2019高中化學第二章化學反應(yīng)的方向、限度與速率2.1化學反應(yīng)的方向精練魯科版.docx

化學反應(yīng)的方向A組1.下列過程是非自發(fā)的是()A.水由高處向低處流B.天然氣的燃燒C.鐵在潮濕空氣中生銹D.室溫下水結(jié)成冰解析:自然界中水由高處向低處流、天然氣的燃燒、鐵在潮濕空氣中的生銹、室溫下冰的融化,都是自發(fā)過程,其逆向都是非自發(fā)的。答案:D2.下列說法不正確的是()A.鐵生銹和氫燃燒均為自發(fā)放熱過程B.冰融化的過程中熵值增加C.無熱效應(yīng)的自發(fā)過程是不存在的D.同一物質(zhì)固態(tài)時熵值最小解析:自發(fā)過程是在一定條件下不需要外力就能進行的過程。鐵生銹和氫燃燒均為混亂度減小、有序性增加、穩(wěn)定性增強、放出熱量的自發(fā)反應(yīng),A項正確;冰融化即有序性減小,混亂度增加,即熵值增加,B項正確;物質(zhì)由有序轉(zhuǎn)化為無序時,不一定發(fā)生熱效應(yīng),如分子的擴散現(xiàn)象,C項錯誤;同一物質(zhì)在固態(tài)時有序性最高,混亂度最小,熵值最小,D項正確。答案:C3.能用能量判據(jù)判斷下列過程的方向的是()A.水總是自發(fā)地由高處往低處流B.放熱反應(yīng)容易自發(fā)進行,吸熱反應(yīng)不能自發(fā)進行C.有序排列的火柴散落時成為無序排列D.多次洗牌以后,撲克牌的毫無規(guī)律的混亂排列的概率大解析:A項,水總是自發(fā)地由高處往低處流,有趨向于最低能量狀態(tài)的傾向。B項,吸熱反應(yīng)也可以自發(fā)進行,例如,在25和1.01105Pa時,2N2O5(g)4NO2(g)+O2(g)H=+56.7kJmol-1;(NH4)2CO3(s)NH4HCO3(s)+NH3(g)H=+74.9kJmol-1。不難看出,上述兩個反應(yīng)都是吸熱反應(yīng),又都是熵增的反應(yīng),顯然只根據(jù)焓變來判斷反應(yīng)進行的方向是不全面的。C項,有序排列的火柴散落時成為無序排列,有趨向于最大混亂度的傾向,屬于熵判據(jù)。D項,撲克牌的無序排列也屬于熵判據(jù)。答案:A4.碳酸銨(NH4)2CO3在室溫下就能自發(fā)地分解產(chǎn)生氨氣。下列說法中正確的是()A.碳酸銨分解是因為生成了易揮發(fā)的氣體,使體系的熵增大B.碳酸銨分解是因為外界給予了能量C.碳酸銨分解是吸熱反應(yīng),此反應(yīng)不應(yīng)該自發(fā)進行,必須借助外力才能進行D.碳酸鹽都不穩(wěn)定,都能自發(fā)分解解析:(NH4)2CO3分解的過程氣體分子數(shù)增多,是一個熵值增加的過程,用熵判據(jù)。答案:A5.某反應(yīng)2AB(g)C(g)+3D(g)在高溫時能自發(fā)進行,其逆反應(yīng)在低溫時能自發(fā)進行,則該反應(yīng)的H、S應(yīng)為()A.H0B.H0、S0、S0D.H0、S0解析:由H-TS0時反應(yīng)能自發(fā)進行推知:H0,反應(yīng)在任何溫度下能自發(fā)進行;H0、S0、S0,反應(yīng)在較高溫度下能自發(fā)進行;H0、S0,反應(yīng)在較低溫度下能自發(fā)進行。答案:C6.25 和1.01105 Pa時,反應(yīng)2N2O5(g)4NO2(g)+O2(g)H=+56.76 kJmol-1能自發(fā)進行的原因是()A.是吸熱反應(yīng)B.是放熱反應(yīng)C.是熵減少的反應(yīng)D.熵增大效應(yīng)大于能量效應(yīng)解析:根據(jù)化學反應(yīng)的能量判據(jù)與熵判據(jù)綜合關(guān)系式H-TS0,要使反應(yīng)自發(fā)進行,必須使TSH,所以需要熵增大效應(yīng)大于能量效應(yīng),D項正確。答案:D7.已知:(NH4)2CO3(s)NH4HCO3(s)+NH3(g)H=+74.9 kJmol-1,下列說法中正確的是()A.該反應(yīng)是吸熱反應(yīng),因此一定不能自發(fā)進行B.該反應(yīng)中熵變、焓變皆大于0C.碳酸鹽分解反應(yīng)中熵增加,因此任何條件下所有碳酸鹽分解一定自發(fā)D.能自發(fā)進行的反應(yīng)一定是放熱反應(yīng),不能自發(fā)進行的反應(yīng)一定是吸熱反應(yīng)解析:(NH4)2CO3自發(fā)分解是因為體系生成氨氣使熵增大。吸熱反應(yīng)焓變大于零,熵增加反應(yīng)熵變大于零,則H-TS不一定小于零,因此吸熱的熵增加反應(yīng)不一定不能自發(fā)進行;焓變不是決定反應(yīng)方向的唯一因素,能自發(fā)進行的反應(yīng)不一定是放熱反應(yīng),不能自發(fā)進行的反應(yīng)也不一定是吸熱反應(yīng)。答案:B8.下列反應(yīng)中,在高溫下不能自發(fā)進行的是()A.(NH4)2CO3(s)NH4HCO3(s)+NH3(g)B.2N2O5(g)4NO2(g)+O2(g)C.MgCO3(s)MgO(s)+CO2(g)D.CO(g)C(s)+12O2(g)解析:根據(jù)題意,A、B、C項中的三個反應(yīng)雖然是吸熱反應(yīng),但均是熵增加的過程,在高溫下可能自發(fā)進行;而D項中的反應(yīng)是一個熵減小的吸熱反應(yīng),故不能自發(fā)進行。答案:D9.高溫時空氣中的N2和O2會反應(yīng)生成NO而污染大氣:N2(g)+O2(g)2NO(g)。試通過計算說明在1 200 的條件下,此反應(yīng)能否正向自發(fā)進行?估算自發(fā)進行的最低溫度是多少?已知:該反應(yīng)的H=+180.50 kJmol-1,S=24.77 Jmol-1K-1。解析:1200時,該反應(yīng)的H-TS=180.50kJmol-1-(1200+273)K24.7710-3kJmol-1K-1=144.01kJmol-10,故該溫度下反應(yīng)不能正向自發(fā)進行。H-TSHS=180.50kJmol-10.02477kJmol-1K-1=7287K,即此反應(yīng)自發(fā)進行的最低溫度為7287K。答案:1 200 不能自發(fā)進行。自發(fā)進行的最低溫度是7 287 K。10.煤是我國城鄉(xiāng)居民生活和取暖使用比較多的能源。(1)煤不充分燃燒可生成一氧化碳,對該反應(yīng)的逆反應(yīng)2CO(g)2C(s)+O2(g)(設(shè)H和S不隨溫度改變),下列說法正確的是。A.低溫下是自發(fā)變化B.任何溫度下都是自發(fā)變化C.高溫下是自發(fā)變化D.任何溫度下都是非自發(fā)變化(2)因煤中含有硫,當煤燃燒時會產(chǎn)生有害的二氧化硫,所以人們常用廉價的石灰來消除煤燃燒時產(chǎn)生的二氧化硫,以減少污染,其主要反應(yīng)為CaO(s)+SO2(g)CaSO3(s)。已知:298 K、101.325 kPa時,該反應(yīng)的H=-402.0 kJmol-1,H-TS=-345.7 kJmol-1,若此反應(yīng)中H和S不隨溫度變化而變化,問:保持此反應(yīng)自發(fā)進行的最高爐溫是多少?解析:(1)該反應(yīng)的H為正值,S為負值,H-TS恒為正值,任何溫度下都是非自發(fā)變化。(2)因為298K、101.325kPa時,該反應(yīng)的H=-402.0kJmol-1,H-TS=-345.7kJmol-1,則有S=-402.0kJmol-1-(-345.7kJmol-1)298K=-0.189kJmol-1K-1。要使反應(yīng)能自發(fā)進行,需使H-TS0,即-402.0kJmol-1-T(-0.189kJmol-1K-1)0,得T0,H-TS0B.S0C.S0,H-TS0D.S0,H-TS0,S0,在某溫度時能自發(fā)向右進行,|H-TS|=17kJmol-1,只有H-TS=-17kJmol-10,知該過程H-TS0是自發(fā)的,而逆過程S0,不能自發(fā)進行,所以D錯。答案:D4.能源是人類社會發(fā)展進步的物質(zhì)基礎(chǔ),能源、信息、材料一起構(gòu)成了現(xiàn)代文明的三大支柱。甲醇(CH3OH)是一種重要的化工原料,廣泛應(yīng)用于化工生產(chǎn),也可以直接用作燃料,并且能顯著降低汽車尾氣對大氣的污染。已知:CH3OH(l)+O2(g)CO(g)+2H2O(g)H1=-443.6 kJmol-12CO(g)+O2(g)2CO2(g)H2=-566.0 kJmol-1(1)試寫出CH3OH(l)完全燃燒生成H2O(g)的熱化學方程式:。(2)有人建議,投資研究由CO2和H2O(g)來制取CH3OH(l),如果成功,既能緩解能源緊張,又能解決溫室效應(yīng)的問題。請你分析論證,該建議是否可行?解析:(1)將題給熱化學方程式依次編號為、。2+得甲醇完全燃燒的熱化學方程式:2CH3OH(l)+3O2(g)2CO2(g)+4H2O(g)H=-1453.2kJmol-1。(2)根據(jù)題意,若由CO2和H2O(g)制取甲醇,即發(fā)生如下反應(yīng):2CO2(g)+4H2O(g)2CH3OH(l)+3O2(g)H=+1453.2kJmol-1,其反應(yīng)的H0,又由于反應(yīng)后氣體物質(zhì)的量減少,所以S0,又由于該反應(yīng)后氣體物質(zhì)的量減少,所以S0,因此H-TS恒大于0,故該反應(yīng)不能自發(fā)進行,此建議不具有可行性。5.已知甲烷隔絕空氣在不同溫度下有可能發(fā)生如下兩個裂解反應(yīng):CH4(g)C(s)+2H2(g)2CH4(g)C2H2(g)+3H2(g)某同學為了得到用天然氣制取炭黑的允許溫度范圍和最佳溫度,在圖書館查到了如下熱力學數(shù)據(jù):的H(298 K)=+74.848 kJmol-1,S(298 K)=+80.674 Jmol-1K-1;的H(298K)=+376.426 kJmol-1,S(298 K)=+220.211 Jmol-1K-1。已知焓變和熵變隨溫度變化很小。請幫助這位同學考慮如下問題:(1)判斷反應(yīng)高溫自發(fā)還是低溫自發(fā):(填“高溫”或“低溫”)。(2)通過計算判斷反應(yīng)在常溫下能否自發(fā)進行。(3)計算制取炭黑的允許溫度范圍KT0,所以該反應(yīng)常溫下不能自發(fā)進行。(3)裂解為炭黑和H2時,H-TS=74.848kJmol-1-80.67410-3kJmol-1K-1T927.8K,即裂解為炭黑的最低溫度為927.8K。裂解為乙炔時,H-TS=376.426kJmol-1-220.21110-3kJmol-1K-1T1709.4K,即溫度高于1709.4K自發(fā)裂解為乙炔和氫氣。所以要制取炭黑,溫度須控制在927.8KT1709K。答案:(1)高溫(2)不能自發(fā)進行(3)927.81 709.4(4)C6.通常采用的制高純鎳的方法是將粗鎳在323 K時與CO反應(yīng),生成的Ni(CO)4經(jīng)提純后在約473 K時分解得到高純鎳:Ni(s)+4CO(g)Ni(CO)4(l),已知反應(yīng)的H=-161 kJmol-1,S=-420 Jmol-1K-1,試分析用該法提純鎳的合理性。答案:當H-TS=0時,反應(yīng)達到平衡,則反應(yīng)的轉(zhuǎn)折溫度為T=HS=-161kJmol-1-0.42kJmol-1K-1383 K。當T383 K時,H-TS383 K時,H-TS0,反應(yīng)逆向自發(fā)進行。粗鎳在323 K時與CO反應(yīng)能生成Ni(CO)4。Ni(CO)4為液態(tài),很容易與反應(yīng)物分離,Ni(CO)4在473 K(383 K)時分解可得到高純鎳,因此,上述制高純鎳的方法是合理的。7.工業(yè)上用赤鐵礦生產(chǎn)鐵,可以選擇的還原劑有C和H2:Fe2O3(s)+32C(s)2Fe(s)+32CO2(g)H=+233.8 kJmo