第2课时 焓变、熵变及自发反应
命题调研(2016～2019四年大数据) 2016～2019四年考向分布 核心素养与考情预测 核心素养：证据推理、变化守恒、宏观辨识与微观探析 考情解码：本部分考点主要集中在焓变的含义、熵变的含义、自发反应的方向和条件等知识点上，主要以某一个或多个热化学方程式来考查焓变大小、熵变大小、自发反应、速率大小影响因素和平衡移动的形式出现，一般出现在加试题，题 型不确定，有选择题，也有填空题，预测2020年选考中题型应该存在变化，但考查方式不太会改变。 真题重现
1.(2019·浙江4月选考节选)水是“生命之基质”，是“永远值得探究的物质”。 1
关于反应H2(g)＋O2(g)===H2O(l)，下列说法不正确的是( )
2A.焓变ΔH<0，熵变ΔS<0
B.可以把反应设计成原电池，实现能量的转化
C.一定条件下，若观察不到水的生成，说明该条件下反应不能自发进行 D.选用合适的催化剂，有可能使反应在常温常压下以较快的速率进行
解析 氢气在氧气中燃烧生成液态水的反应是一个放热且熵减的反应，A项正确；该反应是一个自发的氧化还原反应，可以将该反应设计成原电池，将化学能转化为电能，B项正确；是否能观察到有水生成除了与反应能否自发进行有关外，还与反应的速率有关，观察不到有水生成，不能说明该条件下反应不能自发进行，C项错误；使用合适的催化剂，有可能使氢气和氧气在常温常压下快速反应，D项正确，故选C。 答案 C
2.(2018·浙江4月选考节选)乙酸乙酯一般通过乙酸和乙醇酯化合成： CH3COOH(l)＋C2H5OH(l)
浓H2SO4－1
CH3COOC2H5(l)＋H2O(l) ΔH＝－2.7 kJ·mol △
已知纯物质和相关恒沸混合物的常压沸点如下表：
纯物质 乙醇 乙酸 乙酸乙酯 沸点/℃ 78.3 117.9 77.1 恒沸混合物(质量分数) 乙酸乙酯(0.92)＋水(0.08) 乙酸乙酯(0.69)＋乙醇(0.31) 乙酸乙酯(0.83)＋乙醇(0.08)＋水(0.09) 沸点/℃ 70.4 71.8 70.2 关于该反应，下列说法不合理的是(双选)( ) A.反应体系中硫酸有催化作用
B.因为反应方程式前后物质的化学计量数之和相等，所以反应的ΔS等于零 C.因为反应的ΔH接近于零，所以温度变化对平衡转化率的影响大 D.因为反应前后都是液态物质，所以压强变化对化学平衡的影响可忽略不计
解析 根据反应方程式可知，硫酸做催化剂和吸水剂，A合理；不存在熵变为零的反应，B不合理；焓变接近于零，说明温度对于平衡移动的影响小，C不合理；因为前后均是液态物质，所以压强对于平衡影响可忽略，D合理；所以答案不合理的是BC。 答案 BC
3.(2018·浙江11月选考节选)实际生产中，常用工艺条件：Fe作催化剂，控制温度773 K、压强3.0×10 Pa，原料气中N2和H2物质的量之比为1∶2.8。 关于合成氨工艺的下列理解，正确的是________(填字母)。 A.合成氨反应在不同温度下的ΔH和ΔS都小于零
B.控制温度(773 K)远高于室温，是为了保证尽可能高的平衡转化率和快的反应速率 C.当温度、压强一定时，在原料气(N2和H2的比例不变)中添加少量惰性气体，有利于提高平衡转化率
D.基于NH3有较强的分子间作用力可将其液化，不断将液氨移去，利于反应正向进行 E.分离空气可得N2，通过天然气和水蒸气转化可得H2，原料气须经过净化处理，以防止催化剂中毒和安全事故发生
解析 A.反应放热，气体种类和物质的量减少，ΔH和ΔS都小于零，正确；控制温度远高于室温是为了保证催化剂的活性，提高反应速率，并非为了保证尽可能高的平衡转化率和快的反应速率，B错误；恒压条件充入少量惰性气体，相当于减压，平衡逆向移动，不利于提高平衡转化率，C错误；不断将氨气液化，生成物浓度降低，有利于平衡正向移动，D正确，当选；通过天然气和水蒸气转化制得的H2，由于含有CH4、CO等易燃易爆气体，容易出现安全隐患，此外CH4、CO可能会与催化剂反应，造成催化剂活性降低，所以必须经过净化处理，E正确。
7
答案选ADE。 答案 ADE
4.(2017·浙江4月选考，30节选)已知： 2Al2O3(s)===4Al(g)＋3O2(g) ΔH1＝＋3 351 kJ·mol
2C(s)＋O2(g)===2CO(g) ΔH2＝－221 kJ·mol 2Al(g)＋N2(g)===2AlN(s) ΔH3＝－318 kJ·mol
碳热还原Al2O3合成AlN的总热化学方程式是__________________________ _________________________________________________________________， 该反应自发进行的条件______________________________________________ _________________________________________________________________。 解析 2Al2O3(s)===4Al(g)＋3O2(g) ΔH1＝＋3 351 kJ·mol ① 2C(s)＋O2(g)===2CO(g) ΔH2＝－221 kJ·mol② 2Al(g)＋N2(g)===2AlN(s) ΔH3＝－318 kJ·mol ③ (①＋3×②＋2×③)/2 可得总反应。
答案 3C(s)＋Al2O3(s)＋N2(g)===2AlN(s)＋3CO(g) ΔH＝＋1 026 kJ·mol 高温 5.(1)[2015·浙江理综，28(1)]已知：乙苯催化脱氢制苯乙烯反应：
－1
－1－1
－1
－1－1
－1
化学键 键能/(kJ·mol) －1C—H 412 －1
C—C 348 C===C 612 H—H 436 计算上述反应的ΔH＝________ kJ·mol。
(2)F2与其他卤素单质反应可以形成卤素互化物，例如ClF3、BrF3等。已知反应Cl2(g)＋3F2(g)===2ClF3(g) ΔH＝－313 kJ·mol，F—F键的键能为159 kJ·mol，Cl—Cl键的键能为242 kJ·mol，则ClF3中Cl—F键的平均键能为________kJ·mol。
－1
－1
－1
－1
解析 (1)设“
－1
”部分的化学键键能为a kJ·mol，则ΔH＝(a＋348＋412×5)
－1
－1
－1
kJ·mol－(a＋612＋412×3＋436) kJ·mol＝124 kJ·mol。(2)根据ΔH与键能的关系可得：242 kJ·mol＋159 kJ·mol×3－ECl－F×6＝－313 kJ·mol，解得Cl－F键的平均
－1
－1
－1
键能为ECl－F＝172 kJ·mol。 答案 (1)124 (2)172
考向一 利用盖斯定律计算ΔH
1.(1)用CaSO4代替O2与燃料CO反应，既可提高燃烧效率，又能得到高纯CO2，是一种高效、清洁、经济的新型燃烧技术，反应①为主反应，反应②和③为副反应。 ①1/4CaSO4(s)＋CO(g)ΔH1＝－47.3 kJ·mol ②CaSO4(s)＋CO(g)③CO(g)
CaO(s)＋CO2(g)＋SO2(g) ΔH2＝＋210.5 kJ·mol
－1
－1
－1
－1
1/4CaS(s)＋CO2(g)
1/2C(s)＋1/2CO2(g) ΔH3＝－86.2 kJ·mol
CaS(s)＋CaO(s)＋6CO2(g)＋C(s)＋SO2(g)的ΔH＝________(用
反应2CaSO4(s)＋7CO(g)ΔH1、ΔH2和ΔH3表示)。
(2)已知：25 ℃、101 kPa时，Mn(s)＋O2(g)===MnO2(s) ΔH＝－520 kJ/mol S(s)＋O2(g)===SO2(g) ΔH＝－297 kJ/mol
Mn(s)＋S(s)＋2O2(g)===MnSO4(s) ΔH＝－1 065 kJ/mol SO2与MnO2反应生成无水MnSO4的热化学方程式是
________________________________________________________________。
(3)捕碳技术(主要指捕获CO2)在降低温室气体排放中具有重要的作用。目前NH3和(NH4)2CO3已经被用作工业捕碳剂，它们与CO2可发生如下可逆反应： 反应Ⅰ：2NH3(l)＋H2O(l)＋CO2(g)ΔH1
反应Ⅱ：NH3(l)＋H2O(l)＋CO2(g)
NH4HCO3(aq) ΔH2
2NH4HCO3(aq) ΔH3 (NH4)2CO3(aq)
反应Ⅲ：(NH4)2CO3(aq)＋H2O(l)＋CO2(g)
ΔH3与ΔH1、ΔH2之间的关系是：ΔH3＝________。
解析 (1)利用盖斯定律可以计算出所给反应的焓变，要学会利用所给方程式中化学计量数和反应物、中间产物的关系进行解答。根据盖斯定律，由①×4＋②＋③×2可得目标热化学方程式，故有ΔH＝4ΔH1＋ΔH2＋2ΔH3。
(2)将给定的三个热化学方程式依次编为①②③，将三个方程式按照③－①－②处理后可得热化学方程式：MnO2(s)＋SO2(g)===MnSO4(s) ΔH＝－248 kJ/mol。
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