【金版学案】2014-2015学年高中化学 人教版选修4 课件（课标点击+知识导学+典例精析）：第二章 第四节 化学反应进行的方向（34张PPT）
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| 名称 | 【金版学案】2014-2015学年高中化学 人教版选修4 课件（课标点击+知识导学+典例精析）：第二章 第四节 化学反应进行的方向（34张PPT） |  | |
| 格式 | zip | ||
| 文件大小 | 1.6MB | ||
| 资源类型 | 教案 | ||
| 版本资源 | 人教版（新课程标准） | ||
| 科目 | 化学 | ||
| 更新时间 | 2014-07-29 21:51:32 | ||
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文档简介
课件34张PPT。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 栏目链接1.了解自发过程和化学反应的自发性。
2.通过“有序”和“无序”的对比，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，能用焓变和熵变说明化学反应的方向。
栏目链接 栏目链接 栏目链接有关化学反应进行的________、________和________是化学反应原理的三个重要组成部分。科学家根据体系存在着力图使自身能量趋于________和由________变为________的自然现象，提出了互相关联的________判据和________判据，为最终解决上述问题提供了必要的依据。
要点一 自发过程和自发反应
栏目链接方向快慢限度“最低” “有序” “无序”焓 熵1．自发过程
(1)含义：在一定条件下， ________ 就可以自动进行的过程。
(2)特点：①体系趋向于从________状态转变为________状态(体系对外部________或者________热量)。
②在密闭条件下，体系有从________自发转变为________的倾向，即________原理。
栏目链接不用借助于外力高能低能做功释放有序无序熵增2．自发反应
在给定的一组条件下，可以________地进行到显著程度的化学反应。
栏目链接自发应用
思考1.“自发反应一定能自动进行，而非自发反应一定不能发生”这句话对吗？说明理由。
提示：不对。某些自发反应需在一定条件下才能自动进行，非自发反应具备了一定条件也能发生。如甲烷燃烧是自发反应，但需点燃或加热才能反应；石灰石分解为氧化钙和二氧化碳为非自发反应，在高温下可以发生。 栏目链接综合
拓展一、自发过程和非自发过程
1．自发过程的共同特点：体系趋于从高能量状态转变为低能量状态，如：①自然界中水总是从高处往低处流；②电流总是从电位高的地方向电位低的地方流动；③室温下冰块自动融化；④铁器暴露在潮湿空气中会生锈；⑤甲烷与氧气混合遇火就燃烧；⑥锌与CuSO4溶液会自动反应生成Cu和ZnSO4等等都是自发过程，其逆向都是非自发过程。其中④⑤⑥都是自发反应，其逆向都是非自发反应。
栏目链接2．自发过程和自发反应可被用来完成有用功：如向下流动的水可推动机器，甲烷燃烧可在内燃机中被用来做功，锌与CuSO4溶液的反应可被设计成原电池，可将氢气燃烧应设计成燃料电池等。
3．非自发过程要想发生，则必须对它做功：如利用水泵可使水从低处流向高处，通电可使水分解生成氢气和氧气。
栏目链接1．下列过程是非自发的是( )
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
尝试
应用解析：自然界中水由高处向低处流、煤炭的燃烧、铁在潮湿空气中生锈、室温下冰的融化，都是自发过程，其逆向都是非自发的。
答案：D 栏目链接要点二 化学反应进行方向的判据
1．焓判据
放热反应过程中体系能量________，具有自发进行的倾向，因此可用________来判断反应进行的方向。
2．熵判据
(1)熵：在密闭条件下，体系有从______自发地转变为______的倾向。因为与有序体系相比，______体系“更加稳定”，可以采取更多的存在方式。科学家用______(符号为______)来量度这种混乱(或无序)的程度。
栏目链接降低焓变有序无序无序S熵(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________，即熵变(符号ΔS)________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________)的方向转变的倾向，因此可用________来判断反应进行的方向。
栏目链接增大大于 ＞＞增加熵增 熵变3．复合判据
过程的自发性只能用于判断过程的方向，不能确定过程________ 和过程 ________ ，若允许外界对体系施加某种作用，就可能出现相反的结果。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。
栏目链接是否一定会发生发生的速率焓判据熵判据2.是否ΔS＞0的过程一定能自发进行，ΔS＜0的过程一定不能自发进行？
提示：不是。一个过程的ΔS＞0，只能说明该过程有自发进行的倾向，而这个过程是否一定会发生则不能确定；ΔS＜0的过程也能自发进行，如－10℃的液态水会自动结冰成为固态。
应用
思考
栏目链接综合
拓展二、决定和影响化学反应进行方向的因素
1．化学反应的方向与焓变的关系
(1)多数能自发进行的化学反应是放热反应。
例如：在常温、常压下，氢氧化亚铁被氧化为氢氧化铁的反应是自发的，反应放热：4Fe(OH)2(s)＋2H2O(l)＋O2(g)===4Fe(OH)3(s) ΔH(298 K)＝－444.3 kJ·mol－1。
(2)有些吸热反应也能自发进行。
例如：NH4HCO3(s)＋CH3COOH(aq)===CO2(g)＋CH3COONH4(aq)＋H2O(l) ΔH(298 K)＝＋37.30 kJ·mol－1。
(3)有一些吸热反应在室温条件下不能自发进行，但在较高温度下则能自发进行。
栏目链接
例如：在室温下和较高温度下均为吸热过程的CaCO3的分解反应
CaCO3(s)===CaO(s)＋CO2(g)
ΔH(298 K)＝＋178.2 kJ·mol－1，
ΔH(1200 K)＝＋176.5 kJ·mol－1。
栏目链接2．化学反应的方向与熵变的关系
反应的熵变ΔS为反应产物总熵与反应物总熵之差；对于确定的化学反应，在一定条件下具有确定的熵变。
(1)许多熵增加的反应在常温、常压下可以自发进行。产生气体的反应，气体物质的物质的量增大的反应，熵变通常都是正值，为熵增加反应。 栏目链接例如：2H2O2(aq)===2H2O(l)＋O2(g)。
(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(石墨，s)＋H2O(g)===CO(g)＋H2(g)。
栏目链接(3)铝热反应是熵减小的反应，它在一定条件下也可以自发进行。
2Al(s)＋Fe2O3(s)===Al2O3(s)＋2Fe(s)。
任何反应体系都有趋向于从高能状态转变为低能状态和从有序自发地转变为无序的倾向，因此影响和决定化学反应进行方向的因素是焓变和熵变。
栏目链接三、焓变与熵变对反应方向的共同影响
1．用焓变和熵变的复合判据判断反应的方向
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的方向的判断，ΔG＝ΔH－TΔS。
(1)当ΔH＜0，ΔS＞0时，ΔG＜0，反应自发进行。
(2)当ΔH＞0，ΔS＜0时，ΔG＞0，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，在一定温度下可使ΔG＝0，即反应达到平衡状态。
栏目链接2．用复合判据判断反应
方向的有关规律 栏目链接尝试
应用2．下列关于冰融化为水的过程判断正确的是( )
A．ΔH＞0，ΔS＜0 B．ΔH＜0，ΔS＞0
C．ΔH＞0，ΔS＞0 D．ΔH＜0，ΔS＜0解析：融化是吸热的变化，故ΔH＞0，冰融化成水，分子活动能力增强，混乱度增大，故ΔS＞0。
答案：C 栏目链接 栏目链接例1 下列说法正确的是( )
A．在常温下，放热反应一般能自发进行，吸热反应都不能自发进行
B．NH4HCO3(s)===NH3(g)＋H2O(g)＋CO2(g) ΔH＝＋185.57 kJ/mol，能自发进行，原因是体系有自发地向混乱度增加的方向转变的倾向
C．因为焓变和熵变都与反应的自发性有关，因此焓变或熵变均可以单独作为反应自发性的判据
D．在其他外界条件不变的情况下，使用催化剂，可以改变化学反应进行的方向一、焓判据和熵判据
栏目链接解析：正确解答本题，首先要明确焓判据和熵判据对化学反应方向的影响，然后利用自由能变化(复合判据)进行综合分析判断，同时要注意催化剂在化学反应中的作用。A项错误，有些熵值增大的吸热反应可以自发进行；C项错误的原因是要将二者综合起来即利用复合判据进行判断；D项中使用催化剂只能降低反应的活化能，不能改变反应的方向。
答案：B
栏目链接名师点睛：焓变和熵变都是与反应能否自发进行有关的因素，但又都不能独立地作为反应自发性的判据，要判断反应进行的方向，必须综合考虑体系的焓变和熵变对反应方向的综合影响。
栏目链接变式
应用1．以下自发反应可用能量判据来解释的是( )
A．硝酸铵自发地溶于水
B．2N2O5(g)===4NO2(g)＋O2(g) ΔH＝＋56.7 kJ/mol
C．(NH4)2CO3(s)===NH4HCO3(s)＋NH3(g)
ΔH＝＋74.9 kJ/mol
D．2H2(g)＋O2(g)===2H2O(l) ΔH＝－571.6 kJ/mol
栏目链接解析：能量判据能够说明放热反应为自发反应，而A、B、C三个自发过程均为吸热过程，显然不能用能量判据来解释 。只有D项可以用能量判据解释 。
答案：D 栏目链接
例2下列反应中，一定不能自发进行的是( )
A．2KClO3(s)===2KCl(s)＋3O2(g)
ΔH＝－78.03 kJ/mol ΔS＝1110 J/(mol·K)
B．CO(g)===C(石墨)＋O2(g)
ΔH＝110.5 kJ/mol ΔS＝－89.36 J/(mol·K)
C．4Fe(OH)2(s)＋2H2O(l)＋O2(g)===4Fe(OH)3(s)
ΔH＝－444.3 kJ/mol ΔS＝－280.1 J/(mol·K)二、交合判据
栏目链接D．NH4HCO3(s)＋CH3COOH(aq)===CO2(g)＋CH3COONH4(aq)＋H2O(l)
ΔH＝37.301 kJ/mol ΔS＝184.05 J/(mol·K)
解析：A.反应为放热的熵增加反应，一定能自发进行；C.焓变对反应的方向起决定性作用，ΔH－TΔS＜0，常温、常压下反应能自发进行；D.熵变对反应的方向起决定性作用，ΔH－TΔS＜0，常温、常压下反应能自发进行。
答案：B 栏目链接名师点睛：(1)放热的熵增加(即ΔH＜0，ΔS＞0)的反应一定能自发进行。
(2)吸热的熵减小(即ΔH＞0，ΔS＜0)的反应一定不能自发进行。
(3)当焓变和熵变对ΔH－TΔS贡献相反时，如果二者相差悬殊，可能某一因素占主导地位。可能是焓变起决定性作用，即大多数放热反应是自发反应；可能是熵变起决定性作用，若干熵增加的反应是自发反应。
(4)当在焓变和熵变随温度变化不大的范围内，可以假定它们为常数，此时温度有可能对反应的方向起决定性作用。一些反应在低温下是非自发反应，而在高温下为自发反应。
栏目链接变式
应用2．试判断用于汽车净化的一个反应：2NO(g)＋2CO(g)===N2(g)＋2CO2(g)在298 K、100 kPa下能否自发进行。已知在298 K、100 kPa下，该反应的ΔH＝－113.0 kJ/mol，ΔS＝－145.3 J/(mol·K)。
解析：判断一个化学反应方向是否自发进行，在一定温度、压强下，若ΔH－TΔS＜0，则反应就能够自发进行；若ΔH－TΔS＝0，则反应达到平衡状态，若ΔH－TΔS＞0，则反应不能自发进行。因为本题中ΔH－TΔS＝－113.0 kJ/mol－298 K×[－145.3×10－3 kJ/(mol·K)]＝－69.7 kJ/mol＜0。因此室温下该反应能自发进行。
答案：可以自发进行 栏目链接
第四节 化学反应进行的方向 栏目链接1.了解自发过程和化学反应的自发性。
2.通过“有序”和“无序”的对比，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，能用焓变和熵变说明化学反应的方向。
栏目链接 栏目链接 栏目链接有关化学反应进行的________、________和________是化学反应原理的三个重要组成部分。科学家根据体系存在着力图使自身能量趋于________和由________变为________的自然现象，提出了互相关联的________判据和________判据，为最终解决上述问题提供了必要的依据。
要点一 自发过程和自发反应
栏目链接方向快慢限度“最低” “有序” “无序”焓 熵1．自发过程
(1)含义：在一定条件下， ________ 就可以自动进行的过程。
(2)特点：①体系趋向于从________状态转变为________状态(体系对外部________或者________热量)。
②在密闭条件下，体系有从________自发转变为________的倾向，即________原理。
栏目链接不用借助于外力高能低能做功释放有序无序熵增2．自发反应
在给定的一组条件下，可以________地进行到显著程度的化学反应。
栏目链接自发应用
思考1.“自发反应一定能自动进行，而非自发反应一定不能发生”这句话对吗？说明理由。
提示：不对。某些自发反应需在一定条件下才能自动进行，非自发反应具备了一定条件也能发生。如甲烷燃烧是自发反应，但需点燃或加热才能反应；石灰石分解为氧化钙和二氧化碳为非自发反应，在高温下可以发生。 栏目链接综合
拓展一、自发过程和非自发过程
1．自发过程的共同特点：体系趋于从高能量状态转变为低能量状态，如：①自然界中水总是从高处往低处流；②电流总是从电位高的地方向电位低的地方流动；③室温下冰块自动融化；④铁器暴露在潮湿空气中会生锈；⑤甲烷与氧气混合遇火就燃烧；⑥锌与CuSO4溶液会自动反应生成Cu和ZnSO4等等都是自发过程，其逆向都是非自发过程。其中④⑤⑥都是自发反应，其逆向都是非自发反应。
栏目链接2．自发过程和自发反应可被用来完成有用功：如向下流动的水可推动机器，甲烷燃烧可在内燃机中被用来做功，锌与CuSO4溶液的反应可被设计成原电池，可将氢气燃烧应设计成燃料电池等。
3．非自发过程要想发生，则必须对它做功：如利用水泵可使水从低处流向高处，通电可使水分解生成氢气和氧气。
栏目链接1．下列过程是非自发的是( )
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
尝试
应用解析：自然界中水由高处向低处流、煤炭的燃烧、铁在潮湿空气中生锈、室温下冰的融化，都是自发过程，其逆向都是非自发的。
答案：D 栏目链接要点二 化学反应进行方向的判据
1．焓判据
放热反应过程中体系能量________，具有自发进行的倾向，因此可用________来判断反应进行的方向。
2．熵判据
(1)熵：在密闭条件下，体系有从______自发地转变为______的倾向。因为与有序体系相比，______体系“更加稳定”，可以采取更多的存在方式。科学家用______(符号为______)来量度这种混乱(或无序)的程度。
栏目链接降低焓变有序无序无序S熵(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________，即熵变(符号ΔS)________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________)的方向转变的倾向，因此可用________来判断反应进行的方向。
栏目链接增大大于 ＞＞增加熵增 熵变3．复合判据
过程的自发性只能用于判断过程的方向，不能确定过程________ 和过程 ________ ，若允许外界对体系施加某种作用，就可能出现相反的结果。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。
栏目链接是否一定会发生发生的速率焓判据熵判据2.是否ΔS＞0的过程一定能自发进行，ΔS＜0的过程一定不能自发进行？
提示：不是。一个过程的ΔS＞0，只能说明该过程有自发进行的倾向，而这个过程是否一定会发生则不能确定；ΔS＜0的过程也能自发进行，如－10℃的液态水会自动结冰成为固态。
应用
思考
栏目链接综合
拓展二、决定和影响化学反应进行方向的因素
1．化学反应的方向与焓变的关系
(1)多数能自发进行的化学反应是放热反应。
例如：在常温、常压下，氢氧化亚铁被氧化为氢氧化铁的反应是自发的，反应放热：4Fe(OH)2(s)＋2H2O(l)＋O2(g)===4Fe(OH)3(s) ΔH(298 K)＝－444.3 kJ·mol－1。
(2)有些吸热反应也能自发进行。
例如：NH4HCO3(s)＋CH3COOH(aq)===CO2(g)＋CH3COONH4(aq)＋H2O(l) ΔH(298 K)＝＋37.30 kJ·mol－1。
(3)有一些吸热反应在室温条件下不能自发进行，但在较高温度下则能自发进行。
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例如：在室温下和较高温度下均为吸热过程的CaCO3的分解反应
CaCO3(s)===CaO(s)＋CO2(g)
ΔH(298 K)＝＋178.2 kJ·mol－1，
ΔH(1200 K)＝＋176.5 kJ·mol－1。
栏目链接2．化学反应的方向与熵变的关系
反应的熵变ΔS为反应产物总熵与反应物总熵之差；对于确定的化学反应，在一定条件下具有确定的熵变。
(1)许多熵增加的反应在常温、常压下可以自发进行。产生气体的反应，气体物质的物质的量增大的反应，熵变通常都是正值，为熵增加反应。 栏目链接例如：2H2O2(aq)===2H2O(l)＋O2(g)。
(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(石墨，s)＋H2O(g)===CO(g)＋H2(g)。
栏目链接(3)铝热反应是熵减小的反应，它在一定条件下也可以自发进行。
2Al(s)＋Fe2O3(s)===Al2O3(s)＋2Fe(s)。
任何反应体系都有趋向于从高能状态转变为低能状态和从有序自发地转变为无序的倾向，因此影响和决定化学反应进行方向的因素是焓变和熵变。
栏目链接三、焓变与熵变对反应方向的共同影响
1．用焓变和熵变的复合判据判断反应的方向
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的方向的判断，ΔG＝ΔH－TΔS。
(1)当ΔH＜0，ΔS＞0时，ΔG＜0，反应自发进行。
(2)当ΔH＞0，ΔS＜0时，ΔG＞0，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，在一定温度下可使ΔG＝0，即反应达到平衡状态。
栏目链接2．用复合判据判断反应
方向的有关规律 栏目链接尝试
应用2．下列关于冰融化为水的过程判断正确的是( )
A．ΔH＞0，ΔS＜0 B．ΔH＜0，ΔS＞0
C．ΔH＞0，ΔS＞0 D．ΔH＜0，ΔS＜0解析：融化是吸热的变化，故ΔH＞0，冰融化成水，分子活动能力增强，混乱度增大，故ΔS＞0。
答案：C 栏目链接 栏目链接例1 下列说法正确的是( )
A．在常温下，放热反应一般能自发进行，吸热反应都不能自发进行
B．NH4HCO3(s)===NH3(g)＋H2O(g)＋CO2(g) ΔH＝＋185.57 kJ/mol，能自发进行，原因是体系有自发地向混乱度增加的方向转变的倾向
C．因为焓变和熵变都与反应的自发性有关，因此焓变或熵变均可以单独作为反应自发性的判据
D．在其他外界条件不变的情况下，使用催化剂，可以改变化学反应进行的方向一、焓判据和熵判据
栏目链接解析：正确解答本题，首先要明确焓判据和熵判据对化学反应方向的影响，然后利用自由能变化(复合判据)进行综合分析判断，同时要注意催化剂在化学反应中的作用。A项错误，有些熵值增大的吸热反应可以自发进行；C项错误的原因是要将二者综合起来即利用复合判据进行判断；D项中使用催化剂只能降低反应的活化能，不能改变反应的方向。
答案：B
栏目链接名师点睛：焓变和熵变都是与反应能否自发进行有关的因素，但又都不能独立地作为反应自发性的判据，要判断反应进行的方向，必须综合考虑体系的焓变和熵变对反应方向的综合影响。
栏目链接变式
应用1．以下自发反应可用能量判据来解释的是( )
A．硝酸铵自发地溶于水
B．2N2O5(g)===4NO2(g)＋O2(g) ΔH＝＋56.7 kJ/mol
C．(NH4)2CO3(s)===NH4HCO3(s)＋NH3(g)
ΔH＝＋74.9 kJ/mol
D．2H2(g)＋O2(g)===2H2O(l) ΔH＝－571.6 kJ/mol
栏目链接解析：能量判据能够说明放热反应为自发反应，而A、B、C三个自发过程均为吸热过程，显然不能用能量判据来解释 。只有D项可以用能量判据解释 。
答案：D 栏目链接
例2下列反应中，一定不能自发进行的是( )
A．2KClO3(s)===2KCl(s)＋3O2(g)
ΔH＝－78.03 kJ/mol ΔS＝1110 J/(mol·K)
B．CO(g)===C(石墨)＋O2(g)
ΔH＝110.5 kJ/mol ΔS＝－89.36 J/(mol·K)
C．4Fe(OH)2(s)＋2H2O(l)＋O2(g)===4Fe(OH)3(s)
ΔH＝－444.3 kJ/mol ΔS＝－280.1 J/(mol·K)二、交合判据
栏目链接D．NH4HCO3(s)＋CH3COOH(aq)===CO2(g)＋CH3COONH4(aq)＋H2O(l)
ΔH＝37.301 kJ/mol ΔS＝184.05 J/(mol·K)
解析：A.反应为放热的熵增加反应，一定能自发进行；C.焓变对反应的方向起决定性作用，ΔH－TΔS＜0，常温、常压下反应能自发进行；D.熵变对反应的方向起决定性作用，ΔH－TΔS＜0，常温、常压下反应能自发进行。
答案：B 栏目链接名师点睛：(1)放热的熵增加(即ΔH＜0，ΔS＞0)的反应一定能自发进行。
(2)吸热的熵减小(即ΔH＞0，ΔS＜0)的反应一定不能自发进行。
(3)当焓变和熵变对ΔH－TΔS贡献相反时，如果二者相差悬殊，可能某一因素占主导地位。可能是焓变起决定性作用，即大多数放热反应是自发反应；可能是熵变起决定性作用，若干熵增加的反应是自发反应。
(4)当在焓变和熵变随温度变化不大的范围内，可以假定它们为常数，此时温度有可能对反应的方向起决定性作用。一些反应在低温下是非自发反应，而在高温下为自发反应。
栏目链接变式
应用2．试判断用于汽车净化的一个反应：2NO(g)＋2CO(g)===N2(g)＋2CO2(g)在298 K、100 kPa下能否自发进行。已知在298 K、100 kPa下，该反应的ΔH＝－113.0 kJ/mol，ΔS＝－145.3 J/(mol·K)。
解析：判断一个化学反应方向是否自发进行，在一定温度、压强下，若ΔH－TΔS＜0，则反应就能够自发进行；若ΔH－TΔS＝0，则反应达到平衡状态，若ΔH－TΔS＞0，则反应不能自发进行。因为本题中ΔH－TΔS＝－113.0 kJ/mol－298 K×[－145.3×10－3 kJ/(mol·K)]＝－69.7 kJ/mol＜0。因此室温下该反应能自发进行。
答案：可以自发进行 栏目链接