高中化学 第二章 第四节 化学反应进行的方向学案 新人教版选修41
人教版高二化学选修4第二章第四节 化学反应进行的方向 素养达标练
第四节 化学反应进行的方向一、选择题1.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 ℃、100 kPa 的室内保存,它是否会变成灰锡而不能再继续使用(已知在0 ℃、100 kPa 条件下白锡转化为灰锡的反应焓变和熵变分别为ΔH =-2180.9 J·mol -1,ΔS =-6.61 J·mol -1·K -1,当ΔH-T ΔS <0时能自发反应)( )。
A.会B.不会C.不能确定D.升高温度才会2.下列关于化学反应熵变的叙述正确的是( ) A.化学反应的熵变与反应的方向无关 B.化学反应的熵变直接决定了反应的方向 C.熵值增大的反应都是混乱度增大的反应 D.熵值增大的反应都能自发进行 3.下列过程属于非自发的是( ) A .水由高处向低处流 B .煤炭的燃烧 C .铁在潮湿空气中生锈D .室温下水结成冰4.能用能量判据判断下列过程方向的是( ) A .水总是自发地由高处往低处流B .放热反应容易自发进行,吸热反应不能自发进行C .有序排列的火柴散落时成为无序排列D .多次洗牌以后,扑克牌毫无规律的混乱排列的几率大 5.下列对化学反应预测正确的是( )6.分析下列反应,在任何温度下均能自发进行的是( ) A .2N 2(g)+O 2(g)===2N 2O(g) ΔH =-163 kJ·mol -1B .Ag(s)+12Cl 2(g)===AgCl(s) ΔH =-l27 kJ·mol -1C .HgO(s)===Hg(l)+12O 2(g) ΔH =+91 kJ·mol -1D .H 2O 2(l)===12O 2(g)+H 2O(l) ΔH =-98 kJ·mol -1 7.下列说法正确的是 ( )A .凡是放热反应都是白发的,因为吸热反应都是非自发的B .自发反应的现象一定非常明显,非自发反应的熵一定减小C .常温下,反应C(s)+CO 2(g) ===2CO(g)不能自发进行,则该反应的ΔH >0D .反应2Mg(s)+COΔ2(g)===C(s)+2MgO(s)能自发进行,则该反应的ΔH >0 8.某反应2AB(g)C(g)+3D(g)在高温时能自发进行,其逆反应在低温能自发进行,则该反应的正反应的ΔH 、ΔS 应为( )A .ΔH <0、ΔS >0B .ΔH <0、ΔS <0C .ΔH >0、ΔS >0D .ΔH >0、ΔS <09.实现“节能减排”和“低碳经济”的一个重要课题就是如何将CO 2转化为可利用的资源。
高中化学 选修4第二章第四节化学反应进行的方向(中档)
选修4第二章第四节化学反应进行的方向(中档原创)第I卷(选择题)一、单选题1.25℃和1.01×105Pa时,反应2N2O5(g)4NO2(g)+O2(g)△H=+56.76kJ/mol自发进行的原因是A.是吸热反应B.是放热反应C.是熵减少的反应D.熵增大效应大于能量效应【答案】D2.碳铵(NH4HCO3)在室温下就能自发地分解产生氨气,下列有关说法中正确的是:A.碳铵分解是因为生成了易挥发的气体,使体系的熵增大 B.碳铵分解是因为外界给予了能量C.碳铵分解是吸热反应,根据焓判据,不能自发分解 D.碳酸盐都不稳定,都能自发分解【答案】A3.已知下列过程都能自发进行,其中不能用“焓判据”解释的是A.2Na(s)+Cl2(g)=2NaCl(s) ΔH<0B.C3H8(g)+5O2(g)=3CO2(g)+4H2O(l) ΔH<0C.2NH4Cl(s)+Ca(OH)2(s)=2NH3(g)+CaCl2(s)+2H2O(l) ΔH>0D.2Mg(s)+O2(g)=2MgO(s) ΔH<0【答案】C4.下列说法正确的是A.2NO(g)+2CO(g)===N2(g)+2CO2(g)在常温下能自发进行,则该反应的ΔH>0B.反应NH3(g)+HCl(g)===NH4Cl(s)在室温下可自发进行,则该反应的ΔH<0C.CaCO3(s)===CaO(s)+CO2(g)室温下不能自发进行,说明该反应的ΔH<0D.常温下,反应C(s)+CO2(g)===2CO(g)不能自发进行,则该反应的ΔH<0【答案】B5.下列自发反应可以用熵判据来解释的是A.2NO2(g)=N2O4(g) ΔH=-56.9 kJ·mol-1B.2N2O5(g)=4NO2(g)+O2(g) ΔH=+56.7 kJ·mol-1C.N2(g)+3H2(g)=2NH3(g) ΔH=-92.3 kJ·mol-1D.2H2(g)+O2(g)=H2O(l) ΔH=-285.8 kJ·mol-1【答案】B6.在恒温、恒压下,下列有关某反应的判断中,正确的是A.若其ΔH>0,ΔS>0,则其一定是自发反应B.若其ΔH<0,ΔS<0,则其一定是自发反应C.若其ΔH<0,ΔS>0,则其一定是自发反应D.若其ΔH>0,ΔS<0,则其一定是自发反应【答案】C7.水煤气的主要成分为CO和H2,工业上常利用CH4和H2O来制备水煤气,原理为CH4(g)+H2O (g)=CO(g)+3H2(g)△H>0。
高二化学人教版选修四第二章第4节《化学反应进行的方向》知识点总结
第4节化学反应进行的方向1.自发过程和自发反应(1)自发过程①定义自发过程是指在一定条件下不需要外力作用就能自动迚行的过程.非自发过程是指在一定条件下,需要外界做功才能迚行的过程,比如利用水泵可以将水从低处抽向高处,通电可将水分解为氢气和氧气.②特征自发过程有明确的方向性,要逆转必须借助外界做功;具有做功的本领;自发变化的最大限度是体系的平衡状态.③实例a.自然界中的水由高处往低处流,而不会自动从低处往高处流.b.物理学中研究的电流总是从电位高的地方向电位低的地方流动.c.日常生活中,气温一升高,冰雪自动融化.(2)自发反应在给定的一组条件下,一个反应可以自发地迚行,就称为自发反应.例如镁条燃烧、酸碱中和、铁器暴露在潮湿的空气中会生锈、甲烷或氢气与氧气的混合气体遇明火就燃烧、Zn与CuSO4溶液会自动反应生成Cu和ZnSO4等,这些反应都是自发的,其逆过程就是非自发的.【说明】:反应的自发性也受到外界条件的影响.比如常温下石灰石分解生成生石灰和二氧化碳的反应是非自发的,但在1273K时,这一反应就是自发反应.2.反应的焓变与反应方向自发过程的体系总是趋向于从高能量状态转变为低能量状态(这是体系会对外部做功或释放能量),表现为焓变2N2O5(g)=4NO2(g)+O2(g)但在较高的温度下CaCO3(s)CaO(s)+CO2(g)但也有很多吸热反应能自发迚行,因此,只根据焓变来判断反①能量判据也称为焓判据.②自发过程有趋向于最低能量状态的倾向.③对于封闭体系,在恒压和不做功的情况下发生变化,吸收或放出的热量等于体系的焓变.3.熵变与反应方向(1)熵与熵变①熵:在密闭条件下,体系自发地从有序转变为无序的倾向,这种推动体系变化的因素称为熵.熵是衡量一个体系混乱度的物理量,符号为S,单位是J/(mol∙K).熵值越大,体系的混乱度越大.【规律】影响物质熵值大小的因素:①同一条件下,不同的物质熵值不同;②同一种物质的熵值与其聚集状态以及外界条件有关,气态时熵值越大,液态时次之,固态时最小;③物质的量越大,分子数越多,熵值越大.∆.②熵变:发生化学反应时物质熵的变化,符号为S(2)熵增加原理①熵增加原理自发过程的体系趋向于有序转变为无序,导致体系的熵增加,叫做熵增加原理,也是反应方向判断的熵判据.②常见的熵增加过程固体的溶解过程、气体的扩散过程、水的汽化过程以及墨水的扩散过程都是体系混乱度增大的过程,即熵增加的过程.③常见的熵增加反应产生气体的反应以及气体物质的量增大的反应,熵变通常都是正值,为熵增加反应.比如以下反应:∆= +169.6J/(mol∙K)CaCO3(s)=CaO(s)+CO2(g) S∆= +133.8J/(mol∙K)C(石墨,s)+H2O(g)=CO(g)+H2(g) S(3)反应的熵变与反应方向∆= +57.6J/(mol∙K)①熵增加的反应大多能在常温常压下自发迚行.如2H2O2(aq)=2H2O(l)+O2(g) S②有些熵增加的反应在常温常压下不能自发迚行,但在较高温度下可自发迚行.如CaCO 3(s)=CaO(s)+CO 2(g) S ∆= +169.6J/(mol ∙K)③有些熵减小的反应(S ∆<0)在一定条件下也可以自发迚行.比如铝热反应:2Al(s)+Fe 2O 3(s)=Al 2O 3(s)+2Fe(s) S ∆= -39.35J/(mol ∙K)结论:事实证明,熵变是反应能否自发迚行的又一个因素,但也不是唯一的因素,只根据熵变来判断反应迚行的方向也是不全面的.4.化学反应方向的判断方法(1)化学反应方向的判断焓变(H ∆)和熵变(S ∆)都与反应的自发性有关,却又都不能独立地作为反应自发性的判据.因此要判断反应迚行的方向,必须综合考虑体系的焓变和熵变.体系的自由能变化(G ∆,kJ/mol)是由能量判据和熵判据组合成的复合判据.它不仅与H ∆、S ∆有关,还与温度T 有关,其表达式为G ∆=H ∆-T S ∆,G ∆是恒温、恒压下判断化学反应自发性的判据,其规律是:(1)由不稳定物质向稳定物质转变2NaHCO 3=====△Na 2CO 3+CO 2↑+H 2O(稳定性:Na 2CO 3>NaHCO 3)(2)对于复分解反应类型的离子反应,一般是由易电离的物质向难电离的物质转变,或向离子浓度减小的方向转变. ①由溶解度大的物质向溶解度小的物质转变.Na 2SO 4+CaCl 2=CaSO 4↓+2NaClCaSO 4+Na 2CO 3=CaCO 3+Na 2SO 4所以溶解度大小为:CaCl 2>CaSO 4>CaCO 3.②由强酸(碱)向弱酸(碱)转变.HCl+CH 3COONa=CH 3COOH+NaCl2CH 3COOH+Na 2CO 3=2CH 3COONa+CO 2↑+H 2O所以酸性的强弱为:HCl>CH 3COOH>H 2CO 3.(3)由难挥发性(高沸点)物质向易挥发性(低沸点)物质转变.①由难挥发性酸向易挥发性酸转变.H 2SO 4(浓)+NaCl=====△NaHSO 4+HCl ↑(H 2SO 4(浓)比盐酸难挥发).②由高沸点的金属向低沸点的金属转变. 2RbCl+Mg −−→−熔融MgCl 2+2Rb ↑(沸点:Mg>Rb). (4)由氧化性(还原性)强的物质向氧化性(还原性)弱的物质转变.2FeCl 3+2KI=2FeCl 2+2KCl+I 2 2FeCl 2+Cl 2=2FeCl 3所以氧化性强弱为:Cl 2>FeCl 3>I 2.。
高中化学教学课例《选修4第二章第四节化学反应进行的方向》课程思政核心素养教学设计及总结反思
<0 不是判断反应方向的唯一标志。
2.知道△S>0 有利于化学反应的自ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ进行,但不
是判断反应方向的唯一标志。
3.初步形成对化学反应自发过程的基本认识,知道
化学反应是否自发同时取决于△H 和△S 两个因素的影 教学目标
响。
过程与方法:
1.通过学生已有知识及日常生活中的实例,使学生
构建化学反应方向的判据;学会运用比较、归纳、概括
【教师】
让学生明确焓变不是影响化学反应方向的唯一因
素,还有其他因素。
本节课的亮点是对 Ba(OH)2 固体与 NH4Cl 固体反应
课例研究综 的实验进行了改进,改进之后的实验不但操作简单而且
述
通过触摸保鲜袋学生能更直接的感受到吸热反应使温
度降低。且趣味性更强。
熵及“熵增原理”内容较抽象、学生学习时陌生感较强。
因此在教学中通过引入实际生活中相应的现象,为学生 学生学习能
提供认知的感性材料,以利于学生对熵变和熵增原理进 力分析
行探讨。在科学方法上,作为高二理科生对常见的科学
方法有一定程度的认识,对科学探究的一般过程也有一
定的体验。以及对探究结果作出科学合理的解释,延伸
高中化学教学课例《选修 4 第二章第四节化学反应进行的方 向》教学设计及总结反思
学科
高中化学
教学课例名
《选修 4 第二章第四节化学反应进行的方向》
称
教学重点:焓减和熵增与化学反应方向的关系
教材分析
教学难点:利用自由能△G 判断化学反应自发进行
的方向
知识与技能:
1.知道△H<0 有利于化学反应的自发进行,但△H
2)为了让反应顺利发生预先加入少量水
3)为了让两者混合均匀和更直观地感知实验现象,
人教版化学反应原理全册教案
普通高中化学新课程人教版选修4化学反应原理 第一章 化学反应与能量第一节 化学反应与能量的变化 教案学校:授课教师:所用课时:2课时 授课班级教学目标(一)知识与技能(1)了解反应热和焓变的含义(2)理解吸热反应和放热反应的实质 (3)书写表示化学反应热的化学方程式 (二)过程与方法从化学反应的本质即旧键断裂与新键形成的角度研究反应热产生的原因 (三)情感态度与价值观通过了解简单过程中的能量变化中的热效应教学重点和难点(一)教学重点(1)理解吸热反应和放热反应的实质 (2)书写表示化学反应热的化学方程式 (二)教学难点书写表示化学反应热的化学方程式教学用具多媒体课件教 学 预 设教学生成核心环节活动设计设计意图环节一复习必修相关内容教师活动学生活动提问:1、你所知道的化学反应中有哪些是放热反应?什么是放热反应?能作图吗?2、你所知道的化学反应中有哪些是吸热反应?什么是吸热反应? 能作图吗?复习回忆,总结归纳,分析作图做好必修与选修的衔接教学环节二 反应热与焓变 化学反应过程中所释放或吸收的能量,都可以热量(或换算成相应的热量)来表述,叫做反应热,又称为“焓变”。
符号: ΔH ,单位:kJ/mol 或 kJ•mol -1∆H 为“-” 为放热反应∆H 为“+”讨论、思考、提问准确无误地 掌握概念核心环节 活动设计意图环节三教师活动学生活动相同的。
化学反应的反应热只与反应体系的始态和终态有关,而与反应的途径无关。
环节三盖斯定律的应用讲评练习:1同素异形体相互转化但反应热相当小而且转化速率慢,有时还很不完全,测定反应热很困难。
现在可根据盖斯提出的观点“不管化学反应是一步完成或分几步完成,这个总过程的热效应是相同的”。
已知P4(s、白磷)+5O2(g)=P4O10(s);ΔH = -2983.2 kJ/molP(s、红磷)+5/4O2(g)=1/4P4O10(s);ΔH = -738.5 kJ/mol试写出白磷转化为红磷的热化学方程式________________。
高二化学选修四第二章-第四节-化学反应进行的方向
第四节化学反应进行的方向一、自发过程与自发反应1.自发过程(1)含义:在确定条件下,不用借助于外力就可以自动进行的过程。
(2)特点:①体系趋向于从高能状态转变为低能状态(体系对外部做功或者释放热量)。
②在密闭条件下,体系有从有序自发转变为无序的倾向。
2.自发反应在给定的一组条件下,一个反应可以自发地进行到显著程度。
二、化学反应进行方向的判据1.焓判据(能量判据)放热反应过程中体系能量降低,因此具有向最低能量状态进行的倾向,科学家提出用焓变(能量改变)来推断反应进行的方向,这就是焓判据(能量判据)。
2.熵判据(1)熵:用来度量体系混乱程度的物理量。
熵值越大,混乱程度越大。
符号为S。
单位:J·mol-1·K -1。
(2)熵值大小的比较:同一种物质在不同状态时的熵值大小为S(g)>S(l)>S(s)。
(3)熵增原理:在与外界隔绝的体系中,自发过程将导致体系的熵增大,即熵变(符号ΔS)大于零。
(4)熵判据:用熵变来推断反应进行的方向。
3.复合判据过程的自发性只能用于推断过程的方向,不能确定过程是否确定会发生和过程发生的速率。
综合考虑焓判据和熵判据的复合判据,将更适合于全部的过程,只依据一个方面来推断反应进行的方向是不全面的。
学问点一自发过程与自发反应1.下列过程是非自发的是()A.水由高处向低处流B.自然气的燃烧C.铁在潮湿的空气中生锈D.水在室温下结冰答案 D解析自然界中水由高处向低处流、自然气的燃烧、铁在潮湿的空气中生锈、冰在室温下溶化,都是自发过程,其逆过程都是非自发过程。
2.试验证明,多数能自发进行的反应都是放热反应。
对此说法的理解正确的是()A.全部的放热反应都是自发进行的B.全部的自发反应都是放热的C.焓变是影响反应是否具有自发性的一个重要因素D.焓变是确定反应是否具有自发性的惟一判据答案 C解析多数能自发进行的反应都是放热反应,但并不是全部能自发进行的反应都是放热反应,既然说“多数”,必定存在特例,所以只能说焓变是影响反应是否具有自发性的一个重要因素,但不是惟一因素。
人教版高二化学选修四化学反应进行的方向(荐)
• 在自然科学领域,化学反应是按熵增 的方向进行的;在生命科学领域,动植 物的生命发展是按熵增方向进行的;在 社会科学领域,人类社会的发展进步是 按熵增方向进行的。
熵与环境
熵增就是污染
熵与生命:
熵与社会
熵增就是社会混乱
生命的基本特征是新陈代谢,从熵的角度看新陈
代谢实际上是生命体汲取低熵排出高熵物质的过程。 当系统的总熵变小于零时,生命处在生长、发育的阶 段,向着更加高级有序的结构迈进。当总熵变为零时, 生命体将维持在一个稳定、成熟的状态,而总熵变大 于零的标志则是疾病、衰老、死亡。
(2)熵变:用△S表示。 △S=S生成物总熵-S反应物总熵
(3)熵判据:体系趋向于由有序状态转变为无 序状态,即混乱度增加( △S>0)。且△S 越大,越有利于反应自发进行。
在与外界隔离的体系中,自发过程将 导致体系的熵增大( △S>0) ,这个 原理叫做熵增原理。又称为熵判据。
➢ 物质熵值的特点
低温对此类反应有利 高温对此类反应不利
NH4Cl(s) == NH3(s) + HCl(g)
H > 0
S > 0
高温对此类反应有利 低温对此类反应不利
➢ 知识回顾
化学反应与能量的变化 (焓判据) △H < O有利于反应自发进行
化学反应与熵值的变化 (熵判据) △S > O有利于反应自发进行
“焓”与“熵”共同对化学反应的自发性产生影响
(3) 2N2O5(g)=4NO2(g)+O2 (g) (4) (NH4) 2CO3(s) = NH4HCO3(s)+NH3(g)
△H ﹥ O 吸热反应
结论:△H < O有利于反应自发进行, 但自发反应不一定要△H < O
新人教版化学选修4第二章第四节化学反应进行的方向课件
食盐放入水中会自发溶解;
酸碱混合会自发中和。 火柴盒中的火柴棒散落出来 会自发混乱等;
电 流
一、自发过程和自发反应
自发过程:在一定条件下,不借助外部力量就能 自动进行的过程。 自发反应:在一定条件下,不需外界持久帮助就
能自动进行的反应,称为自发反应 。
阅读课本P34 然后交流与讨论:
(NH4)2CO3(s)=NH4HCO3(s) + NH3(g) △H> 0 NH HCO (s) =NH (g) + H O(l)+ CO (g) △H>
4 3 3 2 2
0
观 察 与 思 考
2NH4Cl(s) + Ba(OH)2· 8 H2O(s)
=NH3(g) + BaCl2(aq) + 10H2O(l)
共同特点:△H<O
即放热反应一般具有自发进行的倾向
放热反应使体系能量降低,能量越低越 稳定,△H<O 有利于反应自发进行。
能量判据:体系趋向于从高能状态转变为低 能状态(△H<0)。 对于化学反应而言,放热过程中体系能量降 低,因此有自发进行的倾向,且放出的热量 越多,体系能量降低越多,反应越完全。
1、同一物质气态时熵值最大,液态较小,固态时最小。 2、固体的溶解过程、品红扩散过程和气体扩散过程。 3、产生气体的反应和气体的物质的量增加的反应。
教材P35【学与问】 发生离子反应的条件之一 是产生气体,请你利用熵判椐进行解释?由此 你对于理论的指导作用是否有新的体会? 由于反应中生成气体是熵增大的过程,所以增 大了反应的自发性。与之类似的如用浓磷酸与食 盐固体反应制取HCl气体,对复分解反应来说看 似矛盾,但生成了HCl气体,是熵增大的过程, HCl脱离反应体系,使得反应得以正常进行。在 熔融态,用金属钠与KCl反应制取钾,把反应温 度控制在金属钾的沸点以上,使钾以气体形式产 生,既是熵增大的过程,又是减少生成物浓度平 衡向正反应方向移动的过程等,都是利用理论知 识来解释使看似不能发生的反应得以进行。
2020年选修4人教版 第二章 第四节 重点问题讲解——自发过程和自发反应(学案及训练)
2020年选修4人教版 第二章 第四节 重点问题讲解——自发过程和自发反应(学案及训练)【交流讨论】如图打开活塞,左侧水会自发地流向右侧,直到两边水面相平。
1.下列反应可以自发进行:NaOH(aq)+HCl(aq)===NaCl(aq)+H 2O(l);2Na(s)+2H 2O(l)===2NaOH(aq)+H 2(g);2Al(s)+6HCl(aq)===2AlCl 3(aq)+3H 2(g);CaO(s)+H 2O(l)===Ca(OH)2(aq)。
上述反应是吸热反应还是放热反应?试从能量角度归纳自发反应的特征。
提示 这些反应都是放热反应,即体系趋向于从高能状态变为低能状态,这是自发反应的特征之一。
2.我们知道,固体硝酸铵溶于水要吸热,室温下冰块的溶解过程要吸热,Ba(OH)2·8H 2O 与NH 4Cl 反应要吸热,这些过程或反应都是自发的,是什么因素决定它们能自发进行?试归纳自发反应的另一特征。
提示 上述自发过程或反应与能量状态的高低无关,受另一种能够推动体系变化的因素的影响,即体系有从有序自发地转变为无序的倾向,这是自发反应的特征之一。
3、熵判据(1)熵:用来量度体系混乱程度的物理量。
熵值越大,混乱程度越大。
符号为S 。
(2)熵增原理:在与外界隔绝的体系中,自发过程将导致体系的熵增大,即熵变(符号ΔS )>零。
(3)熵判据:体系有自发地向混乱度增加(即熵增)的方向转变的倾向,因此可用熵变来判断反应进行的方向。
(4)熵变与化学反应进行方向的关系①许多熵增的反应是自发的,如:2KClO 3=====MnO 2△2KCl +3O 2↑;CaCO3+2HCl===CaCl2+H2O+CO2↑等。
②有些熵减的反应也可以自发进行,如:Ca(OH)2(aq)+CO2(g)===CaCO3(s)+H2O(l)。
4.复合判据(1)复合判据为体系的自由能变化(符号为ΔG,单位为kJ·mol-1),综合考虑了焓变和熵变对体系的影响,可用于化学反应自发进行方向的判断,ΔG=ΔH-TΔS。
【化学】人教版选修4 第二章 第四节 化学反应进行的方向
向弱转变,也能自发进行。
答案:B
【变式训练】 1.已知 CuSO4 溶液分别与 Na2CO3 溶液、Na2S 溶液的反应 情况如下:
(1)CuSO4+Na2CO3:
- Cu2++CO2 3 +H2O===Cu(OH)2↓+CO2↑(主要) - Cu2++CO2 3 ===CuCO3↓(次要)
(2)CuSO4+Na2S: Cu2 +S2 ===CuS↓(主要)
(2)有些熵增加的反应在常温、常压下不能自发进行,但在 较高温度下可以自发进行。 例如:CaCO3(s)===CaO(s)+CO2(g); C(s,石墨)+H2O(g)===CO(g)+H2(g)。 (3)在一定条件下,一些熵减小的反应,也可以自发进行。 如 :高温下 , 2Al(s) + Fe2O3(s)===Al2O3(s) + 2Fe(s) ; Ba(OH)2(aq)+H2SO4(aq)===BaSO4(s)+H2O(l)。 焓变和熵变都是影响和决定化学反应进行方向的因素,但 都不是唯一因素。
第四节 化学反应进行的方向
1.自发过程 (1)含义:在一定条件下,________________________ 就可 不用借助于外力 以自动进行的过程。 (2) 特 点 : ① 体 系 趋 向 于 从 ____________ 状态转变为 高能 ________ 或者________ 低能 状态(体系对外部________ 做功 释放 热量)。②在
系的熵________ 增大 ,即熵变(符号ΔS)________ 大于 零。
③熵值大小的比较:同一种物质不同状态时熵值大小为 S(g)______ S(l)____ > > S(s)。 ④熵判据:体系有自发地向混乱度________( 即________) 增加 熵增 的方向转变的倾向,因此可用________ 来判断反应进行的方向。 熵变
高中化学人教版选修四第二章第四节 化学反应进行的方向
低温可行
高温可行
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CaCO3(s)====CaO(s)+CO2(g)
小结
∆G=∆H-T∆S ∆H﹤0,∆S﹥0 ∆H﹥0,∆S﹤0 ∆H﹤0 ,∆S﹤0 ∆H﹥0, ∆S﹥0 反应能自发进行 反应不能自发进行 低温时自发,高温时非自发 高温时自发,低温时非自发
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注意
指持续性 干扰
1.在讨论过程的方向时,指的是没有外界干扰时
16
三、焓变与熵变对反应方向的共同影响
1.体系自由能变化(符号∆G,单位为kJ/mol) ∆G=∆H-T∆S
2.反应进行方向的判断方法(恒温、恒压)
∆G =∆H-T∆S﹤0 (即∆H﹤0,∆S﹥0)反应能自发进行。 ∆G =∆H-T∆S=0 反应达到平衡状态。 ∆G =∆H-T∆S﹥0 (即∆H﹥0,∆S﹤0)反应不能自发进行。
21
1.下列说法中,正确的是 (
AB
)
A.化学反应总是伴随着能量的变化
B.能够自发进行的反应不一定都是放热反应
C.只有放热反应才能够自发进行 D.能够自发进行的反应就一定能够发生并完成
22
2.下列说法正确的是(
D)
A.放热反应一定是自发进行的反应 B.吸热反应一定是非自发进行的
C.自发进行的反应一定容易发生
时体系会对外部做功或释放热量)。
能量判据又称焓判据,即∆H﹤0的反应有自发进行的倾向, 焓判据是判断化学反应进行方向的判据之一。 对于化学反应而言,绝大多数的放热反应能自发进行,
且放出的热量越多,体系能量降低越多,反应越完全
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(1)甲烷燃烧:
CH4(g)+2O2(g)====CO2(g)+2H2O(g) ∆H=-802.3 kJ/mol
化学反应进行的方向 教学设计
化学改善环境——解密汽车尾气处理的可行性一.教学背景(一)指导思想:《国务院办公厅关于新时代推进普通高中育人方式改革的指导意见》《普通高中化学课程标准(2020年版)》(二)课堂定位:素养为本的课堂教学实践二.教材分析(一)课标描述:知道化学反应是有方向的,知道化学反应的方向与反应的焓变和熵变有关。
(二)教材内容:人教版选修4第二章《化学反应速率和化学平衡》第四节化学反应进行的方向。
教学计划一课时。
认识熵及熵增原理,知道化学反应自发性与能量变化和体系混乱度有关,认识复合判据。
(三)地位和作用:继第一、二章化学反应及其能量变化、化学反应速率、化学反应的限度之后,第二章第四节学习难度较大的化学反应进行的方向的内容。
从知识结构来讲,熵及自由能知识(ΔG=ΔH-TΔS),这对高中学生来说有一定难度。
根据《普通高中化学课程标准》只要求学生“知道化学反应是由方向的,知道化学反应的方向与反应的焓变和熵变有关”,对自由能知识没有相关要求。
但是本节课内容在生产生活与科学研究中有广泛的应用及重要意义。
因此,本节知识的教学既要进行概念和原理的教学,还应兼顾与生产生活的联系,并联系科学史,让学生能初步了解化学反应的方向与焓变和熵变的关系,体会事物的发展变化往往受多种因素制约,要全面分析问题。
这对于前面及后续学习方法有着重要的启示和指导作用。
三.学情分析通过与目前高二学生交流以及已有的教学经验,学生的知识储备和可能存在问题如下:1.知识储备:通过之前章节的学习,掌握了化学反应中的能量变化,知道在常温和一定条件下能发生的放热反应与吸热反应。
具有了对化学反应从能量、速率、限度等维度研究的思想。
通过课前学习,也理解了自发过程与自反反应的概念。
学生有一定的实验能力。
2.可能存在的问题:熵和熵增原理,学生感觉陌生且较难。
改进的微型实验装置没接触过;数字化实验接触过,但没有亲自操作过,需要培训。
四.教学目标1.通过思考生活经验,认识体系能自发由高能量状态转变为低能量状态。
选修4化学反应进行的方向学案
(5)常温下,水蒸发生成水蒸气;(6)室温下冰块自动融化;
(7)铁器暴露在潮湿空气中会生锈;(8)镁条燃烧
(9)H2和O2的混合气体遇明火就燃烧… …
(二)化学反应进行的判据
1.焓判据(想想什么是焓?)
学习化学的经验告诉我们,在化学反应中,,常常是容易发生的,放热过程中体系能量,而能量越越因此具有自发进行的倾向。
3.复合判据(自由能判据)
过程的自发性只能用于判断过程的,不能确定过程是否一定会和。综合考虑和的复合判据,将更适合于所有的过程,只根据一个方面来判断反应进行的方向是不全面的。具体如下:
当ΔG=ΔH-TΔS0时,反应自发进行
当ΔG=ΔH-TΔS0时,反应不自发进行
当ΔG=ΔH-TΔS0时,反应达到平衡状态。
学习重点:焓变和熵变对化学反应自发性的影响。
学习难点:自发和非自发过程的概念;熵的概念。
二、阅读教材、自主习标(A级问题)
(一)自发过程与非自发过程
1.自发过程
非自发过程
2.自发过程的特点:体系趋向于
如、
判断下列过程是否自发
(1)氯化铵溶解于水;(2)香水香气四溢(3)酸碱中和反应;
(4)Zn与CuSO4溶液会反应生成Cu和ZnSO4;
第四节化学反应进行的方向
制作人:负责人页,30-45分钟完成导学案内容,要求书写认真、规范。
学习目标:
(1)根据定义能够判断日常生活中的自发和非自发过程。
(2)能够通过实例说明化学反应自发的内在推动力是焓变和熵变。
(3)给出化学反应ΔH、ΔS ,能够运用等温、等压下化学反应方向的判据判断化学反应是否发生。
A.CO(g)+2H2(g)=CH3OH(g)
第二章第四节化学反应进行的方向教学设计
第四节化学反应进行的方向车琳甘肃省清水县第六中学教学内容:用吉布斯自由能判断化学反应进行的方向教学目标1、知识与技能(1)、通过学生日常生活中所见所闻以及常见的化学反应,让学生了解放热反应的自发性和某些吸热过程的自发性(2)、通过“有序”和“无序”的对比,引出熵的概念(3)、通过日常生活中的见闻引导学生,使学生明确根据反应的焓变和熵变的大小,只能判断反应自发进行的可能性,不能决定反应是否一定发生或反应速率的大小。
2、过程与方法通过学生已有知识及日常生活中的见闻,使学生构建化学反应方向的判据。
学会运用比较、归纳、概括等方法对信息进行加式,构建新知识3、情感态度价值观通过日常生活中的焓变和熵变的具体实例,让学生明确化学与日常生产生活的重要关系教学重点:熵判椐,焓减与熵增与化学反应方向的关系教学难点:焓减与熵增与化学反应方向的关系教学策略:阅读讨论、谈话交流教学进程【课前研读】(提示:请同学课前务必完成!建议在网上搜索资料,搞清以下问题。
)一、自发过程(spontaneous process)和自发反应1、自发过程:在一定条件下,不需要外力作用就能自动进行的过程。
2、自发反应:在给定条件下,能自发地进行到显著程度的反应3、非自发反应:不能自发地进行,必须借助某种外力才能进行的反应。
熵”是德国物理学家克劳修斯在1850年创造的一个术语,他用它来表示任何一种能量在空间中分布的均匀程度。
能量分布得越均匀,熵就越大。
如果对于我们所考虑的那个系统来说,能量完全均匀地分布,那么,这个系统的熵就达到最大值。
热力学第二定律告诉我们,能量转换只能沿着一个方向进行,总是从高能量向低能量转换,从有序到无序,人类利用这个过程让能量做功,同时系统的熵增加,熵是一个描述系统状态的函数。
熵增加的过程,就意味着能量耗散了,从有用的能量转化向对人类无用的能量。
能量判据和熵判据的应用:1、由能量判据知∶放热过程(△H﹤0)常常是容易自发进行;2、由熵判据知∶许多熵增加(△S﹥0)的过程是自发的;3、很多情况下,简单地只用其中一个判据去判断同一个反应,可能会出现相反的判断结果,所以我们应两个判据兼顾。
【高中化学】选修四第二章第四节化学反应进行的方向
选修四第二章第四节化学反应进行的方向一、教材分析在学生学习了化学反应及其能量变化、化学反应速率、化学反应的限度之后,教材安排了难度较大的化学反应进行的方向的内容。
对于自由能知识,仅限于达到知道、了解的层次即可。
事物的发展、变化常常受多种因素的制约,通过焓变、熵变的介绍,力图使学生学会全面分析问题。
二、教学目标1.知识目标:(1)、通过学生日常生活中所见所闻以及常见的化学反应,让学生了解放热反应的自发性和某些吸热过程的自发性;(2)、通过“有序”和“无序”的对比,引出熵的概念;(3)、通过日常生活中的见闻引导学生,使学生明确根据反应的焓变和熵变的大小,只能判断反应自发进行的可能性,不能决定反应是否一定发生或反应速率的大小。
2.能力目标:(1)、通过学生已有知识及日常生活中的见闻,使学生构建化学反应方向的判据;(2)学会运用比较、归纳、概括等方法对信息进行加式,构建新知识3.情感、态度和价值观目标:通过日常生活中的焓变和熵变的具体实例,让学生明确化学与日常生活是息息相关的。
三、教学重点难点重点:熵判据难点:焓减与熵增与化学反应方向的关系四、学情分析学生在学习了化学反应速率、化学平衡及其影响因素的基础上,抽象思维能力提高很多,本节降低难度后,学生应该能掌握重点内容。
五、教学方法1.启发教学2.学案导学:见后面的学案。
3.新授课教学基本环节:预习检查、总结疑惑→情境导入、展示目标→合作探究、精讲点拨→反思总结、当堂检测→发导学案、布置预习六、课前准备1.学生的学习准备:填写学案。
2.教师的教学准备:多媒体课件制作,课前预习学案,课内探究学案,课后延伸拓展学案。
七、课时安排:1课时八、教学过程(一)预习检查、总结疑惑检查落实了学生的预习情况并了解了学生的疑惑,使教学具有了针对性。
(二)情景导入、展示目标。
教师:汽车尾气中的主要污染物是一氧化氮以及燃料不完全燃烧所产生的一氧化碳,它们是现代城市中的大气污染物,为了减轻大气污染,人们提出通过以下反应来处理汽车尾气:2NO(g) + 2CO(g) = N2(g) + 2CO2(g),你能否判断这一方案是否可行?理论依据是什么?教师:上述问题是化学反应的方向的问题。
2022学年上学期高二化学人教版(2019)选择性必修1第二章第四节化学反应进行的方向
A.熵增大
B.熵减小
C.不变
D.熵变很小
化学 选修4
新知学案导学
随堂学情检测
解析 (1)NH4NO3的爆炸反应是气态物质的物质的量增大 的化学反应:(2+4+1)-0>0,因此该过程是熵增加的过程。 (2)水煤气转化反应,气态物质的物质的量在反应前后未发生变 化:(1+1)-(1+1)=0,估计该过程的熵变很小。(3)生成臭氧 后,气态物质的物质的量减小:2-3<0,因此该过程是熵减小 的过程。
答案 (1) A (2) D (3)B
化学 选修4
新知学案导学
随堂学情检测
常见熵增过程或反应 (1)常见的熵增过程:固体的溶解,气体的扩散,水的汽化 过程等。 (2)常见的熵增加的反应:产生气体的反应,气体物质的量 增大的反应。
化学 选修4
新知学案导学
随堂学情检测
角度二 化学反应进行方向的判断
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。
化学 选修4
新知学案导学
随堂学情检测
(2)熵增原理
在与外界隔离的体系中,自发过程将导致体系的熵 ____增__大____,即熵变(符号ΔS)____大__于____零。
(3)熵判据 体 系 有 自 发 地 向 混 乱 度 ____增__加____( 即 _____熵__增___) 的 方 向 转变的倾向,因此可用_____熵__变___来判断反应进行的方向。
高中化学 人教版选修4 第二章第四节 化学反应进行的方向 教学设计、教案 、学案
第四节化学反应进行的方向1.了解放热反应的自发性和某些吸热反应的自发性。
2.通过“有序”和“无序”的对比,理解熵的概念。
3.初步了解焓变和熵变对化学反应方向的影响,能用焓变和熵变说明化学反应进行的方向。
自发过程与自发反应1.自发过程(1)含义:在一定条件下,不用借助于外力就可以自动进行的过程。
(2)特点①体系趋向于从高能状态转变为低能状态(体系对外部做功或者释放热量)。
②在密闭条件下,体系有从有序自发转变为无序的倾向。
2.自发反应在一定条件下无需外界帮助就能自发进行的反应。
1.正误判断:正确的打“√”,错误的打“×”,并阐释错因或列举反例。
语句描述正误阐释错因或列举反例(1)自发过程不需任何条件就能发生(2)水由高处向低处流属于自发过程(3)铁在潮湿空气中生锈属于非自发过程(4)从高能转变为低能的过程,一定是自发过程(5)日常生活中,气温升高时冰雪自动融化属于自发过程(2)√(3)×该过程属于自发过程(4)×不一定,如4NO2+O2===2N2O5反应放热,其不是自发过程(5)√2.自发反应一定能发生反应,而非自发反应一定不能发生反应吗?说明理由。
答案:不一定。
自发反应和非自发反应是指该反应过程是否有自发进行的倾向,而这个过程是否一定会发生则不能确定。
例如,碳的燃烧是一个自发反应,但需要借助外界条件“点燃”反应才能发生。
1.下列过程是非自发的是()A.水由高处向低处流B.室温下水结成冰C.气体从高密度处向低密度处扩散D.煤气的燃烧解析:选B。
自然界中水由高处向低处流、煤气的燃烧、气体从高密度处向低密度处扩散、室温下冰的融化都是自发过程,其逆向都是非自发的。
2.下列过程是自发进行的吸热反应的是()A.NaOH与HCl反应B.CO与O2点燃条件下发生反应C.消石灰与氯化铵晶体的反应D.SO3与H2O反应解析:选C。
题中四个反应都可自发进行,但A、B、D三项中的反应都为放热反应,只有C项是吸热反应。
人教版高中化学选择性必修1第二章第四节化学反应的调控基础课学案
第四节化学反应的调控(基础课)素养目标1.通过工业合成氨适宜条件的选择与优化,认识化学反应速率和化学平衡的综合调控在生产、生活和科学研究中的重要作用。
2.在合成氨适宜条件的讨论中,形成多角度分析化学反应和化工生产条件的思路,体会化学反应原理的应用价值。
旧知回顾知识点一合成氨条件的理论选择1.合成氨反应的特点合成氨反应:N2(g)+3H2(g)⥫⥬2NH3(g)。
已知298 K时:ΔH=-92.4 kJ·mol-1,ΔS=-198.2 J·mol-1·K-1。
(1)自发性:常温(298 K)下,ΔH-TΔS<0,能自发进行。
(2)可逆性:反应为可逆反应。
(3)熵变:ΔS<0,正反应是气体体积减小的反应。
(4)焓变:ΔH<0,是放热反应。
2.提高合成氨反应速率和平衡转化率的条件比较条件提高反应速率提高平衡转化率压强高压高压温度高温低温催化剂使用无影响浓度增大反应物浓度增大反应物浓度,降低生成物浓度温度对反应速率和平衡转化率的影响是不一致的,工业合成氨的温度要适宜。
3.数据分析根据课本表2 - 2在不同温度和压强下(初始时N2和H2的体积比为1∶3),平衡混合物中氨的含量实验数据分析,提高反应速率的条件是升高温度、增大压强;提高平衡混合物中氨的含量的条件是降低温度、增大压强。
二者在温度这一措施上是不一致的。
实验数据的分析与理论分析的结论是一致的。
1.判断正误(正确的打“√”,错误的打“×”)。
(1)充入的N2越多越有利于NH3的合成。
()(2)在合成氨的实际生产中,温度越低,压强越大越好。
()(3)在合成氨中,加入催化剂能提高原料的转化率。
()(4)增大反应物的浓度,减少生成物的浓度,可以提高氨的产率。
()(5)合成氨中在提高速率和原料的转化率上对温度的要求是一致的。
() [答案](1)×(2)×(3)×(4)√(5)×2.下列有关合成氨工业的说法正确的是()A.恒容条件下充入稀有气体有利于NH3的合成B.N2的量越多,H2的转化率越大,因此,充入的N2越多越有利于NH3的合成C.工业合成氨的反应是熵增加的放热反应,在任何温度下都可自发进行D.工业合成氨的反应是熵减小的放热反应,在常温时可自发进行D[A项,恒容条件下,充入稀有气体对平衡无影响;B项,在合成氨工业中应选择一个合适的投料比[n(N2)∶n(H2)],并不是充入的N2越多越有利于NH3的合成;C、D项,ΔH-TΔS<0时反应自发进行,而合成氨反应的ΔH<0、ΔS<0,故在常温条件下该反应能自发进行。
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化学反应进行的方向
【学习目标】
1.了解自发过程和化学反应的自发性。
2.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。
【学习过程】
1.化学反应方向与焓变的关系:
(1)能自发进行的反应多数放热(ΔH<0)。
如NaOH(aq)+HCl(aq)===NaCl(aq)+H2O(l)
、2Na(s)+2H2O(l)===2NaOH(aq)+H2(g)、CaO(s)+H2O(l)===Ca(OH)2(aq)
(2)有些吸热反应也能自发进行(ΔH>0)。
如2N2O5(g)===4NO2(g)+O2(g)、NH4HCO3(s)+CH3COOH(aq)===CO2(g)+CH3COONH4(aq)+H2O(l)
(3)有些吸热反应常温下不能自发进行,但在较高温度下则能自发进行(ΔH>0)。
如CaCO3(s)===CaO(s)+CO2(g)
(4)结论:反应的焓变是与反应进行的方向有关的因素之一,但不是决定反应能否自发进行的唯一因素。
2.化学反应方向与熵变的关系:
(1)许多熵增的反应在常温、常压下可以自发进行。
如2H2O2(aq)===2H2O(l)+O2(g)、NH4HCO3(s)+CH3COOH(aq)===CO2(g)+CH3COONH4(aq)+H2O(l)
(2)少数熵减的反应,在一定条件下也可以自发进行。
如2Al(s)+Fe2O3(s)===Al2O3(s)+2Fe(s)
(3)有些熵增的反应在常温、常压下不能自发进行,但在较高温度下可以自发进行。
如CaCO3(s)===CaO(s)+CO2(g)、C(s,石墨)+H2O(g)===CO(g)+H2(g)
(4)结论:反应熵变是与反应进行的方向有关的因素之一,但不是决定反应能否自发进行的唯一因素。
3.复合判据(自由能判据):
(1)体系的自由能变化(符号为ΔG,单位为kJ/mol)综合考虑了焓变和熵变对体系的影响,可用作化学反应自发进行的判据,ΔG=ΔH-TΔS,
①当ΔH<0,ΔS>0时,反应自发进行;
②当ΔH>0,ΔS<0时,反应不能自发进行;
③当ΔH>0,ΔS>0或ΔH<0,ΔS<0时,反应是否自发进行与温度有关,一般低温时焓变影响为主,高温时熵变影响为主。
(2)坐标图像规律:
【当堂检测】
1. 碳铵(NH4HCO3)在室温下就能自发地分解产生氨气,下列有关说法中正确的是( )
A.碳铵分解是因为生成了易挥发的气体,使体系的熵增大
B.碳铵分解是因为外界给予了能量
C.碳铵分解是吸热反应,根据焓判据,不能自发分解
D.碳酸盐都不稳定,都能自发分解
2. 25 ℃、1.01×105Pa时,反应2N2O5(g)===4NO2(g)+O2(g) ΔH=+56.7 kJ/mol,自发进行的原因是( )
A.是吸热反应B.是放热反应C.是熵减小的反应 D.熵增效应大于能量效应
3. 在化学反应A(g)+B(g)2C(g)+D(g) ΔH=Q kJ·mol-1过程中的能量变化如图所示,回答下列问题。
(1)Q________0(填“>、“<”或“=”)。
(2)熵变ΔS________0(填“>”、“<”或“=”)。
(3)该反应________自发进行(填“能”或“不能”)。
(4)升高温度平衡常数K________(填“增大”、“减小”或“不变”),平衡向________(填“正反应”或“逆反应”)方向移动。
4. 已知一个可逆反应,若正反应为自发过程,则其逆反应为非自发过程,反之亦然。
(1)已知2CO(g)CO2(g)+C(s),T=980 K时ΔH-TΔS=0。
当体系温度低于980 K时,估计ΔH-TΔS________0(填“大于”、“小于”或“等于”,下同);当体系温度高于980 K时,估计ΔH-TΔS________0。
(2)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,ΔS(298.15 K)=-75.8 J/(mol·K),设ΔH和ΔS不随
温度而变化,则此反应自发进行的温度是________。
(3)化学反应2NO(g)+2CO(g)===N2(g)+2CO2(g)在298 K、100 kPa下:ΔH=-113.0 kJ/mol,ΔS=-145.3 J/(mol·K),反应在常温下________(填“能”或“不能”)自发进行。
(4)反应2HCl(g)===H2(g)+Cl2(g),已知:HCl(g)的S=186.6 J/(K·mol),H2(g)的S=130 J/(K·mol),Cl2(g)的S=233 J/(K·mol),则该反应的ΔS=________。
5. 某化学科研小组研究在其他条件不变时,改变某一条件对反应化学平衡的影响,得到如下图象(图中p表示压强,T表示温度,n表示物质的量,α表示平衡转化率,φ表示体积分数):
分析图像,回答下列问题:
(1)在图象反应Ⅰ中,若p1>p2,则此正反应为______(填“吸热”或“放热”)反应,也是一个气体分子数__(填“减小”或“增大”)的反应,由此判断,此反应自发进行必须满足的条件________。
(2)在图象反应Ⅱ中,T1________T2(填“>”、“<”或“=”),该正反应为________(填“吸热”或“放热”)反应。
(3)在图象反应Ⅲ中,若T2>T1,则此正反应为__(填“吸热”或“放热”)反应。
(4)在图象反应Ⅳ中,若T1>T2,则该反应________(填“能”或“不能”)自发进行。
答案与解析
(1)C(s)+CO2(g)2CO(g)的反应为吸热反应,ΔH>0,则2CO(g)CO2(g)+C(s)为放热反应,ΔH<0,且该反应ΔS<0,则当T<980 K时,ΔH-TΔS<0,T>980 K时,ΔH-TΔS>0。
(2)由题给信息,要使反应能自发进行,须有ΔH-TΔS<0,即-94.0 kJ/mol-T×<0,则
T<
94.0 kJ·mol-1
75.8 J·(mol·K)-1×10-3kJ·J-1
≈1.24×103K。
(3)298 K时,ΔH-TΔS=-113.0 kJ/mol-298 K×≈-69.7 kJ/mol<0,因此常温下该反应能自发进行。
(4)ΔS=130 J/(K·mo l)+233 J/(K·mol)-2×186.6 J/(K·mol)=-10.2 J/(K·mol)。