


高中第三节 化学反应的方向练习题
展开1.下列说法正确的是
A.非自发的反应一定可以通过改变条件使其成为自发反应
B.相同物质的量的同种物质气态时熵值最小,固态时熵值最大
C.反应NH3(g)+HCl(g)=NH4Cl(s)在室温下可自发进行,则该反应的
D.恒温恒压下,且的反应一定不能自发进行
2.下列说法正确的是
A.凡是放热反应都是自发的,因为吸热反应都是非自发的
B.自发反应的熵一定增大,非自发反应的熵一定减小
C.常温下,反应不能自发进行,则该反应的
D.反应能自发进行,则该反应的
3.25℃、1.01×105Pa时,反应2N2O5(g)=4NO2(g)+O2(g) ΔH=+109.8kJ·ml-1,该反应能自发进行的原因是
A.该反应是吸热反应B.该反应是放热反应
C.该反应是熵减小的反应D.该反应的熵增大效应大于能量效应
4.拿破仑在俄国时,当时法国士兵军服的纽扣都是用金属锡做的。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。试分析现把白锡制成的器皿放在0℃、100kPa的室内存放,它会不会变成灰锡而不能再继续使用?已知:在0℃、100kPa条件下白锡转化为灰锡反应的焓变和熵变分别为ΔH=-2.1809kJ·ml-1,ΔS=-6.6J·ml-1·K-1。
A.会变B.不会变C.不能确定D.升高温度才会变
5.化学反应进行的方向是一个比较复杂的问题。下列有关说法正确的是
A.反应的
B.在不同状态时的熵值:
C.反应 能否自发进行与温度有关
D.或的反应一定能自发进行
6.反应CH3OH(l)+NH3(g)=CH3NH2(g)+H2O(g)在某温度自发向右进行,若反应的|ΔH|=17 kJ·ml-1,|ΔH-TΔS|=17 kJ·ml-1,则下列正确的是
A.ΔH>0,ΔH-TΔS<0B.ΔH<0,ΔH-TΔS>0
C.ΔH>0,ΔH-TΔS>0D.ΔH<0,ΔH-TΔS<0
7.工业合成氨原理反应总方程式为N2(g) + 3H2(g)⇌2NH3(g),包含多个基元反应,其反应机理如图所示,已知各物质在催化剂表面吸附放出能量。下列说法错误的是
A.从充入反应物到A处,物质的能量降低,表示N2、H2在催化剂表面吸附过程放热,物质由气态转化为液态,该过程ΔS>0
B.B→C过程决定了总反应的速率
C.工业合成氨选择温度为700K,主要考虑催化剂在此温度下活性较高
D.由图象可知氨气分解为吸热反应
8.自由能的变化(△G)是反应方向判断的复合判据:△G=△H﹣T△S,△G<0时,反应正向自发进行。已知工业上常利用CH4和H2O来制备水煤气,原理为CH4(g)+H2O(g)=CO(g)+3H2(g)△H>0 则下列说法正确的是( )
A.△S>0,高温下能自发B.△S<0,高温下能自发
C.△S<0,低温下能自发D.△S>0,任何温度下能自发
9.下列说法中错误的是
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△H<0
B.NH4Cl(s)=NH3(g)+HCl(g)室温下不能自发进行,说明该反应的△H >0
C.若△H<0,△S>0,化学反应在任何温度下都能自发进行
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
10.运用相关化学知识进行判断,下列结论错误的是
A.反应NH4HCO3(s)=NH3(g)+H2O(g)+CO2(g) ΔH=+185.57 kJ·ml-11能自发进行,是因为体系有自发地向混乱度增大的方向转变的倾向。
B.增大反应物浓度可加快反应速率,因此用浓硫酸与铁反应可以加快反应速率。
C.NH4F水溶液中含有HF,因此NH4F溶液不能存放在玻璃试剂瓶中。
D.CH3COOH(aq)+NaOH(aq)=CH3COONa(aq)+H2O(l) ΔH=a kJ·ml-1,HCl(aq)+NaOH(aq)=NaCl(aq)+H2O(l)ΔH=b kJ·ml-1,因醋酸电离吸热,所以a>b
11.下列对化学反应预测正确的是( )
A.AB.BC.CD.D
12.已知下列过程都能自发进行,其中不能用“焓判据”解释的是
A.2Na(s)+Cl2(g)=2NaCl(s) ΔH<0
B.C3H8(g)+5O2(g)=3CO2(g)+4H2O(l) ΔH<0
C.2NH4Cl(s)+Ca(OH)2(s)=2NH3(g)+CaCl2(s)+2H2O(l) ΔH>0
D.2Mg(s)+O2(g)=2MgO(s) ΔH<0
二、填空题(4大题)
13.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。这时打开瓶塞,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)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: 。
14.铁触媒催化合成氨经历下图所示①⑧步基元反应(从状态I至状态VⅡ):
上图中“ad”表示吸附在催化剂表面的物质。
完成下列问题:
(1)催化反应往往经过物质在催化剂表面的“吸附”过程和脱离催化剂表面的“脱附”过程。其中,“吸附”过程是上图中的第 步基元反应,“脱附”过程是 (填“吸热”或“放热”)过程。
(2)根据上图计算合成氨反应的焓变: △H= 。
(3)上述反应的△S 0(填“>”、“<”或“=”)。已知:反应的,则合成氨反应能自发进行的温度是 。
A.25℃ B.125℃ C.225℃ D.325℃
15.固氮的方式除了有天然固氮,还有人工固氮。合成氨工业的巨大成功,改变了世界粮食生产的历史,解决了人类因人口增长所需要的粮食。
I.在Haber-Bsch工艺开发前,Frank于1908年开发了一种通过碳化钙合成氨的方法。
(1)写出以N2、H2O和C为原料合成NH3的反应热化学方程式 。
(2)根据热化学方程式,说明碳化钙合成氨的方法的缺点 。
Ⅱ.1913年,Haber-Bsch发明的催化合成氨技术实现了工业化生产:
(3)关于该反应的△H与△S判断正确的是_______。
A.△H与△S均大于0B.△H与△S均小于0
C.△H大于0,△S小于0D.△H小于0,△S大于0
(4)将N2与H2以体积比1:3置于恒容密闭容器中发生上述反应,下列能说明反应达到平衡状态的是_______。
A.体系压强保持不变
B.混合气体密度保持不变
C.N2和H2的体积比保持不变
D.混合气体的平均相对分子质量保持不变
16.(1)已知在、时,反应,,若该反应的和不随温度变化而变化,则保持该反应能自发进行的温度应低于 (结果保留整数)。
(2)已知:,则水的沸点是 (结果保留1位小数)。
(3)已知在时,由石墨转化为金刚石的反应的,,石墨的熵S石,则金刚石的熵S金= ,这两种碳的同素异形体中更有序的是 。
选项
化学方程式
已知条件
预测
A
M(s)= X(g)+Y(s)
ΔH>0
它是非自发反应
B
4M(s)+N(g)+2W(l)= 4Q(s)
常温下,自发进行
ΔH>0
C
4X(g)+5Y(g)= 4W(g)+6G(g)
能自发反应
ΔH一定小于0
D
W(s)+G(g)= 2Q(g)
ΔH<0
任何温度都自发进行
参考答案:
1.C
【详解】A.非自发的反应是在任何条件下均不能自发进行的反应,故A错误;
B.同一种物质的熵:气态>液态>固态,即相同物质的量的同种物质气态时熵值最大,固态时熵值最小,故B错误;
C.反应NH3(g)+HCl(g)=NH4Cl(s)的,时反应能自发进行,该反应室温下可自发进行,则,故C正确;
D.恒温恒压下,且的反应在任何条件下均有,即且的反应一定能自发进行,故D错误;
故选:C。
2.C
【详解】A.焓变是影响反应自发性的一个因素,但不是唯一因素;放热反应不一定都能自发进行,故A错误;
B.焓变是影响反应自发性的一个因素,但不是唯一因素;熵增的反应易发生,自发反应的熵不一定增大,非自发反应的熵不一定减小,故B错误;
C.反应的,常温下不能自发进行,则该反应的,故C正确;
D.反应的,能自发进行,则该反应的,故D错误;
选C。
3.D
【详解】该反应是吸热反应,能够自发进行是由于该反应为熵增大的反应,并且熵增效应大于能量效应,故选D。
4.A
【详解】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,在0 ℃、100 kPa条件下,白锡会不会变为灰锡的问题就转化为求算ΔH-TΔS值的问题。ΔH-TΔS=-2 180 J·ml-1-273 K×(-6.61 J·ml-1·K-1)=-375.47 J·ml-1<0,因此在该条件下白锡会变为灰锡。
答案选A。
5.C
【详解】A.反应的气体分子数减少,该反应的,选项A错误;
B.同一物质在固态时的熵值小于气态时的熵值,选项B错误;
C.反应的气体分子数增加,,又因为,时,反应能自反进行,因此选项所给反应能否自发进行与温度有关,选项C正确;
D.且的反应一定能自发进行,选项D错误;
答案选C。
6.A
【详解】该反应在一定温度下能够自发的向右进行,这说明此温度下(ΔH-TΔS)<0,则(ΔH-TΔS)=- 17 kJ·ml-1,若ΔH=-17 kJ·ml-1,则TΔS=0,这显然不可能,所以ΔH=17 kJ·ml-1,大于0,综上所述ΔH>0,ΔH-TΔS<0,故答案为A。
7.A
【详解】A.从充入反应物到A处,表示N2、H2在催化剂表面的吸附过程,该过程ΔS<0,A错误;
B.在整个转化过程中,B→C过程的活化能最大,所以此过程决定了总反应的速率,B正确;
C.合成氨反应为放热反应,之所以选择700K的温度,主要是考虑催化剂在此温度下活性较高,C正确;
D.由图象可知,合成氨反应N2(g) + 3H2(g)⇌2NH3(g) △H= -92kJ∙ml-1,则氨气分解为吸热反应,D正确;
故选A。
8.A
【详解】CH4(g)+H2O(g)=CO(g)+3H2(g) △H>0,反应发生使气体的物质的量增大,则△S>0,由于△H>0、△S>0,则在高温下△G<0,反应能自发进行,故合理选项是A。
9.D
【详解】A.2CaCO3(s)+2SO2(g)+O2(g)=2CaSO4(s)+ 2CO2(g),△S<0,在低温下能自发进行,则该反应的△H<0,故A正确;
B.NH4Cl(s)=NH3(g)+HCl(g) ,△S>0,室温下不能自发进行,说明该反应的△H >0,故B正确;
C.反应能自发进行,若△H<0,△S>0,化学反应在任何温度下都能自发进行,故C正确;
D.加入合适的催化剂能降低反应活化能,催化剂不能改变反应的焓变,故D错误;
选D。
10.B
【详解】A. 反应NH4HCO3(s)=NH3(g)+H2O(g)+CO2(g) ΔH=+185.57 kJ·ml-11能自发进行,是因为体系有自发地向混乱度增大的方向转变的倾向,故A正确;
B. 增大反应物浓度可加快反应速率,铁与稀硫酸反应本质是与氢离子反应,浓硫酸水的量少,电离的氢离子量少,且浓硫酸具有强氧化性,与铁发生钝化,故不能加快速率,B错误;
C. NH4F水溶液中含有HF,HF与玻璃会反应,因此NH4F溶液不能存放在玻璃试剂瓶中,故C正确;
D. CH3COOH(aq)+NaOH(aq)=CH3COONa(aq)+H2O(l) ΔH=a kJ·ml-1,HCl(aq)+NaOH(aq)=NaCl(aq)+H2O(l) ΔH=b kJ·ml-1,因醋酸电离吸热,因此醋酸与氢氧化钠放出的热量少,焓变大,所以a>b,故D正确。
综上所述,答案为B。
11.D
【详解】A.M(s)═X(g)+Y(s),反应中气体的化学计量数增大,为熵增大的反应,△S>0,△H>0,根据△H-T△S<0,在高温条件下能自发进行,故A错误;
B.4M(s)+N(g)+2W(l)═4Q(s)为气体的化学计量数减小的反应,△S<0,当△H>0时,△H-T△S>0,一定不能自发进行,故B错误;
C.4X(g)+5Y(g)═4W(g)+6G(g)反应为气体的化学计量数增大的反应,△S>0,所以当△H<0,一定满足△H-T△S<0,反应一定能够自发进行,当△H>0时,当高温时,△H-T△S<0,成立,可以自发进行,故C错误;
D.W(s)+G(g)═2Q(g)反应为气体的化学计量数增大的反应,△S>0,△H<0,则一定满足△H-T△S<0,反应能够自发进行,故D正确;
故选D。
【点睛】熟悉熵变与焓变与反应自发进行关系是解题关键,当△G=△H-T△S<0时,反应向正反应方向能自发进行。本题的易错点为C。
12.C
【详解】A.反应2Na(s)+Cl2(g)=2NaCl(s)是一个熵减小的反应,△S<0,要使△H-T△S<0,则△H必须小于0,所以反应能否自发进行主要取决于焓判据,故A正确;
B.反应C3H8(g)+5O2(g)=3CO2(g)+4H2O(l) 是一个熵减小的反应,△S<0,要使△H-T△S<0,则△H必须小于0,所以反应能否自发进行主要取决于焓判据,故B正确;
C.反应2NH4Cl(s)+Ca(OH)2(s)=2NH3(g)+CaCl2(s)+2H2O(l) △H>0,是吸热反应,要使△H-T△S<0,则△S必须大于0,所以反应能否自发进行主要取决于熵判据,故C错误;
D.反应2Mg(s)+O2(g)=2MgO(s)是一个熵减小的反应,△S<0,要使△H-T△S<0,则△H必须小于0,所以反应能否自发进行主要取决于焓判据,故D正确;
故答案为C。
13. C Ba(OH)2·8H2O+2NH4ClBaCl2+2NH3↑+10H2O 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,该反应常温下自发进行,从而产生了上述现象
【详解】(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,常温下自发进行,故有题述现象发生。
14.(1) ① 吸热
(2)-92kJ/ml
(3) < AB
【详解】(1)由图可知,“ad”表示吸附在催化剂表面的物质,从Ⅰ到Ⅱ的过程中N2和H2变成N2ad和H2ad,代表N2和H2吸附在催化剂的表面,则“吸附”过程是上图中的第①步基元反应;由图可知,NH3da转变为NH3即“脱附”过程吸收了热量,则“脱附”过程是吸热过程;
(2)由图可知,反应的焓变,则反应的焓变;
(3)反应为反应前后气体物质的量减小的反应,则反应的△S<0;反应的,则,由第(2)问可知,反应的焓变,反应要自发需满足,得,温度需低于462.3K即189.3℃反应可自发,故答案选AB。
15.(1)
(2)该反应是吸热反应,耗能大
(3)B
(4)AD
【详解】(1)①;
②;
③;根据盖斯定律,得反应 ;
(2)由热化学方程式得出该反应是吸热反应,耗能大;
(3)合成氨反应是放热反应是气体体积减少的反应,因此ΔH与ΔS均小于0;
(4)A.反应过程中气体分子数不断变化,即压强不断变化,当压强不变,可以说明达到平衡状态,故A正确;
B.各物质均为气体,混合气体总质量始终不变,恒容条件下气体总体积不变,则密度始终保持不变,不能判断是否达平衡状态,故B错误;
C.N2与H2以体积比1∶3投入,反应系数也是1∶3所以N2和H2的体积比是定值,不能判断是否达到平衡,故C错误;
D.各物质均为气体,混合气体总质量始终不变,反应过程中气体总物质的量不断变化,根据可知,当混合气体的平均相对分子质量保持不变,可以判断是否达平衡状态,故D正确;
答案选AD。
16. 金刚石
【详解】(1)在、时,题给反应的,,则有。要使反应能自发进行,需使,即,则,因此保持该反应能自发进行的温度应低于。
(2)在水沸腾时,,则。
(3)石墨转化为金刚石的反应为,,即,解得S金=。体系的熵值越小越有序,通过上述计算知,S金<S石,则金刚石比石墨更有序。
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