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一、选择题(此题包括7小题,每题3分,共21分)
1.自发进行的反响一定是( )
A.吸热反响 B.放热反响
C.熵增加反响 D.ΔH-TΔS<0
解析:焓因素和熵因素共同影响一个化学反响方向。
答案:D
2.如果一个反响的ΔH-TΔS=0,那么此反响( )
A.能自发进行 B.是放热反响
C.不进行 D.处于平衡状态
解析:ΔH-TΔS<0自发进行的反响;ΔH-TΔS=0反响处于平衡状态;ΔH-TΔS>0反响不自发进行。
答案:D
3.对于反响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。在常温、常压下反响能自发进行,对反响的方向起决定性作用的是
( )
A.熵变 B.温度
C.压强 D.焓变
解析:ΔH<0时利于反响自发进行,ΔS>0时利于反响自发进行。由题意知反响的熵变ΔS<0,不利于反响自发进行,且|ΔH|≫|ΔS|,所以焓变对反响的方向起决定性作用。
答案:D
4.以下反响中,在高温下不能自发进行的是( )
A.CO(g)===C(s)+O2(g)
B.2N2O5(g)===4NO2(g)+O2(g)
C.(NH4)2CO3(s)===NH4HCO3(s)+NH3(g)
D.MgCO3(s)===MgO(s)+CO2(g)
解析:A、B、C、D都是分解反响,都是吸热反响。B、C、D三个反响又都是熵增的反响,所以能自发进行,A是熵减的反响,ΔH-TΔS>0在高温下不能自发进行。
答案:A
5.反响A(s)===D(g)+E(g) ΔH-TΔS=(-4 500+11 T)J·mol-1,要防止该反响的发生,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:防止该反响发生须让ΔH-TΔS>0,即11 T>4 500,知T>409 K。
答案:A
6.“凡气体分子总数增多的反响一定是熵增大的反响〞。根据所学知识判断,以下反响中,在所有温度下都不自发进行的是( )
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:对于ΔH-TΔS>0的反响在任何温度下均不自发进行,即ΔH>0、ΔS<0的反响符合题意。
答案:B
7.[双选题](2022·潍坊高二检测)以下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
一个反响的ΔH>0,ΔS>0
反响一定不自发进行
D
H2(g)+F2(g)===2HF(g)
ΔH=-271 kJ·mol-1
ΔS=8 J·mol-1·K-1
反响在任意外界条件下均可自发进行
解析:ΔH>0,ΔS>0时,ΔH-TΔS在高温下小于零,即在高温下能自发进行,C项错;ΔH-TΔS只适用于一定温度,一定压强条件下判断反响方向,D项错。
答案:AB
二、非选择题(此题包括4小题,共39分)
8.(8分)判断以下过程熵变的正负(填“>0”或“<0”)
(1)少量蔗糖溶于水中,ΔS__________;
(2)双氧水分解生成水和氧气,ΔS__________;
(3)液态水蒸发变成水蒸气,ΔS__________;
(4)NaHCO3固体加热分解,ΔS__________。
解析:固体的溶解过程,水的汽化过程和气体的扩散过程,都是体系混乱度增大的过程,即熵增加的过程。
答案:(1)>0 (2)>0 (3) >0 (4)>0
9.(8分)2CO(g)CO2(g)+C(s),T=980 K时,ΔH-TΔS=0。当体系温度低于980 K时,估计ΔH-TΔS________0(填“大于〞、“小于〞、“等于〞);当体系温度高于980 K时,估计ΔH-TΔS________0(填“大于〞、“小于〞、“等于〞)。在冶金工业中,以C为复原剂,温度高于980 K时的氧化产物是以________为主;温度低于980 K时的氧化产物是以________为主。
解析:根据反响:2CO(g)CO2(g)+C(s),得到ΔS<0,根据T=980 K时,ΔH-TΔS=0,推出ΔH<0,即反响是放热反响。当T<980 K时,ΔH-TΔS<0,正反响能够自发进行,主要产物是二氧化碳;当T>980 K时,ΔH-TΔS>0,正反响不能够自发进行,逆反响能够自发进行,主要产物是一氧化碳。
答案:小于 大于 CO CO2
10.(11分)工业上用赤铁矿生产铁,可以选择的复原剂有C和H2。根据所学的知识判断:哪一种复原剂可使反响自发进行的温度较低
:Fe2O3(s)+C(s)===2Fe(s)+CO2(g)
ΔH=+233.8 kJ·mol-1,ΔS=0.279 kJ·mol-1·K-1
Fe2O3(s)+3H2(g)===2Fe(s)+3H2O(g)
ΔH=+98 kJ·mol-1,ΔS=0.144 2 kJ·mol-1·K-1
解析:根据ΔH-TΔS=0为平衡状态,ΔH-TΔS<0为自发状态,故T>时该反响能自发进行。用C作复原剂时T1>==838.0 K;用H2作复原剂时T2>==679.6 K。故用H2作复原剂时,反响自发进行的温度较低。
答案:用H2作复原剂时反响自发进行的温度较低
11.(12分)以下数据:CaO(s)+SO3(g)===CaSO4(s) ΔH=-401.9 kJ·mol-1
CaSO4(s)
CaO(s)
SO3(g)
S/J·mol-1·K-1
107.0
39.75
256.65
试通过计算说明能否用CaO(s)吸收高炉废气中的SO3气体以防止SO3污染环境。
解析:根据数据求得ΔS=107.0 J·mol-1·K-1-39.75 J·mol-1·K-1-256.65 J·mol-1·K-1=-189.4 J·mol-1·K-1,ΔH-TΔS=
-401.9 kJ·mol-1-298 K×(-189.4×10-3 kJ·mol-1·K-1)=-345.46 kJ·mol-1,所以反响在常温下能自发进行。令ΔH-TΔS=0,可求得T=2122 K,即反响的转折温度较高,因此用CaO(s)吸收高炉废气中的SO3气体以防止SO3污染环境是可行的。
答案:反响在常温下能自发进行,同时反响的转折温度较高,约2122 K,因此是可行的。
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