2022-2023版高中化学 第2章 化学反应的方向、限度与速率 第1节 化学反应的方向学案 鲁科版选修4

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1、2022-2023版高中化学 第2章 化学反应的方向、限度与速率 第1节 化学反应的方向学案 鲁科版选修4 [学习目标定位]　1.了解熵和熵变的概念。2.理解焓变与反应方向、熵变与反应方向的关系。3.能综合运用焓变与熵变判断反应进行的方向。 一、反应焓变、熵变与反应方向 1.反应焓变与反应方向 (1)分析下列反应进行的方向与ΔH之间的关系 ①NaOH(aq)＋HCl(aq)===NaCl(aq)＋H2O(l)，酸碱中和反应是放热反应，ΔH<0，常温下能自发进行。 ②2Na(s)＋2H2O(l)===2NaOH(aq)＋H2(g)，该反应是放热反应，ΔH<0，常温下能自发进行。

2、 ③NH4HCO3(s)＋CH3COOH(aq)===CO2(g)＋CH3COONH4(aq)＋H2O(l)　ΔH>0，该反应在常温下能自发进行。 ④CaCO3(s)===CaO(s)＋CO2(g)　ΔH>0，该反应在常温下不能自发进行，但在较高温度下能自发进行。 (2)反应焓变与反应方向的关系 ①能自发进行的化学反应多数是放热反应，ΔH<0。 ②有些吸热反应在室温下能自发进行。 ③反应焓变是与反应能否自发进行有关的一个因素，但不是唯一因素。 2.反应熵变与反应方向的关系 (1)熵的概念 熵是用来描述体系混乱度大小的物理量，其符号为S。熵值越大，体系的混乱度越大。 (2)影响

3、熵大小的因素 ①同一条件下，不同的物质熵值不同。 ②同一物质的熵与其聚集状态及外界条件有关，如同一种物质不同状态时熵值大小为S(g)>S(l)>S(s)。 (3)反应熵变 ①概念：反应产物总熵和反应物总熵之差称为反应熵变，符号为ΔS。 ②正负判断依据 a.气体体积增大的反应，熵变通常都是正值，是熵增加的反应。 b.气体体积减小的反应，熵变通常都是负值，是熵减小的反应。 (4)反应熵变与反应方向 ①熵增加有利于反应的自发进行。 ②某些熵减小的反应在一定条件下也能自发进行。 ③熵变是与反应能否自发进行有关的一个因素，但不是唯一因素。 化学反应方向与焓变、熵变的关系 (

4、1)从焓变(能量)角度：ΔH<0，有利于反应自发进行。 (2)从熵变角度：ΔS>0，有利于反应自发进行。 (3)在实际的化学反应中，若ΔH与ΔS符号相同时，对化学反应的方向的影响作用出现矛盾，因此，在分析一个具体化学反应自发进行的方向时，不能孤立地使用焓判据或熵判据来分析，否则，可能会得出错误的结论。 例1　已知下列过程都能自发进行，其中不能用“焓判据”解释的是(　　) A.2Na(s)＋Cl2(g)===2NaCl(s)　ΔH<0 B.C3H8(g)＋5O2(g)===3CO2(g)＋4H2O(l)　ΔH<0 C.2NH4Cl(s)＋Ca(OH)2(s)===2NH3(g)＋Ca

5、Cl2(s)＋2H2O(l)　ΔH>0 D.2Mg(s)＋O2(g)===2MgO(s)　ΔH<0 答案　C 解析　焓判据是指ΔH<0的反应有利于自发进行，C项反应的ΔH>0，按焓判据反应不能自发进行，而题给条件是能自发进行，所以不能用“焓判据”解释该反应为自发反应。 考点　化学反应的方向及其判断 题点　反应焓变与反应方向 规律总结　一般常温下自发进行的放热反应，焓变对反应方向起决定性作用。 例2　碳铵(NH4HCO3)在室温下就能自发地分解产生氨气，下列有关说法中正确的是(　　) A.碳铵分解是因为生成了易挥发的气体，使体系的熵增大 B.碳铵分解是因为外界给予了能量 C.

6、碳铵分解是吸热反应，根据焓判据，不能自发分解 D.碳酸盐都不稳定，都能自发分解 答案　A 解析　放热反应常常是容易进行的过程，吸热反应有些也是自发反应；自发反应的熵不一定增大，可能减小，也可能不变。过程的自发性只能用于判断过程的方向，是否能实现还要看具体的条件。 考点　化学反应的方向及其判断 题点　反应熵变与反应方向 规律总结　一般常温下自发进行的吸热反应，熵变对反应方向起决定性作用。 二、焓变与熵变对反应方向的共同影响 1.用焓变和熵变的复合判据判断反应的方向 (1)由焓判据知放热反应是易进行的；由熵判据知熵值增加是自发的。很多情况下用不同的判据判定同一个反应，可能会出现相

7、反的判断结果。 (2)在温度、压强一定的条件下，自发反应总是向ΔH－TΔS<0的方向进行，直至达到平衡状态。 ΔH－TΔS<0　反应能自发进行 ΔH－TΔS＝0　反应达到平衡状态 ΔH－TΔS>0　反应不能自发进行 (3)温度与反应方向的关系图为 2.已知反应：2NO(g)＋2CO(g)===N2(g)＋2CO2(g)在298 K、101 kPa的条件下，其ΔH＝ －113.0 kJ·mol－1， ΔS＝－145.3 J·mol－1·K－1。 该反应______(填“能”或“不能”)用于消除汽车尾气中的NO，理由为_________________ __________

8、_____________________________________________。 答案　能　该反应的ΔH－TΔS≈－69.7 kJ·mol－1<0，说明该反应在理论上可自发进行 解析　ΔH－TΔS＝－113.0 kJ·mol－1－298 K×(－145.3×10－3 kJ·mol－1·K－1)≈－69.7 kJ·mol－1<0，故理论上该反应能自发进行。 (1)放热和熵增加都对ΔH－TΔS<0有所贡献，因此放热的熵增加反应一定能自发进行，吸热的熵减小反应一定不能自发进行。 (2)当反应的焓变和熵变的影响相反，且二者大小相差悬殊时，某一因素可能占主导地位。 (3)如果反

9、应的焓变和熵变的影响相反且相差不大时，温度可能对反应的方向起决定性作用。 特别提醒　(1)反应发生的条件有多种，ΔH－TΔS这个判据只能用于温度、压强一定下的反应，不能用于其他条件(如温度、体积一定)下的反应。 (2)反应的自发性只能用于判断反应的方向，不能确定反应是否实际发生及反应的速率大小。 例3　下列反应中，一定不能自发进行的是(　　) A.2KClO3(s)===2KCl(s)＋3O2(g)　ΔH＝－78.03 kJ·mol－1　ΔS＝1 110 J·mol－1·K－1 B.CO(g)===C(s，石墨)＋O2(g)　ΔH＝110.5 kJ·mol－1　ΔS＝－89.36 J

10、·mol－1·K－1 C.4Fe(OH)2(s)＋2H2O(l)＋O2(g)===4Fe(OH)3(s) ΔH＝－444.3 kJ·mol－1 ΔS＝－280.1 J·mol－1·K－1 D.NH4HCO3(s)＋CH3COOH(aq)===CO2(g)＋CH3COONH4(aq)＋H2O(l)　ΔH＝37.301 kJ·mol－1　ΔS＝184.05 J·mol－1·K－1 答案　B 解析　A项为放热的熵增加反应，在任何温度下都有ΔH－TΔS<0，因此该反应一定能自发进行；B项为吸热的熵减小反应，在任何温度下都有ΔH－TΔS>0，故该反应一定不能自发进行；C项为放热的熵减小反应，

11、在低温时可能有ΔH－TΔS<0，因此该反应在低温下能自发进行；D项为吸热的熵增加反应，在高温时可能有ΔH－TΔS<0，因此该反应在高温下能自发进行。 考点　化学反应的方向及其判断 题点　化学反应方向的复合判据 易错警示　(1)在利用ΔH－TΔS作为判据判断反应方向时，给出ΔH的单位通常为kJ·mol－1，ΔS的单位通常是J·mol－1·K－1，进行计算时应将二者的单位统一。 (2)利用ΔH、ΔS的符号和ΔH－TΔS进行推理，可以避开计算。 例4　回答下列问题： (1)用钌的配合物作为催化剂，一定条件下可直接光催化分解CO2，发生反应：2CO2(g)===2CO(g)＋O2(g)，该

12、反应的ΔH________(填“>”“<”或“＝”，下同)0，ΔS________0，在低温下，该反应________(填“能”或“不能”)自发进行。 (2)超音速飞机在平流层飞行时，尾气中的NO会破坏臭氧层。科学家正在研究利用催化技术将尾气中的NO和CO转变成CO2和N2，化学方程式为2NO(g)＋2CO(g)2CO2(g)＋N2(g)。该反应在常温下能够自发进行，则反应的ΔH________(填“>”“<”或“＝”)0。 (3)已知在100 kPa、298.15 K时石灰石分解反应CaCO3(s)===CaO(s)＋CO2(g)的ΔH>0，ΔS>0，则： ①该反应常温下_____

13、___(填“能”或“不能”)自发进行。 ②据本题反应数据分析，温度________(填“能”或“不能”)成为反应方向的决定因素。 (4)已知CaSO4(s)＋CO(g)CaO(s)＋SO2(g)＋CO2(g) ΔH＝218 kJ·mol－1，该反应能够自发进行的反应条件是________。 (5)某吸热反应能自发进行，则该反应的ΔS________(填“>”或“<”)0。 (6)NH3(g)＋HCl(g)===NH4Cl(s)常温下可自发进行，则影响反应方向的主要因素是__________。 答案　(1)>　>　不能　(2)<　(3)①不能　②能　(4)高温　(5)>　(6)焓

14、变 解析　(1)该反应为吸热反应，化学反应后气体的化学计量数之和增加，所以ΔH>0，ΔS>0，故低温下ΔH－TΔS>0，反应不能自发进行。 (2)因为ΔS<0，且ΔH－TΔS<0，故ΔH<0。 (3)①常温下石灰石不分解。②该反应的ΔH>0，ΔS>0，属于熵增加的吸热反应，故在高温下该反应能够自发进行。 (4)自发反应的条件是ΔH－TΔS<0，即ΔH0，故T>，即T值较大，该反应应在高温下自发进行。 (5)吸热反应能自发进行，即ΔH>0，ΔH－TΔS<0，又知T>0，故ΔS>0。 考点　化学反应的方向及其判断 题点　化学反应方向的复

15、合判据 方法总结　(1)根据常见的放热反应或吸热反应推知ΔH符号。 (2)根据反应前后物质状态的变化及系数的变化推知ΔS的符号。 (3)利用反应方向的复合判据，ΔH－TΔS<0时，自发进行，作出判断。 1.下列说法完全正确的是(　　) A.自发进行的反应均是放热反应 B.ΔS为正值的反应均能自发进行 C.物质的量增加的反应，ΔS为正值 D.CaCO3(s)受热分解为CaO(s)和CO2(g)：ΔS>0 答案　D 解析　有些吸热反应也可以自发进行，如(NH4)2CO3(s)===NH4HCO3(s)＋NH3(g)，故A项错误；熵变与反应的自发性有关，但不能独立地作为反应是否自

16、发的判据，故B错；物质的量增加的反应，其混乱度不一定增加，即ΔS不一定为正值，如2H2S(g)＋O2(g)===2H2O(l)＋2S(s)，故C错；CaCO3(s)的分解产生了气体，为熵增加反应，故D项正确。 考点　化学反应的方向及其判断 题点　反应熵变与反应方向 2.下列关于化学反应的自发性叙述正确的是(　　) A.焓变小于0而熵变大于0的反应肯定是自发的 B.焓变和熵变都小于0的反应肯定是自发的 C.焓变和熵变都大于0的反应肯定是自发的 D.熵变小于0而焓变大于0的反应肯定是自发的 答案　A 解析　由复合判据ΔH－TΔS综合考虑反应能否自发进行。 ①当ΔH>0，ΔS>0

17、时，不能判断ΔH－TΔS的正负，与T有关； ②当ΔH>0，ΔS<0时，ΔH－TΔS>0，非自发反应； ③当ΔH<0，ΔS>0时，ΔH－TΔS<0，一定是自发反应； ④当ΔH<0，ΔS<0时，不能判断ΔH－TΔS的正负，与T有关。 考点　化学反应的方向及其判断 题点　化学反应方向的复合判据 3.下列反应在任何温度下均能自发进行的是(　　) A.2N2(g)＋O2(g)===2N2O(g)　ΔH＝163 kJ·mol－1 B.Ag(s)＋Cl2(g)===AgCl(s)　ΔH＝－127 kJ·mol－1 C.HgO(s)===Hg(l)＋O2(g)　ΔH＝91 kJ·mol－1

18、 D.H2O2(l)===O2(g)＋H2O(l)　ΔH＝－98 kJ·mol－1 答案　D 解析　ΔH－TΔS<0时，反应在任何温度下均自发进行，ΔH<0、ΔS>0符合题意的要求，故选D。 考点　化学反应的方向及其判断 题点　化学反应方向的复合判据 4.向平底烧瓶中放入氢氧化钡晶体[Ba(OH)2·8H2O]和氯化铵晶体，塞紧瓶塞。在木板上滴少量水，如图所示。一会儿，就会发现瓶内固态物质变成液体，瓶壁变冷，小木板上因少量水冻结而被烧瓶粘住，这时打开瓶塞，出来的气体有氨味。这是自发地发生了反应：Ba(OH)2·8H2O(s)＋2NH4Cl(s)===BaCl2(s)＋2NH3(g)＋

19、10H2O(l)。下列结论中正确的是(　　) A.自发反应一定是放热反应 B.自发反应一定是吸热反应 C.有的吸热反应也能自发进行 D.吸热反应不能自发进行 答案　C 解析　本反应的ΔH>0，ΔS>0，故在一定温度下有的吸热反应可自发进行。 考点　化学反应的方向及其判断 题点　化学反应方向的复合判据 5.某反应2AB(g)C(g)＋3D(g)在高温时能自发进行，其逆反应在低温下能自发进行，则该反应的ΔH、ΔS应为(　　) A.ΔH>0，ΔS<0 B.ΔH<0，ΔS<0 C.ΔH<0，ΔS>0 D.ΔH>0，ΔS>0 答案　D 解析　该反应是一个气体物质

20、的量增大的反应，即ΔS>0，故其逆反应ΔS<0；又知其逆反应在低温下能自发进行，可知逆反应的ΔH<0，故该反应的ΔH>0。 考点　化学反应的方向及其判断 题点　化学反应方向的复合判据 6.回答下列问题： (1)汽车燃油不完全燃烧时产生CO，有人设想按下列反应除去CO：2CO(g)===2C(s)＋O2(g)。已知该反应的ΔH>0，简述该设想能否实现的依据：_________________________________ ________________________________________________________________________。 (2)下列反应

21、中，在高温下不能自发进行的是________(填字母)。 a.CO(g)===C(s)＋O2(g) b.2N2O5(g)===4NO2(g)＋O2(g) c.(NH4)2CO3(s)===NH4HCO3(s)＋NH3(g) d.MgCO3(s)===MgO(s)＋CO2(g) (3)25 ℃和1.01×105 Pa时，反应：2N2O5(g)4NO2(g)＋O2(g)　ΔH＝56.76 kJ· mol－1自发进行的原因是_________________________________________________________________ _____________

22、___________________________________________________________。 (4)电子工业中清洗硅片上的SiO2(s)的反应是SiO2(s)＋4HF(g)===SiF4(g)＋2H2O(g) ΔH(298.15 K)＝－94.0 kJ·mol－1， ΔS(298.15 K)＝－75.8 J· mol－1·K－1 设ΔH和ΔS不随温度变化而变化，试求此反应自发进行的温度(T)条件________。 答案　(1)该反应是ΔH>0、ΔS<0的反应，任何温度下均不能自发进行　(2)a　(3)该反应是熵增反应，且常温下熵变ΔS对反应的方向起决定作

23、用　(4)T<1 240 K 解析　(1)该反应ΔH>0、ΔS<0，根据ΔH－TΔS>0，故不能实现该反应。 (2)a、b、c、d的ΔH>0，b、c、d反应的ΔS>0，ΔH－TΔS<0时，反应才能自发进行，所以在高温下才能自发进行。a项ΔS<0，ΔH－TΔS>0，所以在高温时该反应不能自发进行。 (4)要使反应能够自发进行，则ΔH－TΔS<0，即－94.0 kJ·mol－1－T×[－75.8×10－3 kJ·mol－1·K－1]<0，T<≈1 240 K，即只有在温度低于1 240 K时反应才能自发进行。 考点　化学反应的方向及其判断 题点　化学反应方向的复合判据 [对点训练]

24、题组1　自发过程的判断 1.下列过程属于非自发过程的是(　　) A.水由高处向低处流 B.天然气的燃烧 C.铁在潮湿的空气中生锈 D.室温下液态水结成冰 答案　D 解析　本题考查的是自发过程的判断。自然界中的水由高处向低处流、天然气的燃烧、铁在潮湿的空气中生锈、室温下冰的融化都是自发过程，其逆向都是非自发的，故正确答案为D。 考点　化学反应的方向及其判断 题点　自发过程与自发反应的判断 2.下列说法中正确的是(　　) A.能自发进行的反应一定能迅速发生 B.非自发进行的反应一定不可能发生 C.能自发进行的反应实际可能没有发生 D.常温下，2H2O2H2↑＋O2↑，即

25、常温下水的分解反应是自发反应 答案　C 解析　能否自发进行与反应进行的快慢没有必然联系，能自发进行的反应不一定能迅速发生，因为反应进行的快慢受反应条件的影响，A项错误；在一定条件下，非自发反应也可能发生，B项错误；D项中反应属于非自发反应，错误。 考点　化学反应的方向及其判断 题点　自发反应的概念理解 题组2　反应焓变与反应方向 3.下列关于焓变与反应方向的叙述中正确的是(　　) A.化学反应的焓变与其反应的方向无关 B.化学反应的焓变直接决定了反应的方向 C.反应焓变为正值时不利于反应自发进行 D.焓变为负值的反应都能自发进行 答案　C 解析　可逆反应的两个反应其焓变

26、的数值相等，但是符号(变化趋势)相反，A项错误；焓变对反应方向有直接影响，但不能决定反应进行的方向，B项错误；焓变为负值的反应多数能自发进行，但有的也不是自发反应，D项错误；焓变为正值，吸收热量，体系能量升高，不利于反应自发进行，C项正确。 考点　化学反应的方向及其判断 题点　反应焓变与反应方向 4.以下自发过程或化学反应可用焓变来解释的是(　　) A.硝酸铵溶于水 B.2N2O5(g)===4NO2(g)＋O2(g) ΔH＝56.7 kJ·mol－1 C.(NH4)2CO3(s)===NH4HCO3(s)＋NH3(g) ΔH＝74.9 kJ·mol－1 D.2H2(g)＋O

27、2(g)===2H2O(l) ΔH＝－571.6 kJ·mol－1 答案　D 解析　A、B、C项中的过程或化学反应均是吸收热量的，ΔH>0；只有D项中ΔH<0，是放出热量的自发反应，适合用焓变来解释。 考点　化学反应的方向及其判断 题点　反应焓变与反应方向 题组3　反应熵变与反应方向 5.在25 ℃、1.01×105 Pa下，反应2N2O5(g)4NO2(g)＋O2(g)　ΔH＝56.7 kJ·mol－1能自发进行的合理解释是(　　) A.该反应是分解反应 B.该反应的熵增效应大于焓变效应 C.该反应是熵减反应 D.该反应是放热反应 答案　B 解析　该反应是吸热反

28、应。不能只用焓判据来判断反应进行的方向，该反应过程中熵增大，是熵增反应。该反应能够自发进行，说明该反应的熵增效应大于焓变效应。 考点　化学反应的方向及其判断 题点　反应熵变与反应方向 6.对下列过程的熵变的判断不正确的是(　　) A.溶解少量食盐于水中：ΔS>0 B.纯碳和氧气反应生成CO(g)：ΔS>0 C.水蒸气变成液态水：ΔS>0 D.CaCO3(s)加热分解为CaO(s)和CO2(g)：ΔS>0 答案　C 解析　水蒸气变成液态水是熵减小的过程。 考点　化学反应的方向及其判断 题点　反应熵变与反应方向 题组4　反应方向的复合判据 7.下列说法正确的是(　　)

29、A.在常温下，放热反应一般能自发进行，吸热反应都不能自发进行 B.NH4HCO3(s)===NH3(g)＋H2O(g)＋CO2(g) ΔH＝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倾向 C.因为焓变和熵变都与反应的自发性有关，因此焓变和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方向 答案　B 解析　A项错误，有些能使熵值增大的吸热反应可以自发进行；C项错误，应利用复合判据进行判断；D项中使用催化剂只能降低反应的活化能，增大反应速率，不能改变反应的方向。 考点　化学反应的方向及其判断

30、题点　化学反应方向的复合判据 8.下列说法正确的是(　　) A.凡是放热反应都是自发的，因为吸热反应都是非自发的 B.自发反应的熵一定增大，非自发反应的熵一定减小 C.常温下，反应C(s)＋CO2(g)2CO(g)不能自发进行，则该反应的ΔH>0 D.反应2Mg(s)＋CO2(g)===C(s)＋2MgO(s)能自发进行，则该反应的ΔH>0 答案　C 解析　反应的自发性是由熵变和焓变共同决定的，若ΔH<0，ΔS>0，则一定自发，若ΔH>0，ΔS<0，则一定不能自发，若ΔH<0，ΔS<0或ΔH>0，ΔS>0，则能否自发和温度有关，A、B项错误；C项中反应的ΔS>0，若ΔH<0，

31、则一定能自发，现常温下不能自发，说明ΔH>0，正确；D项中反应的ΔS<0，能自发，说明ΔH<0，D项错误。 考点　化学反应的方向及其判断 题点　化学反应方向的复合判据 9.已知反应：Te(s)＋H2(g)===H2Te(g)的ΔH为正值，ΔS为负值，设ΔH与ΔS不随温度而变化，下列说法正确的是(　　) A.低温下是自发反应 B.高温下是自发反应 C.低温下是非自发反应，高温下是自发反应 D.任何温度下都是非自发反应 答案　D 解析　由知ΔH－TΔS>0，且随温度的升高而增大。 考点　化学反应的方向及其判断 题点　化学反应方向的复合判据 10.下列说法正确的是(　　)

32、A.2NO(g)＋2CO(g)===N2(g)＋2CO2(g)在常温下能自发进行，则该反应的ΔH>0 B.反应NH3(g)＋HCl(g)===NH4Cl(s)在室温下可自发进行，则该反应的ΔH<0 C.CaCO3(s)===CaO(s)＋CO2(g)室温下不能自发进行，说明该反应的ΔH<0 D.常温下，反应C(s)＋CO2(g)===2CO(g)不能自发进行，则该反应的ΔH<0 答案　B 解析　A项，该反应能自发进行，则ΔH－TΔS<0，即ΔH0、ΔS

33、<0(气体化学计量数反应后减小)，则ΔH<0，正确；C项，该反应室温下不能自发进行，则ΔH－TΔS>0，即ΔH>TΔS，又知T>0、ΔS>0(气体化学计量数反应后增大)，则ΔH>0，错误；D项，该反应不能自发进行，则ΔH－TΔS>0，即ΔH>TΔS，又知T>0、ΔS>0(气体化学计量数反应后增大)，则ΔH>0，错误。 [综合强化] 11.灰锡结构松散，不能用于制造器皿；而白锡结构坚固，可以制造器皿。现把白锡制造的器皿放在273 K、100 kPa的室内存放，它会不会变成灰锡而不能继续使用(已知在273 K、100 kPa条件下白锡转化为灰锡的反应，其焓变和熵变分别为ΔH＝－2 180.9

34、 J·mol－1， ΔS＝－6.61 J·mol－1·K－1)(　　) A.会变 B.不会变 C.不能确定 D.升高温度才会变 答案　A 解析　在等温等压条件下，自发反应总是向着ΔH－TΔS<0的方向进行，直至达到平衡状态。在273 K、100 kPa条件下，白锡会不会变为灰锡就转化为求算反应白锡―→灰锡ΔH－TΔS的问题。ΔH－TΔS＝－2 180.9 J·mol－1－273 K×(－6.61 J·mol－1·K－1)＝－376.37 J·mol－1<0，因此，在此温度和压强下白锡会变为灰锡。 考点　化学反应的方向及其判断 题点　化学反应方向的复合判据 12.已知反应

35、：2CO(g)===2C(s)＋O2(g)。设ΔH和ΔS不随温度而变化，下列说法正确的是(　　) A.低温下是自发反应 B.高温下是自发反应 C.低温下是非自发反应，高温下是自发反应 D.任何温度下都是非自发反应 答案　D 解析　因为碳的不完全燃烧是放热反应，故该反应是吸热反应，且是熵减反应，在任何温度下都是非自发反应。 考点　化学反应的方向及其判断 题点　化学反应方向的复合判据 13.在化学反应A(g)＋B(g)2C(g)＋D(g)　ΔH＝Q kJ·mol－1过程中的能量变化如图所示，回答下列问题。 (1)Q________0(填“>”“<”或“＝”)。 (2)

36、熵变ΔS________0(填“>”“<”或“＝”)。 (3)该反应________自发进行(填“能”或“不能”)。 答案　(1)<　(2)>　(3)能 解析　根据图像可知，该反应是放热反应，故Q<0。根据反应特点可知，该反应是熵增加的反应，据此可知该反应能自发进行。 考点　化学反应的方向及其判断 题点　化学反应方向的复合判据 14.目前工业上用CO2来生产燃料甲醇。一定条件下发生反应： CO2(g)＋3H2(g)CH3OH(g)＋H2O(g)，如图表示该反应过程中能量(单位为kJ·mol－1)的变化： (1)关于该反应的下列说法中，正确的是____________(填

37、字母)。 A.ΔH>0，ΔS>0 B.ΔH>0，ΔS<0 C.ΔH<0，ΔS<0 D.ΔH<0，ΔS>0 (2)将煤加工成水煤气可降低污染并能提高燃料的利用率。 将水蒸气通过红热的炭即产生水煤气，化学方程式为C(s)＋H2O(g)===H2(g)＋CO(g)　ΔH＝131.3 kJ·mol－1，ΔS＝133.7 J·mol－1·K－1。 该反应在低温下能否自发进行？________(填“能”或“不能”)。 (3)工业上用赤铁矿生产铁，可以选择的还原剂有C和H2。根据所学知识判断：哪一种还原剂可使反应自发进行的温度较低？__________________，工业上不用焦炭还原

38、Al2O3的方法炼铝的原因是_________________________________________________________________ ________________________________________________________________________。 已知：Fe2O3(s)＋C(s)===2Fe(s)＋CO2(g) ΔH＝233.8 kJ· mol－1，ΔS＝0.279 kJ· mol－1·K－1 Fe2O3(s)＋3H2(g)===2Fe(s)＋3H2O(g) ΔH＝98 kJ· mol－1，ΔS＝0.144 2 kJ

39、· mol－1·K－1 2Al2O3(s)＋3C(s)===4Al(s)＋3CO2(g)　ΔH＝2 171 kJ·mol－1，ΔS＝635.5 J·mol－1·K－1 答案　(1)C　(2)不能　(3)H2　用焦炭还原Al2O3所需温度太高，不太现实 解析　(1)根据反应过程中能量变化的情况可知反应物的总能量高于反应产物的总能量，反应放热，ΔH<0；该反应发生后气体的物质的量减少，ΔS<0。 (2)根据ΔH－TΔS<0为自发反应知，现ΔH＝131.3 kJ·mol－1，ΔS＝133.7 J·mol－1·K－1＝ 0.133 7 kJ·mol－1·K－1，解得在T>≈982.0 K时该反应能自发进行，由此可知该反应在低温下不能自发进行。 (3)根据ΔH－TΔS＝0为平衡状态，ΔH－TΔS<0为自发状态，故T>时，该反应能自发进行。用C做还原剂时，T1>＝≈838.0 K；用H2做还原剂时，T2>＝≈679.6 K。故用H2做还原剂时，反应自发进行的温度较低。若用C做还原剂还原Al2O3时，需要的温度T3>＝≈3 416 K。对比上述温度可知，用焦炭还原Al2O3是不太现实的。 考点　化学反应的方向及其判断 题点　化学反应方向的复合判据