选择性必修1第二章 化学反应速率与化学平衡第三节 化学反应的方向练习

这是一份选择性必修1第二章 化学反应速率与化学平衡第三节 化学反应的方向练习，共7页。试卷主要包含了选择题，非选择题等内容，欢迎下载使用。

七 化学反应的方向


(30分钟 50分)





一、选择题(本题包括4小题,每小题5分,共20分)


1.(2020·唐山高二检测)下列变化中,熵增加的是( )


A.H2O(l)分解成H2(g)和O2(g)


B.一氧化氮与氧气反应生成二氧化氮


C.NaCl溶液中滴加少量AgNO3溶液


D.NH3(g)与HCl(g)反应生成NH4Cl(s)


【解析】选A。H2O(l)分解成H2(g)和O2(g),生成气体混乱度增大,熵增加,故A正确;一氧化氮与氧气反应生成二氧化氮,气体变少混乱度减小,熵减小,故B错误;NaCl溶液中滴加少量AgNO3溶液,生成氯化银沉淀,离子减少,混乱度减小,熵减小,故C错误;NH3(g)与HCl(g)反应生成固体NH4Cl(s),混乱度减小,熵减小,故D错误。


2.下列反应常温时能自发进行,并既能用焓判据又能用熵判据解释的是 ( )


A.H2SO4+2NH3(NH4)2SO4


B.2Na2O2+2H2O4NaOH+O2↑


C.2KClO32KCl+3O2↑


D.Ba(OH)2·8H2O+2NH4ClBaCl2+2NH3↑+10H2O


【解析】选B。H2SO4+2NH3(NH4)2SO4,物质由气态变为固态,则混乱度减小,熵值减小,根据熵判据是非自发反应,故A错误;2Na2O2+2H2O4NaOH+O2↑该反应为放热反应,而且熵增大,所以根据熵判据和焓判据都是自发反应,故B正确;2KClO32KCl+3O2↑,该反应为分解反应是吸热反应,根据焓判据是非自发反应,故C错误;Ba(OH)2·8H2O+2NH4ClBaCl2+NH3↑+10H2O,该反应是吸热反应,根据焓判据是非自发反应,故D错误。


【补偿训练】


(2020·南阳高二检测)下列反应在任何温度下均能自发进行的是( )


A.N2(g)+O2(g)2NO(g)


ΔH=+163 kJ·ml-1


B.Ag(s)+Cl2(g)AgCl(s)


ΔH=-127 kJ·ml-1


C.2HgO(s)2Hg(s)+O2(g)


ΔH=+91 kJ·ml-1


D.H2O2(l)O2(g)+H2O(l)


ΔH=-98 kJ·ml-1


【解析】选D。反应是吸热反应,ΔH>0,ΔS<0,ΔH-TΔS>0,任何温度下不能自发进行,故A错误;反应是放热反应,ΔH<0,ΔS<0,高温下不能自发进行,故B错误;反应是吸热反应,ΔH>0,ΔS>0,低温下不能自发进行,故C错误;反应是放热反应,ΔH<0,ΔS>0,ΔH-TΔS<0,任何温度下都能自发进行,故D正确。


3.(2020·咸阳高二检测)下列关于化学反应方向及其判据的说法错误的是


( )


A.1 ml H2O在不同状态时的熵值:S[H2O(l)]

B.放热反应都可以自发进行,而吸热反应不能自发进行


C.2KClO3(s)2KCl(s)+3O2(g) ΔH>0能否自发进行与温度有关


D.常温下,反应3Fe(s)+4H2O(g)Fe3O4(s)+4H2(g)不能自发进行,则该反应的ΔH>0


【解析】选B。物质聚集状态不同熵值不同,气体S>液体S>固体S,1 ml H2O在不同状态时的熵值:S[H2O(l)]0时反应不能自发进行,焓变小于零的反应,ΔH<0,若ΔS<0,高温下可以使ΔG>0,反应不能自发进行,熵变大于零的反应,ΔS>0,若ΔH>0,高温下可以使ΔG<0时反应可自发进行,故B错误;ΔH>0、ΔS>0,由ΔH-TΔS<0的反应可自发进行,可知能否自发进行与温度有关,故C正确;常温下,反应3Fe(s)+4H2O(g)Fe3O4(s)+4H2(g),ΔH-TΔS>0,反应一定不能自发进行,ΔS=0的反应,ΔH>0,故D正确。


4.2020年,全球暴发新型冠状病毒肺炎疫情。消毒剂成为市场短缺商品,双氧水是一种重要的消毒剂。





利用H2可制备H2O2:H2(g)+O2(g)H2O2(l) ΔH。


该反应分为如下两步进行


反应Ⅰ:H2(g)+X(l)Y(l) ΔH1


反应Ⅱ:……ΔH2


已知:X、Y为有机物,反应Ⅰ和反应Ⅱ都能自发进行。下列有关推断错误的是


( )


A.反应Ⅱ为O2(g)+Y(l)X(l)+H2O2(l) ΔH2


B.有机物X是催化剂


C.总反应中正反应活化能E1大于逆反应活化能E


D.ΔH1、ΔH2均小于0


【解析】选C。由反应Ⅰ+反应Ⅱ得总反应,所以反应Ⅱ为O2(g)+Y(l)X(l)+H2O2(l) ΔH2,A正确;根据反应可知,有机物X是催化剂,Y为中间产物,故B正确;反应Ⅰ、反应ⅡΔS<0,由ΔH-TΔS<0 的反应可自发进行,则ΔH1、ΔH2均小于0,又反应Ⅰ+反应Ⅱ得总反应,所以总反应ΔH<0,则总反应中的正反应的活化能小于逆反应的活化能,C错误,D正确。


二、非选择题(本题包括1小题,共10分)


5.(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)。


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:


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“=”)。


【解析】(1)由表中数据可知,温度越高,平衡常数越小,说明升高温度平衡向逆反应方向移动,故正反应为放热反应,即ΔH<0,根据反应自发进行的判据:ΔH-TΔS<0。得到此反应较低温度下有利于该反应自发进行;


(2)当温度增大时,反应Ⅱ的化学平衡常数K2也增大,说明温度升高有利于反应Ⅱ正向进行,则反应Ⅱ为吸热反应,其焓变ΔH2>0,反应Ⅱ为气体分子数增多的反应,随着反应进行,体系混乱度增大,则反应Ⅱ的ΔS2>0,所以反应Ⅱ自发进行的条件是高温,反应Ⅱ可由反应Ⅰ-反应Ⅲ得到,根据盖斯定律,ΔH2=ΔH1-ΔH3,由于ΔH2>0,所以ΔH1>ΔH3。


答案:(1)< 较低 (2)高温 >





一、选择题(本题包括1小题,共5分)


6.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。现把白锡制成的器皿放在0 ℃、100 kPa 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 ℃、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·ml-1,ΔS=-6.61 J·ml-1·K-1)( )


A.会变 B.不会变


C.不能确定D.升高温度才会变


【解析】选A。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反应白锡→灰锡的ΔH-TΔS值的问题。ΔH-TΔS=


-2 180.9 J·ml-1-273 K×(-6.61 J·ml-1·K-1)=-376.37 J·ml-1<0,因此在该条件下白锡会变为灰锡。


【补偿训练】


已知X(g)+3Y(g)2Z(g) ΔH>0,下列对该反应的说法中正确的是( )


A.ΔS>0


B.能自发进行


C.反应物总能量大于生成物总能量


D.在任何温度下都不能自发进行


【解析】选D。根据方程式知,反应前后气体计量数之和减小,则为熵减的反应,则ΔS<0,故A错误;ΔH>0、ΔS<0,则ΔG=ΔH-TΔS>0,所以不能自发进行,故B错误;该反应为吸热反应,则反应物总能量小于生成物总能量,故C错误;ΔH>0、ΔS<0,则ΔG=ΔH-TΔS>0,所以在任何温度下都不能自发进行,故D正确。


二、非选择题(本题包括1小题,共15分)


7.已知在 100 kPa、298.15 K时石灰石分解反应:


CaCO3(s)CaO(s)+CO2(g) ΔH=+178.3 kJ·ml-1 ΔS=160.4 J·ml-1·K-1,则:


(1)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“否”)成为反应方向的决定因素;


(3)若温度能决定反应方向,则该反应自发进行的最低温度为_______________;


(4)反应 CH3OH(l)+NH3(g)CH3NH2(g)+H2O(g)在高温下自发向右进行,若反应|ΔH|=17 kJ·ml-1,|ΔH-TΔS|=17 kJ·ml-1,则下列判断正确的是____________。


A.ΔH>0 ΔH-TΔS<0 B.ΔH<0 ΔH-TΔS>0


C.ΔH>0 ΔH-TΔS>0D.ΔH<0 ΔH-TΔS<0


【解析】(1)该反应的ΔG=ΔH-T·ΔS=178.3 kJ·ml-1-298.15 K×


0.160 4 kJ·ml-1≈130.5 kJ·ml-1,ΔG>0,所以不能自发进行;


(2)该反应的ΔG=ΔH-T·ΔS=178.3 kJ·ml-1-298.15 K×0.160 4 kJ·ml-1≈130.5 kJ·ml-1。ΔG>0,所以在100 kPa、298.15 K时,石灰石分解反应为非自发反应,但在高温的条件下能自发进行;


(3)要想反应能自发进行则需ΔG=ΔH-T·ΔS<0,178.3 kJ·ml-1-T×160.4×


10-3 kJ·ml-1=0,解得:T≈1 112 K;


(4)该反应在一定温度下能够自发向右进行,这说明ΔH-TΔS一定是小于0,根据方程式可知该反应的ΔS>0,所以如果ΔH<0,则该反应在任何温度下都是自发进行的,而该反应在高温下能够自发向右进行,因此该反应的反应热ΔH>0。


答案:(1)不能 (2)能 (3)1 112 K (4)A








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温度
250 ℃
300 ℃
350 ℃
K
2.041
0.270
0.012
125 ℃
225 ℃
325 ℃
K2
0.553 5
185.8
9 939.5
K3
1 577
137.5
28.14