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第二章 化学反应速率与化学平衡
第三节 化学反应的方向
一.选择题
1．研究化学反应的方向具有重要意义。下列说法正确的是( )
A．电解水的反应属于自发反应
B．能自发进行的反应一定能迅速发生
C．自发反应的熵一定增大，非自发反应的熵一定减小
D．2NO(g)＋2CO(g)===N2(g)＋2CO2(g)在常温下能自发进行，则该反应的ΔH<0
2．下列说法正确的是( )
A．放热反应都是自发的
B．反应能否自发与温度有关
C．熵增大的反应都是自发反应
D．具有足够高能量的分子间发生的碰撞称为有效碰撞
3．已知“凡气体分子总数增加的反应都是熵增大的反应”。下列反应中，在任何温度下都不能自发进行的是( )
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
4．已知NH4HCO3(s)===NH3(g)＋H2O(g)＋CO2(g) ΔH＝＋185.57 kJ·mol－1，下列说法正确的是( )
A．该反应任何温度下都不能自发进行
B．该反应是一个熵增加的反应
C．其他条件不变，使用催化剂可以改变化学反应进行的方向
D．能自发进行的反应一定是放热反应，不能自发进行的反应一定是吸热反应
5．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。现把白锡制造的器皿放在0 ℃、100 kPa的室内存放，它会不会变成灰锡而不能继续使用[已知在0 ℃、100 kPa条件下白锡转化为灰锡的反应的焓变和熵变分别为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．会变 B．不会变
C．不能确定 D．升高温度才会变
6．下列有关说法不正确的是( )
A．Na与H2O的反应是熵增的放热反应，该反应能自发进行
B．非自发反应在某些条件下也能够实现
C．室温下，冰溶于水的过程是一个自发反应
D．已知反应NH3(g)＋HCl(g)===NH4Cl(s)在室温下可自发进行，则该反应的ΔH<0
7．下列有关说法中正确的是( )
A．2CaCO3(s)＋2SO2(g)＋O2(g)===2CaSO4(s)＋2CO2(g)在低温下能自发进行，则该反应的ΔH＞0
B．NH4Cl(s)===NH3(g)＋HCl(g)室温下不能自发进行，说明该反应的ΔH<0
C．若ΔH>0，ΔS<0，化学反应在任何温度下都不能自发进行
D．加入合适的催化剂能降低反应活化能，从而改变反应的焓变
8．其他条件不变时，只改变某一条件，化学反应aA(g)＋B(g) cC(g)的平衡的变化图像如下(图中p表示压强，T表示温度，n表示物质的量，α表示转化率)，据此分析下列说法正确的是( )
A．在图像反应Ⅰ中，若p1>p2，则此反应的ΔS>0
B．在图像反应Ⅲ中，若T1>T2，则该反应能自发
C．在图像反应Ⅱ中，说明正反应为吸热反应
D．由图像反应Ⅱ可知该反应在任意温度下均可自发
9．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)，在298 K、100 kPa下，ΔH＝－113 kJ·mol－1，ΔS＝－145 J·mol－1·K－1。下列说法中错误的是( )
A．该反应中反应物总能量高于生成物的总能量
B．该反应常温下不能自发进行，因此需要高温和催化剂条件
C．该反应常温下能自发进行，高温和催化剂条件只是加快反应的速率
D．汽车尾气中的这两种气体会与人体血红蛋白结合而使人中毒
10．在298 K、101 kPa下，下列说法不正确的是( )
反应1：4Fe(s)＋3O2(g)===2Fe2O3 (s) ΔH1 ＝－1 648 kJ·mol－1
反应2：C(s)＋O2 (g)===CO2 (g) ΔH2＝－393 kJ·mol－1
反应3：2Fe(s)＋2C(s)＋3O2(g)===2FeCO3(s) ΔH3 ＝－1 480 kJ·mol－1
反应4：2FeCO3(s)＋O2(g)===2CO2(g)＋Fe2O3(s) ΔH4
A．上述反应1、2、3、4在热力学上自发趋势都很大
B．反应1和3在较低温度下能自发反应，反应4是熵增反应
C．自发反应代表反应一定能发生，可以判断过程的方向，但不能确定过程发生的速率
D．反应1不能表示铁在氧气中燃烧的热化学方程式
二.非选择题
11．在化学反应A(g)＋B(g) 2C(g)＋D(g) ΔH＝Q kJ·mol－1过程中的能量变化如图所示，回答下列问题。
(1)Q________0 (填“>”“<”或“＝”)。
(2)熵变ΔS________0(填“>”“<”或“＝”)。
(3)该反应________自发进行(填“能”或“不能”)。
(4)升高温度平衡常数K________(填“增大”“减小”或“不变”)，平衡向________方向移动。
12．回答下列问题：
(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________(填“>”或“<”，下同)0，ΔS________0，在低温下，该反应________(填“能”或“不能”)自发进行。
(2)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转变成CO2和N2，化学方程式为2NO(g)＋2CO(g)===2CO2(g)＋N2(g)。反应在常温下能够自发进行，则反应的ΔH________(填“>”或“<”)0。
(3)已知在100 kPa、298 K时石灰石分解反应CaCO3(s)===CaO(s)＋CO2(g)的ΔH>0、ΔS>0。
①常温下，该反应________(填“能”或“不能”)自发进行。
②据本题反应数据分析，温度________(填“能”或“不能”)成为决定反应进行方向的因素。
(4)已知 CaSO4(s)＋CO(g)===CaO(s)＋SO2(g)＋CO2(g) ΔH＝＋218 kJ·mol－1，该反应能够自发进行的反应条件是________。
(5)某吸热反应能自发进行，则该反应的ΔS________(填“>”或“<”)0。
13．(1)工业上合成甲醇的反应原理为CO(g)＋2H2(g)CH3OH(g) ΔH，如表所列数据是该反应在不同温度下的化学平衡常数(K)。
温度
250 ℃
300 ℃
350 ℃
K
2.041
0.270
0.012
根据表中数据可判断ΔH________0(填“>”“＝”或“<”)，此反应________(填“较高”或“较低”)温度下有利于该反应自发进行。
(2)甲醇水蒸气重整制氢(SRM)是用于驱动电动汽车的质子交换膜燃料电池的理想氢源，当前研究主要集中在提高催化剂活性和降低尾气中CO含量，以免使燃料电池Pt电极中毒。重整过程发生的反应如下：
反应Ⅰ.CH3OH(g)＋H2O(g) CO2(g)＋3H2(g) ΔH1
反应Ⅱ.CH3OH(g) CO(g)＋2H2(g) ΔH2
反应Ⅲ.CO(g)＋H2O(g) CO2(g)＋H2(g) ΔH3
其对应的平衡常数分别为K1、K2、K3，其中K2、K3随温度变化如表所示：
温度
125 ℃
225 ℃
325 ℃
K2
0.553 5
185.8
9 939.5
K3
1 577
137.5
28.14
请回答：
反应Ⅱ能够自发进行的条件是________(填“低温”“高温”或“任何温度”)，ΔH1______ΔH3(填“>”“<”或“＝”)。
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