高中第二单元 化学反应的方向与限度第1课时当堂达标检测题

第1课时　化学反应的方向

必备知识基础练进阶训练第一层

知识点一自发过程和自发反应

1.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．自发反应的现象一定非常明显，非自发反应的熵一定减小

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

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

2．下列过程是非自发的是(　　)

A．水由高处向低处流    B．煤炭的燃烧

C．铁在潮湿空气中生锈    D．室温下水结成冰

3．下列过程是自发的是(　　)

A．雷电固氮

B．热水变冷水

C．植物的光合作用

D．工业上用NaCl和水制备NaOH、Cl2和H2

4．回答下列问题：

(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)下列反应中，在高温下不能自发进行的是________(填字母)。

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)

知识点二化学反应进行方向的判据

5.(日常生活情境)下列过程的方向能用焓判据判断的是(　　)

A．湿的衣服经过晾晒变干

B．硝酸铵溶于水

C．水蒸气凝结成水

D．CaCO3(s)===CaO(s)＋CO2(g)　ΔH>0

6．下列对熵变的判断中不正确的是(　　)

A．少量的食盐溶于水中：ΔS>0

B．碳和氧气反应生成CO(g)：ΔS>0

C．气态水变成液态水：ΔS>0

D．CaCO3(s)受热分解为CaO(s)和CO2(g)：ΔS>0

7．25 ℃、1.01×105 Pa时，反应：2N2O5(g)===4NO2(g)＋O2(g)　ΔH＝＋56.7 kJ·mol－1能自发进行，其原因是(　　)

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．熵增效应大于能量效应

关键能力综合练进阶训练第二层

一、选择题：每小题只有一个选项符合题意。

1．已知：(NH4)2CO3(s)===NH4HCO3(s)＋NH3(g)　ΔH＝＋74.9 kJ·mol－1。下列说法正确的是(　　)

A．该反应中熵变、焓变皆大于0

B．该反应是吸热反应，因此一定不能自发进行

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能自发进行

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

2．(生产环保情境)实现“节能减排”和“低碳经济”的一个重要课题就是如何将CO2转化为可利用的资源。目前工业上有一种方法是用CO2来生产燃料甲醇，一定条件下发生反应：CO2(g)＋3H2(g)⇌CH3OH(g)＋H2O(g)。

如图表示该反应过程中能量(单位为kJ·mol－1)的变化，关于该反应的下列说法中，正确的是(　　)

A．ΔH>0，ΔS>0

B．ΔH>0，ΔS<0

C．ΔH<0，ΔS<0

D．ΔH<0，ΔS>0

3．“熵”表示体系的混乱度，它的符号是“S”。下列变化中，ΔS<0的是(　　)

A．3Fe(s)＋4H2O(g)===Fe3O4(s)＋4H2(g)

B．2NO2(g)===N2O4(l)

C．2IBr(l)===I2(s)＋Br2(g)

D．(NH4)2CO3(s)===2NH3(g)＋CO2(g)＋H2O(g)

4．下列反应属于非自发反应的是(　　)

A．钠与水反应

B．氢气在氧气中燃烧生成水

C．水分解变成氢气和氧气

D．氨气和氯化氢相遇变成氯化铵

5．对于化学反应方向的判断，下列说法中正确的是(　　)

A.温度、压强一定时，放热的熵减小的反应一定能自发进行

B．温度、压强一定时，焓因素和熵因素共同决定一个化学反应的方向

C．反应焓变是决定反应能否自发进行的唯一因素

D．固体的溶解过程与熵变无关

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·mol－1，ΔS＝－6.61 J·mol－1·K－1)(　　)

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

7．下列内容与结论相对应的是(　　)

8.橡皮筋在拉伸和收缩状态时结构如图，在其拉伸过程中放热。25 ℃、101 kPa时，下列过程的焓变、熵变和自发性与橡皮筋从拉伸状态到收缩状态一致的是(　　)

A．CaCO3(s)===CaO(s)＋CO2(g)

B．NaOH的溶解

C．2H2(g)＋O2(g)===2H2O(l)

D．Ba(OH)2·8H2O(s)＋2NH4Cl(s)===BaCl2(s)＋2NH3(g)＋10H2O(l)

9．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大，固态时熵值最小

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

D．恒温恒压下，ΔH<0且ΔS>0的反应一定不能自发进行

10．已知ΔG＝ΔH－TΔS，当ΔG<0时，反应能自发进行，当ΔG>0时，反应不能自发进行。下列说法中正确的是(　　)

A．自发反应的实现与反应条件无关

B．熵增加且放热的反应一定是自发反应

C．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

D．凡是放热反应都是能自发进行的反应，而吸热反应都是不能自发进行的反应

二、非选择题

11．氨的工业合成工艺的成熟推动了人类文明的进步，不少科技工作者为了寻找廉价的氨的制备方法，进行了前赴后继的探索性工作。用氢气和氮气合成氨是一个可逆反应，化学方程式为N2＋3H2⇌2NH3。已知，在常温下，1 g H2完全转化为NH3，放出的热量为15.4 kJ。

(1)请写出该反应的热化学方程式：________________________________________________________________________。

(2)如果一个反应的ΔH－TΔS<0，则该反应能够自发进行。已知上述氨的合成反应的ΔS＝－198.2 J·mol－1·K－1，则其在常温下________(填“能”或“不能”)自发进行。

12．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·mol－1　ΔS＝160.4 J·mol－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·mol－1，|ΔH－TΔS|＝17 kJ·mol－1，则下列判断正确的是________(填字母)。

A.ΔH>0　ΔH－TΔS<0

B．ΔH<0　ΔH－TΔS>0

C．ΔH>0　ΔH－TΔS>0

D．ΔH<0　ΔH－TΔS<0

第1课时　化学反应的方向

必备知识基础练

1．答案：C

解析：不能仅仅根据焓变判断反应的自发性，放热反应不一定都是自发进行的，吸热反应也可能是自发进行的，A项错误；自发进行的反应，其现象不一定非常明显，非自发反应的熵不一定减小，B项错误；根据反应C(s)＋CO2(g)⇌2CO(g)常温下不能自发进行可知，该反应的ΔH－TΔS>0，又知该反应ΔS>0，则该反应的ΔH>0，C项正确；反应2Mg(s)＋CO2(g)===C(s)＋2MgO(s)能自发进行，则ΔH－TΔS<0，因ΔS<0，则ΔH<0，D项错误。

2．答案：D

3．答案：B

解析：雷电固氮是N2和O2借助雷电这一外力生成NO，是非自发的，A项错误；热水变冷水能量降低，是自发的，B项正确；植物的光合作用是CO2和H2O在叶绿素的作用下借助光能转化为糖类和O2，是非自发的，C项错误；工业上用NaCl和水制备NaOH、Cl2和H2是电解饱和食盐水，借助电能，是非自发的，D项错误。

4．答案：(1)该反应是ΔH>0，ΔS<0的反应，任何温度下均不能自发进行　(2)a

解析：(1)该反应ΔH>0，ΔS<0，根据ΔG＝ΔH－TΔS，ΔG>0，故不能实现该反应。

(2)a、b、c、d的ΔH>0，b、c、d反应的ΔS>0。高温下，ΔH－TΔS<0时，反应才能自发进行。a的ΔS<0，ΔH－TΔS>0，所以在高温时该反应不能自发进行。

5．答案：C

解析：湿衣服晾晒变干是衣服中的水吸收能量变为水蒸气的过程，不能用焓判据判断；硝酸铵溶于水为熵增加的过程，不能用焓判据判断；水蒸气凝结成水放出热量，可用焓判据判断；CaCO3分解为吸热反应，不能用焓判据判断。

6．答案：C

解析：食盐溶于水是典型的熵增加过程：2C(s)＋O2(g)===2CO(g)，气体的物质的量增大，为熵增加的反应；气态水变成液态水是体系混乱度减小的过程，为熵减小的过程；CaCO3(s)的分解产生了气体，为熵增加的反应。

7．答案：D

解析：根据熵判据，该反应是熵增反应，能自发进行；根据焓判据，该反应是吸热反应，不能自发进行。事实上该反应能自发进行，说明熵增效应大于能量效应。

关键能力综合练

1．答案：A

解析：根据热化学方程式可知该反应中熵变、焓变都大于0，A项正确；该反应是吸热反应，但也是熵增大的反应，所以一定条件下可以自发进行，B项错误；碳酸盐分解反应中熵增加，但不是在任何条件下碳酸盐分解都能够自发进行，如CaCO3的分解仅在高温下自发，C项错误；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项错误。

2．答案：C

解析：根据反应过程中能量变化的情况可知反应物的总能量高于生成物的总能量，反应放热，ΔH<0；该反应发生后气体的物质的量减小，ΔS<0。

3．答案：B

解析：B项中的反应是由气体转化为液体，混乱度减小，ΔS<0。

4．答案：C

5．答案：B

解析：化学反应的方向由焓变和熵变共同决定，不能仅用焓变或熵变判断反应的方向。

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

7．答案：B

解析：物质由气态变为液态，混乱度减小，即ΔS<0，A项不符合题意；硝酸铵溶于水是吸热的熵增加过程，ΔS>0，反应可自发进行，B项符合题意；ΔH>0，ΔS>0，根据复合判断可知，高温时ΔH－TΔS<0，即高温条件下，反应能自发进行，C项不符合题意；由ΔH<0，ΔS>0知，ΔH－TΔS<0，故该反应在任意温度下都能自发进行，D项不符合题意。

8．答案：D

解析：拉伸过程中放热，则从拉伸状态到收缩状态的焓变为正值，且混乱度增大，熵变为正值，该过程为自发进行。A项，CaCO3分解为吸热反应，熵变为正值，但25 ℃时该过程不能自发进行；B项，NaOH的溶解放热；C项为放热反应；D项为吸热反应，且熵增大，为自发进行的过程。

9．答案：B

解析：ΔH>0且ΔS<0的反应，即使改变条件也不能自发进行，A错误；熵是指体系的混乱程度，相同物质的量的同种物质：S(g)>S(l)>S(s)，B正确；反应能自发进行的判据是ΔH－TΔS<0，由反应方程式NH3(g)＋HCl(g)===NH4Cl(s)可知，该反应的ΔS<0，要使ΔH－TΔS<0，必须满足ΔH<0，C错误；恒温恒压下，ΔH<0且ΔS>0的反应，ΔH－TΔS<0，反应一定可以自发进行，D错误。

10．答案：B

解析：ΔG与温度T相关，则自发反应的实现与反应条件有关，A错误；熵增加且放热的反应，ΔS>0、ΔH<0，则ΔG＝ΔH－TΔS<0，反应一定能自发进行，B正确；反应能否自发进行，由熵变、焓变和反应温度共同决定，所以熵增加、熵减小或熵不变的反应都可能自发进行，C错误；放热反应或吸热反应都可能自发进行，D错误。

11．答案：(1)N2(g)＋3H2(g)⇌2NH3(g)　ΔH＝－92.4 kJ·mol－1

(2)能

解析：(2)ΔH－TΔS＝－92.4 kJ·mol－1－298 K×(－0.198 2 kJ·mol－1·K－1)<0，所以常温下该反应可以自发进行。

12．答案：(1)不能　(2)能　(3)1 112 K　(4)A

解析：(1)该反应的ΔG＝ΔH－T·ΔS＝178.3 kJ·mol－1－298.15 K×0.160 4 kJ·mol－1·K－1≈130.5 kJ·mol－1，ΔG>0，所以不能自发进行。

(2)该反应的ΔH>0，ΔS>0，因此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·mol－1－T×160.4×10－3 kJ·mol－1·K－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一定小于0，根据方程式可知该反应的ΔS>0，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。