2023新教材人教版化学作业与测评第2章 第3节

化学选择性必修1［人教版］作业与测评第三节化学反应的方向[预习作业](建议用时：15分钟)1．自发过程：在温度和压强一定的条件下，不借助光、电等外部力量就能自动进行的过程。2．自发过程的方向与焓变有关，ΔH________0有利于反应自发进行。答案<3．自发过程的方向也与熵变有关。熵(符号：S)是度量体系混乱度的物理量，熵值越大，混乱程度________，对于同一物质：S(g)________S(l)________S(s)。熵变(符号：ΔS)是生成物与反应物的熵值差。ΔS________0有利于反应自发进行。答案越大>>>4．焓变和熵变都________单独作为判断反应自发进行方向的依据，必须综合考虑。ΔG＝ΔH－TΔS________0，反应能自发进行；ΔG＝ΔH－TΔS________0，反应不能自发进行。答案不能<>1．下列关于判断过程方向的说法正确的是()A．所有自发进行的化学反应都是放热反应B．高温、高压下可以使石墨转化为金刚石是自发的化学反应C．判断反应自发进行的方向，必须综合考虑体系的焓变和熵变D．同一物质的固、液、气三种状态的熵值相同答案C解析有些吸热反应也可以自发进行，如2N2O5(g)=4NO2(g)＋O2(g)是吸热反应，又是熵增的反应，高温下可自发进行，A不正确。高温、高压使石墨转化为金刚石，要向体系中输入能量，本质仍然是非自发的，B不正确。同一物质：气态时的熵值最大，液态时次之，固态时熵值最小，D不正确。2．某反应2AB(g)C(g)＋3D(g)在高温时能自发进行，其逆反应在低温时能自发进行，则该反应的ΔH、ΔS应为()A．ΔH<0、ΔS>0 B．ΔH<0、ΔS<0C．ΔH>0、ΔS>0 D．ΔH>0、ΔS<0答案C3．研究化学反应的方向具有重要意义。下列说法正确的是()A．电解水的反应属于自发反应B．能自发进行的反应一定能迅速发生C．自发反应的熵一定增大，非自发反应的熵一定减小D．2NO(g)＋2CO(g)=N2(g)＋2CO2(g)在常温下能自发进行，则该反应的ΔH<0答案D解析电解水的反应属于非自发反应，常温下水无法分解为氢气和氧气，A错误；能自发进行的反应，其反应速率和浓度、温度、压强、催化剂等因素有关，不一定能迅速发生，B错误；自发反应的熵不一定增大，非自发反应的熵不一定减小，C错误；反应2NO(g)＋2CO(g)=N2(g)＋2CO2(g)的气体分子数减小，熵减小，在常温下能自发进行，则一定是放热反应，ΔH<0，D正确。4．“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)答案B解析选项B中的反应是由气体转化为液体，混乱度减小，ΔS<0。5．已知在100kPa、298.15K时石灰石分解反应：CaCO3(s)=CaO(s)＋CO2(g)ΔH＝＋178.3kJ·mol－1ΔS＝＋160.4J·mol－1·K－1，则：(1)在此条件下该反应________(填“能”或“不能”)自发进行。(2)据本题反应数据分析，温度________(填“能”或“不能”)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________K(结果保留一位小数)。答案(1)不能(2)能(3)1111.6解析(1)ΔG＝ΔH－TΔS＝178.3kJ·mol－1－298.15K×160.4×10－3kJ·mol－1·K－1≈130.5kJ·mol－1>0，所以该反应不能自发进行。(2)因为该反应ΔH>0、ΔS>0，所以根据ΔG＝ΔH－TΔS可知，在温度较高的时候，ΔG可能小于0。(3)根据ΔG＝ΔH－TΔS<0时反应可自发进行，则有：T>eq\f(ΔH,ΔS)≈1111.6K。[课时分层练](建议用时：40分钟)[学习·理解]1．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；热水变冷水能量降低，是自发的；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；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。[重难点拨]自发过程的特点(1)具有方向性，即该过程的某个方向在一定条件下是自发的，则其相反过程在该条件下肯定不能自发。(2)体系趋向于从高能量状态转变为低能量状态。(3)体系趋向于从有序体系转变为无序体系。2．下列关于自发过程的叙述正确的是()A．只有不需要任何条件就能够自动进行的过程才是自发过程B．需要加热才能够进行的过程肯定不是自发过程C．同一可逆反应的正、逆反应在不同条件下都有自发的可能D．非自发过程在任何条件下都不可能变为自发过程答案C解析在温度和压强一定的条件下，不借助光、电等外部力量就能自动进行的过程为自发过程，A错误；有的自发反应需要加热才能进行，如高温自发反应，B错误；非自发过程在一定条件下可能变为自发过程，D错误。3．实验证明，多数能自发进行的反应都是放热反应。对此说法的理解正确的是()A．所有的放热反应都是自发进行的B．所有的自发反应都是放热的C．焓变是影响反应是否具有自发性的一种重要因素D．焓变是决定反应是否具有自发性的唯一因素答案C解析化学反应能自发进行的判据是ΔH－TΔS<0，必须综合考虑体系的焓变和熵变，A错误；有些自发反应是吸热反应，B错误；焓变是影响反应是否具有自发性的一种重要因素，但不是唯一因素，C正确，D错误。[重难点拨]反应焓变与反应方向的关系(1)多数自发进行的化学反应是放热反应。(2)有些吸热反应也能自发进行，如氢氧化钡晶体与氯化铵反应。(3)反应焓变是与反应进行的方向有关的因素之一，但不是影响反应能否自发进行的唯一因素。4．下列不能用焓变解释的自发进行的过程是()A．铁在潮湿空气中生锈了B．天然气的燃烧C．铜在潮湿空气中产生铜绿D．NH4Cl与Ba(OH)2·8H2O反应产生NH3答案D解析NH4Cl与Ba(OH)2·8H2O反应产生NH3，是一个吸热的自发过程，不能用焓变解释。5．关于化学反应进行方向的叙述正确的是()A．ΔH<0，ΔS>0时，反应自发进行，如金属钠和水的反应B．凡是放热反应都是自发的，吸热反应都是非自发的C．自发过程一定是自发反应D．同一种物质的熵值，固态时最大，液态时次之，气态时最小答案A解析熵增加ΔS>0，且放热ΔH<0，反应ΔH－TΔS<0，一定是自发反应，故A正确；放热反应不一定是自发的，如ΔH<0，ΔS<0的反应在高温下是非自发进行的，故B错误；自发过程可以是物理过程，不一定是自发反应，故C错误；同一物质的熵与其聚集状态及外界条件有关，一般来说，气态时最大，液态时次之，固态时最小，故D错误。6．下列对化学反应预测正确的是()选项化学反应方程式已知条件预测AM(s)X(g)＋Y(s)ΔH>0它是非自发反应BW(s)＋xG(g)2Q(g)ΔH<0，自发反应x可能等于1、2、3C4X(g)＋5Y(g)4W(g)＋6G(g)能自发反应ΔH一定小于0D4M(s)＋N(g)＋2W(l)4Q(s)常温下，自发进行ΔH>0答案B解析根据ΔG＝ΔH－TΔS<0时反应自发进行，M(s)X(g)＋Y(s)，固体分解生成气体，为熵增反应，ΔH>0时，在高温下能自发进行，A错误；W(s)＋xG(g)2Q(g)ΔH<0，能自发进行，若熵增，任何温度下都能自发进行，若熵减，在低温条件下能自发进行，所以，G的化学计量数不确定，x可能等于1、2、3，B正确；4X(g)＋5Y(g)4W(g)＋6G(g)是熵增反应，当ΔH>0时，在高温下可能自发进行，C错误；4M(s)＋N(g)＋2W(l)4Q(s)为熵减反应，常温下能自发进行，说明该反应一定是放热反应，D错误。[应用·实践]7．已知反应2CO(g)=2C(s)＋O2(g)ΔH>0，ΔS<0。设ΔH和ΔS不随温度而变，下列说法中正确的是()A．低温下能自发进行B．高温下能自发进行C．任何温度下都能自发进行D．任何温度下都不能自发进行答案D解析因为ΔH>0，ΔS<0，故ΔH－TΔS>0，此反应在任何温度下都不能自发进行。[归纳总结]反应自发进行的判断判断反应是否能自发进行要综合考虑ΔH、ΔS、T，当焓变和熵变均大于0或均小于0时，温度对反应是否能自发进行起决定性作用。ΔH、ΔS、T与反应是否能自发进行的关系如图所示：8．已知：(NH4)2CO3(s)=NH4HCO3(s)＋NH3(g)ΔH＝＋74.9kJ·mol－1，下列说法正确的是()A．该反应中熵变、焓变皆大于0B．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答案A解析该反应是吸热反应，但也是熵增大的反应，所以也可能自发进行，B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错误。[重难点拨](1)常见的熵增过程包括固体的溶解、气体的扩散、物质由固态转化为液态或气态、反应前后气体的物质的量增大的化学反应。(2)熵变与反应方向①熵增加有利于反应的自发进行。②有些熵减小的反应也可以自发进行，例如Ca(OH)2(aq)＋CO2(g)=CaCO3(s)＋H2O(l)。9．反应CH3OH(l)＋NH3(g)=CH3NH2(g)＋H2O(g)在某温度下自发向右进行，若反应的|ΔH|＝17kJ·mol－1，|ΔH－TΔS|＝17kJ·mol－1，则下列正确的是()A．ΔH＞0，ΔH－TΔS＜0B．ΔH＜0，ΔH－TΔS＞0C．ΔH＞0，ΔH－TΔS＞0D．ΔH＜0，ΔH－TΔS＜0答案A解析某温度下反应自发向右进行，说明ΔH－TΔS＜0，即ΔH－TΔS＝－17kJ·mol－1，若ΔH＝－17kJ·mol－1，则ΔS＝0，不符合事实，故ΔH＝＋17kJ·mol－1＞0。[重难点拨]焓变与熵变对反应方向的共同影响(1)体系的自由能变化(符号为ΔG，ΔG＝ΔH－TΔS，单位为kJ·mol－1)综合考虑了焓变和熵变对体系的影响，可用于化学反应自发进行的方向的判断。(2)在温度、压强一定的条件下，自发反应总是向ΔG＝ΔH－TΔS<0的方向进行，直到达到平衡状态。(3)过程的自发性只是一种趋势，只能用于判断过程的方向，不能确定过程是否一定会发生和过程的速率。10．可逆反应A(g)＋B(g)2C(g)＋D(g)进行过程中的能量变化如图所示。下列叙述正确的是()A．该反应的焓变ΔH>0，熵变ΔS<0B．升高温度，平衡常数增大C．由ΔG＝ΔH－TΔS可知，该反应能自发进行D．升高温度，平衡向正反应方向移动答案C解析由题图可知，生成物的总能量低于反应物的总能量，该反应的ΔH<0，由化学方程式可知，ΔS>0，A错误；ΔH<0，则升高温度，平衡向逆反应方向移动，平衡常数减小，B、D错误；ΔH<0，ΔS>0，则ΔG＝ΔH－TΔS<0，反应能自发进行，C正确。11．(2023·浙江三地市高三教学质量检测)在298K和100kPa压力下，已知金刚石和石墨的熵、燃烧热和密度分别为：物质S/(J·K－1·mol－1)ΔH/(kJ·mol－1)ρ/(kg·m－3)C(金刚石)2.4－395.403513C(石墨)5.7－393.512260此条件下，对于反应C(石墨)→C(金刚石)，下列说法正确的是()A．该反应的ΔH＜0，ΔS＜0B．由公式ΔG＝ΔH－TΔS可知，该反应ΔG＝985.29kJ·mol－1C．金刚石比石墨稳定D．超高压条件下，石墨有可能变为金刚石答案D解析根据燃烧热的定义可知：C(金刚石，s)＋O2(g)=CO2(g)ΔH＝－395.40kJ·mol－1，C(石墨，s)＋O2(g)=CO2(g)ΔH＝－393.51kJ·mol－1，反应C(石墨)→C(金刚石)的ΔH＝(－393.51kJ·mol－1)－(－395.40kJ·mol－1)＝1.89kJ·mol－1＞0，ΔS＝S(金刚石)－S(石墨)＝2.4J·K－1·mol－1－5.7J·K－1·mol－1＝－3.3J·K－1·mol－1＜0，A错误；由公式ΔG＝ΔH－TΔS可知，该反应ΔG＝1.89kJ·mol－1－298K×(－3.3×10－3kJ·K－1·mol－1)＝2.8734kJ·mol－1，B错误；由A项分析可知，反应C(石墨)→C(金刚石)是吸热反应，说明质量相同时，石墨的能量较低，则石墨比金刚石稳定，C错误。[创新·提高]12．(1)化学反应：CaCO3(s)=CaO(s)＋CO2(g)ΔH(298K)＝＋178.2kJ·mol－1，ΔS(298K)＝＋169.6J·mol－1·K－1，常温下(298K)该反应________(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________K(结果保留一位小数)。(2)化学反应2NO(g)＋2CO(g)=N2(g)＋2CO2(g)，在298K、100