第2章第一节知能优化训练

1．下列过程是非自发的是()A．铜在空气中生成铜绿B．NaCl晶体溶于水电离成Na＋和Cl－C．室温常压下CO2气体变成干冰D．天然气燃烧解析：选C。铜变铜绿、氯化钠在水中电离、天然气燃烧，室温下干冰变成气体CO2都是自发的，其逆过程都是非自发的。2．下列过程属于熵增加的是(双选)()A．固体的溶解过程B．气体扩散过程C．水蒸气变成液态水D．CO(g)＋2H2(g)===CH3OH(g)解析：选AB。A是熵增过程；B也是熵增过程。C、D是熵减过程。3．(2010年淮北高二质检)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．碳酸铵都不稳定，都能自发分解解析：选A。碳酸铵[(NH4)2CO3]在室温下就能自发地分解产生氨气的反应是一个能自发进行的吸热反应，根据能量判据，碳酸铵是不能自发分解的。但该反应中生成了易挥发的气体，使体系的熵增大，根据熵判据可知，该反应能自发进行。放热的自发过程可能是熵减小的过程，吸热的自发过程应为熵增加的过程。因此，选项A是正确的。4．对于反应4Fe(OH)2(s)＋2H2O(l)＋O2(g)===4Fe(OH)3(s)ΔH＝－444.3kJ·mol－1，ΔS＝－280.1J·mol－1·K－1。在常温、常压下反应能自发进行，对反应的方向起决定性作用的是()A．熵变B．温度C．压强D．焓变解析：选D。ΔH0有利于反应自发进行，ΔS0不利于反应自发进行，且|ΔH|≫|ΔS|，所以反应焓变对反应方向起决定性作用，使反应在常温常压下能自发进行。5．有A、B、C、D四个反应：反应ABCDΔH/kJ·mol－110.51.80－126－11.7ΔS/J·mol－1·K－130.0－113.084.0－105.0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__________，另外两个反应中，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：C中ΔH0，ΔS0，任何温度下反应均可自发进行；B中ΔH0，ΔS0，任何温度下反应都不能自发进行；A中ΔH0，ΔS0，高温下反应可自发进行，T10.5kJ·mol－130.0×10－3kJ·mol－1·K－1＝350K，即T77℃时，反应可自发进行；D中ΔH0，ΔS0，低温下反应可自发进行，T－11.7kJ·mol－1－105.0×10－3kJ·mol－1·K－1＝111.4K，即T－161.6℃时，反应可自发进行。答案：CB77A－161.6D1．自发进行的反应一定是()A．吸热反应B．放热反应C．熵增加反应D．熵增加或者放热反应解析：选D。自发进行的反应既可能是放热反应，也可能是熵增加反应。当焓变和熵变的作用相反时，如果二者大小悬殊使某一因素占主导地位，则有时候焓变占主导因素，有时候熵变占主导因素。2．以下自发反应可用能量判据来解释的是()A．硝酸铵自发地溶于水B．2N2O5(g)===4NO2(g)＋O2(g)ΔH＝56.7kJ·mol－1C．(NH4)2CO3(s)===NH4HCO3(s)＋NH3(g)ΔH＝74.9kJ·mol－1D．2H2(g)＋O2(g)===2H2O(l)ΔH＝－571.6kJ·mol－1解析：选D。因为A、B、C三个自发过程均为吸热过程，显然不能用能量判据来解释。3．下列说法正确的是()①铁在潮湿空气中生锈是自发过程，②NH4HCO3受热分解是由于由不稳定物质生成了稳定物质，③反应焓变是决定反应能否自发进行的唯一因素，④自发过程中，熵值都是增大的，⑤温度、压强一定时，放热且熵增加的反应一定能自发进行，⑥把CO2通入到Na2SiO3溶液中之所以生成白色沉淀是因为强酸能制取弱酸。A．①②③④⑤⑥B．①②⑤⑥C．③④D．④⑤⑥解析：选B。铁在潮湿的空气中，由于易被强氧化性物质O2氧化成弱氧化性物质而能自发进行；反应的焓变是影响反应方向的因素之一，但不是决定反应方向的惟一因素；反应能否自发进行是由熵变和焓变共同决定，有些自发进行的反应熵值增大，有些减小；温度、压强一定时，放热反应的ΔH0，而熵值增大时，ΔS0，故ΔH－TΔS0反应能自发进行；由于碳酸的酸性比硅酸强所以把CO2通入到Na2SiO3溶液中可看到沉淀生成。4．下列关于判断过程的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，又是熵增加的反应，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，所以D不正确。5．(2010年银川高二调研)对下列过程中熵变的判断不．正确的是()A．溶解少量食盐于水中：ΔS＞0B．纯碳和氧气反应生成CO(g)：ΔS＞0C．H2O(g)变成液态水：ΔS＞0D．CaCO3(s)加热分解为CaO(s)和CO2(g)：ΔS＞0解析：选C。熵变(ΔS)是依据混乱度来取值的，混乱度的大小取决于能够自由运动的粒子的数目。A项固体食盐由于离子键的作用，Na＋、Cl－不能自由运动，但食盐溶于水后，电离出自由移动的Na＋、Cl－，则ΔS＞0；B项2C(s)＋O2(g)===2CO(g)，注意C是固体，n(CO)＞n(O2)，则ΔS＞0；C项H2O(g)变为H2O(l)，分子的自由度减少，则ΔS＜0；D项CaCO3(s)===CaO(s)＋CO2(g)，注意CaCO3和CaO均是固体，则ΔS＞0。6．知道了某过程有自发性之后，则()A．可判断出过程的方向B．可确定过程是否一定会发生C．可预测过程完成的快慢D．可判断过程的热效应解析：选A。知道过程有自发性之后，能判断反应的方向，但不能判断反应进行的快慢、进行的程度以及该反应是否一定发生。7．下列反应中，在高温下不．能自发进行的是()A．CO(g)===C(s)＋12O2(g)B．2N2O5(g)===4NO2(g)＋O2(g)C．(NH4)2CO3(s)===NH4HCO3(s)＋NH3(g)D．MgCO3(s)===MgO(s)＋CO2(g)解析：选A。A、B、C、D都是分解反应，都是吸热反应(ΔH0)。B、C、D三个反应又都是熵增加的反应(ΔS0)。所以高温时能自发进行(ΔH－TΔS0)。A不是熵增加的反应，在高温下不能自发进行。8．已知在等温等压条件下，化学反应方向的判据为：ΔH－TΔS0反应能正向自发进行ΔH－TΔS＝0反应达到平衡状态ΔH－TΔS0反应不能自发进行设反应A(s)===D(g)＋E(g)ΔH－TΔS＝(－4500＋11T)J·mol－1，要防止反应发生，温度必须()A．高于409KB．低于136KC．高于136K而低于409KD．低于409K解析：选A。要防止反应发生，需满足ΔH－TΔS0的条件，解不等式得T409K。9．下列反应在任意温度下一定能自发进行的是()A．2NaCl＋2H2O2NaOH＋Cl2↑＋H2↑B．NH3(g)＋HCl(g)===NH4Cl(s)ΔH0C．CaCO3(s)===CaO(s)＋CO2(g)ΔH0D．X2Y2(g)===X2(g)＋Y2(g)ΔH0解析：选D。A项需通电才能进行，为非自发反应；B项ΔH0、ΔS0，在低温下ΔH－TΔS0，反应能自发进行；C项ΔH0，ΔS0，在高温下ΔH－TΔS0，反应能自发进行；D项，ΔH0，ΔS0，在任何温度下ΔH－TΔS0，反应一定能自发进行。10．(2010年泰安高二期末测试)汽车尾气(含烃类、CO、NO等)是城市主要污染源之一，治理的办法之一是在汽车排气管上安装催化转化器，它使NO与CO反应生成可参与大气生态循环的无毒气体，其反应原理是：2NO(g)＋2CO(g)===N2(g)＋2CO2(g)，在298K、100kPa下，ΔH＝－113.0kJ·mol－1，ΔS＝－145.3J·mol－1·K－1。下列说法中错误的是()A．该反应中反应物的总能量高于反应产物的总能量B．该反应常温下不能自发进行，因此需要高温和催化剂条件C．该反应常温下能自发进行，高温和催化剂条件只是加快反应的速率D．汽车尾气中的这两种气体会与血红蛋白结合而使人中毒解析：选B。此反应是放热反应，所以A正确；常温下，该反应的ΔH－TΔS0，反应可以自发进行，高温和催化剂条件只是加快反应的速率，所以B不正确，C正确；NO、CO都可以和血红蛋白结合而使人中毒，D正确。11．试判断下列体系的熵变是大于0，还是小于0。(1)水蒸气冷凝成水________；(2)CaCO3(s)===CaO(s)＋CO2(g)________；(3)乙烯聚合成聚乙烯________；(4)N2O4(g)===2NO2(g)________。解析：气体的物质的量增加的反应或过程，体系的熵增加，即ΔS0；若气体物质的量减少，体系的熵就减小，ΔS0。因此(1)(3)均为熵减小的变化；(2)(4)为熵增加的化学反应。答案：(1)ΔS0(2)ΔS0(3)ΔS0(4)ΔS012．已知4℃时，四种化合物在水中和液氨中的溶解度如下表：AgNO3Ba(NO3)2AgClBaCl2H2O(l)170g9.20g1.50×10－4g33.3g=====通电NH3(l)86.0g97.2g0.80g0.00g(1)上述四种物质能在水中发生的复分解反应为________________________；(2)能在液氨中发生的复分解反应为________________________________。解析：解题时把握准离子反应总是向着某些离子浓度减小的方向进行。(1)因为生成了AgCl沉淀，使反应顺利发生。(2)只要真正理解了离子反应发生的条件也易解答。换成液氨做溶剂后，传统的难溶物——AgCl变成了微溶物，而传统的易溶物——BaCl2则成了难溶物，因此反应向着生成BaCl2的方向进行，使氯离子和钡离子浓度减小。答案：(1)2AgNO3＋BaCl2===Ba(NO3)2＋2AgCl↓(2)Ba(NO3)2＋2AgCl===2AgNO3＋BaCl2↓13．煤中含有硫，当煤燃烧时会产生有害的二氧化硫，用便宜的生石灰来消除炉中产生的二氧化硫减小污染。其反应如下：CaO(s)＋SO2(g)===CaSO3(s)298K、101.325kPa时，ΔH＝－402.0kJ·mol－1ΔH－TΔS＝－345.7kJ·mol－1此反应在室温下自发进行，问保持此反应自发进行的最高炉温是多少？解析：因为ΔH－TΔS＝－345.7kJ·mol－1，则有ΔS＝[(－402.0kJ·mol－1)－(－345.7kJ·mol－1)]/298K＝－0.189kJ·mol－1·K－1由于ΔH、ΔS随温度变化小，可以忽略，所以要使反应自发进行，则ΔH－TΔS＜0(－402.0kJ·mol－1)－T×(－0.189kJ·mol－1·K－1)＜0得T＜2127K即反应进行的最高炉温为2127K。答案：最高炉温为2127K。14．已知：CaCO3(s)===CaO(s)＋CO2(g)ΔH＝178.32kJ·mol－1，ΔS＝160.6J·mol－1·K－1。利用已知条件判断：①常温下碳酸钙能否分解？②若要使碳酸钙分解应满足什么条件？(假定ΔH、ΔS都不会随温度的改变而改变)解析：此类题目关键在于两点：一是正确使用ΔH－TΔS判据，二是临界温度的判断及计算。(1)利用ΔH－TΔS判据进