人教版高中化学选修4《化学反应进行的方向》.pdf

1 化学反应进行的方向 一、化学反应进行的方向 1.反应熵变与反应方向：（1）熵:物质的一个状态函数，用来描述体系的混乱度，符号为 S.单位：Jmol-1K-1（2）体系趋向于有序转变为无序，导致体系的熵增加，这叫做熵增加原理，也是反应方向判断的依据。.（3）同一物质，在气态时熵值最大，液态时次之，固态时最小。即 S(g)S(l)S(s)（4）方程式中气体计量数增大的方向就是熵增的方向。2.反应方向判断依据 在温度、压强一定的条件下，化学反应的判读依据为：H-TS0 反应能自发进行 H-TS=0 反应达到平衡状态 H-TS0 反应不能自发进行 注意：（1）H 为负，S 为正时，任何温度反应都能自发进行 （2）H 为正，S 为负时，任何温度反应都不能自发进行 知识点一：反应熵变与反应方向 例 1.下列说法正确的是（）A.放热反应不一定是自发进行的反应 B.吸热反应一定是非自发进行的 C.自发进行的反应一定容易发生 D.反应速率快的一定是自发进行的 解析：A 正确。放热反应，能量降低不一定是自发进行的。B 不正确。反应的方向必须根据能量变化和熵值变化综合判断。C 不正确。过程的自发性只能用于判断过程的方向，不能确定过程是否一定会发生。例如：石墨转化为金刚石的反应，反应在高温高压下是可以自发进行的，但条件比较苛刻。D 不正确。反应的自发性用于判断过程的方向，与反应快慢无关。答案：A 2 例 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。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。吸热反应也可以自发进行，例如，在 25和时，H，H=。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 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 扑克牌的无序排列也属于熵判据。答案：A 例 3.对于化学反应方向的确定，下列说法正确的是（）A.在温度、压力一定的条件下，焓因素和熵因素共同决定一个化学反应的方向 B.温度、压力一定时，放热的熵增加反应一定能自发进行 C.反应焓变是决定反应能否自发进行的唯一因素 D.固体的溶解过程与焓变有关 解析：H-TS0，常温、常压下反应能自发进行，所以焓变和熵变是一定温度下化学反应能否自发进行的复合判据，所以 A 正确，C 不正确。放热反应的焓变小于零，熵增加反应熵变大于零，都对H-TS0。B、C、D 三个反应又都是熵增加的反应，所以有可能自发进行，A 是熵减小的反应，在高温下一定不能自发进行。答案：A 例 5.高温时空气中的和会反应生成 NO 而污染大气：。试通过计算说明在 1200的条件下，此反应能否正向自发进行？估算自发进行的最低温度是多少？（已知H=，S=）。解析：1200=1473K。（1）由化学反应能否自发进行的判据H-TS 可知，若H-TS0，反应不能自发进行 该反应的H-TS=0 所以，该反应在 1200时能自发进行。（2）反应要自发进行，必须H-TS0。即 反应自发进行的最低温度：。答案：（1）1200能自发进行（2）自发进行的最低温度是 4 例 6.当铁丝加热后放入氧气中可观察到的现象是_，说明这个反应是_反应（填“吸热”或“放热”），说明单质铁的稳定性_（填“强”或“弱”）于产物。解析：铁丝加热后放入氧气中，可以发生反应，因为反应放出大量的热，使铁丝产生红热现象，最后燃烧，火星四射，生成黑色的。反应后生成的比铁单质更稳定。答案：铁丝红热、火星四射、有黑色固体生成；放热；弱 【基础演练】1.碳铵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，根据能量判据不能自发分解 D.碳酸盐都不稳定，都能自发分解 答案：A 2.已知反应的H 为正值，S 为负值。设H 和S 不随温度而变，下列说法中正确的是（）A.低温下是自发变化 B.高温下是自发变化 C.低温下是非自发变化，高温下是自发变化 D.任何温度下都是非自发变化 答案：D 3.考察下述自然界的一些自发变化，可发现它们有一些共同的特点。下列说法不正确的是（）5 A.都有一定的方向性，按某一物理量标度由高到低自发进行 B.都可以用来做功，自发过程一旦发生后体系做功的本领就会降低 C.有一定的进行限度，自发过程总是单向地趋向于非平衡状态 D.有一定的数据差来判断自发变化能否发生 答案：C 4.往平底烧瓶中放入氢氧化钡晶体和氯化铵晶体，塞紧瓶塞。在木板上滴少量水，如图所示，一会儿就会发现瓶内固态物质变成液体，瓶壁变冷，小木板上因少量水冻结，而被烧瓶粘住，这时找开瓶塞，出来的气体有氨味。这是自发地发生了反应 下列结论中正确的是 A.自发反应一定是放热反应 B.自发反应一定是吸热反应 C.有的吸热反应也能自发进行 D.吸热反应不能自发进行 答案：C 5.在温度、压强一定的条件下，化学反应方向的判据为：（1）H-TS0，反应为_。答案：（1）能自发进行 （2）达到平衡状态 （3）不能自发进行 6 6.通过计算判断反应在 25时能不能自发进行。（已知，）答案：反应不能自发进行 7.计算并判断的分解反应在 100时能否自发进行？（已知：在 100，1 大气压下，此反应的H，S=）答案：不能自发进行 8.高炉炼铁常用焦炭还原三氧化二铁得到生铁。请运用所学知识判断用焦炭还原氧化铝的可能性。已知 298K 下反应：S=答案：H-TS=，反应不能自发进行【巩固提高】9在酸性溶液中，碘酸钾(KIO3)和亚硫酸钠可发生如下反应：2IO35SO232H=I25SO24H2O 生成的碘可以用淀粉溶液检验，根据反应溶液出现蓝色所需的时间来衡量该反应的速率。某同学设计实验如下表所示：0.01molL1KIO3酸性溶液(含淀粉)的体积/mL 0.01molL1 Na2SO3溶液的体积/mL H2O 的体 积/mL 实验温 度/溶液出现蓝色时所需时间/s 实验 1 5 V1 35 25 t 1 实验 2 5 5 40 25 t 2 实验 3 5 5 V2 0 t 3(1)碘酸钾与亚硫酸钠的反应是_(填反应类型)。(2)该实验的目的是_；_。(3)表中V2_mL，V1_mL。(4)t1_t2_t3(填“”或“”)。答案：(1)氧化还原反应(2)探究温度对反应速率的影响 探究 Na2SO3的浓度对反应速率的影响 7 (3)40 10(4)”、“”或“”)。(6)已知 2H2(g)O2(g)2H2O(g)H484 kJ/mol。结合上图写出 CO 完全燃烧生成 CO2的热化学方程式：_ _。答案：(1)800 L/mol(2)(3)AD(4)增大(5)cCO2cH2cCOcH2O (6)CO(g)1/2 O2(g)=CO2(g)H 283 kJ/mol 8 1.吸热反应一定是（）A.非自发的化学反应 B.释放能量 C.贮存能量 D.反应需要加热 答案：C 2.过程的自发性的作用是（）A.判断过程的方向 B.确定过程是否一定会发生 C.判断过程发生的速率 D.判断过程的热效应 答案：A 3.下列反应中，熵显著增加的反应是（）A.B.C.D.答案：BD 4.已知方程式H=，则关于方程式“”的说法正确的是（）A.方程式中化学计量数表示分子数 B.该反应H 大于零 9 C.该反应H=D.该反应可表示 36g 水分解时的热效应 答案：B 5.下列说法不正确的是（）A.铁生锈、氢燃烧均为自发放热过程 B.冰融化过程其熵值增加 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 答案：C 6.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.高温高压条件下使石墨转化为金刚石 C.D.散落的火柴的无序排列 答案：CD 7.下列对熵的理解不正确的是（）A.同种物质气态时熵值最大，固态时熵值最小 B.体系越有序，熵值越小；越混乱，熵值越大 C.与外界隔离的体系，自发过程将导致体系的熵减小 D.25、时，是熵增的反应 答案：C 8.下列过程是非自发的是（）A.水由高处向低处流 B.天然气的燃烧 10 C.铁在潮湿空气中生锈 D.室温下水结成冰 答案：D _ _ 1下列可逆反应达到平衡后，加压或升高温度可使平衡向逆反应方向移动的是()AA2(g)B2(g)2AB(g)H0 B4NH3(g)5O2(g)4NO(g)6H2O(g)H0 CW(g)Z(g)H0 D2SO3(g)2SO2(g)O2(g)H0 答案：B 2金属钾和金属钠的金属性相近，但 K 比 Na 略强，当利用金属钠与 KCl 共熔制金属钾时，发现钾与钠的共熔体难以分离，如调整温度到一定程度，则可利用钠与 KCl 反应制取 K，下面是四种物质的熔沸点：K Na KCl NaCl 熔点/63.6 97.8 770 801 沸点/774 882.9 1 500 1 413 根据平衡移动原理，可推知用 Na 与 KCl 反应制取金属钾的适宜温度是()A低于 770 B850 C高于 882.9 D1 413 1 500 答案：B 3在一定体积的密闭容器中，进行如下的化学反应 CO2(g)H2(g)CO(g)H2O(g)，其cCOcH2OcCO2cH2K，K被称为化学平衡常数，其中 K 和温度的关系如下表：t/700 800 830 1 000 1 200 K 0.6 0.9 1.0 1.7 2.6 根据以上信息推断以下说法正确的是()A此反应为放热反应 B此反应只有达到平衡时，密闭容器中的压强才不会变化 11 C此反应达到 1 000 时的反应速率比 700 时大 D该反应的化学平衡常数越大，反应物的转化率越低 答案：C 4一定条件下，在密闭容器中发生如下反应：CO(g)2H2(g)CH3OH(g)，若开始时只充入a mol CH3OH 蒸气，达到平衡时，混合物的压强比起始时增大了 70%；若开始时充入a mol CO 和 2a mol H2的混合气体，达到平衡时 H2的转化率为()。A30%B35%C65%D70%答案：C 5在密闭容器中，一定条件下，进行如下反应：NO(g)CO(g)12N2(g)CO2(g)H373.2 kJ/mol，达到平衡后，为提高该反应的速率和 NO 的转化率，采取的正确措施是()A加催化剂同时升高温度 B加催化剂同时增大压强 C升高温度同时充入 N2 D降低温度同时增大压强 答案：B 6一定条件下，在密闭容器中，能表示反应：X(g)2Y(g)2Z(g)一定达到化学平衡状态的是()X、Y、Z 的物质的量之比为 122；X、Y、Z 的浓度不再发生变化；容器中的压强不再发生变化；单位时间内生成n mol Z，同时生成 2n mol Y。A B C D 答案：C 7可逆反应mA(s)nB(g)qC(g)在一定温度的密闭容器中进行，体系达到平衡时，B 的体积分数(VB%)与压强的关系如下图所示。下列叙述正确的是()Amnq Bnq Cnq Dx点时v正v逆 答案：CD 8对于可逆反应：2A(g)B(g)2C(g)H0，下列各图正确的是()12 答案：BD 9 N2(g)+3H2(g)2NH3(g)H0。当反应达到平衡时，下列措施能提高 N2转化率的是（）降温 恒压通入惰性气体 增加 N2的浓度 加压 A B C D 答案：A 10.(2015 年西城期末)在不同温度下，向 2 L 密闭容器中加入 1 mol NO 和 1 mol 活性炭，发生反应：2NO(g)C(s)N2(g)CO2(g)H213.5 kJ/mol，达到平衡时的数据如下：温度/n（活性炭）/mol n（CO2）/mol T1 0.70 _ T2 _ 0.25 下列说法不正确的是（）A上述信息可推知：T1T2 BT1时，该反应的平衡常数K9/16 CT2时，若反应达平衡后再缩小容器的体积，c(N2):c(NO)不变 DT1时，若开始时反应物的用量均减小一半，平衡后 NO 的转化率减小 答案：D 催化剂 高温高压