高中苏教版 (2019)第二单元 化学反应的方向与限度一课一练

2.2.1化学反应的方向同步练习-苏教版高中化学选择性必修1

学校:___________姓名：___________班级：___________考号：___________

一、单选题

1．关于①氨气与氯化氢气体的反应、②碳酸氢钠的分解反应的熵变说法正确的是

A．均为熵增加反应 B．均为熵减小反应

C．反应①熵增加，反应②熵减小 D．反应①熵减小，反应②熵增加

2．化学反应的方向：对于可逆反应而言，有正向进行和逆向进行两个方向。一般地，判断反应方向有“焓判据”和“熵判据”两种判断方法。在此之前我们要先了解“熵”的概念。熵()的定义式为，其中为体系混乱度，为玻尔兹曼常数，熵单位为J·K-1·mol-1；越大系统混乱度越大，规定(开氏温标下，0K=-273.15℃即绝对零度，开氏温标每增加1K，摄氏温标增加1℃)：

即在绝对零度下任何完美的纯净的晶体的熵值为0，对于同一种物质，其熵值：气态>液态>固态。

•焓判据：放热反应体系能量降低，因此具有自发进行(指没有任何外力做功的情况下能够“自己”进行)的倾向。

•熵判据：反应体系具有自发向熵增的方向进行的倾向。

但是仅凭焓判据和熵判据都存在特例，无法概况全部化学反应，因此1876年美国化学家吉布斯引入了一个新的热力学函数——吉布斯自由能()，其物理意义是一个化学反应可被利用来做有用功的能力，根据吉布斯-亥姆霍兹方程式：

因此有在压强与温度恒定时，若则正反应自发，若 则逆反应自发，若 反应达到化学平衡。对于一个均为正的反应，下列可以使其正向进行的是

A．置于低温条件下

B．置于高温条件下

C．加入合适的催化剂

D．将产物及时分离

3．奥地利物理学家Boltzmann首次把熵和混乱度定量地联系起来，即S=klnΩ(k为Boltzmann常数，Ω为混乱度，也即微观状态数，可粗略地看作空间排列的可能性数目)。在相同的温度和压强下，下列关于熵的大小排序不正确的是

A．相同质量时：C(s，金刚石)＞C(s，石墨)＞C(s，富勒烯)

B．1molSO2(g)>lmolCO2(g)＞1molO2(g)＞1molH2(g)

C．2molH2O(g)＞1molH2O(g)＞lmolH2O(1)＞1molH2O(s)

D．1molCH3CH2CH3(g)＞lmolCH3CH3(g)＞lmolCH4(g)

4．下列有关叙述正确的是

A．A B．B C．C D．D

5．下列说法正确的是

A．等物质的量的硫蒸气和固体硫分别完全燃烧，后者放出热量多

B．镀锡铁皮的镀层破损后，铁皮依然受到保护

C．若，，则化学反应在任何温度下都能自发进行

D．开发清洁能源，提高能源的利用率有利于环境保护

6．运用相关化学知识进行判断，下列结论错误的是

A．某吸热反应能自发进行，因此该反应是熵增反应

B．可燃冰是甲烷与水在低温高压下形成的水合物晶体，因此可存在于海底

C．对于一个给定的反应，选择合适的催化剂可以大幅度提升正逆反应速率和反应物平衡转化率

D．铁与稀硫酸反应制取氢气，向溶液中加入少量的CuSO4固体可以加快化学反应速率

7．下列关于焓与熵的说法正确的是

A．焓与内能无关

B．化学反应的反应热等于反应的焓变

C．焓与物质的聚集状态有关，熵与物质的聚集状态无关

D．孤立体系(与环境没有物质交换和能量交换)的自发过程向着熵增方向进行

8．已知：25℃、101kPa下：

I.2Na(s)+O2(g)=Na2O(s)    △H=-412kJ·mol-1

II.2Na(s)+O2(g)=Na2O2(s)    △H=-511kJ·mol-1

III.2CO(g)+O2(g)=2CO2(g)    △H=-566kJ·mol-1

IV.Na2O2(s)+CO2(g)=Na2CO3(g)+O2(g)   △H=-226kJ·mol-1

下列说法正确的是

A．相同条件下，1mol[2Na(s)+O2(g)]的能量小于1mol[Na2O2(s)]的能量

B．低温不利于CO与Na2O2自发生成碳酸钠

C．反应I的活化能小于反应II的活化能

D．Na2O不可能分解为Na2O2和Na

9．下列变化过程属于熵增的是

A．N2(g) + 3H2(g)2NH3(g) B．NaOH(aq)+ HCl(aq) = NaCl(aq)+ H2O(l)

C．C(s) + CO2(g) =2CO(g) D．NH3(g) + HCl(g) = NH4Cl(s)

10．下列说法中，正确的是

A．冰在室温下自动熔化成水，这是熵减的过程

B．花香四溢、墨汁在水中扩散都是熵增的过程

C．能够自发进行的反应一定是放热反应

D．的反应均是自发进行的反应

二、填空题

11．请指出氨气与氯化氢气体的反应以及碳酸氢钠的分解反应是熵增加反应还是熵减小反应      、       。

12．北京奥运会“祥云”火炬燃料是丙烷(C3H8)，亚特兰大奥运会火炬燃料是丙烯(C3H6)。

已知：  

(1)丙烷分子中极性键和非极性键数目的比值为       。

(2)丙烷的二氯代物有       种。

(3)上述两个反应能在       条件下自发进行。

(4)相同条件下，反应的       。

13．化学反应方向的综合判据是判断反应能否白专进行的关键。由于反应的焓变、熵变随温度的变化较小，假设它们不随温度变化，根据下表数据。

(1)根据表中数据可知：反应①在      下(填“高温”、“低温”、“任何温度)正向能自发进行。

(2)有人提出采用适当的催化剂，用热分解法分解CO2，以减少CO2的排放，你认为是否可行？           (填“是”或“否”)。阐述判断的理由           。

(3)利用综合判据，计算反应③能正向自发进行的温度范围           。(写出过程)

14．按要求完成下列问题。

(1)汽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)，已知反应的△H>0，判断该设想能否实现         (填“能”或“不能”)，并简述原因                。

(2)甲烷的烧热△H = - 890.3kJ/mol，写出甲烷的燃烧热的热化学方程式：                  。

15．地下水中的氮污染主要是由引起的，人们对的转化进行了长时间的研究，目前主要有物理方法、化学方法和生物方法，其中化学方法主要包含活泼金属还原法和催化反硝化法。催化反硝化法是一种经济可行的脱氮方法，其原理是在Pd/Cu双金属催化剂作用下，将硝酸盐还原成氮气：。

(1)下列说法错误的是       (填序号)。

A．氮肥溶于水的过程中熵值增大

B．在酸性条件下，活泼金属与反应属于自发反应

C．Pd/Cu双金属催化剂是该反应是否能自发发生的决定因素

(2)已知：的，(a、b均为正值)，该反应       (填“能”“不能”或“无法判断是否能”)自发进行。

16．请回答下列问题：

(1)写出N2H的电子式           。

(2)CH4、H2O、H2S沸点由低到高的顺序是           。

(3)判断2H2(g)+O2(g)=2H2O(l)反应的自发性并说明理由           。

17．请你判断以下过程是熵增加过程还是熵减小过程。

(1)C2H5OH(l)=C2H5OH(s)   

(2)N2O4(g)=2NO2(g)   

(3)O2(g)+Cu(s)=CuO(s)   

(4)NH3(g)+HCl(g)=NH4Cl(s)   

(5)N2(g)+3H2(g)=2NH3(g)   

18．填空。

(1)(2023·湖北宜昌市协作体高二上学期期中)甲烷是重要的气体燃料和化工原料，由CH4制取合成气(CO、H2)的反应原理为CH4(g)＋H2O(g)⇌CO(g)＋3H2(g)  ΔH>0。当体系温度等于TK时ΔH−TΔS=0，温度大于T时ΔH−TΔS           (填“>”“<”或“=”)0。

(2)(2023·四川内江市高二上学期期末)反应I(2NH3(g)＋CO2(g)⇌H2NCOONH4 ΔH1<0)在           (填“高温”、“低温”或“任何温度”)下能自发进行。

(3)(2023·新疆生产建设兵团部分名校高二上学期期中)已知：H2(g)＋C2H4(g)⇌C2H6(g)  ΔH=-137kJ·mol-1。该反应在           (填“低温”、“高温”或“任何温度”)下能自发进行。

19．已知甲烷隔绝空气在不同温度下有可能发生如下两个反应：①CH4(g)=C(s)＋2H2(g)，②2CH4(g)=C2H2(g)＋3H2(g)。某同学为了得到用天然气制取炭黑的允许温度范围和最佳温度，在图书馆查到了如下热力学数据：反应①的ΔH(298 K) =74.848 kJ·mol-1，ΔS(298 K)=80.674 J·mol-1·K-1；反应②的ΔH(298 K)=376.426 kJ·mol-1，ΔS(298 K)=220.211 J·mol-1·K-1。已知焓变和熵变随温度变化很小。请帮助这位同学考虑如下问题：

(1)判断反应②高温自发还是低温自发：       (填“高温”或“低温”)。

(2)通过计算判断反应①在常温下能否自发进行       (填“能”或“不能”)。

(3)求算制取炭黑的允许温度范围       。

20．判断下列反应的熵值的变化，在横线上填入“增大”“减小”或“不变”。

(1)：       。

(2)：       。

三、实验题

21．（1）用酸性KMnO4和H2C2O4(草酸)反应研究影响反应速率的因素，离子方程式为2MnO+5H2C2O4+6H+=2Mn2++10CO2↑+8H2O。一实验小组欲通过测定单位时间内生成CO2的速率，探究某种影响化学反应速率的因素，设计实验方案如下(KMnO4溶液已酸化)，实验装置如图甲所示：

①该实验探究的是   因素对化学反应速率的影响。相同时间内针筒中所得CO2的体积大小关系是   >   (填实验序号)。

②若实验I在2min末收集了4.48mLCO2(标准状况下)，则在2min末，c(MnO)=   mol·L-1(假设混合溶液的体积为50mL)。

③除通过测定一定时间内CO2的体积来比较反应速率外，本实验还可通过测定   来比较化学反应速率。

④小组同学发现反应速率变化如图乙，其中t1~t2时间内速率变快的主要原因可能是：   ，产物Mn2+是反应的催化剂。

（2）①在汽车上安装三元催化转化器可实现反应：2NO(g)+2CO(g)N2(g)+2CO2(g) ΔH<0。则该反应在(填“高温”“低温”或“任何温度”)   下能自发进行。

②在某温度下，2L密闭容器中充入NO、CO各0.4mol进行反应，测得NO物质的量变化如图1所示，5min末反应达到平衡。第6min继续加入0.2mol NO、0.2mol CO、0.2mol CO2和0.3mol N2，请在图1中画出到9min末反应达到平衡NO的物质的量随时间的变化曲线   。

22．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，化学方程式如下：2NO+2CO   2CO2+N2，为了测定在某种催化剂作用下的反应速率，在某温度下用气体传感器测得不同时间的NO和CO浓度如表：

请回答下列问题(均不考虑温度变化对催化剂催化效率的影响)：

（1）在上述条件下反应能够自发进行，则反应的△H        0(填写“＞”、“＜”、“=”)。

（2）前2s内的平均反应速率v(N2)=                     。

（3）假设在密闭容器中发生上述反应，投入相等的反应物，反应刚开始时下列措施能提高NO反应速率的是       。

A．选用更有效的催化剂             B．升高反应体系的温度

C．降低反应体系的温度             D．缩小容器的体积

（4）研究表明：在使用等质量催化剂时，催化剂比表面积会影响化学反应速率。为了分别验证温度、催化剂比表面积对化学反应速率的影响规律，某同学设计了三组实验，部分实验条件已经填在下面实验设计表中，请在下表中填入剩余的实验条件数据。

通过这3组实验，可以得出的温度、催化剂比表面积对化学反应速率的影响规律是                                                           .

参考答案：

1．D

2．B

3．A

4．D

5．D

6．C

7．D

8．C

9．C

10．B

11．     熵减小     熵增加

12．(1)4:1

(2)4

(3)高温

(4)+124.2

13．(1)任何温度

(2)     否     该反应为吸热、墒减的化学反应，在任何温度下都不能正向自发进行

(3)，则，解得，即低于时反应③能正向自发进行

14．(1)     不能     因为该反应的△H＞0，△S＜0，所以△G＞0，为非自发反应

(2)CH4(g)+2O2(g)=CO2(g)+2H2O(l)△H=-890.3kJ•mol-1

15．     C     无法判断是否能

16．(1)

(2)CH4<H2S<H2O

(3)该反应在低温条件下自发，因为该反应的ΔH<0，ΔS<0

17．(1)熵减小

(2)熵增大

(3)熵减小

(4)熵减小

(5)熵减小

18．(1)＜

(2)低温

(3)低温

19．(1)高温

(2)不能

(3)927.8～1 709.4 K

20．     减小     不变

21．     浓度     II

     I

     0.0052     KMnO4溶液完全褪色所需时间或产生相同体积气体所需的时间     反应放热     低温    

22．     ＜     1.88×10-4 mol·L－1·s－1     ABD     在其他条件相同时，温度越高，催化剂比表面积越大，化学反应速率越快。