高中化学鲁科版 (2019)选择性必修1第1节 化学反应的方向精品课后作业题

第2章化学反应的方向、限度与速率

第1节　化学反应的方向

课后篇素养形成

必备知识基础练

1.下列过程属于非自发过程的是(　　)

A.水由高处向低处流 B.天然气的燃烧

C.铁在潮湿的空气中生锈 D.室温下液态水结成冰

答案D

解析自然界中的水由高处向低处流、天然气的燃烧、铁在潮湿的空气中生锈、室温下冰的融化都是自发过程,其逆向都是非自发的。因此D项符合题意。

2.下列说法完全正确的是(　　)

A.放热反应均是自发反应

B.ΔS为正值的反应均是自发反应

C.物质的量增加的反应,ΔS为正值

D.如果ΔH和ΔS均为正值,当温度升高时,反应可能自发进行

答案D

解析焓判据、熵判据均不是反应能否自发进行的唯一判据,因此A、B说法均不正确;气体物质的量增加的反应,其ΔS为正值,C不正确;如果ΔH和ΔS均为正值,当温度升高时,ΔH-TΔS有可能小于零,因此反应有可能自发进行。

3.下列关于焓变与反应方向的叙述中正确的是(　　)

A.反应的方向与化学反应的焓变无关

B.化学反应的焓变直接决定了反应的方向

C.反应焓变为正值时不利于反应自发进行

D.焓变为负值的反应都能自发进行

答案C

解析反应的方向由化学反应的焓变和熵变共同决定,A项错误;焓变对反应方向有直接影响,但不能决定反应进行的方向,B项错误;焓变为负值的反应多数能自发进行,但有的也不是自发反应,D项错误;焓变为正值,吸收热量,体系能量升高,不利于反应自发进行,C项正确。

4.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.该反应中反应物的总能量高于反应产物的总能量

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血红蛋白结合而使人中毒

答案B

解析题给反应是放热反应,所以A正确;常温下,题给反应ΔH-TΔS<0,反应可以自发进行,高温和催化剂条件能加快反应速率,所以B不正确,C正确;NO、CO都可与血红蛋白结合而使人中毒,D正确。

5.碳铵(NH4HCO3)在室温下就能自发地分解产生氨气,下列有关说法正确的是(　　)

A.碳铵分解是因为生成了易挥发的气体,使体系的熵增大

B.碳铵分解是因为外界给予了能量

C.碳铵分解是吸热反应,根据焓判据,不能自发分解

D.碳酸盐都不稳定,都能自发分解

答案A

解析反应NH4HCO3NH3↑+CO2↑+H2O的ΔH>0,ΔS>0,反应能自发进行,显然ΔS>0是主导因素。

6.下列关于焓变和熵变的说法正确的是(　　)

A.化学反应的焓变与反应的方向有关,化学反应的熵变与反应的方向无关

B.化学反应的焓变直接决定了化学反应的方向,化学反应的熵变不能决定化学反应的方向

C.焓变为负的反应都能自发进行,熵变为正的反应也都能自发进行

D.化学反应的焓变和熵变都不是决定化学反应能否自发进行的唯一因素

答案D

解析一个反应的ΔH-TΔS<0时,反应是自发的,由此看出反应的ΔH和ΔS都对反应的方向有影响,但都不能单独决定。

7.下列说法中正确的是(　　)

A.凡是放热反应都是能自发进行的反应,而吸热反应都是非自发进行的反应

B.自发反应一定是熵增加的反应,非自发反应一定是熵减小或不变的反应

C.熵增加且放热的反应一定是自发反应

D.非自发反应在任何条件下都不能发生

答案C

解析一个反应的ΔH-TΔS<0时反应是自发的,可看出ΔH和ΔS都对反应有影响,A、B错误;熵增加即ΔS>0,放热反应的ΔH<0,代入公式得ΔH-TΔS<0,故熵增加的放热反应是自发反应,C正确;非自发的反应,可以通过改变条件,使ΔH、T、ΔS发生改变,从而使ΔH-TΔS<0,此时反应可自发进行,D错误。

8.下列说法正确的是(　　)

A.2NO(g)+2CO(g)N2(g)+2CO2(g)在常温下能自发进行,则该反应的ΔH>0

B.反应NH3(g)+HCl(g)NH4Cl(s)在室温下可自发进行,则该反应的ΔH<0

C.CaCO3(s)CaO(s)+CO2(g)在室温下不能自发进行,说明该反应的ΔH<0

D.常温下,反应C(s)+CO2(g)2CO(g)不能自发进行,则该反应的ΔH<0

答案B

解析A项,该反应常温能自发进行,则ΔH-TΔS<0,即ΔH<TΔS,而ΔS<0(反应后气体化学计量数之和减小),则ΔH<0,A项不正确;B项,该反应室温下能自发进行,则ΔH-TΔS<0,即ΔH<TΔS,又知T>0、ΔS<0,则ΔH<0,B项正确;C项,该反应室温下不能自发进行,则ΔH-TΔS>0,即ΔH>TΔS,又知T>0、ΔS>0,则ΔH>0,C项不正确;D项,常温下该反应不能自发进行,则ΔH-TΔS>0,即ΔH>TΔS,又知T>0、ΔS>0,则ΔH>0,D项不正确。

9.(1)汽车燃油不完全燃烧时产生CO,有人设想按下列反应除去CO:2CO(g)2C(s)+O2(g)。已知该反应的ΔH>0,简述该设想能否实现的依据:　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。 

(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转化成CO2和N2,化学方程式为2NO+2CO2CO2+N2,反应能够自发进行,则反应的ΔH　　　　　(填“>”“<”或“=”)0。 

答案(1)该反应是吸热、熵减的反应,任何温度下均不自发进行　(2)<

解析(1)反应2CO(g)2C(s)+O2(g)是吸热、熵减的反应,ΔH-TΔS>0,该反应不能实现。

(2)反应2NO+2CO2CO2+N2能够自发进行,由于ΔS<0,则一定有ΔH<0。

关键能力提升练

10.25 ℃、1×105 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.是熵减小的反应 D.熵增效应大于热效应

答案D

解析题给反应是吸热反应,吸热不利于反应自发进行,所以该反应能够自发进行是由于熵增效应大于热效应。

11.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

答案C

解析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。

12.在图甲中的A、B两容器里,分别收集着两种互不作用的理想气体。若将中间活塞打开(如图乙所示),两种气体分子立即都分布在两个容器中。这是一个不伴随能量变化的自发过程。关于此过程的下列说法不正确的是(　　)

A.此过程为无序程度小向无序程度大的方向的变化过程,即熵增大的过程

B.此过程为自发过程,而且没有热量的吸收或放出

C.此过程从有序到无序,无序程度增大

D.此过程是自发可逆的

答案D

解析由题意知ΔH=0,ΔS>0,则该过程是自发的,其逆过程ΔS<0,ΔH-TΔS>0,不能自发进行,所以D错误。

13.氢气可用于制备H2O2。已知:①H2(g)+A(l)B(l)

ΔH1;②O2(g)+B(l)A(l)+H2O2(l)　ΔH2,其中A、B均为有机物,两个反应均为自发反应,则反应H2(g)+O2(g)H2O2(l)的ΔH(　　)

A.大于0 B.小于0

C.等于0 D.无法判断

答案B

解析反应H2(g)+A(l)B(l)和O2(g)+B(l)A(l)+H2O2(l)均为熵减反应,即ΔS<0,两反应均为自发反应,根据ΔH-TΔS<0时反应自发可知,这两个反应均为放热反应,即ΔH1<0、ΔH2<0。将两个已知热化学方程式依次标号为①、②,根据盖斯定律,由①+②可得:H2(g)+O2(g)H2O2(l)　ΔH,则有ΔH=ΔH1+ΔH2<0。

14.已知①碳酸钙的分解反应CaCO3(s)CaO(s)+CO2(g)　ΔH1仅在高温下自发进行;②氯酸钾的分解反应2KClO3(s)2KCl(s)+3O2(g)　ΔH2在任何温度下都能自发进行,下面有几组焓变数据,其中可能正确的是(　　)

A.ΔH1=-178.32 kJ·mol-1　ΔH2=-78.3 kJ·mol-1

B.ΔH1=178.32 kJ·mol-1　ΔH2=-78.3 kJ·mol-1

C.ΔH1=-178.32 kJ·mol-1　ΔH2=78.3 kJ·mol-1

D.ΔH1=178.32 kJ·mol-1　ΔH2=78.3 kJ·mol-1

答案B

解析题中两个反应的熵变均大于0,CaCO3的分解反应在高温下自发进行,则ΔH1>0;氯酸钾的分解反应在任何温度下都能自发进行,根据ΔH-TΔS<0时反应自发可知,ΔH2<0,B正确。

15.(双选)(2020辽宁沈阳高二阶段检测)下列内容与结论对应的是(　　)

答案BD

解析H2O(g)变成H2O(l),气体总分子数减小,则ΔS<0,A错误;硝酸铵溶于水是一个可自发进行的吸热过程,硝酸铵发生电离:NH4NO3N+N,自由移动的离子数目增多,则有ΔS>0,B正确;若一个反应的ΔH>0、ΔS>0,则高温下该反应能自发进行,C错误;对于反应H2(g)+F2(g)2HF(g)　ΔH<0、ΔS>0,则有ΔH-TΔS<0,该反应在任何温度下均可自发进行,D正确。

16.已知:(NH4)2CO3(s)NH4HCO3(s)+NH3(g)

ΔH=+74.9 kJ·mol-1,下列说法正确的是(　　)

A.该反应是吸热反应,因此一定不能自发进行

B.该反应中熵变、焓变皆大于0

C.碳酸盐分解反应中熵增加,因此任何条件下所有碳酸盐分解一定自发

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

答案B

解析吸热反应也可能自发进行,A错误;B正确;熵增加的反应也可能不自发进行,C错误;焓变不是决定反应方向的唯一因素,能自发进行的反应不一定是放热反应,不能自发进行的反应也不一定是吸热反应,D错误。

17.向平底烧瓶中放入氢氧化钡晶体[Ba(OH)2·8H2O]和氯化铵晶体,塞紧瓶塞。

在瓶底和木板间滴少量水(如图所示),一段时间后,发现瓶内固态物质变稀,有液体生成,瓶壁变冷,小木板黏结在烧瓶底部。此时打开瓶塞,烧瓶中散发出刺鼻的气味。

(1)下列有关该实验的结论正确的是　　　　　(填字母)。 

A.自发反应一定是放热反应

B.自发反应一定是吸热反应

C.有的吸热反应也能自发进行

D.吸热反应不能自发进行

(2)烧瓶中发生反应的化学方程式为　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。 

(3)从化学反应进行方向的角度解释上述现象:　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。 

答案(1)C　(2)Ba(OH)2·8H2O+2NH4ClBaCl2+2NH3↑+10H2O

(3)该反应是吸热反应,也是熵增加反应,由于熵变对该反应的方向起决定性作用,即ΔH-TΔS<0,该反应常温下可自发进行,从而产生了题中所描述的现象

解析(1)由“瓶壁变冷,小木板黏结在烧瓶底部”的实验现象可判断该反应为吸热反应,故不能用焓变来解释该反应的自发性,选项A、B错误;通过实验现象可知,该吸热反应是自发的,C项正确,D项错误。

(2)发生反应的化学方程式为Ba(OH)2·8H2O+2NH4ClBaCl2+2NH3↑+10H2O。

(3)该反应是吸热反应,也是熵增加反应,且熵变对反应进行方向起决定性作用。ΔH-TΔS<0,常温下能自发进行,故有题述现象发生。

学科素养拔高练

18.二氧化碳捕集、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　　　　　(填“>”“<”或“=”,下同)0,ΔS　　　　　0,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

解析(1)CO燃烧时放热,所以反应2CO2(g)2CO(g)+O2(g)是吸热反应,即ΔH>0,因气体的物质的量增多,所以ΔS>0。ΔH-TΔS<0时,反应可自发进行,所以在低温下,该反应不能自发进行。

(2)根据实际情况分析可知,实现CO2的转化需要解决的技术问题有a、b。