高二化学反应原理课时作业15：2.1化学反应的方向

高二《化学反应原理》PAGEPAGE1第1节化学反应的方向分层训练[基础过关]一、自发过程的判断1.下列过程属于非自发过程的是()A.水由高处向低处流 B.天然气的燃烧C.铁在潮湿的空气中生锈 D.室温下液态水结成冰[解析]本题考查的是自发过程的判断。自然界中的水由高处向低处流、天然气的燃烧、铁在潮湿的空气中生锈、室温下冰的融化都是自发过程，其逆向都是非自发的，故正确[答案]为D。[答案]D2.知道了某过程有自发性之后，则()A.可判断出过程的方向B.可确定过程是否一定会发生C.可预测过程发生完成的快慢D.可判断过程的热效应[解析]判断某反应是否自发，只是判断反应的方向，与是否会发生、反应的快慢、反应的热效应无关。[答案]A二、化学反应进行的方向与焓变的关系3.下列关于焓变与反应方向的叙述中正确的是()A.化学反应的焓变与其反应的方向无关B.化学反应的焓变直接决定了反应的方向C.反应焓变为正值时不利于反应自发进行D.焓变为负值的反应都能自发进行[解析]可逆反应的两个反应其焓变的数值相等，但是符号(变化趋势)相反，A项错误；焓变对反应方向有直接影响，但不能决定反应进行的方向，B项错误；焓变为负值的反应多数能自发进行，但有的也不是自发反应，D项错误；焓变为正值，吸收热量，体系能量升高，不利于反应自发进行，C项正确。[答案]C4.下列自发反应可用焓判据来解释的是()A.2N2O5(g)=4NO2(g)＋O2(g)ΔH＝56.7kJ·mol－1B.(NH4)2CO3(s)=NH4HCO3(s)＋NH3(g)ΔH＝74.9kJ·mol－1C.2H2(g)＋O2(g)=2H2O(l)ΔH＝－572kJ·mol－1D.CaCO3(s)=CaO(s)＋CO2(g)ΔH＝178.2kJ·mol－1[解析]焓判据是指ΔH<0的反应，一般是自发的。只有C项符合题意。[答案]C5.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[答案]A三、化学反应进行的方向与熵变的关系6.图甲所示的A、B两容器里，分别充满两种互不反应的气体。若将中间活塞打开(如图乙所示)，两种气体分子都逐渐扩散到两个容器中。这是一个不伴随能量变化的自发过程。下列关于此过程的说法中不正确的是()A.此过程是由混乱程度小向混乱程度大的方向变化的过程，即熵增大的过程B.此过程为自发过程，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“两种气体分子都逐渐扩散到两个容器中”可知，该过程为混乱度增大，由有序到无序的过程，属于熵增大的过程，A、C项正确；该过程为不伴随能量变化的自发过程，故没有热量的吸收或放出，B项正确；这个过程是自发进行的，则它的逆过程是非自发的，D项错误。[答案]D7.对下列过程的熵变的判断不正确的是()A.溶解少量食盐于水中：ΔS>0B.纯碳和氧气反应生成CO(g)：ΔS>0C.水蒸气变成液态水：ΔS>0D.CaCO3(s)加热分解为CaO(s)和CO2(g)：ΔS>0[解析]水蒸气变成液态水是熵减小的过程。[答案]C四、复合判据的应用8.25℃、1×105Pa时，反应2N2O5(g)=4NO2(g)＋O2(g)ΔH＝56.7kJ·mol－1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]D9.反应2AB(g)=C(g)＋3D(g)在高温时能自发进行，反应后体系中物质的总能量升高，则该反应的ΔH、ΔS应为()A.ΔH<0，ΔS>0 B.ΔH<0，ΔS<0C.ΔH>0，ΔS>0 D.ΔH>0，ΔS<0[解析]该反应中气体的物质的量增加，ΔS>0。反应后体系中物质的总能量升高，说明正反应是吸热反应，ΔH>0。[答案]C10.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=D＋EΔH－TΔS＝(－4500＋11T)J·mol－1，要防止反应发生，温度必须()A.高于409KB.低于136KC.高于136K而低于409KD.低于409K[解析]要防止反应发生需满足ΔH－TΔS>0的条件，解不等式得T>409K，故A正确。[答案]A[能力提升]11.已知C2H5OH(l)=C2H4(g)＋H2O(l)的ΔH＝45.78kJ·mol－1，ΔS＝126.19J·mol－1·K－1。(1)请通过计算判断此反应在298K时能否自发进行：____________________________________________________________________________________________________________________________________。(2)该反应发生的条件是____________________________________________________________________________________________。[答案](1)ΔH－TΔS＝45.78kJ·mol－1－298K×126.19×10－3kJ·mol－1·K－1＝8.18kJ·mol－1＞0，故此反应在298K的温度下不能自发进行(2)170℃，浓H2SO4(作催化剂，脱水剂)12.节能减排是指节约物质资源和能量资源，减少废弃物和环境有害物(包括三废和噪声等)排放。(1)实现“节能减排”和“低碳经济”的一项重要课题就是如何将CO2转化为可利用的资源。目前工业上有一种方法是用CO2来生产燃料甲醇。一定条件下发生反应：CO2(g)＋3H2(g)CH3OH(g)＋H2O(g)，如图表示该反应过程中能量(单位为kJ·mol－1)的变化：关于该反应的下列说法中，正确的是________(填字母)。A.ΔH>0，ΔS>0 B.ΔH>0，ΔS<0C.ΔH<0，ΔS<0 D.ΔH<0，ΔS>0(2)将煤加工成水煤气可降低污染并能提高燃料的利用率。将水蒸气通过红热的炭即产生水煤气，化学方程式为C(s)＋H2O(g)=H2(g)＋CO(g)ΔH＝131.3kJ·mol－1，ΔS＝133.7J·mol－1·K－1。该反应在常温下能否自发进行？________(填“能”或“不能”)。[解析](1)根据反应过程中能量变化的情况可知反应物的总能量高于生成物的总能量，反应放热，ΔH<0；该反应发生后气体的物质的量减少，ΔS<0。(2)根据ΔH－TΔS＝131.3kJ·mol－1－298K×0.1337kJ·mol－1，K－1≈91.46kJ·mol－1>0，所以常温下不能自发进行。[答案](1)C(2)不能13.向平底烧瓶中放入氢氧化钡晶体[Ba(OH)2·8H2O]和氯化铵晶体，塞紧瓶塞。在瓶底和木板间滴少量水(如图所示)。一段时间后，发现瓶内固态物质变稀，有液体生成，瓶壁变冷，小木板黏结在烧瓶底部。这时打开瓶塞，烧瓶中散发出刺鼻的气味。(1)下列有关该实验的结论正确的是________(填字母)。A.自发反应一定是放热反应B.自发反应一定是吸热反应C.有的吸热反应也能自发进行D.吸热反应不能自发进行(2)发生反应的化学方程式为______________________________________________________________________________________。(3)从化学反应进行方向的角度解释上述现象：_________________________________________________________________________________________________。[解析](1)由“瓶壁变冷，小木板黏结在烧瓶底部”的实验现象可判断该反应为吸热反应，故不能用焓变来解释该反应的自发性，选项A、B错误；通过实验现象可知：该吸热反应是自发的，C项正确，D项错误。(2)发生反应的化学方程式为Ba(OH)2·8H2O＋2NH4Cl=BaCl2＋2NH3↑＋10H2O。(3)该反应是吸热反应，也是熵增加反应，且熵变对反应进行方向起决定性作用。ΔH－TΔS<0，常温下自发进行，故有题述现象发生。[答案](1)C(2)Ba(OH)2·8H2O＋2NH4Cl=BaCl2＋2NH3↑＋10H2O(3)该反应是吸热反应，也是熵增加反应，由于熵变对该反应的方向起决定性作用，即ΔH－TΔS<0，该反应常温下自发进行，从而产生了上述现象14.二氧化碳捕集、存储和转化是当今化学研究的热点问题之一。(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________(填“能”或“不能”)自发进行。(2)CO2转化途径之一是利用太阳能或生物质能分解水制H2，然后将H2与CO2转化为甲醇或其他化学品。你认为该方法需要解决的技术问题有________。a.开发高效光催化剂b.将光催化制取的氢气从反应体系中有效分离，并与CO2发生催化转化c.二氧化碳及水资源的供应[解析]该反应是分解反应，且CO燃烧时放热，所以该反应为吸热反应，即ΔH>0，因气体的物质的量增多，所以ΔS>0。ΔH－TΔS<0时，反应可自发进行，所以在低温下，该反应不能自发进行。[答案](1)>>不能(2)ab[拓展探究]15.金刚石和石墨本是一对孪生兄弟，但现在却是一个光彩夺目、坚硬无比，另一个漆黑一团，柔软细腻，只因为碳原子的排列不同，它们的价值便有了天壤之别。由于地球上天然金刚石很稀少，从21世纪50年代开始，很多国家都在进行把石墨转化为金刚石的尝试，在1800℃和7万个大气压的条件下，人们终于将石墨转变成了人造金刚石。已知在298K时，由石墨生成金刚石的反应的ΔH＝1.895kJ·mol－1，ΔH－TΔS＝2.866kJ·mol－1，又已知石墨的熵S石＝5.694J·mol－1·K－1，求金刚石的熵S金，并回答这两种碳的同素异形体哪种更有序？(化学反应的熵变是生成物的总熵与反应物的总熵之差)[解析]石墨转化为金刚石的反应为