高中化学热力学函数应用卷

高中化学热力学函数应用卷考试时间：120分钟 总分：100分 年级/班级：高二化学班

高中化学热力学函数应用卷

一、选择题

1.下列关于吉布斯自由能变（ΔG）的叙述中，正确的是

A.ΔG<0时，反应一定自发进行

B.ΔG>0时，反应一定不能自发进行

C.ΔG=0时，反应达到平衡状态

D.ΔG的值与反应途径有关

2.在恒压条件下，某反应的正反应为放热反应，下列说法正确的是

A.正反应的ΔH<0，ΔS<0

B.正反应的ΔH>0，ΔS>0

C.逆反应的ΔH<0，ΔS>0

D.逆反应的ΔH>0，ΔS<0

3.下列关于熵（S）的叙述中，正确的是

A.熵是描述系统混乱程度的物理量

B.熵只与系统的温度有关

C.熵的增加总是伴随着能量的释放

D.熵的单位是J/(K·mol)

4.对于一个自发进行的恒温恒压过程，下列关系正确的是

A.ΔH-TΔS<0

B.ΔH-TΔS>0

C.ΔH+TΔS<0

D.ΔH+TΔS>0

5.已知反应2SO₂(g)+O₂(g)⇌2SO₃(g)的ΔH<0，ΔS<0，下列条件中能使该反应的ΔG更负的是

A.降低温度

B.升高温度

C.增大压强

D.加入催化剂

6.某反应的活化能Ea=120kJ/mol，反应热ΔH=-80kJ/mol，则该反应的逆反应的活化能是

A.40kJ/mol

B.80kJ/mol

C.200kJ/mol

D.300kJ/mol

7.下列关于热化学方程式的叙述中，正确的是

A.热化学方程式必须注明反应条件

B.热化学方程式中的ΔH表示反应物转化为生成物时吸收的热量

C.热化学方程式中的ΔH与反应物和生成物的量无关

D.热化学方程式中的ΔH的单位可以是J

8.对于反应2A(g)+B(g)⇌2C(g)，下列说法正确的是

A.若ΔH<0，ΔS>0，则在任何温度下反应都能自发进行

B.若ΔH>0，ΔS<0，则在任何温度下反应都不能自发进行

C.若ΔH<0，ΔS<0，则只有在低温下反应才能自发进行

D.若ΔH>0，ΔS>0，则只有在高温下反应才能自发进行

9.已知反应H₂(g)+Cl₂(g)⇌2HCl(g)的ΔH=-184kJ/mol，ΔS=-44.1J/(K·mol)，则该反应在298K时的ΔG是

A.-182kJ/mol

B.-168kJ/mol

C.-236kJ/mol

D.-220kJ/mol

10.对于一个绝热恒容体系，下列说法正确的是

A.系统的内能变化等于系统吸收的热量

B.系统的内能变化等于系统对外做的功

C.系统的内能变化等于系统吸收的热量加上系统对外做的功

D.系统的内能变化为零

二、填空题

1.热力学第一定律的数学表达式是__________，它表示__________。

2.热力学第二定律的克劳修斯表述是__________，熵增加原理适用于__________。

3.吉布斯自由能变（ΔG）判断反应自发性的条件是__________，其物理意义是__________。

4.反应2C(s)+O₂(g)⇌2CO(g)的ΔH=+221kJ/mol，ΔS=173J/(K·mol)，则该反应在298K时的ΔG=__________kJ/mol。

5.某反应的活化能Ea=90kJ/mol，若正反应的ΔH=-30kJ/mol，则逆反应的活化能是__________kJ/mol。

6.热化学方程式2H₂(g)+O₂(g)⇌2H₂O(l)的ΔH=-572kJ/mol，表示__________。

7.对于反应N₂(g)+3H₂(g)⇌2NH₃(g)，下列说法正确的是：ΔH<0，ΔS<0，则只有在__________下反应才能自发进行。

8.熵是描述系统__________的物理量，其单位是__________。

9.热力学第二定律的玻尔兹曼表述是__________，它说明__________。

10.对于一个恒压过程，系统的焓变（ΔH）等于系统吸收的热量（Qp），其条件是__________。

三、多选题

1.下列关于吉布斯自由能变（ΔG）的叙述中，正确的是

A.ΔG<0时，反应一定自发进行

B.ΔG>0时，反应一定不能自发进行

C.ΔG=0时，反应达到平衡状态

D.ΔG的值与反应途径有关

2.下列关于熵（S）的叙述中，正确的是

A.熵是描述系统混乱程度的物理量

B.熵只与系统的温度有关

C.熵的增加总是伴随着能量的释放

D.熵的单位是J/(K·mol)

3.对于一个自发进行的恒温恒压过程，下列关系正确的是

A.ΔH-TΔS<0

B.ΔH-TΔS>0

C.ΔH+TΔS<0

D.ΔH+TΔS>0

4.下列关于热化学方程式的叙述中，正确的是

A.热化学方程式必须注明反应条件

B.热化学方程式中的ΔH表示反应物转化为生成物时吸收的热量

C.热化学方程式中的ΔH与反应物和生成物的量无关

D.热化学方程式中的ΔH的单位可以是J

5.对于反应2A(g)+B(g)⇌2C(g)，下列说法正确的是

A.若ΔH<0，ΔS>0，则在任何温度下反应都能自发进行

B.若ΔH>0，ΔS<0，则在任何温度下反应都不能自发进行

C.若ΔH<0，ΔS<0，则只有在低温下反应才能自发进行

D.若ΔH>0，ΔS>0，则只有在高温下反应才能自发进行

四、判断题

1.热力学第一定律适用于一切过程，包括不可逆过程。

2.熵增加原理适用于孤立体系。

3.吉布斯自由能变（ΔG）为零时，反应一定处于平衡状态。

4.反应的活化能是反应物转化为产物所需的最小能量。

5.热化学方程式中的ΔH与反应物和生成物的量成正比。

6.熵是描述系统混乱程度的物理量，混乱程度越大，熵值越大。

7.热力学第二定律的克劳修斯表述是：热量不能自发的从低温物体传到高温物体。

8.绝热过程是指系统与外界没有热量交换的过程。

9.焓变（ΔH）等于系统在恒压条件下吸收的热量。

10.活化能是正反应和逆反应活化能之差。

五、问答题

1.简述热力学第一定律和热力学第二定律的区别。

2.如何根据吉布斯自由能变（ΔG）判断反应的自发性？

3.解释熵的概念，并举例说明熵增加的过程。

试卷答案

一、选择题

1.A

解析：ΔG<0表示吉布斯自由能减少，根据吉布斯自由能判据，ΔG<0的反应在一定条件下能自发进行。

2.A

解析：恒压条件下，正反应放热，ΔH<0。反应自发与否还与熵变ΔS有关，但放热反应通常伴随熵增加（如气体体积减小），故ΔS<0。

3.A

解析：熵是描述系统混乱程度的物理量，熵值越大，系统越混乱。熵变ΔS>0表示系统混乱程度增加。

4.A

解析：恒温恒压下，ΔG=ΔH-TΔS。自发过程ΔG<0，故ΔH-TΔS<0。

5.A

解析：ΔG=ΔH-TΔS。ΔH<0，ΔS<0，降低温度（T减小）能使-TΔS项变大，从而ΔG更负，更有利自发。

6.C

解析：活化能Ea=正反应活化能-逆反应活化能。逆反应活化能=Ea-ΔH=120kJ/mol-(-80kJ/mol)=200kJ/mol。

7.A

解析：热化学方程式必须注明反应物、生成物的状态及反应条件（如温度、压强），否则意义不明确。

8.B

解析：ΔH>0，ΔS<0，ΔH-TΔS>0，ΔG始终大于0，反应在任何温度下都不能自发进行。

9.A

解析：ΔG=ΔH-TΔS=-184kJ/mol-(298K×(-44.1J/(K·mol)×10⁻³kJ/J))=-184kJ/mol+13.1kJ/mol=-170.9kJ/mol≈-182kJ/mol。

10.B

解析：绝热恒容过程，无热量交换（Q=0），无体积功（W=0），根据热力学第一定律ΔU=Q+W，ΔU=0。

二、填空题

1.ΔU=Q+W，能量守恒定律

解析：热力学第一定律的数学表达式，表示系统内能的增加等于系统吸收的热量加上外界对系统做的功。

2.不可能把热量自发的从低温物体传到高温物体，孤立体系熵总是增加的或不变

解析：克劳修斯表述是热力学第二定律的另一种表述形式。熵增加原理适用于孤立体系。

3.ΔG<0，反应自发进行的方向

解析：吉布斯自由能变是判断恒温恒压下反应自发性的判据，ΔG<0表示反应能自发进行。

4.-41.4

解析：ΔG=ΔH-TΔS=221kJ/mol-(298K×173J/(K·mol)×10⁻³kJ/J)=221kJ/mol-51.3kJ/mol=169.7kJ/mol。注意单位换算。

5.120

解析：逆反应活化能=Ea(正)-ΔH=90kJ/mol-(-30kJ/mol)=120kJ/mol。

6.2molH₂完全燃烧生成液态水时放出572kJ热量

解析：ΔH=-572kJ/mol表示2molH₂与1molO₂完全反应生成2mol液态H₂O时放出572kJ热量。

7.低温

解析：ΔH<0，ΔS<0，ΔG=ΔH-TΔS。低温时-TΔS项绝对值小，ΔG更易小于0。

8.混乱程度，J/(K·mol)

解析：熵是描述系统微观状态数或混乱程度的物理量，单位为J/(K·mol)。

9.不可能从单一热源吸热并完全转化为功而不引起其他变化，微观状态数多的宏观状态更易出现

解析：玻尔兹曼表述是熵的统计意义，S=klnW，W为微观状态数。

10.不做非体积功

解析：恒压条件下，系统吸收的热量Qp等于焓变ΔH，前提是系统没有发生非体积功（如电功）。

三、多选题

1.A,C

解析：ΔG<0反应能自发进行；ΔG=0反应处于平衡状态。ΔG的值与反应途径无关。

2.A,D

解析：熵是描述系统混乱程度的物理量，混乱度越大熵越大。熵与温度、粒子数、分子运动方式等多种因素有关，单位是J/(K·mol)。

3.A

解析：恒温恒压下，ΔG=ΔH-TΔS。自发过程ΔG<0，故ΔH-TΔS<0。

4.A,C

解析：热化学方程式必须注明物质状态和反应条件。ΔH是生成物总焓与反应物总焓之差，与量成正比。ΔH单位是kJ/mol。

5.A,B

解析：ΔH<0,ΔS>0,ΔG=ΔH-TΔS，T>0时ΔG<0，反应在任何温度下自发；ΔH>0,ΔS<0,ΔG=ΔH-TΔS，T>0时ΔG>0，反应在任何温度下不自发。

四、判断题

1.正确

解析：热力学第一定律是能量守恒定律在热力学过程中的具体体现，适用于包括孤立、封闭、开放体系以及可逆、不可逆过程。

2.正确

解析：熵增加原理指出，孤立体系经历任何变化，其熵值永不减少，自发过程熵增加，平衡态熵达到最大。

3.正确

解析：恒温恒压下，ΔG=0是反应达到平衡的必要条件。平衡时，正逆反应速率相等，宏观性质不随时间改变。

4.正确

解析：活化能是过过渡态从反应物到生成物所需的最小能量势垒。

5.正确

解析：热化学方程式中的焓变ΔH与反应方程式中化学计量数系数成正比。

6.正确

解析：熵是系统混乱程度或无序度的量度，混乱程度越高，熵值越大。

7.正确

解析：这是热力学第二定律的克劳修斯表述，其等效表述是熵增原理：孤立体系熵永不减少。

8.正确

解析：绝热过程定义为系统与外界无热量交换（Q=0）的过程。

9.正确

解析：在恒压条件下，系统只做体积功，根据热力学第一定律ΔU=Qp+W，其中W=-PΔV，ΔH=Qp+PΔV=ΔU+PΔV，恒压下ΔH=Qp。

10.正确

解析：活化能是正反应的活化能Ea与逆反应的活化能Ea'之差，即Ea-Ea'。

五、问答题

1.热力学第一定律强调能量守恒，即能量既不能凭空产生也不能凭空消失，只能从一种形式转化为另一种形式，或从一个物体转移到另一个物体。数学表达式为ΔU=Q+W。热力学第二定律则关注过程的自发性，指出热量不能自发的从低温物体传到高温物体，孤立体系的熵总是增加或不变。其表达式通常为ΔS(孤立体系)≥0。第一定律是能量普遍规律，第二定律是过程方向规律。

2.根据吉布斯自由能变（ΔG）的值判断反应自发性：

-ΔG<0：反应能自发进行。这是反应在恒温恒压条件下自发进行的必要条件。

-ΔG>0：反应不能自发进行，需外界做功才能进行。

-ΔG=0：反应处于平衡状态。

判断依据是ΔG=ΔH-TΔS，自发过程总是朝着吉布斯自由能降低的方向进行。

3.熵（S）是描述系统混乱程度或无序度的物理量。熵增加的过程是系统混