2024-2025学年高中化学第二章化学反应速率和化学平衡4化学反应进行的方向课时作业含解析新人教版选修4

PAGEPAGE5课时作业10化学反应进行的方向时间：45分钟满分：100分一、选择题(每小题4分，共48分)1．下列说法正确的是(C)A．同一物质的固、液、气三种状态的熵值相同B．自发反应肯定是熵增大的反应，非自发反应肯定是熵减小或不变的反应C．自发反应在恰当条件下才能实现D．自发反应在任何条件下都能实现解析：同一物质：S(g)>S(l)>S(s)，A项错误。反应是否自发，是由熵变和焓变共同确定的，即ΔG＝ΔH－TΔS<0时，反应能自发进行，故自发反应的熵不肯定增大，也可能减小，B项错误。过程的自发性只能用于推断过程的方向，是否能实现还要看详细的条件，C项正确，D项错误。2．下列反应在常温下均为非自发反应，则在高温下仍为非自发反应的是(D)A．2Ag2O(s)=4Ag(s)＋O2(g)B．2Fe2O3(s)＋3C(s)=4Fe(s)＋3CO2(g)C．N2O4(g)=2NO2(g)D．6C(s)＋6H2O(l)=C6H12O6(s)解析：熵判据是指体系有自发地向混乱度增加的方向转变的倾向，因此将导致体系的熵增大即化学反应向着熵增加的方向进行。题述四个反应在常温下不能自发进行，其中A、B、C为熵增加的反应，在高温下可能为自发反应；但D为熵减小的反应，在高温下仍为非自发反应。3．下列自发反应可用焓判据来说明的是(D)A．Ba(OH)2·8H2O和氯化铵的反应B．2N2O5(g)=4NO2(g)＋O2(g)ΔH＝＋56.7kJ/molC．(NH4)2CO3(s)=NH4HCO3(s)＋NH3(g)ΔH＝＋74.9kJ/molD．2H2(g)＋O2(g)=2H2O(l)ΔH＝－285.8kJ/mol解析：焓判据可以说明放热过程可以自发进行，A项、B项和C项中的反应均为吸热反应。4．下列关于推断过程方向的说法正确的是(C)A．全部自发进行的化学反应都是放热反应B．高温高压条件下，石墨转化为金刚石是自发的化学反应C．由焓判据和熵判据组合而成的复合判据，将更适合于全部的过程D．同一物质的固、液、气三种状态的熵值相同解析：有些吸热反应也可自发进行，如反应2N2O5(g)=4NO2(g)＋O2(g)是吸热反应，又是熵增反应，A项不正确；高温高压条件下，石墨转化为金刚石，要向体系中输入能量，本质仍旧是非自发的，B项不正确；同一物质，气态时熵值最大，液态时熵值次之，固态时熵值最小，D项不正确。5．下列内容与结论相对应的是(B)选项内容结论AH2O(g)变成H2O(l)ΔS>0B硝酸铵溶于水可自发进行因为该反应的ΔS>0C一个反应的ΔH>0，ΔS>0反应肯定不能自发进行DH2(g)＋F2(g)=2HF(g)的ΔH＝－271kJ·mol－1，ΔS＝＋8J·mol－1·K－1反应在随意温度下都不能自发进行解析：物质由气态变为液态，混乱度减小，即ΔS<0，A项错误；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项正确；ΔH>0，ΔS>0时，依据复合判据可知，高温时ΔH－TΔS<0，即高温条件下，反应能自发进行，C项错误；由ΔH<0，ΔS>0知，ΔH－TΔS<0，故该反应在随意温度下都能自发进行，D项错误。6．下列反应在任何温度下都不能自发进行的是(B)A．2O3(g)=3O2(g)ΔH<0B．2CO(g)=2C(s)＋O2(g)ΔH>0C．N2(g)＋3H2(g)=2NH3(g)ΔH<0D．CaCO3(s)=CaO(s)＋CO2(g)ΔH>0解析：依据ΔG＝ΔH－TΔS可知，当ΔH>0，ΔS<0时，在任何温度下反应都不能自发进行，故选择B项。7．下列说法或说明错误的是(C)A．“NO2球”浸泡在冷水中，颜色变浅是因为发生反应：2NO2(g)N2O4(g)ΔH<0B．常温下，反应C(s)＋CO2(g)=2CO(g)不能自发进行，则该反应的ΔH>0C．肯定条件下，运用催化剂能加快反应速率并提高反应物的平衡转化率D．对于反应N2H4(l)=N2(g)＋2H2(g)ΔH＝－50.6kJ·mol－1，它在任何温度下都是自发的解析：A项，由该反应为反应前后气体体积减小的反应可知ΔS<0，又反应在低温下自发进行，推知ΔH<0，故正确；B项，由该反应为反应前后气体体积增加的反应，可知该反应的ΔS>0，由反应不能自发进行可知ΔH－TΔS>0，即ΔH>TΔS>0，故正确；C项，催化剂不能改变更学反应的方向，只能改变更学反应速率，故错误；D项，ΔH<0，由化学方程式可知ΔS>0，故正确。8．下列有关说法正确的是(C)A．SO2(g)＋H2O(g)=H2SO3(l)，该过程熵值增大B．SO2(g)=S(s)＋O2(g)ΔH>0，ΔS<0，该反应能自发进行C．SO2(g)＋2H2S(g)=3S(s)＋2H2O(l)ΔH<0，低温下能自发进行D．某温度下SO2(g)＋eq\f(1,2)O2(g)SO3(g)，解析：反应由气体物质生成液体物质是熵值减小的反应，A项不正确；ΔH>0，ΔS<0，反应不能自发进行，B项不正确；C项中是一个ΔH<0，ΔS<0的反应，由ΔH－TΔS可知，反应在低温下能自发进行，C项正确；D项中，不正确。9．下列说法正确的是(C)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．自发反应的现象肯定特别明显，非自发反应的熵肯定减小C．常温下，反应C(s)＋CO2(g)2CO(g)不能自发进行，则该反应的ΔH>0D．反应2Mg(s)＋CO2(g)=C(s)＋2MgO(s)能自发进行，则该反应的ΔH>0解析：不能仅仅依据焓变推断反应的自发性，放热反应不肯定都是自发进行的，吸热反应也可能是自发进行的，A项错误；自发进行的反应，其现象不肯定特别明显，B项错误；依据反应C(s)＋CO2(g)2CO(g)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。10．已知在等温等压条件下，化学反应方向的判据为：ΔH－TΔS<0反应能正向自发进行ΔH－TΔS＝0反应达到平衡状态ΔH－TΔS>0反应不能自发进行设反应A(s)=D(g)＋E(g)ΔH－TΔS＝(－4500＋11T)J·mol－1，要防止反应发生，温度必需(A)A．高于409KB．低于136KC．高于136K而低于409KD．低于409K解析：要防止反应发生，需满意ΔH－TΔS>0的条件，解不等式得T>409K。11．对下列过程的熵变的推断不正确的是(C)A．溶解少量食盐于水中，ΔS>0B．炭和氧气反应生成CO(g)，ΔS>0C．H2O(g)变成液态水，ΔS>0D．CaCO3(s)加热分解为CaO(s)和CO2(g)，ΔS>012．25℃和1.01×105Pa时，反应2N2O5(g)=4NO2(g)＋O2(g)ΔH＝＋56.7kJ/mol，自发进行的缘由是(D)A．是吸热反应B．是放热反应C．是熵削减的反应D．熵增大效应大于能量效应二、非选择题(52分)13．(12分)有A、B、C、D四个反应：反应ABCDΔH/kJ/mol10.51.80－126－11.7ΔS/J/(mol·K)30.0－113.084.0－105.0在任何温度下都能自发进行的反应是C；任何温度下都不能自发进行的反应是B；另两个反应中，在温度高于77℃时可自发进行的反应是A；在温度低于－161.6℃时可自发进行的反应是解析：本题考查了化学反应的复合判据。由焓判据和熵判据组合的复合判据ΔH－TΔS适合于全部过程和反应。当ΔH－TΔS<0时，反应能自发进行；当ΔH－TΔS>0，反应不能自发进行。在任何温度下都能自发进行的反应，ΔH－TΔS恒小于0，即ΔH<0，ΔS>0，满意此条件的为反应C；任何温度下都不能自发进行的反应，ΔH－TΔS恒大于0，即ΔH>0，ΔS<0，满意此条件的为反应B；反应A的复合判据ΔH－TΔS＝10500J/mol－T×30.0J/(mol·K)，当T>350K，即t>77℃时，ΔH－TΔS<0，反应能自发进行；反应D的复合判据ΔH－TΔS＝－11700J/mol＋T×105.0J/(mol·K)，当T<111.4K，即t<－161.6℃时，ΔH－TΔS<0，反应能自发进行。14．(12分)(1)化学反应：CaCO3(s)=CaO(s)＋CO2(g)ΔH(298K)＝＋178.2kJ/mol，ΔS(298K)＝＋169.6J/(mol·K)，常温下该反应不能(填“能”或“不能”)自发进行，CaCO3分解反应要自发进行，温度T应高于1_051K。(2)化学反应2NO(g)＋2CO(g)=N2(g)＋2CO2(g)，在298K、100kPa下，ΔH＝－113.0kJ/mol，ΔS＝－145.3J/(mol·K)，反应在常温下能(填“能”或“不能”)自发进行。(3)求反应2HCl(g)=H2(g)＋Cl2(g)标准熵变。已知：HCl(g)的S＝＋186.6J/(mol·K)，H2(g)的S＝＋130J/(mol·K)，Cl2(g)的S＝＋223J/(mol·K)，ΔS＝－20.2_J·mol－1·K－1。15．(12分)已知一个可逆反应，若正反应为自发过程，则其逆反应为非自发过程，反之亦然。(1)已知2CO(g)CO2(g)＋C(s)，T＝980K时，ΔH－TΔS＝0。当体系温度低于980K时，估计ΔH－TΔS小于0(填“大于”“小于”或“等于”，下同)；当体系温度高于980K时，估计ΔH－TΔS大于0。(2)在冶金工业中，以C为还原剂，温度高于980K时的氧化产物是以CO为主；温度低于980K时的氧化产物是以CO2为主。(3)电子工业中清洗硅片上的SiO2(s)的反应为SiO2(s)＋4HF(g)=SiF4(g)＋2H2O(g)ΔH(298.15K)＝－94.0kJ/mol，ΔS(298.15K)＝－75.8J/(mol·K)，设ΔH和ΔS不随温度而变更，则此反应自发进行的温度是小于1_240_K。解析：(1)C(s)＋CO2(g)2CO(g)的反应为吸热反应，ΔH>0，则2CO(g)CO2(g)＋C(s)为放热反应，ΔH<0，且该反应ΔS<0，则当T<980K时，ΔH－TΔS<0，T>980K时，ΔH－TΔS>0。(2)依据反应2CO(g)CO2(g)＋C(s)得到ΔS<0，由题意T＝980K时，ΔH－TΔS＝0，推出ΔH<0，即反应是放热反应。当T<980K时，ΔH－TΔS<0，正反应能够自发进行，(2)中主要氧化产物是二氧化碳；当T>980K时，ΔH－TΔS>0，正反应不能自发进行，逆反应能够自发进行，(2)中主要氧化产物是一氧化碳。(3)由题给信息，要使反应能自发进行，需有ΔH－TΔS<0，即－94.0kJ/mol－T×[－75.8J/(mol·K)×10－3kJ/J]<0，则T<eq\f(94.0kJ·mol－1,75.8J·mol·K－1×10－3kJ·J－1)≈1.24×103K。16．(16分)回答下列问题：(1)用钌的协作物作催化剂，肯定条件下可干脆光催化分解CO2，发生反应：2CO2(g)=2CO(g)＋O2(g)，该反应的ΔH>(填“>”“<”或“＝”，下同)0，ΔS>0，在低温下，该反应不能(填“能”或“不能”)自发进行。(2)超音速飞机在平流层飞行时，尾气中的NO会破坏臭氧层。科学家正在探讨利用催化技术将尾气中的NO和CO转变成CO2和N2，化学方程式为2NO＋2CO2CO2＋N2。反应在常温下能够自发