1、第4节 化学反应进行的方向(30分钟50分)一、选择题(本题包括6小题,每小题5分,共30分)1.下列关于判断过程方向的说法正确的是()A.所有自发进行的化学反应都是放热反应B.高温、高压下可以使石墨转化为金刚石是自发的化学反应C.由能量判据和熵判据组合而成的复合判据,将更适合于所有的过程D.同一物质的固、液、气三种状态的熵值相同【解析】选C。有些吸热反应也可以自发进行,如2N2O5(g)4NO2(g)+O2(g)是吸热反应,又是熵增的反应,所以A不正确。高温、高压使石墨转化为金刚石,要向体系中输入能量,本质仍然是非自发的,所以B不正确。同一物质:气态时的熵值最大,液态时次之,固态时熵值最小,
2、所以D不正确。【补偿训练】25,KNO3的饱和水溶液物质的量浓度是6 molL-1。若将1 mol固体KNO3置于1 L水中,则KNO3变成盐溶液的过程为()A.自发B.不自发C.可逆D.不能确定【解析】选A。电解质溶于水是自发进行的过程。2.分析下列反应在任何温度下均能自发进行的是()A.2N2(g)+O2(g)2N2O(g) H=+163 kJmol-1B.Ag(s)+Cl2(g)AgCl(s) H=-127 kJmol-1C.HgO(s)Hg(l)+O2(g)H=+91 kJmol-1D.H2O2(l)O2(g)+H2O(l) H=-98 kJmol-1【解析】选D。对于A项,H0,S0
3、,即任何温度下,反应都不能自发进行;对于B项,H0,S0,在较低温度下,H-TS0,S0,若使反应自发进行,即H-TS0,必须升高温度,即反应只有在较高温度时能自发进行;对于D项,H0,在任何温度下,H-TSS(l)S(s)。(2)与物质的量的关系:物质的量越大,分子数越多,熵值越大。(3)不同物质熵值间的关系:物质的组成越复杂其熵值越大,一般组成物质的原子种类相同时,一个分子中的原子数目越多,其混乱程度就越大,熵值也越大。4.已知反应:2CO(g)2C(s)+O2(g)。设H和S不随温度而变化,下列说法正确的是()A.低温下是自发反应B.高温下是自发反应C.低温下是非自发反应,高温下是自发反
4、应D.任何温度下都是非自发反应【解析】选D。因为碳的不完全燃烧是放热反应,故该反应是吸热反应,且是熵减反应,在任何温度下都是非自发反应。【补偿训练】下列说法正确的是()A.放热反应均是自发反应B.S为正值的反应均是自发反应C.物质的量增加的反应,S为正值D.如果H和S均为正值,当温度升高时,反应可能自发进行【解析】选D。放热反应不一定能自发进行,如铝热反应为放热反应,在常温下不能自发进行,A错误;S为正值的反应不一定是自发反应,如水的分解,B错误;只有气体的物质的量增加的反应,S为正值,C错误;如果H和S均为正值,当温度升高时,可满足H-TS0,反应可自发进行,D正确。5.与自然界中许多变化一
5、样,化学反应具有方向性。下列有关叙述中正确的是()A.原电池反应一定是自发进行的氧化还原反应,且H0B.H0,S0,S0,该反应在较高温度下能自发进行【解析】选A。原电池是化学能转化为电能的装置,故H0,A正确;H0,S0,D错误。【补偿训练】下列内容与结论相对应的是()选项内容结论AH2O(g)变成H2O(l)S0B硝酸铵溶于水可自发进行因为S0C一个反应的H0,S0反应一定不自发进行DH2(g)+F2(g)2HF(g)H=-271 kJmol-1S=8 Jmol-1K-1反应在任意外界条件下均可自发进行【解析】选B。物质由气态变为液态,混乱度减小,即S0,使过程可自发进行,B正确;H0,S
6、0时对照H-TS可知,在高温时H-TS0,即高温能自发进行,故C错;H-TS只能用于一定温度、一定压强条件下判断反应方向,故D错。6.在一定条件下,对于反应mA(g)+nB(g)cC(g)+dD(g),C物质的浓度(C%)与温度、压强的关系如图所示,下列判断正确的是()A.H0B.H0S0S0D.H0S0【解析】选A。当T不变时,压强越大,C%越低,说明加压平衡左移,则m+n0;温度越高,C%越低,说明升温,平衡左移,逆反应为吸热反应,则正反应为放热反应,H0,S0,该反应能自发进行C.SO2(g)+2H2S(g)3S(s)+2H2O(l)H0,S0,反应不能自发进行,B项不正确;C项中是一个
7、H0,S液态熵值固态熵值,状态都是气态时,看物质的量的多少,物质的量越多,熵值越大。故(1)减小,(2)无明显变化,(3)增加,(4)减小。(5)KNO3溶于水时KNO3K+N,自由移动的离子数目增多,因此熵值增加。答案:(1)减小(2)无明显变化(3)增加(4)减小(5)增加8.(10分)在冶金工业中,以C作为还原剂,若温度高于980 K时,氧化产物以CO为主,低于980 K时以CO2为主。(1)已知2CO(g)CO2(g)+C(s),T=980 K时H-TS=0。当体系温度低于980 K时,估计H-TS_0(填“大于”“小于”或“等于”);当体系温度高于980 K时,该反应_自发进行(填“
8、能”或“不能”)。(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)H (298.15 K)=-94.0 kJmol-1,S (298.15 K)=-75.8 Jmol-1K-1,设H和S不随温度变化而变化,则此反应自发进行的温度是_。【解析】(1)C(s)+CO2(g)2CO(g)的反应为吸热反应,H0,则2CO(g)CO2(g)+C(s)为放热反应,H0,且该反应S0,则当T980 K时,H-TS980 K时,H-TS0,该反应不能自发进行。(2)由题给信息,要使反应能自发进行,须有H-TS0,即-94.0 kJmol-1-T(-75.8 Jmol-1K-110-3kJJ-1)0,则T0,故常温下该反应不能自发进行。当H-TS=0时,T=1 050.7 K,故当T1 050.7 K时,H-TS0,反应才能自发进行。(2)298 K时,H-TS=-113.0 kJmol-1-298 K(-145.310-3kJmol-1K-1)=-69.7 kJmol-10,因此常温下反应能自发进行。(3)S=+130 Jmol-1K-1+223 Jmol-1K-1-2186.6 Jmol-1K-1=-20.2 Jmol-1K-1。答案:(1)不能1050.7(2)能(3)-20.2 Jmol-1K-1