雙基練習
1．在圖甲中的A、B兩容器裏，分別收集着兩種互不作用的理想氣體。若將中間活塞打開(如圖乙所示)，兩種氣體分子逐漸都擴散到兩個容器中。這是一個不伴隨能量變化的自發過程。關於此過程的下列說法不正確的是( )
甲
乙
A．此過程爲混亂程度小的向混亂程度大的方向的變化過程，即熵增大的過程
B．此過程爲自發過程，而且沒有熱量的吸收或放出
C．此過程從有序到無序，混亂度增大
D．此過程是自發可逆的
解析：一個過程是自發的，則它的逆過程必然是非自發的。
答案：D
2．能用焓判據判斷下列過程的方向的是( )
A．水總是自發地由高處往低處流
B．放熱反應容易自發進行，吸熱反應不能自發進行
C．有序排列的火柴散落時成爲無序排列
D．多次洗牌以後，撲克牌的毫無規律的混亂排列的機率大
解析：水總是自發地由高處往低處流，有趨向於最低能量狀態的傾向。有些吸熱反應也可以自發進行，例如，在25℃和1.01× 105Pa時，2N2O5(g)===4NO2(g)＋O2(g) ΔH＝＋56.7kJ/mol，(NH4)2CO3===NH4HCO3(s)＋NH3(g)ΔH＝＋74.9kJ/mol，不難看出，上述兩個反應都是吸熱反應，又都是熵增加的反應，顯然只根據焓變來判斷反應進行的方向是不全面的。有序排列的火柴散落時成爲無序排列，有趨向於最大混亂度的傾向，屬於熵判據。撲克牌的無序排列也屬於熵判據。
答案：A
3．在298 K時，NaCl在水中的溶解度爲26 g。如將1 mol NaCl溶解在1 L水中，此溶解過程中體系的ΔH－TΔS和熵如何變化( )
A．ΔH－TΔS＞0，ΔS＜0
B．ΔH－TΔS＜0，ΔS＞0
C．ΔH－TΔS＞0，ΔS＞0
D．ΔH－TΔS＜0，ΔS＜0
解析：NaCl(s)溶解於水中是自發進行的過程，故ΔH－TΔS＜0；NaCl(s)===NaCl(aq)，體系的混亂度增大，ΔS＞0。
答案：B
4．(2011潮州高二檢測)水的三態的熵值的大小關係正確的是(Sm表示1 mol物質的熵值)( )
A．Sm(s)＞Sm(l)＞Sm(g) B．Sm(l)＞Sm(s)＞Sm(g)
C．Sm(g)＞Sm(l)＞Sm(s) D．Sm(s)＝Sm(l)＝Sm(g)
解析：同一種物質處於氣態時熵值最大，液態次之，固態時熵值最小。
答案：C
5．下列說法正確的是( )
A．熵增大的反應一定是自發反應
B．焓增大的反應一定是自發反應
C．熵、焓都爲正值的反應是自發反應
D．ΔH－TΔS＜0的反應一定是自發反應
解析：熵、焓判據單獨判斷反應的自發性都有一定的侷限性，只有ΔH－TΔS＜0的反應才一定是自發進行的反應。
答案：D
6．下列過程屬於熵增加的是( )
A．一定條件下水由氣態變爲液態
B．H2燃燒生成水
C．散落的火柴的無序排列
D．溶解少量食鹽於水中
解析：水由氣態變爲液態，熵值減小，H2燃燒是熵值減小的放熱反應。C、D兩選項都會使體系的混亂度增大，熵值增加。
答案：CD
7．以下自發過程可用焓判據來解釋的是( )
A．硝酸銨自發地溶於水
B．2N2O5(g)===4NO2(g)＋O2(g)
ΔH＝＋56.7 kJ/mol
C．(NH4)2CO3(s)===NH4HCO3(s)＋NH3(g)
ΔH＝＋74.9 kJ/mol
D．2H2(g)＋O2(g)===2H2O(l) ΔH＝－285.8 kJ/mol
解析：A、B、C都是吸熱反應，D是放熱反應，焓判據解釋過程的方向是體系趨於從高能狀態轉變爲低能狀態的，故選D。
答案：D
8．25℃、1.01×105 Pa時，反應：2N2O5(g)===4NO2(g)＋O2(g) ΔH＝＋56.7 kJ/mol自發進行的原因是該反應( )
A．是吸熱反應 B．是放熱反應
C．是熵減反應 D．熵增效應大於能量效應
解析：該反應是吸熱反應，從焓判據角度分析，不能自發進行，但該反應是一個熵增的反應，該反應可自發進行，所以應是熵增效應大於能量效應。
答案：D
9．有關化學反應的`說法中，正確的是( )
A．自發反應都是放熱反應
B．自發反應都是熵增加反應
C．自發反應一定能實現
D．非自發反應在一定條件下能實現
解析：自發反應有些是放熱反應，有些是吸熱反應；自發反應有些是熵增加的反應，有些是基本不變或熵減小的反應。對非自發反應的體系輸入能量可能使反應發生。故選D。
答案：D
10．下列反應：(1)C(s)＋O2(g)===CO2(g)
(2)2CO(g)＋O2(g)===2CO2(g)
(3)NH4Cl(s)===NH3(g)＋HCl(g)
(4)CaCO3(s)===CaO(s)＋CO2(g)
按ΔS由大到小的排列順序爲__________。
解析：根據凡是氣體分子數增多的反應一定是熵增反應進行比較。(1)反應前後氣體計量數不變；(2)反應前後氣體計量數減少1；(3)反應前後氣體計量數增加2；(4)反應前後氣體計量數增加1。則ΔS由大到小爲(3)(4)(1)(2)。
答案：(3)(4)(1)(2)
11．估計下列各變化過程是熵增加還是熵減小。
(1)NH4NO3爆炸：2NH4NO3(s)===2N2(g)＋4H2O(g)＋O2(g)( )
(2)水煤氣轉化：CO(g)＋H2O(g)===CO2(g)＋H2(g)( )
(3)臭氧的生成：3O2(g)===2O3(g)( )
A．熵增大 B．熵減小
C．不變 D．熵變很小
解析：對於有氣體參與的化學反應(有氣體參與反應時，氣體既可以是反應物也可以是產物)，氣體的物質的量增大的化學反應，其熵變通常是正值，即是熵增大的反應；反之，氣體的物質的量減小的化學反應，其熵變通常是負值，即是熵減小的反應。若反應物中氣體的物質的量與產物中氣體的物質的量相等，其熵變通常都是很小的值，正負由具體的化學反應體系來決定。(1)NH4NO3的爆炸反應是氣態物質的物質的量增大的化學反應：(2＋4＋1)－(0)＞0，因此該過程是熵增加的過程。(2)水煤氣轉化反應，氣態物質的物質的量反應前後未發生變化；(1＋1)－(1＋1)＝0，估計該過程的熵變很小。(3)生成臭氧後，氣態物質的物質的量減小：2－3＜0，因此該過程是熵減小的過程。
答案：(1)A (2)D (3)B
能力提升
12．某化學興趣小組專門研究了氧族元素及其某些化合物的部分性質。反查資料信息如下：
①酸性：H2SO4＞H2SeO4＞H2TeO4
②氧、硫、硒與氫氣化合越來越難，碲與氫氣不能直接化合
③由元素的單質生成等物質的量的氫化物的焓變情況如圖所示：
請完成下列問題：
(1)H2與硫化合的反應__________熱量(填“放出”或“吸收”)。
(2)已知H2Te分解反應的ΔS＞0，請解釋爲什麼Te和H2不能直接化合。________________________________________________。
(3)上述資料信息中能夠說明硫元素非金屬性強於硒元素的是__________(填序號)。
答案：(1)放出 (2)因爲化合時ΔH＞0，ΔS＜0，ΔH－TΔS＞0，故反應不能自發進行 (3)①②③
13．已知2CO(g)鳩馛O2(g)＋C(s)，T＝980K時，ΔH－TΔS＝0。當體系溫度低於980 K時，估計ΔH－TΔS的正負符號爲________ __；當體系溫度高於980K時，ΔH－TΔS的正負符號爲__________。在冶金工業中，以C作爲還原劑，溫度高於980 K時的氧化產物是以__________爲主，低於980 K時以__________爲主。
解析：由2CO(g)鳩馛O2(g)＋C(s)可知ΔS＜0，T＝980 K時，ΔH－TΔS＝0，故ΔH＜0；當T＜980 K時，ΔH－TΔS＜0。以C作還原劑，T＞980 K時，2CO(g)鳩馛O2(g)＋C(s)逆反應自發進行，氧化產物以CO爲主；T＜980 K時，2CO(g)鳩馛O2(g)＋C(s)正反應自發進行，氧化產物以CO2爲主。
答案：負 正 CO CO2
14．由焓判據(以焓變爲基礎)(ΔH)和熵判據(ΔS)組合而成的複合判據，適合於所有過程的自發性判斷。公式爲ΔH－TΔS。若ΔH－TΔS＜0，反應自發進行(T指熱力學溫度)。電子工業中清洗硅片上的SiO2(s)的反應是：
SiO2(s)＋4HF(g)===SiF4(g)＋2H2O(g)
ΔH(298.15 K)＝－94.0 kJ/mol
ΔS(298.15 K)＝－75.8 J/molK－1
設ΔH和ΔS不隨溫度而變化，試求此反應自發進行的溫度條件。
解析：要使反應能夠自發進行，則ΔH－TΔS＜0，
即－94.0 kJ/mol－T×(－75.8×10－3 kJ/molK－1)＜0
T＜94.0 kJ/mol75.8×10－3 kJ/molK－1＝1.24×103 K
答案：T＜1.24×103 K
15．對於一個化學反應能否自發進行，可用ΔH－TΔS來判斷，若ΔH－TΔS＜0，反應能自發進行；若ΔH－TΔS＞0，反應不能自發進行。汽車尾氣中的主要污染物是一氧化氮以及燃料燃燒不完全所產生的一氧化碳，它們是現代化城市的重要大氣污染物。爲了減輕大氣污染，人們提出用以下反應來治理汽車尾氣：2NO(g)＋2CO(g)===N2(g)＋2CO2(g)，你能否判斷這一方案是否可行？理論根據是什麼？(已知在298K、101kPa下，該反應的ΔH＝－113.0 kJ/mol，ΔS＝－145.3 J/molK－1)
解析：代入ΔH－TΔS＝－69 700.6kJ/mol＜0，故這一方案可行。
答案：可行。將ΔH、ΔS、T的數據代入式子ΔH－TΔS，得ΔH－TΔS＜0，故反應能自發進行。
