高二化學(xué)反應(yīng)原理課時(shí)作業(yè)15：2.1化學(xué)反應(yīng)的方向

高二《化學(xué)反應(yīng)原理》PAGEPAGE1第1節(jié)化學(xué)反應(yīng)的方向分層訓(xùn)練[基礎(chǔ)過(guò)關(guān)]一、自發(fā)過(guò)程的判斷1.下列過(guò)程屬于非自發(fā)過(guò)程的是()A.水由高處向低處流 B.天然氣的燃燒C.鐵在潮濕的空氣中生銹 D.室溫下液態(tài)水結(jié)成冰[解析]本題考查的是自發(fā)過(guò)程的判斷。自然界中的水由高處向低處流、天然氣的燃燒、鐵在潮濕的空氣中生銹、室溫下冰的融化都是自發(fā)過(guò)程，其逆向都是非自發(fā)的，故正確[答案]為D。[答案]D2.知道了某過(guò)程有自發(fā)性之后，則()A.可判斷出過(guò)程的方向B.可確定過(guò)程是否一定會(huì)發(fā)生C.可預(yù)測(cè)過(guò)程發(fā)生完成的快慢D.可判斷過(guò)程的熱效應(yīng)[解析]判斷某反應(yīng)是否自發(fā)，只是判斷反應(yīng)的方向，與是否會(huì)發(fā)生、反應(yīng)的快慢、反應(yīng)的熱效應(yīng)無(wú)關(guān)。[答案]A二、化學(xué)反應(yīng)進(jìn)行的方向與焓變的關(guān)系3.下列關(guān)于焓變與反應(yīng)方向的敘述中正確的是()A.化學(xué)反應(yīng)的焓變與其反應(yīng)的方向無(wú)關(guān)B.化學(xué)反應(yīng)的焓變直接決定了反應(yīng)的方向C.反應(yīng)焓變?yōu)檎禃r(shí)不利于反應(yīng)自發(fā)進(jìn)行D.焓變?yōu)樨?fù)值的反應(yīng)都能自發(fā)進(jìn)行[解析]可逆反應(yīng)的兩個(gè)反應(yīng)其焓變的數(shù)值相等，但是符號(hào)(變化趨勢(shì))相反，A項(xiàng)錯(cuò)誤；焓變對(duì)反應(yīng)方向有直接影響，但不能決定反應(yīng)進(jìn)行的方向，B項(xiàng)錯(cuò)誤；焓變?yōu)樨?fù)值的反應(yīng)多數(shù)能自發(fā)進(jìn)行，但有的也不是自發(fā)反應(yīng)，D項(xiàng)錯(cuò)誤；焓變?yōu)檎担諢崃?，體系能量升高，不利于反應(yīng)自發(fā)進(jìn)行，C項(xiàng)正確。[答案]C4.下列自發(fā)反應(yīng)可用焓判據(jù)來(lái)解釋的是()A.2N2O5(g)=4NO2(g)＋O2(g)ΔH＝56.7kJ·mol－1B.(NH4)2CO3(s)=NH4HCO3(s)＋NH3(g)ΔH＝74.9kJ·mol－1C.2H2(g)＋O2(g)=2H2O(l)ΔH＝－572kJ·mol－1D.CaCO3(s)=CaO(s)＋CO2(g)ΔH＝178.2kJ·mol－1[解析]焓判據(jù)是指ΔH<0的反應(yīng)，一般是自發(fā)的。只有C項(xiàng)符合題意。[答案]C5.碳銨(NH4HCO3)在室溫下就能自發(fā)地分解產(chǎn)生氨氣，下列有關(guān)說(shuō)法中正確的是()A.碳銨分解是因?yàn)樯闪艘讚]發(fā)的氣體，使體系的熵增大B.碳銨分解是因?yàn)橥饨缃o予了能量C.碳銨分解是吸熱反應(yīng)，根據(jù)焓判據(jù)，不能自發(fā)分解D.碳酸鹽都不穩(wěn)定，都能自發(fā)分解[答案]A三、化學(xué)反應(yīng)進(jìn)行的方向與熵變的關(guān)系6.圖甲所示的A、B兩容器里，分別充滿兩種互不反應(yīng)的氣體。若將中間活塞打開(如圖乙所示)，兩種氣體分子都逐漸擴(kuò)散到兩個(gè)容器中。這是一個(gè)不伴隨能量變化的自發(fā)過(guò)程。下列關(guān)于此過(guò)程的說(shuō)法中不正確的是()A.此過(guò)程是由混亂程度小向混亂程度大的方向變化的過(guò)程，即熵增大的過(guò)程B.此過(guò)程為自發(fā)過(guò)程，且沒(méi)有熱量的吸收或放出C.此過(guò)程從有序到無(wú)序，混亂度增大D.此過(guò)程是自發(fā)可逆的[解析]由“兩種氣體分子都逐漸擴(kuò)散到兩個(gè)容器中”可知，該過(guò)程為混亂度增大，由有序到無(wú)序的過(guò)程，屬于熵增大的過(guò)程，A、C項(xiàng)正確；該過(guò)程為不伴隨能量變化的自發(fā)過(guò)程，故沒(méi)有熱量的吸收或放出，B項(xiàng)正確；這個(gè)過(guò)程是自發(fā)進(jìn)行的，則它的逆過(guò)程是非自發(fā)的，D項(xiàng)錯(cuò)誤。[答案]D7.對(duì)下列過(guò)程的熵變的判斷不正確的是()A.溶解少量食鹽于水中：ΔS>0B.純碳和氧氣反應(yīng)生成CO(g)：ΔS>0C.水蒸氣變成液態(tài)水：ΔS>0D.CaCO3(s)加熱分解為CaO(s)和CO2(g)：ΔS>0[解析]水蒸氣變成液態(tài)水是熵減小的過(guò)程。[答案]C四、復(fù)合判據(jù)的應(yīng)用8.25℃、1×105Pa時(shí)，反應(yīng)2N2O5(g)=4NO2(g)＋O2(g)ΔH＝56.7kJ·mol－1自發(fā)進(jìn)行的原因是()A.是吸熱反應(yīng) B.是放熱反應(yīng)C.是熵減小的反應(yīng) D.熵增效應(yīng)大于能量效應(yīng)[解析]該反應(yīng)是吸熱反應(yīng)，根據(jù)焓判據(jù)是不能自發(fā)進(jìn)行的，說(shuō)明該反應(yīng)之所以能夠自發(fā)進(jìn)行是由于熵增效應(yīng)，并且熵增效應(yīng)大于能量效應(yīng)。[答案]D9.反應(yīng)2AB(g)=C(g)＋3D(g)在高溫時(shí)能自發(fā)進(jìn)行，反應(yīng)后體系中物質(zhì)的總能量升高，則該反應(yīng)的ΔH、ΔS應(yīng)為()A.ΔH<0，ΔS>0 B.ΔH<0，ΔS<0C.ΔH>0，ΔS>0 D.ΔH>0，ΔS<0[解析]該反應(yīng)中氣體的物質(zhì)的量增加，ΔS>0。反應(yīng)后體系中物質(zhì)的總能量升高，說(shuō)明正反應(yīng)是吸熱反應(yīng)，ΔH>0。[答案]C10.已知在等溫等壓條件下，化學(xué)反應(yīng)方向的判據(jù)為ΔH－TΔS<0反應(yīng)能自發(fā)進(jìn)行ΔH－TΔS＝0反應(yīng)達(dá)到平衡狀態(tài)ΔH－TΔS>0反應(yīng)不能自發(fā)進(jìn)行設(shè)反應(yīng)A=D＋EΔH－TΔS＝(－4500＋11T)J·mol－1，要防止反應(yīng)發(fā)生，溫度必須()A.高于409KB.低于136KC.高于136K而低于409KD.低于409K[解析]要防止反應(yīng)發(fā)生需滿足ΔH－TΔS>0的條件，解不等式得T>409K，故A正確。[答案]A[能力提升]11.已知C2H5OH(l)=C2H4(g)＋H2O(l)的ΔH＝45.78kJ·mol－1，ΔS＝126.19J·mol－1·K－1。(1)請(qǐng)通過(guò)計(jì)算判斷此反應(yīng)在298K時(shí)能否自發(fā)進(jìn)行：____________________________________________________________________________________________________________________________________。(2)該反應(yīng)發(fā)生的條件是____________________________________________________________________________________________。[答案](1)ΔH－TΔS＝45.78kJ·mol－1－298K×126.19×10－3kJ·mol－1·K－1＝8.18kJ·mol－1＞0，故此反應(yīng)在298K的溫度下不能自發(fā)進(jìn)行(2)170℃，濃H2SO4(作催化劑，脫水劑)12.節(jié)能減排是指節(jié)約物質(zhì)資源和能量資源，減少?gòu)U棄物和環(huán)境有害物(包括三廢和噪聲等)排放。(1)實(shí)現(xiàn)“節(jié)能減排”和“低碳經(jīng)濟(jì)”的一項(xiàng)重要課題就是如何將CO2轉(zhuǎn)化為可利用的資源。目前工業(yè)上有一種方法是用CO2來(lái)生產(chǎn)燃料甲醇。一定條件下發(fā)生反應(yīng)：CO2(g)＋3H2(g)CH3OH(g)＋H2O(g)，如圖表示該反應(yīng)過(guò)程中能量(單位為kJ·mol－1)的變化：關(guān)于該反應(yīng)的下列說(shuō)法中，正確的是________(填字母)。A.ΔH>0，ΔS>0 B.ΔH>0，ΔS<0C.ΔH<0，ΔS<0 D.ΔH<0，ΔS>0(2)將煤加工成水煤氣可降低污染并能提高燃料的利用率。將水蒸氣通過(guò)紅熱的炭即產(chǎn)生水煤氣，化學(xué)方程式為C(s)＋H2O(g)=H2(g)＋CO(g)ΔH＝131.3kJ·mol－1，ΔS＝133.7J·mol－1·K－1。該反應(yīng)在常溫下能否自發(fā)進(jìn)行？________(填“能”或“不能”)。[解析](1)根據(jù)反應(yīng)過(guò)程中能量變化的情況可知反應(yīng)物的總能量高于生成物的總能量，反應(yīng)放熱，ΔH<0；該反應(yīng)發(fā)生后氣體的物質(zhì)的量減少，ΔS<0。(2)根據(jù)ΔH－TΔS＝131.3kJ·mol－1－298K×0.1337kJ·mol－1，K－1≈91.46kJ·mol－1>0，所以常溫下不能自發(fā)進(jìn)行。[答案](1)C(2)不能13.向平底燒瓶中放入氫氧化鋇晶體[Ba(OH)2·8H2O]和氯化銨晶體，塞緊瓶塞。在瓶底和木板間滴少量水(如圖所示)。一段時(shí)間后，發(fā)現(xiàn)瓶?jī)?nèi)固態(tài)物質(zhì)變稀，有液體生成，瓶壁變冷，小木板黏結(jié)在燒瓶底部。這時(shí)打開瓶塞，燒瓶中散發(fā)出刺鼻的氣味。(1)下列有關(guān)該實(shí)驗(yàn)的結(jié)論正確的是________(填字母)。A.自發(fā)反應(yīng)一定是放熱反應(yīng)B.自發(fā)反應(yīng)一定是吸熱反應(yīng)C.有的吸熱反應(yīng)也能自發(fā)進(jìn)行D.吸熱反應(yīng)不能自發(fā)進(jìn)行(2)發(fā)生反應(yīng)的化學(xué)方程式為______________________________________________________________________________________。(3)從化學(xué)反應(yīng)進(jìn)行方向的角度解釋上述現(xiàn)象：_________________________________________________________________________________________________。[解析](1)由“瓶壁變冷，小木板黏結(jié)在燒瓶底部”的實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象可判斷該反應(yīng)為吸熱反應(yīng)，故不能用焓變來(lái)解釋該反應(yīng)的自發(fā)性，選項(xiàng)A、B錯(cuò)誤；通過(guò)實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象可知：該吸熱反應(yīng)是自發(fā)的，C項(xiàng)正確，D項(xiàng)錯(cuò)誤。(2)發(fā)生反應(yīng)的化學(xué)方程式為Ba(OH)2·8H2O＋2NH4Cl=BaCl2＋2NH3↑＋10H2O。(3)該反應(yīng)是吸熱反應(yīng)，也是熵增加反應(yīng)，且熵變對(duì)反應(yīng)進(jìn)行方向起決定性作用。ΔH－TΔS<0，常溫下自發(fā)進(jìn)行，故有題述現(xiàn)象發(fā)生。[答案](1)C(2)Ba(OH)2·8H2O＋2NH4Cl=BaCl2＋2NH3↑＋10H2O(3)該反應(yīng)是吸熱反應(yīng)，也是熵增加反應(yīng)，由于熵變對(duì)該反應(yīng)的方向起決定性作用，即ΔH－TΔS<0，該反應(yīng)常溫下自發(fā)進(jìn)行，從而產(chǎn)生了上述現(xiàn)象14.二氧化碳捕集、存儲(chǔ)和轉(zhuǎn)化是當(dāng)今化學(xué)研究的熱點(diǎn)問(wèn)題之一。(1)用釕的配合物作催化劑，一定條件下可直接光催化分解CO2，發(fā)生反應(yīng)：2CO2(g)=2CO(g)＋O2(g)，該反應(yīng)的ΔH______(填“>”、“<”或“＝”，下同)0，ΔS______0，在低溫下，該反應(yīng)________(填“能”或“不能”)自發(fā)進(jìn)行。(2)CO2轉(zhuǎn)化途徑之一是利用太陽(yáng)能或生物質(zhì)能分解水制H2，然后將H2與CO2轉(zhuǎn)化為甲醇或其他化學(xué)品。你認(rèn)為該方法需要解決的技術(shù)問(wèn)題有________。a.開發(fā)高效光催化劑b.將光催化制取的氫氣從反應(yīng)體系中有效分離，并與CO2發(fā)生催化轉(zhuǎn)化c.二氧化碳及水資源的供應(yīng)[解析]該反應(yīng)是分解反應(yīng)，且CO燃燒時(shí)放熱，所以該反應(yīng)為吸熱反應(yīng)，即ΔH>0，因氣體的物質(zhì)的量增多，所以ΔS>0。ΔH－TΔS<0時(shí)，反應(yīng)可自發(fā)進(jìn)行，所以在低溫下，該反應(yīng)不能自發(fā)進(jìn)行。[答案](1)>>不能(2)ab[拓展探究]15.金剛石和石墨本是一對(duì)孿生兄弟，但現(xiàn)在卻是一個(gè)光彩奪目、堅(jiān)硬無(wú)比，另一個(gè)漆黑一團(tuán)，柔軟細(xì)膩，只因?yàn)樘荚拥呐帕胁煌?，它們的價(jià)值便有了天壤之別。由于地球上天然金剛石很稀少，從21世紀(jì)50年代開始，很多國(guó)家都在進(jìn)行把石墨轉(zhuǎn)化為金剛石的嘗試，在1800℃和7萬(wàn)個(gè)大氣壓的條件下，人們終于將石墨轉(zhuǎn)變成了人造金剛石。已知在298K時(shí)，由石墨生成金剛石的反應(yīng)的ΔH＝1.895kJ·mol－1，ΔH－TΔS＝2.866kJ·mol－1，又已知石墨的熵S石＝5.694J·mol－1·K－1，求金剛石的熵S金，并回答這兩種碳的同素異形體哪種更有序？(化學(xué)反應(yīng)的熵變是生成物的總熵與反應(yīng)物的總熵之差)[解析]石墨轉(zhuǎn)化為金剛石的反應(yīng)為