- 化学反应进行的方向
- 共1009题
工业上用赤铁矿生产铁,可以选择的还原剂有C和H2,根据所学的知识判断:
已知:Fe2O3(s)+C(s)=2Fe(s)+
CO2(g)△H=+233.8kJ•mol-1△S=279J∙K-1∙mol-1
Fe2O3(s)+3H2(g)=2Fe(s)+3H2O(g)△H=+98kJ•mol-1△S=144.2J∙K-1∙mol-1
问:那一种还原剂可使反应自发进行的温度低?(要求计算过程)(保留三位有效数字)
正确答案
解:用C为还原剂时,代入△H-T1△S<0得:233.8kJ•mol-1-T1×279J∙K-1∙mol-1<0,解得:T1>838K能自发进行;
用H2为还原剂时,代入△H-T2△S<0得:98kJ•mol-1-T2×144.2J∙K-1∙mol-1<0,解得:T2>679.6K能自发进行;
所以,用氢气为还原剂,反应自发进行的温度较低,
答:用氢气为还原剂,反应自发进行的温度较低.
解析
解:用C为还原剂时,代入△H-T1△S<0得:233.8kJ•mol-1-T1×279J∙K-1∙mol-1<0,解得:T1>838K能自发进行;
用H2为还原剂时,代入△H-T2△S<0得:98kJ•mol-1-T2×144.2J∙K-1∙mol-1<0,解得:T2>679.6K能自发进行;
所以,用氢气为还原剂,反应自发进行的温度较低,
答:用氢气为还原剂,反应自发进行的温度较低.
能用能量判据判断下列过程的方向的是( )
正确答案
解析
解析:A.水总是自发地由高处往低处流,有趋向于最低能量状态的倾向,故A正确;
B.吸热反应也可以自发进行,例如,在25℃和1.01×105 Pa时,2N2O5(g)═4NO2(g)+O2(g)△H=+56.7 kJ/mol,(NH4)2CO3(s)═NH4HCO3(s)+NH3(g)△H=+74.9 kJ/mol.不难看出,上述两个反应都是吸热反应,又都是熵增的反应,显然只根据焓变来判断反应进行的方向是不全面的,故B错误;
C.有序排列的火柴散落时成为无序排列,有趋向于最大混乱度的倾向,属于熵判据,不属于能量变化,故C错误
D.扑克牌的无序排列也属于熵判据,不属于能量变化,故D错误
故选A
下列反应中,熵显著减少的反应是( )
正确答案
解析
解:A.反应前3mol气体,反应后1mol气体,气体的物质的量减小,熵值减小,故A选;
B.反应后气体的物质的量增大,熵值增大,故B不选;
C.由气体生成,气体的物质的量增大,熵值增大,故C不选.
D.反应生成气体,气体的物质的量增大,熵值增大,故D不选.
故选A.
下列有关说法正确的是( )
正确答案
解析
解:A、本反应前后气体变固体,熵变小于零,只有在焓变小于零时自发,即该反应的△H<0,故A正确;
B、用电解法精炼精铜时,粗铜作阳极,纯铜作阴极,故B错误;
C、根据CH3COOH溶液加水稀释,平衡向正反应方向移动,n(CH3COOH)减小,n(CH3COO-)增大,减小,所以
减小,故C正确;
D、Na2CO3溶液中加入少量Ca(OH)2 固体,CO32-水解程度减小,但两者反应生成了NaOH,溶液的pH增大,故D错误;
故选AC.
苯乙烯是现代石油化工产品中最重要的单体之一,在工业上,苯乙烯可由乙苯与CO2催化脱氢制得,总反应原理如下:(g)+CO2(g)⇌
(g)+CO(g)+H2O(g)
回答下列问题:
(1)乙苯在CO2气氛中的脱氢反应可分两步进行:
如图乙苯与CO2总反应的△H=______;该反应自发进行的条件是______(填序号)
A.高温下自发 B.低温下自发 C.任何温度下不自发 D.任何温度下自发
(2)在温度为T1时乙苯与CO2反应的平衡常数K=0.5,在2L密闭容器中加入乙苯与CO2反应到某时刻测得混合物各组分的物质的量均为1.0mol.该时刻化学反应CO2的v正______v逆(填“>”、“<”或“=”)
(3)在温度为T2密闭容器中,乙苯与CO2的起始浓度分别为2.0mol/L,3.0mol/L,设起始压强 为P0,平衡后总压强为P,达到平衡时苯乙烯的浓度为______,乙苯的转化率为______,(用含有P、P0符号表示)
(4)写出由苯乙烯在一定条件下合成聚苯乙烯的方程式:______,该聚合物的链节为______.
正确答案
解:(1)由图可知,反应①热化学方程式为:(g)→
(g)+H2(g)△H=-125kJ/mol,
反应②热化学方程式为:H2(g)+CO2(g)=CO(g)+H2O(g)△H=-41kJ/mol,
根据盖斯定律,①+②可得:(g)+CO2(g)⇌
(g)+CO(g)+H2O(g),故△H=-125kJ/mol-41kJ/mol=-166kJ/mol,
由于△H-T△S<0反应自发进行,正反应为熵增的过程,△S>0,而正反应△H<0,则△H-T△S<0,故任何温度下都可以自发进行,
故答案为:-166kJ/mol;D;
(2)此时浓度商Qc==0.5=平衡常数K,处于平衡状态,则CO2的v正=v逆,
故答案为:=;
(3)设乙苯的浓度变化量为xmol/L,则:
(g)+CO2(g)⇌
(g)+CO(g)+H2O(g)
初始浓度:2.0 3.0 0 0 0
变化浓度:x x x x x
平衡浓度:2.0-x 3.0-x x x x
则=
,解得x=
,
则平衡时苯乙烯的浓度为mol/L,
乙苯的转化率为×100%=
×100%,
故答案为:mol/L;
×100%;
(4)苯乙烯在一定条件下发生加聚反应生成聚苯乙烯,反应方程式为:n,链接为其重复单元
,
故答案为:n;
.
解析
解:(1)由图可知,反应①热化学方程式为:(g)→
(g)+H2(g)△H=-125kJ/mol,
反应②热化学方程式为:H2(g)+CO2(g)=CO(g)+H2O(g)△H=-41kJ/mol,
根据盖斯定律,①+②可得:(g)+CO2(g)⇌
(g)+CO(g)+H2O(g),故△H=-125kJ/mol-41kJ/mol=-166kJ/mol,
由于△H-T△S<0反应自发进行,正反应为熵增的过程,△S>0,而正反应△H<0,则△H-T△S<0,故任何温度下都可以自发进行,
故答案为:-166kJ/mol;D;
(2)此时浓度商Qc==0.5=平衡常数K,处于平衡状态,则CO2的v正=v逆,
故答案为:=;
(3)设乙苯的浓度变化量为xmol/L,则:
(g)+CO2(g)⇌
(g)+CO(g)+H2O(g)
初始浓度:2.0 3.0 0 0 0
变化浓度:x x x x x
平衡浓度:2.0-x 3.0-x x x x
则=
,解得x=
,
则平衡时苯乙烯的浓度为mol/L,
乙苯的转化率为×100%=
×100%,
故答案为:mol/L;
×100%;
(4)苯乙烯在一定条件下发生加聚反应生成聚苯乙烯,反应方程式为:n,链接为其重复单元
,
故答案为:n;
.
下列说法中正确的是( )
正确答案
解析
解:A、非自发反应在一定条件下能实现自发进行,如△H>0,△S>0的反应高温下可以自发进行,低温下反应非自发进行,故A错误;
B、自发反应不一定是熵增大,如△H<0,△S<0低温下反应自发进行,非自发反应不一定是熵减小或不变,也可以增大,如△H>0,△S>0低温下是非自发进行的反应,故B错误;
C、凡是放热反应不一定是自发的,如△H<0,△S<0高温下反应不能自发进行,吸热反应不一定是非自发的,如△H>0,△S>0的反应高温下可以自发进行,故C错误;
D、熵增加且放热的反应,△H<0,△S>0,得到△H-T△S<0,反应一定是自发反应,故D正确;
故选D.
分析下列反应在任何温度下均能自发进行的是( )
正确答案
解析
解:A、反应是吸热反应△H>0,△S<0,任何温度下不能自发进行,故A错误;
B、反应是放热反应△H<0,△S<0,低温下不能自发进行,故B错误;
C、反应是吸热反应△H>0,△S>0,低温下不能自发进行,故C错误;
D、反应是放热反应△H<0,△S>0,任何温度下都能自发进行,故D正确;
故选:D.
以下反应可以用熵判据来解释的是( )
正确答案
解析
解:A.硫酸铜饱和溶液降低温度时有晶体析出是一个放热的熵减小的反应,不能用熵判据解释,故A错误;
B.反应的△H>0,△S>0,△H-T•△S<0,反应能自发进行,主要取决于△S的大小,故B正确;
C.反应的△H<0,△S<0,要使△H-T•△S<0,反应能自发进行,主要取决于△H的大小,故C错误;
D.反应的△H<0,△S<0,要使△H-T•△S<0,反应能自发进行,主要取决于△H的大小,故D错误;
故选B.
(2014秋•邢台校级期末)下列对化学反应的认识正确的是( )
正确答案
解析
解:A、化学反应前后分子种类发生变化,但数目不一定变化,故A错误;
B、反应自发进行的判断依据是:△H-T△S<0,△H和△S均小于0,:△H-T△S的正负取决于温度,高温下可能不能自发进行,故B错误;
C、化学反应的实质是旧化学键的断裂同时新化学键的形成过程,所以一定有化学键的断裂和形成,故C正确;
D、反应速率的大小与反应的类型无关,放热反应的反应速率,不一定比吸热反应的反应速率大,可能小,也可能相等,故D错误;
故选C.
(2015秋•三峡区校级期中)反应CH3OH(l)+NH3(g)=H2O(g)+CH3NH2(g)在某温度下自发向右进行,若反应的|△H|=17kJ•mol-1,|△H-T△S|=17kJ•mol-1,则下列关系正确的是( )
正确答案
解析
解:该反应在一定温度下能够自发的向右进行,这说明△H-T△S一定是小于0,根据方程式可知该反应的△S>0,所以如果△H<0,则该反应在任何温度下都是自发进行的,而该反应在一定温度下能够自发的向右进行,因此该反应的反应热△H>0,
故选A.
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