高中化学人教版 (2019)选择性必修1第三节 化学反应的方向当堂达标检测题

第三节　化学反应的方向

课后·训练提升

基础巩固

1.下列说法正确的是(　　)。

A.凡是放热反应都是自发的,凡是吸热反应都是非自发的

B.自发反应熵一定增大,非自发反应熵一定减小或不变

C.自发反应在适当条件下才能实现

D.自发反应在任何条件下都能实现

答案:C

解析:放热反应大多是能够自发进行的过程,而吸热反应有些也是自发反应;自发反应的熵不一定增大,可能减小,也可能不变;过程的自发性只能用于判断过程的方向,反应是否能实现还要看具体的条件。

2.下列反应中,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)

答案:A

解析:在与外界隔离的体系中,自发过程将导致体系的熵增大,这个原理叫熵增原理,在用来判断过程的方向时,称为熵判据。本题中A、B、C、D都是吸热反应,其中B、C、D三个反应又都是熵增大的反应,在高温条件下能自发进行;A反应是熵减小的反应,在高温下不能自发进行。

3.下列有关说法正确的是(　　)。

A.SO2(g)+H2O(g)H2SO3(l),该过程熵值增大

B.SO2(g)S(s)+O2(g)　ΔH>0,ΔS<0,该反应能自发进行

C.SO2(g)+2H2S(g)3S(s)+2H2O(l)　ΔH<0,低温下能自发进行

D.某温度下SO2(g)+O2(g)SO3(g),K=

答案:C

解析:反应由气体物质生成液体物质是熵值减小的反应,A项不正确;ΔH>0,ΔS<0,反应不能自发进行,B项不正确;C项中是一个ΔH<0、ΔS<0的反应,由ΔH-TΔS可知,反应在低温下能自发进行,C项正确;D项中K=。

4.如图,在图1的 A、B两容器里,分别收集着两种互不反应的气体。若将中间活塞打开,两种气体分子立即都分布在两个容器中(见图2)。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中不正确的是(　　)。

图1

图2

A.此过程为混乱程度小的向混乱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,混乱度增大

D.此过程是自发可逆的

答案:D

解析:由题意知ΔH=0、ΔS>0,由ΔH-TΔS知该过程的逆过程不能自发进行,所以D项错误。

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

A.NH4HCO3分解是因为生成了气体,使体系的熵增大

B.NH4HCO3分解是因为外界给予了能量

C.NH4HCO3分解是吸热反应,根据焓变判据不能自发分解

D.碳酸盐都不稳定,都能自发分解

答案:A

解析:NH4HCO3分解是吸热反应,室温下就能自发地分解产生氨气,主要是因为生成了气体,使体系的熵增大。化学反应的自发性还与焓变有关,不能由“NH4HCO3在室温下就能自发地分解”推测其他碳酸盐的稳定性,例如CaCO3室温下很稳定,需要高温才能分解。

6.在其他条件不变时,改变某一条件对aA(g)+bB(g)cC(g)化学平衡的影响,得到如图所示图像(α表示平衡转化率),回答下列问题。

(1)在反应Ⅰ中,已知p1>p2,正反应为　　　(填“吸热”或“放热”)反应,也是一个反应前后气体分子数　　　(填“减小”或“增大”)的反应,由此判断,此反应自发进行必须满足的条件是　　　　。 

(2)在反应Ⅱ中,T1　　　　(填“>”“<”或“=”)T2,正反应为　　　　(填“吸热”或“放热”)反应。 

(3)在反应Ⅲ中,若T1>T2,试分析该反应能否自发进行。

答案:(1)放热　减小　低温

(2)>　放热

(3)反应Ⅲ中在恒温下压强对α(A)没有影响,此反应的ΔS可视为0,又T1>T2,恒压下温度越高,α(A)越小,则ΔH<0。ΔH-TΔS<0,则反应能自发进行。

解析:(1)反应Ⅰ中恒压条件下温度升高,α(A)减小,即升高温度平衡逆向移动,则正反应为放热反应;由p1>p2知,恒温时压强越大,α(A)越大,即增大压强平衡正向移动,说明正反应为气体体积缩小的反应;放热、熵减的反应只能在低温下自发进行。

(2)根据“先拐先平数值大”的原则判断,反应Ⅱ中T1>T2;温度越高,平衡时C的物质的量越小,即升高温度平衡逆向移动,则正反应为放热反应。

(3)反应Ⅲ中在恒温下压强对α(A)没有影响,此反应的ΔS可视为0,又T1>T2,恒压下温度越高,α(A)越小,则ΔH<0。ΔH-TΔS<0,则反应能自发进行。

能力提升

1.反应CH3OH(l)+NH3(g)CH3NH2(g)+H2O(g)在某温度自发进行,若反应|ΔH|=17 kJ·mol-1,|ΔH-TΔS|=17 kJ·mol-1,对于该反应,下列关系正确的是(　　)。

A.ΔH>0,ΔH-TΔS<0

B.ΔH<0,ΔH-TΔS>0

C.ΔH>0,ΔH-TΔS>0

D.ΔH<0,ΔH-TΔS<0

答案:A

解析:该反应在一定温度下能够自发地向右进行,这说明ΔH-TΔS<0,根据方程式可知该反应的ΔS>0,如果ΔH=-17kJ·mol-1,则TΔS=0不符合事实,如果ΔH=17kJ·mol-1,则TΔS=34kJ·mol-1,即ΔH>0。

2.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。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·K)-1。现把白锡制成的器皿放在0 ℃、100 kPa的室内存放,判断它会不会变成灰锡而不能再继续使用(　　)。

A.会变成灰锡

B.不会变成灰锡

C.不能确定

D.升高温度才会变成灰锡

答案:A

解析: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,0℃、100kPa下,ΔH-TΔS=-2180.9J·mol-1-273K×[-6.61J·(mol·K)-1]=-376.37J·mol-1<0,因此在该条件下白锡会变为灰锡。

3.下列对化学反应预测正确的是(　　)。

答案:B

解析:根据ΔG=ΔH-TΔS,M(s)X(g)+Y(s),固体分解生成气体,为熵增反应,即ΔS>0。ΔH>0时,在高温下能自发进行,A项错误;W(s)+xG(g)2Q(g)　ΔH<0,能自发进行,若ΔS>0,任何温度下都能自发进行,若ΔS<0,在低温条件下能自发进行,所以,G的计量数不确定,x等于1、2或3时,都符合题意,B项正确;4X(g)+5Y(g)4W(g)+6G(g)是熵增反应,当ΔH>0时,在高温下能自发进行,C项错误;4M(s)+N(g)+2W(l)4Q(s)为熵减反应,常温下能自发进行,说明该反应一定是放热反应,D项错误。

4.下列关于化学反应的方向的说法,正确的是(　　)。

A.在一定条件下反应2A(g)+B(g)3C(s)+D(g)能自发进行,说明该反应的ΔH>0

B.常温下反应2Na2SO3(s)+O2(g)2Na2SO4(s)能自发进行,则ΔH<0

C.反应2Mg(s)+CO2(g)C(s)+2MgO(s)能自发进行,则该反应的ΔH>0

D.反应2NaCl(s)2Na(s)+Cl2(g)的ΔH<0,ΔS>0

答案:B

解析:ΔH-TΔS<0的反应能自发进行。若反应的ΔS<0,反应能自发进行,则ΔH<0,B项正确,A、C项错误;分解反应2NaCl(s)2Na(s)+Cl2(g)属于吸热反应,ΔH>0,D项错误。

5.焦炭常用于冶炼工业。已知反应①为2C(s)+O2(g)2CO(g);反应②为2CO(g)+O2(g)2CO2(g),反应①、②的反应趋势与温度的关系如图所示。下列说法错误的是(　　)。

A.反应②2CO(g)+O2(g)2CO2(g)的ΔS<0、ΔH<0

B.983 K是两个反应主次趋势变化的转折点

C.l1对应反应①

D.当温度低于983 K时,过量焦炭的氧化产物以反应②生成CO2为主

答案:C

解析:生成物气体的化学计量数之和小于反应物气体的化学计量数之和,所以ΔS<0,则-TΔS>0,根据ΔG=ΔH-TΔS,因为能满足ΔG<0,所以ΔH<0,A项正确;ΔG越小,说明能自发反应的趋势越大,983K时两反应的ΔG相等,之后两反应的ΔG大小关系发生变化,则反应主次趋势发生变化,所以983K是反应趋势变化的转折点,B项正确;反应①的ΔS>0,则-ΔS<0,温度越高,ΔG越小,l2对应反应①,C项错误;当温度低于983K时,l1的ΔG更小,所以以反应②为主,产物以CO2为主,D项正确。

6.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“=”)0,ΔS　　　　(填“>”“<”或“=”)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+2CO2CO2+N2。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,则:

①该反应常温下　　　　(填“能”或“不能”)自发进行。 

②根据本题反应数据分析,温度　　　　(填“能”或“不能”)成为反应方向的决定因素。 

(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。 

答案:(1)>　>　不能　

(2)<

(3)①不能　②能　

(4)高温　(5)>

解析:(1)该反应为吸热反应,化学反应后气体的化学计量数之和增大,所以ΔH>0,ΔS>0,故ΔG=ΔH-TΔS反应低温下不能自发进行。

(2)因为ΔS<0,且ΔG=ΔH-TΔS<0,故ΔH<0。

(3)①常温下石灰石不分解。②该反应的ΔH>0,ΔS>0,属于熵增加的吸热反应,故在高温下该反应能够自发进行。

(4)自发反应的条件是ΔH-TΔS<0,即ΔH<TΔS,ΔH=+218kJ·mol-1,ΔS>0,故T>,

即T值较大,该反应应在高温下进行。

(5)吸热反应能自发进行,即ΔH>0,ΔH-TΔS<0,又知T>0,故ΔS>0。