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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
1.了解熵变的概念及化学反应的方向与化学反应的焓变和熵变的关系。2.掌握化学反应在一定条件下能否自发进行的判断依据。3.能根据定量关系式ΔH-TΔS判断化学反应进行的方向。
学习目标
一、反应焓变与反应方向
知能通关
1.自发反应与判据
(1)自发反应:在一定条件下能自动进行的反应。
(2)一个化学反应在给定条件(通常指　　　　、 　　　　)下能否自发进行,以及在什么条件下有可能按预期方向发生,必须寻求一种客观的　　　　。
温度
压强
判据
2.焓变与反应方向
多数能自发进行的化学反应是　　　　反应,但是,有不少　　　　反应也能自发进行,有一些焓变不大的吸热反应,在室温条件下不能自发进行,在　　　　条件下其焓变并没有显著减小,但反应却能自发进行,如碳酸钙的分解反应,不能仅用反应焓变来判断反应能否自发进行。
放热
吸热
高温
小题对点过
放
<
放
<
能
吸
能
吸
>
能
1.自发过程:在一定的条件下,不需要外力就可以自动进行的过程。在常温常压下,下列诗句反映的景象与自发过程不一致的是(　　)
A.飞流直下三千尺 B.雪消门外千山绿
C.云开雾散旭风暖 D.欲渡黄河冰塞川
解析　 A.水从势能高的地方向低的地方流下,不需要外力,是自发过程,A不选;B.春天到了温度升高,雪融化,是自发过程,B不选;C.云散开后太阳光照射可使雾蒸发,不需要外力作用,是自发过程,C不选;D.想渡过被冰覆盖的黄河,需要借助外力,不是自发过程,D选。
D
2.下列自发反应可用焓判据来解释的是(　　)
A.2N2O5(g)===4NO2(g)+O2(g)　ΔH=+56.7 kJ·mol-1
B.(NH4)2CO3(s)===NH4HCO3(s)+NH3(g)　ΔH=+74.9 kJ·mol-1
C.2H2(g)+O2(g)===2H2O(l)　ΔH=-571.6 kJ·mol-1
D.CaCO3(s)===CaO(s)+CO2(g)　ΔH=+178.2 kJ·mol-1
解析　从焓变的角度分析,化学反应由高能状态向低能状态转化,体系能量降低,表现为放热反应时较易进行。
C
3.下列关于焓变与反应方向的叙述正确的是(　　)
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正向自发进行
D.焓变为负值的反应都能正向自发进行
解析　大多数ΔH<0的化学反应是正向自发进行的,也有少数ΔH>0的化学反应可以正向自发进行,正反应吸热,不利于反应的正向进行。
C
二、反应熵变与反应方向
知能通关
1.熵
(1)概念:熵是一个物理量,用来描述体系的　　　　　　程度,符号为S,熵值越大,体系的　　　　　　程度越大。
(2)影响因素
①纯物质熵值的大小与物质的　　　　　　、　　　　、聚集状态以及温度、压强等因素有关。
②在同一条件下,不同物质的熵不同。
③对同一物质来说,S(g)>S(l)>S(s)。
④同一物质,物质的量越大,分子数越多,熵值越大。
⑤同一物质,温度越高,物质的运动越剧烈,熵值越大,固体的溶解、水的汽化、墨水在水中的扩散以及气体的扩散过程,都是熵　　　　的过程。
无序
无序
种类
数量
增加
2.熵变
(1)概念:反应的熵变ΔS为反应产物的总熵与反应物的总熵之　　　　。
(2)正负判断依据
产生气体的反应和气体物质的量增大的反应,反应熵变数值通常是　　　　值,为熵　　　　的反应。
差
3.熵变与反应方向
熵增加有利于反应的自发进行,有些熵减小的反应在一定条件下也可以自发进行,不能仅用反应熵变来判断反应能否自发进行。
正
增加
(1)反应CaCO3+2HCl===CaCl2+H2O+CO2↑的ΔS　　　　(填“>”“<”或“=”,下同)0,常温下　　　　(填“能”或“不能”,下同)自发进行。
(2)2KClO3(s)===2KCl(s)+3O2(g)该反应的ΔS　　　　0。
(3)自发反应4Fe(OH)2(s)+O2(g)+2H2O(l)===4Fe(OH)3(s)的ΔS　　　　0。
(4)二氧化碳通入澄清石灰水的反应Ca(OH)2(aq)+CO2(g)===CaCO3(s)+H2O(l)
　　　　自发进行。其ΔS　　0。
小题对点过
>
能
>
<
能
<
1.(2024·浙江宁波高二期中联考)下列与熵有关的叙述不正确的是(　　)
A.粒子无规则排列程度越大,体系的熵值越大
B.孤立体系的自发过程是熵增的过程
C.绝热体系的化学反应都是熵增的过程
D.混乱度:2 mol C2H6(g)>1 mol C2H6(g)
解析　熵是衡量体系无序程度的物理量,粒子无规则排列程度越大,体系的熵值越大,A项正确;孤立体系或绝热体系的自发过程向着熵增的方向进行,B项正确;C项错误;同一气体,物质的量越多越混乱,故混乱度:2 mol C2H6(g)>1 mol C2H6(g),D项正确。
C
2.水凝结成冰的过程中,其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
解析　水凝结成冰的过程放热,ΔH<0,体系混乱程度减弱,熵减小,ΔS<0。
D
3.下列反应中熵显著增加的是(　　)
A.2N2O5(g)===4NO2(g)+O2(g)
B.Cu(s)+Cl2(g)===CuCl2(s)
C.C(s)+O2(g)===CO2(g)
D.2H2(g)+O2(g)===2H2O(l)
解析　A.该反应中,反应后气体分子数增多,熵显著增加,A符合题意;B.该反应中,反应后气体分子数减少,熵显著减小,B不符合题意;C.该反应中,反应前后气体分子数不变,熵变化量较小,C不符合题意;D.该反应中,反应后气体分子数减少,熵显著减小,D不符合题意。
A
三、用焓变与熵变综合判断反应方向
知能通关
1.化学反应方向的判据
在一定条件下,一个化学反应能否自发进行,既与反应的焓变有关,又与反应的熵变有关。研究表明,在等温、等压及除了体积功以外不做其他功的条件下,化学反应的方向可以用反应的焓变和熵变来综合判断,判据为ΔG=ΔH-TΔS(ΔG为反应的吉布斯自由能变)。
ΔG=ΔH-TΔS　　　　0,反应正向能自发进行;
ΔG=ΔH-TΔS　　　　0,反应达到平衡状态;
ΔG=ΔH-TΔS　　　　0,反应正向不能自发进行。
<
=
>
2.反应方向判据的相关规律
(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。
①一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。
②一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。
(3)如果反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。
温度与反应方向的关系
ΔH ΔS ΔH-TΔS 反应情况
- + 永远是负值 在任何温度下均自发进行
+ - 永远是正值 在任何温度下均非自发进行
+ + 低温为正,高温为负 低温时非自发,高温时自发
- - 低温为负,高温为正 低温时自发,高温时非自发
。
小题对点过
只使用催化剂便可使尾气转化,故此反应能自发进行。因反应是气体物质的量减小的反应,故熵减小。因熵减小不利于反应自发,故自发进行的原因是反应放热
3.反应方向与速率
ΔH与ΔS共同决定一个化学反应在一定条件下能否自发进行,它们与化学反应速率无关。
下列说法正确的是　　　　。
①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
②自由能变化ΔG<0的化学反应一定能迅速发生
③SO2(g)===S(g)+O2(g)　ΔH>0,ΔS>0,该反应不能自发进行
④NH4HCO3(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方向转变的倾向
小题对点过
④
1.(2024·云南马关月考)根据所学知识判断下列反应中,在所有温度下都不能自发进行的是(　　)
B
解析　A项,ΔH>0,ΔS>0,根据ΔG=ΔH-T·ΔS可知,较高温度下满足ΔH-T·ΔS<0,即高温下能自发进行,故A项不符合题意;B项,ΔH>0,ΔS<0,任何温度下都满足ΔH-T·ΔS>0,即任何温度下反应都不能自发进行,故B项符合题意;C项,ΔH<0,ΔS<0,在较低温度下满足ΔH-T·ΔS<0,即低温下反应可自发进行,故C项不符合题意;D项, ΔH>0,ΔS>0,在较高温度下满足ΔH-T·ΔS<0,即高温下反应可自发进行,故D项不符合题意。
2.在电子工业中,清洗硅片上的SiO2(s)的反应是
B
3.(1)(浙江卷)实验室可用铜与浓硫酸反应制备少量SO2:Cu(s)+2H2SO4(l)===
CuSO4(s)+SO2(g)+2H2O(l)　ΔH=-11.9 kJ·mol-1。判断该反应的自发性并说明理由　　　　　　　　　　　　　　　　　　　 　　　　　　　　　　　　　。
任何温度下都能自发进行,因为ΔH<0,ΔS>0,任何温度下都有ΔH-TΔS<0
(2)(湖南卷改编)氨气中氢含量高,是一种优良的小分子储氢载体,且安全、易储运,可通过氨热分解法制氢气。相关化学键的键能数据如下:
+90.8
化学键 N≡N H—H N—H
键能E/(kJ·mol-1) 946 436.0 390.8
CD
解析　(2)ΔH=反应物的键能之和-反应产物的键能之和=390.8 kJ·mol-1×6-(946+436.0×3) kJ·mol-1=+90.8 kJ·mol-1。ΔH-TΔS<0时反应能自发进行,即
+90.8 kJ·mol-1-T×(+198.9×10-3 kJ·mol-1·K-1)<0,T>457 K(184 ℃),C、D项符合题意。
判断反应能否自发进行的方法
课堂 达标训练
1.下列说法正确的是(　　)
A.物质的量增加的反应ΔS为正值
B.ΔS为正值的反应均是自发反应
C.放热反应均是自发反应
D.ΔH和ΔS均为正值,当温度升高时反应可能自发
解析　根据ΔH-TΔS<0时自发,当ΔH、ΔS均为正值时,只有当温度T升高,ΔH-TΔS才可能小于零。
D
2.用于处理废水中的重金属离子的硫代碳酸钠可通过如下反应制备2NaHS(s)+CS2(l)===Na2CS3(s)+H2S(g)　ΔH。关于上述反应,下列说法正确的是(　　)
A.Na2CS3是氧化产物
B.该反应常温下就能进行说明该反应一定为放热反应
C.该制备反应是熵减过程
D.CS2的热稳定性比CO2的低
D
解析　A.NaHS、CS2、Na2CS3和H2S中硫元素均为-2价,其他元素也没有变价,上述反应不是氧化还原反应,A不符合题意;B.该反应的反应物为固态和液态,产物为固态和气态,反应进行中体系混乱度增大,该反应的ΔS> 0,该反应常温下就能进行,说明低温时该反应的ΔH-TΔS<0,该反应可能是放热反应,也可能是吸热反应,B不符合题意;C.该反应的ΔS>0,是一个熵增的过程,C不符合题意;D.由于硫原子半径大于氧原子半径,故CS2的热稳定性低于CO2的热稳定性,D符合题意。
3.(2024·河北保定期末)下列对化学反应预测正确的是(　　)
B
选项 化学反应方程式 已知条件 预测
A M(s)===X(g)+Y(s) ΔH>0 它是非自发反应
B W(s)+xG(g)===20Q(g) ΔH<0,任何温度下均能自发进行 x可能等于1、2或3
C 4X(g)+5Y(g)===4W(g)+6G(g) 能自发进行 ΔH一定小于0
D 4M(s)+N(g)+2W(l)===4Q(s) 常温下自发进行 ΔH>0
解析　M(s)===X(g)+Y(s)为反应后气体分子数增大的反应,则ΔS>0,又ΔH>0,在高温条件下能自发进行,故A项错误。W(s)+xG(g)===20Q(g)　ΔH<0,x为1、2或3时,反应为熵增反应,ΔS>0,则任何温度下一定满足ΔH-TΔS<0,反应能够自发进行,故B项正确。4X(g)+5Y(g)===4W(g)+6G(g)为反应后气体分子数增大的反应,则ΔS>0,所以当ΔH<0时,任何温度下一定满足ΔH-TΔS<0,反应一定能够自发进行;当ΔH>0时,高温下,ΔH-TΔS<0,即高温下反应可以自发进行,故C项错误。4M(s)+N(g) +2W(l)===4Q(s)为反应后气体分子数减小的反应,则ΔS<0,当ΔH>0时,ΔH-TΔS>0,任何温度下都不能自发进行,故D项错误。
4.(2024·山东青岛期中)Ⅰ.如图所示,向平底烧瓶中放入氢氧化钡晶体[Ba(OH)2·8H2O]和氯化铵固体,塞紧瓶塞。在瓶底和小木板间滴少量水,一段时间后,发现瓶内有液体生成,瓶壁变冷,小木板黏结在烧瓶底部。此时打开瓶塞,烧瓶中散发出刺鼻的气味。
(1)下列有关该实验的结论正确的是　　　　(填字母)。
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
解析　Ⅰ.(1)反应能否自发进行,由熵变和焓变共同决定,ΔH-TΔS<0的反应可以自发进行。
C
(2)烧瓶中发生反应的化学方程式为
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。
(3)从化学反应进行方向的角度解释上述现象出现的原因:
。
Ⅱ.已知298 K时,Na2SO4·10H2O(s)===Na2SO4(s)+10H2O(g)的ΔH=+521.3 kJ·mol-1,
ΔS=+1 443.8 J·mol-1·K-1。
(4)上述反应在298 K时能否自发进行 　　　　(填“能”或“不能”)。
(5)该反应能自发进行的温度范围是　　　　　　　　　　。
Ba(OH)2·8H2O+2NH4Cl===BaCl2+2NH3↑+10H2O
该反应是吸热反应,也是熵增反应,由于熵变对该反应的方向起决定性作用,即ΔH-TΔS<0,该反应在常温下可自发进行
不能
T>361.1 K
解析　(2)打开瓶塞,烧瓶中散发出刺鼻的气味,说明反应生成NH3,该反应的化学方程式为Ba(OH)2·8H2O+2NH4Cl===BaCl2+2NH3↑+10H2O。(3)由“瓶壁变冷,小木板黏结在烧瓶底部”的实验现象可判断该反应为吸热反应,又该反应的化学方程式为Ba(OH)2·8H2O+2NH4Cl===BaCl2+2NH3↑+10H2O,该反应属于熵增反应,由于熵变对该反应的方向起决定性作用,即ΔH-TΔS<0,所以该反应在常温下可自发进行,从而产生了题中所描述的现象。Ⅱ.(4)ΔH-TΔS=(+521.3 kJ·mol-1)-[298×(+1 443.8×10-3)] kJ·mol-1=+91.047 6 kJ·mol-1>0,该反应不能自发进行。(5)ΔH-TΔS=(+521.3 kJ·mol-1)-T×(+1 443.8×10-3 kJ·mol-1·K-1)<0,解得T>361.1 K。
课后 巩固训练
A级　合格过关练
选择题只有1个选项符合题意
1.(2025·山东菏泽阶段练习)下列关于反应自发性的说法中,正确的是(　　)
A.只有熵增加的反应才能正向自发进行
B.能正向自发进行的化学反应一定是放热反应
C.能正向自发进行的反应一定ΔH<0且ΔS>0
D.自发反应的方向与焓变、熵变和温度有关
D
解析　A.事实上,有些熵减小的反应在一定条件下也可以正向自发进行,A错误;B.多数能正向自发进行的化学反应是放热反应,但是,有不少吸热反应也能自发进行,B错误;C.在等温、等压及除了体积功以外不做其他功的条件下,化学反应的方向可以用反应的焓变和熵变来综合判断,判据为ΔH-TΔS,ΔH-TΔS<0反应正向能自发进行,C错误;D.自发反应的方向与焓变、熵变和温度有关,D正确。
2.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从拉伸状态到收缩状态一致的是(　　)
A.CaCO3===CaO+CO2↑
B.NaOH的溶解
C.2H2+O2===2H2O
D.Ba(OH)2·8H2O+2NH4Cl===BaCl2+2NH3↑+10H2O
D
解析　橡皮筋拉伸过程中有放热现象,则橡皮筋从拉伸状态变为收缩状态是吸热过程,无序程度增加,属于熵增过程且其在25 ℃、101 kPa时自发进行。A.CaCO3分解是吸热反应,且熵增加,但CaCO3在25 ℃、101 kPa时不会自发分解,A错误;B.NaOH溶解时放热,B错误;C.H2在O2中燃烧放热,C错误;D.为吸热反应,且ΔS>0,为自发进行的过程,故选D。
3.以下反应均为自发反应,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)+CaCl2(s)+2H2O(l)　ΔH>0
D.2Mg(s)+O2(g)===2MgO(s)　ΔH<0
解析　反应的ΔH>0,由焓判据判断反应不能自发进行,而题给条件是能自发进行,所以C项中的反应不能用焓判据解释。
C
4.(2024·西藏林芝期中)下列反应均可在室温下自发进行,其中ΔH>0,ΔS>0的是(　　)
A.(NH4)2CO3(s)===NH4HCO3(s)+NH3(g)
B.NH3(g)+HCl(g)===NH4Cl(s)
C.4Fe(s)+3O2(g)===2Fe2O3(s)
D.2Cu(s)+CO2(g)+O2(g)+H2O(g)===Cu2(OH)2CO3(s)
A
解析　A.(NH4)2CO3(s)===NH4HCO3(s)+NH3(g),ΔH>0,且气体体积增大,ΔS>0,故A选;B.NH3(g)+HCl(g)===NH4Cl(s)为放热反应,ΔH<0,且气体体积减小,ΔS<0,故B不选;C.4Fe(s)+3O2(g)===2Fe2O3(s)为气体体积减小的反应其ΔS<0,为放热反应,ΔH<0,故C不选;D.2Cu(s)+CO2(g)+O2(g)+H2O(g)===Cu2(OH)2CO3(s)为放热反应,ΔH<0,且气体体积减小,ΔS<0,故D不选。
5.反应CH3OH(l)+NH3(g)===CH3NH2(g)+H2O(g)在某温度下自发向右进行,若反应的|ΔH|=17 kJ·mol-1,|ΔH-TΔS|=17 kJ·mol-1,则下列正确的是(　　)
A.ΔH>0,ΔH-TΔS<0 B.ΔH<0,ΔH-TΔS>0
C.ΔH>0,ΔH-TΔS>0 D.ΔH<0,ΔH-TΔS<0
解析　该反应在一定温度下能够自发的向右进行,这说明此温度下(ΔH-TΔS)<0,则(ΔH-TΔS)=-17 kJ·mol-1,若ΔH=-17 kJ·mol-1,则TΔS=0,这显然不可能,所以ΔH=17 kJ·mol-1,大于0,综上所述ΔH>0,ΔH-TΔS<0。
A
6.焦炭常用于冶炼工业。已知反应①:2C(s)+O2(g)===2CO(g);反应②: 2CO(g)+O2(g)===2CO2(g),反应①②的反应趋势与温度关系如图所示(假设ΔH、ΔS不随温度变化)。下列说法错误的是(　　)
A.2CO(g)+O2(g)===2CO2(g)的ΔS<0,ΔH<0
B.983 K是两个反应主次趋势变化的转折点
C.L1对应反应①
D.当温度低于983 K时,过量焦炭的氧化产物以反应②生成CO2为主
C
解析　根据题给化学方程式可知,反应②的ΔS<0,则-TΔS>0,根据273 K时,ΔG=ΔH-TΔS<0,所以ΔH<0,A正确;ΔG越小,说明反应能够发生的趋势越大,983 K时两反应的ΔG相等,之后两反应的ΔG大小关系发生变化,则反应主次趋势发生变化,B正确;反应①的ΔS>0,根据ΔG=ΔH-TΔS,ΔG和T成反比,所以斜率小于0,L2对应反应①,L1对应反应②,C错误;当温度低于983 K时,L1的ΔG更小,以反应②为主,产物以CO2为主,D正确。
7.(2022·湖南卷)已知ΔG=ΔH-TΔS,ΔG的值只决定于反应体系的始态和终态,忽略ΔH、ΔS随温度的变化。若ΔG<0,则该反应可以自发进行。根据下图判断:
600 ℃时,下列反应不能自发进行的是(　　)
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)
C
解析　由图可知,600 ℃时C(s)+O2(g)===CO2(g)的ΔG<0,反应自发进行,故A不符合题意;600 ℃时2C(s)+O2(g)===2CO(g)的ΔG<0,反应自发进行,故B不符合题意;600 ℃时TiO2(s)+2Cl2(g)===TiCl4(g)+O2(g)的ΔG>0,反应不能自发进行,故C符合题意;根据盖斯定律,TiO2(s)+C(s)+2Cl2(g)===TiCl4(g)+CO2(g)可由A、C选项中的化学方程式相加得到,且由图中数据可知600 ℃时其ΔG<0,反应自发进行,故D不符合题意。
8.下列说法错误的是(　　)
C
9.(1)电子工业中清洗硅片上的SiO2(s)的反应为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不随温度而变化,则此反应自发进行的温度范围是　　　　　　(保留整数)。
T<1 240 K
H2
用焦炭还原Al2O3所需温度太高,不太现实
B级　素养培优练
选择题有1个或2个选项符合题意
10.(2025·山东菏泽阶段练习)下列说法正确的是(　　)
D
11.以下说法中正确的是(　　)
A.ΔH<0的反应均是自发反应
B.ΔS为负值的反应均不能自发进行
C.冰在室温下自动融化成水,是熵增加的重要结果
D.高锰酸钾加热分解是一个熵增加的过程
解析　A项,ΔH<0(放热)的反应有的是非自发反应。B项,ΔS为负值(熵减小)的反应有的也能自发进行,如NH3(g)+HCl(g)===NH4Cl(s)。C项、D项都是体系无序程度增大的过程,都属于熵增加的过程。
CD
12.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,反应原理:2NO(g)+2CO(g)===N2(g)+2CO2(g),在298 K、100 kPa下,ΔH=-113 kJ·mol-1、ΔS=-145 J·mol-1·K-1。下列说法错误的是(　　)
A.该反应中反应物的总能量高于生成物的总能量
B.该反应常温下不能自发进行,因此需要高温和催化剂
C.该反应常温下能自发进行,高温和催化剂只是加快反应的速率
D.汽车尾气中的这两种气体会与血红蛋白结合而使人中毒
B
解析　该反应是放热反应,反应物的总能量高于生成物的总能量,A项正确;常温下,ΔH-TΔS=-113 kJ·mol-1-298 K×[-145 J·mol-1·K-1]×10-3 kJ·J-1<0,故常温下该反应可自发进行,高温和催化剂只是加快反应速率,B项错误,C项正确。
13.某化学兴趣小组专门研究了氧族元素及其某些化合物的部分性质,所查资料信息如下:
①酸性:H2SO4>H2SeO4>H2TeO4
②氧、硫、硒与氢气化合越来越难,碲与氢气不能直接化合。
③由某元素的单质生成等物质的量的氢化物的焓变情况如
图所示。
请回答下列问题:
(1)H2与S化合的反应　　　　热量(填“放出”或“吸收”)。
(2)已知H2Te分解反应的ΔS>0,请解释为什么Te和H2不能直接化合:
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。
放出
因为化合时ΔH>0,ΔS<0,ΔH-TΔS>0,故反应不能自发进行
解析　(1)由图示可知H2与硫化合的反应ΔH<0,故为放热反应。(2)由图示可知H2与Te化合的反应ΔH>0,H2Te分解时ΔS>0,则化合生成H2Te的ΔS<0,即ΔH-TΔS>0,故反应不能自发进行。
14.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+2CO
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>
不能
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解析　(1)该反应为吸热反应,化学反应后气体的系数之和增加,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时反应自发,故ΔH<0。
(3)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。
不能
能
高温
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解析　(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,ΔH>0、ΔS>0,该反应在高温下能自发进行。(5)吸热反应能自发进行,即ΔH>0,ΔH-TΔS<0,又知T>0,故ΔS>0。

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