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

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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
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