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2019-2020年高中化學 2.1《化學反應的方向》課堂練習 魯科版選修4 1．自發(fā)進行的反應一定是(　　) A．吸熱反應 B．放熱反應 C．熵增加反應 D．熵增加或者放熱反應 2．25℃和1.01105 Pa時，反應：2N2O5(g)===4NO2(g)＋O2(g)　ΔH＝56.76 kJmol－1自發(fā)進行的原因是(　　) A．是吸熱反應 B．是放熱反應 C．是熵減小的反應 D．熵增大效應大于能量效應 3．下列關于化學反應的自發(fā)性敘述正確的是(　　) A．焓變小于0而熵變大于0的反應肯定是自發(fā)的 B．焓變和熵變都小于0的反應肯定是自發(fā)的 C．焓變和熵變都大于0的反應肯定是自發(fā)的 D．熵變小于0而焓變大于0的反應肯定是自發(fā)的 4．下列反應中，在高溫下不能自發(fā)進行的是(　　) 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) 5．汽車尾氣(含烴類、CO、NO與SO2等)是城市主要污染源之一，治理的辦法之一是在汽車排氣管上裝催化轉化器，它使NO與CO反應生成可參與大氣生態(tài)循環(huán)的無毒氣體，反應原理：2NO(g)＋2CO(g)===N2(g)＋2CO2(g)，在298 K、101 kPa下，ΔH＝－113 kJmol－1、ΔS＝－145 Jmol－1K－1。下列說法中錯誤的是(　　) A．該反應中反應物的總能量高于生成物的總能量 B．該反應常溫下不能自發(fā)進行，因此需要高溫和催化劑 C．該反應常溫下能自發(fā)進行，高溫和催化劑只是加快反應的速率 D．汽車尾氣中的這兩種氣體會與血紅蛋白結合而使人中毒 6.工業(yè)上用赤鐵礦生產鐵，可以選擇的還原劑有C和H2。根據所學的知識判斷：哪一種還原劑可使反應自發(fā)進行的溫度較低？ 已知： Fe2O3(s)＋C(s)===2Fe(s)＋CO2(g) ΔH＝233.8 kJmol－1，ΔS＝0.279 kJmol－1K－1 Fe2O3(s)＋3H2(g)===2Fe(s)＋3H2O(g) ΔH＝98 kJmol－1，ΔS＝0.144 2 kJmol－1K－1 7．已知：反應CaCO3(s)===CaO(生石灰，s)＋CO2(g) ΔH(298.15 K)＝178.3 kJmol－1 ΔS(298.15 K)＝169.6 Jmol－1K－1。通過計算判斷此反應在室溫下能否自發(fā)進行，并粗略計算此反應能自發(fā)進行的最低溫度。 8．已知，一個可逆反應，若正反應為自發(fā)過程，則其逆反應為非自發(fā)過程，反之，亦然。 (1)已知2CO(g) CO2(g)＋C(s)，T＝980 K時ΔH－TΔS＝0。當體系溫度低于980 K時，估計ΔH－TΔS____0(填“大于”、“小于”或“等于”，下同)；當體系溫度高于980 K時，估計ΔH－TΔS____0。 SiO2(s)＋4HF(g)===SiF4(g)＋2H2O(g) ΔH(298.15 K)＝－94.0 kJmol－1 ΔS(298.15 K)＝－75.8 Jmol－1K－1， 設ΔH和ΔS不隨溫度而變化，則此反應自發(fā)進行的溫度是________________。 9．在298 K時，下列反應的ΔH依次為： C2H5OH(l)＋3O2(g)===2CO2(g)＋3H2O(l) ΔH1＝－1 366.8 kJmol－1 C(石墨)＋O2(g)===CO2(g) ΔH2＝－393.5 kJmol－1 H2(g)＋1/2O2(g)===H2O(l) ΔH3＝－285.8 kJmol－1 乙醇(C2H5OH)、氫氣、石墨和氧氣的熵值分別為：161.0 Jmol－1K－1、130.6 Jmol－1K－1、5.74 Jmol－1K－1、205.3 Jmol－1K－1，則298 K時，由單質生成1 mol 乙醇的ΔH、ΔS及ΔH－TΔS分別為多少？ 參考答案與解析 1．D　[自發(fā)進行的反應既可能是放熱反應，也可能是熵增加反應。當焓變和熵變的作用相反時，如果二者大小相差懸殊且某一因素占主導地位，則有時候焓變占主導因素，有時候熵變占主導因素。] 2．D　[熵增原理是解釋部分自發(fā)過程的判據。熵是體系混亂度的量度，體系的混亂度越高，有序性越低，熵值就越高。吸熱反應能夠自發(fā)進行，必定是熵增反應，并且熵增大效應大于能量效應。] 3．A　[ΔH<0，ΔS>0，該反應一定能自發(fā)進行；ΔH>0，ΔS<0，該反應一定不能自發(fā)進行；ΔH>0，ΔS>0，該反應在較高溫度下能自發(fā)進行；ΔH<0，ΔS<0，該反應在較低溫度下能自發(fā)進行。] 4．A　[若反應是吸熱反應，且熵減小，在任何溫度都不能自發(fā)進行，而A中由于反應吸熱且氣體體積減小，熵減小，故A正確。] 5．B　[該反應是放熱反應，反應物的總能量高于生成物的總能量，A項正確；常溫下，ΔH－TΔS＝－113 kJmol－1－298 K[－145 Jmol－1K－1]10－3 kJJ－1＜0，故常溫下該反應可自發(fā)進行，高溫和催化劑只是加快反應速率，B項錯誤，C項正確；CO和NO均會與血紅蛋白結合而使人中毒。] 6．用H2作還原劑時反應自發(fā)進行的溫度較低。 解析　根據ΔH－TΔS＝0為平衡狀態(tài)，ΔH－TΔS<0為自發(fā)狀態(tài)，故T>時該反應能自發(fā)進行。用C作還原劑時T1>＝＝838.0 K；用H2作還原劑時T2>＝＝679.6 K。故用H2作還原劑時，反應自發(fā)進行的溫度較低。 規(guī)律方法　涉及到焓變、熵變與化學反應方向的有關計算時，可以以判據ΔH－TΔS＝0時反應達平衡狀態(tài)，ΔH－TΔS<0時反應能自發(fā)進行，ΔH－TΔS>0時反應不能自發(fā)進行為依據，根據題給條件計算相應數據(如反應自發(fā)進行的溫度條件、反應中的ΔH和ΔS數值)，從而得出結論。 7．不能自發(fā)進行，1 051 K。 解析　ΔH－TΔS＝178.3 kJmol－1－298.15 K169.610－3 kJmol－1K－1＝127.7 kJmol－1>0，因此室溫下該反應不能自發(fā)進行。由于該反應為吸熱的熵增加反應，所以升高溫度可使ΔH－TΔS<0，使反應能自發(fā)進行。假定反應焓變與熵變不隨溫度變化，當T>ΔH/ΔS＝178.3 kJmol－1/(169.610－3 kJmol－1K－1)＝1 051 K時，ΔH－TΔS<0，碳酸鈣的分解反應能自發(fā)進行，即最低溫度為1 051 K。 8．(1)小于　大于　(2)小于1 240 K 解析　(1)C(s)＋CO2(g) 2CO(g)的反應為吸熱反應，ΔH＞0，則2CO(g) CO2(g)＋C(s)為放熱反應，ΔH＜0，且該反應的ΔS＜0，則當T＜980 K時，ΔH－TΔS<0，T＞980 K時，ΔH－TΔS＞0。 (2)由題給信息，要使反應能自發(fā)進行，須有ΔH－TΔS<0，即－94.0 kJmol－1－T(－75.8 Jmol－1K－1)10－3 kJJ－1<0，則T<＝1.24103 K。 9．ΔH＝－277.6 kJmol－1　ΔS＝－344.93 Jmol－1K－1 ΔH－TΔS＝－174.8 kJmol－1 解析　ΔH＝2ΔH2＋3ΔH3－ΔH1＝2(－393.5 kJmol－1)＋3(－285.8 kJmol－1)－(－1 366.8 kJmol－1)＝－277.6 kJmol－1 ΔS＝161.0 Jmol－1K－1－3130.6 Jmol－1K－1－25.74 Jmol－1K－1－1/2205.3 Jmol－1K－1＝－344.93 Jmol－1K－1 ΔH－TΔS＝－277.6 kJmol－1－298 K(－344.9310－3 kJmol－1K－1)＝－174.8 kJmol－1