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高中化学第三节 化学反应的方向作业ppt课件
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这是一份高中化学第三节 化学反应的方向作业ppt课件，共26页。PPT课件主要包含了答案C，ΔH0等内容，欢迎下载使用。
题组1.自发反应和自发过程、焓变和熵变1.下列关于冰熔化为水的过程判断正确的是( )A.ΔH>0、ΔS<0B.ΔH<0、ΔS>0C.ΔH>0、ΔS>0D.ΔH<0、ΔS<0
解析 同一物质由固态变为液态的过程需要吸收热量,体系的熵增加,故有ΔH>0、ΔS>0。
2.夏季,受台风影响,某些地区狂降暴雨。下列有关水蒸气变成雨的过程中焓变和熵变的判断正确的是( )A.ΔH<0,ΔS<0B.ΔH<0,ΔS>0C.ΔH>0,ΔS>0D.ΔH>0,ΔS<0
解析 水蒸气变成水:H2O(g) ===H2O(l),该过程放出热量,且熵值减小,故有ΔH<0,ΔS<0。
3.(2024·广州番禺调研)1 g冰受热转化为1 g水蒸气,下列分析不正确的是( )A.该过程是熵增的过程B.该过程发生的是物理变化C.1 g冰与1 g水蒸气所具有的内能不同D.H2(g)与O2(g)反应生成1 ml H2O(l)与生成1 ml H2O(g)放出的热量相同
解析 1 g冰转化为1 g水蒸气的过程是由有序向无序发展,为熵增的过程,A正确;该过程水分子未发生变化,是物理变化,B正确;1 g冰变为1 g水蒸气吸收热量,则1 g冰与1 g水蒸气所具有的内能不同,C正确;1 ml H2O(l)与1 ml H2O(g)所具有的能量不同,H2(g)与O2(g)初始总能量相同,而生成物的总能量不同,则H2(g)与O2(g)反应生成1 ml H2O(l)与生成1 ml H2O(g)放出的热量不相同,D错误。
4.(2024·广东惠州模拟)现有反应:①氨气与氯化氢气体的反应;②碳酸氢钠的分解反应。下列关于反应①和②的熵变说法正确的是( )A.均为熵增加反应B.均为熵减小反应C.反应①熵增加,反应②熵减小D.反应①熵减小,反应②熵增加
解析 分析反应特点可知,反应①为熵减小的反应,反应②为熵增加的反应。
题组2.化学反应的方向与ΔH、ΔS的关系5.下列反应在任何温度下都无法自发进行的是( )A.2SO2(g)+O2(g) ===2SO3(g) ΔH<0B.C(s)+CO2(g) ===2CO(g) ΔH>0C.H2(g)+Cl2(g) ===2HCl(g) ΔH<0D.3O2(g) 2O3(g) ΔH=+285.4 kJ·ml-1
解析 A项中反应ΔH<0,ΔS<0,该反应在低温下能自发进行,A不符合题意;B项中反应ΔH>0,ΔS>0,高温下能自发进行,B不符合题意;C项中反应可自发进行,C不符合题意;D项中反应是吸热反应,ΔH>0,ΔS<0,任何温度下不能自发进行,D符合题意。
6.(2024·浙江台州八校联考)下列有关化学反应方向及判据的说法不正确的是( )A.ΔH>0、ΔS<0的反应在任何温度下都不能自发进行B.2NaHCO3(s) ===Na2CO3(s)+H2O(g)+CO2(g) ΔH>0,该反应加热时能自发进行,原因是反应的熵增大C.焓变和熵变都与反应的自发性有关,但焓变或熵变不可以单独作为反应自发性的判据D.自发反应就是能较快进行的反应,非自发反应就是无法进行的反应
解析 ΔH>0、ΔS<0的反应满足ΔH-TΔS>0,该反应在任何温度都不能自发进行,A正确;2NaHCO3(s) ===Na2CO3(s)+H2O(g)+CO2(g)的ΔH>0、ΔS>0,该反应加热时能自发进行,说明ΔH-TΔS<0,则该反应能自发进行是因为体系的熵增大,B正确;焓变和熵变都与反应的自发性有关,ΔH-TΔS<0是判断反应能否自发进行的综合判据,则焓变或熵变不能单独作为反应自发性的判据,C正确;非自发反应在一定条件下可进行,如饱和食盐水电解时生成氯气和氢气,有些反应能自发进行,但其反应速率很小,如金属的腐蚀等,D错误。
7.下列反应是氧化还原反应,并且在任何温度下都能自发进行的是( )A.2KClO3(s) ===2KCl(s)+3O2(g) ΔH<0B.2CO(g) ===2C(s,石墨)+O2(g) ΔH>0C.4Fe(OH)2(s)+2H2O(l)+O2(g) ===4Fe(OH)3(s) ΔH<0D.CaCO3(s) ===CaO(s)+CO2(g) ΔH>0
解析 A项中反应的ΔH<0,ΔS>0,可满足ΔH-TΔS<0,反应在任何温度下都能自发进行,A符合题意;B项中反应的ΔH>0,ΔS<0,ΔH-TΔS>0,反应在任何温度下都不能自发进行,B不符合题意;C项中反应的ΔH<0,ΔS<0,温度较低时可满足ΔH-TΔS<0,反应在较低温度下能自发进行,C不符合题意;D项中反应的ΔH>0,ΔS>0,温度较高时可满足ΔH-TΔS<0,反应在较高温度下能自发进行,D不符合题意。
8.(2024·河南中原名校联考)下列关于焓判据和熵判据的说法不正确的是( )A.放热的自发过程可能是熵减小的过程,吸热的自发过程一定为熵增加的过程B.反应4Fe(OH)2(s)+2H2O(l)+O2(g) ===4Fe(OH)3(s) ΔH=-444.3 kJ·ml-1,ΔS=-280.1 J·ml-1·K-1在常温(25 ℃)常压下能自发进行C.在室温下碳酸镁的分解反应不能自发进行,但同样是这个吸热反应在较高温度下则能自发进行D.放热过程(ΔH<0)或熵增加(ΔS>0)的过程一定是自发的
解析 反应自发进行的判断依据是ΔH-TΔS<0,放热的自发过程中ΔH<0,ΔS可能小于0,也可能大于0,即放热的自发过程可能是熵减小的过程,吸热的自发过程中ΔH>0、ΔH-TΔS<0,则ΔS>0,即吸热的自发过程一定为熵增加的过程,A正确;常温下T=298 K,则-444.3 kJ·ml-1-298 K×(-280.1 J·ml-1·K-1) =-360.830 2 kJ·ml-1<0,即ΔH-TΔS<0,则该反应在常温常压下能自发进行,B正确;碳酸镁分解的方程式为MgCO3(s) ===MgO(s)+CO2(g),其中ΔH>0,ΔS>0,高温时才能满足反应自发进行的条件ΔH-TΔS<0,故碳酸镁的分解在室温下不能自发进行,但在较高温度下能自发进行,C正确;当ΔG=ΔH-TΔS<0时反应自发进行,仅ΔH<0或ΔS>0无法确保ΔG<0,即不一定自发,D错误。
9.(2024·辽宁名校协作体联考)对于常温下发生的反应:2H2(g)+O2(g)2H2O(l) ΔH=-571.6 kJ·ml-1,ΔS=-70 kJ·ml-1·K-1。下列说法正确的是( )A.该反应是放热、熵增的反应B.可根据计算ΔH-TΔS是否小于0,判断常温下该反应是否自发反应C.反应需要“点燃”条件,故可推断该反应在该条件下不能自发进行D.该反应中的“点燃”条件,使反应从非自发反应变成自发反应,因此可以看到产生水珠的现象
解析 该反应ΔH<0、ΔS<0,该反应是放热、熵减的反应,A错误;若ΔH-TΔS<0,则反应自发,若ΔH-TΔS>0,则该反应非自发,B正确;反应的自发与否,与反应条件无关,与综合判据ΔH-TΔS有关,C错误;该反应ΔH<0、ΔS<0,则该反应在较低温度下可自发进行,与是否点燃无关,D错误。
10.(2024·福建福州五校联考)分析下述自然界的一些自发变化,可发现它们有一些共同的特点。下列说法不正确的是( )
自然界部分自发变化特点的示意图
A.都有一定的方向性,按某一物理量标度由高到低自发进行B.都可以用来做功,自发过程一旦发生后体系做功的本领就会降低C.有一定的进行限度,自发过程总是单向地趋向于非平衡状态D.有一定的数据差来判断自发变化能否发生
解析 由图示可得,这些自然界中的自发变化,都是由高到低自发进行的,都有一定的方向性,A正确;这些自然界中的自发变化,都会对外做功,随着自发过程的进行,高低差逐渐减小,做功的本领逐渐降低,B正确;这些自然界中的自发变化,随着自发过程的进行,自发反应总是单向地趋向于平衡状态,如气压相等时,就不能再起风,但空气仍在运动,C错误;这些自然界中的自发变化,都是由高到低自发进行的,都存在一定的数据差,当这些数据差为0时,就达到平衡状态,D正确。
11.(2024·广东东莞检测)下列关于化学反应的自发性和进行方向的说法正确的是( )A.大多数自发反应都是吸热反应B.一定温度下,反应Mg(l)+Cl2(g) ===MgCl2(l)的ΔH<0,ΔS<0C.由ΔG=ΔH-TΔS可知,所有放热反应都能自发进行D.当ΔH-TΔS>0时,该反应能自发进行
解析 吸热反应的ΔH>0,大多数放热反应是自发反应,大多数吸热反应是非自发反应,A错误;反应Mg(l)+Cl2(g) ===MgCl2(l)是放热反应,且该反应是气体总分子数减少的反应,故该反应的ΔH<0,ΔS<0,B正确;所有放热反应的ΔH<0,由ΔG=ΔH-TΔS可知,若ΔS<0,则该反应在高温下不能自发进行,C错误;当ΔH-TΔS>0时,该反应不能自发进行,D错误。
12.橡皮筋在拉伸和收缩状态时结构如图,在其拉伸过程中有放热现象。25 ℃、101 kPa时,下列过程的焓变、熵变和自发性与橡皮筋由拉伸状态到收缩状态一致的是( )A.CaCO3===CaO+CO2↑B.NaOH固体溶于水C.2H2+O2===2H2OD.Ba(OH)2·8H2O+2NH4Cl===BaCl2+2NH3↑+10H2O
解析 橡皮筋在拉伸过程中有放热现象,则橡皮筋由拉伸状态到收缩状态时吸收热量,且是熵增的自发过程。CaCO3的分解反应是吸热反应,体系的熵值增大,但是在25 ℃、101 kPa时非自发进行,A不符合题意;NaOH固体溶于水放出热量,体系的熵值增大,B不符合题意;H2和O2反应生成H2O是放热反应,体系的熵值减小,C不符合题意;Ba(OH)2·8H2O和NH4Cl的反应是吸热反应,在25 ℃、101 kPa时是熵增的自发过程,D符合题意。
13.(2024·福建莆田名校联考)能源与环境是人类社会可持续发展的两大主题,也是我国当前经济社会发展的制约因素。(1)汽车尾气脱硝脱碳主要原理为2NO(g)+2CO(g) N2(g)+2CO2(g) ΔH<0。在一定条件下,该反应可自发反应的原因是 。 (2)氢气可用于制备H2O2。已知:①H2(g)+A(l) ===B(l) ΔH1;②O2(g)+B(l) ===A(l)+H2O2(l)ΔH2,其中A、B为有机化合物,两反应均为自发反应,则H2(g)+O2(g) ===H2O2(l)的ΔH (填“>”“<”或“=”)0。
(3)工业上通过环戊二烯加氢制备环戊烯涉及的反应如下:
(4)已知甲烷隔绝空气在不同温度下有可能发生如下两个裂解反应:Ⅰ.CH4(g)→C(s)+2H2(g);Ⅱ.2CH4(g)→C2H2(g)+3H2(g)。已知焓变和熵变随温度变化很小。某同学为了得到用天然气制取炭黑的允许温度范围和最佳温度,在图书馆查到如下热力学数据:反应Ⅰ的ΔH(298 K)=+74.848 kJ·ml-1,ΔS(298 K)=+80.674 J·ml-1·K-1反应Ⅱ的ΔH(298 K)=+376.426 kJ·ml-1,ΔS(298 K)=+220.211 J·ml-1·K-1①反应Ⅰ属于 (填“高温”或“低温”)自发反应。 ②反应Ⅱ在一定温度下可自发进行,则其自发进行是由 (填“焓变”或“熵变”)决定的。 ③通过计算判断反应Ⅰ在常温下能否自发进行______________________________________________________________ 。
ΔH-TΔS=74.848 kJ·ml-1-80.674×10-3 kJ·ml-1·K-1×298 K≈50.807 kJ·ml-1>0,故反应①在常温下不能自发进行
解析 (1)反应2NO(g)+2CO(g) N2(g)+2CO2(g)的ΔS<0,但反应能够自发进行,需要ΔH-TΔS<0,只有当ΔH<0时才可能自发进行。(2)两反应均为自发反应,因为两个反应的ΔS都小于0,自发反应应满足ΔH-TΔS<0,从而推知ΔH<0。
应的ΔH=ΔH2-ΔH1=-209.9 kJ·ml-1+100.5 kJ·ml-1=-109.4 kJ·ml-1;根据自发反应的判断依据ΔG=ΔH-TΔS,当ΔG<0时,该反应自发进行,根据该反应ΔH<0,ΔS<0,故该反应在较低温度下自发进行。
题组1.自发反应和自发过程、焓变和熵变1.下列关于冰熔化为水的过程判断正确的是( )A.ΔH>0、ΔS<0B.ΔH<0、ΔS>0C.ΔH>0、ΔS>0D.ΔH<0、ΔS<0
解析 同一物质由固态变为液态的过程需要吸收热量,体系的熵增加,故有ΔH>0、ΔS>0。
2.夏季,受台风影响,某些地区狂降暴雨。下列有关水蒸气变成雨的过程中焓变和熵变的判断正确的是( )A.ΔH<0,ΔS<0B.ΔH<0,ΔS>0C.ΔH>0,ΔS>0D.ΔH>0,ΔS<0
解析 水蒸气变成水:H2O(g) ===H2O(l),该过程放出热量,且熵值减小,故有ΔH<0,ΔS<0。
3.(2024·广州番禺调研)1 g冰受热转化为1 g水蒸气,下列分析不正确的是( )A.该过程是熵增的过程B.该过程发生的是物理变化C.1 g冰与1 g水蒸气所具有的内能不同D.H2(g)与O2(g)反应生成1 ml H2O(l)与生成1 ml H2O(g)放出的热量相同
解析 1 g冰转化为1 g水蒸气的过程是由有序向无序发展,为熵增的过程,A正确;该过程水分子未发生变化,是物理变化,B正确;1 g冰变为1 g水蒸气吸收热量,则1 g冰与1 g水蒸气所具有的内能不同,C正确;1 ml H2O(l)与1 ml H2O(g)所具有的能量不同,H2(g)与O2(g)初始总能量相同,而生成物的总能量不同,则H2(g)与O2(g)反应生成1 ml H2O(l)与生成1 ml H2O(g)放出的热量不相同,D错误。
4.(2024·广东惠州模拟)现有反应:①氨气与氯化氢气体的反应;②碳酸氢钠的分解反应。下列关于反应①和②的熵变说法正确的是( )A.均为熵增加反应B.均为熵减小反应C.反应①熵增加,反应②熵减小D.反应①熵减小,反应②熵增加
解析 分析反应特点可知,反应①为熵减小的反应,反应②为熵增加的反应。
题组2.化学反应的方向与ΔH、ΔS的关系5.下列反应在任何温度下都无法自发进行的是( )A.2SO2(g)+O2(g) ===2SO3(g) ΔH<0B.C(s)+CO2(g) ===2CO(g) ΔH>0C.H2(g)+Cl2(g) ===2HCl(g) ΔH<0D.3O2(g) 2O3(g) ΔH=+285.4 kJ·ml-1
解析 A项中反应ΔH<0,ΔS<0,该反应在低温下能自发进行,A不符合题意;B项中反应ΔH>0,ΔS>0,高温下能自发进行,B不符合题意;C项中反应可自发进行,C不符合题意;D项中反应是吸热反应,ΔH>0,ΔS<0,任何温度下不能自发进行,D符合题意。
6.(2024·浙江台州八校联考)下列有关化学反应方向及判据的说法不正确的是( )A.ΔH>0、ΔS<0的反应在任何温度下都不能自发进行B.2NaHCO3(s) ===Na2CO3(s)+H2O(g)+CO2(g) ΔH>0,该反应加热时能自发进行,原因是反应的熵增大C.焓变和熵变都与反应的自发性有关,但焓变或熵变不可以单独作为反应自发性的判据D.自发反应就是能较快进行的反应,非自发反应就是无法进行的反应
解析 ΔH>0、ΔS<0的反应满足ΔH-TΔS>0,该反应在任何温度都不能自发进行,A正确;2NaHCO3(s) ===Na2CO3(s)+H2O(g)+CO2(g)的ΔH>0、ΔS>0,该反应加热时能自发进行,说明ΔH-TΔS<0,则该反应能自发进行是因为体系的熵增大,B正确;焓变和熵变都与反应的自发性有关,ΔH-TΔS<0是判断反应能否自发进行的综合判据,则焓变或熵变不能单独作为反应自发性的判据,C正确;非自发反应在一定条件下可进行,如饱和食盐水电解时生成氯气和氢气,有些反应能自发进行,但其反应速率很小,如金属的腐蚀等,D错误。
7.下列反应是氧化还原反应,并且在任何温度下都能自发进行的是( )A.2KClO3(s) ===2KCl(s)+3O2(g) ΔH<0B.2CO(g) ===2C(s,石墨)+O2(g) ΔH>0C.4Fe(OH)2(s)+2H2O(l)+O2(g) ===4Fe(OH)3(s) ΔH<0D.CaCO3(s) ===CaO(s)+CO2(g) ΔH>0
解析 A项中反应的ΔH<0,ΔS>0,可满足ΔH-TΔS<0,反应在任何温度下都能自发进行,A符合题意;B项中反应的ΔH>0,ΔS<0,ΔH-TΔS>0,反应在任何温度下都不能自发进行,B不符合题意;C项中反应的ΔH<0,ΔS<0,温度较低时可满足ΔH-TΔS<0,反应在较低温度下能自发进行,C不符合题意;D项中反应的ΔH>0,ΔS>0,温度较高时可满足ΔH-TΔS<0,反应在较高温度下能自发进行,D不符合题意。
8.(2024·河南中原名校联考)下列关于焓判据和熵判据的说法不正确的是( )A.放热的自发过程可能是熵减小的过程,吸热的自发过程一定为熵增加的过程B.反应4Fe(OH)2(s)+2H2O(l)+O2(g) ===4Fe(OH)3(s) ΔH=-444.3 kJ·ml-1,ΔS=-280.1 J·ml-1·K-1在常温(25 ℃)常压下能自发进行C.在室温下碳酸镁的分解反应不能自发进行,但同样是这个吸热反应在较高温度下则能自发进行D.放热过程(ΔH<0)或熵增加(ΔS>0)的过程一定是自发的
解析 反应自发进行的判断依据是ΔH-TΔS<0,放热的自发过程中ΔH<0,ΔS可能小于0,也可能大于0,即放热的自发过程可能是熵减小的过程,吸热的自发过程中ΔH>0、ΔH-TΔS<0,则ΔS>0,即吸热的自发过程一定为熵增加的过程,A正确;常温下T=298 K,则-444.3 kJ·ml-1-298 K×(-280.1 J·ml-1·K-1) =-360.830 2 kJ·ml-1<0,即ΔH-TΔS<0,则该反应在常温常压下能自发进行,B正确;碳酸镁分解的方程式为MgCO3(s) ===MgO(s)+CO2(g),其中ΔH>0,ΔS>0,高温时才能满足反应自发进行的条件ΔH-TΔS<0,故碳酸镁的分解在室温下不能自发进行,但在较高温度下能自发进行,C正确;当ΔG=ΔH-TΔS<0时反应自发进行,仅ΔH<0或ΔS>0无法确保ΔG<0,即不一定自发,D错误。
9.(2024·辽宁名校协作体联考)对于常温下发生的反应:2H2(g)+O2(g)2H2O(l) ΔH=-571.6 kJ·ml-1,ΔS=-70 kJ·ml-1·K-1。下列说法正确的是( )A.该反应是放热、熵增的反应B.可根据计算ΔH-TΔS是否小于0,判断常温下该反应是否自发反应C.反应需要“点燃”条件,故可推断该反应在该条件下不能自发进行D.该反应中的“点燃”条件,使反应从非自发反应变成自发反应,因此可以看到产生水珠的现象
解析 该反应ΔH<0、ΔS<0,该反应是放热、熵减的反应,A错误;若ΔH-TΔS<0,则反应自发,若ΔH-TΔS>0,则该反应非自发,B正确;反应的自发与否,与反应条件无关,与综合判据ΔH-TΔS有关,C错误;该反应ΔH<0、ΔS<0,则该反应在较低温度下可自发进行,与是否点燃无关,D错误。
10.(2024·福建福州五校联考)分析下述自然界的一些自发变化,可发现它们有一些共同的特点。下列说法不正确的是( )
自然界部分自发变化特点的示意图
A.都有一定的方向性,按某一物理量标度由高到低自发进行B.都可以用来做功,自发过程一旦发生后体系做功的本领就会降低C.有一定的进行限度,自发过程总是单向地趋向于非平衡状态D.有一定的数据差来判断自发变化能否发生
解析 由图示可得,这些自然界中的自发变化,都是由高到低自发进行的,都有一定的方向性,A正确;这些自然界中的自发变化,都会对外做功,随着自发过程的进行,高低差逐渐减小,做功的本领逐渐降低,B正确;这些自然界中的自发变化,随着自发过程的进行,自发反应总是单向地趋向于平衡状态,如气压相等时,就不能再起风,但空气仍在运动,C错误;这些自然界中的自发变化,都是由高到低自发进行的,都存在一定的数据差,当这些数据差为0时,就达到平衡状态,D正确。
11.(2024·广东东莞检测)下列关于化学反应的自发性和进行方向的说法正确的是( )A.大多数自发反应都是吸热反应B.一定温度下,反应Mg(l)+Cl2(g) ===MgCl2(l)的ΔH<0,ΔS<0C.由ΔG=ΔH-TΔS可知,所有放热反应都能自发进行D.当ΔH-TΔS>0时,该反应能自发进行
解析 吸热反应的ΔH>0,大多数放热反应是自发反应,大多数吸热反应是非自发反应,A错误;反应Mg(l)+Cl2(g) ===MgCl2(l)是放热反应,且该反应是气体总分子数减少的反应,故该反应的ΔH<0,ΔS<0,B正确;所有放热反应的ΔH<0,由ΔG=ΔH-TΔS可知,若ΔS<0,则该反应在高温下不能自发进行,C错误;当ΔH-TΔS>0时,该反应不能自发进行,D错误。
12.橡皮筋在拉伸和收缩状态时结构如图,在其拉伸过程中有放热现象。25 ℃、101 kPa时,下列过程的焓变、熵变和自发性与橡皮筋由拉伸状态到收缩状态一致的是( )A.CaCO3===CaO+CO2↑B.NaOH固体溶于水C.2H2+O2===2H2OD.Ba(OH)2·8H2O+2NH4Cl===BaCl2+2NH3↑+10H2O
解析 橡皮筋在拉伸过程中有放热现象,则橡皮筋由拉伸状态到收缩状态时吸收热量,且是熵增的自发过程。CaCO3的分解反应是吸热反应,体系的熵值增大,但是在25 ℃、101 kPa时非自发进行,A不符合题意;NaOH固体溶于水放出热量,体系的熵值增大,B不符合题意;H2和O2反应生成H2O是放热反应,体系的熵值减小,C不符合题意;Ba(OH)2·8H2O和NH4Cl的反应是吸热反应,在25 ℃、101 kPa时是熵增的自发过程,D符合题意。
13.(2024·福建莆田名校联考)能源与环境是人类社会可持续发展的两大主题,也是我国当前经济社会发展的制约因素。(1)汽车尾气脱硝脱碳主要原理为2NO(g)+2CO(g) N2(g)+2CO2(g) ΔH<0。在一定条件下,该反应可自发反应的原因是 。 (2)氢气可用于制备H2O2。已知:①H2(g)+A(l) ===B(l) ΔH1;②O2(g)+B(l) ===A(l)+H2O2(l)ΔH2,其中A、B为有机化合物,两反应均为自发反应,则H2(g)+O2(g) ===H2O2(l)的ΔH (填“>”“<”或“=”)0。
(3)工业上通过环戊二烯加氢制备环戊烯涉及的反应如下:
(4)已知甲烷隔绝空气在不同温度下有可能发生如下两个裂解反应:Ⅰ.CH4(g)→C(s)+2H2(g);Ⅱ.2CH4(g)→C2H2(g)+3H2(g)。已知焓变和熵变随温度变化很小。某同学为了得到用天然气制取炭黑的允许温度范围和最佳温度,在图书馆查到如下热力学数据:反应Ⅰ的ΔH(298 K)=+74.848 kJ·ml-1,ΔS(298 K)=+80.674 J·ml-1·K-1反应Ⅱ的ΔH(298 K)=+376.426 kJ·ml-1,ΔS(298 K)=+220.211 J·ml-1·K-1①反应Ⅰ属于 (填“高温”或“低温”)自发反应。 ②反应Ⅱ在一定温度下可自发进行,则其自发进行是由 (填“焓变”或“熵变”)决定的。 ③通过计算判断反应Ⅰ在常温下能否自发进行______________________________________________________________ 。
ΔH-TΔS=74.848 kJ·ml-1-80.674×10-3 kJ·ml-1·K-1×298 K≈50.807 kJ·ml-1>0,故反应①在常温下不能自发进行
解析 (1)反应2NO(g)+2CO(g) N2(g)+2CO2(g)的ΔS<0,但反应能够自发进行,需要ΔH-TΔS<0,只有当ΔH<0时才可能自发进行。(2)两反应均为自发反应,因为两个反应的ΔS都小于0,自发反应应满足ΔH-TΔS<0,从而推知ΔH<0。
应的ΔH=ΔH2-ΔH1=-209.9 kJ·ml-1+100.5 kJ·ml-1=-109.4 kJ·ml-1;根据自发反应的判断依据ΔG=ΔH-TΔS,当ΔG<0时,该反应自发进行,根据该反应ΔH<0,ΔS<0,故该反应在较低温度下自发进行。
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