第二章《化学反应速率和化学平衡》第四节《化学反应进行的方向》
周考卷十三 ——化学反应进行的方向
时间：45分钟 满分：100分
一、选择题(每小题4分，每小题有1－2个正确选项)
1．已知反应2CO(g)===2C(s)＋O2(g)的ΔH为正值，ΔS为负值。设ΔH和ΔS不随温度而变，下列说法正确的是( )
A．低温下能自发进行
B．高温下能自发进行
C．低温下不能自发进行，高温下能自发进行
D．任何温度下都不能自发进行
解析：反应自发进行的条件是ΔH－TΔS<0，ΔH为正值，ΔS为负值，则无论温度为多少，ΔH－TΔS均大于0，说明该反应不能自发进行。
答案：D
2．下列不属于自发过程的是( )
A．铁生锈 B．NaCl溶于水后的扩散
C．Zn与CuSO4溶液反应 D．石墨转化为金刚石
解析：石墨转化为金刚石是吸热过程，一般情况下，没有外界帮助，石墨不会自动转化为金刚石，不属于自发过程。
答案：D
3．下列反应中，熵显著增加的反应是( )
A．CO(g)＋2H2(g)===CH3OH(g)
B．CaCO3＋2HCl===CaCl2＋CO2↑＋H2O
C．C(s)＋O2(g)===CO2(g)
D．2HgO(s)===2Hg(l)＋O2(g)
解析：B、D选项中两个反应的反应物中没有气体，而生成物中有气体。
答案：B、D
4．下列有关化学反应的说法，正确的是( )
A．自发反应都是放热反应
B．自发反应都是熵增大的反应
C．自发反应一定能实现
D．非自发反应在一定条件下也能实现
解析：自发反应是指在给定的一组条件下，一个反应可以自发地进行到显著程度的反应，它受焓变与熵变的共同影响，ΔH－TΔS判据指出的是反应自发进行的趋势，是否实现还与反应速率有关。
答案：D
5．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℃、1.01×105 Pa时，2N2O5(g)===4NO2(g)＋O2(g)是熵增加的反应
解析：同种物质不同状态时熵值固态<液态<气态；熵值的大小体现了体系混乱程度的大小；自发过程将导致体系的熵增大；2N2O5(g)===4NO2(g)＋O2(g)反应过程中物质的熵增大，是熵增反应。
答案：C
6．下列过程属于能量趋于降低过程的是( )
A．熟透的苹果落到地面上
B．一瓶N2和一瓶H2混合后，形成均匀的混合物
C．石灰石分解的过程
D．水向高处流
解析：熟透的苹果落到地上，势能变小；N2和H2混合，能量不变；石灰石分解过程中吸热，能量升高；水向高处流，势能变大。
答案：A
7．下列反应中，一定不能自发进行的是( )
A．2KClO3(s)===2KCl(s)＋3O2(g)
ΔH＝－78.03kJ/mol ΔS＝1110 J/(mol·K)
B．CO(g)===C(s，石墨)＋O2(g) ΔH＝110.5kJ/mol ΔS＝－89.36 J/(mol·K)
C．4Fe(OH)2(s)＋2H2O(l)＋O2(g)===4Fe(OH)3(s) ΔH＝－444.3kJ/mol
ΔS＝－280.1 J/(mol·K)
D．NH4HCO3(s)＋CH3COOH(aq)===CO2(g)＋CH3COONH4(aq)＋H2O(l) ΔH＝37.301kJ/mol ΔS＝184.05 J/(mol·K)
解析：根据判据ΔH－TΔS<0时反应能自发进行，通过计算可得出B正确。
答案：B
8．下列过程中熵增加的是( )
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．2N2O5(g)===4NO2(g)＋O2(g)
D．散落的火柴的无序排列
解析：对同一物质而言，气态时熵值最大。气体物质的量增大的反应，ΔS通常为正值，为熵增反应。
答案：C、D
9．下列说法不正确的是( )
A．体系有序性越高，熵值就越低
B．自发过程将导致体系的熵增大
C．吸热反应不可以自发进行
D．同种物质气态时熵值最大
解析：体系无序性越高，熵值越大。
答案：B、C
10．25℃和1.01×105 Pa时，反应2N2O5(g)===4NO2(g)＋O2(g) ΔH＝＋56.76kJ/mol自发进行的原因是( )
A．是吸热反应
B．是放热反应
C．是熵减少的反应
D．熵增大效应大于能量效应
解析：该反应为气体体积增大的反应，是熵增的反应，同时反应吸热，而反应可以自发进行，说明熵增影响大于能量的影响。以熵增为主。
答案：D
11．下列说法不正确的是( )
A．焓变是一个与反应能否自发进行有关的因素，多数能自发进行的反应都是放热反应
B．在同一条件下物质有不同的熵值，其体系的混乱程度越大，熵值越大
C．一个反应能否自发进行取决于反应放热还是吸热
D．一个反应能否自发进行与焓变和熵变的共同影响有关
解析：本题考查焓变与熵变对反应方向的共同影响。焓变是一个与反应能否自发进行有关的因素，但不是唯一因素。焓减小有利于反应自发进行，即多数的自发反应都是放热反应，A选项正确；熵是描述体系混乱度的物理量，熵值越大，体系混乱度越大。在同一条件下，不同物质的熵值不同，B选项正确；实验证明大多数自发进行的反应是放热反应，也有一些吸热反应也能自发进行，如：NH4HCO3(s)＋CH3COOH(aq)===CO2(g)＋CH3COONH4(aq)＋H2O(l)
ΔH＝＋37.70kJ/mol，C选项错误；焓变与熵变对反应方向有着共同影响，焓减小有利于反应自发进行，熵增大有利于反应自发进行，D选项正确。
答案：C
12．相同物质的量的水，在不同的状态下，熵值最大的是( )
A．固态 B．液态
C．气态 D．冰水共存态
解析：熵值也叫混乱度，在固体水(冰)中，分子的排列是有序的，混乱度是很小的，即熵值很小；在液态水中，水分子的运动范围增大，混乱度增大，所以相同质量的液态水的熵值比固态时增大；在气态水中，水分子可以完全自由移动，混乱度最大。
答案：C
13．下列反应在常温下均为非自发反应，在高温下仍为非自发反应的是( )
A．Ag2O(s)===2Ag(s)＋O2(g)
B．Fe2O3(s)＋3/2C(s)===2Fe(s)＋3/2CO2(g)
C．N2O4(g)===2NO2(g)
D．6C(s)＋6H2O(l)===C6H12O6(s)
解析：熵判据是指与外界隔离的体系中，自发过程导致体系的熵增大即化学反应向着熵增加的方向进行。题中四个反应在常温下不能自发进行，其中A、B、C为熵增大的反应，在高温下可能为自发反应，但D为熵减小的反应，在高温下仍为非自发反应。
答案：D
二、非选择题(共48分)
14．有A、B、C、D四个反应：
反应
A
B
C
D
ΔH/kJ/mol
10.5
1.80
－126
－11.7
ΔS/J/(mol·K)
30.0
－113.0
84.0
－105.0
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：本题考查了化学反应的复合判据。由焓判据和熵判据组合的复合判据ΔH－TΔS适合于所有过程和反应。当ΔH－TΔS<0时，反应能自发进行；当ΔH－TΔS>0时，反应不能自发进行。
在任何温度下都能自发进行的反应，ΔH－TΔS恒小于0，即ΔH<0，ΔS>0，满足此条件的为反应C；任何温度下都不能自发进行的反应，ΔH－TΔS恒大于0，即ΔH>0，ΔS<0，满足此条件的为反应B；反应A的复合判据ΔH－TΔS＝10500 J/mol－T×30.0 J/(mol·K)，当T>350k，即t>77℃时，ΔH－TΔS<0，反应能自发进行；反应D的复合判据ΔH－TΔS＝－11700 J/mol＋T×105.0 J/(mol·K)，当T<111.4k，即t>－161.6℃时，ΔH－TΔS<0，反应能自发进行。
答案：C B 77 A －161.6 D
15．根据所学有关熵的知识来回答下列问题：
(1)对同一物质而言，不同状态时的熵值是________态大于____ ____态大于________态，如水蒸气的熵值________液态水的熵值________冰的熵值。
(2)不同的物质，一般说来，相对分子质量越大其熵值_____ ___，如NO2的熵值________O2的熵值________N2的熵值。
(3)对于相对分子质量相同的物质(如同分异构体)结构越复杂，熵值越________。如正戊烷的熵值________异戊烷的熵值________新戊烷的熵值。
(4)温度越高，同一物质的熵值________，如20℃时的水的熵值________30℃时水的熵值。以上这些规律，就是熵增原理。
解析：本题考查熵值、焓变的基本知识及变化关系。
答案：(1)气 液 固 大于 大于
(2)越大 大于 大于
(3)大 小于 小于 (4)越大 小于
16．高温时空气中的N2和O2会反应生成NO而污染大气：N2(g)＋O2(g)===2NO(g)。
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？[已知该反应：ΔH＝＋180.50kJ/mol，ΔS＝247.7 J/(mol·K)]
解析：反应自发进行的条件是ΔG＝ΔH－TΔS<0，在1200℃的条件下，ΔH－TΔS＝＋180.50kJ/mol－(1200＋273)K×247.7×10－3kJ/(mol·K)＝－184.36kJ/mol<0，说明反应能够自发进行。假设反应自发进行的最低温度为T，则有ΔG＝＋180.50kJ/mol－(t＋273)K×247.7×10－3kJ/(mol·K)<0，解得t>455.7℃。
答案：该反应在1200℃的条件下能够自发进行，该反应自发进行的最低温度约为455.7℃。
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