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1、名校名 推荐 化学反应的方向课时作业1.下列过程是非自发的是()A. 水由高处向低处流B.天然气的燃烧C.铁在潮湿空气中生锈D.室温下水结成冰解析 :自然界中水由高处向低处流、天然气的燃烧、铁在潮湿空气中生锈、室温下冰的融化 ,都是自发过程 ,其逆向都是非自发的。答案 :D2.下列说法完全正确的是()A. 放热反应均是自发反应B . S 为正值的反应均是自发反应C.物质的量增加的反应,S 为正值D.如果H 和S 均为正值 ,当温度升高时,反应可能自发进行解析 :焓判据、 熵判据均不是反应能否自发进行的唯一判据,因此 A 、B 说法均不正确;C 应该是 “气体物质的量增加的反应, S为正值 ”;
2、如果H 和S 均为正值 ,当温度升高时,H-T S 有可能小于零,因此反应可能自发进行是正确的。答案 :D3.下列说法不正确的是 ()A. 体系有序性越高,熵值就越低B.自发过程可能导致体系的熵增大C.吸热反应不可以自发进行D.同种物质气态时熵值最大答案 :C4.下列说法正确的是()A. 凡是放热反应都是自发的,凡是吸热反应都是非自发的B.自发反应一定是熵增大,非自发反应一定是熵减小或不变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 :放热反应常常是自发反应,吸热反应有些也是自发反应;自发反应的熵不一定增大,可能减小 ,也可能不变 ;过程的自发性只能用于判断过程的方向,
3、是否能实现还要看具体的条件。答案 :C5.汽车尾气 (含烃类、 CO 、NO 与 SO2 等 )是城市主要污染源之一,治理的办法之一是在汽车排气管上装催化转化器 ,它使 NO 与 CO 反应生成可参与大气生态循环的无毒气体,其反应原理是2NO(g)+2CO(g)N 2 (g)+2CO 2(g), 在 298 K 、 100 kPa 下 , H=-113 kJmol -1, S=-145Jmol -1 K -1。下列说法中错误的是()A. 该反应中反应物的总能量高于生成物的总能量B.该反应常温下不能自发进行,因此需要高温和催化剂条件C.该反应常温下能自发进行,高温和催化剂条件只是加快反应的速率D
4、.汽车尾气中的这两种气体会与血红蛋白结合而使人中毒1名校名 推荐 解析 :此反应是放热反应,所以 A 正确 ;常温下 ,若H -T S0, 反应可以自发进行,高温和催化剂条件能加快反应速率,所以 B 不正确 ,C 正确 ;NO 、 CO 都可和血红蛋白结合而使人中毒,D 正确。答案 :B6.对于化学反应方向的确定,下列说法正确的是()A. 反应熵变是决定反应能否自发的唯一因素B.温度、压强一定时,放热的熵增加反应一定能自发进行C.反应焓变是决定反应能否自发进行的唯一因素D.固体的溶解过程与焓变有关解析 : H -T S0 常温、常压下反应能自发进行,所以焓变和熵变是一定温度、压强下化学反应能否
5、自发进行的复合判据,所以 A 、C 不正确。放热反应的焓变小于零,熵增加反应熵变大于零,都对H -T S0 作出贡献。显然 ,放热的熵增加反应一定能自发进行,所以 B 正确。固体的溶解过程,体系的混乱度增大 ,它是熵增加的过程,所以 D 不正确。答案 :B7.灰锡结构松散 ,不能用于制造器皿,而白锡结构坚固,可以制造器皿。现把白锡制造的器皿放在0 、100 kPa 的室内存放 ,它会不会变成灰锡而不能继续使用( 已知在0 、 100 kPa 条件下白锡转化为灰锡的反应 ,焓变和熵变分别为H=-2 180.9 Jmol -1;S=-6.61 Jmol -1K -1 )()A. 会变B.不会变C.
6、不能确定D.升高温度才会变解析 :在等温、等压条件下 ,自发反应总是向着H-TS0 的方向进行 ,直至达到平衡状态。因此,在 0 、100 kPa 条件下 ,白锡会不会变为灰锡的问题就转化为求算反应白锡 灰锡的 H-TS 的问题。 H -T S=-2 180.9 J mol-1-1K-1)=-376.37 J-1-273 K (-6.61 J molmol 0S0B.镀铜铁制品镀层受损后,铁制品比受损前更容易生锈C.CaCO 3(s)CaO(s)+CO 2(g) 室温下不能自发进行,说明该反应的H 0,反应不能自发进行可知H-T S0,所以H0,错误。答案 :C10.下列反应的自发性,能用熵判
7、据来解释的是()A.4Fe(OH) 2 (s)+2H 2O(l)+O 2 (g)4Fe(OH) 3(s)B.NH 4HCO 3 (s)+CH 3 COOH(aq)CO 2(g)+CH 3COONH 4(aq)+H 2O(l)2名校名 推荐 C.CaO(s)+CO 2(g)CaCO 3(s)D.2H 2(g)+O 2(g)2H2O(l)解析 :A 、 C、 D 均是熵减的反应,均不能用熵判据来解释,只有 B 选项是熵增反应。答案 :B11.下列关于化学反应方向的说法中错误的是()A. 寻求一种客观的判据,判断一个反应能否发生B.预期一个新反应能否发生C.化学反应能否发生无需判据,只需实验检验即可
8、D.仅用实验方法探索反应能否发生,可能要付出极大代价答案 :C12.下列 3 个反应 : S(s)+O 2(g)SO2(g) H 2(g)+O 2(g)H 2O2(l)C(s)+H 2O(g)CO(g)+H 2 (g) 按S 增加的顺序排列正确的是()A. B.C.D.解析 :由气体分子数判断三个反应的S 分别是约为 0、小于 0、大于 0。答案 :A13.汽车燃油不完全燃烧时产生CO, 有人设想按下列反应除去CO:2CO(g)2C(s)+O 2 (g) 已知该反应的H0,简述该设想能否实现的依据: 。解析 :由化学方程式可知反应物和生成物气体的系数之和分别为2、 1,为熵减的反应。则H-T
9、S一定大于 0,任何温度下均不自发进行。答案 :该反应是焓增、熵减的反应,任何温度下均不自发进行14.氨基甲酸铵分解反应 NH 2 COONH 4(s)2NH 3 (g)+CO 2(g) 的焓变H0,熵变S0(填 “”“0; 氨基甲酸铵固体分解为气体,体系混乱度增大 ,熵变 S0 。答案 : 15.随着环境污染的日趋严重,我国加大了对氮氧化物排放的控制力度。目前 ,消除氮氧化物污染有多种方法。用 CH 4 催化还原氮氧化物可以消除氮氧化物的污染。已知:CH 4(g)+4NO 2 (g)4NO(g)+CO2(g)+2H 2O(g)H =-574 kJ mol -1CH 4(g)+4NO(g)2N
10、2(g)+CO 2(g)+2H 2 O(g)H=-1 160 kJ mol-1H 2 O(g)H 2O(l)H =-44.0 kJ-1mol写出 CH 4 (g)与 NO 2(g)反应生成 N 2(g) 、 CO2(g) 和 H 2O(l) 的热化学方程式,该反应的熵变S0( 填 “ ”“”或 “= ”)。解析 :首先写出该反应的化学方程式:CH 4(g)+2NO 2 (g)N 2(g)+CO 2 (g)+2H 2O(l), 然后比较所求方程式与已知方程式中的物质位置,因为 、 中均有CH 4 (g),比较 NO 2 (g)、 N 2(g)、 H2 O(l) 可知在“”前后位置均相同, 式 +
11、 式 + 式 2 得所求方程式,所以H =(-5743名校名 推荐 -1) +(-1 160 kJ-1-1)2=-955 kJ mol-1;该反应是气体分子数kJ molmol ) +(-44.0 kJ mol减小的反应,故该过程S0。答案 :CH 42222-1(g)+2NO (g)N(g)+CO (g)+2HO(l)H =-955 kJ mol16.由铁矿石生产金属铁有两种可能的途径:Fe2 O3(s)+C(s)2Fe(s)+CO2 (g)H =231.93 kJ mol -1S=276.32 J mol -1 K -1Fe2 O3(s)+3H 2(g)2Fe(s)+3H 2O(g)H =
12、96.71 kJ mol -1S=138.79 kJ mol -1 K -1(1)试判断这两个反应在高温还是低温下自发进行。(2)上述反应中的(填序号 )可以在较低温度下进行。解析 :(1)这两个反应均是吸热、熵增的反应,所以在高温下自发进行 ;(2) T 1=839 K; T2=697 K 。所以第 种途径可以在较低温度下进行。答案 :(1)高温(2)17.已知下列数据:CaO(s)+SO 3(g)CaSO4 (s)H=-401.9 kJ mol-1CaSO4(s) CaO(s)SO3(g)S/(J mol -1K -1) 107.039.75 256.65试通过计算说明能否用CaO(s)
13、吸收高炉废气中的SO3气体以防止 SO3 污染环境。解析 :根据已知数据求得S=107.0 J mol -1K -1-39.75 J mol-1K -1-256.65 J mol-1 K -1 =-189.4Jmol -1K-1 , H -T S=-401.9 kJmol-1-298 K (-189.410-3kJ mol -1 K -1 )=-345.46 kJ mol-1,所以反应在常温下能自发进行。令H -TS=0, 可求得 T=2 122 K, 即反应的转折温度较高,因此用 CaO(s)吸收高炉废气中的 SO 3 气体以防止SO3 污染环境是可行的。答案 :反应在常温下能自发进行,同时
14、反应的转折温度较高,约 2 122 K, 因此是可行的。18.在冶金工业中 ,以 C 作为还原剂 ,温度高于 980 K 时的氧化产物是以CO 为主 ,低于980 K 时以CO2 为主。已知 2CO(g)CO2(g)+C(s), T=980 K时 ,H -T S=0。当体系温度低于980 K 时 ,估计H-T S 的正负符号为;当体系温度高于980 K 时 , H -T S 的正负符号为。解析 :温度高于 980 K时 C 的氧化产物是以 CO 为主 ,说明反应 2CO(g)CO2(g)+C(s) 逆向进行 ,因此 ,当体系温度高于980 K 时 , H-T S 的值为正 ;温度低于 980
15、K 时 C 的氧化产物是以CO 2 为主 ,说明反应 2CO(g)CO 2(g)+C(s) 正向进行 ,因此 ,当体系温度低于 980 K 时 ,H-TS 的值为负。答案 :负 正4名校名 推荐 19.已知 NH 4NO 3N(aq)+N(aq)H(298 K)=+25.7 kJ-1,一定不能mol,即该反应为吸热反应自发进行。这种说法对不对,为什么 ?解析 : H对化学反应能否自发进行是有影响的, H0,却可以自发进行,这说明焓变并不是反应能否自发进行的唯一决定因素,仅仅是其中的一个影响性因素。答案 :不对。焓变并不是反应能否自发进行的唯一决定因素,仅仅是其中的一个影响性因素。20.已知甲烷
16、隔绝空气在不同温度下有可能发生如下两个裂解反应: CH 4(g)C(s)+2H 2(g), 2CH 4 (g)C2H 2(g)+3H 2(g) 。某同学为了得到用天然气制取炭黑的允许温度范围和最佳温度,在图书馆查到了如下热力学数据:的H (298 K)=+74.848 kJmol-1,-1-1S(298 K)=+80.674 J mol K的H (298 K)=+376.426 kJmol-1-1-1, S(298 K)=+220.211 J mol K已知焓变和熵变随温度变化很小。请帮助这位同学考虑如下问题:(1) 判断该反应高温自发还是低温自发:(填 “高温 ”或 “低温 ”)。(2) 通
17、过计算判断此反应在常温下能否自发进行。(3) 求算制取炭黑的允许温度范围。(4) 为了提高甲烷的碳化程度,你认为下面四个温度中最合适的是。A.905.2 KB.927 KC.1 273 KD.2 000 K解析 :(2)H -T S=74.848 kJ mol -1-80.67410-3kJ mol -1 K -1 298 K=50.807 kJ mol-1 0,所以该反应常温下不自发进行。(3)裂解为炭黑和H2 时 ,H -TS=74.848 kJ mol -1-80.67410-3kJ mol -1 K -1T927.8 K, 即裂解为炭黑的最低温度为927.8 K 。裂解为乙炔时 , H -T S=376.426kJ mol -1 -220.211 10 -3kJ mol -1 K -1T1 709.4 K, 即温度高于1 709.4 K自发裂解为乙炔和氢气。所以要制取炭黑,温度须控制在927.81 709.4 K 。答案 :(1)高温(2)不能自发进行(3)927.81 709.4 K(4)C5