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精品-迈向名师之星级题库-选修4第二章第四节化学反应进行的方向四星题1(14分)甲醇是一种重要的化工原料，在生产中有着重要的应用。工业上用天然气为原料，分为两阶段制备甲醇：（i）制备合成气：CH4(g)+H2O(g) CO(g)+3H2(g) （ii）合成甲醇：CO(g)+2H2(g)CH3OH(g) 请回答下列问题：（1）制备合成气：将1.0mol CH4和2.0mol H2O(g)通入反应室（容积为100L），在一定条件下发生反应（i）；CH4的平衡转化率与温度、压强的关系如图所示。已知100时达到平衡的时间为5min，则从反应开始到平衡，用氢气表示的平均反应速率为：v(H2) = 。图中p1 p2（填“”或“=”）。为解决合成气中H2过量而CO不足的问题，原料气中需添加CO2，发生反应如下：CO2(g)+H2(g)CO(g)+H2O(g)，为了使合成气配比最佳，理论上原料气中甲烷与二氧化碳体积比为 。（2）合成甲醇：在Cu2O/ZnO作催化剂的条件下，向2L的密闭容器中通入1mol CO(g)和2mol H2(g)，发生反应(ii)，反应过程中，CH3OH的物质的量（n）与时间（t）及温度的关系如图所示。反应（ii）需在 （填“高温”或“低温”）才能自发进行。据研究，反应过程中起催化作用的为Cu2O，反应体系中含少量的CO2 有利于维持Cu2O的量不变，原因是 （用化学方程式表示）。在500恒压条件下，请在上图中画出反应体系中n(CH3OH)随时间t变化的总趋势图。（3）工业上可通过甲醇羰基化法制取甲酸甲酯，其反应的热化学方程式为：CH3OH(g)+CO(g)HCOOCH3(g) ，科研人员对该反应进行了研究，部分研究结果如下：从反应压强对甲醇转化率的影响“效率”看，工业制取甲酸甲酯应选择的压强是 。 (填“3.5106Pa”、“4.0106Pa”或“5.0106Pa”)。实际工业生产中采用的温度是80，其理由是 。【答案】(14分)（1）0.003molL-1min-1 （2分） （1分） 3:1 （2分）（2） 低温 （1分） Cu2O+CO2Cu+CO2 （2分） （画出达平衡时间小于2s给1分；画出平衡时纵坐标高于恒容时给1分。共2分。）（3）4.0106 （2分） 低于80，反应速率较小；高于80时，温度对反应速率影响较小，又因反应放热，升高温度时平衡逆向移动，转化率降低（答出前者给1分；答出后者即给2分；）【解析】试题分析：（1）100时达到平衡的时间为5min，甲烷的转化率是0.5，则甲烷的浓度减少1.0mol0.5/100L=510-3mol/L，则氢气的浓度增加510-3mol/L3=0.015mol/L，v(H2) =0.015mol/L/5min= 0.003molL-1min-1；温度相同时，增大压强，平衡逆向移动，则甲烷的转化率减小，所以p1p2；原料气中甲烷与二氧化碳体积分别是x、y，则（i）中产生CO的体积是x，氢气的体积是3x；二氧化碳与氢气的反应中消耗氢气的体积是y，生成CO的体积是y，所以最终氢气的体积是3x-y，CO的体积是x+y，二者恰好反应的体积比CO：H2=1：2=（x+y）：(3x-y)，解得x:y=3:1；（2）反应（ii）是熵减的反应，所以若反应自发进行，则一定有0，根据G=H-TS0反应自发，S0，则T应较小，所以该反应在低温下可能自发进行；因为氧化亚铜与CO发生反应生成Cu和二氧化碳气体，所以体系内含有二氧化碳，平衡逆向移动，则不利于氧化亚铜被CO还原，从而维持Cu2O的量不变，化学方程式是Cu2O+CO2Cu+CO2；原平衡是在恒容条件下，压强减小，所以保存压强不变时，则容器的体积减小，相当于在原平衡的基础上，增大压强，平衡正向移动，则甲醇的物质的量增大，但仍是小于1mol，同时压强增大，反应速率加快，达到平衡的时间缩短，则对应的图像为；（3）根据图可知，“3.5106Pa”、“4.0106Pa”或“5.0106Pa”三种压强下，3.5106Pa时甲醇的转化率是30%，4.0106Pa是甲醇的转化率是50%，而5.0106Pa比4.0106Pa增大了1.0106Pa，但甲醇的转化率还增大不到5%，对设备的要求更高，但转化率增大的程度不大，所以最适宜的压强是4.0106Pa；根据图27-3可知，温度低于80，反应速率较小；高于80时，曲线较平缓，说明温度对反应速率影响较小，又因反应放热，升高温度时平衡逆向移动，甲醇转化率降低，所以实际工业生产中采用的温度是80。考点：考查对物质制备过程的分析，设计化学平衡，对图像的分析，反应条件的判断2按要求完成下列问题：（1）在25、101kPa下，1g甲醇（液体，分子式为CH3OH）燃烧生成CO2和液态水时放热22.68kJ。则表示甲醇燃烧热的热化学方程式为_；将该反应设计成碱性燃料电池，写出该电池的负极电极反应方程式 。（2）氢气是一种清洁能源，氢气的制取与储存是氢能源利用领域的研究热点。已知： CH4(g)H2O(g)CO(g)3H2(g) H+206.2kJmol1CH4(g)CO2(g)2CO(g)2H2(g) H-247.4 kJmol1以甲烷为原料制取氢气是工业上常用的制氢方法。CH4(g)与H2O(g)反应生成CO2(g)和H2(g)的热化学方程式为 。 （3）已知白磷、红磷燃烧的热化学方程式分别为P4(s,白磷)+ 5O2=P4O10(s)；H2986kJmol14P(s,红磷)+ 5O2=P4O10(s)；H2956kJmol1则白磷比红磷 （填“稳定”或“不稳定”）（4） 已知一定条件下A2与B2自发反应生成AB3，则反应A2(g)+3B2(g)=2AB3(g) 的S= 0，H 0 （填“”、“=”）（5）右图为电解精炼银的示意图， （填a或b）极为含有杂质的粗 银，若b极有少量红棕色气体生成，则生成该气体的电极反应式为 【答案】【解析】试题分析：燃烧热是1mol可燃物完全燃烧生成温度氧化物时放出的热量；在25、101kPa下，1g甲醇（CH3OH）燃烧生成CO2和液态水时放热22.68kJ，1mol甲醇完全燃烧生成二氧化碳和液态水放热725.8KJ燃烧热五热化学方程式为在燃料电池中，燃料做负极，氧气做正极，所以该电池的负极电极反应方程式为。（2）由盖斯定律可知（3）白磷放出的热量更多，因此白磷具有的能量比较大，能量越高越不稳定，因此红磷比白磷稳定。（4）产物气体的量小于反应物气体的量，因此混乱度S0，该反应是放热反应，因此Hb，说明压强ab,在其它条件不变时增大压强，物质的浓度增大，化学反应速率加快，所以VaVb表示；在方法一中由于反应物的原子全部转化为生成物，所以其原子利用率是100%；而方法二中原子利用率是32(32+18)100%=64%.因此方法一的原子利用率是方法二的原子利用率的100% 64% =1.56。（3）根据题意可得Co3+除去甲醇的离子方程式是6Co3CH3OHH2O=CO26Co26H。考点：考查热化学方程式和离子方程式的书写、体系的混乱程度和化学平衡状态的判断、平衡常数的表达式的书写、原子利用率的计算的知识。5下列说法正确的是A常温下，物质的量浓度均为0.1molL1Na2CO3和NaHCO3的等体积混合溶液中：2c(OH)2c(H+)3c(H2CO3)c(HCO3)c(CO32)BH0,S0的反应都是自发反应，H0,S0的反应任何条件都是非自发反应；C已知：P4(g)6Cl2(g)4PCl3(g) HakJmol1 P4(g)10Cl2(g)4PCl5(g)HbkJmol1P4具有正四面体结构，PCl5中PCl键的键能为ckJmol1,PCl3中PCl键的键能为1.2ckJmol1，由此计算ClCl键的键能 D在一定温度下，固定体积为2L密闭容器中，发生反应：2SO2(g)+O2(g)2SO3(g) H0，当v(SO2)= v(SO3)时，说明该反应已达到平衡状态【答案】A【解析】试题分析：A、根据质子守恒，对于Na2CO3溶液：c(OH)=c(H+)+2c(H2CO3)c(HCO3)；对于NaHCO3溶液：c(OH)+c(CO32)c(H+)+c(H2CO3)；两者等浓度、等体积混合后，溶液中两种溶质的物质的量相等，所以，将上述两式叠加：c(OH)=c(H+)+2c(H2CO3)c(HCO3)+ c(OH)+c(CO32)c(H+)+c(H2CO3)，移项，即得2c(OH)2c(H+)3c(H2CO3)c(HCO3)c(CO32)，正确；B、H0，S0 在较高温度下能自发，错误；C、将两个反应式分别编号为和，( - )4可得：PCl3(g)+Cl2(g)= PCl5(g) ；H。由：PCl3(g) + Cl2(g) = PCl5(g)断1个PCl键 断1个ClCl键 成1个PCl键31.2c Q 5c(3.6c + Q -5c) =， Q=，故C错。D选项，不同物质表示速率，到达平衡时，正逆速率之比等于化学计量数之比，如，V正（SO2）：V逆（SO3）= 2 : 2，即V正（SO2）=V逆（SO3）。而对v(SO2)=v(SO3)未指明反应速率的方向，故错误；考点：考查化学反应速率与化学平衡，电解质溶液等基本理论6下列各项不正确的是A等物质的量浓度的下列溶液中 NH4Al(SO4)2 NH4Cl，CH3COONH4， NH3H2O； c(NH4+)，由大到小的顺序是B室温下，向001mol/L NH4HSO4溶液中滴加NaOH溶液至中性 C25时，01mol/LCH3COOH溶液V1 mL和01mol/L NaOH溶液V2mL混合，若V1V2，则混合溶液的pH一定小于7 D对于反应，在任何温度下都能自发进行【答案】C【解析】 试题分析：ANH3H2O是若电解质，电离的程度是很微弱的。其余的都是盐，完全电离，因此的C(NH4+)最小。 在NH4Cl中存在水解平衡：NH4+H2ONH3H2O+H+。在中除了存在NH4+的水解平衡外，还存在Al3+的水解。Al3+ +3H2OAl(OH)3(胶体)+3H+。二者水解的酸碱性相同，对NH4+的水解起抑制作用，使铵根水解消耗的比少些。因此c(NH4+)：在CH3COONH4中除了存在NH4+的水解平衡外，还存在CH3COO-的水解。CH3COO- +H2OCH3COOH+OH-。二者水解的酸碱性相反，对NH4+的水解起促进作用，使铵根水解消耗的比多些。因此c(NH4+)：所以c(NH4+)大小顺序为：。正确。B室温下，向001mol/L NH4HSO4溶液中滴加NaOH溶液至中性，发生反应：NH4HSO4+NaOH=NaNH4SO4+H2O。若恰好发生该反应，则由于NH4+的水解溶液显酸性。所以NaOH要稍微过量一些。所以离子浓度关系为c(Na+)c(SO42-)c(NH4+)c(OH-)=c(H+)。正确。C25时，01mol/LCH3COOH溶液V1 mL和01mol/L NaOH溶液V2mL混合，若V1=V2恰好完全反应，则由于醋酸是弱酸，得到的盐是强碱弱酸盐。盐电离产生的CH3COO-水解消耗水电离产生的H+，使溶液显碱性，若酸CH3COOH稍微过量一些，即V1V2，可以抑制CH3COO-水解，使其水解程度小些，如果酸的电离作用等于盐的水解程度，则pH=7；若酸的电离作用盐的水解程度，则pH7；如果酸的电离作用盐的水解程度，则pH7；因此 V1V2时，混合溶液的pH不一定小于7。错误。D由于反应N2H4(l)=N2(g)+2H2(g）H=-506 KJ/mol，是个体系混乱程度增大的放热反应，G=H-TS0，所以在任何温度下都能自发进行。正确。考点：考查离子浓度的大小比较、盐的水解、酸的电离及反应自发性的判断的知识。7下列说法或解释不正确的是A等物质的量浓度的下列溶液中，由大到小的顺序是B室温下，向溶液中滴加NaOH溶液至中性： 在任何温度下都能自发进行 【答案】C【解析】试题分析：A、设溶液均为1mol/L物质的量浓度的溶液，硫酸铝铵完全电离，产生的离子进行较弱的双水解生产氨水和氢氧化铝NH4Cl在水中完全电离，而铵根离子,少量水解生成氨水醋酸铵是强电解质，其中的铵根离子和醋酸根离子在溶液中不会进行双水解，但能促进水电离，氨水是弱电解质不完全电离，使铵根离子的浓度大于醋酸根离子浓度氨水不完全电离，故离子浓度大小为；B、溶液中铵根离子水解产生氢离子，加入的NaOH溶液不仅要中和溶液中产生的H+也要对铵根离子水解产生的H+进行中和，即钠离子浓度最大，铵根离子进行水解生成氨水使铵根离子浓度小于硫酸根离子，又溶液最后显中性即氢离子浓度等于氢氧根离子浓度，故B正确；C、碳酸根离子水解程度较大，使溶液中碳酸氢根离子浓度大于碳酸根离子浓度，故C错误；D、反应为分解反应，在任何温度下都会自发进行，故D正确。考点：离子浓度大小的比较8某些金属及金属氧化物对H2O2的分解反应具有催化作用，请回答下列问题：（1）已知：2H2O2(aq) = 2 H2O (l) + O2(g) 的 Ea( ) Ea( ) Ea( ) （括号内填写催化剂的化学式)金属Pt 催化下，H2O2分解的反应速率v(O2) = mols-1 （3）为研究温度对H2O2分解速率的影响（不加催化剂），可将一定浓度和体积的H2O2置于密闭容器中，在某温度下，经过一定的时间t，测定生成O2的体积V。然后保持其它初始条件不变，改变温度T，重复上述实验。获得V(O2) T关系曲线。下列趋势图最可能符合实测V(O2) T关系曲线的是 ，原因是 。(A) (B) (C) (D)（4）以Pt为电极电解H2O2也可产生氧气，写出H2O2水溶液电解过程中的电极反应式（已知：H2O2的氧化性及还原性均比H2O强）：阴极 ；阳极 。【答案】（1）不能 （1分）逆反应的 0，因此在任何温度下都不能自发进行 （2分）（2）Ea(TiO2) Ea(Cu) Ea(Pt) Ea(Ag) （2分） 8.910-7 （2分）（3）C （2分）因该反应是不可逆反应，不考虑温度对平衡移动的影响。温度升高反应速率加快，因而经过相同反应时间后测得的O2体积随温度升高而增大 （2分）（4）H2O2 + 2H+ + 2e- = 2H2O （2分，其它合理答案也给分）H2O2 - 2e- = O2 + 2H+ （2分，其它合理答案也给分）【解析】试题分析：（1）该反应的逆反应是吸热的反应，并且还是熵减的方向，因此不能自发进行；逆反应的 0，因此在任何温度下都不能自发进行 （2）从图上可以看出，在同一个时间点上，二氧化钛分解生成的氧气的量少，铜、铂、银依次增多，因此有：Ea(TiO2) Ea(Cu) Ea(Pt) Ea(Ag) 反应速率是间位时间内浓度的变化量：8.910-7（3）这个反应不是可逆反应，这个很重要，不考虑温度对平衡移动的影响。温度升高反应速率加快，因而经过相同反应时间后测得的O2体积随温度升高而增大。（4）H2O2的氧化性及还原性均比H2O强，因此在两极得失电子都是双氧水了：阴极：H2O2 + 2H+ + 2e- = 2H2O阳极：H2O2 - 2e- = O2 + 2H+ 考点：化学反应速率、化学反应的方向以及电化学。9二甲醚是一种重要的清洁燃料，也可替代氟利昂作制冷剂等，对臭氧层无破坏作用。工业上可利用煤的气化产物（水煤气）合成二甲醚( CH3OCH3)。请回答下列问题：(1)利用水煤气合成二甲醚的三步反应如下：2H2(g)+CO(g)CH3OH(g) H= 908kJ/mol2CH3OH(g)CH3OCH3(g)+H2O(g) H=235kJ/molCO(g)+H2O(g)CO2(g)+H2(g) H=413kJ/mol总反应：3H2(g)+3CO(g) CH3OCH3(g)+CO2(g) 的H= ；一定条件下的密闭容器中，该总反应达到平衡，要提高CO的转化率，可以采取的措施是：_（填字母代号）。 a压缩体积 b加入催化剂 c减少CO2的浓度 d增加CO的浓度 e分离出二甲醚（CH3OCH3）(2)已知反应2CH3OH(g) CH3OCH3(g)+H2O(g) H=235kJ/mol某温度下的平衡常数为400。此温度下，在密闭容器中加入CH3OH，反应到某时刻测得各组分的浓度如下：物质CH3OHCH3OCH3H2O浓度（molL-1）0400606比较此时正、逆反应速率的大小比较：_（填“”、“”或“=”）。该反应的平衡常数的表达式为K=_,温度升高，该反应的平衡常数K_（填“增大”、“减小”或“不变”）【答案】(1)-2464 kJ/mol a c e(2) C(CH3OCH3)C(H2O) /C2(CH3OH) 减小【解析】试题分析：（1）2+可得总反应：3H2(g)+3CO(g) CH3OCH3(g)+CO2(g) H=2（908kJ/mol）+（235kJ/mol）+（413kJ/mol）=-2464 kJ/mol。（2）若a压缩体积，体系的压强增大，化学平衡向正反应方向移动，反应物的转化率提高；b加入催化剂能同等倍数改变正、逆反应的化学反应速率，缩短达到平衡所需时间，平衡不移动；c减少CO2的浓度,平衡向正反应方向移动，反应物的转化率提高；d增加CO的浓度，平衡向正反应方向移动，但增加量远远大于平衡移动消耗量，所以CO的转化率反而降低。e分离出二甲醚（CH3OCH3）即减小生成物的浓度，化学平衡向正反应方向移动，反应物的转化率提高。故在该总反应中，要提高CO的转化率的途径是ace（2）比较常数各生成物浓度幂指数乘积与反应物浓度幂指数乘积的比与K 大小。如果比K大，平衡向逆反应方向移动，V逆V正；如果比K小，平衡向正反应方向移动， V正V逆；如果等于K，平衡不会发生移动， V正=V逆；由于（0606）/（04）2=9/40，S0，H 0，正确；KaKb=Kw。正确；H=(Ea-Eb）kJmol-1，正确考点：考查电离平衡、盐的水解、化学反应方向焓变计算12煤化工是以煤为原料，经过化学加工使煤转化为气体、液体、固体燃料以及各种化工产品的工业过程。（1）将水蒸气通过红热的碳即可产生水煤气。反应为：C(s)H2O(g) CO(g)H2(g) H=131.3 kJmol-1，S=133.7J(Kmol) -1 该反应能否自发进行与 有很大关系；一定温度下，在一个容积可变的密闭容器中，发生上述反应，下列能判断该反应达到化学平衡状态的是 （填字母，下同）。 a.容器中的压强不变 b.1 mol HH键断裂的同时断裂2 molHO键c.v正(CO) = v逆(H2O) d.c(CO)=c(H2)（2）目前工业上有一种方法是用CO2来生产甲醇。一定条件下发生如下反应：CO2(g)3H2(g)CH3OH(g)H2O(g) ，右图表示该反应进行过程中能量(单位为kJmol-1)的变化。在体积为1 L的恒容密闭容器中，充入1mol CO2和3mol H2，下列措施中能使c (CH3OH)增大的是 。a.升高温度 b.充入He(g)，使体系压强增大c.将H2O(g)从体系中分离出来 d.再充入1mol CO2和3mol H2【答案】（10分）（1） 温度（2分） b 、c （4分） （2）c、d （4分）【解析】试题分析：（1）由于该反应是吸热的、熵值增大的可逆反应，所以该反应能否自发进行与温度有很大关系。在一定条件下，当可逆反应的正反应速率和逆反应速率相等时（但不为0），反应体系中各种物质的浓度或含量不再发生变化的状态，称为化学平衡状态。平衡时各种物质的浓度不再发生变化，但各种的浓度之间不一定满足某种关系，d不能说明。由于该反应是体积可变的，则压强始终是不变的，a不能说明。bc中反应速率的方向相反，且满足速率之比是相应的化学计量数之比，可以说明，答案选bc。（2）根据图像可知，反应物的总能量高于生成物的总能量，所以反应是放热反应。升高温度，平衡向逆反应方向移动，则c (CH3OH)降低。充入He(g)，使体系压强增大，但平衡不移动，c (CH3OH)不变；将H2O(g)从体系中分离出来，平衡向正反应方向进行，c (CH3OH)增大。再充入1mol CO2和3mol H2，相当于是增大压强，平衡向正反应方向进行，c (CH3OH)增大，答案cd。考点：考查应自发性、平衡状态的判断以及外界条件对平衡状态的影响点评：该题是中等难度的试题，试题基础性强，侧重对学生基础知识的巩固和训练。该题的关键是明确外界条件是如何影响平衡状态的以及平衡状态的判断依据，然后依据图像和方程式灵活运用即可。有利于培养学生的逻辑推理能力，提高学生分析、归纳、总结问题的能力。13下列说法中正确的是（ ）A0.1 molL1NH4Cl溶液的KW大于0.01molL1NH4Cl溶液的KW B当镀铜铁制品镀层受损后，铁制品比受损前更容易生锈CN2(g)+3H2(g) 2NH3(g) H0B向沸水中滴加FeCl3饱和溶液制备Fe(OH)3胶体的原理是加热促进了Fe3+水解C25时，在Mg(OH)2悬浊液中加入少量NH4Cl固体后，c(Mg2+)增大D等体积，pH都为3的酸HA、HB分别与足量的Zn反应，HA放出的H2多，说明HA的酸性大于HB【答案】BC【解析】试题分析：A选项中，反应2A(g) + B(g)3C (s) + D(g)在一定条件下能自发进行，只能说明G0【答案】D【解析】试题分析：燃烧热必须生成稳定的氧化物，H2O在常温下液态稳定，A项错误；可逆反应的H表示完全生成产物的能量变化，而0.5 mol N2和1.5 mol H2不能完全反应生成1molNH3，B项错误；某些反应如离子反应可以瞬间完成，其活化能接近于零或等于零，C项错误；C(s)CO2(g)=2CO(g)，S0，该反应不能自发，所以H0，D项正确。答案选D。考点：化学反应中的能量变化及化学反应进行的方向点评：本题综合性较强，知识点全面，可以锻炼学生的分析问题能力和解决问题能力。16下列说法正确的是：A已知某温度下纯水中的C(H+)=2l0-7mol/L，据此无法求出水中C(OH-)B常温，Mg(OH)2能溶于氯化铵浓溶液主要原因是NH4+结合OH-使沉淀溶解平衡发生移动C已知：上表数据可以计算出CH3 (g)+3H2(g)CH3 (g)的焓变D已知MgCO3的KSP=6.82l0-6，则在含有固体MgCO3的MgCl2、Na2CO3溶液中，都有c(Mg2+) =c(CO32-)，且c(Mg2+)c(CO32-) = 6.8210-6 mol2/L2【答案】B【解析】试题分析：A不正确，任何纯水中氢离子浓度等于OH浓度；由于苯环中的化学键是一种介于碳碳单键和碳碳双键之间的一种独特的化学键，所以不能计算出该反应的反应热；D不正确，因为两种溶液中c(CO32-)浓度不同，所以镁离子的浓度也是不同的，所以答案选B。考点：考查水的电离、溶解平衡、反应热的计算以及溶度积常数的有关计算点评：溶解平衡也是一种动态平衡，在判断外界条件对平衡状态的影响时，也需要借助于勒夏特例原理。另外溶度积常数也和化学平衡常数相似，在计算时可以进行类推即可。17（8分）450K时下列起始体积相同的密闭容器中充入2mol SO2、1mol O2，其反应是2SO2(g)+O2(g) 2SO3(g)；H=96.56kJ/mol，S=190 Jmol-1K-1。甲容器在反应过程中保持压强不变，乙容器保 持体积不变，丙容器维持绝热，三容器各自建立化学平衡。(1)平衡常数：K (甲) K (乙) _ K(丙) （填“”、“”、“ （2分）（2） （2分） (3) 逆向、不（2分）(4)能； G=HTS =96.56500（0.19）= 1.560，（2分）【解析】略18（10分）煤化工是以煤为原料，经过化学加工使煤转化为气体、液体、固体燃料以及各种化工产品的工业过程。（1）将水蒸气通过红热的碳即可产生水煤气。反应为：C(s)H2O(g) CO(g)H2(g) H=131.3 kJmol-1，S=133.7J(Kmol) -1 该反应能否自发进行与_有关；一定温度下，在一个容积可