36 kJ/mol<0，说明反应能够自发进行。假设反应自发进行的最低温度为T，则有ΔG＝＋180.50 kJ/mol－(t＋273)K×247.7×10－3 kJ/(mol·K)<0，解得t>455.7 ℃。‎ 答案　该反应在1 200 ℃的条件下能够自发进行，该反应自发进行的最低温度约为455.7 ℃。‎ 考查内容　化学反应方向的复合判据 6‎ B组—能力提升 ‎10．根据所学的知识和经验，判断下列变化在常温下的焓变，熵变及方向性，填表。‎ 变化 ΔH ΔS 方向性 H2O(l)―→H2O(g)‎ CaO(s)＋SO2(g)===CaSO3(s)‎ ‎2Fe3＋(aq)＋Cu(s)===‎ ‎2Fe2＋(aq)＋Cu2＋(aq)‎ NH4Cl(s)===HCl(g)＋NH3(g)‎ 解析　先判断ΔH的“＋”“－”，再由S(g)＞S(l)＞S(s)判断ΔS的“＋”“－”，最后根据常温(298 K)判断ΔH－TΔS的“＋”“－”。‎ 答案　‎ 变化 ΔH ΔS 方向性 H2O(l)―→H2O(g)‎ ΔH＞0‎ ΔS＞0‎ 不能自发 CaO(s)＋SO2(g)===CaSO3(s)‎ ΔH＜0‎ ΔS＜0‎ 自发 ‎2Fe3＋(aq)＋Cu(s)===‎ ‎2Fe2＋(aq)＋Cu2＋(aq)‎ ΔH＜0‎ ΔS＞0‎ 自发 NH4Cl(s)===HCl(g)＋NH3(g)‎ ΔH＞0‎ ΔS＞0‎ 不能自发 考查内容　焓变，熵变及化学反应方向性的综合判据 ‎11．向锥形瓶中加入约20 g NH4Cl晶体，在一小木块上洒少量水，将锥形瓶放在木头上，再向其中加入约40 g Ba(OH)2·8H2O，如图所示。用玻璃棒将固体充分混合均匀，静置。‎ 回答下列各问题：‎ ‎(1)拿起木块时发现________________________________________________________________________，‎ 证明该反应的ΔH________0(填“>”或“<”)。‎ ‎(2)写出反应的化学方程式：________________________________________________________________________，‎ 该反应中有________生成，可证明ΔS________0(填“>”或“<”)。‎ 6‎ ‎(3)下列变化过程与该实验中的焓变和熵变相同的是________。‎ A．NH4NO3溶于水 B．CaCO3的分解反应 C．NaOH溶于水 D．甲烷的燃烧 解析　(1)由图可知，木块与锥形瓶粘在一起，说明该反应吸热，使水凝结成冰，把木板和锥形瓶粘在了一起。‎ ‎(2)该反应中有氨气生成，是个熵增的反应。‎ ‎(3)该反应为ΔH>0，ΔS>0的反应，A、B两项符合，C、D两项ΔH<0。‎ 答案　(1)锥形瓶“粘”在木块上　>‎ ‎(2)2NH4Cl＋Ba(OH)2·8H2O===BaCl2＋2NH3↑＋10H2O　气体　>‎ ‎(3)AB ‎12．(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________(填“能”或“不能”)自发进行，CaCO3的分解反应要自发进行，温度T应高于________ K。‎ ‎(2)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。‎ ‎(3)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)298 K时，ΔH－TΔS＝178.2 kJ/mol－298 K×169.6×10－3 kJ/(mol·K)≈128 kJ/mol>0，故常温下该反应不能自发进行。当ΔH－TΔS＝0时，T＝＝≈1 051 K，故当T>1 051 K时，ΔH－TΔS<0，反应才能自发进行。‎ ‎(2)298 K时，ΔH－TΔS＝－113.0 kJ/mol－298 K×[－145.3×10－3 kJ/(mol·K)]≈－69.7 kJ/mol<0，因此常温下该反应能自发进行。‎ ‎(3)ΔS＝130 J/(K·mol)＋233 J/(K·mol)－2×186.6 J/(K·mol)＝－10.2 J/(K·mol)。‎ 答案　(1)不能　1 051　(2)能 ‎(3)－10.2 J/(mol·K)‎ 考查内容　化学反应方向的复合判据 C组—高分突破 ‎13．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，‎ 6‎ 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)的反应式为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________。‎ 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×[－75.8×10－3 kJ/(mol·K)]<0，‎ 则T<≈1.24×103 K。‎ 答案　(1)小于　大于　(2)小于1 240 K 考查内容　化学反应方向的复合判据 6‎