题目
下列反应中,在高温下不能自发进行的是( )A. (NH4)2CO3(s)=NH4HCO3(s)+NH3(g)B. 2N2O5(g)=4NO2(g)+O2(g)C. MgCO3(s)=MgO(s)+CO2(g)D. CO(g)=C(s)+(1)/(2)O2(g)
下列反应中,在高温下不能自发进行的是( )
A. (NH4)2CO3(s)=NH4HCO3(s)+NH3(g)
B. 2N2O5(g)=4NO2(g)+O2(g)
C. MgCO3(s)=MgO(s)+CO2(g)
D. CO(g)=C(s)+$\frac{1}{2}$O2(g)
题目解答
答案
D. CO(g)=C(s)+$\frac{1}{2}$O2(g)
解析
考查要点:本题主要考查化学反应自发性的判断,需结合焓变(ΔH)和熵变(ΔS)分析不同温度下的反应趋势。
解题核心思路:
根据吉布斯自由能公式 ΔG = ΔH - TΔS,判断反应在高温下是否自发:
- ΔS > 0 时,高温有利于反应自发;
- ΔS < 0 时,高温不利于反应自发。
需逐一分析各选项的 ΔH 和 ΔS 符号,重点关注 ΔS < 0 且 ΔH > 0 的反应(高温下无法自发)。
破题关键点:
- 固体→气体,气体物质的量增加 → ΔS > 0;
- 气体物质的量减少 → ΔS < 0;
- 分解反应通常吸热(ΔH > 0),燃烧反应通常放热(ΔH < 0)。
选项分析
A. $(NH_4)_2CO_3(s) \rightarrow NH_4HCO_3(s) + NH_3(g)$
- ΔS:固体分解生成固体和气体,气体物质的量增加 → ΔS > 0。
- ΔH:分解反应需吸热 → ΔH > 0。
- 高温趋势:TΔS 增大,ΔG 可能变为负,反应自发。
B. $2N_2O_5(g) \rightarrow 4NO_2(g) + O_2(g)$
- ΔS:气体物质的量从 2 → 5,增加 → ΔS > 0。
- ΔH:分解反应吸热 → ΔH > 0。
- 高温趋势:TΔS 增大,反应更易自发。
C. $MgCO_3(s) \rightarrow MgO(s) + CO_2(g)$
- ΔS:固体分解生成固体和气体,气体物质的量增加 → ΔS > 0。
- ΔH:分解反应吸热 → ΔH > 0。
- 高温趋势:TΔS 增大,反应自发。
D. $CO(g) \rightarrow C(s) + \frac{1}{2}O_2(g)$
- ΔS:气体物质的量从 1 → 0.5,减少 → ΔS < 0。
- ΔH:CO 分解为固体和气体,需吸热 → ΔH > 0。
- 高温趋势:TΔS 为负且绝对值增大,ΔG = ΔH - TΔS 变为更大正值,反应无法自发。