假期作业(五) 化学反应的方向-【快乐假期】2024-2025学年高二化学寒假作业

三0022 温故而知新，可以为师矣。 假期作业五 化学反应的方向 完成日期： 月 思维整合室 3.熵值大小的比较 思维导图 同一物质不同状态的嫡值大小为S(g) S1) S(s). 自发过程 自发过程与自发反应{自发反应 4.熵增原理 化学反 常见的自发过程和自发反应 在与外界隔离的体系中，自发过程将导致体 反应的熔变与反应方向 系的熵 ,即嫡变（△S) 0. 进 行的 嫡与反应嫡变 嫡增的过程就是 反应的熵变与反应方向 嫡的影响因素 5.熵判据 嫡对反应方向的影响 在密闭条件下，体系有自发地向混乱度 化学反应方向的判断依据 (即 )的方向转变的倾向。 知识梳理 四、复合判据 一、自发过程 过程的自发性只能用于判断 ,不 1.含义 在一定条件下，不用借助于 就可以 能确定过程是否一定发生和过程发生的 的过程。 。 由 和 组合而 2.特点 成的 ,将更适合于所有的过程，只 (1)体系趋向于从 状态转变为 根据一个方面来判断反应进行的方向是不 状态（体系对外部 或 热量)。 全面的。 (2)在密闭条件下，体系有从 自 自测自查 发转变为 的倾向。 一、1.外力 自动进行 2.(1)高能 低能 二、自发过程的焓判据 做功释放 (2)有序无序 放热过程中体系 降低，具有自发 二、能量 的倾向。 三、1.不规则 无序状态2.混乱度S 三、自发过程的熵判据 1.混乱度 J·mol·K 表示体系的 3.>>4.增大大于 自发过程 或 2.熵 5.增加熵增 用来描述体系 的物理量。符号为 四、过程的方向速率焓判据 嫡判据 复合 ,单位为 判据 ·13 北快乐暇期 900号 《技能提升台 4.相同温度和压强下，关于物质嫡的大小比 较，合理的是 技能提升 A.1 mol CH,(g)<1 mol H2 (g) 1.化学为我国航天事业的发展保驾护航。天 B.1 mol H2O(g)<2 mol H2O(g) 和核心舱中有电解水和制水反应两步反应， C.1 mol H2O(s)>1 mol H2O(1) 制水反应为CO,(g)+4H2(g)一CH,(g) D.1molC(s,金刚石)>1molC(s,石墨) 十2H,O(1)。下列有关说法错误的是 5.已知反应4Fe(OH)2(s)+2HO(1)十O2(g) 4Fe(OHD(s)△H=-444.3k·mol, A.制水反应的△S>0 反应后嫡减小，在常温常压下该反应能自发 B.运载火箭使用的液氢燃料具有高能、无 进行，对反应的方向起决定作用的是( 污染的特点 A.焓变 B.温度 C.电解水反应的能量变化形式是电能转化 C.压强 D.熵变 为化学能 6.已知体系自由能变化△G=△H一T△S,△G D.上述两步反应解决了核心舱中O2的来 <0时反应能自发进行。两个氢化反应的 源、CO,的清除和水的循环利用的问题 △G与温度的关系如图所示，下列说法正确 2.实验证明，多数能自发进行的反应都是放热 的是 反应。对此说法的理解正确的是( 80 A.所有的放热反应都是自发进行的 40 反应① 0 B.所有的自发反应都是放热的 -40 C.焓变是影响反应是否具有自发性的一个 -80 20040060080010001200 祖度℃ 重要因素 A.反应①的△S<0 D.焓变是决定反应是否具有自发性的唯一 B.反应②在600℃时的反应速率很快 判据 C.温度大于1000℃时，反应①能自发进行 3.450℃，一定压强下，在密闭体系中以N2和 D.反应②的△H>0 H,为原料，利用铁触媒做催化剂可合成氨： 7.(双选)下列说法正确的是 N2(g)+3H2(g)=2NH(g)△H<0。 A.常温下反应C(s)+CO2(g)一2CO(g) 下列说法正确的是 不能自发进行，则该反应△H>0 A.温度降为400℃不利于提高反应限度 B.反应2Mg(s)+CO2(g)C(s)+2MgO(s)》 B.保持压强不变，室温下该反应不能自发 能自发进行，则该反应△H<0 进行 C.P (s)+3NaOH (aq)+3H2O(1)- C.其他条件不变，若反应在恒容绝热体系 3 NaH,PO,(aq)+PH(g)△H>0,该反 中发生，NH2的平衡产率将下降 应常温下能自发进行，则△S<0 D.初始充入等物质的量的N2和H2,反应 D.反应SiO2(s)+3C(s)一SiC(s)+ 一段时间后，若N2体积分数保持不变， 2CO(g)在室温条件下不能自发进行，则 则反应达到平衡状态 该反应的△H<0 ·14 三0022 8.地下水中的氮污染主要是由NO引起的， 2.(2023·湖北卷)工业制备高纯硅的主要过 人们对NO。的转化进行了长时间的研究， 程如下： 目前主要有物理方法、化学方法和生物方 石英砂 焦炭 HCI 法，其中化学方法主要包含活泼金属还原法 1800℃~2000℃粗硅 300SiHCl 和催化反硝化法。催化反硝化法是一种经 11o0℃高纯硅 济可行的脱氨方法，其原理是在Pd/Cu双 下列说法错误的是 金属催化剂作用下，H2将硝酸盐还原成氮 A.制备粗硅的化学方程式为SiO2+2C 气：2NO,+5H,HLN+2OH+4H,0。 商温Si十2C0↑ (1)下列说法错误的是 (填序号)。 B.1 mol Si含Si-Si键的数目约为4× A.氮肥NH,NO,溶于水的过程中熵值增大 6.02×102 B.在酸性条件下，活泼金属与NO,反应属 C.原料气HCI和H,应充分去除水和氧气 于自发反应 D.生成SiHCI的反应为嫡减过程 C.Pd/Cu双金属催化剂是该反应是否能自 发反应的决定因素 《益智欢乐谷 (2)已知：2N0,+5H,Pad:CuN,++20H 吉布斯自由能 +4H2O的△H=+akJ·mol-1,△S 吉布斯自由能又叫吉布斯函数（符号为 G),它是由美国著名科学家吉布斯(1839 十bkJ·mol1·K1(a、b均为正值)，该反 应 (填“能”“不能”或“无法 1903)提出的。 判断是否能”)自发进行。 1876~1878年，吉布斯在康涅狄格科学 高考冲浪 院学报上发表了奠定化学热力学基础的经典 之作《论非均相物体的平衡》。这一长达三百 1.(2023·江苏卷)金属硫 余页的论文被认为是化学史上最重要的论文 化物(MS,)催化反应Ⅲ，s 之一，其中提出了吉布斯自由能、化学势等概 CH(g)+2H,S(g)-= 脚 CS,(g)+4H(g),既可以除去天然气中的 念，阐明了化学平衡、相平衡、表面吸附等现象 HS,又可以获得H2。下列说法正确的是 的本质。 体系自由能的变化△G=△H一T△S(kJ· A.该反应的△S<0 mol厂)综合考虑了焓变和熵变对体系的影响， B.该反应的平衡常数 可用于化学反应能否自发进行的判断。 K=c(CH,)·c2(H,S) 吉布斯在物理和化学方面都有很大贡献。 c(CS2)·c(H2) 奥斯特瓦尔德（德国物理化学家，诺贝尔化学 C.题图所示的反应机理中，步骤I可理解 奖得主)认为“无论从形式还是内容上，他赋予 为H,S中带部分负电荷的S与催化剂中 了物理化学整整一百年”。朗道（苏联著名物 的M之间发生作用 理学家，凝聚态物理学莫基人，诺贝尔物理学奖 D.该反应中每消耗1molH,S,转移电子的 得主)认为吉布斯“对统计力学给出了适用于任 数目约为2×6.02×10 何宏观物体的最彻底、最完整的形式”。 ·15三0022 (1)2min内用A表示的平均反应速率为v(A)=u(C)= 氨气，反应体系中各物质浓度不变，平衡不移动，故C错 △c(C)_0.8mol·L-1 误：D.温度升高，X的转化率增加，说明平衡向正反应方 △ 2 min =0.4mol·L-1·min1。 向移动，该反应为培变大于0的吸热反应，故D错误。 (2)据分析，平衡时B的物质的量浓度为0.6mol/L。 假期作业五化学反应的方向 (3)平衡时A的转化率a(A)=△nAX100%=△cA n(A) c(A) 1.AA.根据制水反应CO2(g)+4H2(g)—CH(g)+ ×100%=0.8×100%=80%,B的转化率a(B)=cB 2H2O(I)可知，随反应进行，气体分子数减少，因此该反应 1 c(B) 的△S<0,A错误：B.液氢燃料燃烧热值高，燃烧产物为 X100%=9,4×100%=40%,则平衡时A的转化率是B 1 水，因此具有高能、无污染的特点，B正确：C,电解水反应 的转化率的2停。 属于吸热反应，反应过程中电能转化为化学能，C正确： (4)A.A表示的平均反应遠率等于C表示的平均反应速 D.电解水可以生成O2,解决了核心舱中O2的来源问题： 率，但没有指明反应的方向，难以确定正逆反应速率是否 制水反应消耗CO2的同时生成水，解决了CO2的清除和 相等，因此不符合：B.消耗1molA的同时生成0.5mol 水的循环利用问题，D正确。 B,则正递反应速率相等，因此符合：C.同一个方向的正递 2.C 反应速率之比等于化学计量效之比，所以假如都是正反 3.CA合成氨反应为放热反应，降低温度利于平衡向正 应速率始终满足条件，分别用A、B,C表示的反应速率之 反应方向移动，利于提高反应限度，A错误：B.合成氨反 比为2：1：2，因此不符合：D.C的物质的量不再变化，满 应为熵减的放热反应，根据△G=△H一T△S<0,得△H 足平衡特征，因此符合：答案为BD。 <0、△S<0,反应低温自发进行，B错误：C.该反应是放热 (5)增加反应物的浓度，升高温度、增大气体的压强，使用 反应，其他条件不变，若反应在恒容绝热体系中发生会导 催化剂等，均可加快化学反应速率。在不加入任何物质 致体系温度升高，平衡逆向移动，NH:的平衡产率下降， 的条件下，要使该反应的化学反应速率加快，可采取的措 C正确：D.恒压条件下，初始充入等物质的量的N2和 施为：升高温度，缩小容器体积。 H2,反应一段时间后， 答案：(1)0.4mol·L-1·min1 N2(g) 3H2(g)=2NH,(g) (2)0.6mol·L.1(3)2(4)BD 起/mol1 0 (5)升高温度，缩小容器体积 转/molx 3.x 2x 高考冲浪 平fmol1-x 1-3x 2.x 1,A提高反应温度，单(S)/平(T)增大，说明反应S(g) 1-x =一T(g)的平衡逆向移动，即该反应为放热反应，心平(S)/ N,体积分数=八物质的量分数=1-x+1-3x+2 ℃平(I)减小，说明S生成中间产物I的反应平衡正向移动， ×100%=50%,始终保持不变，N2体积分数不变 属于吸热反应，由此可排除C,D选项，加入催化剂，反应 不能说明反应达到平衡状态，D错误。 达到平衡所需时间大幅缩短，即反应的决速步骤的活化 4.BACH(g)和H(g)物质的量相同，且均为气态， 能下降，使得反应速率大幅加快，活化能大的步骤为决速 CH(g)含有的原子总数多，CH,(g)的摩尔质量大， 步骤，特合条件的反应历程示意图为A,故A正确。 所以熵值1 mol CH,(g)>1molH(g),A错误；B. 2.A由题意可知，平衡时Y的求度为0.4molL,由方程 式可知，X的求度为1mol/L一0.4mol/1.=0.6mol.L,Z 相同状态的相同物质，物质的量越大，熵值越大，所以 的浓度为0.4molL,则反应的平衡常数K= 熵值1 mol H.O(g)<2molH.O(g),B正确：C.等 0.4mol/L.×0.4mol/L≈0.27。 量的同物质，熵值关系为S(g)>S(I)>S(s),所以嫡 0.6mol/1 值1 mol H.O(s)<1mlHO(I),C错误：D.从金刚 A.向真空刚性容器中再充入1molX和1molY时，反应 石和石墨的结构组成上来看，金刚石的微观结构更 的浓度搞Q=L4mo/LX0.4molL=0.35>K,则反应 1.6 mol I. 有序，嫡值更低，所以熵值1molC(s,金刚石)< 向逆反应方向进行，正反应速率小于逆反应速率，故A正 1molC(s,石墨)，D错误。答案为B。 确：B.向真空刚性容器中再充入1molX相当于增大压 5.A根据焓判据和熵判据组成的复合判据△H一T△S<0 强，该反应是气体体积增大的反应，增大压强，平衡向逆 时，反应能够自发进行，由于题给反应嫡减小，T△S一定 反应方向移动，则平衡时，Y的浓度小于0.8molL,故B 小于0，若该反应能自发进行，则其△H一定小于零，故起 错误：C.向真空刚性容器中再充入不参与反应的1m©l 决定作用的是鸷变，选A。 ·45· 900号 6.C由图像分析可知：反应①随温度的升高，△G逐渐减 假期作业六化学反应的调控 小：反应②随温度的升高，△G逐渐增大。结合△G=△H 1,DA.该反应是气体体积不变的反应，恒容密闭容器中 一T△S分析解答。A.反应①随温度的升高，△G逐渐减 当控制温度不变时，体系的压强不变，此时不一定达到平 小，则△S>0,故A错误：B.该题我们可以推测自发反应 衡，所以不能用体系的压强作为化学平衡状态的标志，故 时的温度，但无法推测在某一温度时的反应快慢，故B错 A错误：B.图像显示250℃时速率比400℃高，其他条件 误；C.因△G<0时，反应能自发进行，反应①在温度大于 一定时升高温度速率加快，400℃时反应速率比250℃ 1000℃时，△G<0,此时反应①能自发进行，故C正确： 慢，说明400℃时催化剂的活性不是最高，故B错误：C. D,根据数学知识可知，△H为该图像的截距，而反应热的 正反应为吸热反应，升温平衡正向移动，X的转化率增 截距小于0，△H<0,故D错误：答案选C 大，所以400℃时X的平衡转化率比300℃时高，200℃ 7.AB 时X的平衡转化率比300℃时低，故C错误：D.图像显示 8.解析：(1)A.NHNO3溶于水时混乱度增大，其城值增 250℃时的速率大，250℃时催化剂的活性最高，所以实 大，A项正确：B.活泼金属易失去电子，酸性条件下NO 际工业生产中，容器的温度宜控制在250℃左右，故D 具有强氧化性，二者反应属于自发反应，B项正确：C,决 正确 定反应是否为自发反应的因素是反应物自身的性质， 2.B反应2NO2(g)一N2O1(g),△H<0,图此热水烧瓶中 C项错误：答案为C: 平衡向左移动，瓶内气休颜色加深，气体分子数增多，压强变 (2)△H一T△S=a一bT,由于无法判断a和bT值的相对 大，冰水中的平衡向右移动，瓶内气体颜色变浅，气体分子数 大小，故无法确定△H一T△S是大于0还是小于0，所以 减少，压强变小，所以两烧瓶内的化学平衡都发生了移动，左 无法判断该反应是否能自发进行，故答案为：无法判断是 边烧瓶内的颜色比右边烧瓶内的颜色浅，分子数少，平均相 否能。 对分子质量大，两边只有质量相同：答案选B。 答案：(1)C(2)无法判断是否能 3.DA.催化剂只改变反应速率，不能使平衡发生移动 高考冲浪 八错误：B.升高温度，平衡向吸热方向移动，但不一定是 1.CA.左侧反应物气体计量数之和为3，右侧生成物气体 正向移动，B错误：C.若该生成物为固体，增加其质量，平 计量数之和为5，△S>0,A错误：B.由方程形式知，K= 衡不移动，C错误：D.有气体参加的可逆反应，减小体积、 cCH,·c(HSB错误：C.由题图知，经过步象[后， c(CS2)·c(H2) 增大压强，气体物质的求度变大，反应速率加快，D正确。 综上所述，答案为D。 HS中带部分负电荷的S与催化剂中的M之间形成了 4.B 作用力，C正确：D.由方程式知，消耗1molH2S同时生 5.BA.油锅起火，盖上锅盖灭火，是隔绝空气灭火，与化学 成2molH2,转移4mole,数目为4×6.02×1023，D错 反应调控有关，A项不符合题意：B.生产糖果，加入食用 误：答案选C。 色素，与化学反应调控无关，B项符合题意：C.鲜牛奶冷 2.BA.SiO2和C在高温下发生反应生成Si和CO,因此， 藏，冷链运输，是降低温度，减缓反应速率，与化学反应调 制备粗硅的化学方程式为S0,十2C高温s十200+，A说法 控有关，C项不符合题意：D.工业合成氨，研发新型催化 正确：B.在品体硅中，每个Si与其周围的4个S形成共 剂，加快反应速率，与化学反应调控有关，D项不符合 价键并形成立体空间网状结构，因此，平均每个S形成2 题意。 个共价键，1 mol Si含Si-Si健的数目约为2×6.02× 6.AA.反应前后气体体积变小，容器中压强不变可说明 1023,B说法错误；C.HCI易与水形成盘酸，在一定条件下 反应达到平衡状态，故A正确：B.增大H2浓度，正、逆反 氧气可以将HCI氧化：H2在高温下遇到氧气能发生反应 应速率均增大，故B错误：C.加热是反应条件，与反应是 生成水，且其易燃易爆，其与SiHC3在高温下反应生成 吸热反应还是放热反应无必然联系，故C错误：D.反应过 硅和HCl,因此，原料气HCI和H2应充分去除水和氧 程中正反应速率为：3u(CO2)=u(H2),故D错误：答案 气，C说法正确：D.S+3HC300 -SiHCL,+H,孩反 选A。 7.DA.碳原子之间存在碳碳双健的烃为烯烃，即烯烃中 应是气体分子数减少的反应，因此，生成SiHC3的反应 除了C一H键、碳碳单键外，还有碳碳双键，故CO转变成 为熵减过程，D说法正确。综上所述，答案选B。 烯经反应不止有碳氢键的形成，还有碳碳单键、碳碳双键 ·46·