刚石转化成石墨是自发进行的过程。物质能量越高越不稳定,金刚石比石墨能量高,石墨稳定。
9.已知在等温等压条件下,化学反应方向的判据为
ΔH-TΔS<0 反应能自发进行
ΔH-TΔS=0 反应达到平衡状态
ΔH-TΔS>0 反应不能自发进行
设反应A===D+E ΔH-TΔS=(-4 500+11T) J·mol-1,要防止反应发生,温度必须( )
A.高于409 K B.低于136 K
C.高于136 K而低于409 K D.低于409 K
解析:选A。若防止反应发生需使ΔH-TΔS>0,即11T>4 500,则T>409。
10.向锥形瓶中加入约20 g NH4Cl晶体,在一小木块上洒少量水,将锥形瓶放在木块上,再向其中加入约40 gBa(OH)2·8H2O,用玻璃棒将固体充分混合均匀,静置。
回答下列各问题:
(1)拿起锥形瓶时发现________________,证明该反应的ΔH________0(填">"或"<")。
(2)写出反应的化学方程式:
________________________________________________________________________
________________________________________________________________________,
该反应中有________生成,可证明ΔS________0(填">"或"<")。
(3)下列变化过程与该实验中的焓变和熵变相同的是________。
A.NH4NO3溶于水 B.CaCO3的分解反应
C.NaOH溶于水 D.甲烷的燃烧
解析:(3)该实验中反应方程式的特点为ΔH>0,ΔS>0,因此A、B符合,C、D项中反应的ΔH<0。
答案:(1)锥形瓶"粘"在木块上 >
(2)2NH4Cl+Ba(OH)2·8H2O===BaCl2+2NH3↑+10H2O 气体 > (3)AB
11.已知甲烷隔绝空气在不同温度下可能发生如下两个反应: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,在图书馆查到如下热力学数据:
反应①的ΔH(298 K)=+74.848 kJ·mol-1,
ΔS(298 K)=80.674 J·(mol·K)-1;
反应②的ΔH(298 K)=+376.426 kJ·mol-1,
ΔS(298 K)=220.211 J·(mol·K)-1。
已知焓变和熵变随温度变化很小。请帮助这位同学考虑如下问题:
(1)判断该反应是高温自发还是低温自发?________。(填"高温"或"低温")
(2)判断此反应自发进行由焓变还是熵变决定?________。(填"焓变"或"熵变")
(3)通过计算判断此反应在常温下能否自发进行。
(4)求制取炭黑的允许温度范围。
(5)为了提高甲烷的碳化程度,你认为下面四个温度中最合适的是________。