(浙江专用)2020版高考化学二轮复习专题八第2课时焓变、熵变及自发反应讲义(含解析)

备考策略

熵变(ΔS)与体系中反应前后物质的量的变化值有关： 1.对有气体参加的反应

主要看反应前后气体物质的量的变化值即Δn(g)，Δn(g)正值越大，反应后熵增加越大；Δn(g)负值越大，反应后熵减越多。 2.对没有气体参加的反应

主要看各物质总的物质的量的变化值即Δn(总)，Δn(总)正值越大，熵增越大；Δn(总)负值绝对值越大，反应后熵减越多。 考向四 自发反应的判断依据

4.(2017·浙江“七彩阳光”联合模拟，30节选)已知在298 K和101 kPa条件下，有如下反应：

反应Ⅰ：C(s)＋O2(g)===CO2(g) ΔH1＝－393.5 kJ·mol 反应Ⅱ：2C(s)＋O2(g)===2CO(g) ΔH2＝－221 kJ·mol 反应Ⅲ：N2(g)＋O2(g)===2NO(g) ΔH3＝＋180.5 kJ·mol 试回答下列问题：

汽车尾气净化原理为反应Ⅳ：2NO(g)＋2CO(g)

N2(g)＋2CO2(g) ΔH＝________，该反应

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能自发进行的条件是________。(填“高温”、“低温”或“任意温度”)。

解析 根据盖斯定律可知反应Ⅳ由(反应Ⅰ×2－反应Ⅱ－反应Ⅲ)得到，则ΔH＝(－393.5

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kJ·mol)×2－(－221 kJ·mol)－(＋180.5 kJ·mol)＝－746.5 kJ·mol；由ΔG＝ΔH－TΔS＜0，其中ΔH＜0、ΔS＜0，可知该反应在低温下能自发进行。 答案 －746.5 kJ·mol 低温

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备考策略

化学反应的自发性的判断

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。

2.焓变判断：一个自发的过程，体系趋向是由能量高的状态向能量低的状态转化。对化学反应而言，放热反应有自发的倾向。但是，吸热反应也有自发的，放热反应也有不自发的。 3.熵变判断：在与外界隔离的体系中，自发过程将导致体系的熵增加。 4.自由能变ΔG的的判断方法ΔG＝ΔH－TΔS

ΔG＜0，反应正向自发进行。ΔG＝0，反应处在平衡状态。ΔG＞0，反应逆向自发进行。 ①一个放热的熵增加的反应，肯定是一个自发的反应。 ΔH＜0，ΔS＞0，ΔG＜0

②一个吸热的熵减少的反应，肯定是一个不自发的反应。 ΔH＞0，ΔS＜0，ΔG＞0

③一个放热的熵减少的反应，降低温度，有利于反应自发进行。ΔH＜0，ΔS＜0，要保证ΔG＜0，T要降低。

④一个吸热的熵增加的过程，升高温度，有利于反应自发发生。ΔH＞0，ΔS＞0，要保证ΔG＜0，T要升高得足够高。

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1.(2018·浙江金丽衢十二校高三上节选)为应对全球石油资源口益紧缺。提高煤的利用效率，我国开发了煤制烃技术，并进入工业化试验阶段。

煤气化制合成气(CO和H2)：C(s)＋H2O(g)===CO(g)＋H2(g) ΔH＝＋131.3 kJ/mol该反应在高温下能自发进行，理由是________________。

解析 由于该反应中ΔH＞0，另外气体的物质的量增加，因此ΔS＞0根据ΔG＝ΔH－TΔS＜0，在高温下反应能自发进行。 答案 ΔH>0，ΔS>0

2.(2018·浙江名校协作体高三上节选)研究NOx、CO2的吸收利用，对促进低碳社会的构建和环境的保护具有重要意义。

已知C2H4(g)＋3O2(g)===2CO2(g)＋2H2O(g) ΔH＝a kJ·molN2(g)＋O2(g)===2NO(g) ΔH＝b kJ·mol H2O(l)===H2O(g) ΔH＝c kJ·mol则C2H4(g)＋6NO(g)解析 已知：

①已知C2H4(g)＋3O2(g)===2CO2(g)＋2H2O(g) ΔH＝a kJ·mol

②N2(g)＋O2(g)===2NO(g) ΔH＝b kJ·mol ③H2O(l)===H2O(g) ΔH＝c kJ·mol

根据盖斯定律：将方程式①－3×②－2×③得C2H4(g)＋6NO(g)

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3N2(g)＋2CO2(g)＋2H2O(l)的反应热ΔH＝________。

3N2(g)＋2CO2(g)＋2H2O(l)

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的ΔH＝(a－3b－2c) kJ·mol；故答案为：(a－3b－2c) kJ·mol。

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答案 (a－3b－2c) kJ·mol

3.(2019·台州一模节选)烟气(主要污染物SO2、NO、NO2)的大量排放造成严重的大气污染，国内较新研究成果是采用以尿素为还原剂的脱酸脱硝一体化技术。脱硫总反应：SO2(g)＋1

CO(NH2)2(aq)＋2H2O(l)＋O2(g)===(NH4)2SO4(aq)＋CO2(g)。已知该反应能自发进行，这条件是

2________(填“高温”、“低温”或“任何温度”)。

1

解析 脱硫总反应：SO2(g)＋CO(NH2)2(aq)＋2H2O(l)＋O2(g)===(NH4)2SO4(aq)＋CO2(g)，ΔS＜

20，已知该反应能自发进行，ΔH－TΔS＜0，ΔH＜0，且低温下反应自发进行，故答案为：低温。 答案 低温

4.(2019·浙江余姚3月模拟节选)NH3可用于烟气的脱硝，与烟气中的NO反应生成为N2(g)和H2O(g)。

已知NH3(g)的标准燃烧热为－382.8 kJ/mol；N2(g)＋O2(g)===2NO(g) ΔH＝＋180.8 kJ/mol；H2O(g)===H2O(l) ΔH＝－44 kJ/mol，则NH3(g)与NO(g)合成N2(g)和H2O(g)的热化学方程式为__________________________________________

__________________________________________________________________。 解析 4NH3(g)＋3O2(g)===2N2(g)＋6H2O(l) ΔH＝－1 531.2 kJ/mol ①；

N2(g)＋O2(g)===2NO(g) ΔH＝＋180.8 kJ/mol ②； H2O(g)===H2O(l) ΔH＝－44 kJ/mol ③

根据盖斯定律将方程式①－3×②－6×③得：4NH3(g)＋6NO(g)===5N2(g)＋6H2O(g) ΔH＝＋1 809.6 kJ/mol。

答案 4NH3(g)＋6NO(g)===5N2(g)＋6H2O(g) ΔH＝＋1 809.6 kJ/mol

5.(2019·浙江宁波3月模拟节选)甲醇水蒸气催化重整反应是生产氢气的有效方法之一。CH3OH(g)＋H2O(g)

CO2(g)＋3H2(g) ΔH该反应包括如下两个过程：

CO(g)＋2H2(g) ΔH1

CO2(g)＋H2(g) ΔH2

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Ⅰ.甲醇分解：CH3OH(g)

Ⅱ.水蒸气变换：CO(g)＋H2O(g)

对于气相反应，用某组分(B)的平衡压强(pB)代替物质的量浓度(cB)也可表示平衡常数(记作

Kp)，甲醇分解与水蒸气变换反应Kp随温度变化见下表。

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