苏教版 (2019)选择性必修1专题2 化学反应速率与化学平衡第二单元 化学反应的方向与限度第1课时巩固练习

第二单元　化学反应的方向与限度

第1课时　化学反应的方向

1.下列过程的方向能用焓变判断的是(　　)。

A.湿的衣服经过晾晒变干

B.硝酸铵溶于水

C.100 ℃时的水蒸气凝结成水

D.25 ℃和101 kPa时2N2O5(g)4NO2(g)+O2(g)　ΔH=+109.8 kJ·mol-1能自发进行

答案:C

2.在图1中A、B两容器里,分别收集着一种理想气体(两者不反应)。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(如图2所示)。关于此过程的下列说法不正确的是(　　)。

A.此过程是自发可逆的

B.此过程从有序到无序,混乱度增大

C.此过程为自发过程,而且没有热量的吸收或放出

D.此过程是向混乱程度增大的方向变化的过程,即熵增加的过程

答案:A

解析:气体的扩散为自发过程,其逆过程不能自发进行,A项错误;气体扩散过程中,混乱度增大,即ΔS>0,B、D项正确;该变化过程自发进行,且没有能量变化,即ΔH=0,C项正确。

3.下列自发反应可用焓判据来解释的是(　　)。

A.2N2O5(g)4NO2(g)+O2(g)　ΔH=56.7 kJ·mol-1

B.(NH4)2CO3(s)NH4HCO3(s)+NH3(g)　ΔH=74.9 kJ·mol-1

C.2H2(g)+O2(g)2H2O(l)　ΔH=-571.6 kJ·mol-1

D.CaCO3(s)CaO(s)+CO2(g)　ΔH=178.2 kJ·mol-1

答案:C

解析:从焓变的角度分析,化学反应应具有由高能状态向低能状态转化,使体系能量降低的趋势,表现为放热反应较易进行。

4.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,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)N2(g)+2CO2(g)。由此可知,下列说法中正确的是(　　)。

A.该反应是熵增大的反应

B.该反应不能自发进行,因此需要合适的催化剂

C.该反应常温下能自发进行,高温和催化剂条件只是增大反应的速率

D.该反应常温下能自发进行,因为正反应是吸热反应

答案:C

解析:只使用催化剂便可使尾气发生转化,故此反应能自发进行;因该反应是气体物质的量减小的反应,故熵减小;因熵减小不利于反应自发进行,故该反应自发进行的主要原因是反应放热。

5.金属锡的冶炼常用焦炭作还原剂:SnO2(s)+2C(s)Sn(s)+2CO(g),反应过程中能量的变化如图所示。下列有关该反应的ΔH、ΔS的说法中正确的是(　　)。

A.ΔH<0,ΔS<0

B.ΔH>0,ΔS<0

C.ΔH<0,ΔS>0

D.ΔH>0,ΔS>0

答案:D

解析:反应SnO2(s)+2C(s)Sn(s)+2CO(g)中,生成物中气体的化学计量数大,体系的混乱度增大,所以是熵增大的反应,故ΔS>0;由题图可知,反应物能量低,生成物能量高,该反应是吸热反应,故ΔH>0。

6.已知在等温等压条件下,ΔH-TΔS<0,反应能自发进行;ΔH-TΔS>0,反应不能自发进行。反应CH3OH(l)+NH3(g)CH3NH2(g)+H2O(g)在某温度下自发向右进行,若反应的|ΔH|=17 kJ·mol-1,|ΔH-TΔS|=17 kJ·mol-1,则下列正确的是(　　)。

A.ΔH>0,ΔH-TΔS<0

B.ΔH<0,ΔH-TΔS>0

C.ΔH>0,ΔH-TΔS>0

D.ΔH<0,ΔH-TΔS<0

答案:A

解析:某温度下反应自发向右进行,说明ΔH-TΔS<0,即ΔH-TΔS=-17kJ·mol-1,若ΔH=-17kJ·mol-1,则ΔS=0,不符合事实,故ΔH=17kJ·mol-1>0,A项正确。

7.随着汽车使用量增大,尾气污染已经受到人们的普遍关注。研究表明:等温等压条件下ΔH-TΔS<0,反应能自发进行;ΔH-TΔS>0,反应不能自发进行。常温常压下:2CO(g)+2NO(g)N2(g)+2CO2(g)　ΔH=-746.8 kJ·mol-1,ΔS=-197.5 J·mol-1·K-1。下列说法与事实不相符合的是(　　)。

A.常温下,ΔH-TΔS>0,此反应不能自发进行

B.常温下,ΔH-TΔS<0,但CO和NO通常难以转化为N2和CO2

C.汽车尾气中含有较多的CO和NO,是因为该反应的活化能较高

D.要有效降低汽车尾气中的CO和NO含量,应该寻找高效廉价的催化剂

答案:A

解析:常温下,反应2CO(g)+2NO(g)N2(g)+2CO2(g)的ΔH<0、ΔS<0,则ΔH-TΔS=(-746.8kJ·mol-1)-298K×(-0.1975kJ·mol-1·K-1)=-687.945kJ·mol-1<0,则该反应常温下能自发进行,A项错误。常温下,ΔH-TΔS<0,但CO和NO通常难以转化为N2和CO2,必须寻找高效催化剂,B项正确。该反应的活化能较高,反应速率较慢,故汽车尾气中含有较多的CO和NO,C项正确。要有效降低汽车尾气中的CO和NO含量,应该寻找高效廉价的催化剂,降低反应的活化能,提高反应速率,D项正确。

8.已知:ΔG=ΔH-TΔS,当ΔG<0时,反应能自发进行,ΔG>0时反应不能自发进行。生产合成气的反应:C(s)+H2O(g)CO(g)+H2(g)在高温时才能自发进行。下列对该反应过程的ΔH、ΔS的判断正确的是(　　)。

A.ΔH>0,ΔS<0

B.ΔH<0,ΔS<0

C.ΔH>0,ΔS>0

D.ΔH<0,ΔS>0

答案:C

解析:由反应C(s)+H2O(g)CO(g)+H2(g)可知,反应中气体的分子数增大,则ΔS>0,ΔG=ΔH-TΔS,当ΔG<0时,反应可自发进行,因该反应在高温时才能自发进行,故ΔH>0,故C项符合题意。

9.下列说法正确的是(　　)。

A.反应2Mg(s)+CO2(g)C(s)+2MgO(s)能自发进行,则该反应的ΔH<0

B.ΔH<0、ΔS>0的反应在高温条件下不能自发进行

C.反应CaCO3(s)CaO(s)+CO2(g)的ΔS<0

D.同一物质的固、液、气三种状态的熵值相同

答案:A

解析:反应物中有气体,生成物中没有气体,则ΔS<0,若要使反应自发进行,即ΔH-TΔS<0,则ΔH应小于0,A项正确;根据ΔH-TΔS<0反应能自发进行可知,ΔH<0、ΔS>0的反应在任何温度下均能自发进行,B项错误;反应物中无气体,生成物中有气体,则ΔS>0,C项错误;对于同一物质,熵值:气态>液态>固态,D项错误。

10.下列内容与结论相对应的是(　　)。

答案:B

解析:物质由气态变为液态,混乱度减小,即ΔS<0,A项不符合题意;硝酸铵溶于水是吸热的熵增大过程,ΔS>0,反应可自发进行,B项符合题意;ΔH>0,ΔS>0,根据复合判据可知,高温时ΔH-TΔS<0,即高温条件下,反应能自发进行,C项不符合题意;由ΔH<0,ΔS>0知,ΔH-TΔS<0,故该反应在任意温度下都能自发进行,D项不符合题意。

11.碳酸铵[(NH4)2CO3]在室温下就能自发地分解产生氨气,对其说法正确的是(　　)。

A.碳酸铵分解是因为生成了易挥发的气体,使体系的熵增大

B.碳酸铵分解是因为外界给予了能量

C.碳酸铵分解是吸热反应,根据能量判据也能说明它能自发分解

D.碳酸盐都不稳定,都能自发分解

答案:A

解析:碳酸铵分解是吸热反应,所以根据能量判据它是不能自发分解的,其自发分解能够发生主要是体系中氨气、二氧化碳气体和水的生成使熵增大的缘故。

12.二氧化碳捕集、存储和转化是当今化学研究的热点问题之一(已知在等温等压条件下,ΔH-TΔS<0,反应能自发进行;ΔH-TΔS>0,反应不能自发进行)。

(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,发生的反应为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)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:                                         　。 

(3)超音速飞机在平流层飞行时,尾气中的NO会破坏臭氧层。科学家正在研究利用催化技术将尾气中的NO和CO转化成CO2和N2,化学方程式为2NO+2CO2CO2+N2,反应能够自发进行,则反应的ΔH　　　(填“>”“<”或“=”)0。 

(4)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-1,ΔS(298.15 K)=-75.8 J·mol-1·K-1;设ΔH和ΔS不随温度变化而变化,则此反应自发进行的温度是　。 

答案:(1)>　>　不能

(2)该反应是吸热、熵减的反应,任何温度下均不自发进行

(3)<

(4)低于1 240 K

解析:(1)CO燃烧时放热,所以反应2CO2(g)2CO(g)+O2(g)是吸热反应,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。

(2)反应2CO(g)2C(s)+O2(g)是吸热、熵减的反应,ΔH-TΔS>0,该反应不能实现。

(3)反应2NO+2CO2CO2+N2能够自发进行,由于ΔS<0,则一定有ΔH<0。

(4)ΔH(298.15K)=-94.0kJ·mol-1,ΔS(298.15K)=-75.8J·mol-1·K-1,ΔH-TΔS<0时自发进行,经计算可得T<1240K。