資源簡介

第三節(jié)　化學(xué)反應(yīng)的方向
學(xué)習(xí)目標(biāo) 重點(diǎn)難點(diǎn)
1.知道化學(xué)反應(yīng)是有方向的,知道化學(xué)反應(yīng)的方向與反應(yīng)的焓變和熵變有關(guān)。 2.能結(jié)合具體實(shí)例說明反應(yīng)自發(fā)進(jìn)行的方向。 重點(diǎn) 化學(xué)反應(yīng)的方向與焓變、熵變的關(guān)系
難點(diǎn) 化學(xué)反應(yīng)的方向與焓變、熵變的關(guān)系
新知探究(一)——化學(xué)反應(yīng)自發(fā)性與反應(yīng)焓變的關(guān)系
1.自發(fā)過程與自發(fā)反應(yīng)的比較
自發(fā)過程 自發(fā)反應(yīng)
含義 在一定條件下,不需借助外力就能自發(fā)進(jìn)行的過程 在給定的條件下,可以　　　進(jìn)行的化學(xué)反應(yīng)
特征 具有方向性,即過程的某個方向在一定條件下自發(fā)進(jìn)行,而該過程逆方向在該條件下肯定不能自發(fā)進(jìn)行
舉例 高山流水,自由落體,冰雪融化 鋼鐵生銹
2.化學(xué)反應(yīng)自發(fā)性與反應(yīng)焓變的關(guān)系
(1)放熱反應(yīng):絕大多數(shù)都能　　　　進(jìn)行,且反應(yīng)放出的熱量越多,體系能量降低得也越多,反應(yīng)越完全。
(2)吸熱反應(yīng):有些也能自發(fā)進(jìn)行。
(3)結(jié)論:反應(yīng)的焓變是制約化學(xué)反應(yīng)能否自發(fā)進(jìn)行的因素之一,但不是唯一因素。
[題點(diǎn)多維訓(xùn)練]
題點(diǎn)(一)　自發(fā)過程與自發(fā)反應(yīng)
1.下列過程屬非自發(fā)的是 (　　)
A.水由高處向低處流
B.室溫下水結(jié)成冰
C.氣體從高密度處向低密度處擴(kuò)散
D.煤氣的燃燒
2.下列關(guān)于自發(fā)反應(yīng)的敘述正確的是 (　　)
A.自發(fā)反應(yīng)的逆過程在相同條件下也必定是自發(fā)的
B.鐵在潮濕的空氣中生銹屬于非自發(fā)反應(yīng)
C.自發(fā)過程可以是物理過程,不一定是自發(fā)反應(yīng),而自發(fā)反應(yīng)一定是自發(fā)過程
D.自發(fā)反應(yīng)與外界條件無關(guān)
題點(diǎn)(二)　化學(xué)反應(yīng)自發(fā)性與反應(yīng)焓變的關(guān)系
3.下列過程的方向能用焓判據(jù)判斷的是 (　　)
A.濕的衣服經(jīng)過晾曬變干
B.硝酸銨溶于水
C.水蒸氣凝結(jié)成水
D.CaCO3(s)CaO(s)+CO2(g)　ΔH>0
4.實(shí)驗(yàn)證明,多數(shù)能自發(fā)進(jìn)行的反應(yīng)都是放熱反應(yīng)。對此說法的理解正確的是 (　　)
A.所有的放熱反應(yīng)都是自發(fā)進(jìn)行的
B.所有的自發(fā)反應(yīng)都是放熱的
C.焓變是影響反應(yīng)是否具有自發(fā)性的一個重要因素
D.焓變是決定反應(yīng)是否具有自發(fā)性的唯一因素
新知探究(二)——化學(xué)反應(yīng)自發(fā)性與反應(yīng)熵變的關(guān)系
1.反應(yīng)熵變與反應(yīng)方向
(1)熵:熵是度量一個體系　　　　程度的物理量,即表示體系的不規(guī)則或無序狀態(tài)程度的物理量。混亂度越大,體系越無序,體系的熵就越　　　　　,熵的符號為　　　。
(2)物質(zhì)熵大小的判斷
對于同一物質(zhì),等物質(zhì)的量的該物質(zhì)其熵值大小與物質(zhì)的存在狀態(tài)有關(guān),氣態(tài)時熵值最大,固態(tài)時熵值最小,液態(tài)時介于二者之間,物質(zhì)的狀態(tài)與熵的大小的關(guān)系:
S(g)>S(l)>S(s)。
(3)熵變與反應(yīng)方向
含義 大多數(shù)自發(fā)反應(yīng)有趨向于體系混亂度增大的傾向,導(dǎo)致體系的熵　　　
規(guī)律 大多數(shù)熵增加的反應(yīng)都能自發(fā)進(jìn)行
局限性 少數(shù)熵減少的反應(yīng)在一定條件下也可以自發(fā)進(jìn)行,如NH3(g)+HCl(g)NH4Cl(s)
結(jié)論 熵變是影響反應(yīng)自發(fā)進(jìn)行的因素之一,但不是唯一因素
[微點(diǎn)撥]　熵變正、負(fù)的判斷
①物質(zhì)由固態(tài)到液態(tài)、由液態(tài)到氣態(tài)或由固態(tài)到氣態(tài)的過程,熵變?yōu)檎?是熵增加的過程。②氣體體積增大的反應(yīng),熵變通常都是正值,是熵增加的反應(yīng)。③氣體體積減小的反應(yīng),熵變通常都是負(fù)值,是熵減小的反應(yīng)。
2.自由能與化學(xué)反應(yīng)的方向
(1)自由能
ΔG=ΔH-TΔS。ΔG不僅與焓變和熵變有關(guān),還與溫度有關(guān),單位:kJ·mol-1。
T:開爾文溫度,單位K。
(2)反應(yīng)方向與自由能的關(guān)系
化學(xué)反應(yīng)總是向著自由能減小的方向進(jìn)行,直到體系達(dá)到平衡。
①當(dāng)ΔG<0時,反應(yīng)能自發(fā)進(jìn)行;
②當(dāng)ΔG=0時,反應(yīng)處于平衡狀態(tài);
③當(dāng)ΔG>0時,反應(yīng)不能自發(fā)進(jìn)行。
類型 ΔH ΔS ΔH-TΔS 反應(yīng)的自發(fā)性
1 <0 >0 ΔG<0 一定能自發(fā)
2 >0 <0 ΔG>0 一定不能自發(fā)
3 <0 <0 ΔG的正負(fù)決定于溫度 低溫能自發(fā)
4 >0 >0 高溫能自發(fā)
應(yīng)用化學(xué)　
　墨是我國傳統(tǒng)“文房四寶”之一,與筆、紙、硯齊名。一錠佳墨應(yīng)具有質(zhì)堅如玉、色澤黑潤、落紙如漆、歷久不褪并香味濃郁等特點(diǎn)。
墨按原料可分為油煙墨、松煙墨和炭黑墨三類,其中炭黑可以由烷烴分解制備,已知甲烷隔絕空氣在不同溫度下有可能發(fā)生如下兩個反應(yīng):
①CH4(g)C(s)+2H2(g),
②2CH4(g)C2H2(g)+3H2(g)。
某同學(xué)為了得到用天然氣制取炭黑的允許溫度范圍和最佳溫度,在圖書館查到了如下熱力學(xué)數(shù)據(jù):
反應(yīng)①的ΔH(298 K)=+74.848 kJ·mol-1,ΔS(298 K)=+80.674 J·mol-1·K-1
反應(yīng)②的ΔH(298 K)=+376.426 kJ·mol-1,ΔS(298 K)=+220.211 J·mol-1·K-1
已知焓變和熵變隨溫度變化很小。
1.判斷反應(yīng)②高溫自發(fā)還是低溫自發(fā)
2.通過計算判斷反應(yīng)①在常溫下能否自發(fā)進(jìn)行
3.制取炭黑的允許溫度范圍是多少
4.為了提高甲烷的炭化程度,你認(rèn)為下面四個溫度中最合適的是哪個
A.905.2 K　 B.927 K
C.1 273 K D.2 000 K
[題點(diǎn)多維訓(xùn)練]
題點(diǎn)(一)　反應(yīng)熵變
1.干冰升華過程中,其焓變和熵變均正確的是 (　　)
A.ΔH>0,ΔS>0 B.ΔH>0,ΔS<0
C.ΔH<0,ΔS>0 D.ΔH<0,ΔS<0
2.下列對熵的理解錯誤的是 (　　)
A.同種物質(zhì)氣態(tài)時熵值最大,固態(tài)時熵值最小
B.體系越有序,熵值越小;越混亂,熵值越大
C.與外界隔離的體系,自發(fā)過程將導(dǎo)致體系的熵減小
D.25 ℃、1.01×105 Pa時,2N2O5(g)4NO2(g)+O2(g)是熵增反應(yīng)
3.(2025·深圳期中檢測)俗話說“冰凍三尺非一日之寒”,其中蘊(yùn)含著化學(xué)知識。下列對“結(jié)冰”過程中的焓變和熵變的判斷正確的是 (　　)
A.ΔH>0　ΔS<0　　 B.ΔH<0　ΔS>0
C.ΔH<0　ΔS<0 D.ΔH>0　ΔS>0
題點(diǎn)(二)　化學(xué)反應(yīng)方向的復(fù)合判據(jù)
4.已知ΔG=ΔH-TΔS,當(dāng)ΔG<0時,反應(yīng)能自發(fā)進(jìn)行,當(dāng)ΔG>0時,反應(yīng)不能自發(fā)進(jìn)行。下列說法中正確的是 (　　)
A.自發(fā)反應(yīng)的實(shí)現(xiàn)與反應(yīng)條件無關(guān)
B.熵增加且放熱的反應(yīng)一定是自發(fā)反應(yīng)
C.自發(fā)反應(yīng)一定是熵增加的反應(yīng),非自發(fā)反應(yīng)一定是熵減小或不變的反應(yīng)
D.凡是放熱反應(yīng)都是能自發(fā)進(jìn)行的反應(yīng),而吸熱反應(yīng)都是不能自發(fā)進(jìn)行的反應(yīng)
5.下列反應(yīng)在任何溫度下均能自發(fā)進(jìn)行的是 (　　)
A.2N2(g)+O2(g)2N2O(g)　ΔH=+163 kJ·mol-1
B.2Ag(s)+Cl2(g)2AgCl(s)　ΔH=-254 kJ·mol-1
C.2HgO(s)2Hg(l)+O2(g)　ΔH=+182 kJ·mol-1
D.2H2O2(l)O2(g)+2H2O(l)　ΔH=-196 kJ·mol-1
|思維建模|象限記憶法判定化學(xué)反應(yīng)的方向 　
第三節(jié)　化學(xué)反應(yīng)的方向
新知探究(一)
1.自發(fā)　2.(1)自發(fā)
[題點(diǎn)多維訓(xùn)練]
1.選B　自然界中水由高處向低處流是自發(fā)過程,A不符合;室溫下冰的融化是自發(fā)過程,其逆向室溫下水結(jié)成冰是非自發(fā)的,B符合;氣體從高密度處向低密度處擴(kuò)散是自發(fā)過程,C不符合;煤氣的燃燒是自發(fā)過程,D不符合。
2.選C　自發(fā)反應(yīng)的逆過程在相同條件下不一定是自發(fā)的,A錯誤;鐵在潮濕的空氣中生銹屬于自發(fā)反應(yīng),B錯誤;自發(fā)反應(yīng)與外界條件有關(guān),D錯誤。
3.選C　濕的衣服晾曬變干是衣服中的水吸收能量變?yōu)樗魵獾倪^程,不能用焓判據(jù)判斷;硝酸銨溶于水為熵增加的過程,不能用焓判據(jù)判斷;水蒸氣凝結(jié)為水放出熱量,可用焓判據(jù)判斷;CaCO3分解為吸熱反應(yīng),不能用焓判據(jù)判斷。
4.選C　多數(shù)能自發(fā)進(jìn)行的反應(yīng)都是放熱反應(yīng),并不是所有自發(fā)進(jìn)行的反應(yīng)都是放熱反應(yīng),如氯化銨晶體與氫氧化鋇晶體的反應(yīng)是自發(fā)進(jìn)行的吸熱反應(yīng),所以只能說焓變是影響反應(yīng)是否具有自發(fā)性的一個重要因素,但不是唯一因素,C正確。
新知探究(二)
1.(1)混亂　大　S　(3)增大
[應(yīng)用化學(xué)]
1.提示:ΔH-TΔS<0時反應(yīng)才能自發(fā)進(jìn)行,由于反應(yīng)②的ΔH>0、ΔS>0,所以該反應(yīng)自發(fā)進(jìn)行所需要的溫度條件為T>=≈1 709.4 K。所以反應(yīng)②在高溫下才能自發(fā)進(jìn)行。
2.提示:反應(yīng)①在常溫下時,ΔH-TΔS=+74.848 kJ·mol-1-80.674×10-3 kJ·mol-1·K-1×298 K≈50.807 kJ·mol-1>0,所以該反應(yīng)在常溫下不能自發(fā)進(jìn)行。
3.提示:裂解為炭黑和H2時,ΔH-TΔS=74.848 kJ·mol-1-80.674×10-3 kJ·mol-1·K-1×T<0,得T>927.8 K,即自發(fā)裂解為炭黑的最低溫度為927.8 K。裂解為乙炔時,ΔH-TΔS=376.426 kJ·mol-1-220.211×10-3 kJ·mol-1·K-1×T<0,解得T>1 709.4 K,即溫度高于1 709.4 K時自發(fā)裂解為乙炔和氫氣。所以要制取炭黑,溫度須控制為927.8 K4.提示:為了提高甲烷的炭化程度,應(yīng)滿足兩方面要求:①溫度應(yīng)控制在927.8~1 709.4 K;②溫度越高,ΔH-TΔS越小,越有利于自發(fā)進(jìn)行,所以選用1 273 K最好。
[題點(diǎn)多維訓(xùn)練]
1.選A　干冰升華過程中,物質(zhì)由固體變?yōu)闅怏w,為吸熱過程,ΔH>0,干冰升華過程中,干冰由固體變成氣體,體系的混亂度增大,是一個熵增的過程,ΔS>0。
2.選C　C項(xiàng),體系都有從有序自發(fā)轉(zhuǎn)變?yōu)闊o序的傾向,自發(fā)過程一般為熵增過程,錯誤。
3.選C　結(jié)冰的過程是放熱過程,即ΔH<0,液態(tài)時的熵大于固態(tài)時的熵,則結(jié)冰的過程是熵減小的過程,即ΔS<0,A、B、D錯誤。
4.選B　ΔG與溫度T相關(guān),則自發(fā)反應(yīng)的實(shí)現(xiàn)與反應(yīng)條件有關(guān),A錯誤;熵增加且放熱的反應(yīng),ΔS>0、ΔH<0,則ΔG=ΔH-TΔS<0,反應(yīng)一定能自發(fā)進(jìn)行,B正確;反應(yīng)能否自發(fā)進(jìn)行,由熵變、焓變和反應(yīng)溫度共同決定,所以熵增加、熵減小或熵不變的反應(yīng)都可能自發(fā)進(jìn)行,C錯誤;放熱反應(yīng)或吸熱反應(yīng)都可能自發(fā)進(jìn)行,D錯誤。
5.選D　反應(yīng)是吸熱反應(yīng),ΔH>0,ΔS<0,ΔG大于0,任何溫度下不能自發(fā)進(jìn)行,故A錯誤;反應(yīng)是放熱反應(yīng),ΔH<0,ΔS<0,高溫下不能自發(fā)進(jìn)行,故B錯誤;反應(yīng)是吸熱反應(yīng),ΔH>0,ΔS>0,低溫下不能自發(fā)進(jìn)行,故C錯誤;反應(yīng)是放熱反應(yīng),ΔH<0,ΔS>0,任何溫度下都能自發(fā)進(jìn)行,故D正確。
3 / 6(共46張PPT)
第三節(jié)　化學(xué)反應(yīng)的方向
學(xué)習(xí)目標(biāo) 重點(diǎn)難點(diǎn)
1.知道化學(xué)反應(yīng)是有方向的，知道化學(xué)反應(yīng)的方向與反應(yīng)的焓變和熵變有關(guān)。 2.能結(jié)合具體實(shí)例說明反應(yīng)自發(fā)進(jìn)行的方向。 重點(diǎn) 化學(xué)反應(yīng)的方向與焓變、熵變的關(guān)系
難點(diǎn) 化學(xué)反應(yīng)的方向與焓變、熵變的關(guān)系
新知探究(一) 化學(xué)反應(yīng)自發(fā)性與
反應(yīng)焓變的關(guān)系
新知探究(二) 化學(xué)反應(yīng)自發(fā)性與
反應(yīng)熵變的關(guān)系
課時跟蹤檢測
目錄
新知探究(一) 化學(xué)反應(yīng)自發(fā)性與
反應(yīng)焓變的關(guān)系
1.自發(fā)過程與自發(fā)反應(yīng)的比較
自發(fā)過程 自發(fā)反應(yīng)
含義 在一定條件下，不需借助外力就能自發(fā)進(jìn)行的過程 在給定的條件下，可以 進(jìn)行的化學(xué)反應(yīng)
特征 具有方向性，即過程的某個方向在一定條件下自發(fā)進(jìn)行，而該過程逆方向在該條件下肯定不能自發(fā)進(jìn)行
舉例 高山流水，自由落體，冰雪融化 鋼鐵生銹
自發(fā)
2.化學(xué)反應(yīng)自發(fā)性與反應(yīng)焓變的關(guān)系
(1)放熱反應(yīng):絕大多數(shù)都能 進(jìn)行，且反應(yīng)放出的熱量越多，體系能量降低得也越多，反應(yīng)越完全。
(2)吸熱反應(yīng):有些也能自發(fā)進(jìn)行。
(3)結(jié)論:反應(yīng)的焓變是制約化學(xué)反應(yīng)能否自發(fā)進(jìn)行的因素之一，但不是唯一因素。
自發(fā)
[題點(diǎn)多維訓(xùn)練]
√
題點(diǎn)(一)　自發(fā)過程與自發(fā)反應(yīng)
1.下列過程屬非自發(fā)的是(　　)
A.水由高處向低處流 B.室溫下水結(jié)成冰
C.氣體從高密度處向低密度處擴(kuò)散 D.煤氣的燃燒
解析:自然界中水由高處向低處流是自發(fā)過程，A不符合；室溫下冰的融化是自發(fā)過程，其逆向室溫下水結(jié)成冰是非自發(fā)的，B符合；氣體從高密度處向低密度處擴(kuò)散是自發(fā)過程，C不符合；煤氣的燃燒是自發(fā)過程，D不符合。
√
2.下列關(guān)于自發(fā)反應(yīng)的敘述正確的是 (　　)
A.自發(fā)反應(yīng)的逆過程在相同條件下也必定是自發(fā)的
B.鐵在潮濕的空氣中生銹屬于非自發(fā)反應(yīng)
C.自發(fā)過程可以是物理過程，不一定是自發(fā)反應(yīng)，而自發(fā)反應(yīng)一定是自發(fā)過程
D.自發(fā)反應(yīng)與外界條件無關(guān)
解析:自發(fā)反應(yīng)的逆過程在相同條件下不一定是自發(fā)的，A錯誤；鐵在潮濕的空氣中生銹屬于自發(fā)反應(yīng)，B錯誤；自發(fā)反應(yīng)與外界條件有關(guān)，D錯誤。
題點(diǎn)(二)　化學(xué)反應(yīng)自發(fā)性與反應(yīng)焓變的關(guān)系
3.下列過程的方向能用焓判據(jù)判斷的是(　　)
A.濕的衣服經(jīng)過晾曬變干
B.硝酸銨溶于水
C.水蒸氣凝結(jié)成水
D.CaCO3(s)==CaO(s)+CO2(g)　ΔH>0
解析:濕的衣服晾曬變干是衣服中的水吸收能量變?yōu)樗魵獾倪^程，不能用焓判據(jù)判斷；硝酸銨溶于水為熵增加的過程，不能用焓判據(jù)判斷；水蒸氣凝結(jié)為水放出熱量，可用焓判據(jù)判斷；CaCO3分解為吸熱反應(yīng)，不能用焓判據(jù)判斷。
√
4.實(shí)驗(yàn)證明，多數(shù)能自發(fā)進(jìn)行的反應(yīng)都是放熱反應(yīng)。對此說法的理解正確的是 (　　)
A.所有的放熱反應(yīng)都是自發(fā)進(jìn)行的
B.所有的自發(fā)反應(yīng)都是放熱的
C.焓變是影響反應(yīng)是否具有自發(fā)性的一個重要因素
D.焓變是決定反應(yīng)是否具有自發(fā)性的唯一因素
解析:多數(shù)能自發(fā)進(jìn)行的反應(yīng)都是放熱反應(yīng)，并不是所有自發(fā)進(jìn)行的反應(yīng)都是放熱反應(yīng)，如氯化銨晶體與氫氧化鋇晶體的反應(yīng)是自發(fā)進(jìn)行的吸熱反應(yīng)，所以只能說焓變是影響反應(yīng)是否具有自發(fā)性的一個重要因素，但不是唯一因素，C正確。
√
新知探究(二) 化學(xué)反應(yīng)自發(fā)性
與反應(yīng)熵變的關(guān)系
1.反應(yīng)熵變與反應(yīng)方向
(1)熵:熵是度量一個體系 程度的物理量，即表示體系的不規(guī)則或無序狀態(tài)程度的物理量。混亂度越大，體系越無序，體系的熵就越 ，熵的符號為 。
(2)物質(zhì)熵大小的判斷
對于同一物質(zhì)，等物質(zhì)的量的該物質(zhì)其熵值大小與物質(zhì)的存在狀態(tài)有關(guān)，氣態(tài)時熵值最大，固態(tài)時熵值最小，液態(tài)時介于二者之間，物質(zhì)的狀態(tài)與熵的大小的關(guān)系:S(g)>S(l)>S(s)。
混亂
大
S
(3)熵變與反應(yīng)方向
含義 大多數(shù)自發(fā)反應(yīng)有趨向于體系混亂度增大的傾向，導(dǎo)致體系的熵
_____
規(guī)律 大多數(shù)熵增加的反應(yīng)都能自發(fā)進(jìn)行
局限性 少數(shù)熵減少的反應(yīng)在一定條件下也可以自發(fā)進(jìn)行，如NH3(g)+HCl(g)==NH4Cl(s)
結(jié)論 熵變是影響反應(yīng)自發(fā)進(jìn)行的因素之一，但不是唯一因素
增大
[微點(diǎn)撥]　熵變正、負(fù)的判斷
①物質(zhì)由固態(tài)到液態(tài)、由液態(tài)到氣態(tài)或由固態(tài)到氣態(tài)的過程，熵變?yōu)檎担庆卦黾拥倪^程。②氣體體積增大的反應(yīng)，熵變通常都是正值，是熵增加的反應(yīng)。③氣體體積減小的反應(yīng)，熵變通常都是負(fù)值，是熵減小的反應(yīng)。
2.自由能與化學(xué)反應(yīng)的方向
(1)自由能
ΔG=ΔH-TΔS。ΔG不僅與焓變和熵變有關(guān)，還與溫度有關(guān)，單位:kJ·mol-1。T:開爾文溫度，單位K。
(2)反應(yīng)方向與自由能的關(guān)系
化學(xué)反應(yīng)總是向著自由能減小的方向進(jìn)行，直到體系達(dá)到平衡。
①當(dāng)ΔG<0時，反應(yīng)能自發(fā)進(jìn)行；
②當(dāng)ΔG=0時，反應(yīng)處于平衡狀態(tài)；
③當(dāng)ΔG>0時，反應(yīng)不能自發(fā)進(jìn)行。
類型 ΔH ΔS ΔH-TΔS 反應(yīng)的自發(fā)性
1 <0 >0 ΔG<0 一定能自發(fā)
2 >0 <0 ΔG>0 一定不能自發(fā)
3 <0 <0 ΔG的正負(fù)決定于溫度 低溫能自發(fā)
4 >0 >0 高溫能自發(fā)
應(yīng)用化學(xué)
墨是我國傳統(tǒng)“文房四寶”之一，與筆、紙、硯齊名。
一錠佳墨應(yīng)具有質(zhì)堅如玉、色澤黑潤、落紙如漆、歷久不褪
并香味濃郁等特點(diǎn)。
墨按原料可分為油煙墨、松煙墨和炭黑墨三類，其中炭黑可以由烷烴分解制備，已知甲烷隔絕空氣在不同溫度下有可能發(fā)生如下兩個反應(yīng):
①CH4(g)==C(s)+2H2(g)，②2CH4(g)==C2H2(g)+3H2(g)。
某同學(xué)為了得到用天然氣制取炭黑的允許溫度范圍和最佳溫度，在圖書館查到了如下熱力學(xué)數(shù)據(jù):
反應(yīng)①的ΔH(298 K)=+74.848 kJ·mol-1，ΔS(298 K)=+80.674 J·mol-1·K-1
反應(yīng)②的ΔH(298 K)=+376.426 kJ·mol-1，ΔS(298 K)=+220.211 J·mol-1·K-1
已知焓變和熵變隨溫度變化很小。
1.判斷反應(yīng)②高溫自發(fā)還是低溫自發(fā)
提示:ΔH-TΔS<0時反應(yīng)才能自發(fā)進(jìn)行，由于反應(yīng)②的ΔH>0、ΔS>0，所以該反應(yīng)自發(fā)進(jìn)行所需要的溫度條件為T>=≈1 709.4 K。所以反應(yīng)②在高溫下才能自發(fā)進(jìn)行。
2.通過計算判斷反應(yīng)①在常溫下能否自發(fā)進(jìn)行
提示:反應(yīng)①在常溫下時，ΔH-TΔS=+74.848 kJ·mol-1-80.674×10-3 kJ·mol-1·
K-1×298 K≈50.807 kJ·mol-1>0，所以該反應(yīng)在常溫下不能自發(fā)進(jìn)行。
3.制取炭黑的允許溫度范圍是多少
提示:裂解為炭黑和H2時，ΔH-TΔS=74.848 kJ·mol-1-80.674×10-3 kJ·mol-1·K-1
×T<0，得T>927.8 K，即自發(fā)裂解為炭黑的最低溫度為927.8 K。裂解為乙炔時，ΔH-TΔS=376.426 kJ·mol-1-220.211×10-3 kJ·mol-1·K-1×T<0，解得T>1 709.4 K，即溫度高于1 709.4 K時自發(fā)裂解為乙炔和氫氣。所以要制取炭黑，溫度須控制為927.8 K4.為了提高甲烷的炭化程度，你認(rèn)為下面四個溫度中最合適的是哪個
A.905.2 K　 B.927 K C.1 273 K D.2 000 K
提示:為了提高甲烷的炭化程度，應(yīng)滿足兩方面要求:①溫度應(yīng)控制在927.8~1 709.4 K；②溫度越高，ΔH-TΔS越小，越有利于自發(fā)進(jìn)行，所以選用
1 273 K最好。
[題點(diǎn)多維訓(xùn)練]
√
題點(diǎn)(一)　反應(yīng)熵變
1.干冰升華過程中，其焓變和熵變均正確的是(　　)
A.ΔH>0，ΔS>0 B.ΔH>0，ΔS<0
C.ΔH<0，ΔS>0 D.ΔH<0，ΔS<0
解析:干冰升華過程中，物質(zhì)由固體變?yōu)闅怏w，為吸熱過程，ΔH>0，干冰升華過程中，干冰由固體變成氣體，體系的混亂度增大，是一個熵增的過程，ΔS>0。
√
2.下列對熵的理解錯誤的是 (　　)
A.同種物質(zhì)氣態(tài)時熵值最大，固態(tài)時熵值最小
B.體系越有序，熵值越小；越混亂，熵值越大
C.與外界隔離的體系，自發(fā)過程將導(dǎo)致體系的熵減小
D.25 ℃、1.01×105 Pa時，2N2O5(g)==4NO2(g)+O2(g)是熵增反應(yīng)
解析:C項(xiàng)，體系都有從有序自發(fā)轉(zhuǎn)變?yōu)闊o序的傾向，自發(fā)過程一般為熵增過程，錯誤。
3.(2025·深圳期中檢測)俗話說“冰凍三尺非一日之寒”，其中蘊(yùn)含著化學(xué)知識。下列對“結(jié)冰”過程中的焓變和熵變的判斷正確的是 (　　)
A.ΔH>0　ΔS<0　　　　 B.ΔH<0　ΔS>0
C.ΔH<0　ΔS<0 D.ΔH>0　ΔS>0
解析:結(jié)冰的過程是放熱過程，即ΔH<0，液態(tài)時的熵大于固態(tài)時的熵，則結(jié)冰的過程是熵減小的過程，即ΔS<0，A、B、D錯誤。
√
√
題點(diǎn)(二)　化學(xué)反應(yīng)方向的復(fù)合判據(jù)
4.已知ΔG=ΔH-TΔS，當(dāng)ΔG<0時，反應(yīng)能自發(fā)進(jìn)行，當(dāng)ΔG>0時，反應(yīng)不能自發(fā)進(jìn)行。下列說法中正確的是(　　)
A.自發(fā)反應(yīng)的實(shí)現(xiàn)與反應(yīng)條件無關(guān)
B.熵增加且放熱的反應(yīng)一定是自發(fā)反應(yīng)
C.自發(fā)反應(yīng)一定是熵增加的反應(yīng)，非自發(fā)反應(yīng)一定是熵減小或不變的反應(yīng)
D.凡是放熱反應(yīng)都是能自發(fā)進(jìn)行的反應(yīng)，而吸熱反應(yīng)都是不能自發(fā)進(jìn)行的反應(yīng)
解析:ΔG與溫度T相關(guān)，則自發(fā)反應(yīng)的實(shí)現(xiàn)與反應(yīng)條件有關(guān)，A錯誤；熵增加且放熱的反應(yīng)，ΔS>0、ΔH<0，則ΔG=ΔH-TΔS<0，反應(yīng)一定能自發(fā)進(jìn)行，B正確；反應(yīng)能否自發(fā)進(jìn)行，由熵變、焓變和反應(yīng)溫度共同決定，所以熵增加、熵減小或熵不變的反應(yīng)都可能自發(fā)進(jìn)行，C錯誤；放熱反應(yīng)或吸熱反應(yīng)都可能自發(fā)進(jìn)行，D錯誤。
√
5.下列反應(yīng)在任何溫度下均能自發(fā)進(jìn)行的是 (　　)
A.2N2(g)+O2(g)==2N2O(g)　ΔH=+163 kJ·mol-1
B.2Ag(s)+Cl2(g)==2AgCl(s)　ΔH=-254 kJ·mol-1
C.2HgO(s)==2Hg(l)+O2(g)　ΔH=+182 kJ·mol-1
D.2H2O2(l)==O2(g)+2H2O(l)　ΔH=-196 kJ·mol-1
解析:反應(yīng)是吸熱反應(yīng)，ΔH>0，ΔS<0，ΔG大于0，任何溫度下不能自發(fā)進(jìn)行，故A錯誤；反應(yīng)是放熱反應(yīng)，ΔH<0，ΔS<0，高溫下不能自發(fā)進(jìn)行，故B錯誤；反應(yīng)是吸熱反應(yīng)，ΔH>0，ΔS>0，低溫下不能自發(fā)進(jìn)行，故C錯誤；反應(yīng)是放熱反應(yīng)，ΔH<0，ΔS>0，任何溫度下都能自發(fā)進(jìn)行，故D正確。
|思維建模|象限記憶法判定化學(xué)反應(yīng)的方向
課時跟蹤檢測
√
1
2
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
3
2.自發(fā)過程:在一定的條件下，不需要外力就可以自動進(jìn)行的過程。在常溫常壓下，下列詩句反映的景象與自發(fā)過程不一致的一項(xiàng)是 (　　)
A.云開霧散旭風(fēng)暖 B.飛流直下三千尺
C.雪消門外千山綠 D.欲渡黃河冰塞川
解析:云散開后太陽光照射可使霧蒸發(fā)，不需要外力作用，是自發(fā)過程，A不選；水總是自發(fā)地從高處流向低處，是自發(fā)過程，B不選；春天到了溫度升高，雪融化，是自發(fā)過程，C不選；想渡過被冰覆蓋的黃河，需要借助外力，不是自發(fā)過程，D選。
15
14
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
13
√
12
一、選擇題
1.下列幾個過程中，屬于熵減的變化是(　　)
A.干冰的升華 B.NaCl固體溶于水
C.2Na+Cl2 2NaCl D.NH4Cl NH3↑+HCl↑
解析:干冰的升華是混亂度增大的過程，熵增加，故A錯誤；NaCl固體溶于水是熵增加的過程，故B錯誤；2Na+Cl2 2NaCl，反應(yīng)過程中熵減小，故C正確；NH4Cl NH3↑+HCl↑，反應(yīng)過程中氣體體積增大，熵增加，故D錯誤。
15
14
√
1
2
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
3
3.研究化學(xué)反應(yīng)能否自發(fā)進(jìn)行在工業(yè)生產(chǎn)中有著重要的意義。下列說法中正確的是 (　　)
A.若一個反應(yīng)ΔH<0、ΔS>0，則該反應(yīng)在低溫下不能自發(fā)進(jìn)行
B.反應(yīng)NH3(g)+HCl(g)==NH4Cl(s)在低溫下能自發(fā)進(jìn)行，則該反應(yīng)的ΔH>0
C.反應(yīng)CO(g)==C(石墨，s)+O2(g)的ΔS<0
D.溫度升高到一定程度，化學(xué)反應(yīng)均可實(shí)現(xiàn)自發(fā)進(jìn)行
解析:若一個反應(yīng)ΔH<0、ΔS>0，一定滿足ΔG=ΔH-TΔS<0，反應(yīng)在任何溫度下均能自發(fā)進(jìn)行，故A錯誤；反應(yīng)NH3(g)+HCl(g)==NH4Cl(s)在低溫下能自發(fā)進(jìn)行，可知ΔG=ΔH-TΔS<0，從化學(xué)方程式知ΔS<0，則ΔH<0，故B錯誤；CO(g)==C(石墨，s)
+O2(g)為反應(yīng)前后氣體分子數(shù)減小的反應(yīng)，故ΔS<0，故C正確；對于ΔH>0、ΔS<0的反應(yīng)，滿足ΔG=ΔH-TΔS>0，在任何溫度下都不能自發(fā)進(jìn)行，故D錯誤。
15
14
√
1
2
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
3
4.科學(xué)家最近設(shè)計出生產(chǎn)氫氣的人造樹葉，原理為2H2O(g) 2H2(g)+O2(g)。則有關(guān)該反應(yīng)自發(fā)進(jìn)行的條件判斷正確的是(　　)
A.低溫 　　B.高溫
C.任何溫度下都能自發(fā)進(jìn)行 　　D.一定非自發(fā)
解析:氫氣燃燒為放熱反應(yīng)，該反應(yīng)可以看作氫氣燃燒的逆反應(yīng)，因此是吸熱反應(yīng)，ΔH>0，正向?yàn)殪卦龅姆磻?yīng)ΔS>0；根據(jù)ΔG=ΔH-TΔS，可以分析得出該反應(yīng)在高溫自發(fā)。
15
14
√
1
2
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
3
5.25 ℃和1.01×105 Pa 時，CH3OH(g)+H2O(g) CO2(g)+3H2(g)　ΔH=+49 kJ·mol-1，該反應(yīng)能自發(fā)進(jìn)行的原因是 (　　)
A.是吸熱反應(yīng) B.是放熱反應(yīng)
C.是熵減少的反應(yīng) D.熵增大效應(yīng)大于焓效應(yīng)
解析:該反應(yīng)是熵增加的吸熱反應(yīng)，即ΔH>0，ΔS>0，若要ΔG=ΔH-TΔS<0能自發(fā)進(jìn)行，則熵增大效應(yīng)大于焓效應(yīng)，故D正確。
15
14
√
1
2
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
3
6.(2025·蘭州高二期中檢測)閃電時空氣中的N2和O2會發(fā)生反應(yīng):
N2(g)+O2(g)==2NO(g)　ΔH=+180.50 kJ·mol-1，ΔS=+247.3 J·mol-1·K-1，若不考慮溫度對該反應(yīng)焓變的影響，則下列說法中正確的是 (　　)
A.在1 000 ℃時，此反應(yīng)能自發(fā)進(jìn)行
B.在1 000 ℃時，此反應(yīng)不能自發(fā)進(jìn)行
C.該反應(yīng)能自發(fā)進(jìn)行的最低溫度約為730 ℃
D.該反應(yīng)能自發(fā)進(jìn)行的最高溫度約為730 K
15
14
1
2
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
3
解析:ΔH=+180.50 kJ·mol-1，ΔS=+247.3 J·mol-1·K-1，當(dāng)ΔH-TΔS=0時，T==730 K，即溫度高于730 K時，ΔH-TΔS<0，反應(yīng)能夠自發(fā)進(jìn)行，注意0 ℃時是273 K，1 000 ℃是1 273 K，在此溫度下反應(yīng)能夠自發(fā)進(jìn)行，故A正確，B錯誤；該反應(yīng)能自發(fā)進(jìn)行的最低溫度約為730 K，故C、D錯誤。
15
14
√
1
2
4
5
6
7
8
9
10
12
11
13
3
7.下列說法不正確的是 (　　)
A.NH4NO3溶于水吸熱，說明其溶于水不是自發(fā)過程
B.水凝結(jié)成冰的過程中，體系的混亂度變化ΔS<0
C.某化學(xué)反應(yīng)自發(fā)進(jìn)行的方向，與反應(yīng)的ΔH和ΔS都有關(guān)
D.發(fā)生離子反應(yīng)的條件之一是生成氣體，此過程是一個ΔS>0的過程
解析:雖然NH4NO3溶于水吸熱，但吸收的熱量較少，固體轉(zhuǎn)化為溶液時，混亂度增大，ΔS>0，則NH4NO3溶于水仍可以是自發(fā)過程，A不正確；水凝結(jié)成冰的過程中，水分子由無序排列轉(zhuǎn)化為有規(guī)則排列，體系的混亂度減小，ΔS<0，B正確；某化學(xué)反應(yīng)自發(fā)進(jìn)行的方向，由焓判據(jù)和熵判據(jù)共同決定，所以與反應(yīng)的ΔH和ΔS都有關(guān)，C正確；發(fā)生離子反應(yīng)的條件之一是生成氣體，此過程中物質(zhì)由固態(tài)或液態(tài)轉(zhuǎn)化為氣態(tài)，混亂度增大，所以是一個ΔS>0的過程，D正確。
15
14
√
1
2
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
3
8.(2025·喀什期中檢測)關(guān)于如圖所示的反應(yīng)，下列說法正確的是 (　　)
A.ΔH>0，ΔS>0 B.ΔH>0，ΔS<0
C.ΔH<0，ΔS<0 D.ΔH<0，ΔS>0
解析:反應(yīng)為氣體分子數(shù)增加的反應(yīng)，為熵增反應(yīng)，生成物總能量高于反應(yīng)物總能量，為吸熱反應(yīng)，焓變大于零。
15
14
√
1
2
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
3
9.化學(xué)反應(yīng)的方向問題對于理論研究與生產(chǎn)實(shí)踐都有重要的意義。下列說法錯誤的是 (　　)
A.3O2 2O3時，熵減小
B.恒溫恒壓下，ΔH<0且ΔS>0的反應(yīng)一定能自發(fā)進(jìn)行
C.2NO(g)+2CO(g)==N2(g)+2CO2(g)在常溫下能自發(fā)進(jìn)行，則該反應(yīng)的ΔH>0
D.反應(yīng)NH4HCO3(s)==NH3(g)+H2O(g)+CO2(g)　ΔH=+185.57 kJ·mol-1能自發(fā)進(jìn)行，原因是熵增效應(yīng)大于焓增效應(yīng)
15
14
1
2
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
3
解析:O2轉(zhuǎn)變?yōu)镺3時，氣體的物質(zhì)的量減小﹐則熵減小，A正確；恒溫恒壓下，ΔH<0且ΔS>0的反應(yīng)在任何條件下均有ΔH-TΔS<0，即ΔH<0且ΔS>0的反應(yīng)一定能自發(fā)進(jìn)行，B正確；2NO(g)+2CO(g)==N2(g)+2CO2(g)中ΔS<0，常溫下能自發(fā)進(jìn)行，由ΔH-TΔS<0，可得該反應(yīng)的ΔH<0，C錯誤；反應(yīng)NH4HCO3(s)==NH3(g)+H2O(g)+CO2(g)　ΔH=+185.57 kJ·mol-1的ΔS>0，ΔH>0，反應(yīng)能自發(fā)進(jìn)行，應(yīng)滿足ΔH-TΔS<0，因此該反應(yīng)能自發(fā)進(jìn)行的原因是熵增效應(yīng)大于焓增效應(yīng)，D正確。
15
14
1
2
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
3
√
10.(2025·周口期末檢測)“一飲滌昏寐，情來朗爽滿天地。再飲清我神，忽如飛雨灑輕塵。三飲便得道，何須苦心破煩惱。”我國自古就有以茶待客的禮儀，下列化學(xué)方程式與泡茶到飲茶過程中的熵變、焓變以及自發(fā)性均一致的是 (　　)
A.2H2O2(l)==2H2O(l)+O2(g)
B.2CO(g)+O2(g)==2CO2(g)
C.2NH4Cl(s)+Ba(OH)2(s)==BaCl2(s)+2NH3(g)+2H2O(l)
D.CaCO3(s)==CaO(s)+CO2(g)
解析:泡茶過程是一個自發(fā)的、ΔS>0、ΔH<0的過程；2H2O2(l)==2H2O(l)+O2(g)的ΔS>0，ΔH<0，故A正確；2CO(g)+O2(g)==2CO2(g)的ΔS<0，ΔH<0，故B錯誤；2NH4Cl(s)+Ba(OH)2(s)==BaCl2(s)+2NH3(g)+2H2O(l)的ΔS>0，ΔH>0，故C錯誤；CaCO3(s)==CaO(s)+CO2(g)的ΔS>0，ΔH>0，故D錯誤。
15
14
1
2
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
3
11.(2025·佛山高二階段測試)在圖甲中A、B兩容器里，分別收集著兩種互不作用的理想氣體。若將中間活塞打開，如圖乙，兩種氣體分子立即都占有了兩個容器。這是一個不伴隨能量變化的自發(fā)過程。下列關(guān)于此過程的說法不正確的是 (　　)
A.此過程是從混亂程度小向混亂程度大變化，即熵增大的過程
B.此過程為自發(fā)過程，而且沒有熱量的吸收或放出
C.此過程是自發(fā)可逆的
D.此過程從有序到無序，混亂度增大
√
15
14
1
2
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
3
解析:由題意“將中間活塞打開，兩種氣體分子立即都分布在兩個容器中”，知該過程為混亂度增大，由有序到無序的過程屬于熵增加的過程，故A、D正確；由題意可知此過程為自發(fā)過程，而且沒有熱量的吸收或放出，故B正確；由題意知該過程中:ΔH=0，ΔS>0，所以ΔH-TΔS<0，可知該過程為自發(fā)過程，其逆過程不能自發(fā)進(jìn)行，故C錯誤。
15
14
12
√
1
2
4
5
6
7
8
9
10
11
13
3
12.(2025·浙江1月選考)下列說法正確的是 (　　)
A.常溫常壓下H2(g)和O2(g)混合無明顯現(xiàn)象，則反應(yīng)2H2(g)+O2(g)==2H2O(l)在該條件下不自發(fā)
B.3H2(g)+N2(g) 2NH3(g)　ΔH<0，升高溫度，平衡逆移，則反應(yīng)的平衡常數(shù)減小
C.CO(g)+H2(g) C(s)+H2O(g)　ΔH<0，則正反應(yīng)的活化能大于逆反應(yīng)的活化能
D.Na(s)+Cl2(g)==NaCl(s)　ΔH<0，Na+(g)+Cl-(g)==NaCl(s)　ΔH<0，則Na(s)+Cl2(g)==Na+(g)+Cl-(g)　ΔH<0
15
14
12
1
2
4
5
6
7
8
9
10
11
13
3
解析:根據(jù)復(fù)合判據(jù)ΔG=ΔH-TΔS，該反應(yīng)ΔH<0、ΔS<0，常溫時ΔG<0，故常溫能自發(fā)進(jìn)行，A錯誤；該反應(yīng)為放熱反應(yīng)，升高溫度，平衡逆移，平衡常數(shù)減小，B正確；該反應(yīng)為放熱反應(yīng)，則E正-E逆<0，則正反應(yīng)的活化能小于逆反應(yīng)的活化能，C錯誤；①:Na(s)+Cl2(g)==NaCl(s)　ΔH1<0，②:Na+(g)+Cl-(g)==NaCl(s)　ΔH2<0，根據(jù)蓋斯定律，反應(yīng)①-反應(yīng)②得到目標(biāo)反應(yīng)Na(s)+Cl2(g)==Na+(g)+Cl-(g)，則ΔH=ΔH1-ΔH2，由于不能明確ΔH1、ΔH2相對大小，則ΔH不能確定，D錯誤。
15
14
1
2
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
3
13.(2025·南陽階段檢測)已知ΔG=ΔH-TΔS(忽略ΔH、ΔS隨溫度的變化)，若ΔG<0，則該反應(yīng)可以自發(fā)進(jìn)行。根據(jù)如圖判斷:600 ℃時，下列反應(yīng)不能自發(fā)進(jìn)行的是 (　　)
A.C(s)+O2(g)==CO2(g)
B.2C(s)+O2(g)==2CO(g)
C.TiO2(s)+2Cl2(g)==TiCl4(g)+O2(g)
D.TiO2(s)+C(s)+2Cl2(g)==TiCl4(g)+CO2(g)
√
15
14
1
2
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
3
解析:根據(jù)圖像可知，600 ℃時，C(s)+O2(g)==CO2(g)的ΔG<0，反應(yīng)能自發(fā)進(jìn)行，故A錯誤；600 ℃時，2C(s)+O2(g)==2CO(g) 的ΔG<0，反應(yīng)能自發(fā)進(jìn)行，故B錯誤；600 ℃時，TiO2(s)+2Cl2(g)==TiCl4(g)+O2(g) 的ΔG>0，反應(yīng)不能自發(fā)進(jìn)行，故C正確；600 ℃時C(s)+O2(g)==CO2(g)與TiO2(s)+2Cl2(g)==TiCl4(g)+O2(g)相加可得:TiO2(s)+C(s)+2Cl2(g)==TiCl4(g)+CO2(g) 的ΔG<0，反應(yīng)能自發(fā)進(jìn)行，故D錯誤。
15
14
1
2
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
3
二、非選擇題
14.(6分)(1)汽車燃油不完全燃燒時產(chǎn)生CO，有人設(shè)想按下列反應(yīng)除去CO:2CO(g)==2C(s)+O2(g)。已知該反應(yīng)的ΔH>0，簡述該設(shè)想能否實(shí)現(xiàn)的依據(jù):
　 。
(2)飛機(jī)在平流層飛行時，尾氣中的NO會破壞臭氧層。科學(xué)家正在研究利用催化技術(shù)將尾氣中的NO和CO轉(zhuǎn)變成CO2和N2，化學(xué)方程式如下:
2NO+2CO==2CO2+N2。反應(yīng)能夠自發(fā)進(jìn)行，則反應(yīng)的ΔH　　(填“>”“<”或“=”)0。理由是　 。
14
不能實(shí)現(xiàn)，因?yàn)樵摲磻?yīng)的ΔH>0，ΔS<0，反應(yīng)不可能自發(fā)進(jìn)行
<
該反應(yīng)的ΔS<0，若該反應(yīng)能自發(fā)進(jìn)行，根據(jù)ΔG=ΔH-TΔS<0，可知ΔH<0
15
1
2
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
3
14
15.(6分)氨氣中氫含量高，是一種優(yōu)良的小分子儲氫載體，且安全、易儲運(yùn)，可通過氨熱分解法制氫氣。
相關(guān)化學(xué)鍵的鍵能數(shù)據(jù)
在一定溫度下，利用催化劑將NH3分解為N2和H2。回答下列問題:
(1)反應(yīng)2NH3(g) N2(g)+3H2(g)　ΔH=　　 　kJ·mol-1。
15
化學(xué)鍵 N≡N H—H N—H
鍵能E/(kJ·mol-1) 946 436.0 390.8
解析:ΔH=反應(yīng)物鍵能總和-生成物鍵能總和，根據(jù)熱化學(xué)方程式以及表格中數(shù)據(jù)可得ΔH=390.8 kJ·mol-1×3×2-(946 kJ·mol-1+436.0 kJ·mol-1×3)=+90.8 kJ·mol-1。
+90.8
1
2
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
3
14
15.(6分)氨氣中氫含量高，是一種優(yōu)良的小分子儲氫載體，且安全、易儲運(yùn)，可通過氨熱分解法制氫氣。 相關(guān)化學(xué)鍵的鍵能數(shù)據(jù)
在一定溫度下，利用催化劑將NH3分解為N2和H2。回答下列問題:
(2)已知該反應(yīng)的ΔS=198.9 J·mol-1·K-1，在下列哪些溫度下反應(yīng)能自發(fā)進(jìn)行
　　　(填標(biāo)號)。
A.25 ℃ B.125 ℃ C.225 ℃ D.325 ℃
15
化學(xué)鍵 N≡N H—H N—H
鍵能E/(kJ·mol-1) 946 436.0 390.8
解析:若反應(yīng)能自發(fā)進(jìn)行，則ΔG=ΔH-TΔS<0，代入數(shù)據(jù)，ΔG=ΔH-TΔS=90.8×103 J·mol-1-T×198.9 J·mol-1·K-1<0，則T>456.5 K，轉(zhuǎn)化為攝氏溫度，則T>183.5 ℃，故選CD。
CD課時跟蹤檢測(十三)　化學(xué)反應(yīng)的方向
一、選擇題
1.下列幾個過程中,屬于熵減的變化是 (　　)
A.干冰的升華
B.NaCl固體溶于水
C.2Na+Cl22NaCl
D.NH4ClNH3↑+HCl↑
2.自發(fā)過程:在一定的條件下,不需要外力就可以自動進(jìn)行的過程。在常溫常壓下,下列詩句反映的景象與自發(fā)過程不一致的一項(xiàng)是 (　　)
A.云開霧散旭風(fēng)暖 B.飛流直下三千尺
C.雪消門外千山綠 D.欲渡黃河冰塞川
3.研究化學(xué)反應(yīng)能否自發(fā)進(jìn)行在工業(yè)生產(chǎn)中有著重要的意義。下列說法中正確的是 (　　)
A.若一個反應(yīng)ΔH<0、ΔS>0,則該反應(yīng)在低溫下不能自發(fā)進(jìn)行
B.反應(yīng)NH3(g)+HCl(g)NH4Cl(s)在低溫下能自發(fā)進(jìn)行,則該反應(yīng)的ΔH>0
C.反應(yīng)CO(g)C(石墨,s)+O2(g)的ΔS<0
D.溫度升高到一定程度,化學(xué)反應(yīng)均可實(shí)現(xiàn)自發(fā)進(jìn)行
4.科學(xué)家最近設(shè)計出生產(chǎn)氫氣的人造樹葉,原理為2H2O(g)2H2(g)+O2(g)。則有關(guān)該反應(yīng)自發(fā)進(jìn)行的條件判斷正確的是 (　　)
A.低溫 　　B.高溫
C.任何溫度下都能自發(fā)進(jìn)行 　　D.一定非自發(fā)
5.25 ℃和1.01×105 Pa 時,CH3OH(g)+H2O(g)CO2(g)+3H2(g)　ΔH=+49 kJ·mol-1,該反應(yīng)能自發(fā)進(jìn)行的原因是 (　　)
A.是吸熱反應(yīng)　　　　 B.是放熱反應(yīng)
C.是熵減少的反應(yīng) D.熵增大效應(yīng)大于焓效應(yīng)
6.(2025·蘭州高二期中檢測)閃電時空氣中的N2和O2會發(fā)生反應(yīng):N2(g)+O2(g)2NO(g)　ΔH=+180.50 kJ·mol-1,ΔS=+247.3 J·mol-1·K-1,若不考慮溫度對該反應(yīng)焓變的影響,則下列說法中正確的是 (　　)
A.在1 000 ℃時,此反應(yīng)能自發(fā)進(jìn)行
B.在1 000 ℃時,此反應(yīng)不能自發(fā)進(jìn)行
C.該反應(yīng)能自發(fā)進(jìn)行的最低溫度約為730 ℃
D.該反應(yīng)能自發(fā)進(jìn)行的最高溫度約為730 K
7.下列說法不正確的是 (　　)
A.NH4NO3溶于水吸熱,說明其溶于水不是自發(fā)過程
B.水凝結(jié)成冰的過程中,體系的混亂度變化ΔS<0
C.某化學(xué)反應(yīng)自發(fā)進(jìn)行的方向,與反應(yīng)的ΔH和ΔS都有關(guān)
D.發(fā)生離子反應(yīng)的條件之一是生成氣體,此過程是一個ΔS>0的過程
8.(2025·喀什期中檢測)關(guān)于如圖所示的反應(yīng),下列說法正確的是 (　　)
A.ΔH>0,ΔS>0 B.ΔH>0,ΔS<0
C.ΔH<0,ΔS<0 D.ΔH<0,ΔS>0
9.化學(xué)反應(yīng)的方向問題對于理論研究與生產(chǎn)實(shí)踐都有重要的意義。下列說法錯誤的是 (　　)
A.3O22O3時,熵減小
B.恒溫恒壓下,ΔH<0且ΔS>0的反應(yīng)一定能自發(fā)進(jìn)行
C.2NO(g)+2CO(g)N2(g)+2CO2(g)在常溫下能自發(fā)進(jìn)行,則該反應(yīng)的ΔH>0
D.反應(yīng)NH4HCO3(s)NH3(g)+H2O(g)+CO2(g)　ΔH=+185.57 kJ·mol-1能自發(fā)進(jìn)行,原因是熵增效應(yīng)大于焓增效應(yīng)
10.(2025·周口期末檢測)“一飲滌昏寐,情來朗爽滿天地。再飲清我神,忽如飛雨灑輕塵。三飲便得道,何須苦心破煩惱。”我國自古就有以茶待客的禮儀,下列化學(xué)方程式與泡茶到飲茶過程中的熵變、焓變以及自發(fā)性均一致的是 (　　)
A.2H2O2(l)2H2O(l)+O2(g)
B.2CO(g)+O2(g)2CO2(g)
C.2NH4Cl(s)+Ba(OH)2(s)BaCl2(s)+2NH3(g)+2H2O(l)
D.CaCO3(s)CaO(s)+CO2(g)
11.(2025·佛山高二階段測試)在圖甲中A、B兩容器里,分別收集著兩種互不作用的理想氣體。若將中間活塞打開,如圖乙,兩種氣體分子立即都占有了兩個容器。這是一個不伴隨能量變化的自發(fā)過程。下列關(guān)于此過程的說法不正確的是 (　　)
A.此過程是從混亂程度小向混亂程度大變化,即熵增大的過程
B.此過程為自發(fā)過程,而且沒有熱量的吸收或放出
C.此過程是自發(fā)可逆的
D.此過程從有序到無序,混亂度增大
12.(2025·浙江1月選考)下列說法正確的是 (　　)
A.常溫常壓下H2(g)和O2(g)混合無明顯現(xiàn)象,則反應(yīng)2H2(g)+O2(g)2H2O(l)在該條件下不自發(fā)
B.3H2(g)+N2(g)2NH3(g)　ΔH<0,升高溫度,平衡逆移,則反應(yīng)的平衡常數(shù)減小
C.CO(g)+H2(g)C(s)+H2O(g)　ΔH<0,則正反應(yīng)的活化能大于逆反應(yīng)的活化能
D.Na(s)+Cl2(g)NaCl(s)　ΔH<0,Na+(g)+Cl-(g)NaCl(s)　ΔH<0,
則Na(s)+Cl2(g)Na+(g)+Cl-(g) ΔH<0
13.(2025·南陽階段檢測)已知ΔG=ΔH-TΔS(忽略ΔH、ΔS隨溫度的變化),若ΔG<0,則該反應(yīng)可以自發(fā)進(jìn)行。根據(jù)如圖判斷:600 ℃時,下列反應(yīng)不能自發(fā)進(jìn)行的是 (　　)
A.C(s)+O2(g)CO2(g)
B.2C(s)+O2(g)2CO(g)
C.TiO2(s)+2Cl2(g)TiCl4(g)+O2(g)
D.TiO2(s)+C(s)+2Cl2(g)TiCl4(g)+CO2(g)
二、非選擇題
14.(6分)(1)汽車燃油不完全燃燒時產(chǎn)生CO,有人設(shè)想按下列反應(yīng)除去CO:2CO(g)2C(s)+O2(g)。已知該反應(yīng)的ΔH>0,簡述該設(shè)想能否實(shí)現(xiàn)的依據(jù): 　。
(2)飛機(jī)在平流層飛行時,尾氣中的NO會破壞臭氧層。科學(xué)家正在研究利用催化技術(shù)將尾氣中的NO和CO轉(zhuǎn)變成CO2和N2,化學(xué)方程式如下:2NO+2CO2CO2+N2。反應(yīng)能夠自發(fā)進(jìn)行,則反應(yīng)的ΔH　　　(填“>”“<”或“=”)0。理由是 　。
15.(6分)氨氣中氫含量高,是一種優(yōu)良的小分子儲氫載體,且安全、易儲運(yùn),可通過氨熱分解法制氫氣。
相關(guān)化學(xué)鍵的鍵能數(shù)據(jù)
化學(xué)鍵 N≡N H—H N—H
鍵能E/(kJ·mol-1) 946 436.0 390.8
在一定溫度下,利用催化劑將NH3分解為N2和H2。回答下列問題:
(1)反應(yīng)2NH3(g)N2(g)+3H2(g)　ΔH=　　　　　　kJ·mol-1。
(2)已知該反應(yīng)的ΔS=198.9 J·mol-1·K-1,在下列哪些溫度下反應(yīng)能自發(fā)進(jìn)行 　　　　　　(填標(biāo)號)。
A.25 ℃ B.125 ℃
C.225 ℃ D.325 ℃
課時跟蹤檢測(十三)
1.選C　干冰的升華是混亂度增大的過程,熵增加,故A錯誤;NaCl固體溶于水是熵增加的過程,故B錯誤;2Na+Cl22NaCl,反應(yīng)過程中熵減小,故C正確;NH4ClNH3↑+HCl↑,反應(yīng)過程中氣體體積增大,熵增加,故D錯誤。
2.選D　云散開后太陽光照射可使霧蒸發(fā),不需要外力作用,是自發(fā)過程,A不選;水總是自發(fā)地從高處流向低處,是自發(fā)過程,B不選;春天到了溫度升高,雪融化,是自發(fā)過程,C不選;想渡過被冰覆蓋的黃河,需要借助外力,不是自發(fā)過程,D選。
3.選C　若一個反應(yīng)ΔH<0、ΔS>0,一定滿足ΔG=ΔH-TΔS<0,反應(yīng)在任何溫度下均能自發(fā)進(jìn)行,故A錯誤;反應(yīng)NH3(g)+HCl(g)NH4Cl(s)在低溫下能自發(fā)進(jìn)行,可知ΔG=ΔH-TΔS<0,從化學(xué)方程式知ΔS<0,則ΔH<0,故B錯誤;CO(g)C(石墨,s)+O2(g)為反應(yīng)前后氣體分子數(shù)減小的反應(yīng),故ΔS<0,故C正確;對于ΔH>0、ΔS<0的反應(yīng),滿足ΔG=ΔH-TΔS>0,在任何溫度下都不能自發(fā)進(jìn)行,故D錯誤。
4.選B　氫氣燃燒為放熱反應(yīng),該反應(yīng)可以看作氫氣燃燒的逆反應(yīng),因此是吸熱反應(yīng),ΔH>0,正向?yàn)殪卦龅姆磻?yīng)ΔS>0;根據(jù)ΔG=ΔH-TΔS,可以分析得出該反應(yīng)在高溫自發(fā)。
5.選D　該反應(yīng)是熵增加的吸熱反應(yīng),即ΔH>0,ΔS>0,若要ΔG=ΔH-TΔS<0能自發(fā)進(jìn)行,則熵增大效應(yīng)大于焓效應(yīng),故D正確。
6.選A　ΔH=+180.50 kJ·mol-1,ΔS=+247.3 J·mol-1·K-1,當(dāng)ΔH-TΔS=0時,T==730 K,即溫度高于730 K時,ΔH-TΔS<0,反應(yīng)能夠自發(fā)進(jìn)行,注意0 ℃時是273 K,1 000 ℃是1 273 K,在此溫度下反應(yīng)能夠自發(fā)進(jìn)行,故A正確,B錯誤;該反應(yīng)能自發(fā)進(jìn)行的最低溫度約為730 K,故C、D錯誤。
7.選A　雖然NH4NO3溶于水吸熱,但吸收的熱量較少,固體轉(zhuǎn)化為溶液時,混亂度增大,ΔS>0,則NH4NO3溶于水仍可以是自發(fā)過程,A不正確;水凝結(jié)成冰的過程中,水分子由無序排列轉(zhuǎn)化為有規(guī)則排列,體系的混亂度減小,ΔS<0,B正確;某化學(xué)反應(yīng)自發(fā)進(jìn)行的方向,由焓判據(jù)和熵判據(jù)共同決定,所以與反應(yīng)的ΔH和ΔS都有關(guān),C正確;發(fā)生離子反應(yīng)的條件之一是生成氣體,此過程中物質(zhì)由固態(tài)或液態(tài)轉(zhuǎn)化為氣態(tài),混亂度增大,所以是一個ΔS>0的過程,D正確。
8.選A　反應(yīng)為氣體分子數(shù)增加的反應(yīng),為熵增反應(yīng),生成物總能量高于反應(yīng)物總能量,為吸熱反應(yīng),焓變大于零。
9.選C　O2轉(zhuǎn)變?yōu)镺3時,氣體的物質(zhì)的量減小﹐則熵減小,A正確;恒溫恒壓下,ΔH<0且ΔS>0的反應(yīng)在任何條件下均有ΔH-TΔS<0,即ΔH<0且ΔS>0的反應(yīng)一定能自發(fā)進(jìn)行,B正確;2NO(g)+2CO(g)N2(g)+2CO2(g)中ΔS<0,常溫下能自發(fā)進(jìn)行,由ΔH-TΔS<0,可得該反應(yīng)的ΔH<0,C錯誤;反應(yīng)NH4HCO3(s)NH3(g)+H2O(g)+CO2(g)　ΔH=+185.57 kJ·mol-1的ΔS>0,ΔH>0,反應(yīng)能自發(fā)進(jìn)行,應(yīng)滿足ΔH-TΔS<0,因此該反應(yīng)能自發(fā)進(jìn)行的原因是熵增效應(yīng)大于焓增效應(yīng),D正確。
10.選A　泡茶過程是一個自發(fā)的、ΔS>0、ΔH<0的過程;2H2O2(l)2H2O(l)+O2(g)的ΔS>0,ΔH<0,故A正確;2CO(g)+O2(g)2CO2(g)的ΔS<0,ΔH<0,故B錯誤;2NH4Cl(s)+Ba(OH)2(s)BaCl2(s)+2NH3(g)+2H2O(l)的ΔS>0,ΔH>0,故C錯誤;CaCO3(s)CaO(s)+CO2(g)的ΔS>0,ΔH>0,故D錯誤。
11.選C　由題意“將中間活塞打開,兩種氣體分子立即都分布在兩個容器中”,知該過程為混亂度增大,由有序到無序的過程屬于熵增加的過程,故A、D正確;由題意可知此過程為自發(fā)過程,而且沒有熱量的吸收或放出,故B正確;由題意知該過程中:ΔH=0,ΔS>0,所以ΔH-TΔS<0,可知該過程為自發(fā)過程,其逆過程不能自發(fā)進(jìn)行,故C錯誤。
12.選B　根據(jù)復(fù)合判據(jù)ΔG=ΔH-TΔS,該反應(yīng)ΔH<0、ΔS<0,常溫時ΔG<0,故常溫能自發(fā)進(jìn)行,A錯誤;該反應(yīng)為放熱反應(yīng),升高溫度,平衡逆移,平衡常數(shù)減小,B正確;該反應(yīng)為放熱反應(yīng),則E正-E逆<0,則正反應(yīng)的活化能小于逆反應(yīng)的活化能,C錯誤;①:Na(s)+Cl2(g)NaCl(s)　ΔH1<0,②:Na+(g)+Cl-(g)NaCl(s)　ΔH2<0,根據(jù)蓋斯定律,反應(yīng)①-反應(yīng)②得到目標(biāo)反應(yīng)Na(s)+Cl2(g)Na+(g)+Cl-(g),則ΔH=ΔH1-ΔH2,由于不能明確ΔH1、ΔH2相對大小,則ΔH不能確定,D錯誤。
13.選C　根據(jù)圖像可知,600 ℃時,C(s)+O2(g)CO2(g)的ΔG<0,反應(yīng)能自發(fā)進(jìn)行,故A錯誤;600 ℃時,2C(s)+O2(g)2CO(g) 的ΔG<0,反應(yīng)能自發(fā)進(jìn)行,故B錯誤;600 ℃時,TiO2(s)+2Cl2(g)TiCl4(g)+O2(g) 的ΔG>0,反應(yīng)不能自發(fā)進(jìn)行,故C正確;600 ℃時C(s)+O2(g)CO2(g)與TiO2(s)+2Cl2(g)TiCl4(g)+O2(g)相加可得:TiO2(s)+C(s)+2Cl2(g)TiCl4(g)+CO2(g) 的ΔG<0,反應(yīng)能自發(fā)進(jìn)行,故D錯誤。
14.(1)不能實(shí)現(xiàn),因?yàn)樵摲磻?yīng)的ΔH>0,ΔS<0,反應(yīng)不可能自發(fā)進(jìn)行　(2)<　該反應(yīng)的ΔS<0,若該反應(yīng)能自發(fā)進(jìn)行,根據(jù)ΔG=ΔH-TΔS<0,可知ΔH<0
15.解析:(1)ΔH=反應(yīng)物鍵能總和-生成物鍵能總和,根據(jù)熱化學(xué)方程式以及表格中數(shù)據(jù)可得ΔH=390.8 kJ·mol-1×3×2-(946 kJ·mol-1+436.0 kJ·mol-1×3)=+90.8 kJ·mol-1。(2)若反應(yīng)能自發(fā)進(jìn)行,則ΔG=ΔH-TΔS<0,代入數(shù)據(jù),ΔG=ΔH-TΔS=90.8×103 J·mol-1-T×198.9 J·mol-1·K-1<0,則T>456.5 K,轉(zhuǎn)化為攝氏溫度,則T>183.5 ℃,故選CD。
答案:(1)+90.8　(2)CD
1 / 4

展開更多......

收起↑