熵；熵变_章节学习

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题型：简答题

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简答题

“低碳循环”引起了全世界的高度重视，减排CO2的一种方法是：

CO2（g）+3H2（g）⇌CH3OH（g）+H2O（g）△H

（1）500℃时有容积为2L的密闭容器中充入2mol CO2和6mol H2，测得CO2和CH3OH的物质的量随时间变化如图所示．

①反应的△S______（填“＞”或“＜”）0，从反应开始到平衡，H2的平均反应速率：

υ（H2）=______mol/（L•s）．

②该反应的平衡常数K=______（保留二位有效数字）；平衡时H2的转化率为______．

③将上述平衡体系的温度升高至700℃，平衡常数K=5.01，则△H______0（填“＞”或“＜”或“﹦”）；为了加快化学反应速率且使体系中气体的物质的量减少，其他条件不变时，可采取的措施有

______（填序号）．

a．升高温度 b．缩小容器的容积 c．使用合适的催化剂 d．再充入CO2气体

（2）已知：①H2O（g）=H2O（l）△H=-44.0kJ•mol-1

②2CO（g）+O2（g）=2CO2（g）△H=-566.0kJ•mol-1

③2CH3OH（l）+3O2（g）=2CO2（g）+4H2O（g）△H=-1257.5kJ•mol-1

写出液态甲醇不完全燃烧生成CO气体和液态H2O的热化学方程式：______．

正确答案

解：（1）①CO2（g）+3H2（g）⇌CH3OH（g）+H2O（g）气体物质的量减少，所以△S＜0，由图可知，10min到达平衡，平衡时甲醇的浓度变化为0.75mol/L，由方程式CO2（g）+3H2（g）⇌CH3OH（g）+H2O可知，氢气的浓度变化等于甲醇的浓度变化量为0.75mol/L×3=2.25mol/L，故v（H2）==0.0075mol/（L•s），

故答案为：＜；0.0075；

②CO2（g）+3H2（g）⇌CH3OH（g）+H2O（g）；

开始（mol/L）：1 3 0 0

变化（mol/L）：0.75 2.25 0.75 0.75

平衡（mol/L）：0.25 0.75 0.75 0.75

故平衡常数K==5.33，由图可知，CO2的起始浓度为1mol/L、平衡时浓度为0.25mol/L，则△c（CO2）=1mol/L-0.25mol/L=0.75mol/L，则氢气浓度变化量为0.75mol/L×=2.25mol/L，氢气转化率=×100%=75%，

故答案为：5.33；75%；

③将上述平衡体系的温度升高至700℃，平衡常数K=5.01，温度升高K值减少，所以正反应是放热反应，所以△H＜0，

a．升高温度，化学反应速率，平衡逆向移动，使体系中气体的物质的量增加，故错误；

b．缩小容器的容积，反应物浓度变大，反应速率加快，平衡正向移动，气体的物质的量减少，故正确；

c．使用合适的催化剂，化学反应速率加快，平衡不移动，物质的量不变，故错误；

d．再充入CO2气体，化学反应速率，平衡正向移动，物质的量增加，故错误；

故选：b；

（2）①2CH3OH（l）+3O2（g）═2CO2（g）+4H2O（g）△H=-1275.5kJ•mol-1

②2CO（g）+O2（g）═2CO2（g）△H=-566.0kJ•mol-1

③H2O（g）═H2O（l）△H=-44.0kJ•mol-1

根据盖斯定律，将已知反应×（①-②+③×4）得到CH3OH（l）+O2（g）=CO（g）+2H2O（l），所以该反应的△H=×[（-1275.5kJ/mol）-（-566.0kJ/mol）+（-44.0kJ/mol）×4]=-433.75kJ•mol-1，即CH3OH（l）+O2（g）=CO（g）+2H2O（l）△H=-433.75kJ•mol-1，

故答案为：CH3OH（l）+O2（g）=CO（g）+2H2O（l）△H=-433.75kJ•mol-1．

解析

解：（1）①CO2（g）+3H2（g）⇌CH3OH（g）+H2O（g）气体物质的量减少，所以△S＜0，由图可知，10min到达平衡，平衡时甲醇的浓度变化为0.75mol/L，由方程式CO2（g）+3H2（g）⇌CH3OH（g）+H2O可知，氢气的浓度变化等于甲醇的浓度变化量为0.75mol/L×3=2.25mol/L，故v（H2）==0.0075mol/（L•s），

故答案为：＜；0.0075；

②CO2（g）+3H2（g）⇌CH3OH（g）+H2O（g）；

开始（mol/L）：1 3 0 0

变化（mol/L）：0.75 2.25 0.75 0.75

平衡（mol/L）：0.25 0.75 0.75 0.75

故平衡常数K==5.33，由图可知，CO2的起始浓度为1mol/L、平衡时浓度为0.25mol/L，则△c（CO2）=1mol/L-0.25mol/L=0.75mol/L，则氢气浓度变化量为0.75mol/L×=2.25mol/L，氢气转化率=×100%=75%，

故答案为：5.33；75%；

③将上述平衡体系的温度升高至700℃，平衡常数K=5.01，温度升高K值减少，所以正反应是放热反应，所以△H＜0，

a．升高温度，化学反应速率，平衡逆向移动，使体系中气体的物质的量增加，故错误；

b．缩小容器的容积，反应物浓度变大，反应速率加快，平衡正向移动，气体的物质的量减少，故正确；

c．使用合适的催化剂，化学反应速率加快，平衡不移动，物质的量不变，故错误；

d．再充入CO2气体，化学反应速率，平衡正向移动，物质的量增加，故错误；

故选：b；

（2）①2CH3OH（l）+3O2（g）═2CO2（g）+4H2O（g）△H=-1275.5kJ•mol-1

②2CO（g）+O2（g）═2CO2（g）△H=-566.0kJ•mol-1

③H2O（g）═H2O（l）△H=-44.0kJ•mol-1

根据盖斯定律，将已知反应×（①-②+③×4）得到CH3OH（l）+O2（g）=CO（g）+2H2O（l），所以该反应的△H=×[（-1275.5kJ/mol）-（-566.0kJ/mol）+（-44.0kJ/mol）×4]=-433.75kJ•mol-1，即CH3OH（l）+O2（g）=CO（g）+2H2O（l）△H=-433.75kJ•mol-1，

故答案为：CH3OH（l）+O2（g）=CO（g）+2H2O（l）△H=-433.75kJ•mol-1．

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题型：单选题

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单选题

（2015秋•贵州校级期末）下列说法不正确的是（　　）

A△H＜0、△S＞0的反应在任何温度下都能自发进行

BNH4HCO3（s）═NH3（g）+H2O（g）+CO2（g）△H=+185.57 kJ•mol-1能自发进行，原因是体系有自发地向混乱度增加的方向转变的倾向

C因为焓变和熵变都与反应的自发性有关，因此焓变或熵变均可以单独作为反应自发性的判据

D在其他外界条件不变的情况下，使用催化剂，可以改变化学反应进行的速率

正确答案

C

解析

解：A、△H＜0、△S＞0，在任何温度下可满足△G=△H-T•△S＜0，能自发进行，故A正确；

B、△H＞0，若能够满足△G=△H-T•△S＜0，原因是体系有自发地向混乱度增加的方向转变的倾向，熵值增大即△S＞0，故B正确；

C、反应能否自发进行，取决于焓变和熵变的综合判据，不能用焓变或熵变均可以单独作为反应自发性的判据，故C错误；

D、使用催化剂，能够降低反应的活化能，活化分子的百分数增多，反应速率加快，故D正确；

故选C．

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题型：单选题

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单选题

（2015秋•太原校级期末）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

正确答案

D

解析

解：A、吸热反应△H＞0，若△S＜0，反应一定是非自发进行的反应，故A不符合；

B、放热反应△H＜0，若△S＞0，高温可能非自发反应，故B不符合；

C、熵增加反应，放热反应△H＜0，若△S＞0，高温可能非自发反应，故C不符合；

D、熵增加或者放热反应，△S＞0，△H＜0，△H-T△S＜0，故D符合；

故选：D．

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题型：单选题

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单选题

已知反应2CO（g）═2C（s）+O2（g）的△H＞0，△S＜0，设△H和△S不随温度而变化，下列说法中正确的是（　　）

A低温下能自发变化

B高温下能自发变化

C任何温度下都能自发进行

D任何温度下都不能自发进行

正确答案

D

解析

解：已知反应2CO（g）=2C（s）+O2（g）的△H＞0，△S＜0，所以△H-T△S＞0，反应任何温度下都是不能自发进行，故A、B、C错误，而D正确；

故选D．

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题型：单选题

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单选题

下列说法正确的是（　　）

A所有自发进行的化学反应都是放热反应

B自发过程将导致体系的熵增大

C△H-T△S＜0反应能自发进行

D同一物质的固、液、气三种状态的熵相同

正确答案

C

解析

解：A、高温下熵增自发进行的反应，是吸热反应，故A错误；

B、△H-T△S＜0的反应能够自发进行，当△H＜0，△S＜0时，低温下反应能够自发进行，所以，自发过程不一定导致体系的熵值增大，故B错误；

C、当△H＜0，△S＞0时，△G=△H-T•△S＜0，一定能自发进行，故C正确；

D、同种物质在固态、液态、气态三种状态下，固态时熵值最小，气态时熵值最大，故D错误；

故选C．

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