高中化学 第2章第1节 化学反应的方向作业2 鲁科版选修4

亲爱的同学：这份试卷将再次记录你的自信、沉着、智慧和收获，我们一直投给你信任的目光……
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第1节化学反应的方向
知能演练轻松闯关[学生用书单独成册]
[基础温故]
1．等温等压过程，反应在高温下不自发进行，则下列条件符合要求的是( )
A．ΔH<0 ΔS<0 B．ΔH>0 ΔS>0
C．ΔH<0 ΔS>0 D．ΔH>0 ΔS<0
解析：选A。

低温时可自发进行，说明ΔH<0，高温下不自发进行，说明ΔS<0。

2．25 ℃和1.01×105 Pa时，反应2N2O5(g)===4NO2(g)＋O2(g) ΔH＝56.76 kJ·mol－1能自发进行的原因是( )
A．是吸热反应
B．是放热反应
C．是熵减小的反应
D．熵增大效应大于能量效应
解析：选D。

反应能自发进行，则ΔH－TΔS<0，该反应ΔH>0，必须使TΔS>ΔH，所以需要熵增大效应大于能量效应，正确答案为D。

3．下列说法正确的是( )
A．凡是放热的反应都是自发的，凡是吸热的反应都是非自发的
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．自发反应在适当条件下才能实现
D．自发反应在任何条件下都能实现
解析：选C。

放热反应常常是自发进行的过程，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；反应的自发性只能用于判断反应的方向，是否能实现还要看具体的条件，故选C。

4．下列反应的自发性，能用熵判据来解释的是( )
A．4Fe(OH)2(s)＋2H2O(l)＋O2(g)===4Fe(OH)3(s)
B．NH4HCO3(s)＋CH3COOH(aq)===CO2(g)＋CH3COONH4(aq)＋H2O(l)
C．CaO(s)＋CO2(g)===CaCO3(s)
D．2H2(g)＋O2(g)===2H2O(l)
解析：选B。

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。

5．能用能量判据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．多次洗牌后，扑克牌毫无规律地混乱排列的几率大
解析：选A。

解题时明确体系存在的由高能状态转变为低能状态的倾向即为能量判据。

A中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中有的吸热反应也可以自发进行，如在25 ℃和1.01×105Pa时，2N2O5(g)===4NO2(g)＋O2(g) ΔH＝56.7 kJ·mol
－1，(NH
4)2CO3(s)===NH4HCO3(s)＋NH3(g) ΔH＝74.9 kJ·mol－1。

不难看出，上述两个反应都
是吸热反应，又都是熵增加的反应，显然只根据焓变来判断反应进行的方向是不全面的。

C 中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，属于熵判据。

D中扑克牌的无序排列也属于熵判据。

6．已知“凡气体分子总数增多的反应一定是熵增大的反应”，根据所学知识判断，下
列反应中，在所有温度下都不能自发进行的是( )
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：选B。

对于ΔH>0，ΔS<0的反应在所有温度条件下均不能自发进行。

A项ΔH<0，ΔS>0；B项ΔH>0，ΔS<0；C项ΔH<0，ΔS<0；D项ΔH>0，ΔS>0，故选B。

7．下列说法正确的是( )
①铁在潮湿空气中生锈是自发过程②NH4HCO3受热分解是由于由不稳定物质生成了稳定物质③反应焓变是决定反应能否自发进行的唯一因素④自发过程中，熵值都是增大的⑤温度、压强一定时，放热且熵增加的反应一定能自发进行⑥把CO2通入到Na2SiO3溶液中之所以生成白色沉淀是由于较强酸能制取较弱酸
A．①②③④⑤⑥ B．①②⑤⑥
C．③④ D．④⑤⑥
解析：选B。

铁在潮湿的空气中，由于易被强氧化性物质O2氧化成弱氧化性物质而能自发进行；反应的焓变是影响反应方向性的因素之一，但不是决定反应方向的唯一因素；反应能否自发进行是由熵变和焓变共同决定的，自发进行的反应中熵值有些增大，有些减小；温度、压强一定时，放热反应的ΔH<0，而熵值增大时，ΔS>0，故有ΔH－TΔS<0，反应一定能自发进行；由于碳酸的酸性比硅酸强，所以把CO2通入到Na2SiO3溶液中可看到沉淀生成。

8．(1)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)＋O2(g)。

已知该反应的ΔH>0，简述该设想能否实现的依据：________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________。

(2)氨基甲酸铵分解反应NH
2COONH4(s)2NH3(g)＋CO2(g)的ΔH________0，
ΔS________0。

(填“>”、“<”或“＝”)
解析：(1)由化学方程式可知该反应为熵减的反应，则ΔH－TΔS一定大于0，任何温度下均不自发进行。

(2)分解反应一般为吸热反应，ΔH>0；氨基甲酸铵固体分解为气体，体系混乱度增大，ΔS>0。

答案：(1)该反应是焓增、熵减的反应，任何温度下均不自发进行
(2)> >
9．已知甲烷隔绝空气在不同温度下有可能发生如下两个裂解反应：
①CH4(g)―→C(s)＋2H2(g)，
②2CH4(g)―→C2H2(g)＋3H2(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：
①的ΔH(298 K)＝74.848 kJ·mol－1，
ΔS(298 K)＝80.674 J·mol－1·K－1
②的ΔH(298 K)＝376.426 kJ·mol－1，
ΔS(298 K)＝220.211 J·mol－1·K－1
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)通过计算判断反应①在常温下能否自发进行：________________。

(2)制取炭黑的允许温度范围是____________________________________________
__________________。

解析：(1)ΔH－TΔS＝74.848 kJ·mol－1－80.674×10－3kJ·mol－1·K－1×298
K≈50.807 kJ·mol－1>0，所以该反应常温下不能自发进行。

(2)反应①能自发进行时，ΔH－TΔS＝74.848 kJ·mol－1－80.674×10－3kJ·mol－1·K
－1×T
1<0，得T1>927.8 K，即裂解为炭黑的最低温度为927.8 K。

反应②能自发进行时，ΔH
－TΔS＝376.426 kJ·mol－1－220.211×10－3kJ·mol－1·K－1×T2<0，得T2>1 709.4 K，即温度高于1 709.4 K时自发裂解为乙炔和氢气。

所以要制取炭黑，温度须控制在927.8～1 709.4 K。

答案：(1)不能自发进行
(2)927.8～1 709.4 K
[能力提升]
10．锡有灰锡和白锡两种同素异形体，已知灰锡结构松散，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的焓变和熵变分别为ΔH＝－2 180.9 J·mol－1，ΔS＝－6.61 J·mol－1·K－1)( ) A．会变B．不会变
C．不能确定D．升高温度才会变
解析：选A。

在温度和压强一定条件下，自发反应总是向着ΔH－TΔS<0的方向进行，直至达到平衡状态，因此，在0 ℃、100 kPa的条件下，白锡会不会变为灰锡就转化为计算反应白锡→灰锡的ΔH－TΔS的问题。

ΔH－TΔS＝－2 180.9 J·mol－1－273 K×(－6.61 J·mol－1·K－1)＝－376.37 J·mol－1<0，因此在该条件下白锡会变为灰锡，故正确答案为A。

11．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，吸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：选A。

ΔH－TΔS<0，反应在常温、常压下能自发进行，所以焓变和熵变是一定温度和压强下化学反应能否自发进行的复合判据，所以A正确，C不正确。

吸热反应的焓变大于零，熵增加反应熵变大于零，ΔH－TΔS<0不一定成立，显然，吸热的熵增加反应不一定能自发进行，所以B不正确。

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。

12．如图，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分布在两个容器中，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．此过程为混乱度小的向混乱度大的方向的变化过程，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：选D。

根据题意ΔH＝0，ΔS>0，由ΔH－TΔS推知该过程能自发进行，气体扩散为熵增过程，而其逆过程不能自发进行。

13．下列有关说法不正确的是( )
A．一定温度下，反应MgCl2(l)===Mg(l)＋Cl2(g) ΔH>0 ΔS>0
B．镀铜铁制品镀层受损后，铁制品比受损前更容易生锈
C．CaCO3(s)===CaO(s)＋CO2(g)室温下不能自发进行，说明该反应的ΔH<0
D．铅蓄电池放电时的负极和充电时的阳极均发生氧化反应
解析：选C。

A选项，分解反应一般为吸热、熵增的反应，正确；B选项，镀层受损后易形成原电池，Fe做负极，正确；C选项，该反应气体分子数增大，为熵增的反应，反应不能自发进行可知ΔH－TΔS>0，所以ΔH>0，错误。

14．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)CO 2(g)＋C(s)，T＝980 K时，ΔH－TΔS＝0。

当体系温度低于980 K时，ΔH－TΔS________0(填“大于”、“小于”或“等于”，下同)；当体系温度高于980 K时，ΔH－TΔS________0。

(2)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－1ΔS(298.15 K)＝－75.8 J·mol－1·K－1，设ΔH和ΔS 不随温度而变化，则此反应自发进行的温度是________________。

解析：(1)C(s)＋CO 2(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)由题给信息，要使反应能自发进行，有ΔH－TΔS<0，即－94.0 kJ·mol
－1－T×(－75.8 J·mol－1·K－1)×10－3kJ·J－1<0，则T<94.0 kJ·mol－1
75.8 J·mol－1·K－1×10－3kJ·J－1≈1 240 K。

答案：(1)小于大于(2)低于1 240 K
15．能源是人类社会发展进步的物质基础，能源、信息、材料一起构成了现代文明的三大支柱。

甲醇(CH3OH)是一种重要的化工原料，广泛应用于化工生产，也可以直接用做燃料，并且能够显著降低汽车尾气对大气的污染。

已知：CH3OH(l)＋O2(g)===CO(g)＋2H2O(g)
ΔH＝－443.6 kJ·mol－1
2CO(g)＋O2(g)===2CO2(g) ΔH＝－566.0 kJ·mol－1
(1)试写出CH3OH(l)完全燃烧[生成H2O(g)]的热化学方程式：________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________。

(2)有人建议，投资研究由CO2和H2O(g)来制取CH3OH(l)，如果成功，既能缓解能源紧张，又能解决温室效应的问题。

请你分析论证，该建议是否可行？
解析：(1)这是一个简单的盖斯定律的应用。

中反应③等于反应①与反应②的加和。

要注意加和不是简单的加和，必须要消除中间产物，方法是相应方程式乘上相应的化学计量数。

由第1个方程式×2＋第2个方程式可得甲醇完全燃烧的热化学方程式为2CH3OH(l)＋3O2(g)===2CO2(g)＋4H2O(g) ΔH＝－1 453.2 kJ·mol－1。

(2)根据题意，若由CO2和H2O(g)制取甲醇，即发生如下反应：2CO2(g)＋4H2O(g)===2CH3OH(l)＋3O2(g) ΔH＝1 453.2 kJ·mol －1，其反应的ΔH>0，又由于该反应前后气体物质的量减少，所以ΔS<0，因此ΔH－TΔS 恒大于0，故该反应不能自发进行，此建议不具有可行性。

答案：(1)2CH3OH(l)＋3O2(g)===2CO2(g)＋4H2O(g) ΔH＝－1 453.2 kJ·mol－1
(2)若反应2CO2(g)＋4H2O(g)===2CH3OH(l)＋3O2(g)发生，则其ΔH＝1 453.2 kJ·mol－1，即ΔH>0，又由于该反应前后气体物质的量减少，则ΔS<0，因此ΔH－TΔS恒大于0，故该反应不能自发进行，此建议不具有可行性。