高中化学 专题2 化学反应速率与化学平衡 第二单元 化学反应的方向和限度 3 复合判据学案 苏教版选修4-苏教版高二选修4化学学案VIP免费

复合判据【考点精讲】很多情况下，简单地只用其中一个判据去判断一个反应，可能会出现相反的判断结果，所以应两个判据兼顾。由能量判据（以焓变为基础）和熵判据组合成的复合判据将更适合于所有的反应过程。根据△G＝△H－T△S可准确判断反应进行的方向：①△G＝ΔH－TΔS<0，反应能自发进行。②△G＝ΔH－TΔS＝0，反应达到平衡状态。③△G＝ΔH－TΔS>0，反应不能自发进行。反应是否自发进行与温度有关，一般低温时以焓变影响为主；高温时以熵变影响为主。【典例精析】例题1试判断用于汽车尾气净化的一个反应2NO（g）＋2CO（g）＝N2（g）＋2CO2（g）在298K、100kPa下能否自发进行？已知：在298K、100kPa下该反应的ΔH＝－113.0kJ·mol－1，ΔS＝－145.3J·mol－1·K－1。思路导航：ΔH－TΔS＝－113.0kJ·mol－1－298K×（－145.3J·mol－1·K－1）×10－3≈－69.7kJ·mol－1<0，可以自发进行。答案：反应可以自发进行。例题2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，现把白锡制成的器皿放在0℃，100kPa的室内存放，它会不会变成灰锡而不能再继续使用？已知：在0℃、100kPa条件下白锡转化为灰锡的反应焓变和熵变分别为ΔH＝－2180.9J·mol－1，ΔS＝－6.61J·mol－1·K－1。思路导航：ΔH－TΔS＝－2180.9J·mol－1×10－3－273K×（－6.61J·mol－1·K－1）×10－3≈－0.37kJ·mol－1<0，可以自发进行。答案：会自发变成灰锡，不能再继续使用。例题3高温时空气中的N2和O2会反应生成NO而污染大气：N2（g）＋O2（g）＝2NO（g）。试通过计算说明在1200℃的条件下，此反应能否正向自发进行？估算自发进行的最低温度是多少？已知：△H＝+180.50kJ·mol－1，△S＝247.7J·mol－1·K－1，假定反应焓变与熵变不随温度变化思路导航：根据△G＝△H－T·△S可知当△G＜0时反应是自发进行的即△H－T·△S＝+180.50kJ·mol－1－（1200＋273）K×247.7J·mol－1·K－1×10－3＝－184.362kJ·mol－1＜0所以此反应在1200℃时能自发进行自发进行的最低温度是T＝△H÷△S＝180.50kJ·mol－1÷0.2477kJ·mol－1·K－1＝728.7K所以自发进行的最低温度是728.7K答案：此反应在1200℃时能自发进行；自发进行的最低温度是728.7K。【总结提升】类型△H△S△G及反应方向反应实例1－，焓减＋，熵增－，自由能减少，任何温度下均自发进行2H2O2（l）＝2H2O（l）+O2（l）2+，焓增－，熵减＋，自由能增加，任何温度下均不能自发进行3O2（g）＝2O3（g）3+，焓增＋，熵增+，常温不能自发进行，－，高温自发进行N2O4（g）＝2NO2（g）4－，焓减－，熵减－，常温自发进行＋，高温不能自发进行N2（g）+3H2（g）＝2NH3（g）例题1现有反应：mA（g）+nB（g）pC（g），达到平衡后，当升高温度时，B的转化率变大；当减小压强时，混合体系中C的质量分数减小，则：该反应的正反应为________反应（填吸热或放热），△S_____0（填“＞”、“＝”或“＜”），由此判断，此反应自发进行的条件为_______。A.一定自发进行B.一定不能自发进行C.高温自发进行，低温不能自发进行D.低温自发进行，高温不能自发进行思路导航：可逆反应mA（g）+nB（g）pC（g），达到平衡后，当升高温度时，B的转化率变大，说明平衡正反应是吸热反应，△H>0；当减小压强时，混合体系中C的质量分数减小，说明平衡左移，正反应是气体系数减小的反应，即△S<0，由△G＝△H－T△S可知，△G>0，即一定不能自发进行。答案：吸热＜B例题2工业上一般在密闭容器中采用下列反应合成甲醇：CO（g）+2H2（g）CH30H（g）不同温度下的平衡转化率与压强的关系如图所示，该反应△H0，△S0（填“>”或“<”）该反应自发进行（填“一定能”、“一定不能”、“不一定能”）思路导航：根据方程式可知，反应的△S小于0；根据图象可知，温度越高，CO的转化率越低，所以升高温度平衡向逆反应方向移动，即正反应是放热反应；由于熵值减小，所以该反应不一定是自发进行的。答案：＜＜不一定能