新編高中化學(xué)魯科版選修4教學(xué)案:第2章 第1節(jié) 化學(xué)反應(yīng)的方向 Word版含解析
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1、新編化學(xué)精品資料 第1節(jié) 化學(xué)反應(yīng)的方向 [課標(biāo)要求] 1.了解自發(fā)和非自發(fā)過(guò)程、熵與熵變的概念。 2.了解焓判據(jù)的基本內(nèi)容。 3.了解熵變與焓變這兩個(gè)因素對(duì)化學(xué)反應(yīng)的共同影響,了解定量判斷反應(yīng)方向的關(guān)系式:ΔH-TΔS。, 1.自發(fā)過(guò)程是在一定溫度和壓強(qiáng)下不需借助光、電等外部力量就能自 動(dòng)發(fā)生的過(guò)程。 2.熵是描述體系混亂度的物理量,用S表示,單位是J·mol-1·K-1,熵 變是指反應(yīng)產(chǎn)物總熵和反應(yīng)物總熵之差,用ΔS表示。同一物質(zhì)S(g)>S(l)>S(s)。 3.化學(xué)反應(yīng)方向的判據(jù)為ΔH-TΔS。 (1)ΔH-TΔS<0 自發(fā)進(jìn)行 (2)ΔH-TΔS
2、=0 平衡狀態(tài) (3)ΔH-TΔS>0 不能自發(fā) 1.自發(fā)過(guò)程 (1)概念:在溫度和壓強(qiáng)一定的條件下,不借助光、電等外部力量就能自動(dòng)進(jìn)行的過(guò)程稱為自發(fā)過(guò)程;反之稱為非自發(fā)過(guò)程。 (2)實(shí)例:水由高處流向低處的過(guò)程、熱由高溫物體傳向低溫物體的過(guò)程都屬于自發(fā)過(guò)程。 2.反應(yīng)焓變與反應(yīng)方向 (1)能自發(fā)進(jìn)行的化學(xué)反應(yīng)多數(shù)是放熱反應(yīng),ΔH<0。 (2)有些吸熱反應(yīng)在室溫下能自發(fā)進(jìn)行,還有一些吸熱反應(yīng)在較高溫度下能自發(fā)進(jìn)行。 (3)反應(yīng)焓變是與反應(yīng)能否自發(fā)進(jìn)行有關(guān)的一個(gè)因素,但不是唯一因素。 [特別提醒] (1)自發(fā)反應(yīng)實(shí)際上不一定能夠發(fā)生,非自發(fā)反應(yīng)在一定條件下也可
3、能發(fā)生。 (2)自發(fā)過(guò)程可以是物理過(guò)程,不一定是自發(fā)反應(yīng);而自發(fā)反應(yīng)一定是自發(fā)過(guò)程。 3.反應(yīng)熵變與反應(yīng)方向 (1)熵及其影響因素 ①概念:描述體系混亂度的物理量。符號(hào)為S。 ②特點(diǎn):混亂度越大,體系越無(wú)序,體系的熵值就越大。 ③影響因素 a.同一物質(zhì)S(高溫)>S(低溫),S(g)>S(l)>S(s)。 b.相同條件下,不同物質(zhì)的熵值不同。 (2)熵變 ①概念:反應(yīng)產(chǎn)物總熵和反應(yīng)物總熵之差。 ②計(jì)算公式:ΔS=S(反應(yīng)產(chǎn)物)-S(反應(yīng)物)。 ③正負(fù)判斷依據(jù) a.氣體體積增大的反應(yīng),熵變通常都是正值,是熵增加的反應(yīng)。 b.氣體體積減小的反應(yīng),熵變通常都是負(fù)值,是熵減
4、小的反應(yīng)。 (3)熵變與反應(yīng)方向 ①熵增加有利于反應(yīng)的自發(fā)進(jìn)行。 ②某些熵減小的反應(yīng)在一定條件下也能自發(fā)進(jìn)行。 ③熵變是與反應(yīng)能否自發(fā)進(jìn)行有關(guān)的一個(gè)因素,但不是唯一因素。 [特別提醒] (1)相同條件的不同物,分子結(jié)構(gòu)越復(fù)雜,熵越大。 (2)S混合物>S純凈物。 1.下列說(shuō)法中正確的是( ) A.能自發(fā)進(jìn)行的反應(yīng)一定能迅速發(fā)生 B.非自發(fā)反應(yīng)一定不能發(fā)生 C.能自發(fā)進(jìn)行的反應(yīng)也可能沒有發(fā)生 D.常溫下,2H2O2H2↑+O2↑,即常溫下水的分解反應(yīng)是自發(fā)反應(yīng) 解析:選C 能否自發(fā)進(jìn)行與反應(yīng)進(jìn)行的快慢沒有必然聯(lián)系,能自發(fā)進(jìn)行的反應(yīng)不一定能迅速發(fā)生,因?yàn)榉磻?yīng)進(jìn)行的快
5、慢受反應(yīng)條件的影響,A項(xiàng)錯(cuò)誤;在一定條件下,非自發(fā)反應(yīng)也可能發(fā)生,B項(xiàng)錯(cuò)誤;D項(xiàng)中反應(yīng)屬于非自發(fā)反應(yīng),錯(cuò)誤。 2.下列反應(yīng)可用焓變來(lái)解釋的是( ) A.氫氧化鋇與氯化銨反應(yīng) B.2N2O5(g)===4NO2(g)+O2(g) ΔH=+56.7 kJ·mol-1 C.(NH4)2CO3(s)===NH4HCO3(s)+NH3(g) ΔH=+74.9 kJ·mol-1 D.2H2(g)+O2(g)===2H2O(l) ΔH=-571.6 kJ·mol-1 解析:選D 焓變可以用來(lái)解釋放熱過(guò)程的自發(fā)性,前三項(xiàng)中的反應(yīng)均為吸熱反應(yīng)。 3.下列變化過(guò)程中,ΔS<0的是( )
6、 A.氯化鈉固體溶于水 B.NH3(g)與HCl(g)反應(yīng)生成NH4Cl(s) C.干冰(CO2)的升華 D.CaCO3(s)分解為CaO(s)和CO2(g) 解析:選B 氯化鈉固體溶于水,電離為離子,熵值增大,A項(xiàng)為ΔS>0的過(guò)程;氣體反應(yīng)生成固體,熵值減小,B項(xiàng)反應(yīng)的ΔS<0;物質(zhì)由固態(tài)變成氣態(tài)或固體分解生成氣體,熵值均增大,故C項(xiàng)和D項(xiàng)反應(yīng)的ΔS>0。 4.下列關(guān)于化學(xué)反應(yīng)的熵變的敘述中,正確的是( ) A.化學(xué)反應(yīng)的熵變與反應(yīng)的方向無(wú)關(guān) B.化學(xué)反應(yīng)的熵變直接決定了反應(yīng)的方向 C.熵增大的反應(yīng)都是體系混亂度增大的反應(yīng) D.熵增大的反應(yīng)都能自發(fā)進(jìn)行 解析:選C 熵
7、是描述體系混亂度的物理量,熵值越大,體系混亂度越大。熵變(ΔS)是影響反應(yīng)方向的因素,但不是唯一因素,故A、B、D項(xiàng)均錯(cuò)誤,C項(xiàng)正確。 1.反應(yīng)方向的判據(jù) 在溫度、壓強(qiáng)一定時(shí),反應(yīng)的方向應(yīng)用ΔH-TΔS作為判據(jù)。 ΔH-TΔS<0 反應(yīng)能自發(fā)進(jìn)行, ΔH-TΔS=0 反應(yīng)達(dá)到平衡狀態(tài), ΔH-TΔS>0 反應(yīng)不能自發(fā)進(jìn)行。 2.文字描述 在溫度、壓強(qiáng)一定的條件下,自發(fā)反應(yīng)總是向ΔH-TΔS<0的方向進(jìn)行,直至達(dá)到平衡狀態(tài)。 1.已知在100 kPa、298.15 K時(shí)石灰石的分解反應(yīng):CaCO3(s)===CaO(s)+CO2(g) ΔH=+178.
8、3 kJ·mol-1,ΔS=160.4 J·mol-1·K-1,該反應(yīng)能否自發(fā)進(jìn)行? 提示:因?yàn)棣-TΔS=178.3 kJ·mol-1-298.15 K×160.4×10-3kJ·mol-1·K-1=130.5 kJ·mol-1>0所以該反應(yīng)不能自發(fā)進(jìn)行。 2.據(jù)1題反應(yīng)提供的數(shù)據(jù)分析,溫度能否成為反應(yīng)方向的決定因素? 提示:因該反應(yīng)ΔH>0,ΔS>0,且焓變和熵變的數(shù)值相差不大,故溫度能影響反應(yīng)進(jìn)行的方向。 3.溫度若能決定反應(yīng)方向,則1題反應(yīng)自發(fā)進(jìn)行的最低溫度是多少? 提示:據(jù)ΔG=ΔH-TΔS<0時(shí),反應(yīng)可自發(fā)進(jìn)行,則有:T>==1 111.6 K,所以CaCO3自發(fā)進(jìn)行分
9、解的最低溫度為1 111.6 K。 1.放熱和熵增加都對(duì)ΔH-TΔS<0有所貢獻(xiàn),因此放熱的熵增加反應(yīng)一定能自發(fā)進(jìn)行,吸熱的熵減小反應(yīng)一定不能自發(fā)進(jìn)行。 2.當(dāng)反應(yīng)的焓變和熵變的影響相反,且二者大小相差懸殊時(shí),某一因素可能占主導(dǎo)地位。 一般常溫下自發(fā)進(jìn)行的放熱反應(yīng),焓變對(duì)反應(yīng)方向起決定性作用。 一般常溫下自發(fā)進(jìn)行的吸熱反應(yīng),熵變對(duì)反應(yīng)方向起決定性作用。 3.如果反應(yīng)的焓變和熵變的影響相反且相差不大時(shí),溫度可能對(duì)反應(yīng)的方向起決定性作用。 溫度與反應(yīng)方向的關(guān)系: 4.ΔH與ΔS共同影響一個(gè)化學(xué)反應(yīng)在一定條件下能否自發(fā)進(jìn)行,它們與化學(xué)反應(yīng)速率無(wú)關(guān)。 1.對(duì)反應(yīng)的方向起
10、作用的因素的判斷中,不正確的是( ) A.有時(shí)焓變對(duì)反應(yīng)的方向起決定性作用 B.有時(shí)熵變對(duì)反應(yīng)的方向起決定性作用 C.焓變和熵變是判斷反應(yīng)方向的兩個(gè)主要因素 D.任何情況下,溫度都不可能對(duì)反應(yīng)的方向起決定性作用 解析:選D 當(dāng)焓變和熵變對(duì)反應(yīng)方向的影響相反且相差不大時(shí),溫度可能對(duì)反應(yīng)的方向起決定性作用。 2.指出下列反應(yīng)或過(guò)程的ΔS的正、負(fù)號(hào),并判斷常溫時(shí),反應(yīng)能否自發(fā)進(jìn)行。 (1)2H2O2(aq)===2H2O(l)+O2(g) ΔS__________0,________自發(fā)進(jìn)行。 (2)C(s)+H2O(g)===CO(g)+H2(g) ΔS________0,_
11、_______自發(fā)進(jìn)行。 (3)-10 ℃的水結(jié)冰 ΔS________0。 解析:(1)反應(yīng)為ΔS>0的反應(yīng),能自發(fā)進(jìn)行;(2)反應(yīng)的ΔS>0,但常溫下不能自發(fā)進(jìn)行,高溫時(shí)能自發(fā)進(jìn)行;(3)過(guò)程ΔS<0。 答案:(1)> 能 (2)> 不能 (3)< [三級(jí)訓(xùn)練·節(jié)節(jié)過(guò)關(guān)] 1.下列過(guò)程是非自發(fā)的是( ) A.水由高處向低處流 B.煤炭的燃燒 C.鐵在潮濕空氣中生銹 D.室溫下水結(jié)成冰 解析:選D 自然界中水由高處向低處流、煤炭的燃燒、鐵在潮濕空氣中生銹、室溫下冰的融化,都是自
12、發(fā)過(guò)程,其逆向都是非自發(fā)的。 2.已知:(NH4)2CO3(s)===NH4HCO3(s)+NH3(g) ΔH=+74.9 kJ·mol-1,下列說(shuō)法中正確的是( ) A.該反應(yīng)中熵變、焓變皆大于0 B.該反應(yīng)是吸熱反應(yīng),因此一定不能自發(fā)進(jìn)行 C.碳酸鹽分解反應(yīng)中熵增加,因此任何條件下所有碳酸鹽分解一定能自發(fā)進(jìn)行 D.能自發(fā)進(jìn)行的反應(yīng)一定是放熱反應(yīng),不能自發(fā)進(jìn)行的反應(yīng)一定是吸熱反應(yīng) 解析:選A 該反應(yīng)ΔH>0,ΔS>0,高溫下能自發(fā)進(jìn)行;ΔS>0的反應(yīng)不一定能自發(fā)進(jìn)行;反應(yīng)放熱有利于反應(yīng)自發(fā)進(jìn)行,但能自發(fā)進(jìn)行的反應(yīng)不一定是放熱反應(yīng),不能自發(fā)進(jìn)行的反應(yīng)也不一定是吸熱反應(yīng)。 3.以
13、下說(shuō)法中正確的是( ) A.ΔH<0的反應(yīng)均是自發(fā)反應(yīng) B.ΔS為負(fù)值的反應(yīng)均不能自發(fā)進(jìn)行 C.冰在室溫下自動(dòng)融化成水,是熵增的重要結(jié)果 D.高錳酸鉀加熱分解是一個(gè)熵減小的過(guò)程 解析:選C A項(xiàng),ΔH<0(放熱)的反應(yīng)有的是非自發(fā)反應(yīng),如合成氨。B項(xiàng),ΔS為負(fù)值(熵減小)的反應(yīng)有的也能自發(fā)進(jìn)行,如NH3+HCl===NH4Cl。C項(xiàng)、D項(xiàng)都是體系混亂度增大的過(guò)程,都屬于熵增加的過(guò)程。 4.已知反應(yīng)Te(s)+H2(g)===H2Te(g)的ΔH為正值,ΔS為負(fù)值,設(shè)ΔH與ΔS不隨溫度而變,下列說(shuō)法正確的是( ) A.低溫下是自發(fā)反應(yīng) B.高溫下是自發(fā)反應(yīng) C.低溫下是非自
14、發(fā)反應(yīng),高溫下是自發(fā)反應(yīng) D.任何溫度下都是非自發(fā)變化 解析:選D 由知ΔH-TΔS>0,且隨溫度的升高而增大。 5.在化學(xué)反應(yīng)A(g)+B(g)2C(g)+D(g) ΔH=Q kJ·mol-1過(guò)程中的能量變化如圖所示,回答下列問(wèn)題。 (1)Q________0(填“>”“<”或“=”); (2)熵變?chǔ)________0(填“>”“<”或“=”); (3)該反應(yīng)________自發(fā)進(jìn)行(填“能”或“不能”)。 解析:根據(jù)圖像可知,該反應(yīng)是放熱反應(yīng),故Q<0。根據(jù)反應(yīng)特點(diǎn)可知,該反應(yīng)是熵增加的反應(yīng),據(jù)此可知該反應(yīng)能自發(fā)進(jìn)行。 答案:(1)< (2)> (3)能 1
15、.反應(yīng)過(guò)程的自發(fā)性可用于( ) A.判斷反應(yīng)過(guò)程的方向 B.確定反應(yīng)過(guò)程是否一定會(huì)發(fā)生 C.判斷反應(yīng)速率 D.判斷反應(yīng)過(guò)程的熱效應(yīng) 解析:選A 反應(yīng)過(guò)程的自發(fā)性可用于判斷反應(yīng)過(guò)程的方向,不能確定反應(yīng)過(guò)程是否一定會(huì)發(fā)生,也不能確定反應(yīng)速率。放熱反應(yīng)常常能自發(fā)進(jìn)行,但有些吸熱反應(yīng)也能自發(fā)進(jìn)行。 2.下列關(guān)于焓變(ΔH)的敘述中正確的是( ) A.化學(xué)反應(yīng)的ΔH直接決定了反應(yīng)的方向 B.化學(xué)反應(yīng)的ΔH與反應(yīng)的方向無(wú)關(guān) C.ΔH<0的反應(yīng)都是自發(fā)進(jìn)行的 D.ΔH是影響化學(xué)反應(yīng)是否可以自發(fā)進(jìn)行的一個(gè)重要因素 解析:選D ΔH是影響化學(xué)反應(yīng)方向的一個(gè)重要因素,但不是唯一因素,大多
16、數(shù)放熱反應(yīng)是自發(fā)的,D正確。 3.下列關(guān)于干冰轉(zhuǎn)化為二氧化碳?xì)怏w的過(guò)程,判斷正確的是( ) A.ΔH>0,ΔS<0 B.ΔH<0,ΔS>0 C.ΔH>0,ΔS>0 D.ΔH<0,ΔS<0 解析:選C 同一物質(zhì)由固態(tài)變?yōu)闅鈶B(tài)的過(guò)程需吸熱,體系的熵增加。 4.下列說(shuō)法正確的是( ) A.熵變決定反應(yīng)方向 B.如果一個(gè)反應(yīng)ΔH>0,ΔS>0,反應(yīng)就不可能自發(fā)進(jìn)行 C.如果一個(gè)反應(yīng)ΔH>0,ΔS<0,反應(yīng)就不可能自發(fā)進(jìn)行 D.任何體系都可用ΔH-TΔS來(lái)判斷反應(yīng)能否自發(fā)進(jìn)行 解析:選C 熵變是影響反應(yīng)自發(fā)性的一個(gè)因素,但不能決定反應(yīng)方向;在溫度、壓強(qiáng)一定的條件下,焓
17、因素和熵因素共同影響一個(gè)化學(xué)反應(yīng)的方向,當(dāng)ΔH>0,ΔS>0時(shí),溫度對(duì)反應(yīng)方向起決定性作用,溫度適宜也可能使反應(yīng)自發(fā)進(jìn)行,利用ΔH-TΔS是否小于零來(lái)判斷反應(yīng)的自發(fā)性。 5.下列關(guān)于判斷過(guò)程的方向的說(shuō)法正確的是( ) A.所有自發(fā)進(jìn)行的化學(xué)反應(yīng)都是放熱反應(yīng) B.高溫高壓下可以使石墨轉(zhuǎn)化為金剛石是自發(fā)的化學(xué)反應(yīng) C.由能量判據(jù)和熵判據(jù)組合而成的復(fù)合判據(jù),將更適合于所有的過(guò)程 D.同一物質(zhì)的固、液、氣三種狀態(tài)的熵值相同 解析:選C 有些吸熱反應(yīng)也可以自發(fā)進(jìn)行,如2N2O5(g)===4NO2(g)+O2(g)是吸熱反應(yīng),又是熵增加的反應(yīng),A不正確。高溫高壓使石墨轉(zhuǎn)化為金剛石,要向體系
18、中輸入能量,本質(zhì)仍然是非自發(fā)的,B不正確。同一物質(zhì),氣態(tài)時(shí)的熵值最大,液態(tài)時(shí)次之,固態(tài)時(shí)熵值最小,D不正確。 6.有關(guān)下列過(guò)程的熵變的判斷不正確的是( ) A.少量食鹽溶于水中:ΔS>0 B.碳和氧氣反應(yīng)生成CO(g):ΔS>0 C.H2O(g)變成H2O(l):ΔS>0 D.CaCO3(s)加熱分解為CaO(s)和CO2(g):ΔS>0 解析:選C 一般來(lái)說(shuō),同一種物質(zhì),不同聚集狀態(tài),熵的大小關(guān)系為氣態(tài)>液態(tài)>固態(tài)。H2O(g)變成H2O(l),ΔS<0。 7.閃電時(shí)空氣中的N2和O2會(huì)發(fā)生反應(yīng):N2(g)+O2(g)2NO(g) ΔH=+180.50 kJ· mol-
19、1 ΔS=247.7 J·mol-1·K-1,若不考慮溫度對(duì)該反應(yīng)焓變的影響,則下列說(shuō)法中正確的是( ) A.在1 000 ℃時(shí),此反應(yīng)能自發(fā)進(jìn)行 B.在1 000 ℃時(shí),此反應(yīng)不能自發(fā)進(jìn)行 C.該反應(yīng)能自發(fā)進(jìn)行的最低溫度約為729 ℃ D.該反應(yīng)能自發(fā)進(jìn)行的最高溫度約為729 K 解析:選A 題中反應(yīng)ΔH>0,ΔS>0,對(duì)反應(yīng)的影響相反,在1 000 ℃時(shí),ΔH-T·ΔS=180.50 kJ·mol-1-1 273 K×247.7×10-3kJ·mol-1·K-1=-134.82 kJ·mol-1<0,反應(yīng)能自發(fā)進(jìn)行;若反應(yīng)自發(fā)進(jìn)行,則ΔH-TΔS<0,所以T>=729 K。
20、8.下列反應(yīng)中,一定不能自發(fā)進(jìn)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(s,石墨)+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)+H2
21、O(l) ΔH=+37.301 kJ·mol-1,ΔS=+184.05 J·mol-1·K-1 解析:選B A項(xiàng)為放熱的熵增加反應(yīng),在任何溫度下都有ΔH-TΔS<0,因此該反應(yīng)一定能自發(fā)進(jìn)行;B項(xiàng)為吸熱的熵減小反應(yīng),在任何溫度下都有ΔH-TΔS>0,故該反應(yīng)一定不能自發(fā)進(jìn)行;C項(xiàng)為放熱的熵減小反應(yīng),在低溫時(shí)可能有ΔH-TΔS<0,因此該反應(yīng)在低溫下能自發(fā)進(jìn)行;D項(xiàng)為吸熱的熵增加反應(yīng),在高溫時(shí)可能有ΔH-TΔS<0,因此該反應(yīng)在高溫下能自發(fā)進(jìn)行。 9.向平底燒瓶中放入氫氧化鋇晶體[Ba(OH)2·8H2O]和氯化銨晶體,塞緊瓶塞。在瓶底和木板間滴少量水(如圖所示)。一段時(shí)間后,發(fā)現(xiàn)瓶?jī)?nèi)固
22、態(tài)物質(zhì)變稀,有液體生成,瓶壁變冷,小木板黏結(jié)在燒瓶底部。這時(shí)打開瓶塞,燒瓶中散發(fā)出刺鼻的氣味。 (1)下列有關(guān)該實(shí)驗(yàn)的結(jié)論正確的是________(填字母)。 A.自發(fā)反應(yīng)一定是放熱反應(yīng) B.自發(fā)反應(yīng)一定是吸熱反應(yīng) C.有的吸熱反應(yīng)也能自發(fā)進(jìn)行 D.吸熱反應(yīng)不能自發(fā)進(jìn)行 (2)發(fā)生反應(yīng)的化學(xué)方程式為_______________________________________ ________________________________________________________________________。 (3)從化學(xué)反應(yīng)進(jìn)行方向的角度解釋上述現(xiàn)象:______
23、_________________________ ________________________________________________________________________。 解析:(1)由“瓶壁變冷,小木板黏結(jié)在燒瓶底部”的實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象可判斷該反應(yīng)為吸熱反應(yīng),故不能用焓變來(lái)解釋該反應(yīng)的自發(fā)性,選項(xiàng)A、B錯(cuò)誤;通過(guò)實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象可知:該吸熱反應(yīng)是自發(fā)的,C項(xiàng)正確,D項(xiàng)錯(cuò)誤。(2)發(fā)生反應(yīng)的化學(xué)方程式為Ba(OH)2·8H2O+2NH4Cl===BaCl2+2NH3↑+10H2O。(3)該反應(yīng)是吸熱反應(yīng),也是熵增加反應(yīng),且熵變對(duì)反應(yīng)進(jìn)行方向起決定性作用。ΔH-TΔS<0,常溫下
24、自發(fā)進(jìn)行,故有題述現(xiàn)象發(fā)生。 答案:(1)C (2)Ba(OH)2·8H2O+2NH4Cl===BaCl2+2NH3↑+10H2O (3)該反應(yīng)是吸熱反應(yīng),也是熵增加反應(yīng),由于熵變對(duì)該反應(yīng)的方向起決定性作用,即ΔH-TΔS<0,該反應(yīng)常溫下自發(fā)進(jìn)行,從而產(chǎn)生了上述現(xiàn)象 10.有A、B、C、D四個(gè)反應(yīng): 反應(yīng) A B C D ΔH/(kJ·mol-1) +10.5 +1.80 -126 -11.7 ΔS/(J·mol-1·K-1) 30.0 -113.0 84.0 -105.0 (1)在任何溫度下都能自發(fā)進(jìn)行的反應(yīng)是________。 (2)在任何溫度下
25、都不能自發(fā)進(jìn)行的反應(yīng)是________。 (3)在余下的反應(yīng)中:①溫度高于________℃時(shí)可自發(fā)進(jìn)行的反應(yīng)是________。 ②溫度低于________℃時(shí)可自發(fā)進(jìn)行的反應(yīng)是________。 解析:放熱的熵增反應(yīng)在任何溫度下都能自發(fā)進(jìn)行,吸熱的熵減反應(yīng)在任何溫度下都不能自發(fā)進(jìn)行。放熱的熵減反應(yīng)在低溫下能自發(fā)進(jìn)行,吸熱的熵增反應(yīng)在高溫下可以自發(fā)進(jìn)行,具體溫度可以根據(jù)ΔH-TΔS=0計(jì)算出來(lái)。 答案:(1)C (2)B (3)①77 A?、冢?61.6 D 1.25 ℃和1.01×105 Pa時(shí),反應(yīng)2N2O5(g)===4NO2(g)+O2(g) ΔH=+56.7 kJ·m
26、ol-1能自發(fā)進(jìn)行,其原因是( ) A.該反應(yīng)是吸熱反應(yīng) B.該反應(yīng)是放熱反應(yīng) C.該反應(yīng)是熵減小的反應(yīng) D.該反應(yīng)的熵增效應(yīng)大于能量效應(yīng) 解析:選D 題給反應(yīng)屬于氣體物質(zhì)的量增大的反應(yīng),是熵增加反應(yīng),能自發(fā)進(jìn)行;大多數(shù)能自發(fā)進(jìn)行的化學(xué)反應(yīng)是放熱反應(yīng),但該反應(yīng)是吸熱反應(yīng),說(shuō)明熵增效應(yīng)大于能量效應(yīng)。 2.下列說(shuō)法中正確的是( ) A.凡是放熱反應(yīng)都是自發(fā)的,吸熱反應(yīng)都是非自發(fā)的 B.自發(fā)反應(yīng)一定是熵增大,非自發(fā)反應(yīng)一定是熵減小或不變 C.熵增加且放熱的反應(yīng)一定是自發(fā)反應(yīng) D.化學(xué)反應(yīng)能否自發(fā)進(jìn)行,與反應(yīng)焓變和熵變有關(guān)。當(dāng)ΔH-TΔS<0時(shí),反應(yīng)非自發(fā),非自發(fā)反應(yīng)在任何條件
27、下都不能實(shí)現(xiàn) 解析:選C 放熱反應(yīng)常常是容易進(jìn)行的過(guò)程,吸熱反應(yīng)有些也是自發(fā)反應(yīng);自發(fā)反應(yīng)的熵不一定增加,可能減小,也可能不變;反應(yīng)能否自發(fā)進(jìn)行取決于ΔH-TΔS,當(dāng)ΔS>0、ΔH<0時(shí),ΔH-TΔS<0反應(yīng)一定能自發(fā)進(jìn)行,非自發(fā)的反應(yīng)在高溫下有可能為自發(fā)反應(yīng)。 3.下列過(guò)程的方向不用熵判據(jù)判斷的是( ) A.氯化銨與結(jié)晶氫氧化鋇混合研磨,很快會(huì)聞到刺激性氣味 B.冬天一杯熱水很快變冷 C.有序排列的火柴散落時(shí)成為無(wú)序排列 D.多次洗牌以后,撲克牌毫無(wú)規(guī)律的混亂排列的概率大 解析:選B A項(xiàng)2NH4Cl+Ba(OH)2·8H2O===2NH3↑+BaCl2+10H2O是可以自發(fā)
28、進(jìn)行的吸熱反應(yīng),產(chǎn)生NH3和液態(tài)水混亂度增大,屬于熵判據(jù)。B項(xiàng)有趨向于最低能量狀態(tài)的傾向,屬于能量判據(jù)。C項(xiàng)有序排列的火柴散落時(shí)成為無(wú)序排列,有趨向于最大混亂度的傾向,屬于熵判據(jù)。D項(xiàng)撲克牌的無(wú)序排列也屬于熵判據(jù)。 4.下列在常溫下均為非自發(fā)反應(yīng),在高溫下仍為非自發(fā)反應(yīng)的是( ) A.Ag2O(s)===2Ag(s)+O2(g) B.Fe2O3(s)+C(s)===2Fe(s)+CO2(g) C.N2O4(g)===2NO2(g) D.6C(s)+6H2O(l)===C6H12O6(s) 解析:選D 化學(xué)反應(yīng)有向著熵增加的方向進(jìn)行的趨勢(shì)。A、B、C、D四個(gè)反應(yīng)在常溫下不能自發(fā)進(jìn)行
29、,其中A、B、C三項(xiàng)為熵增加的反應(yīng),在高溫下可能為自發(fā)反應(yīng),但D項(xiàng)為熵減小的反應(yīng),在高溫下仍為非自發(fā)反應(yīng)。 5.灰錫結(jié)構(gòu)松散,不能用于制造器皿;而白錫結(jié)構(gòu)堅(jiān)固,可以制造器皿?,F(xiàn)把白錫制造的器皿放在0 ℃ 100 kPa的室內(nèi)存放,它會(huì)不會(huì)變成灰錫而不能繼續(xù)使用(已知在0 ℃ 100 kPa條件下白錫轉(zhuǎn)化為灰錫反應(yīng)的焓變和熵變分別為ΔH=-2 180.9 J·mol-1;ΔS=-6.61 J·mol-1·K-1)( ) A.會(huì)變 B.不會(huì)變 C.不能確定 D.升高溫度才會(huì)變 解析:選A 在溫度、壓強(qiáng)一定的條件下,自發(fā)反應(yīng)總是向著ΔH-TΔS<0的方向進(jìn)行,直至達(dá)到平衡
30、態(tài)。該條件下白錫轉(zhuǎn)化為灰錫反應(yīng)的ΔH-TΔS=-2 180.9 J·mol-1-273 K×(-6.61 J·mol-1·K-1)=-376.37 J·mol-1<0,因此在該條件下白錫會(huì)變?yōu)榛义a。 6.在圖甲中的A、B兩容器里,分別收集著兩種互不作用的理想氣體。若將中間活塞打開(如圖乙所示),兩種氣體分子立即都分布在兩個(gè)容器中。這是一個(gè)不伴隨能量變化的自發(fā)過(guò)程。關(guān)于此過(guò)程的下列說(shuō)法不正確的是( ) A.此過(guò)程為混亂程度小向混亂程度大的方向的變化過(guò)程,即熵增大的過(guò)程 B.此過(guò)程為自發(fā)過(guò)程,而且沒有熱量的吸收或放出 C.此過(guò)程從有序到無(wú)序,混亂度增大 D.此過(guò)程是自發(fā)可逆的 解
31、析:選D 由題意知ΔH=0,ΔS>0,知該過(guò)程ΔH-TΔS<0是自發(fā)的,而逆過(guò)程ΔS<0,ΔH-TΔS>0,不能自發(fā)進(jìn)行,所以D錯(cuò)。 7.反應(yīng)2AB(g)C(g)+3D(g)在高溫時(shí)能自發(fā)進(jìn)行,其逆反應(yīng)在低溫下能自發(fā)進(jìn)行,則該反應(yīng)的ΔH、ΔS應(yīng)為( ) A.ΔH<0,ΔS>0 B.ΔH<0,ΔS<0 C.ΔH>0,ΔS>0 D.ΔH>0,ΔS<0 解析:選C 該反應(yīng)是一個(gè)氣體物質(zhì)的量增大的反應(yīng),即ΔS>0,故其逆反應(yīng)ΔS<0;又知其逆反應(yīng)在低溫下能自發(fā)進(jìn)行,可知逆反應(yīng)的ΔH<0,故該反應(yīng)的ΔH>0。 8.下列有關(guān)說(shuō)法正確的是( ) A.SO2(g)+H2O(g)==
32、=H2SO3(l),該過(guò)程是熵增加的過(guò)程 B.SO2(g)===S(s)+O2(g) ΔH>0、ΔS<0,該反應(yīng)能自發(fā)進(jìn)行 C.SO2(g)+2H2S(g)===3S(s)+2H2O(l) ΔH<0,該反應(yīng)低溫下能自發(fā)進(jìn)行 D.某溫度下,SO2(g)+O2(g)SO3(g) ΔS>0 解析:選C A項(xiàng)中由氣體生成液體是熵減小的過(guò)程;B項(xiàng)中ΔH>0、ΔS<0,該反應(yīng)不能自發(fā)進(jìn)行;C項(xiàng)中反應(yīng)是一個(gè)ΔH<0、ΔS<0的反應(yīng),由ΔH-TΔS可知,該反應(yīng)在低溫下能自發(fā)進(jìn)行;D項(xiàng)中ΔS<0。 9.在冶金工業(yè)中,常以C作為還原劑,如溫度高于980 K時(shí),氧化產(chǎn)物以CO為主,低于980 K時(shí)以C
33、O2為主。 (1)已知2CO(g)CO2(g)+C(s), T=980 K時(shí)ΔH-TΔS=0。當(dāng)體系溫度低于980 K時(shí),估計(jì)ΔH-TΔS________0(填“大于”“小于”或“等于”);當(dāng)體系溫度高于980 K時(shí),該反應(yīng)________自發(fā)進(jìn)行(填“能”或“不能”) (2)電子工業(yè)中清洗硅片上的SiO2(s)的反應(yīng)為: SiO2(s)+4HF(g)===SiF4(g)+2H2O(g) ΔH(298.15 K)=-94.0 kJ·mol-1 ΔS(298.15 K)=-75.8 J·mol-1·K-1。 設(shè)ΔH和ΔS不隨溫度變化而變化,則此反應(yīng)自發(fā)進(jìn)行的溫度是________
34、。 解析:(1)C(s)+CO2(g)2CO(g)的反應(yīng)為吸熱反應(yīng),ΔH>0,則2CO(g)CO2(g)+C(s)為放熱反應(yīng),溫度低于980 K時(shí)以CO2為主,說(shuō)明反應(yīng)自發(fā)向右進(jìn)行,則當(dāng)T<980 K時(shí)ΔH-TΔS<0;T>980 K時(shí)ΔH-TΔS>0,該反應(yīng)不能自發(fā)進(jìn)行。 (2)由題給信息,要使反應(yīng)能自發(fā)進(jìn)行,須有ΔH-TΔS<0,即-94.0 kJ·mol-1-T×(-75.8 J·mol-1·K-1×10-3 kJ·J-1)<0, 則T<=1.24×103 K。 答案:(1)小于 不能 (2)小于1 240 K 10.某化學(xué)興趣小組專門研究了氧族元素及其某些化合物的部分
35、性質(zhì)。所查資料信息如下: ①酸性:H2SO4>H2SeO4>H2TeO4 ②氧、硫、硒與氫氣化合越來(lái)越難,碲與氫氣不能直接化合 ③由元素的單質(zhì)生成等物質(zhì)的量的氫化物的焓變情況如圖 請(qǐng)回答下列問(wèn)題: (1)H2與硫化合的反應(yīng)________熱量(填“放出”或“吸收”); (2)已知H2Te分解反應(yīng)的ΔS>0,請(qǐng)解釋為什么Te和H2不能直接化合:__________________________; (3)上述資料信息中能夠說(shuō)明硫元素非金屬性強(qiáng)于硒元素的是________(填序號(hào))。 解析:H2與硫化合的反應(yīng)ΔH<0,放出熱量;H2Te分解反應(yīng)的ΔS>0,Te與H2反應(yīng)的ΔS<0,又ΔH>0,所以Te與H2化合的ΔH-TΔS>0,不能自發(fā)進(jìn)行。 答案:(1)放出 (2)因?yàn)榛蠒r(shí)ΔH>0,ΔS<0,ΔH-TΔS>0,故反應(yīng)不能自發(fā)進(jìn)行 (3)①②③
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