2023新教材人教版化學作業(yè)與測評第2章 第3節(jié)

化學選擇性必修1［人教版］作業(yè)與測評第三節(jié)化學反應的方向[預習作業(yè)](建議用時：15分鐘)1．自發(fā)過程：在溫度和壓強一定的條件下，不借助光、電等外部力量就能自動進行的過程。2．自發(fā)過程的方向與焓變有關，ΔH________0有利于反應自發(fā)進行。答案<3．自發(fā)過程的方向也與熵變有關。熵(符號：S)是度量體系混亂度的物理量，熵值越大，混亂程度________，對于同一物質(zhì)：S(g)________S(l)________S(s)。熵變(符號：ΔS)是生成物與反應物的熵值差。ΔS________0有利于反應自發(fā)進行。答案越大>>>4．焓變和熵變都________單獨作為判斷反應自發(fā)進行方向的依據(jù)，必須綜合考慮。ΔG＝ΔH－TΔS________0，反應能自發(fā)進行；ΔG＝ΔH－TΔS________0，反應不能自發(fā)進行。答案不能<>1．下列關于判斷過程方向的說法正確的是()A．所有自發(fā)進行的化學反應都是放熱反應B．高溫、高壓下可以使石墨轉化為金剛石是自發(fā)的化學反應C．判斷反應自發(fā)進行的方向，必須綜合考慮體系的焓變和熵變D．同一物質(zhì)的固、液、氣三種狀態(tài)的熵值相同答案C解析有些吸熱反應也可以自發(fā)進行，如2N2O5(g)=4NO2(g)＋O2(g)是吸熱反應，又是熵增的反應，高溫下可自發(fā)進行，A不正確。高溫、高壓使石墨轉化為金剛石，要向體系中輸入能量，本質(zhì)仍然是非自發(fā)的，B不正確。同一物質(zhì)：氣態(tài)時的熵值最大，液態(tài)時次之，固態(tài)時熵值最小，D不正確。2．某反應2AB(g)C(g)＋3D(g)在高溫時能自發(fā)進行，其逆反應在低溫時能自發(fā)進行，則該反應的ΔH、ΔS應為()A．ΔH<0、ΔS>0 B．ΔH<0、ΔS<0C．ΔH>0、ΔS>0 D．ΔH>0、ΔS<0答案C3．研究化學反應的方向具有重要意義。下列說法正確的是()A．電解水的反應屬于自發(fā)反應B．能自發(fā)進行的反應一定能迅速發(fā)生C．自發(fā)反應的熵一定增大，非自發(fā)反應的熵一定減小D．2NO(g)＋2CO(g)=N2(g)＋2CO2(g)在常溫下能自發(fā)進行，則該反應的ΔH<0答案D解析電解水的反應屬于非自發(fā)反應，常溫下水無法分解為氫氣和氧氣，A錯誤；能自發(fā)進行的反應，其反應速率和濃度、溫度、壓強、催化劑等因素有關，不一定能迅速發(fā)生，B錯誤；自發(fā)反應的熵不一定增大，非自發(fā)反應的熵不一定減小，C錯誤；反應2NO(g)＋2CO(g)=N2(g)＋2CO2(g)的氣體分子數(shù)減小，熵減小，在常溫下能自發(fā)進行，則一定是放熱反應，ΔH<0，D正確。4．“熵”表示體系的混亂度，它的符號是“S”。下列變化中，ΔS<0的是()A．3Fe(s)＋4H2O(g)=Fe3O4(s)＋4H2(g)B．2NO2(g)=N2O4(l)C．2IBr(l)=I2(s)＋Br2(g)D．(NH4)2CO3(s)=2NH3(g)＋CO2(g)＋H2O(g)答案B解析選項B中的反應是由氣體轉化為液體，混亂度減小，ΔS<0。5．已知在100kPa、298.15K時石灰石分解反應：CaCO3(s)=CaO(s)＋CO2(g)ΔH＝＋178.3kJ·mol－1ΔS＝＋160.4J·mol－1·K－1，則：(1)在此條件下該反應________(填“能”或“不能”)自發(fā)進行。(2)據(jù)本題反應數(shù)據(jù)分析，溫度________(填“能”或“不能”)成為反應方向的決定因素。(3)若溫度能決定反應方向，則該反應自發(fā)進行的最低溫度為________K(結果保留一位小數(shù))。答案(1)不能(2)能(3)1111.6解析(1)ΔG＝ΔH－TΔS＝178.3kJ·mol－1－298.15K×160.4×10－3kJ·mol－1·K－1≈130.5kJ·mol－1>0，所以該反應不能自發(fā)進行。(2)因為該反應ΔH>0、ΔS>0，所以根據(jù)ΔG＝ΔH－TΔS可知，在溫度較高的時候，ΔG可能小于0。(3)根據(jù)ΔG＝ΔH－TΔS<0時反應可自發(fā)進行，則有：T>eq\f(ΔH,ΔS)≈1111.6K。[課時分層練](建議用時：40分鐘)[學習·理解]1．下列過程是自發(fā)的是()A．雷電固氮B．熱水變冷水C．植物的光合作用D．工業(yè)上用NaCl和水制備NaOH、Cl2和H2答案B解析雷電固氮是N2和O2借助雷電這一外力生成NO，是非自發(fā)的；熱水變冷水能量降低，是自發(fā)的；植物的光合作用是CO2和H2O在葉綠素的作用下借助光能轉化為糖類和O2，是非自發(fā)的；工業(yè)上用NaCl和水制備NaOH、Cl2和H2是電解飽和食鹽水，借助電能，是非自發(fā)的。[重難點撥]自發(fā)過程的特點(1)具有方向性，即該過程的某個方向在一定條件下是自發(fā)的，則其相反過程在該條件下肯定不能自發(fā)。(2)體系趨向于從高能量狀態(tài)轉變?yōu)榈湍芰繝顟B(tài)。(3)體系趨向于從有序體系轉變?yōu)闊o序體系。2．下列關于自發(fā)過程的敘述正確的是()A．只有不需要任何條件就能夠自動進行的過程才是自發(fā)過程B．需要加熱才能夠進行的過程肯定不是自發(fā)過程C．同一可逆反應的正、逆反應在不同條件下都有自發(fā)的可能D．非自發(fā)過程在任何條件下都不可能變?yōu)樽园l(fā)過程答案C解析在溫度和壓強一定的條件下，不借助光、電等外部力量就能自動進行的過程為自發(fā)過程，A錯誤；有的自發(fā)反應需要加熱才能進行，如高溫自發(fā)反應，B錯誤；非自發(fā)過程在一定條件下可能變?yōu)樽园l(fā)過程，D錯誤。3．實驗證明，多數(shù)能自發(fā)進行的反應都是放熱反應。對此說法的理解正確的是()A．所有的放熱反應都是自發(fā)進行的B．所有的自發(fā)反應都是放熱的C．焓變是影響反應是否具有自發(fā)性的一種重要因素D．焓變是決定反應是否具有自發(fā)性的唯一因素答案C解析化學反應能自發(fā)進行的判據(jù)是ΔH－TΔS<0，必須綜合考慮體系的焓變和熵變，A錯誤；有些自發(fā)反應是吸熱反應，B錯誤；焓變是影響反應是否具有自發(fā)性的一種重要因素，但不是唯一因素，C正確，D錯誤。[重難點撥]反應焓變與反應方向的關系(1)多數(shù)自發(fā)進行的化學反應是放熱反應。(2)有些吸熱反應也能自發(fā)進行，如氫氧化鋇晶體與氯化銨反應。(3)反應焓變是與反應進行的方向有關的因素之一，但不是影響反應能否自發(fā)進行的唯一因素。4．下列不能用焓變解釋的自發(fā)進行的過程是()A．鐵在潮濕空氣中生銹了B．天然氣的燃燒C．銅在潮濕空氣中產(chǎn)生銅綠D．NH4Cl與Ba(OH)2·8H2O反應產(chǎn)生NH3答案D解析NH4Cl與Ba(OH)2·8H2O反應產(chǎn)生NH3，是一個吸熱的自發(fā)過程，不能用焓變解釋。5．關于化學反應進行方向的敘述正確的是()A．ΔH<0，ΔS>0時，反應自發(fā)進行，如金屬鈉和水的反應B．凡是放熱反應都是自發(fā)的，吸熱反應都是非自發(fā)的C．自發(fā)過程一定是自發(fā)反應D．同一種物質(zhì)的熵值，固態(tài)時最大，液態(tài)時次之，氣態(tài)時最小答案A解析熵增加ΔS>0，且放熱ΔH<0，反應ΔH－TΔS<0，一定是自發(fā)反應，故A正確；放熱反應不一定是自發(fā)的，如ΔH<0，ΔS<0的反應在高溫下是非自發(fā)進行的，故B錯誤；自發(fā)過程可以是物理過程，不一定是自發(fā)反應，故C錯誤；同一物質(zhì)的熵與其聚集狀態(tài)及外界條件有關，一般來說，氣態(tài)時最大，液態(tài)時次之，固態(tài)時最小，故D錯誤。6．下列對化學反應預測正確的是()選項化學反應方程式已知條件預測AM(s)X(g)＋Y(s)ΔH>0它是非自發(fā)反應BW(s)＋xG(g)2Q(g)ΔH<0，自發(fā)反應x可能等于1、2、3C4X(g)＋5Y(g)4W(g)＋6G(g)能自發(fā)反應ΔH一定小于0D4M(s)＋N(g)＋2W(l)4Q(s)常溫下，自發(fā)進行ΔH>0答案B解析根據(jù)ΔG＝ΔH－TΔS<0時反應自發(fā)進行，M(s)X(g)＋Y(s)，固體分解生成氣體，為熵增反應，ΔH>0時，在高溫下能自發(fā)進行，A錯誤；W(s)＋xG(g)2Q(g)ΔH<0，能自發(fā)進行，若熵增，任何溫度下都能自發(fā)進行，若熵減，在低溫條件下能自發(fā)進行，所以，G的化學計量數(shù)不確定，x可能等于1、2、3，B正確；4X(g)＋5Y(g)4W(g)＋6G(g)是熵增反應，當ΔH>0時，在高溫下可能自發(fā)進行，C錯誤；4M(s)＋N(g)＋2W(l)4Q(s)為熵減反應，常溫下能自發(fā)進行，說明該反應一定是放熱反應，D錯誤。[應用·實踐]7．已知反應2CO(g)=2C(s)＋O2(g)ΔH>0，ΔS<0。設ΔH和ΔS不隨溫度而變，下列說法中正確的是()A．低溫下能自發(fā)進行B．高溫下能自發(fā)進行C．任何溫度下都能自發(fā)進行D．任何溫度下都不能自發(fā)進行答案D解析因為ΔH>0，ΔS<0，故ΔH－TΔS>0，此反應在任何溫度下都不能自發(fā)進行。[歸納總結]反應自發(fā)進行的判斷判斷反應是否能自發(fā)進行要綜合考慮ΔH、ΔS、T，當焓變和熵變均大于0或均小于0時，溫度對反應是否能自發(fā)進行起決定性作用。ΔH、ΔS、T與反應是否能自發(fā)進行的關系如圖所示：8．已知：(NH4)2CO3(s)=NH4HCO3(s)＋NH3(g)ΔH＝＋74.9kJ·mol－1，下列說法正確的是()A．該反應中熵變、焓變皆大于0B．該反應是吸熱反應，因此一定不能自發(fā)進行C．碳酸鹽分解反應中熵增加，因此任何條件下所有碳酸鹽分解一定能自發(fā)進行D．能自發(fā)進行的反應一定是放熱反應，不能自發(fā)進行的反應一定是吸熱反應答案A解析該反應是吸熱反應，但也是熵增大的反應，所以也可能自發(fā)進行，B錯誤；碳酸鹽分解反應中熵增加，但不是在任何條件下碳酸鹽分解都能夠自發(fā)進行，如CaCO3的分解僅在高溫下自發(fā)，C錯誤；能自發(fā)進行的反應不一定是放熱反應，不能自發(fā)進行的反應也不一定是吸熱反應，D錯誤。[重難點撥](1)常見的熵增過程包括固體的溶解、氣體的擴散、物質(zhì)由固態(tài)轉化為液態(tài)或氣態(tài)、反應前后氣體的物質(zhì)的量增大的化學反應。(2)熵變與反應方向①熵增加有利于反應的自發(fā)進行。②有些熵減小的反應也可以自發(fā)進行，例如Ca(OH)2(aq)＋CO2(g)=CaCO3(s)＋H2O(l)。9．反應CH3OH(l)＋NH3(g)=CH3NH2(g)＋H2O(g)在某溫度下自發(fā)向右進行，若反應的|ΔH|＝17kJ·mol－1，|ΔH－TΔS|＝17kJ·mol－1，則下列正確的是()A．ΔH＞0，ΔH－TΔS＜0B．ΔH＜0，ΔH－TΔS＞0C．ΔH＞0，ΔH－TΔS＞0D．ΔH＜0，ΔH－TΔS＜0答案A解析某溫度下反應自發(fā)向右進行，說明ΔH－TΔS＜0，即ΔH－TΔS＝－17kJ·mol－1，若ΔH＝－17kJ·mol－1，則ΔS＝0，不符合事實，故ΔH＝＋17kJ·mol－1＞0。[重難點撥]焓變與熵變對反應方向的共同影響(1)體系的自由能變化(符號為ΔG，ΔG＝ΔH－TΔS，單位為kJ·mol－1)綜合考慮了焓變和熵變對體系的影響，可用于化學反應自發(fā)進行的方向的判斷。(2)在溫度、壓強一定的條件下，自發(fā)反應總是向ΔG＝ΔH－TΔS<0的方向進行，直到達到平衡狀態(tài)。(3)過程的自發(fā)性只是一種趨勢，只能用于判斷過程的方向，不能確定過程是否一定會發(fā)生和過程的速率。10．可逆反應A(g)＋B(g)2C(g)＋D(g)進行過程中的能量變化如圖所示。下列敘述正確的是()A．該反應的焓變ΔH>0，熵變ΔS<0B．升高溫度，平衡常數(shù)增大C．由ΔG＝ΔH－TΔS可知，該反應能自發(fā)進行D．升高溫度，平衡向正反應方向移動答案C解析由題圖可知，生成物的總能量低于反應物的總能量，該反應的ΔH<0，由化學方程式可知，ΔS>0，A錯誤；ΔH<0，則升高溫度，平衡向逆反應方向移動，平衡常數(shù)減小，B、D錯誤；ΔH<0，ΔS>0，則ΔG＝ΔH－TΔS<0，反應能自發(fā)進行，C正確。11．(2023·浙江三地市高三教學質(zhì)量檢測)在298K和100kPa壓力下，已知金剛石和石墨的熵、燃燒熱和密度分別為：物質(zhì)S/(J·K－1·mol－1)ΔH/(kJ·mol－1)ρ/(kg·m－3)C(金剛石)2.4－395.403513C(石墨)5.7－393.512260此條件下，對于反應C(石墨)→C(金剛石)，下列說法正確的是()A．該反應的ΔH＜0，ΔS＜0B．由公式ΔG＝ΔH－TΔS可知，該反應ΔG＝985.29kJ·mol－1C．金剛石比石墨穩(wěn)定D．超高壓條件下，石墨有可能變?yōu)榻饎偸鸢窪解析根據(jù)燃燒熱的定義可知：C(金剛石，s)＋O2(g)=CO2(g)ΔH＝－395.40kJ·mol－1，C(石墨，s)＋O2(g)=CO2(g)ΔH＝－393.51kJ·mol－1，反應C(石墨)→C(金剛石)的ΔH＝(－393.51kJ·mol－1)－(－395.40kJ·mol－1)＝1.89kJ·mol－1＞0，ΔS＝S(金剛石)－S(石墨)＝2.4J·K－1·mol－1－5.7J·K－1·mol－1＝－3.3J·K－1·mol－1＜0，A錯誤；由公式ΔG＝ΔH－TΔS可知，該反應ΔG＝1.89kJ·mol－1－298K×(－3.3×10－3kJ·K－1·mol－1)＝2.8734kJ·mol－1，B錯誤；由A項分析可知，反應C(石墨)→C(金剛石)是吸熱反應，說明質(zhì)量相同時，石墨的能量較低，則石墨比金剛石穩(wěn)定，C錯誤。[創(chuàng)新·提高]12．(1)化學反應：CaCO3(s)=CaO(s)＋CO2(g)ΔH(298K)＝＋178.2kJ·mol－1，ΔS(298K)＝＋169.6J·mol－1·K－1，常溫下(298K)該反應________(填“能”或“不能”)自發(fā)進行，CaCO3分解反應要自發(fā)進行，溫度T應高于________K(結果保留一位小數(shù))。(2)化學反應2NO(g)＋2CO(g)=N2(g)＋2CO2(g)，在298K、100