第2章 第3节 化学反应的方向(教用Word)-【金榜题名】2025-2026学年高二化学选择性必修1高中同步学案（人教版）

第三节　化学反应的方向 学习目标 课程标准 1．了解自发过程和化学反应的自发性。 2．通过“有序”和“无序”的对比，了解熵和熵变的概念。 3．初步了解焓变和熵变对化学反应方向的影响，能用焓变和熵变解释化学反应的方向。 1．知道化学反应是有方向的。 2．知道化学反应的方向与反应的焓变和熵变有关。 3．能用焓变和熵变解释化学反应的方向。 知识点　化学反应的方向 一、自发过程和自发反应 自发过程 自发反应 含义 在一定条件下，__不需借助外力__就能自发进行的过程 在给定的条件下，可以__自发__进行到显著程度的化学反应 特征 具有__方向性__，即过程的某个方向在一定条件下自发进行，而该过程逆方向在该条件下肯定__不能自发__ 举例 高山流水，自由落体 钢铁生锈 二、化学反应进行方向的判据 1．焓判据 (1)含义： (2)应用： 由焓判据可知：__放热__反应具有自发进行的倾向。 (3)局限性： 例如，2N2O5(g)===4NO2(g)＋O2(g)　ΔH＞0，即有些__吸热__反应也可自发进行。 2．熵判据 (1)熵 ①含义： 熵是量度体系__混乱__(或有序)程度的物理量。 ②符号及单位： 符号：__S__，单位：__J·mol－1·K－1__。 ③规律： (2)熵判据 ①含义： ②应用： 由熵判据可知：__熵增__的反应具有自发进行的倾向。 ③局限性： 例如，－10 ℃的液态水会自动结冰成固态，即有些__熵减__的反应也可自发进行。 3．复合判据 综合考虑__焓判据__和__熵判据__的复合判据，更适合所有的反应，只根据一个方面判断化学反应进行的方向是不全面的。 1．25 ℃，KNO3的饱和水溶液物质的量浓度是6 mol·L－1。若将1 mol固体KNO3置于1 L水中，则KNO3变成盐溶液过程为(　　) A．自发　　　　　　 B．不自发 C．可逆 D．不能确定 【解析】　1 mol KNO3溶于1 L水中，所得溶液为不饱和溶液，所以该过程是自发的，故A正确； 故选A。 【答案】　A 2．水结冰的过程的焓变和熵变正确的是(　　) A．ΔH＞0，ΔS＜0 B．ΔH＜0，ΔS＞0 C．ΔH＞0，ΔS＞0 D．ΔH＜0，ΔS＜0 【答案】　D 以下过程均为自发反应或自发过程： ①甲烷燃烧：CH4(g)＋2O2(g)CO2(g)＋2H2O(g)　ΔH＝－802.31 kJ·mol－1 ②氢气与氧气反应：2H2(g)＋O2(g)2H2O(l)　ΔH＝－571.6 kJ·mol－1 ③钠与水反应：2Na(s)＋2H2O(l)2NaOH(aq)＋H2(g)　ΔH＝－368 kJ·mol－1 ④硝酸铵溶于水要吸热。 ⑤冰融化要吸热。 ⑥两种或两种以上互不反应的气体通入一密闭容器中，最终会混合均匀。 1．对于自发反应①②③，从能量角度分析它们为什么可以自发？ 提示　①②③这三个化学反应都是放热反应，ΔH<0。 2．对于自发过程④⑤⑥，这些过程都是自发的，与焓有关吗？是什么因素决定它们能自发进行？ 提示　熵是用于描述体系混乱度的物理量，熵变是用来描述混乱度变化的物理量，④⑤⑥与熵变有关，体系由有序转变为无序，ΔS>0。 3．综合分析上述反应，得出判断化学反应方向的依据是什么？ 提示　判断化学反应的方向，需综合考虑焓变和熵变。 1．自发过程和自发反应 (1)自发反应是自发过程的一种。自发过程不用借助于外力就能自发进行。 (2)自发反应的特征是：体系趋向于由高能状态转变为低能状态；在密闭条件下，体系从有序自发转变为无序；具有方向性。 2．化学反应进行方向的判据 (1)利用焓判据或熵判据单独判断化学反应的方向时，都有一定的局限性。在判断反应进行的方向时要综合考虑焓判据和熵判据，不能简单地单一使用。 (2)过程的自发性只是一种趋势，只能用于判断过程的方向，不能确定过程是否一定会发生和过程发生的速率。 (3)综合考虑焓判据和熵判据的复合判据，更适合于所有的过程。体系自由能变化(符号ΔG，单位kJ·mol－1)综合考虑了焓变和熵变对体系的影响：ΔG＝ΔH－TΔS，这是恒温恒压下，判断化学反应自发性的判据，它不仅与焓变和熵变有关，还与温度有关。 用自由能的变化判断反应的方向规律如下： ΔG＝ΔH－TΔS<0　反应能自发进行 ΔG＝ΔH－TΔS＝0　反应达到平衡状态 ΔG＝ΔH－TΔS＞0　反应不能自发进行 1．某反应A＋B===C＋D在低温下能自发进行，在高温下不能自发进行，对该反应过程ΔH、ΔS的判断正确的是(　　) A．ΔH＜0，ΔS＞0 B．ΔH＞0，ΔS＞0 C．ΔH＜0，ΔS＜0 D．ΔH＞0，ΔS＜0 【解析】　ΔH＜0，ΔS＞0，一定存在ΔH－TΔS＜0，在任何温度下反应都能自发进行，故A不符合题意；ΔH＞0，ΔS＞0，高温下ΔH－TΔS＜0，则反应在高温下能自发进行，在低温下不能自发进行，故B不符合题意；ΔH＜0，ΔS＜0，低温下反应能自发进行，高温下不能自发进行，故C符合题意；ΔH＞0，ΔS＜0，一定存在ΔH－TΔS＞0，反应在任何温度下都不能自发进行，故D不符合题意。 【答案】　C 2．下列有关说法不正确的是(　　) A．Na与H2O的反应是熵增的放热反应，该反应能自发进行 B．已知某吸热反应能自发进行，则该反应一定是熵增反应 C．通常情况下，一个放热且熵增的反应也有可能非自发进行 D．已知反应NH3(g)＋HCl(g)===NH4Cl(s)在室温下可自发进行，则该反应的ΔH<0 【解析】　Na与H2O反应生成氢气，是一个熵增的放热反应，则ΔH－TΔS＜0，反应可自发进行，A项正确；吸热反应的ΔH＞0，ΔH－TΔS＜0的反应可自发进行，则该反应是熵增反应，B项正确；一个放热且熵增的反应，ΔH－TΔS＜0，在任何温度下都能自发进行，故C错误：反应NH3(g)＋HCl(g)===NH4Cl(s)的ΔS<0，在室温下可自发进行，则ΔH－TΔS<0，故该反应的ΔH<0，D项正确。 【答案】　C 1．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反应 B．非自发进行的反应一定不可能发生反应 C．能自发进行的反应实际可能没有发生反应 D．某反应低温条件下能够自发进行，则高温条件下也一定能够自发 【解析】　能自发进行的反应不一定迅速反应，如铁的生锈，A错误；非自发不含有“不可能”之意，如水的分解在常温常压下是非自发的，但在通直流电条件下，电解生成氢气和氧气，只不过消耗了其他功，B错误；由ΔH－TΔS<0可知，当ΔH＜0，ΔS＜0时，温度越高，反应自发进行的可能性越小，D错误。 【答案】　C 2．250 ℃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(　　) A．吸热反应 B．放热反应 C．熵减反应 D．熵增效应大于能量效应 【答案】　D 3．下列在常温下能自发进行的反应，既能用焓判据解释又能用熵判据解释的是 (　　) A．HCl(g)＋NH3(g)===NH4Cl(s) B．2KClO3(s)===2KCl(s)＋3O2(g) C．2Na2O2＋2H2O===4NaOH＋O2↑ D．Ba(OH)2·8H2O＋2NH4Cl===BaCl2＋2NH3↑＋10H2O 【解析】　A项，两种气体生成一种固体，熵减小，不能用熵判据解释，不符合题意；B项，该反应为吸热反应，不能用焓判据解释，不符合题意；C项，该反应是放热反应，能用焓判据解释，同时，固体与液体反应生成了气体，熵增加，也能用熵判据解释，符合题意；D项，NH4Cl与Ba(OH)2·8H2O反应产生NH3，熵增加，能用熵判据解释，但该反应为吸热反应，不能用焓判据解释，不符合题意。 【答案】　C 4．下列有关说法不正确的是(　　) A．C3H6(g)＋NH3(g)＋O2(g)===C3H3N(g)＋3H2O(g)　ΔH＝－515 kJ·mol－1和C3H6(g)＋O2(g)===C3H4O(g)＋H2O(g)　ΔH＝－353 kJ·mol－1，两个反应在热力学上趋势均很大 B．Na 与H2O 的反应是熵增加的放热反应，该反应能正向自发进行 C．CaCO3(s)===CaO(s)＋CO2(g)在室温下不能自发进行，说明该反应ΔH>0 D．2NO(g)＋2CO(g)===N2(g)＋2CO2(g)在室温下能自发进行，则该反应ΔH>0 【解析】　A．依据热化学方程式可知，两个反应均放热量大，即反应物和生成物的能量差大，因此热力学趋势大，选项A正确； B．Na与H2O的反应是熵增的放热反应，即ΔH＜0，ΔS＜0，则ΔH－TΔS＜0，故该反应能自发进行，选项B正确； C．CaCO3(s)===CaO(s)＋CO2(g)　ΔS>0，在室温下不能自发进行，说明该反应ΔH>0，选项C正确； D．该反应在常温下能自发进行，且是熵减反应，即ΔH－TΔS＜0，ΔS＜0，则ΔH＜0，选项D不正确； 答案选D。 【答案】　D 5．(1)在298 K下，若将1 mol蔗糖溶解在1 L水中，此溶解过程中，体系的ΔS________0(填“＞”“＝”或“＜”)。 (2)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：还原剂____________可使反应自发进行的温度较低。 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·mol－1·K－1 【解析】　(1)溶解后混乱度增大。(2)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作还原剂时，T1＞＝≈838.0 K；用H2作还原剂时，T2＞＝≈679.6 K，故用H2作还原剂，反应自发进行的温度较低。 【答案】　(1)＞　(2)H2 课时作业(八) 1．下列说法正确的是(　　) A．所有自发进行的化学反应都是放热反应 B．熵减小的化学反应不能自发进行 C．有气体生成的反应一定是熵增大的反应 D．“冰，水为之，而寒于水”，水结冰过程中ΔH<0，ΔS<0 【解析】　反应能否自发进行取决于焓变和熵变的复合判据，对于吸热反应，在一定温度下也能自发进行，A错误；反应自发与否由焓变与熵变共同决定，熵减小的化学反应也可能自发进行，B错误；有气体生成的反应，反应前后气体不一定增多，不一定是熵增大的反应，C错误；同种物质，液态的能量大于固态，水结成冰的过程是熵减小的过程，即ΔS<0，且该过程是放热过程，即ΔH<0，D正确。 【答案】　D 2．已知气体分子总数增多的反应一定是熵增大的反应。一定条件下，下列反应不能自发进行的是(　　) A．2O3(g)===3O2(g)　ΔH＜0 B．2CO(g)===2C(s)＋O2(g)　ΔH＞0 C．N2(g)＋3H2(g)===2NH3(g)　ΔH＜0 D．CaCO3(s)===CaO(s)＋CO2(g)　ΔH＞0 【解析】　A项，ΔH<0，ΔS>0，根据ΔG＝ΔH－TΔS可知，任何温度下都能满足ΔH－TΔS<0，反应可自发进行；B项，ΔH>0，ΔS<0，任何温度下都满足ΔG＝ΔH－TΔS>0，反应在任何温度下都不能自发进行；C项，ΔH<0，ΔS<0，在较低温度下，可满足ΔH－TΔS<0，反应在较低温度下可自发进行；D项，ΔH>0，ΔS>0，在较高温度下，可满足ΔH－TΔS<0，反应在较高温度下能自发进行。 【答案】　B 3．下列说法正确的是(　　) 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＝＋185.7 kJ·mol－1，能自发进行，原因是体系有自发地向混乱度增加的方向转变的倾向 C．因为焓变和熵变都与反应的自发性有关，因此焓变或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 【解析】　有些熵值增大的吸热反应可以自发进行，A项错误；应利用复合判据进行判断，C项错误；使用催化剂只能降低反应的活化能，不能改变反应的方向，D项错误。 【答案】　B 4．AB型强电解质在水中的溶解(可视作特殊的化学反应)表示为AB(s)===An＋(aq)＋Bn－(aq)，其焓变和熵变分别为ΔH和ΔS。对于不同组成的AB型强电解质，下列说法正确的是(　　) A．ΔH和ΔS均大于零 B．ΔH和ΔS均小于零 C．ΔH可能大于零或小于零，ΔS大于零 D．ΔH和ΔS均可能大于零或小于零 【解析】　强电解质溶于水有的放热，如硫酸铜等；有的吸热，如碳酸氢钠等，所以在水中溶解对应的ΔH可能大于零或小于零。熵表示系统混乱程度。体系越混乱，则熵越大。AB型强电解质固体溶于水，存在熵的变化。固体转化为离子，混乱度是增加的，但离子在水中存在水合过程，这样会引发水的混乱度的变化，让水分子会更加规则，即水的混乱度下降，所以整个溶解过程的熵变ΔS，取决于固体转化为离子的熵增与水合过程的熵减两个作用的相对大小关系。若是前者占主导，则整个溶解过程熵增，即ΔS＞0，反之，熵减，即ΔS＜0。综上所述，D项符合题意。故选D。 【答案】　D 5．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 【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，则一定不能自发，若ΔH＜0，ΔS＜0或ΔH＞0，ΔS＞0，反应能否自发和温度有关，A、B错误；C项中反应的ΔS＞0，若ΔH＜0，则一定自发，在常温下不自发，说明ΔH＞0，正确；D项中反应的ΔS＜0，能自发，说明ΔH＜0，错误。 【答案】　C 6．下列与熵有关的叙述中不正确的是(　　) A．粒子无规则排列程度越大，体系的熵越大 B．自发进行的化学反应都是熵增的过程 C．绝热状态下体系会自发趋向混乱度增大方向进行 D．1 mol C2H6(g)>1 mol CH4(g) 【解析】　A．熵是衡量体系混乱度的物理量，粒子无规则排列程度越大，混乱度越大，熵越大，A正确；B．反应倾向于向熵增方向进行，只要满足吉布斯自由能小于零，如放热反应，熵减也可能满足吉布斯自由能小于零，反应自发进行，B错误；C．反应倾向于向熵增方向进行，故绝热状态下体系会自发趋向混乱度增大方向进行，C正确；D．相同状况下的不同分子原子数越多越乱，乙烷中原子数多，混乱度大，熵大，D正确；故选B。 【答案】　B 7．在一定条件下，对于mA(g)＋nB(g)cC(g)＋dD(g)，C物质的体积分数(C%)与温度、压强的关系如图所示，下列判断正确的是(　　) A．ΔH＜0　ΔS＞0 B．ΔH＞0　ΔS＜0 C．ΔH＞0　ΔS＞0 D．ΔH＜0　ΔS＜0 【解析】　由曲线图可知，增大压强，C%减小，即增大压强平衡向逆反应方向移动，所以逆反应为气体体积减小的反应，即m＋n<c＋d；升高温度C%减小，即升高温度平衡向逆反应方向移动，即正反应为放热反应。 【答案】　A 8．汽车尾气(含烃类、CO、NO与SO2等)是城市主要污染源之一，治理的办法之一是在汽车排气管上装催化转化器，它使NO与CO反应生成可参与大气生态循环的无毒气体，其反应原理是2NO(g)十2CO(g)===N2(g)＋2CO2(g)。由此可知，下列说法中正确的是(　　) A．该反应是熵增大的反应 B．该反应不能自发进行，因此需要合适的催化剂 C．该反应常温下能自发进行，高温和催化剂条件只是加快反应的速率 D．该反应常温下能自发进行，因为正反应是吸热反应 【解析】　只使用催化剂便可使尾气发生转化，故此反应能自发进行，B项错误；因反应是气体物质的量减小的反应，故其熵减小，A项错误；因熵减小不利于反应自发，故自发进行的原因是反应放热，D项错误。 【答案】　C 9．已知：(NH4)2CO3(s)===NH4HCO3(s)＋NH3(g)　ΔH＝＋74.9 kJ·mol－1，下列说法中正确的是(　　) A．该反应是吸热反应，因此一定不能自发进行 B．该反应熵增，所以一定可以自发进行 C．该反应中ΔS>0，所以高温可以自发进行 D．自发进行的反应可能是放热反应，不能自发进行的反应都是吸热反应 【解析】　该反应热为吸热反应，ΔH＞0、ΔS＞0，由反应自发进行的复合判据可知，当高温时可以自发进行，所以A错误、C正确；该反应ΔS＞0、ΔH＞0，只有当ΔH－TΔS＜0时才能自发进行，即高温时才能自发进行，所以B错误；无论放热反应还是吸热反应只要ΔH－TΔS＜0就能自发进行，所以D错误。 【答案】　C 10．(双选)煤炭燃烧过程中会释放出大量的SO2，严重破坏生态环境。采用一定的脱硫技术可以把硫元素以CaSO4的形式固定，从而降低SO2的排放。但是煤炭燃烧过程中产生的CO又会与CaSO4发生化学反应，降低脱硫效率。相关反应的热化学方程式如下： CaSO4(s)＋CO(g)CaO(s)＋SO2(g)＋CO2(g)ΔH1＝＋218.4 kJ/mol(反应Ⅰ) CaSO4(s)＋4CO(g)CaS(s)＋4CO2(g) ΔH2＝－175.6 kJ/mol(反应Ⅱ) 下列有关说法正确的是(　　) A．反应Ⅰ在较低的温度下可自发进行 B．反应Ⅱ在较低的温度下可自发进行 C．用生石灰固硫的反应为4CaO(s)＋4SO2(g)3CaSO4(s)＋CaS(s)　ΔH3，则ΔH3＜ΔH2 D．由反应Ⅰ和反应Ⅱ可计算出反应CaSO4(s)CaO(s)＋SO3(g)的焓变 【解析】　因反应Ⅰ的ΔH1＞0，ΔS＞0，根据复合判据ΔH－TΔS可知，该反应在高温下能自发进行，故A说法错误；要使反应Ⅱ自发进行，则ΔH－TΔS＜0，已知ΔH2＜0，由反应方程式可知该反应的熵变化不大，反应的自发性主要取决于焓变，所以该反应在低温下即可自发进行，故B说法正确；根据盖斯定律，(反应Ⅱ)－4×(反应Ⅰ)即得C选项的热化学方程式，所以ΔH3＝ΔH2－4ΔH1，已知ΔH1＞0，ΔH2＜0，所以ΔH3＜ΔH2，故C说法正确。反应Ⅰ和反应Ⅱ中没有SO3(g)，所以无法通过反应Ⅰ和反应Ⅱ计算出反应CaSO4(s)CaO(s)＋SO3(g)的焓变，故D说法错误。 【答案】　BC 11．已知下列热化学方程式 ①Ag＋(aq)＋Cl－(aq)===AgCl(s)　ΔH＝－51.1 kJ·mol－1 ②2Mg(s)＋O2(g)===2MgO(s)　ΔH＝－1 203.2 kJ·mol－1 ③K(s)＋H2O(l)===K＋(aq)＋OH－(aq)＋H2(g)　ΔH＝－196.6 kJ·mol－1 (1)根据所学知识和生活经验，分析判断在常温下是否能自发进行，这些反应过程的焓变和熵变是否有利于反应自发进行？将其答案填入下表： 反应 方向性 焓变 熵变 ①AgNO3溶液与NaCl溶液反应 _____ _____ _____ ②镁条置于空气中被氧化 _____ _____ _____ ③钾与水反应 _____ _____ _____ (2)由上表可知，要正确判断一个化学反应是否能自发进行的依据是___________。 【解析】　(1)①AgNO3溶液与NaCl溶液反应的离子方程式对应的是已知中的①，Ag＋(aq)＋Cl－(aq)===AgCl(s)　ΔH＝－51.1 kJ/mol，该反应是放热反应，有利于该反应自发进行，其ΔH＜0，有利自发，该反应中离子变为沉淀，从无序变为有序状态，其ΔS＜0，不利于反应自发；②镁条置于空气中被氧化对应的热化学反应方程式是第②个，该反应也是放热反应，该反应可自发进行，其ΔH＜0，有利自发，该反应中ΔS＜0，不利于反应自发；③钾与水反应的热化学反应方程式是已知中的第③个，该反应也是放热反应，有利于反应自发进行，其ΔH＜0，有利自发，该反应中ΔS＞0，利于反应自发； (2)要正确判断一个化学反应是否能自发进行的依据就是吉布斯自由能中焓判据和熵判据的综合考虑，单独判据判断反应能否自发是片面的，不全面的，故焓判据与熵判据综合判断反应能否自发。 【答案】　(1)自发进行　ΔH<0，有利自发　ΔS<0，不利自发　自发进行　ΔH<0，有利自发　ΔS<0，不利自发　自发进行　ΔH<0，有利自发　ΔS>0，有利自发 (2)综合考虑反应的焓变与熵变 12．已知甲烷隔绝空气在不同温度下有可能发生如下两个反应： ①CH4(g)===C(s)＋2H2(g)， ②2CH4(g)===C2H2(g)＋3H2(g)。 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，在图书馆查到了如下热力学数据： 反应①的ΔH(298 K)＝＋74.848 kJ·mol－1，ΔS(298 K)＝＋80.674 J·mol－1·K－1 反应②的ΔH(298 K)＝＋376.426 kJ·mol－1ΔS(298 K)＝＋220.211 J·mol－1·K－1 已知焓变和熵变随温度变化很小。请帮助这位同学思考如下问题： (1)判断反应②高温自发还是低温自发：________(填“高温”或“低温”)。 (2)通过计算判断反应①在常温下能否自发进行________。 (3)求算制取炭黑的允许温度范围_______________________________________。 (4)为了提高甲烷的碳化程度，你认为下面四个温度中最合适的是______(填字母)。 A．905.2 K　　　　　　 B．927 K C．1273 K D．2000 K 【解析】　(1)反应的ΔH－TΔS＜0时才能自发进行，由于反应②的ΔH＞0，ΔS＞0，所以该反应自发进行所需要的温度条件为T＞＝≈1 709.4。所以反应②应在高温下才能自发进行。 (2)反应①在常温下时，ΔH－TΔS＝74.848 kJ·mol－1－80.674×10－3 kJ·mol－1·K－1×298 K≈50.807 kJ·mol－1＞0，所以该反应常温下不自发进行。 (3)裂解为炭黑和H2时，ΔH－TΔS＝74.848 kJ·mol－1－80.674×10－3 kJ·mol－1·K－1×T＜0，得T＞927.8 K，即裂解为炭黑的最低温度为927.8 K。裂解为乙炔时，ΔH－TΔS＝376.426 kJ·mol－1－220.211×10－3 kJ·mol－1·K－1×T＜0，得T＞1 709.4 K，即温度高于1 709.4 K 自发裂解为乙炔和氢气。所以要制取炭黑，温度须控制在927.8～1 709.4 K。 (4)为了提高甲烷的碳化程度，应满足两方面要求：①温度应控制在927.8～1 709.4 K；②温度越高，ΔH－TΔS越小，越有利于自发进行。所以选用1 273 K最好。 【答案】　(1)高温　(2)不能自发进行 (3)927.8～1 709.4 K　(4)C 13．回答下列问题： (1)用钌的配合物作催化剂，一定条件下可直接光催化分解CO2，发生反应：2CO2(g)===2CO(g)＋O2(g)，该反应的ΔH________(填“＞”“＜”或“＝”)0，ΔS________(填“＞”“＜”或“＝”)0，在低温，该反应________(填“能”或“不能”)自发进行。 (2)已知在100 kPa、298 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________(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。 (3)已知下列数据：CaO(s)＋SO3(g)===CaSO4(s)　ΔH＝－401.9 kJ·mol－1 CaSO4(s) CaO(s) SO3(g) S/J·mol－1·K－1 107.0 39.75 256.65 用CaO(s)吸收高炉废气中的SO3气体________(填“能”或“不能”)防止SO3污染环境。 【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ΔG＝ΔH－TΔS＜0，反应不能自发进行。 (2)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。 (3)根据已知数据求得ΔS＝107.0 J·mol－1·K－1－39.75 J·mol－1·K－1－265.65 J·mol－1·K－1＝－189.4 J·mol－1·K－1，ΔH－TΔS＝－401.9 kJ·mol－1－298 K×(－189.4×10－3kJ·mol－1·K－1)≈－345.46 kJ·mol－1，所以该反应能自发进行，因此用CaO(s)吸收高炉废气中的SO3气体以防止SO3污染环境是可行的。 【答案】　(1)＞　＞　不能　(2)①不能　②能　(3)能 学科网（北京）股份有限公司 $$