2022-2023学年高中化学苏教版选择性必修1 课时跟踪检测(十一)　化学反应的方向 word版含解析

课时跟踪检测(十一)　化学反应的方向
[基础巩固练]
知识点一　自发过程和自发反应
1．(2021·江苏南通高二检测)下列过程中，属于非自发过程的是(　　)
A．N2和O2混合
B．常温、常压下石墨转化为金刚石
C．H2和O2化合生成H2O
D．C＋O2CO2
2．下列说法正确的是(　　)
A．非自发进行的反应一定不能发生
B．自发进行的反应一定能迅速发生
C．在一定条件下，非自发进行的反应也能发生
D．吸热反应一定不能自发进行
知识点二　化学反应进行方向的判据
3．(2021·江苏盐城高二月考)下列反应的自发性可用焓变来解释的是(　　)
A．氢氧化钡与氯化铵反应
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
4．(2021·湖北武汉高二检测)下列过程的熵变小于零的是(　　)
A．H2O(s)→H2O(l)→H2O(g)
B．N2(g)＋3H2(g)2NH3(g)
C．NaOH(s)===Na＋(aq)＋OH－(aq)
D．CaCO3(s)===CaO(s)＋CO2(g)
5．已知反应2C(s)＋O2(g) ===2CO(g)的ΔH<0，ΔS>0。设ΔH和ΔS不随温度而变，下列说法中正确的是(　　)
A．低温下才能自发进行
B．高温下才能自发进行
C．任何温度下都能自发进行
D．任何温度下都不能自发进行
6．(2021·江苏苏州高二检测)一定条件下，向云层中撒干冰，可增大云层的降水概率，缓解地面的旱情。下列反应的熵变、焓变以及自发性与干冰在云层中的变化相符的是(　　)
A．2H2(g)＋O2(g)===2H2O(l)
B．2H2O2(aq)===2H2O(l)＋O2(g)
C．Zn(s)＋H2SO4(aq)===ZnSO4(aq)＋H2(g)
D．Ba(OH)2·8H2O(s)＋2NH4Cl(s)===BaCl2(s)＋2NH3(g)＋10H2O(l)
7．(2021·重庆高二期中)以下说法中正确的是(　　)
A．已知：C(s)＋CO2(g)===2CO(g) ΔH>0，则该反应在任何条件都可以自发进行
B．对于有气体参加的可逆反应，加压可增大单位体积活化分子百分数，从而加快反应速率
C．冰在室温下自动融化成水，是熵增的重要结果
D．吸热反应都必须加热才能发生
8．回答下列问题：
(1)汽车燃油不完全燃烧时产生CO，有人设想按下列反应除去CO：2CO(g)===2C(s)＋O2(g)。已知该反应的ΔH>0，简述该设想能否实现的依据：_________________________
________________________________________________________________________。
(2)下列反应中，在高温下不能自发进行的是________(填字母)。
a．CO(g)===C(s)＋O2(g)
b．2N2O5(g)===4NO2(g)＋O2(g)
c．(NH4)2CO3(s)===NH4HCO3(s)＋NH3(g)
d．MgCO3(s)===MgO(s)＋CO2(g)
(3)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。C(s)＋H2O(g)H2(g)＋CO(g)　ΔH＝ 131.3 kJ·mol－1，ΔS＝＋133.7 J·mol－1·K－1，该反应在低温下______(填“能”或“不能”)自发进行。
[素养提升练]
9．(2022·浙江绍兴高二月考)焦炭常用于冶炼工业。已知反应①：2C(s)＋O2(g)===2CO(g)，反应②：2CO(g)＋O2(g)===2CO2(g)，反应①、②的反应趋势与温度关系如图所示。下列说法错误的是(　　)
A．反应②2CO(g)＋O2(g)===2CO2(g)的ΔS<0，ΔH<0
B．983 K是两个反应主次趋势变化的转折点
C．L1对应反应①
D．当温度低于983 K时，过量焦炭的氧化产物以反应②生成CO2为主
10．(2021·山东威海高二检测)高炉炼铁是目前世界上最主要的炼铁方法，常用焦炭还原Fe2O3，而目前最主要的炼铝方法是电解Al2O3和冰晶石的熔融物。已知298 K时Fe2O3(s)＋ C(s)===2Fe(s)＋CO2(g)
ΔH＝＋233.8 kJ·mol－1，ΔS＝0.279 kJ·mol－1·K－1
2Al2O3(s)＋3C(s)===4Al(s)＋3CO2(g)
ΔH＝＋2 171 kJ·mol－1，ΔS＝635.5 J·mol－1·K－1
试从热力学角度分析两种金属冶炼方法不同的原因。
已知：反应的ΔH－TΔS<0时反应能自发进行。
11．回答下列问题：
(1)用钌的配合物作催化剂，一定条件下可直接光催化分解CO2，发生反应：2CO2(g)===2CO(g)＋O2(g)，该反应的ΔH________(填“>”“<”或“＝”)0，ΔS______(填“>”“<”或“＝”)0，在低温下，该反应________(填“能”或“不能”)自发进行。
(2)超音速飞机在平流层飞行时，尾气中的NO会破坏臭氧层。科学家研究了利用催化技术将尾气中的NO和CO转变成CO2和N2的方法，化学方程式为2NO＋2CO2CO2＋N2。反应在常温下能够自发进行，则反应的ΔH________(填“>”“<”或“＝”)0。
(3)已知在100 kPa、298 K时石灰石分解反应CaCO3(s)===CaO(s)＋CO2(g)的ΔH>0，ΔS>0，则：
①该反应常温下________(填“能”或“不能”)自发进行。
②据本题反应数据分析，温度________(填“能”或“不能”)成为反应方向的决定因素。
(4)已知CaSO4(s)＋CO(g)CaO(s)＋SO2(g)＋CO2(g)　ΔH＝ 218 kJ·mol－1，该反应能够自发进行的反应条件是________。
(5)某吸热反应能自发进行，则该反应的ΔS________(填“>”或“<”)0。
课时跟踪检测(十一)　化学反应的方向
[基础巩固练]
知识点一　自发过程和自发反应
1．(2021·江苏南通高二检测)下列过程中，属于非自发过程的是(　　)
A．N2和O2混合
B．常温、常压下石墨转化为金刚石
C．H2和O2化合生成H2O
D．C＋O2CO2
解析：B　B符合题意，因为金刚石的能量高于石墨的能量，常温常压下不能自发进行。
2．下列说法正确的是(　　)
A．非自发进行的反应一定不能发生
B．自发进行的反应一定能迅速发生
C．在一定条件下，非自发进行的反应也能发生
D．吸热反应一定不能自发进行
解析：C　自发过程的体系趋向于从高能状态转变为低能状态，体系对外做功或释放热量。 自发进行只能说明反应进行的方向，不能说明反应发生的难易和快慢，B错误；有些吸热反应也能自发进行，如氢氧化钡晶体[Ba(OH)2·8H2O]和氯化铵晶体在常温下可发生反应，D错误；非自发反应在一定条件下也能发生，如通电条件下熔融态氧化铝可以分解为铝和氧气，A错误，C正确。
知识点二　化学反应进行方向的判据
3．(2021·江苏盐城高二月考)下列反应的自发性可用焓变来解释的是(　　)
A．氢氧化钡与氯化铵反应
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：D　焓变可以用来解释放热过程的自发性，A、B、C三项中的反应均为吸热反应，因此反应的自发性不能用焓变来解释。
4．(2021·湖北武汉高二检测)下列过程的熵变小于零的是(　　)
A．H2O(s)→H2O(l)→H2O(g)
B．N2(g)＋3H2(g)2NH3(g)
C．NaOH(s)===Na＋(aq)＋OH－(aq)
D．CaCO3(s)===CaO(s)＋CO2(g)
解析：B　气体体积减小或微粒混乱度减小均可使熵变小于零。
5．已知反应2C(s)＋O2(g) ===2CO(g)的ΔH<0，ΔS>0。设ΔH和ΔS不随温度而变，下列说法中正确的是(　　)
A．低温下才能自发进行
B．高温下才能自发进行
C．任何温度下都能自发进行
D．任何温度下都不能自发进行
解析：C　已知反应的ΔH＜0，ΔS＞0，所以ΔH－TΔS＜0，即反应在任何温度下都能自发进行，故选C。
6．(2021·江苏苏州高二检测)一定条件下，向云层中撒干冰，可增大云层的降水概率，缓解地面的旱情。下列反应的熵变、焓变以及自发性与干冰在云层中的变化相符的是(　　)
A．2H2(g)＋O2(g)===2H2O(l)
B．2H2O2(aq)===2H2O(l)＋O2(g)
C．Zn(s)＋H2SO4(aq)===ZnSO4(aq)＋H2(g)
D．Ba(OH)2·8H2O(s)＋2NH4Cl(s)===BaCl2(s)＋2NH3(g)＋10H2O(l)
解析：D　干冰在云层中的变化是一个熵增、吸热、能自发进行的变化。A项反应是熵减、放热、能自发进行的变化，与干冰在云层中的变化不相符，错误；B项反应是熵增、放热、能自发进行的变化，与干冰在云层中的变化不相符，错误；C项反应是熵增、放热、能自发进行的变化，与干冰在云层中的变化不相符，错误；D项反应是熵增、吸热、能自发进行的变化，与干冰在云层中的变化相符，正确。
7．(2021·重庆高二期中)以下说法中正确的是(　　)
A．已知：C(s)＋CO2(g)===2CO(g) ΔH>0，则该反应在任何条件都可以自发进行
B．对于有气体参加的可逆反应，加压可增大单位体积活化分子百分数，从而加快反应速率
C．冰在室温下自动融化成水，是熵增的重要结果
D．吸热反应都必须加热才能发生
解析：C　ΔG＝ΔH－TΔS＜0则反应能自发进行，因反应C(s)＋CO2(g)===2CO(g)的ΔH>0，且是气体分子数增大的反应，所以ΔS>0，反应需在高温下才能进行，A错误；对于有气体参加的可逆反应，加压可增大单位体积活化分子数，从而加快反应速率，但活化分子百分数不变，B错误；同一物质，气态时熵值最大，液态时熵值次之，固态时熵值最小，冰在室温下自动融化成水，混乱度增大，是熵增的重要结果，C正确；化学反应的热效应与反应条件无关，D错误。
8．回答下列问题：
(1)汽车燃油不完全燃烧时产生CO，有人设想按下列反应除去CO：2CO(g)===2C(s)＋O2(g)。已知该反应的ΔH>0，简述该设想能否实现的依据：_________________________
________________________________________________________________________。
(2)下列反应中，在高温下不能自发进行的是________(填字母)。
a．CO(g)===C(s)＋O2(g)
b．2N2O5(g)===4NO2(g)＋O2(g)
c．(NH4)2CO3(s)===NH4HCO3(s)＋NH3(g)
d．MgCO3(s)===MgO(s)＋CO2(g)
(3)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。C(s)＋H2O(g)H2(g)＋CO(g)　ΔH＝ 131.3 kJ·mol－1，ΔS＝＋133.7 J·mol－1·K－1，该反应在低温下______(填“能”或“不能”)自发进行。
解析：(1)该反应ΔH>0、ΔS<0，根据ΔG＝ΔH－TΔS，ΔG>0，故该设想不能实现。(2)ΔH－TΔS<0时，反应才能自发进行。a、b、c、d项均ΔH>0，其中b、c、d项ΔS>0，在高温下均能自发进行；a项ΔS<0，ΔH－TΔS>0，所以在高温下该反应不能自发进行。(3)该反应的ΔH>0，ΔS>0，故该反应在高温下可自发进行，即该反应在低温下不能自发进行。
答案：(1)该反应是ΔH>0、ΔS<0的反应，任何温度下均不能自发进行　(2)a　(3)不能
[素养提升练]
9．(2022·浙江绍兴高二月考)焦炭常用于冶炼工业。已知反应①：2C(s)＋O2(g)===2CO(g)，反应②：2CO(g)＋O2(g)===2CO2(g)，反应①、②的反应趋势与温度关系如图所示。下列说法错误的是(　　)
A．反应②2CO(g)＋O2(g)===2CO2(g)的ΔS<0，ΔH<0
B．983 K是两个反应主次趋势变化的转折点
C．L1对应反应①
D．当温度低于983 K时，过量焦炭的氧化产物以反应②生成CO2为主
解析：C　对于反应②，生成物气体化学计量数之和小于反应物气体化学计量数之和，所以ΔS＜0，则－TΔS＞0，根据ΔG＝ΔH－TΔS，因为能满足ΔG＜0，所以ΔH＜0，A正确；ΔG越小，说明它能够反应的趋势越大，983 K时两反应的ΔG相等，之后两反应的ΔG大小关系发生变化，则反应主次趋势发生变化，所以983 K是两个反应主次趋势变化的转折点，B正确；反应①的ΔS>0，则－ΔS＜0，ΔG和T成反比，所以斜率小于0，L2对应反应①，L1对应反应②，C错误；当温度低于983 K时，L1的ΔG更小，所以以反应②为主，产物以CO2为主，D正确。
10．(2021·山东威海高二检测)高炉炼铁是目前世界上最主要的炼铁方法，常用焦炭还原Fe2O3，而目前最主要的炼铝方法是电解Al2O3和冰晶石的熔融物。已知298 K时Fe2O3(s)＋ C(s)===2Fe(s)＋CO2(g)
ΔH＝＋233.8 kJ·mol－1，ΔS＝0.279 kJ·mol－1·K－1
2Al2O3(s)＋3C(s)===4Al(s)＋3CO2(g)
ΔH＝＋2 171 kJ·mol－1，ΔS＝635.5 J·mol－1·K－1
试从热力学角度分析两种金属冶炼方法不同的原因。
已知：反应的ΔH－TΔS<0时反应能自发进行。
答案：当反应的ΔH>0，ΔS>0时，根据反应能否自发进行的综合判据分析可知，T>时该反应能自发进行。用C作还原剂还原Fe2O3时，若使反应自发进行，则需要的温度T1>＝≈838.0 K；若用C作还原剂还原Al2O3时需要的温度T2>＝≈3 416 K。对比上述温度可知，用焦炭还原Al2O3是不可能实现的，故两种金属冶炼方法有差别。用焦炭还原Al2O3所需温度太高，是不可能实现的，而用焦炭还原Fe2O3则可以实现。
11．回答下列问题：
(1)用钌的配合物作催化剂，一定条件下可直接光催化分解CO2，发生反应：2CO2(g)===2CO(g)＋O2(g)，该反应的ΔH________(填“>”“<”或“＝”)0，ΔS______(填“>”“<”或“＝”)0，在低温下，该反应________(填“能”或“不能”)自发进行。
(2)超音速飞机在平流层飞行时，尾气中的NO会破坏臭氧层。科学家研究了利用催化技术将尾气中的NO和CO转变成CO2和N2的方法，化学方程式为2NO＋2CO2CO2＋N2。反应在常温下能够自发进行，则反应的ΔH________(填“>”“<”或“＝”)0。
(3)已知在100 kPa、298 K时石灰石分解反应CaCO3(s)===CaO(s)＋CO2(g)的ΔH>0，ΔS>0，则：
①该反应常温下________(填“能”或“不能”)自发进行。
②据本题反应数据分析，温度________(填“能”或“不能”)成为反应方向的决定因素。
(4)已知CaSO4(s)＋CO(g)CaO(s)＋SO2(g)＋CO2(g)　ΔH＝ 218 kJ·mol－1，该反应能够自发进行的反应条件是________。
(5)某吸热反应能自发进行，则该反应的ΔS________(填“>”或“<”)0。
解析：(1)该反应为吸热反应，化学反应后气体的化学计量数之和增加，所以ΔH＞0，ΔS>0，故低温下ΔH－TΔS＞0，反应不能自发进行。(2)因为ΔS<0，且ΔH－TΔS<0，故ΔH<0。(3)①常温下石灰石不分解。②该反应的ΔH>0，ΔS>0，属于熵增加的吸热反应，故在高温下该反应能够自发进行。(4)反应能够自发进行的条件是ΔH－TΔS<0，即ΔH0，故T>，即T值较大时该反应能自发进行，故该反应在高温下能自发进行。(5)吸热反应能自发进行，即ΔH>0，ΔH－TΔS<0，又知T>0，故ΔS>0。
答案：(1)>　>　不能　(2)<　(3)①不能　②能　(4)高温　(5)>