1.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:选C。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。
2.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>0
B.纯碳和氧气反应生成CO(g):ΔS>0
C.H2O(g)变成液态水:ΔS>0
D.CaCO3(s)高温分解为CaO(s)和CO2(g):ΔS>0
解析:选C。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。
3.对于反应4Fe(OH)2(s)+2H2O(l)+O2(g)===4Fe(OH)3(s) ΔH=-444.3 kJ·mol-1,ΔS=-280.1 J·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。ΔH<0有利于反应自发进行,ΔS<0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。
4.(2012·龙岩高二调研)在冶金工业中,以C作为还原剂,如温度高于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ΔH-TΔS=0。当体系温度低于980 K时,估计ΔH-TΔS__________0(选填“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“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)
ΔH(298.15 K)=-94.0 kJ·mol-1,
ΔS(298.15 K)=-75.8 J·mol-1·K-1,设ΔH和ΔS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,ΔH>0,则2CO(g) CO2(g)+C(s)为放热反应,ΔH<0,且该反应ΔS<0,则当T<980 K时,ΔH-TΔS<0;T>980 K时,ΔH-TΔS>0,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ΔH-TΔS<0,即-94.0 kJ·mol-1-T×[-75.8 J/(mol·K)×10-3 kJ/J]<0,
则T<=1.24×103 K。
答案:(1)小于 不能 (2)小于1240 K
5.已知:CaCO3(s)===CaO(s)+CO2(g) ΔH=178.32 kJ·mol-1,ΔS=160.6 J·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判据进行判断:
ΔH-TΔS=178.32 kJ·mol-1-298.15 K×160.6×10-3 kJ·mol-1·K-1=130.4 kJ·mol-1>0,故常温下碳酸钙不能分解。
(2)若要使碳酸钙分解应至少满足ΔH-TΔS=0
T===1110 K,即应使温度达到1110 K以上才能使碳酸钙分解。
答案:①常温下碳酸钙不能分解。②使碳酸钙分解应满足温度达到1110 K以上。
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