2019_2020学年高中化学第2章化学反应速率和化学平衡第4节化学反应进行的方向课后提能层级练新人教版选修4.doc

第四节　化学反应进行的方向
课后提能 层级练

1．下列说法中不正确的是(　　)
A．体系有序性越高，熵值就越低
B．自发过程可能导致体系的熵增大
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：选C　体系混乱度越高，熵值越大；同种物质气态时混乱度最大，熵值最大；吸热反应也有可能自发进行。
2．(2019·葫芦岛三中高二月考)下列过程是非自发的是(　　)
A．水由高处向低处流　　　　 B．天然气的燃烧
C．铁在潮湿空气中生锈 D．室温下水结成冰
答案：D　
3．下列说法完全正确的是(　　)
A．自发进行的反应均是放热反应
B．ΔS为正值的反应均能自发进行
C．物质的量增加的反应，ΔS为正值
D．CaCO3(s)受热分解为CaO(s)和CO2(g)：ΔS>0
解析：选D　有些吸热反应也可以自发进行，如(NH4)2CO3(s)===NH4HCO3(s)＋NH3(g)，故A错；熵变与反应的自发性有关，但不能独立地作为反应是否自发的判据，故B错；物质的量增加的反应，其混乱度不一定增加，即ΔS不一定为正值，如2H2S(g)＋O2(g)===2H2O(l)＋2S(s)，故C错；CaCO3(s)的分解产生了气体，为熵增加反应，故正确。
4．以下自发反应不可用熵判据来解释的是(　　)
A．CaCO3(s)＋2HCl(aq)===CaCl2(aq)＋CO2(g)＋H2O(l)
B．NH4Cl(s)===NH3(g)＋HCl(g)
C．2H2(g)＋O2(g)===2H2O(l)
D．2C(s)＋O2(g)===2CO(g)
解析：选C　熵判据是ΔS>0的反应自发进行。A、B、D选项中都有显著的熵增，可用熵判据解释。
5．已知在等温等压条件下，化学反应方向的判据为
ΔH－TΔS<0　反应能自发进行
ΔH－TΔS＝0　反应达到平衡状态
ΔH－TΔS>0　反应不能自发进行
设反应A===D＋E　ΔH－TΔS＝(－4 500＋11T)J·mol－1，要防止反应发生，温度必须(　　)
A．高于409 K
B．低于136 K
C．高于136 K而低于409 K
D．低于409 K
解析：选A　要防止反应发生需满足ΔH－TΔS>0的条件，解不等式得T>409 K，故A正确。
6．25 ℃和1.01×105 Pa时，反应2N2O5(g)===4NO2(g)＋O2(g)　ΔH＝＋56.7 kJ·mol－1，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．熵增大效应大于能量效应
解析：选D　吸热，熵变大，能自发，因为熵增大效应大于能量效应，选D。
7．用“>”或“<”填空：
(1)溶解少量蔗糖于水中，ΔS________0。
(2)纯碳和氧气反应生成CO(g)，ΔS________0。
(3)液态水蒸发变成水蒸气，ΔS________0。
(4)CaCO3(s)加热分解生成CaO(s)和CO2(g)，ΔS________0。
解析：(1)蔗糖溶于水形成溶液混乱度增大。(2)反应气体分子数增多是熵增大的过程。(3)液态水变为气态水，是熵值增大的过程。(4)反应气体分子数增多是熵增大的过程。
答案：(1)>(2)>(3)>(4)>
8．已知反应：2NO(g)＋2CO(g)===N2(g)＋2CO2(g)在298 K、101 kPa的条件下，其ΔH＝－113.0 kJ·mol－1，ΔS＝－145.3 J·mol－1·K－1。该反应________(填“能”或“不能”)用于消除汽车尾气中的NO，理由为_______________。
解析：ΔG＝ΔH－TΔS＝－113.0 kJ·mol－1－298 K×(－145.3×10－3 kJ·mol－1·K－1)＝－69.7 kJ·mol－1<0，故理论上该反应能自发进行。
答案：能　该反应的ΔH－TΔS＝－69.7 kJ·mol－1<0，说明该反应在理论上是可行的，所以有可能用于消除汽车尾气中的NO

1．能用焓判据判断下列过程方向的是(　　)
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 ℃、101 kPa时2N2O5(g)===4NO2(g)＋O2(g)　ΔH＝＋56.7 kJ·mol－1能自发进行
解析：选C　湿衣服经过晾晒变干和硝酸铵溶于水都是自发过程，该过程虽然吸收热量，但熵值增大，熵增效应超过了能量效应；100 ℃时水蒸气凝结成水是自发过程，因为该过程释放了能量，使体系能量降低，符合题意；D项中反应是吸热反应，同时又是熵增反应，熵增效应超过了能量效应。
2．反应2AB(g)===C(g)＋3D(g)在高温时能自发进行，反应后体系中物质的总能量升高，则该反应的ΔH、ΔS应为(　　)
A．ΔH<0，ΔS>0　　　　 B．ΔH<0，ΔS<0
C．ΔH>0，ΔS>0 D．ΔH>0，ΔS<0
解析：选C　该反应中气体的物质的量增加，ΔS>0。反应后体系中物质的总能量升高，说明正反应是吸热反应，ΔH>0。
3．下列反应中，一定不能自发进行的是(　　)
A．2KClO3(s)===2KCl(s)＋3O2(g)　ΔH＝－78.03 kJ·mol－1　ΔS＝＋1 110 J·mol－1·K－1
B．CO(g)=== C(石墨，s)＋O2(g)　ΔH＝＋110.5 kJ·mol－1　ΔS＝－89.36 J·mol－1·K－1
C．4Fe(OH)2(s)＋2H2O(l)＋O2(g)===4Fe(OH)3(s)　ΔH＝－444.3 kJ·mol－1　ΔS＝－280.1 J·mol－1·K－1
D．NH4HCO3(s)＋CH3COOH(aq)===CO2(g)＋CH3COONH4(aq)＋H2O(l)　ΔH＝＋37.3 kJ·mol－1　ΔS＝＋184.0 J·mol－1·K－1
解析：选B　A项，反应为放热的熵增加反应，一定能自发进行；C项，焓变对反应的方向起决定性作用，ΔH－TΔS<0，在一定条件下反应能自发进行；D项，熵变对反应的方向起决定性作用，ΔH－TΔS<0，在一定条件下反应能自发进行。
4．下列内容与结论相对应的是(　　)
选项
内容
结论
A
H2O(g)变成H2O(l)
ΔS>0
B
硝酸铵溶于水可自发进行
因为ΔS>0
C
一个反应的ΔH>0，ΔS>0
反应一定不自发进行
D
H2(g)＋F2(g)===2HF(g)　ΔH＝－271 kJ·mol－1　ΔS＝＋8 J·mol－1·K－1
反应在任意外界条件下均可自发进行
解析：选B　物质由气态变为液态，ΔS<0，A错误；NH4NO3溶于水是吸热的熵增加过程，正是因为ΔS>0，使过程可自发进行，B正确；ΔH>0，ΔS>0时，在高温下能自发进行，C错误；因反应的ΔH、ΔS均是在标准状况下测定的，故反应能否自发进行与外界条件有关，D错误。
5．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，它使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．该反应能自发进行，高温和催化剂条件只是加快反应的速率
D．该反应能自发进行，因为正反应是吸热反应
解析：选C　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，故自发进行的原因是反应放热。
6．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。现把白锡制成的器皿放在0 ℃、100 kPa的室内存放，它是否会变成灰锡而不能再继续使用。
(已知在0 ℃、100 kPa条件下白锡转化为灰锡的反应焓变和熵变分别为ΔH＝－2 180.9 J·mol－1，ΔS＝－6.61 J·mol－1·K－1，当ΔH－TΔS<0时能自发反应)(　　)
A．会 B．不会
C．不能确定 D．升高温度才会
解析：选A　在等温、等压条件下，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条件下，白锡会不会变为灰锡的问题就转化为求算反应：白锡―→灰锡的“ΔH－TΔS”值的问题。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。
7．(2019·遵化高二检测)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。
(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，发生反应：2CO2(g)===2CO(g)＋O2(g)，该反应的ΔH________0，ΔS________0(填“＞”“＜”或“＝”)，在低温下，该反应________(填“能”或“不能”)自发进行。
(2)CO2转化途径之一是利用太阳能或生物质能分解水制H2，然后将H2与CO2转化为甲醇或其他化学品。你认为该方法需要解决的技术问题有________。
a．开发高效光催化剂
b．将光催化制取的氢气从反应体系中有效分离，并与CO2发生催化转化
c．二氧化碳及水资源的供应
答案：(1)＞　＞　不能(2)ab
8．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________(填“放出”或“吸收”)热量。
(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，反应不能自发进行。
答案：(1)放出(2)因为化合时ΔH>0、ΔS<0，反应不能自发进行。(3)①②③
9．电子工业中清洗硅片上的SiO2(s)的反应是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，试求此反应自发进行的温度条件。
解析：要使反应能够自发进行，则ΔH－TΔS<0，即－94.0 kJ·mol－1－T×(－75.8×10－3 kJ·mol－1·K－1)<0，T<＝1 240.1 K，所以只有T<1 240.1 K 时反应才能自发进行。
答案：T<1 240.1 K

5