二、非选择题

9.在冶金工业中,以C作为还原剂温度高于980 K时的氧化产物是以CO为主,低于980 K时以CO2为主。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的正、负符号为　　　　;当体系温度高于980 K时,ΔH-TΔS的正、负符号为　　　　。

解析:温度高于980 K时C的氧化产物是以CO为主,说明反应2CO(g)CO2(g)+C(s)逆向进行,因此,当体系温度高于980 K时,ΔH-TΔS的正、负符号为正;温度低于980 K时C的氧化产物是以CO2为主,说明反应2CO(g)CO2(g)+C(s)正向进行,因此,当体系温度低于980 K时,ΔH-TΔS的正、负符号为负。

答案:负　正

10.二氧化碳捕集、存储和转化是当今化学研究的热点问题之一。

(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"=",下同)0,ΔS　　　　0,在低温下,该反应　　　　(填"能"或"不能")自发进行。

(2)CO2转化途径之一是利用太阳能或生物质能分解水制H2,然后将H2与CO2转化为甲醇或其他化学品。你认为该方法需要解决的技术问题有　　　　。

a.开发高效光催化剂

b.将光催化制取的氢气从反应体系中有效分离,并与CO2发生催化转化

c.二氧化碳及水资源的供应

解析:该反应是分解反应,且CO燃烧时放热,所以该反应为吸热反应,即ΔH>0,因反应中气体的物质的量增多,所以ΔS>0。ΔH-TΔS<0时,反应可自发进行,所以在低温下,该反应不能自发进行。

答案:(1)>　>　不能　(2)ab

11.已知298 K时由石墨生成金刚石反应的ΔH=+1.895 kJ·mol-1,ΔH-TΔS=2.866 kJ·mol-1,又知石墨的熵S石=5.694 J·mol-1·K-1,求金刚石的熵S金,这两种碳的同素异形体哪种更有序?(化学反应的熵变是产物的总熵与反应物的总熵之差)

解析:石墨生成金刚石反应为C石墨C金刚石,ΔH-TΔS=ΔH-T(S金-S石)=2.866 kJ·mol-1,即+1.895 kJ·mol-1-298 K×(S金-5.694)×10-3 kJ·mol-1·K-1=2.866 kJ·mol-1,解得S金≈2.436 J·mol-1·K-1。通过上面的计算知S金

答案:S金≈2.436 J·mol-1·K-1,金刚石更有序。

12.已知甲烷隔绝空气在不同温度下有可能发生如下两个裂解反应:①CH4(g)C(s)+2H2(g),②2CH4(g)C2H2(g)+3H2(g)。某同学为了得到用天然气制取炭黑的允许温度范围和最佳温度,在图书馆查到了如下热力学数据:

①的ΔH(298 K)=+74.848 kJ·mol-1,ΔS(298 K)=80.674 J·mol-1·K-1

②的ΔH(298 K)=+376.426 kJ·mol-1,ΔS(298 K)=220.211 J·mol-1·K-1

已知焓变和熵变随温度变化很小,ΔH-TΔS>0反应不能自发进行;ΔH-TΔS<0反应能自发进行。请帮助这位同学考虑如下问题。

(1)判断以上两个反应高温自发还是低温自发:　　　　　(填"高温"或"低温")。

(2)通过计算判断反应①在常温下能否自发进行:　　　　　。

(3)求算制取炭黑的允许温度范围:　　　　　。

(4)为了提高甲烷的炭化程度,你认为下面四个温度中最合适的是　　　　　。

A.905.2 K B.927 K

C.1 273 K D.2 000 K

解析:(2)ΔH-TΔS=+74.848 kJ·mol-1-80.674×10-3 kJ·mol-1·K-1×298 K≈50.807