（素能提升训练）第2章 第3节 化学反应的方向-【勤径学升·同步练测】2024-2025学年高中化学选择性必修1（人教版2019）

[对应素能提升训练第18页] 1．(河南中原名校高二联考)自发过程：在一定的条件下，不需要外力就可以自动进行的过程。在常温常压下，下列诗句反映的景象与自发过程不一致的一项是(　　) A．云开雾散旭风暖 B．飞流直下三千尺 C．雪消门外千山绿 D．欲渡黄河冰塞川 解析　云散开后太阳光照射可使雾蒸发，不需要外力作用，是自发过程，A不符合题意；水从势能高的向低的流下，不需要外力作用，是自发过程，B不符合题意；春天到了，温度升高，雪融化，是自发过程，C不符合题意；想渡过被冰覆盖的黄河，需要借助外力，不是自发过程，D符合题意。 答案　D 2．(安徽淮南A10联盟高二期中)下列反应中，熵显著增大的反应是(　　) A．2H2S(g)＋SO2(g)===3S(s)＋2H2O(l) B．3NO2(g)＋H2O(l)===2HNO3(l)＋NO(g) C．NH4HCO3(s)===H2O(l)＋NH3(g)＋CO2(g) D．CO(g)＋2H2(g)===CH3OH(l) 解析　熵是衡量体系混乱度的物理量，通常情况下对于同一物质：S(s)＜S(l)＜S(g)。2H2S(g)＋SO2(g)===3S(s)＋2H2O(l)反应后气体分子数减少，为熵减反应，A不符合题意；3NO2(g)＋H2O(l)===2HNO3(l)＋NO(g)反应后气体分子数减少，为熵减反应，B不符合题意；NH4HCO3(s)===H2O(l)＋NH3(g)＋CO2(g)反应后气体分子数增多，为熵增反应，C符合题意；CO(g)＋2H2(g)===CH3OH(l)反应后气体分子数减少，为熵减反应，D不符合题意。 答案　C 3．下列在常温下能自发进行的反应，既能用焓判据解释又能用熵判据解释的是(　　) A．HCl(g)＋NH3(g)===NH4Cl(s) B．2KClO3(s)===2KCl(s)＋3O2(g) C．2Na2O2＋2H2O===4NaOH＋O2↑ D．Ba(OH)2·8H2O＋2NH4Cl===BaCl2＋2NH3↑＋10H2O 解析　A项，两种气体生成一种固体，熵减小，不能用熵判据解释，不符合题意；B项，该反应为吸热反应，不能用焓判据解释，不符合题意；C项，该反应是放热反应，能用焓判据解释，同时，固体与液体反应生成了气体，熵增加，也能用熵判据解释，符合题意；D项，NH4Cl与Ba(OH)2·8H2O反应产生NH3，熵增加，能用熵判据解释，但该反应为吸热反应，不能用焓判据解释，不符合题意。 答案　C 4．已知反应2C(s)＋O2(g)===2CO(g)的ΔH<0，ΔS>0。设ΔH和ΔS不随温度而变化，下列说法中正确的是(　　) A．低温下才能自发进行 B．高温下才能自发进行 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 解析　已知反应2C(s)＋O2(g)===2CO(g)的ΔH<0，ΔS>0，所以ΔH－TΔS<0，即反应在任何温度下都能自发进行。 答案　C 5．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。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，ΔH－TΔS<0时，反应可自发进行。现把白锡制成的器皿放在0 ℃、100 kPa的室内存放，它是否会变成灰锡而不能再继续使用(　　) A．会 B．不会 C．不能确定 D．升高温度才会 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。在0 ℃、100 kPa条件下，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。 答案　A 6．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)。该反应过程中能量(单位为kJ·mol－1)的变化如图所示。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 解析　由图像获取信息：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。 答案　C 7．(黑龙江佳木斯高二期中)下列关于化学反应方向的研究与判断，正确的是(　　) A．化学反应能否发生无需判据，只需实验检验即可 B．反应 Na2CO3(s)＋2NaHSO4(aq)===2Na2SO4(aq)＋CO2(g)＋H2O(l)常温下能自发进行 C．反应CO(g)===C(s，石墨)＋O2(g)　ΔH＝110.5 kJ·mol－1　ΔS＝－89.36 J·mol－1·K－1能自发进行 D．任何情况下，温度都不可能对反应的方向起决定性作用 解析　有的自发反应也需要一定的条件才能发生，通过实验不一定能判断反应是否能自发进行，A 错误；反应Na2CO3(s)＋2NaHSO4(aq)===2Na2SO4(aq)＋CO2(g)＋H2O(l)的熵变ΔS＞0，该反应是放热反应则ΔH＜0，自发反应的判据ΔG＝ΔH－TΔS＜0，则该反应常温下能自发进行，B正确；ΔH＝110.5 kJ·mol－1，ΔS＝－89.36 J·mol－1·K－1，任何温度下ΔG＝ΔH－TΔS＝110.5 kJ·mol－1－T×(－89.36×10－3 kJ·mol－1·K－1)＞0，反应一定不能自发进行，C错误；如果反应的ΔH＞0，ΔS＞0，高温下反应能自发进行，低温下不能自发进行，温度可能对反应的方向起决定性作用，D错误。 答案　B 8．(长沙长郡中学高二月考)下列说法正确的是(　　) A．一定温度下，反应MgCl2(l)Mg(l)＋Cl2(g)的ΔH＞0，ΔS＜0 B．凡是放热反应都是自发的，凡是吸热反应都是非自发的 C．常温下，2H2O2H2↑＋O2↑，即常温下水的分解反应是自发反应 D．已知 2KClO3(s)===2KCl(s)＋3O2(g) ΔH＝－78.03 kJ·mol－1，ΔS＝＋494.4 J·mol－1·K－1，此反应在任何温度下都能自发进行 解析　MgCl2(l)Mg(l)＋Cl2(g)，反应后物质的量增多，且生成了气体，ΔS＞0，A错误；反应的自发性是由熵变和焓变共同决定的，若ΔH＜0，ΔS＞0，则一定自发，若ΔH＞0，ΔS＜0，则一定不能自发，若ΔH＜0，ΔS＜0或ΔH＞0，ΔS＞0，反应能否自发，和温度有关，B错误；水性质稳定，常温下，水不分解，常温下水的分解反应是非自发反应，C错误；氯酸钾的分解2KClO3(s)===2KCl(s)＋3O2↑(g)　ΔH＜0，ΔS＞0，则ΔG＝ΔH－T·ΔS＜0一定成立，此反应在任何温度下都能自发进行，D正确。 答案　D 9．(山东日照实验高中高二月考)下列对化学反应预测正确的是(　　) 选项 化学方程式 已知条件 预测 A M(s)===X(g)＋Y(s) ΔH＞0 它一定 是非自 发反应 B W(s)＋xG(g)=== 2Q(g) ΔH＜0，自 发反应 x可以 等于3 C 4X(g)＋5Y(g)=== 4W(g)＋6G(g) 自发反应 ΔH一定 小于0 D 4M(s)＋N(g) ＋2W(l)===4Q(s) 常温下自 发进行 ΔH＞0 解析　由化学方程式可知，该反应为熵增的吸热反应，高温条件下，ΔH－TΔS＜0，反应能自发进行，A错误；若x等于3，该反应为熵减的放热反应，在低温条件下， ΔH－TΔS＜0，反应能自发进行，B正确；由化学方程式可知，该反应为熵增反应，且反应能自发进行，说明ΔH－TΔS＜0，则反应的焓变可以大于0(高温下自发进行)，也可以小于0(任何温度下均可自发进行)，C错误；由化学方程式可知，该反应为熵减的反应，反应在常温下能自发进行，说明反应的ΔH－TΔS＜0，则反应的ΔH＜0，D错误。 答案　B 10.在化学反应A(g)＋B(g)2C(g)＋D(g)　ΔH＝Q kJ/mol过程中的能量变化如图所示，回答下列问题。 (1)Q________(选填“>”“<”或“＝”)0。 (2)熵变ΔS________(选填“>”“<”或“＝”)0。 (3)该反应________(选填“能”或“不能”)自发进行。 (4)升高温度，平衡常数K________(选填“增大”“减小”或“不变”)，平衡向________方向移动。 解析　据图像可知，该反应是放热反应，故Q<0；据反应特点可知，该反应是熵增大的反应，故ΔS>0；据此可知该反应能自发进行；升高温度，平衡向逆反应方向移动，平衡常数减小。 答案　(1)<　(2)>　(3)能　(4)减小　逆反应 11．(湖北沙市中学高二月考)Ⅰ.地下水中的氮污染主要是由NO引起的。催化反硝化法是一种经济可行的脱氮方法，其原理是在Pd/Cu 双金属催化剂作用下，H2将硝酸盐还原成氮气：2NO＋5H2N2↑＋2OH－＋4H2O。 (1)下列说法错误的是________(填序号)。 A．氮肥(NH4NO3)溶于水的过程中熵值增大 B．在酸性条件下，活泼金属与NO反应属于自发反应 C．Pd/Cu双金属催化剂是该反应是否能自发进行的决定因素 (2)已知：2NO＋5H2N2↑＋2OH－＋4H2O的ΔH＝＋a kJ·mol－1， ΔS＝＋b J· mol－1·K－1(a、b均为正值)，该反应________(选填“能”“不能”或“无法判断是否能”)自发进行。 Ⅱ.将水蒸气通过红热的炭即可产生水煤气，C(s)＋H2O(g)CO(g)＋H2(g)　ΔH＝＋131．3 kJ·mol－1，ΔS＝＋133.7 J·mol－1·K－1。 (3)该反应在________(选填“高温下”“低温下”“任何温度下”或“一定不”)能自发。 Ⅲ.(4)汽车尾气含NO气体是由于内燃机燃烧的高温引起氮气和氧气反应所致：N2(g)＋O2(g)2NO(g)，已知该反应在2 404 ℃时，平衡常数K＝6.4×10－3，该温度下，某时刻测得容器内 N2、O2、NO的浓度分别为2.5×10－1 mol·L－1、4.0×10－2 mol·L－1和3.0× 10－3 mol·L－1，此时反应________________(选填“处于化学平衡状态”“向正反应方向进行”或“向逆反应方向进行”)。 解析　Ⅰ.(1)氮肥(NH4NO3)溶于水的过程中，NH4NO3电离为自由移动的离子，熵值增大，A正确；在酸性条件下，活泼金属与NO发生氧化还原反应，反应放热(ΔH＜0)，金属溶解并产生气体，熵增大(ΔS＞0)，属于自发反应(ΔH－TΔS＜0)，B正确；反应是否能自发进行取决于ΔG＝ΔH－TΔS是否小于0，与催化剂无关，C错误。(2)该反应的ΔH＝ ＋a kJ·mol－1，ΔS＝＋b J·mol－1·K－1，温度未知，ΔH－TΔS不一定小于0，所以无法判断是否能自发进行。 Ⅱ.(3)该反应的ΔS＞0，ΔH＞0，则在高温下能自发。 Ⅲ.(4)已知反应N2(g)＋O2(g)2NO(g)在2 404 ℃时，平衡常数K＝6.4×10－3，该温度下，某时刻测得容器内N2、O2、NO的浓度分别为2.5×10－1 mol·L－1、4.0×10－2 mol·L－1和3.0×10－3 mol·L－1，此时浓度商Q＝＝9×10－4＜K＝6.4× 10－3，则反应向正反应方向进行。 答案　Ⅰ.(1)C　(2)无法判断是否能 Ⅱ.(3)高温下 Ⅲ.(4)向正反应方向进行 12．(1)工业上合成甲醇的反应原理为CO(g)＋2H2(g)CH3OH(g)　ΔH，如表所列数据是该反应在不同温度下的化学平衡常数(K)。 温度 250 ℃ 300 ℃ 350 ℃ K 2.041 0.270 0.012 根据表中数据可判断ΔH________(选填“>”“＝”或“<”)0，此反应________(选填“较高”或“较低”)温度下有利于该反应自发进行。 (2)甲醇水蒸气重整制氢是用于驱动电动汽车的质子交换膜燃料电池的理想氢源，当前研究主要集中在提高催化剂活性和降低尾气中CO含量，以免使燃料电池Pt电极中毒。重整过程发生的反应如下： 反应Ⅰ.CH3OH(g)＋H2O(g)CO2(g)＋3H2(g)　ΔH1 反应Ⅱ.CH3OH(g)CO(g)＋2H2(g)　ΔH2 反应Ⅲ.CO(g)＋H2O(g)CO2(g)＋H2(g)　ΔH3 其对应的平衡常数分别为K1、K2、K3，其中K2、K3随温度变化如表所示： 温度 125 ℃ 225 ℃ 325 ℃ K2 0.553 5 185.8 9 939.5 K3 1 577 137.5 28.14 请回答： 反应Ⅱ能够自发进行的条件是________(选填“低温”“高温”或“任何温度”)，ΔH1________(选填“>”“<”或“＝”)ΔH3。 解析　(1)由表中数据可知，温度越高，平衡常数越小，说明升高温度平衡向逆反应方向移动，故正反应为放热反应，即ΔH<0，根据反应自发进行的判据：ΔH－TΔS<0。得到此反应较低温度下有利于该反应自发进行；(2)当温度升高时，反应Ⅱ的化学平衡常数K2也增大，说明温度升高有利于反应Ⅱ正向进行，则反应Ⅱ为吸热反应，其焓变ΔH2>0，反应Ⅱ为气体分子数增多的反应，随着反应进行，体系混乱度增大，则反应Ⅱ的ΔS2>0，所以反应Ⅱ自发进行的条件是高温，反应Ⅱ可由反应Ⅰ－反应Ⅲ得到，根据盖斯定律，ΔH2＝ΔH1－ΔH3，由于ΔH2>0，所以ΔH1>ΔH3。 答案　(1)<　较低　(2)高温　> 学科网（北京）股份有限公司 $$