2.1 化学反应的方向 同步练习题2023-2024学年高二上学期鲁科版（2019）化学选择性必修1

2.1 化学反应的方向 同步练习题 一、单选题 1．下列说法正确的是 A．冰在室温下能自动融化成水，这是熵增的过程 B．吸热反应一定不能自发进行 C．非自发反应一定不能实现 D．，的反应，低温能自发进行 2．在常温常压下，下列属于自发过程的是 A．2C(s) + O2(g) = 2CO(g) B．NH4Cl(s) = NH3(g) + HCl(g) C．CH3COOH(l) = CH3COOH(s) D．2Cr3＋(aq) + 3Cl2(aq) + 7H2O(l) = Cr2O (aq) + 6Cl-(aq)+14H＋(aq) 3．下列关于化学反应的客观事实描述及其原理分析，均正确的是 选项 客观事实 原理分析 A 室温下将与混合，未见有生成 室温下 B 室温下电解水，可得到和 室温下 C 工业利用高温下反应制备金属钾 室温下金属性 D 工业合成聚乙烯温度一般控制在以下 乙烯的加聚反应，过度升温不利 A．A B．B C．C D．D 4．已知FeO(s) +C(s)= CO(g) + Fe(s)  △H>0，下列叙述正确的是 A．低温下为自发过程，高温下为非自发过程 B．任何温度下为非自发过程 C．高温下为自发过程，低温下为非自发过程 D．任何温度下为自发过程 5．通过煤的气化、液化和干馏可以实现煤的综合利用，其中煤的气化发生的反应为，反应过程中能量变化如图所示。下列有关该反应的、的说法中正确的是 A．   B．   C．   D．   6．常压下，1g冰熔化成1g水、1g水蒸发成1g水蒸气的焓和熵的变化情况如图所示。 已知：熔化过程： 蒸发过程： 下列说法不正确的是 A．； B．； C． D．蒸发过程属于高温自发过程 7．下列说法中正确的是 A．在相同条件下，两份质量相等的氢气分别与足量的氧气充分反应，生成液态水比生成水蒸气放出热量少 B．甲烷的燃烧热为，则甲烷燃烧的热化学方程式可表示为 C．已知，则稀溶液和稀溶液的反应热 D．室温下冰自动融化成水，这是熵增的过程 8．相同温度和压强下，关于物质熵的大小比较，合理的是 A．1molCO2(l)>1molH2O(g) B．1molCO2(s)>1molCO2(l) C．2molCO2(g)>1molCO2(g) D．1molC(金刚石)>1molC(石墨) 9．下列说法中，正确的是 A．凡是放热反应都是自发反应 B．凡是熵增大的反应都是自发反应 C．要判断反应能否自发进行，必须综合考虑体系的焓变和熵变 D．非自发进行的反应一定不可能发生反应 10．运用相关化学知识进行判断，下列结论错误的是 A．反应NH4HCO3（s）＝NH3（g）＋H2O（g）＋CO2（g）  ΔH＝＋185.57 kJ·mol－11能自发进行，是因为体系有自发地向混乱度增大的方向转变的倾向。 B．增大反应物浓度可加快反应速率，因此用浓硫酸与铁反应可以加快反应速率。 C．NH4F水溶液中含有HF，因此NH4F溶液不能存放在玻璃试剂瓶中。 D．CH3COOH（aq）＋NaOH（aq）＝CH3COONa（aq）＋H2O（l）  ΔH＝a kJ·mol－1，HCl（aq）＋NaOH（aq）＝NaCl（aq）＋H2O（l）ΔH＝b kJ·mol－1，因醋酸电离吸热，所以a>b 二、填空题 11．由于化石燃料的大量使用，产生CO2等温室气体随意排放造成的全球变暖，严重地影响到了地球的生态环境和全球气候。因此，研究CO2减排在全球各国具有紧迫而重要的意义。 CaO在自然界存在广泛，作为CO2的吸附剂具有极大的经济优势。 (1)273K时，CaO(s)+CO2(g)=CaCO3(g)    △H=﹣178.3kJ·mol﹣1，已知△S=﹣160.45Jmol﹣1·K﹣1，该温度下反应是否能够自发进行？ (填“是”或“否”) (2)实验发现，干燥的二氧化碳和氧化钙几乎不反应，水可以作为该反应的催化剂，利用化学反应方程式解释水的催化机理： 。 12．根据自发反应的条件回答下列问题： (1)汽车燃油不完全燃烧时产生，有人设想按下列反应除去。已知该反应的，简述该设想能否实现的依据： 。 (2)运用化学反应原理研究合成氨反应有重要意义，请完成下列探究。 生产氢气：将水蒸气通过红热的炭即产生水煤气。 该反应在低温下 (填“能”或“不能”)自发进行。 13．CO2可作为弱氧化剂用于乙烷脱氢制备乙烯。 (1)查阅下面资料，可实现计算CO2氧化C2H6脱氢反应的反应热： i.需要查阅 的燃烧热数据(填化学式)。 ii.再查阅水的汽化热：H2O(l)=H2O(g)    △H1=+44.0kJ•mol-1。 利用上述数据，可得如下热化学方程式：C2H6(g)+CO2(g)=C2H4(g)+CO(g)+H2O(g)    △H2=+178.2kJ•mol-1 (2)判断该反应能够自发进行的条件 。 A．低温自发 B．高温自发 C．任何条件下均自发 D．任何条件下均不自发 (3)如图是科学家利用温室气体CO2转化为CO的装置(A、B均采用石墨烯材料)，下列说法正确的是 。 A．A极的电极反应式为CO2+H2O+2e-=CO+2OH- B．电路中通过2mol电子，将得到28gCO和11.2LO2 C．该装置工作一段时间后，电解质溶液的pH减小 D．A电极为阴极，离子交换膜为阴离子交换膜，OH-移向B极 14．红磷P（s）和Cl2(g)发生反应生成PCl3(g)和PCl5(g)，反应过程和能量关系如图所示（图中的表示生成1mol产物的数据）。请根据下图信息，完成(1)-(3)小题。 (1)PCl5(g)分解成PCl3(g)和Cl2(g)的热化学方程式为 ，已知该反应的为170J⋅mol-1，K-1，则该反应自发的温度范围为T （保留1位小数）。 (2)P（s）和Cl2(g)分两步反应生成的 ，一步反应生成的 （填“＞”、“＜”或“＝”）。 (3)PCl5与足量水充分反应，最终生成两种酸，其化学方程式是 。 15．填空。 (1)(2023·湖北宜昌市协作体高二上学期期中)甲烷是重要的气体燃料和化工原料，由CH4制取合成气(CO、H2)的反应原理为CH4(g)＋H2O(g)⇌CO(g)＋3H2(g)  ΔH>0。当体系温度等于TK时ΔH−TΔS=0，温度大于T时ΔH−TΔS (填“>”“<”或“=”)0。 (2)(2023·四川内江市高二上学期期末)反应I(2NH3(g)＋CO2(g)⇌H2NCOONH4 ΔH1<0)在 (填“高温”、“低温”或“任何温度”)下能自发进行。 (3)(2023·新疆生产建设兵团部分名校高二上学期期中)已知：H2(g)＋C2H4(g)⇌C2H6(g)  ΔH=-137kJ·mol-1。该反应在 (填“低温”、“高温”或“任何温度”)下能自发进行。 三、计算题 16．(1)已知在、时，反应，，若该反应的和不随温度变化而变化，则保持该反应能自发进行的温度应低于 (结果保留整数)。 (2)已知：，则水的沸点是 (结果保留1位小数)。 (3)已知在时，由石墨转化为金刚石的反应的，，石墨的熵S石，则金刚石的熵S金= ，这两种碳的同素异形体中更有序的是 。 17．磷石膏是湿法生产磷酸的固体废弃物，用磷石膏生产硫酸或硫，既可减少对环境的污染又可使资源循环利用。回答下列问题： 用焦炭、硫磺等均可还原磷石膏。已知下列反应： I.CaSO4(s)+2C(s)=CaS(s)+2CO2(g)  ∆H1=+226kJ∙mol−1 II.3CaSO4(s)+CaS(s)=4CaO(s)+4SO2(g)  ∆H2=akJ∙mol−1 III.3CaS(s)+CaSO4(s)=4CaO(s)+4S(s)  ∆H3=bkJ∙mol−1 ①反应(I)能在 (填“低温”“高温”或“任何温度”)下自发进行。 ②用硫磺还原CaSO4反应为2CaSO4(s)+S(s)=2CaO(s)+3SO2(g)，其∆H= kJ·mol-1(用含a、b的代数式表示)。 参考答案： 1．A 【详解】A．同种物质的熵值：气态>液态>固态，故A正确； B．吸热反应在一定条件下能自发进行，故B错误； C．非自发反应在一定条件下能实现转化，故C错误； D．根据，反应自发进行，，的反应自发进行，需要在高温下进行，故D错误； 答案选A。 2．A 【详解】A．2C(s) + O2(g) = 2CO(g)是熵增的放热反应，△H−T△S<0，属于自发过程，故A选； B．NH4Cl(s) = NH3(g) + HCl(g)是熵增的吸热反应，温度较高时，△H−T△S<0，可以进行，故B不选； C．CH3COOH(l) = CH3COOH(s)是熵减的吸热现象，在常温常压下，不能自发进行，故C不选； D．氧化性Cr2O> Cl2，根据氧化剂的氧化性大于氧化产物的氧化性规律可知，2Cr3＋(aq) + 3Cl2(aq) + 7H2O(l) = Cr2O (aq) + 6Cl-(aq)+14H＋(aq)不能发生，故D不选； 故选A。 3．D 【详解】A．氢气与氧气生成液态水的反应为熵减的放热反应，室温下反应ΔG＜0，能自发进行，故A错误； B．液态水分解的反应为熵增的吸热反应，室温下反应ΔG＞0，不能自发进行，故B错误； C．同主族元素，从上到下金属性依次减弱，则室温下金属钠的金属性弱于金属钾，故C错误； D．工业合成聚乙烯的反应为熵减的放热反应，温度过高，反应ΔG＞0，不能自发进行，不利于反应进行，故D正确； 故选D。 4．C 【详解】△H-T△S <0时，反应能自反进行，△H>0，△S>0，只有T很大，即高温时，才能保证△H-T△S <0时，即高温下该反应为自发过程，低温下该反应为非自发进行，C满足题意。 答案选C。 5．D 【详解】由于生成物所具有的能量大于反应物所具有的能量，因此该反应为吸热反应，即△H>0，该反应为气态物质系数增大的反应，故△S>0，故选D。 6．C 【详解】A．水由固态转化为液态吸收能量，熔化过程为吸热过程，则，蒸发过程为吸热过程，则，A正确； B．同种物质不同状态的混乱度：g>l>s，混乱度越大熵变值越大，则，，B正确； C．蒸发过程熵变值更大，即，C错误； D．蒸发过程，，根据自发进行的判据：，该反应需要高温条件自发进行，D正确； 故选：C。 7．D 【详解】A．在相同条件下，两份质量相等的氢气分别与足量的氧气充分反应，生成液态水比生成水蒸气放出热量多，A错误； B．甲烷的燃烧热为，则甲烷燃烧的热化学方程式可表示为，B错误； C．已知，则稀溶液和稀溶液的反应热因醋酸的电离吸热，，C错误； D．室温下冰自动融化成水，水分子混乱度增大，这是熵增的过程，D正确； 故选D。 8．C 【详解】A．物质的量相同时，气体的熵大于液体的熵，则物质的熵：1molCO2(l)<1molH2O(g)，故A错误； B．相同物质的量的同种物质，固态的熵小于液态，则物质的熵：1molCO2(s) <1molCO2(l)，故B错误； C．气体的物质的量越大，熵越大，则物质的熵：2molCO2(g)>1molCO2(g)，故C正确； D．金刚石中C的排列比石墨中C的排列更有序，所以1mol C(s，金刚石)的熵小于1mol C(s，石墨)的熵，故D错误； 答案选C。 9．C 【详解】A．放热反应有利于反应的自发进行，但是不一定所有的放热反应都是自发反应，比如碳的燃烧，故A错误； B．熵增大的反应有利于反应的自发进行，但是熵增大的反应不一定都是自发反应，故B错误； C．要判断反应能否自发进行，必须综合考虑体系的焓变和熵变即自由能进行判断，故C正确； D．非自发进行的反应在一定条件下可以自发进行，比如水在常温下是非自发的，在电解条件下是自发的，故D错误。 综上所述，答案为C。 10．B 【详解】A. 反应NH4HCO3(s)＝NH3(g)＋H2O(g)＋CO2(g)  ΔH＝＋185.57 kJ·mol－11能自发进行，是因为体系有自发地向混乱度增大的方向转变的倾向，故A正确； B. 增大反应物浓度可加快反应速率，铁与稀硫酸反应本质是与氢离子反应，浓硫酸水的量少，电离的氢离子量少，且浓硫酸具有强氧化性，与铁发生钝化，故不能加快速率，B错误； C. NH4F水溶液中含有HF，HF与玻璃会反应，因此NH4F溶液不能存放在玻璃试剂瓶中，故C正确； D. CH3COOH(aq)＋NaOH(aq)＝CH3COONa(aq)＋H2O(l)  ΔH＝a kJ·mol－1，HCl(aq)＋NaOH(aq)＝NaCl(aq)＋H2O(l)  ΔH＝b kJ·mol－1，因醋酸电离吸热，因此醋酸与氢氧化钠放出的热量少，焓变大，所以a>b，故D正确。 综上所述，答案为B。 11．(1)是 (2)CaO+H2O=Ca(OH)2、Ca(OH)2+CO2=CaCO3↓+H2O 【详解】（1）273K时，CaO(s)+CO2(g)=CaCO3(g)△H=﹣178.3kJ•mol﹣1，已知△S=﹣160.45Jmol﹣1•K﹣1，△H﹣T△S=﹣178.3kJ•mol﹣1﹣(﹣160.45Jmol﹣1•K﹣1)×272K=﹣134.49715kJ•mol﹣1＜0，即该反应在273K时能自发进行，故答案为：是； （2）方程式为①CaO+H2O=Ca(OH)2，②Ca(OH)2+CO2=CaCO3↓+H2O，则H2O是反应①的反应物、反应②的生成物，是反应CaO+CO2=CaCO3的催化剂，故答案为：CaO+H2O=Ca(OH)2、Ca(OH)2+CO2=CaCO3↓+H2O。 12．(1)该反应是的反应，任何温度下均不能自发进行 (2)不能 【详解】（1）2CO(g)=2C(s)+O2(g) H>0 又熵减小S<0，则G=H-TS>0，即任何温度下都不能自发进行； （2）因，所以需要在高温条件下G=H-TS<0能自发进行，故在低温条件下不能自发进行。 13．(1)C2H6、C2H4、CO (2)B (3)AD 【详解】（1）目标热化学方程式涉及的物质有，其中能够发生燃烧反应的物质有，故若已知该三种可燃物的燃烧热数据及水的汽化热，可根据盖斯定律得到目标热化学方程式； 故答案为：； （2）该反应为吸热反应，且气体体积增大、气体种类增加为熵增反应，若反应自发进行，需，则高温条件下才能使，B正确； 故答案为：B； （3）该装置利用风力发电或太阳能发电实现温室气体CO2转化为CO，该装置为电解池。A极发生CO2转化为CO，碳元素化合价降低，发生得电子、还原反应，A极为阴极，B极为阳极，有生成，发生的电极反应为。 A．从图可知，A极发生CO2转化为CO，碳元素化合价降低，发生得电子、还原反应，电极反应式为，A正确； B．根据A电极反应式，电路中通过2mol电子，将得到1molCO，质量为28g，B电极反应式，将得到0.5mol，未明确标准状况，故体积不一定为11.2L，B错误； C．该装置总反应为，工作一段时间后，电解质溶液的pH不变，C错误； D．根据上述分析，该装置为电解池，A电极为阴极，阴离子移向阳极，即OH-移向B极，离子交换膜为阴离子交换膜，D正确； 故答案为：AD。 14．(1)      T＞547.1K (2) －399 kJ/mol = (3)PCl5＋4H2O＝H3PO4＋5HCl 【详解】（1）由图可知，1molPCl5分解成PCl3和Cl2需要吸收93kJ的能量，则反应的热化学方程式为PCl5(g)=PCl3(g)+Cl2(g) ∆H=+93kJ•mol-1，∆S=170J⋅mol-1，K-1=0.17kJ⋅mol-1，K-1，该反应自发进行的判据，则∆G=∆H-T∆S，则93-0.17T<0，解得T>547.1K； （2）根据盖斯定律，P和Cl2分两步反应和一步反应生成PCl5的∆H应该是相等的，P和Cl2分两步反应生成1 molPCl5的热化学方程式：P(s)+Cl2(g)=PCl3(g) ∆H1=—306 kJ/mol，Cl2(g)+PCl3(g)=PCl5(g) ∆H2=—93 kJ/mol；P和Cl2一步反应生成1molPCl5的∆H3=—306 kJ/mol+(—93 kJ/mol)=—399 kJ/mol，由图可知，P和Cl2分两步反应生成1molPCl5的∆H3=—306kJ/mol—(+93kJ/mol)=—399kJ/mol，根据盖斯定律可知，反应无论一步完成还是分多步完成，生成相同的产物，反应热相等，则P和Cl2一步反应生成1molPCl5的反应热等于P和Cl2分两步反应生成1molPCl5的反应热，故答案为：－399 kJ/mol；=； （3）PCl5与足量水充分反应，最终生成两种酸：磷酸和盐酸，由原子守恒可知化学方程式为PCl5+4H2O=H3PO4+5HCl。 15．(1)＜ (2)低温 (3)低温 【详解】（1）该反应ΔH＞0，并且该反应是一个气体体积增大、熵增大的反应，可知ΔS＞0，当体系温度等于T K时ΔH－TΔS＝0，温度大于T时，ΔH不变，ΔS＞0，可得出：ΔH－TΔS＜0； （2）反应I为放热反应，ΔH1＜0，反应I生成了固体，气体的物质的量减少，反应I是ΔS＜0的反应，根据符合判据：ΔG＝ΔH－TΔS，当低温时，ΔG＝ΔH－TΔS＜0，故当低温时反应I能自发进行；答案为：低温； （3）反应自发进行的条件ΔG＝ΔH－TΔS＜0，反应H2(g)＋C2H4(g) ⇌C2H6(g)  ΔH＝－137 kJ·mol－1的正反应是气体体积减小的放热反应，ΔS＜0，ΔH＞0，反应要自发进行，则ΔG＜0，反应应该在低温条件下进行。 16． 金刚石 【详解】(1)在、时，题给反应的，，则有。要使反应能自发进行，需使，即，则，因此保持该反应能自发进行的温度应低于。 (2)在水沸腾时，，则。 (3)石墨转化为金刚石的反应为，，即，解得S金=。体系的熵值越小越有序，通过上述计算知，S金＜S石，则金刚石比石墨更有序。 17． 高温 【详解】①反应(I)是吸热反应(ΔH＞0)，熵增的反应(ΔS＞0)，根据ΔG＝ΔH－TΔS＜0,得出该反应在高温下自发进行；故答案为：高温。 ②已知： Ⅱ.3CaSO4(s)+CaS(s)=4CaO(s)+4SO2(g)  ∆H2=akJ∙mol−1 Ⅲ.3CaS(s)+CaSO4(s)=4CaO(s)+4S(s)  ∆H3=bkJ∙mol−1 根据盖斯定律（Ⅱ×3－Ⅲ）/4即得到硫磺还原CaSO4反应为2CaSO4(s)+S(s)＝2CaO(s)+3SO2(g)的ΔH= kJ·mol−1；故答案为：。 学科网（北京）股份有限公司 $$