一、单项选择题1.(2012·东北师大附中高二测试)知道了某过程有自发性之后,则()A.可判断出过程的方向B.可确定过程是否一定会发生C.可预测过程发生完成的快慢D.可判断过程的热效应解析:选A。
判断某反应是否自发,只是判断反应的方向,与是否会发生、反应的快慢、反应的热效应无关。
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解析:选C。
熵值增大的反应,即ΔS>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,但不是惟一因素,所以B错;自发反应不一定ΔS>0,故D错。
3.(2012·九江高二质检)下列过程属于熵增加的是()A.一定条件下,水由气态变为液态B.2H2(g)+O2(g)===2H2O(g)C.HCl(g)+NH3(g) ===NH4Cl(s)D.NH4HCO3(s) ===NH3(g)+H2O(g)+CO2(g)解析:选D。
同一物质由气态变液态或化学反应中气体物质的量减少,都是熵减的,气体物质增加的是熵增加的,故A、B、C是熵减少,D是熵增加。
4.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)ΔH=+56.7 kJ·mol-1能自发进行解析:选C。
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。
5.对反应的方向起作用的因素的判断不.正确的是()A.有时焓变对反应的方向起决定性作用B.有时熵变对反应的方向起决定性作用C.焓变和熵变是判断反应方向的两个主要因素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:选D。
根据ΔG=ΔH-T·ΔS,若ΔH>0,ΔS>0时,温度(T)很高,可能ΔG<0,反应自发进行,若ΔH<0,ΔS<0,温度很低,可能ΔG<0,反应自发进行,此时T起决定作用。
6.碳铵是重要的农用肥料,在冬季及早春等季节使用较好。
碳铵[(NH4)2CO3]在室温下就能自发地分解产生氨气,对其说法中正确的是()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,根据焓判据该反应不能自发进行D.碳酸盐都不稳定,都能自发分解解析:选A。
由题意知:(NH4)2CO3(s) ===2NH3(g)+H2O(l)+CO2(g)ΔH>0,ΔS>0,反应能自发进行,故ΔH-TΔS<0,说明熵变对反应的方向起决定性作用,故选A。
7.(2012·大庆高二测试)某化学反应其ΔH=-122 kJ·mol-1,ΔS=-431 J·mol-1·K-1,则以下关于此反应的自发性描述中正确的是()A.在任何温度下都能自发进行B.仅在低温下自发进行C.仅在高温下自发进行D.在任何温度下都不能自发进行解析:选B。
ΔH<0,ΔS<0,低温有利于自发进行。
二、双项选择题8.已知石墨、金刚石燃烧的热化学方程式分别为()①C(s,石墨)+O2(g) ===CO2(g)ΔH=-393.5 kJ/mol②C(s,金刚石)+O2(g) ===CO2(g)ΔH=-395.4 kJ/mol关于金刚石和石墨的相互转化,下列说法正确的是()A.石墨转化成金刚石是自发的过程B.金刚石转化成石墨是自发的过程C.石墨比金刚石能量高D.石墨比金刚石稳定解析:选BD。
由①-②得C(s,石墨) ===C(s,金刚石)ΔH=+1.9 kJ/mol,根据焓判据,则说明金刚石变成石墨是自发的,B正确。
ΔH>0,说明石墨变成金刚石需吸收能量,则金刚石比石墨能量高、不稳定。
9.在图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,两种气体分子立即都占有了两个容器,如图(2)所示。
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()A.此过程是混乱程度小的向混乱程度大的方向变化的过程,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.此过程从有序到无序,混乱度减小D.此过程是自发可逆的解析:选CD。
由题意分析,气体混合是混乱度增大的过程,即熵增;这一过程为自发的过程,没有能量的变化,但是不可逆,不能自发的转化为混合前的状态。
三、非选择题10.有A、B____________;另两个反应中,在温度高于________℃时可自发进行的反应是________;在温度低于________℃时可自发进行的反应是________。
解析:解题时明确ΔH、ΔS与反应方向的关系。
放热的熵增反应在任何温度下都能自发进行,吸热的熵减反应在任何温度下都不能自发进行。
放热的熵减反应在低温下能自发进行,吸热的熵增反应在高温下可以自发进行,具体温度可以根据ΔH-TΔS=0计算出来。
故C 在任意温度下均自发进行,B在任意温度下均不能自发进行。
对于A反应ΔH-TΔS=10.5 kJ·mol-1-T×30.0×10-3 kJ·mol-1·K-1=0,故T=350 K,即t=77 ℃;对于D反应ΔH -TΔS=-11.7 kJ·mol-1-T×(-105.0)×10-3kJ·mol-1·K-1=0,故T=111.4 K,即t =-161.6 ℃。
答案:C B77A-161.6 D11.(1)常温下,反应C(s)+CO2(g) ===2CO(g)不能自发进行,则该反应的ΔH________0(填写“>”、“<”或“=”,下同)。
(2)超音速飞机在平流层飞行时,尾气中的NO会破坏臭氧层。
科学家正在研究利用催化技术将尾气中的NO和CO转变成CO2和N2,其反应为:2NO+2CO====2CO2+N2在上述条件下反应能够自发进行,则反应的ΔH____0。
解析:(1)反应不能自发进行的判据为:ΔH-TΔS>0,由反应方程式得ΔS>0,则ΔH>0。
(2)该反应能自发进行,则ΔH-TΔS<0,由2NO+2CO===2CO2+N2可知,该反应ΔS<0,则ΔH一定小于0。
答案:(1)>(2)<12.(2012·黄冈高二检测)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a A(g)+b B(g)c C(g)表示]化学平衡的影响,得到如下图像(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)在图像反应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“减少”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)在图像反应Ⅱ中,T1________T2(填“>”、“<”或“=”),该正反应为________(填“吸热”或“放热”)反应。
(3)在图像反应Ⅲ中,若T2>T1,则此正反应为________(填“吸热”或“放热”)反应。
(4)在图像反应Ⅳ中,若T 1>T 2,则该反应能否自发进行?__________________________。
解析: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p 1>p 2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少的反应(a +b >c ),即熵减反应,ΔS <0。
放热、熵减反应只能在低温下自发进行。
反应Ⅱ中,T 2温度下反应先达到平衡状态,说明T 2>T 1;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T 2>T 1,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T 1>T 2,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 -T ΔS >0,反应不能自发进行。
答案:(1)放热 减少 低温 (2)< 放热 (3)放热 (4)不能自发进行 13.(2012·安阳高二测试)化学反应自发的综合判据是自由能变化ΔG ,已知ΔG =ΔH -T ΔS <0(ΔH 为焓变,ΔS 为熵变,T 为反应进行时所需的温度),反应能自发。
工业上用赤铁矿生产铁,可以选择的还原剂有C 和H 2: Fe 2O 3(s)+32C(s)===2Fe(s)+32CO 2(g)ΔH =+233.8 kJ ·mol -1 ΔS =279 J·mol -1·K -1Fe 2O 3(s)+3H 2(g) ===2Fe(s)+3H 2O(g)ΔH =+98 kJ ·mol -1 ΔS =144.2 J ·mol -1·K -1问:哪一种还原剂可使反应自发进行的温度低?(要求计算过程)(取整数即可) 解析:ΔG =ΔH -T ΔS <0为自发过程。
ΔH -T ΔS =0为平衡过程。
用C 作还原剂时, ΔH -T 1ΔS =0,T 1=ΔHΔS=233.8 kJ ·mol-1279×10-3 kJ ·mol -1·K -1=838 K 即C 为还原剂时,T 1>838 K 能自发进行。
用H 2作还原剂时, T 2=ΔH ΔS=98 kJ ·mol -1144.2×10-3 kJ ·mol -1·K -1 =680 K即H 2作还原剂时T 2>680 K 能自发进行。