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2019-2020年高中化学第二章化学反应速率和化学平衡第四节化学反应进行的方向1作业新人教版

2019-2020 年高中化学第二章化学反应速率和化学平衡第四节化学反应进 行的方向 1 作业新人教版
1.能用焓判据判断下列过程方向的是( ) A.湿的衣服经过晾晒变干 B.硝酸铵溶于水 C.100 ℃时的水蒸气凝结成水 D.25 ℃、101 kPa 时 2N2O5(g)===4NO2(g)+O2(g) Δ H=+56.7 kJ·mol-1 能自发进行 2.下列关于化学反应的熵变的叙述正确的是( ) A.化学反应的熵变与反应的方向无关 B.化学反应的熵变直接决定了反应的方向 C.熵值增大的反应都是混乱度增大的反应 D.熵值增大的反应都能自发进行 3.对于化学反应方向的确定不仅与焓变(Δ H)有关,也与温度(T)、熵变(Δ S)有关,实
验证明,化学反应的方向应由 Δ H-TΔ S 确定,若 Δ H-TΔ S<0 则自发进行,否则不能自 发进行。下列说法中,正确的是( )
A.在温度、压强一定的条件下,焓变和熵变共同决定一个化学反应的方向 B.温度、压强一定时,放热的熵增加反应不一定能自发进行 C.反应焓变是决定反应能否自发进行的唯一因素 D.固体的溶解过程只与焓变有关 4.汽车尾气(含烃类、CO、NO 与 SO2 等),是城市主要污染源之一,治理的办法之一是 在汽车排气管上装催化转化器,它使 NO 与 CO 反应生成可参与大气生态循环的无毒气体,反 应原理:2NO(g)+2CO(g)===N2(g)+2CO2(g),在 298 K、101 kPa 下,Δ H=-113 kJ·mol -1、Δ S=-145 J·mol-1·K-1。下列说法中错误的是( ) A.该反应中反应物的总能量高于生成物的总能量 B.该反应常温下不能自发进行,因此需要高温和催化剂 C.该反应常温下能自发进行,高温和催化剂只是加快反应的速率 D.汽车尾气中的这两种气体会与血红蛋白结合而使人中毒 5.下列反应中,一定不能自发进行的是( ) A.2KClO3(s)===2KCl(s)+3O2(g) Δ H=-78.03 kJ·mol-1 Δ S=+1 110 J·(mol·K)
-1
B.CO(g)===C(石墨,s)+O2(g) Δ H=+110.5 kJ·mol-1 Δ S=-89.36 J·(mol·K)
-1
C.4Fe(OH)2(s)+2H2O(l)+O2(g)===4Fe(OH)3(s)

Δ H=-444.3 kJ·mol-1 Δ S=-280.1 J·(mol·K)-1 D.NH4HCO3(s)+CH3COOH(aq)===CO2(g)+CH3COONH4(aq)+H2O(l) Δ H=+37.3 kJ·mol
-1

Δ S=+184.0 J·(mol·K)-1

6.下列判断不正确的是( )

A.少量的食盐溶解于水中:Δ S>0

B.纯碳和氧气反应生成 CO(g):Δ S>0

C.气态水变成液态水:Δ S>0

D.CaCO3(s)受热分解为 CaO(s)和 CO2(g) Δ S>0

7.下列关于化学反应的自发性叙述中正确的是( )

A.焓变小于 0 而熵变大于 0 的反应肯定是自发的

B.焓变和熵变都小于 0 的反应肯定是自发的

C.焓变和熵变都大于 0 的反应肯定是自发的

D.熵变小于 0 而焓变大于 0 的反应肯定是自发的

8.判断下列反应的熵值的变化,在每小题后面的横线上填上“增加”“减小”或“无

明显变化”。

(1)2H2(g)+O2(g) 2H2O(l)________。

(2)H2(g)+Cl2(g) 2HCl(g)________。 (3)(NH4)2CO3(s)===NH4HCO3(s)+NH3(g)________。 (4)Cu(s)+Cl2(g) CuCl2(s)________。 (5)将少量 KNO3 晶体溶解在水中________。

9.有 A、B、C、D 4 个反应:

反应

A

B

C

D

Δ H/(kJ·mol-1) Δ S/(J·mol-1·K-1)

10.5 30.0

1.80 -113.0

-126 84.0

-11.7 -105.0

10.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。请回答下列问题:

用氢气和氮气合成氨是一个可逆反应,化学方程式如下:N2+3H22NH3。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 Δ H-TΔ S<0,则该反应能够自发进行。已知该反应的 Δ S=- 198.2 J·mol-1·K-1。请判断上述氨气的合成反应在常温下________(填“能”或“不能”)

自发进行。

参考答案 1. 解析:湿衣服经过晾晒变干和硝酸铵溶于水都是自发过程,该过程虽然吸收热量,但熵 值增大,熵增效应超过了能量效应;100 ℃时水蒸气凝结成水是自发过程,因为该过程释放 了能量,使体系能量降低,符合题意;D 项中反应是吸热反应,同时又是熵增反应,熵增效 应同样超过了能量效应。 答案:C 2. 解析:熵值增大的反应,即 Δ S>0 的反应容易自发进行,所以熵变与反应的方向有关; 熵变是反应能否自发进行的一个因素,但不是唯一因素,所以 B 错;自发反应不一定 Δ S>0, 故 D 错。 答案:C 3. 解析:A 项,焓变和熵变共同决定一个化学反应的方向;B 项,放热、熵增时,Δ H-TΔ S <0,反应一定能自发进行;D 项,固体的溶解也与熵变有关。 答案:A 4. 解析:该反应是放热反应,反应物总能量高于生成物的总能量,A 项正确;常温下,Δ H -TΔ S=-113 kJ·mol-1-298 K×[-145 J·mol-1·K-1]×10-3kJ·J-1<0,故常温下该 反应可自发进行,高温和催化剂只是加快反应速率,B 项错误,C 项正确;CO 和 NO 均会与 血红蛋白结合而使人中毒。 答案:B 5. 解析:A 项,反应为放热的熵增加反应,一定能自发进行。C 项,焓变对反应的方向起 决定性作用,Δ H-TΔ S<0,在一定条件下反应能自发进行。D 项,熵变对反应的方向起决 定性作用,Δ H-TΔ S<0,在一定条件下反应能自发进行。 答案:B 6. 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。 答案:C 7. 解析:Δ H<0,Δ S>0 的反应一定能自发进行;Δ H>0,Δ S<0 的反应一定不能自发

进行;Δ H>0,Δ S>0 的反应,高温下能自发进行,低温下不能自发进行;Δ H<0,Δ S< 0 的反应,低温下能自发进行,高温下不能自发进行。
答案:A 8. 解析:判断熵值变化的依据是同温同压下,气态熵值>液态熵值>固态熵值,状态都是 气态时,看物质的量的多少,物质的量越多,熵值越大。故(1)减小,(2)无明显变化,(3) 增加,(4)减小。(5)KNO3 溶于水时 KNO3===K++NO,自由移动离子数目增多,因此熵值增加。 答案:(1)减小 (2)无明显变化 (3)增加 (4)减小 (5)增加 9. 解析:将表中数据代入公式 Δ G=Δ H-TΔ S;当 Δ G<0 时,反应可自发进行,当 Δ G >0 时,反应不可自发进行。 答案:C B 77 ℃ A -161.6 ℃ D 10. 解析:Δ H-TΔ S=-92.4 kJ·mol-1-298 K×(-0.198 2 kJ·mol-1·K-1)<0,所以 可以自发进行。
答案:(1)N2(g)+3H2(g) 2NH3(g) Δ H=-92.4 kJ·mol-1 (2)能
2019-2020 年高中化学第二章化学反应速率和化学平衡第四节化学反应进 行的方向 1 学案新人教版
探究一 自发过程和自发反应 如图打开活塞,左侧水会自发地流向右侧,直到两边水面相平。
1.下列反应可以自发进行:

NaOH(aq)+HCl(aq)===NaCl(aq)+H2O(l);

2Na(s)+2H2O(l)===2NaOH(aq)+H2(g);

2Al(s)+6HCl(aq)===2AlCl3(aq)+3H2(g);

CaO(s)+H2O(l)===Ca(OH)2(aq)。

上述反应是吸热反应还是放热反应?试从能量角度归纳自发反应的特征。

提示:这些反应都是放热反应,即体系趋向于从高能状态变为低能状态,这是自发反应

的特征之一。

2.我们知道,固体硝酸铵溶于水要吸热,室温下冰块的溶解过程要吸热,Ba(OH)2·8H2O

与 NH4Cl 反应要吸热,这些过程或反应都是自发的,是什么因素决定它们能自发进行?试归

纳自发反应的另一特征。

提示:上述自发过程或反应与能量状态的高低无关,受另一种能够推动体系变化的因素

的影响,即体系有从有序自发地转变为无序的倾向,这是自发反应的特征之一。

3.为什么日常用的铁器会生锈,铜会长出铜绿,而铁锈不会变为铁,铜绿不会变为铜

呢?试归纳自发反应的另一特征。

提示:金属腐蚀是一个放热的自发过程,而金属化合物变为单质是一个非自发过程。即

反应的某个方向在一定条件下是自发的,则其逆反应的方向在该条件下肯定不自发。即自发

反应具有方向性,这是自发反应的特征之一。

·名师精讲·

自发反应的特征

(1)自发反应是自发过程的一种。自发过程不用借助于外力就能自发进行。

(2)自发反应的特征是:体系趋向于由高能状态转变为低能状态;在密闭条件下,体系

从有序自发转变为无序;具有方向性。

【例题 1】 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

解析:自然界中水由高处向低处流、煤炭的燃烧、铁在潮湿空气中生锈、室温下冰的融

化,都是自发过程,其逆向都是非自发的。

答案:D

方法技巧在一定条件下,不需要外力作用就能自动进行的过程是自发过程;在给定的一

组条件下,一个反应可以自发进行达到显著程度的反应是自发反应。在一定条件下,需持续

借助人为作用才能进行的过程是非自发过程。

变式训练 1 吸热反应一定是( )

A.非自发的化学反应 B.释放能量

C.储存能量

D.反应需要加热

解析:吸热反应有的是自发的,有的也不需要加热,如 Ba(OH)2·8H2O 与 NH4Cl 的反应 是自发的吸热反应。
答案:C 探究二 化学反应进行方向的判据
·问题导引· 一盒火柴散落在地上,会发现原先排列规则的火柴变得混乱不堪,其混乱的程度增大。 那么它能再自动规则排列吗?
NH4HCO3 在室温下会自动分解生成 NH3、CO2 和 H2O,那么 NH3、CO2 和 H2O 能自动合成 NH4HCO3 吗?
怎样判断某一过程能否自动发生呢,请结合所学知识探究下列问题。 1.合成氨反应是一个可逆反应:N2(g)+3H2(g) 2NH3(g) Δ H=-92.2 kJ·mol-1,Δ S =-198.2 J·mol-1·K-1。 (1)请你根据正反应的焓变分析 298 K 下合成氨反应能否自发进行? (2)请你根据正反应的熵变分析 298 K 下合成氨反应能否自发进行? (3)请你根据正反应的焓变和熵变分析 298 K 下合成氨反应能否自发进行? 提示:(1)能。正反应为放热反应,由高能状态到低能状态,可自发进行。 (2)不能。正反应为气体体积减小的反应,Δ S<0,混乱度减小,不能自发。 (3)能。Δ G=Δ H-TΔ S=-92.2 kJ·mol-1-298 K×(-198.2)×10-3kJ·mol-1·K-1 =-33.136 4 kJ·mol-1<0,反应在 298 K 时可以自发向正反应方向进行。 2.试判断下列反应在一定条件下能否自发进行。若能进行,需控制什么条件? (1)Mg(s)+2HCl(aq)===MgCl2(aq)+H2(g) (2)CO(g)===C(石墨,s)+O2(g) Δ H=+110.5 kJ·mol-1,Δ S=-89.36 J·mol-1·K
-1
(3)CaCO3(s)===CaO(s)+CO2(g) Δ H=+178.2 kJ·mol-1,Δ S=+169.6 J·mol-1·K
-1
提示:(1)该反应的 Δ H<0,Δ S>0,则 Δ G=Δ H-TΔ S<0,故不论在什么温度下, 该反应都能自发进行。
(2)Δ G=Δ H-TΔ S=+110.5 kJ·mol-1+T×89.36×10-3 kJ·mol-1·K-1>0,故不 论在什么温度下,该反应都不能自发进行。

(3)室温下,Δ G=Δ H-TΔ S=178.2 kJ·mol-1-298 K×169.6×10-3kJ·mol-1·K- 1≈128 kJ·mol-1>0,因此,室温下该反应不能自发进行;如要使反应自发进行,则应使 Δ H-TΔ S<0,则 T>Δ H/Δ S=178.2 kJ·mol-1/0.169 6 kJ·mol-1·K-1≈1 051 K。
·名师精讲· 自发反应的判断 (1)利用焓判据或熵判据单独判断化学反应的方向时,都有一定的局限性。在判断反应 进行的方向时要综合考虑焓判据和熵判据,不能简单地单一使用。 (2)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 发生和过程发生的速率。 (3)化学反应进行的方向与自由能变化的关系:焓变和熵变判断化学反应方向的复合判 据称为体系的自由能,用 G 表示。自由能的变化(符号 Δ G,单位 kJ·mol-1)综合考虑了焓 变和熵变对体系的影响 Δ G=Δ H-TΔ S。用自由能的变化判断化学反应自发性的判据,它 不仅与焓变和熵变有关,还与温度有关。 用自由能的变化判断反应的方向规律如下: Δ G=Δ H-TΔ S<0 反应能自发进行 Δ G=Δ H-TΔ S=0 反应达到平衡状态 Δ G=Δ H-TΔ S>0 反应不能自发进行 【例题 2】 下列说法正确的是( ) A.在常温下,放热反应一般能自发进行,吸热反应都不能自发进行 B.NH4HCO3(s)===NH3(g)+H2O(g)+CO2(g) Δ H=+185.57 kJ·mol-1,能自发进行,原 因是体系有自发地向混乱度增加的方向转变的倾向 C.因为焓变和熵变都与反应的自发性有关,因此焓变或熵变均可以单独作为反应自发 性的判据 D.在其他外界条件不变的情况下,使用催化剂,可以改变化学反应进行的方向 解析:A 项错误,有些熵值增大的吸热反应可以自发进行;C 项错误的原因是要将二者 综合起来即利用复合判据进行判断;D 项中使用催化剂只能降低反应的活化能,不能改变反 应的方向。 答案:B 借题发挥焓变和熵变都是与反应能否自发进行有关的因素,但又都不能独立地作为反应 自发性的判据。要判断反应进行的方向,必须综合考虑体系的焓变和熵变对反应方向的综合 影响。 变式训练 2 分析下列反应在任何温度下均能自发进行的是( ) A.2N2(g)+O2(g)===2N2O(g) Δ H=+163 kJ·mol-1 B.Ag(s)+Cl2(g)===AgCl(s) Δ H=-127 kJ·mol-1

C.HgO(s)===Hg(l)+O2(g) Δ H=+91 kJ·mol-1 D.H2O2(l)=== O2(g)+H2O(l) Δ H=-98 kJ·mol-1 解析:对于 A 项,Δ H>0,Δ S<0,Δ H-TΔ S>0,即任何温度下,反应都不能自发进 行;对于 B 项,Δ H<0,Δ S<0,在较低温度下,Δ H-TΔ S<0,即反应温度不能过高;对 于 C 项,Δ H>0,Δ S>0,若使反应自发进行,即 Δ H-TΔ S<0,必须升高温度,即反应 只有在较高温度时能自发进行;对于 D 项,Δ H<0,Δ S>0,在任何温度下,Δ H-TΔ S<0, 即在任何温度下反应均能自发进行。 答案:D


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