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- 2021-07-03 发布
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2.4化学反应进行的方向
1.碳铵(NH4HCO3)在室温下就能自发地分解产生氨气,下列有关说法中正确的是( )
A.碳铵分解是因为生成了易挥发的气体,使体系的熵增大
B.碳铵分解是因为外界给予了能量
C.碳铵分解是吸热反应,根据焓判据,不能自发分解
D.碳酸盐都不稳定,都能自发分解
【解析】 本题考查化学反应进行方向的判据,放热反应常常是容易进行的过程,吸热反应有些也是自发反应;自发反应的熵不一定增大,可能减小,也可能不变。过程的自发性只能用于判断过程的方向,是否能实现还要看具体的条件,故选A。
【答案】 A
2.冰融化为水的过程的焓变和熵变正确的是 ( )
A.ΔH>0,ΔS<0 B.ΔH<0,ΔS>0
C.ΔH>0,ΔS>0 D.ΔH<0,ΔS<0
【解析】 冰融化为水是熵增,该过程吸热,ΔH>0。
【答案】 C
3.25 ℃、1.01×105Pa时,反应2N2O5(g)===4NO2(g)+O2(g) ΔH=+56.7 kJ/mol,自发进行的原因是( )
A.是吸热反应
B.是放热反应
C.是熵减小的反应
D.熵增效应大于能量效应
【解析】 该反应是吸热反应,根据焓判据是不能自发进行的,说明该反应之所以能够自发进行是由于熵增效应,并且熵增效应大于能量效应。
【答案】 D
4.在图Ⅰ中A、B两容器里,分别收集着两种互不作用的理想气体。若将中间活塞打开,如图Ⅱ,两种气体分子立即都占有了两个容器。这是一个不伴随能量变化的自发过程。关于此过程的下列说法不正确的是 ( )
理想气体的自发混合
A.此过程是从混乱程度小的状态向混乱程度大的状态变化过程,即熵增大的过程
B.此过程为自发过程,而且没有热量的吸收或放出
C.此过程是自发可逆的
D.此过程从有序到无序,混乱度增大
【解析】 气体扩散过程是熵增加的过程,A、D正确;该过程不伴随能量变化,B正确;两种气体混合后,不会再自发地分开,所以逆过程不能自发进行,C不正确。
【答案】 C
5.已知在等温等压条件下,化学反应方向的判据为:
ΔH-TΔS<0 反应能正向自发进行
ΔH-TΔS=0 反应达到平衡状态
ΔH-TΔS>0 反应不能自发进行
(其中ΔH为焓变,ΔS为熵变,T为热力学温度,单位为K)
设反应A(s)===D(g)+E(g) ΔH-TΔS=(-4 500+11T)J·mol-1,要防止反应发生,温度必须( )
A.高于409 K
B.低于136 K
C.高于136 K而低于409 K
D.低于409 K
【解析】 要防止反应发生,需满足ΔH-TΔS>0,解不等式得T>409 K,故A项正确。
【答案】 A
6.已知一个可逆反应,若正反应为自发过程,则其逆反应为非自发过程,反之亦然。
(1)已知2CO(g)CO2(g)+C(s),T=980 K时ΔH-TΔS=0。当体系温度低于980 K时,估计ΔH-TΔS________0(填“大于”、“小于”或“等于”,下同);当体系温度高于980 K时,估计ΔH-TΔS________0。
(2)电子工业中清洗硅片上的SiO2(s)的反应为SiO2(s)+4HF(g)===SiF4(g)+2H2O(g) ΔH(298.15 K)=-94.0 kJ/mol,ΔS(298.15 K)=-75.8 J/(mol·K),设ΔH和ΔS不随温度而变化,则此反应自发进行的温度是________。
(3)化学反应2NO(g)+2CO(g)===N2(g)+2CO2(g)在298 K、100 kPa下:ΔH=-113.0 kJ/mol,ΔS=-145.3 J/(mol·K),反应在常温下________(填“能”或“不能”)自发进行。
(4)反应2HCl(g)===H2(g)+Cl2(g),已知:HCl(g)的S=186.6 J/(K·mol),H2(g)的S=130 J/(K·mol),Cl2(g)的S=233 J/(K·mol),则该反应的ΔS=________。
【解析】 (1)C(s)+CO2(g)2CO(g)的反应为吸热反应,ΔH>0,则2CO(g)CO2(g)+C(s)为放热反应,ΔH<0,且该反应ΔS<0,则当T<980 K时,ΔH-TΔS<0,T>980 K时,ΔH-TΔS>0。(2)由题给信息,要使反应能自发进行,须有ΔH-TΔS<0,即-94.0 kJ/mol-T×[-75.8 J/(mol·K)×10-3 kJ/J]<0,则T<≈
1.24×103 K。(3)298 K时,ΔH-TΔS=-113.0 kJ/mol-298 K×[-145.3×10-3kJ/(mol·K)]≈-69.7 kJ/mol<0,因此常温下该反应能自发进行。(4)ΔS=130 J/(K·mol)+233 J/(K·mol)-2×186.6 J/(K·mol)=-10.2 J/(K·mol)。
【答案】 (1)小于 大于 (2)小于1240 K (3)能
(4)-10.2 J/(K·mol)
7.反应CH3OH(l)+NH3(g)―→CH3NH2(g)+H2O(g)在某温度时才能自发向右进行,若该反应的ΔH=+17 kJ/mol,|ΔH-TΔS|=17 kJ/mol,则下列关系中正确的是( )
A.ΔS>0,ΔH-TΔS<0 B.ΔS<0,ΔH-TΔS>0
C.ΔS>0,ΔH-TΔS>0 D.ΔS<0,ΔH-TΔS<0
【解析】 ΔH=+17 kJ/mol>0,ΔS>0,在某温度时能自发向右进行,|ΔH-TΔS|=17 kJ/mol,只有ΔH-TΔS=-17 kJ/mol<0。
【答案】 A
8.下列反应中,一定不能自发进行的是( )
A.2KClO3(s)===2KCl(s)+3O2(g) ΔH=-78.03 kJ·mol-1 ΔS=+1 110 J·mol-1·K-1
B.CO(g)===C(石墨,s)+O2(g) ΔH=+110.5 kJ·mol-1 ΔS=-89.36 J·mol-1·K-1
C.4Fe(OH)2(s)+2H2O(l)+O2(g)===4Fe(OH)3(s)
ΔH=-444.3 kJ·mol-1
ΔS=-280.1 J·mol-1·K-1
D.NH4HCO3(s)+CH3COOH(aq)===CO2(g)+CH3COONH4(aq)+H2O(l) ΔH=+37.3 kJ·mol-1
ΔS=+184.0 J·mol-1·K-1
【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,ΔH-TΔS<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,ΔH-TΔS<0,在一定条件下反应能自发进行。
【答案】 B
10.某化学科研小组研究在其他条件不变时,改变某一条件对反应[可用aA(g)+bB(g)cC(g)表示]化学平衡的影响,得到如下图象(图中p表示压强,T表示温度,n表示物质的量,α表示平衡转化率,φ表示体积分数):
分析图像,回答下列问题:
(1)在图象反应Ⅰ中,若p1>p2,则此正反应为______(填“吸热”或“放热”)反应,也是一个气体分子数__
(填“减小”或“增大”)的反应,由此判断,此反应自发进行必须满足的条件是________。
(2)在图象反应Ⅱ中,T1________T2(填“>”、“<”或“=”),该正反应为________(填“吸热”或“放热”)反应。
(3)在图象反应Ⅲ中,若T2>T1,则此正反应为__
(填“吸热”或“放热”)反应。
(4)在图象反应Ⅳ中,若T1>T2,则该反应________(填“能”或“不能”)自发进行。
【解析】 本题涉及图象的分析及化学平衡的移动和反应进行的方向等知识点。反应Ⅰ中恒压下温度升高,α(A)减小,即升高温度平衡向左移动,则正反应为放热反应,ΔH<0;由p1>p2知,恒定温度时压强越大,α(A)越大,即增大压强平衡向右移动,说明此反应为气体分子数减小的反应(a+b>c),即为熵减反应,ΔS<0。放热、熵减反应只能在低温下自发进行。反应Ⅱ中T2温度下反应先达到平衡状态,说明T2>T1;温度越高,平衡时C的物质的量越小,即升高温度,平衡向左移动,则正反应为放热反应,ΔH<0。反应Ⅲ中同一温度下,增加B的物质的量,平衡向右移动,φ(C)增大;但当B的物质的量达到一定程度后,对C的稀释作用会大于平衡右移对C的影响,φ(C)又减小,出现如图所示的曲线。若T2>T1,温度越高,φ(C)越小,即升高温度平衡向左移动,则正反应为放热反应,ΔH<0。反应Ⅳ中在恒温下压强变化对α(A)没有影响,说明压强变化不能影响平衡,此反应为气体分子数不变的反应(a+b=c),反应过程中熵变很小,ΔS≈0,若T1>T2,恒压下温度越高α(A)越大,说明升高温度平衡向右移动,正反应为吸热反应,ΔH>0,则ΔH-TΔS>0,反应不能自发进行。
【答案】 (1)放热 减小 低温
(2)< 放热 (3)放热
(4)不能