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1化学反应的方向
2-4化学反应进行的方向
一、选择题(每小题有1个或2个选项符合题意)
1.下列关于焓变的叙述中正确的是( )
A.化学反应的焓变与反应的方向性无关
B.化学反应的焓变直接决定了反应的方向
C.焓变为正值的反应都是吸热反应
D.焓变为正值的反应都能自发进行
【解析】 ΔH>0,说明反应为吸热反应,C对。
焓判据只是判断反应方向的一个依据,所以A、B说法均片面。
【答案】 C
2.冰融化为水的过程的焓变和熵变正确的是( )
A.ΔH>0,ΔS<0 B.ΔH<0,ΔS>0
C.ΔH>0,ΔS>0D.ΔH<0,ΔH<0
【解析】 冰融化为水是熵增,该过程中吸热,ΔH>0。
【答案】 C
3.(2011·东北师大附中期中)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
4.下列说法正确的是( )
A.放热反应的焓变小于零,熵变大于零
B.放热及熵增加的反应,一定能自发进行
C.放热反应的焓变大于零,熵变小于零
D.放热及熵减小的反应,一定能自发进行
【解析】 放热反应的焓变小于零(ΔH<0),但熵变不一定大于零,A、C错误;当ΔH<0,ΔS>0时,反应一定能自发进行,B正确;但ΔH<0,ΔS<0的反应不一定能自发进行。
【答案】 B
5.下列说法不正确的是( )
A.体系有序性越高,熵值就越低
B.自发过程将导致体系的熵增大
C.吸热反应不可以自发进行
D.同种物质气态时熵值最大
【解析】 熵表示的是物质的混乱度,混乱度越大,相应熵值越高,所以体系有序性越高,熵值就越低,A正确;有些熵减小的过程也能自发进行,B不正确;吸热反应有的也可以自发进行,如碳酸钙的分解反应,但是由于产生了气体,所以熵值增大,可以自发进行,C错误;同种物质气态时,混乱程度最大,所以熵值也最大。
【答案】 BC
6.下列反应过程中,ΔH>0且ΔS>0的是( )
A.NH3(g)+HCl(g)===NH4Cl(s)
B.CaCO3(s)===CaO(s)+CO2(g)
C.4Al(s)+3O2(g)===2Al2O3(s)
D.HCl(aq)+NaOH(aq)===NaCl(aq)+H2O(l)
【解析】 A是熵减的放热反应;C是熵减的放热反应;D是放热反应。
【答案】 B
7.能用焓变判断下列过程的方向的是( )
A.水总是自发地由高处往低处流
B.放热反应容易自发进行,吸热反应不能自发进行
C.有序排列的火柴散落时成为无序排列
D.多次洗牌以后,扑克牌的毫无规律的混乱排列的几率大
【解析】 A项水总是自发地由高处往低处流,有趋向于最低能量状态的倾向。
B项有些吸热反应也可以自发进行,例如,(NH)4CO3(s)===NH4HCO3(s)+NH3(g) ΔH=+74.9kJ/mol。
C项有序排列的火柴散落时成为无序排列,有趋向于最大混乱度的倾向,属于熵变。
D项扑克牌的无序排列也属于熵变。
【答案】 A
8.对于化学反应方向的确定,下列说法正确的是( )
A.在温度、压强一定的条件下,焓因素和熵因素共同决定一个化学反应的方向
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】 焓变和熵变是一定温度、压强下化学反应能否自发进行的复合判据,A正确,C不正确。
放热反应的ΔH<0,熵增反应的ΔS>0,反应一定能自发进行,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,D不正确。
【答案】 AB
9.下图
(1)中A、B两容器里,分别收集着两种互不作用的理想气体。
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)所示。
这是一个不伴随能量变化的自发过程。
关于此过程的下列说法不正确的是( )
A.此过程是混乱程度小的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,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】 由题意分析,气体混合是混乱度增大的过程,即熵增;这一过程为自发的过程,没有能量的变化,但是不可逆,不能自发的转化为混合前的状态。
【答案】 D
10.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-1
B.(NH4)2CO3(s)===NH4HCO3(s)+NH3(g) ΔH=+74.9kJ·mol-1
C.2H2(g)+O2(g)===2H2O(l) ΔH=-572kJ·mol-1
D.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】 C
11.已知石墨、金刚石燃烧的热化学方程式分别为
①C(s,石墨)+O2(g)===CO2(g) ΔH=-393.5kJ/mol
②C(s,金刚石)+O2(g)===CO2(g) ΔH=-395.4kJ/mol
关于金刚石和石墨的相互转化,下列说法正确的是( )
A.石墨转化成金刚石是自发的过程
B.金刚石转化成石墨是自发的过程
C.石墨比金刚石能量高
D.金刚石比石墨稳定
【解析】 由①-②得C(s,石墨)===C(s,金刚石) ΔH=+1.9kJ/mol,根据焓判据,则说明金刚石变成石墨是自发的,B正确。
ΔH>0,说明石墨变成金刚石需吸收能量,则说明金刚石比石墨能量高、不稳定。
【答案】 B
12.25℃、1.01×105Pa时,反应2N2O5(g)===4NO2(g)+O2(g) ΔH=+56.7kJ/mol,能自发进行的原因是( )
A.是吸热反应
B.是放热反应
C.是熵减少的反应
D.熵变影响大于焓变影响
【解析】 该反应是吸热反应,根据焓判据是不能自发的,而该反应之所以能够自发进行是由于熵增大的影响,说明熵变影响大于焓变影响。
【答案】 D
13.(2011·孝感高中期中)某化学反应其ΔH=-122kJ·mol-1,ΔS=-431J·mol-1·K-1,则以下关于此反应的自发性描述中正确的是( )
A.在任何温度下都能自发进行
B.仅在低温下自发进行
C.仅在高温下自发进行
D.在任何温度下都不能自发进行
【解析】 ΔH<0,ΔS<0,低温有利于自发。
【答案】 B
二、非选择题
14.判断下列反应的熵值的变化,在每小题后面的横线上填上“增加”、“减小”或“无明显变化”。
(1)2H2(g)+O2(g)
2H2O(l)________。
(2)H2(g)+Cl2(g)
2HCl(g)________。
(3)(NH4)2CO3(s)===NH4HCO3(s)+NH3(g)________。
(4)Cu(s)+Cl2(g)
CuCl2(s)________。
【答案】
(1)减小
(2)无明显变化
(3)增加 (4)减小
15.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的的“+”“-”,再由S(g)>S(l)>S(s)判断ΔS的“+”“-”,最后根据常温(298K)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
16.某化学兴趣小组专门研究了氧族元素及其某些化合物的部分性质。
所查资料信息如下:
①酸性:
H2SO4>H2SeO4>H2TeO4
②氧、硫、硒与氢气化合越来越难,碲与氢气不能直接化合
③由元素的单质生成等物质的量的氢化物的焓变情况如图
请回答下列问题:
(1)H2与硫化合的反应________热量(填“放出”或“吸热”)。
(2)已知H2Te分解反应的ΔS>0,请解释为什么Te和H2不能直接化合:
____________________。
(3)上述资料信息中能够说明硫元素非金属性强于硒元素的是________(填序号)。
【解析】
(1)由图示可知H2与硫化合的反应ΔH<0,故为放热反应。
(2)由图示可知H2与Te化合的反应ΔH>0,H2Te分解时ΔS>0,则化合生成H2Te的ΔS<0,即ΔH-TΔS>0,故反应不能自发进行。
【答案】
(1)放出
(2)因为化合时ΔH>0,ΔS<0,ΔH-TΔS>0,故反应不能自发进行
(3)①②③
17.某化学科研小组研究在其他条件不变时,改变某一条件对反应[可用aA(g)+bB(g)cC(g)表示]化学平衡的影响,得到如下图象(图中p表示压强,T表示温度,n表示物质的量,a表示平衡转化率,φ表示体积分数):
分析图象,回答下列问题:
(1)在图象反应Ⅰ中,若p1>p2,则此正反应为________(填“吸热”或“放热”)反应,此反应的ΔS________0(填“>”或“<”),由此判断,此反应自发进行,必须满足的条件是____________________。
(2)在图象反应Ⅱ中,T1________T2(填“>”“<”或“=”),该正反应为________(填“吸热”或“放热”)反应。
(3)在图象反应Ⅲ中,若T1>T2,则该反应能否自发进行?
【解析】
(1)反应Ⅰ中恒压下温度升高,α(A)减小,即升高温度平衡向左移动,则正反应为放热反应,ΔH<0;由p1>p2知恒定温度时压强越大,α(A)越大,即增大压强平衡向右移动,说明此反应为气体分子数减小的反应(a+b>c),即为熵减反应,ΔS<0。
放热、熵减反应只能在低温下自发进行。
(2)反应Ⅱ中T1温度下反应先达到平衡状态,说明T1>T2;温度越高,平衡时C的物质的量减小,即升高温度平衡向左移动,则正反应为放热反应,ΔH<0。
(3)反应Ⅲ中在恒温下压强变化对α(A)没有影响,说明压强变化不能影响平衡,则a+b=c,反应过程中熵变很小,ΔS≈0,若T1>T2,恒压下温度越高,α(A)越小,说明升高温度平衡向左移动,正反应为放热反应,ΔH<0,则ΔH-TΔS<0,反应能自发进行。
【答案】
(1)放热 < 低温
(2)> 放热 (3)能自发进行
18.(2011·东北师大附中期中)化学反应自发的综合判据是自由能变化ΔG,已知ΔG=ΔH-TΔS<0(ΔH为焓变,ΔS为熵变,T为反应进行时所需的温度),反应能自发。
工业上用赤铁矿生产铁,可以选择的还原剂有C和H2:
Fe2O3(s)+
C(s)===2Fe(s)+
CO2(g)
ΔH=+233.8kJ·mol-1 ΔS=279J·mol-1·K-1
Fe2O3(s)+3H2(g)===2Fe(s)+3H2O(g)
ΔH=+98kJ·mol-1 ΔS=144.2J·mol-1·K-1
问:
哪一种还原剂可使反应自发进行的温度低?
(要求计算过程)(取整数即可)
【解析】 ΔH-TΔS=0为平衡过程。
用C作还原剂时,
ΔH-T1ΔS=0,T1=
=
=838K
即C为还原剂时,T1>838K能自发进行。
用H2作还原剂时,
T2=
=
=680K
即H2作还原剂时T2>680K能自发进行。
所以用氢气作还原剂,反应自发进行的温度较低。
【答案】 详见解析。
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