2011年高二化学同步测试：2.1化学反应的方向（鲁科版选修4）
文档属性
| 名称 | 2011年高二化学同步测试：2.1化学反应的方向（鲁科版选修4） |  | |
| 格式 | zip | ||
| 文件大小 | 58.2KB | ||
| 资源类型 | 教案 | ||
| 版本资源 | 鲁科版 | ||
| 科目 | 化学 | ||
| 更新时间 | 2011-11-21 22:49:24 | ||
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文档简介
第2章 第1节
(45分钟 100分)
一、选择题(本题包括10小题，每小题5分，共50分)
1．下列说法不正确的是( )
A．铁生锈和氢燃烧均为自发放热过程 B．冰融化的过程中，熵值增加
C．无热效应的自发过程是不存在的 D．同一物质固态时熵值最小
解析： 自发过程是在一定条件下不需要外力就能进行的过程。铁生锈和氢燃烧均为混乱度减小、有序性增加、稳定性增强、放出热量的自发反应，A项正确；冰融化即有序性减小，混乱度增加，即熵值增加，B项正确；物质由有序转化为无序时，不一定发生热效应，如分子的扩散现象，C项错误；同一物质在固态时有序性最高，混乱度最小，熵值最小，D项正确。
答案： C
2．能用能量判据判断下列过程的方向的是( )
A．水总是自发地由高处往低处流
B．放热反应容易自发进行，吸热反应不能自发进行
C．有序排列的火柴散落时成为无序排列
D．多次洗牌以后，扑克牌的毫无规律的混乱排列的几率大
解析： A项，水总是自发地由高处往低处流，有趋向于最低能量状态的倾向。B项，吸热反应也可以自发进行，例如，在25 ℃和1.01×105 Pa时，2N2O5(g)===4NO2(g)＋O2(g) ΔH＝＋56.7 kJ·mol－1 (NH4)2CO3(s)===NH4HCO3(s)＋NH3(g) ΔH＝＋74.9 kJ·mol－1。不难看出，上述两个反应都是吸热反应，又都是熵增的反应，显然只根据焓变来判断反应进行的方向是不全面的。C项，有序排列的火柴散落时成为无序排列，有趋向于最大混乱度的倾向，属于熵判据。D项，扑克牌的无序排列也属于熵判据。
答案： A
3．下列说法中正确的是( )
A．能自发进行的反应一定能迅速发生反应
B．非自发进行的反应一定不可能发生反应
C．能自发进行的反应实际可能没有发生反应
D．常温下，2H2O2H2↑＋O2↑，即常温下水的分解反应是自发反应
解析： ΔH－TΔS这个判据指的是在温度、压强一定的条件下，化学反应自动发生的趋势，即反应发生的可能性，它并不能说明在该条件下一个可能自发进行的化学反应能否实际发生，因为化学反应能否实际发生还涉及到反应速率问题，所以A不正确；非自发不含有“不可能”之意。例如：水的分解在常温常压下是非自发的，但在通直流电条件下，电解生成氢气和氧气，只不过消耗了其他能量，所以选项B错误；水在常温常压下电解才发生分解，即环境对它做电功才能使它发生，所以是非自发反应，所以D不正确。
答案： C
4．已知下列过程都能自发进行，其中不能用“焓判据”解释的是( )
A．2Na(s)＋Cl2(g)===2NaCl(s) ΔH<0
B．C3H8(g)＋5O2(g)===3CO2(g)＋4H2O(l) ΔH<0
C．2NH4Cl(s)＋Ca(OH)2(s)===2NH3(g)＋CaCl2(s)＋2H2O(l) ΔH>0
D．2Mg(s)＋O2(g)===2MgO ΔH<0
解析： 放热反应过程中，体系能量降低，具有自发进行的倾向，也就是说，ΔH<0的反应一般能自发进行，这就是焓判据。本题的C项，ΔH>0，按焓判据反应不能发生，而题给条件是能自发进行，所以，不能用“焓判据”解释。
答案： C
5．对下列过程的熵变的判断不正确的是( )
A．溶解少量食盐于水中：ΔS＞0
B．碳和氧气反应生成CO(g)：ΔS＞0
C．H2O(g)变成液态水：ΔS＞0
D．CaCO3(s)加热分解为CaO(s)和CO2(g)：ΔS＞0
解析： 一般来说，同一物质熵的大小关系：气态>液态>固态。气体越多，熵越大，H2O(g)变成液态水，ΔS<0。
答案： C
6．下列说法中正确的是( )
A．凡是放热反应都是自发的，吸热反应都是非自发的
B．自发反应一定是熵增大，非自发反应一定是熵减小或不变
C．熵增加且放热的反应一定是自发反应
D．化学反应能否自发进行，与反应焓变和熵变有关。当ΔH－TΔS<0时，反应非自发，非自发反应在任何条件下都不能实现
解析： 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加，可能减小，也可能不变；反应能否自发进行取决于ΔH－TΔS，当ΔS>0、ΔH<0时，ΔH－TΔS<0反应一定能自发进行，非自发的反应在高温下有可能为自发反应。
答案： C
7．碳酸铵(NH4)2CO3在室温下就能自发地分解产生氨气，对其说法正确的是( )
A．碳酸铵分解是因为生成了易挥发的气体，使体系的熵增大
B．碳酸铵分解是因为外界给予了能量
C．碳酸铵分解是吸热反应，根据能量判据不能自发分解
D．碳酸盐都不稳定，都能自发分解
解析： (NH4)2CO3的分解为吸热反应，而吸热反应不易自发进行；根据焓变与熵变对化学反应的共同影响，该反应熵值一定增大。
答案： A
8．在如下图所示图1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2所示)，两种气体分子立即都分布在两个容器中。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中不正确的是( )
A．此过程为混乱程度小的向混乱程度大的方向的变化过程，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．此过程从有序到无序，混乱度增大
D．此过程是自发可逆的
解析： 由题意知ΔH＝0、ΔS＞0，由ΔH－TΔS知该过程的逆过程不能自发进行，所以D错。
答案： D
9．已知反应FeO(s)＋C(s)===CO(g)＋Fe(s)的ΔH为正、ΔS为正(假定ΔH、ΔS不随温度而变化)，下列叙述中正确的是( )
A．低温下为自发过程，高温下为非自发过程
B．高温下为自发过程，低温下为非自发过程
C．任何温度下均为非自发过程
D．任何温度下均为自发过程
解析： 由反应能否自发进行的判据：ΔH－TΔS知：ΔH>0、ΔS>0时，ΔH－TΔS的值的正、负不能确定，此时将由温度T决定。当处于低温时，TΔS的值较小，ΔH－TΔS>0，反应非自发进行；当温度升高，TΔS的值增大，只要温度升高到使得TΔS>ΔH，即ΔH－TΔS<0时，反应自发进行，所以这种反应应该为：高温下反应自发进行，低温下反应非自发进行。
答案： B
10．反应CH3OH(l)＋NH3(g)===CH3NH2(g)＋H2O(g)在高温度下自发向右进行，若反应|ΔH|＝17 kJ·mol－1，|ΔH－TΔS|＝17 kJ·mol－1，则下列正确的是( )
A．ΔH>0，ΔH－TΔS<0 B．ΔH<0，ΔH－TΔS>0
C．ΔH>0，ΔH－TΔS>0 D．ΔH<0，ΔH－TΔS<0
解析： 因为该反应在高温度下自发向右进行，因此该反应为吸热反应，ΔH>0，又因能自发进行，ΔH－TΔS<0。
答案： A
二、非选择题(本题包括4小题，共50分)
11．(12分)判断下列过程熵变的正负(填“>0”或“<0”)：
(1)溶解少量蔗糖于水中，ΔS________；
(2)纯碳和氧气反应生成CO(g)，ΔS________；
(3)液态水蒸发变成水蒸气，ΔS________；
(4)CaCO3(s)加热分解生成CaO(s)和CO2(g)，ΔS________。
解析： (1)蔗糖溶于水形成溶液混乱度增大；(2)反应气体分子数增多是熵增大的过程；(3)液态水变为气态水，是熵值增大的过程；(4)反应气体分子数增多是熵增大的过程。
答案： (1)>0 (2)>0 (3)>0 (4)>0
12．(12分)有A、B、C、D四个反应：
反应 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
则在任何温度下都能自发进行的反应是________；任何温度下都不能自发进行的反应是________；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： 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。
答案： C B 77 A －161.6 D
13．(16分)已知甲烷隔绝空气在不同温度下有可能发生如下两个裂解反应：①CH4(g)―→C(s)＋2H2(g)，②2CH4(g)―→C2H2(g)＋3H2(g)。某同学为了得到用天然气制取炭黑的允许温度范围和最佳温度，在图书馆查到了如下热力学数据：
①的ΔH(298 K)＝＋74.848 kJ·mol－1，
ΔS(298 K)＝＋80.674 J·mol－1·K－1
②的ΔH(298 K)＝＋376.426 kJ·mol－1，
ΔS(298 K)＝＋220.211 J·mol－1·K－1
已知焓变和熵变随温度变化很小。请帮助这位同学考虑如下问题：
(1)判断该反应高温自发还是低温自发：________(填“高温”或“低温”)。
(2)通过计算判断此反应在常温下能否自发进行___________________________。
(3)求算制取炭黑的允许温度范围______________________________________。
(4)为了提高甲烷的碳化程度，你认为下面四个温度中最合适的是________。
A．905.2 K B．927 K
C．1 273 K D．2 000 K
解析： (2)ΔH－TΔS＝74.848 kJ·mol－1－80.674×10－3kJ·mol－1·K－1×298 K＝50.807 kJ·mol－1>0，所以该反应常温下不自发进行。
(3)裂解为炭黑和H2时，ΔH－TΔS＝74.848 kJ·mol－1－80.674×10－3 kJ·mol－1·K－1×T<0，得T>927.8 K，即裂解为炭黑的最低温度为927.8 K。裂解为乙炔时，ΔH－TΔS＝376.426 kJ·mol－1－220.211×10－3kJ·mol－1·K－1×T<0，得T>1 709.4 K，即温度高于1 790.4 K自发裂解为乙炔和氢气。所以要制取炭黑，温度须控制在927.8～1 790.4 K。
答案： (1)高温 (2)不能自发进行。
(3)927.8～1 790.4 K (4)C
14．(10分)电子工业中清洗硅片上的SiO2(s)的反应是
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不随温度变化而变化，试求此反应自发进行的温度条件。
解析： 要使反应能够自发进行，则ΔH－TΔS<0，即－94.0 kJ/mol－T×[－75.8×10－3 kJ/(mol·K)]<0，T<＝1 240 K，即只有在温度低于1 240 K时反应才能自发进行。
答案： T<1 240 K
(45分钟 100分)
一、选择题(本题包括10小题，每小题5分，共50分)
1．下列说法不正确的是( )
A．铁生锈和氢燃烧均为自发放热过程 B．冰融化的过程中，熵值增加
C．无热效应的自发过程是不存在的 D．同一物质固态时熵值最小
解析： 自发过程是在一定条件下不需要外力就能进行的过程。铁生锈和氢燃烧均为混乱度减小、有序性增加、稳定性增强、放出热量的自发反应，A项正确；冰融化即有序性减小，混乱度增加，即熵值增加，B项正确；物质由有序转化为无序时，不一定发生热效应，如分子的扩散现象，C项错误；同一物质在固态时有序性最高，混乱度最小，熵值最小，D项正确。
答案： C
2．能用能量判据判断下列过程的方向的是( )
A．水总是自发地由高处往低处流
B．放热反应容易自发进行，吸热反应不能自发进行
C．有序排列的火柴散落时成为无序排列
D．多次洗牌以后，扑克牌的毫无规律的混乱排列的几率大
解析： A项，水总是自发地由高处往低处流，有趋向于最低能量状态的倾向。B项，吸热反应也可以自发进行，例如，在25 ℃和1.01×105 Pa时，2N2O5(g)===4NO2(g)＋O2(g) ΔH＝＋56.7 kJ·mol－1 (NH4)2CO3(s)===NH4HCO3(s)＋NH3(g) ΔH＝＋74.9 kJ·mol－1。不难看出，上述两个反应都是吸热反应，又都是熵增的反应，显然只根据焓变来判断反应进行的方向是不全面的。C项，有序排列的火柴散落时成为无序排列，有趋向于最大混乱度的倾向，属于熵判据。D项，扑克牌的无序排列也属于熵判据。
答案： A
3．下列说法中正确的是( )
A．能自发进行的反应一定能迅速发生反应
B．非自发进行的反应一定不可能发生反应
C．能自发进行的反应实际可能没有发生反应
D．常温下，2H2O2H2↑＋O2↑，即常温下水的分解反应是自发反应
解析： ΔH－TΔS这个判据指的是在温度、压强一定的条件下，化学反应自动发生的趋势，即反应发生的可能性，它并不能说明在该条件下一个可能自发进行的化学反应能否实际发生，因为化学反应能否实际发生还涉及到反应速率问题，所以A不正确；非自发不含有“不可能”之意。例如：水的分解在常温常压下是非自发的，但在通直流电条件下，电解生成氢气和氧气，只不过消耗了其他能量，所以选项B错误；水在常温常压下电解才发生分解，即环境对它做电功才能使它发生，所以是非自发反应，所以D不正确。
答案： C
4．已知下列过程都能自发进行，其中不能用“焓判据”解释的是( )
A．2Na(s)＋Cl2(g)===2NaCl(s) ΔH<0
B．C3H8(g)＋5O2(g)===3CO2(g)＋4H2O(l) ΔH<0
C．2NH4Cl(s)＋Ca(OH)2(s)===2NH3(g)＋CaCl2(s)＋2H2O(l) ΔH>0
D．2Mg(s)＋O2(g)===2MgO ΔH<0
解析： 放热反应过程中，体系能量降低，具有自发进行的倾向，也就是说，ΔH<0的反应一般能自发进行，这就是焓判据。本题的C项，ΔH>0，按焓判据反应不能发生，而题给条件是能自发进行，所以，不能用“焓判据”解释。
答案： C
5．对下列过程的熵变的判断不正确的是( )
A．溶解少量食盐于水中：ΔS＞0
B．碳和氧气反应生成CO(g)：ΔS＞0
C．H2O(g)变成液态水：ΔS＞0
D．CaCO3(s)加热分解为CaO(s)和CO2(g)：ΔS＞0
解析： 一般来说，同一物质熵的大小关系：气态>液态>固态。气体越多，熵越大，H2O(g)变成液态水，ΔS<0。
答案： C
6．下列说法中正确的是( )
A．凡是放热反应都是自发的，吸热反应都是非自发的
B．自发反应一定是熵增大，非自发反应一定是熵减小或不变
C．熵增加且放热的反应一定是自发反应
D．化学反应能否自发进行，与反应焓变和熵变有关。当ΔH－TΔS<0时，反应非自发，非自发反应在任何条件下都不能实现
解析： 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加，可能减小，也可能不变；反应能否自发进行取决于ΔH－TΔS，当ΔS>0、ΔH<0时，ΔH－TΔS<0反应一定能自发进行，非自发的反应在高温下有可能为自发反应。
答案： C
7．碳酸铵(NH4)2CO3在室温下就能自发地分解产生氨气，对其说法正确的是( )
A．碳酸铵分解是因为生成了易挥发的气体，使体系的熵增大
B．碳酸铵分解是因为外界给予了能量
C．碳酸铵分解是吸热反应，根据能量判据不能自发分解
D．碳酸盐都不稳定，都能自发分解
解析： (NH4)2CO3的分解为吸热反应，而吸热反应不易自发进行；根据焓变与熵变对化学反应的共同影响，该反应熵值一定增大。
答案： A
8．在如下图所示图1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2所示)，两种气体分子立即都分布在两个容器中。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中不正确的是( )
A．此过程为混乱程度小的向混乱程度大的方向的变化过程，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．此过程从有序到无序，混乱度增大
D．此过程是自发可逆的
解析： 由题意知ΔH＝0、ΔS＞0，由ΔH－TΔS知该过程的逆过程不能自发进行，所以D错。
答案： D
9．已知反应FeO(s)＋C(s)===CO(g)＋Fe(s)的ΔH为正、ΔS为正(假定ΔH、ΔS不随温度而变化)，下列叙述中正确的是( )
A．低温下为自发过程，高温下为非自发过程
B．高温下为自发过程，低温下为非自发过程
C．任何温度下均为非自发过程
D．任何温度下均为自发过程
解析： 由反应能否自发进行的判据：ΔH－TΔS知：ΔH>0、ΔS>0时，ΔH－TΔS的值的正、负不能确定，此时将由温度T决定。当处于低温时，TΔS的值较小，ΔH－TΔS>0，反应非自发进行；当温度升高，TΔS的值增大，只要温度升高到使得TΔS>ΔH，即ΔH－TΔS<0时，反应自发进行，所以这种反应应该为：高温下反应自发进行，低温下反应非自发进行。
答案： B
10．反应CH3OH(l)＋NH3(g)===CH3NH2(g)＋H2O(g)在高温度下自发向右进行，若反应|ΔH|＝17 kJ·mol－1，|ΔH－TΔS|＝17 kJ·mol－1，则下列正确的是( )
A．ΔH>0，ΔH－TΔS<0 B．ΔH<0，ΔH－TΔS>0
C．ΔH>0，ΔH－TΔS>0 D．ΔH<0，ΔH－TΔS<0
解析： 因为该反应在高温度下自发向右进行，因此该反应为吸热反应，ΔH>0，又因能自发进行，ΔH－TΔS<0。
答案： A
二、非选择题(本题包括4小题，共50分)
11．(12分)判断下列过程熵变的正负(填“>0”或“<0”)：
(1)溶解少量蔗糖于水中，ΔS________；
(2)纯碳和氧气反应生成CO(g)，ΔS________；
(3)液态水蒸发变成水蒸气，ΔS________；
(4)CaCO3(s)加热分解生成CaO(s)和CO2(g)，ΔS________。
解析： (1)蔗糖溶于水形成溶液混乱度增大；(2)反应气体分子数增多是熵增大的过程；(3)液态水变为气态水，是熵值增大的过程；(4)反应气体分子数增多是熵增大的过程。
答案： (1)>0 (2)>0 (3)>0 (4)>0
12．(12分)有A、B、C、D四个反应：
反应 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
则在任何温度下都能自发进行的反应是________；任何温度下都不能自发进行的反应是________；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： 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。
答案： C B 77 A －161.6 D
13．(16分)已知甲烷隔绝空气在不同温度下有可能发生如下两个裂解反应：①CH4(g)―→C(s)＋2H2(g)，②2CH4(g)―→C2H2(g)＋3H2(g)。某同学为了得到用天然气制取炭黑的允许温度范围和最佳温度，在图书馆查到了如下热力学数据：
①的ΔH(298 K)＝＋74.848 kJ·mol－1，
ΔS(298 K)＝＋80.674 J·mol－1·K－1
②的ΔH(298 K)＝＋376.426 kJ·mol－1，
ΔS(298 K)＝＋220.211 J·mol－1·K－1
已知焓变和熵变随温度变化很小。请帮助这位同学考虑如下问题：
(1)判断该反应高温自发还是低温自发：________(填“高温”或“低温”)。
(2)通过计算判断此反应在常温下能否自发进行___________________________。
(3)求算制取炭黑的允许温度范围______________________________________。
(4)为了提高甲烷的碳化程度，你认为下面四个温度中最合适的是________。
A．905.2 K B．927 K
C．1 273 K D．2 000 K
解析： (2)ΔH－TΔS＝74.848 kJ·mol－1－80.674×10－3kJ·mol－1·K－1×298 K＝50.807 kJ·mol－1>0，所以该反应常温下不自发进行。
(3)裂解为炭黑和H2时，ΔH－TΔS＝74.848 kJ·mol－1－80.674×10－3 kJ·mol－1·K－1×T<0，得T>927.8 K，即裂解为炭黑的最低温度为927.8 K。裂解为乙炔时，ΔH－TΔS＝376.426 kJ·mol－1－220.211×10－3kJ·mol－1·K－1×T<0，得T>1 709.4 K，即温度高于1 790.4 K自发裂解为乙炔和氢气。所以要制取炭黑，温度须控制在927.8～1 790.4 K。
答案： (1)高温 (2)不能自发进行。
(3)927.8～1 790.4 K (4)C
14．(10分)电子工业中清洗硅片上的SiO2(s)的反应是
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不随温度变化而变化，试求此反应自发进行的温度条件。
解析： 要使反应能够自发进行，则ΔH－TΔS<0，即－94.0 kJ/mol－T×[－75.8×10－3 kJ/(mol·K)]<0，T<＝1 240 K，即只有在温度低于1 240 K时反应才能自发进行。
答案： T<1 240 K