第2章 第1节 化学反应的方向-【金版教程】2025-2026学年高中化学选择性必修1创新导学案全书Word（鲁科版2019）

化学 选择性必修1(鲁科) 第1节　化学反应的方向 核心素养 学业要求 能从化学反应方向角度认识化学反应，丰富对化学反应的认识思路，分析实验体系中的化学变化，丰富分析实验中的“异常现象”的思路 能用焓变与熵变综合判断反应方向 一、反应焓变与反应方向 多数能自发进行的化学反应是放热反应，但是，有不少吸热反应也能自发进行，有一些焓变不大的吸热反应，在室温条件下不能自发进行，在高温条件下其焓变并没有显著减小，但反应却能自发进行，如碳酸钙的分解反应，不能仅用反应焓变来判断反应能否自发进行。 二、反应熵变与反应方向 1．熵 (1)概念：描述体系无序程度的物理量，其符号为S，单位为J·mol－1·K－1。 (2)特点：熵值越大，体系的无序程度越大。 (3)影响因素 ①同一物质的聚集状态：S(g)＞S(l)＞S(s)。 ②物质的种类：在同一条件下，不同物质的熵不同。 2．反应熵变 (1)概念：反应产物总熵与反应物总熵之差。 (2)常见的熵变 ①固体的溶解、水的汽化、墨水在水中的扩散以及气体的扩散过程，都是体系无序程度增大的过程，即熵增加的过程。 ②产生气体的反应和气体的物质的量增大的反应，反应熵变的数值通常都是正值，为熵增加反应。 3．熵变与反应方向 (1)熵增加有利于反应的自发进行。 (2)某些熵减小的反应在一定条件下也能自发进行。 (3)不能仅用反应熵变来判断反应能否自发进行。 三、化学反应方向的复合判据 在等温、等压及除了体积功以外不做其他功的条件下，化学反应的方向可以用反应的焓变和熵变来综合判断，判据为ΔH－TΔS。 即 探究　判断化学反应能否自发进行的方法 1．根据反应过程中的ΔH、ΔS数值判断反应能否自发进行 如：(1)反应CaCO3(s)===CaO(s)＋CO2(g)　ΔH＝＋178.2 kJ·mol－1　ΔS＝＋169.6 J·mol－1·K－1，该反应在较低温度下不能自发进行，而在较高温度下能自发进行。 (2)反应NH3(g)＋HCl(g)===NH4Cl(s)　ΔH<0　ΔS<0，该反应在较低温度下能自发进行，而在较高温度下不能自发进行。 2．应用ΔH－TΔS判据时注意的问题 (1)化学反应方向与条件有关，不能随意将常温、常压下的结论用于其他温度、压强下。因此ΔH－TΔS这个判据只能用于一定温度、压强条件下的化学反应。 (2)判据ΔH－TΔS指的是在温度、压强一定的条件下反应自动发生的趋势，不能说明该条件下反应能否实际发生。如反应2C(s)＋O2(g)===2CO(g)的ΔH＜0、ΔS＞0，任何温度下都应自发，而常温下C(s)在空气中却很稳定，因此反应要进行还需引发。 (3)非自发的反应不一定不能发生，如：Cu＋H2SO4===CuSO4＋H2↑在通电作用下可发生。 (4)计算时注意ΔH与ΔS单位的统一。 1．下列反应可用焓判据来解释的是(　　) A．氯化钠溶于水 B．2N2O5(g)===4NO2(g)＋O2(g) ΔH＝＋56.7 kJ·mol－1 C．(NH4)2CO3(s)===NH4HCO3(s)＋NH3(g) ΔH＝＋74.9 kJ·mol－1 D．2H2(g)＋O2(g)===2H2O(l) ΔH＝－571.6 kJ·mol－1 答案：D 解析：焓判据能够说明多数能自发进行的化学反应为放热反应，而B、C中两个反应均为吸热反应，A中氯化钠溶解过程的焓变微乎其微，显然不能用焓判据来解释。 2．下列内容与结论相对应的是(　　) 选项 内容 结论 A H2O(g)变成H2O(l) ΔS＞0 B 硝酸铵溶于水可自发进行 因为该过程的ΔS＞0 C 一个反应的ΔH＞0、ΔS＞0 反应一定不能自发进行 D H2(g)＋F2(g)===2HF(g)的ΔH＝－271 kJ·mol－1、ΔS＝＋8 J·mol－1·K－1 反应在任意温度下都不能自发进行 答案：B 解析：物质由气态变为液态，混乱度减小，即ΔS<0，A不对应；一个反应的ΔH>0、ΔS>0，根据二者的共同影响可知，高温时ΔH－TΔS<0，即高温条件下，反应能自发进行，C不对应；由ΔH<0、ΔS>0知，ΔH－TΔS<0，故该反应在任意温度下都能自发进行，D不对应。 1．下列关于焓变和熵变的说法正确的是(　　) A．化学反应的焓变与反应的方向有关，化学反应的熵变与反应的方向无关 B．化学反应的焓变直接决定了化学反应的方向，化学反应的熵变不能决定化学反应的方向 C．焓变为负的反应都能自发进行，熵变为正的反应也都能自发进行 D．化学反应的焓变和熵变都不是决定化学反应能否自发进行的唯一因素 答案：D 解析：一个反应的ΔH－TΔS<0则是自发的，可看出ΔH和ΔS都对反应有影响，不只是由单方面决定。 2．已知反应2CO(g)===2C(s)＋O2(g)的ΔH为正值，ΔS为负值。设ΔH和ΔS不随温度而变，下列说法中正确的是(　　) A．低温下能自发进行 B．高温下能自发进行 C．低温下不能自发进行，高温下能自发进行 D．任何温度下都不能自发进行 答案：D 解析：因为ΔH>0、ΔS<0，故ΔH－TΔS>0，此反应在任何温度下都不能自发进行。 3．下列说法完全正确的是(　　) A．放热反应均是自发反应 B．ΔS为正值的反应均是自发反应 C．物质的量增加的反应，ΔS为正值 D．如果ΔH和ΔS均为正值，当温度升高时，反应可能自发进行 答案：D 解析：焓判据、熵判据均不是反应能否自发进行的唯一判据，因此A、B说法均不正确；C应该是“气体物质的量增加的反应，ΔS为正值”；如果ΔH和ΔS均为正值，当温度升高时，ΔH－TΔS有可能小于零，因此反应可能自发进行是正确的。 4．下列关于焓变与反应方向的叙述中正确的是(　　) A．化学反应的焓变与其反应的方向无关 B．化学反应的焓变直接决定了反应的方向 C．反应焓变为正值时不利于反应自发进行 D．焓变为负值的反应都能自发进行 答案：C 解析：可逆反应的两个反应其焓变的数值相等，但是符号(变化趋势)相反，A错误；焓变对反应方向有直接影响，但不能决定反应进行的方向，B错误；焓变为正值，吸收热量，体系能量升高，不利于反应自发进行，C正确；焓变为负值的反应多数能自发进行，但有的也不是自发反应，D错误。 5．反应2AB(g)===C(g)＋3D(g)在高温时能自发进行，反应后体系中物质的总能量升高，则该反应的ΔH、ΔS应为(　　) A．ΔH<0、ΔS>0 B．ΔH<0、ΔS<0 C．ΔH>0、ΔS>0 D．ΔH>0、ΔS<0 答案：C 解析：该反应中气体的物质的量增加，ΔS>0。反应后体系中物质的总能量升高，说明正反应是吸热反应，ΔH>0。 课时作业 一、选择题(每小题只有一个选项符合题意) 1．下列说法正确的是(　　) A．能自发进行的反应一定能迅速发生 B．非自发反应一定不能发生 C．能自发进行的反应也可能没有发生 D．常温下，2H2O2H2↑＋O2↑，即常温下水的分解反应是自发反应 答案：C 解析：反应能否自发进行与反应进行的快慢没有必然联系，能自发进行的反应不一定能迅速发生，A错误；在一定条件下，非自发反应也可能发生，如常温下水的电解，B、D错误。 2．有关下列过程的熵变的判断不正确的是(　　) A．固态碘升华：ΔS>0 B．碳和氧气反应生成CO(g)：ΔS>0 C．H2O(g)变成H2O(l)：ΔS>0 D．将散落的火柴规整地放入火柴盒：ΔS<0 答案：C 解析：一般来说，同一种物质，不同聚集状态，熵的大小关系为气态>液态>固态。H2O(g)变成H2O(l)，ΔS<0。 3．一定条件下发生反应CO2(g)＋3H2(g)CH3OH(g)＋H2O(g)，如图表示该反应过程中能量的变化。关于该反应，下列说法中正确的是(　　) A．ΔH＞0、ΔS＞0 B．ΔH＜0、ΔS＜0 C．ΔH＞0、ΔS＜0 D．ΔH＜0、ΔS＞0 答案：B 解析：根据图中反应过程中能量变化的情况可知反应物的总能量高于反应产物的总能量，反应放热，ΔH<0，排除A、C。正反应为气体物质的量减小的反应，即为熵减小的反应，ΔS<0，故B正确。 4．下列关于判断过程的方向的说法正确的是(　　) A．自发反应在任何条件下都能实现 B．同一物质的固、液、气三种状态的熵值相同 C．高温高压下可以使石墨转化为金刚石是自发的化学反应 D．由能量判据和熵判据组合而成的复合判据，将更适合于所有的过程 答案：D 解析：自发反应在恰当条件下才能实现，A错误；同一物质的固、液、气三种状态的熵值递增，B错误；石墨转化为金刚石不是自发过程，因该过程需外力完成，C错误。 5．研究化学反应能否自发进行在工业生产中有着重要的意义。下列说法中正确的是(　　) A．若一个反应ΔH<0、ΔS>0，则该反应在低温下不能自发进行 B．反应NH3(g)＋HCl(g)===NH4Cl(s)在低温下能自发进行，则该反应的ΔH>0 C．反应CO(g)===C(s，石墨)＋O2(g)的ΔS<0 D．温度升高到一定程度，化学反应均可实现自发进行 答案：C 解析：当ΔG＝ΔH－TΔS<0时反应可自发进行，则ΔH<0、ΔS>0的反应在任何温度下均能自发进行，A错误；反应NH3(g)＋HCl(g)===NH4Cl(s)在低温下能自发进行，可知ΔG＝ΔH－TΔS<0，从化学方程式知ΔS<0，则ΔH<0，B错误；对于ΔH>0、ΔS<0的反应，在任何温度下都不能自发进行，D错误。 6．下列说法正确的是(　　) A．ΔH＜0的反应均是自发反应 B．ΔS＜0的反应均不能自发进行 C．2C(s)＋O2(g)===2CO(g)　ΔH＜0　ΔS＞0，该反应一定能自发进行 D．MgCl2(l)===Mg(s)＋Cl2(g)　ΔH＞0　ΔS＞0，该反应一定不能自发进行 答案：C 解析：对于ΔH<0(放热)的反应，当ΔS<0时，ΔH－TΔS可能大于0，故可能为非自发反应，A错误。对于ΔS<0(熵减小)的反应，当ΔH<0时，ΔH－TΔS可能小于0，故可能为自发反应，B错误。在一定温度和压强下，ΔH<0、ΔS>0的反应一定能自发进行，C正确。ΔH>0、ΔS>0的反应有可能自发进行，D错误。 7．下列说法错误的是(　　) A．1 mol SO3在不同状态时的熵值：S[SO3(s)]<S[SO3(g)] B．2NO(g)＋2CO(g)===N2(g)＋2CO2(g)在常温下能自发进行，则该反应的ΔH>0 C．2KClO3(s)===2KCl(s)＋3O2(g)　ΔH>0能否自发进行与温度有关 D．常温下，反应C(s)＋CO2(g)===2CO(g)不能自发进行，则该反应的ΔH>0 答案：B 解析：物质聚集状态不同熵值不同，同种物质S(g)>S(l)>S(s)，1 mol SO3的熵值：S[SO3(s)]<S[SO3(g)]，A正确；该反应为气体体积减小的反应，ΔS<0，若该反应ΔH>0，则在任何条件下反应都不能自发进行，而该反应在常温下能自发进行，说明该反应的ΔH<0，B错误；该反应的ΔH>0、ΔS>0，反应自发进行需要ΔH－TΔS<0，该反应在高温下能自发进行，则该反应能否自发进行与温度有关，C正确；C(s)＋CO2(g)===2CO(g)反应的ΔS>0，若该反应的ΔH<0，则在任何温度下反应都能自发进行，常温下，该反应不能自发进行，说明反应不是ΔH<0，则该反应的ΔH>0，D正确。 8．25 ℃、1.01×105 Pa时，反应2N2O5(g)===4NO2(g)＋O2(g)　ΔH＝＋56.7 kJ/mol能自发进行，其原因是(　　) A．该反应是吸热反应 B．该反应是放热反应 C．该反应是熵减小的反应 D．该反应的熵增效应大于能量效应 答案：D 解析：题给反应属于气体物质的量增大的反应，是熵增加的反应；大多数能自发进行的化学反应是放热反应，但该反应是吸热反应，说明熵增效应大于能量效应。 9．下面是生活中的几个自发过程，你认为其中能用熵判据解释的是(　　) A．自然界中水由高处往低处流 B．0 ℃时水变为冰 C．墨水滴到水中会扩散到整个水体 D．铁器暴露在潮湿空气中会生锈并放出热量 答案：C 解析：A项，水由高处往低处流是势能减小，用能量判据解释；B项，水变冰是熵减的放热过程，熵判据不利自发；C项是混乱度增加的过程，即熵判据有利于自发；D项是放热的熵减反应，焓判据有利自发。 10．室温下，反应4Fe(OH)2＋O2＋2H2O===4Fe(OH)3可以自发进行。下列叙述错误的是(　　) A．该反应ΔS<0 B．该反应有可能是吸热反应 C．反应过程中，白色沉淀迅速变成灰绿色，最后呈红褐色 D．综合考虑焓变和熵变可以判断反应自发进行的方向 答案：B 解析：根据方程式4Fe(OH)2＋O2＋2H2O===4Fe(OH)3可知，该反应中正向气体的物质的量减少，该反应正向为熵减的反应，即ΔS<0，且室温下可以自发进行，则该反应为放热反应，B错误。 11．下列说法不正确的是(　　) A．恒温恒压下，ΔH<0且ΔS>0的反应一定不能自发进行 B．1 mol H2O在不同状态时的熵值：S[H2O(s)]<S[H2O(g)] C．反应NH3(g)＋HCl(g)===NH4Cl(s)在室温下可自发进行，则该反应的ΔH<0 D．反应CaCO3(s)===CaO(s)＋CO2(g)　ΔH>0，能否自发进行与温度有关 答案：A 解析：恒温恒压下，ΔH<0且ΔS>0的反应ΔH－TΔS<0，在任何温度下都能自发进行，A错误；同种物质S(s)<S(l)<S(g)，B正确；NH3(g)＋HCl(g)===NH4Cl(s)属于熵减小反应，且在室温下可自发进行，根据ΔH－TΔS<0判断，该反应为放热反应，ΔH<0，C正确；CaCO3(s)===CaO(s)＋CO2(g)是吸热反应(ΔH>0)，也是熵增加(ΔS>0)的反应，只有升高温度才能使ΔH－TΔS<0，反应才能自发进行，D正确。 12．下列有关反应进行方向的说法正确的是(　　) A．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－1，能自发进行，原因是体系有自发向混乱度增大的方向转变的倾向 C．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是否自发进行的判据 D．在其他条件不变的情况下，使用催化剂可以改变化学反应进行的方向 答案：B 解析：常温下，有些熵增加的吸热反应可以自发进行，如碳酸氢铵的分解反应，A错误；碳酸氢铵分解虽是吸热反应，但生成气体，属于熵增加的反应，B正确；焓变和熵变都不是决定反应能否自发进行的唯一因素，应将熵变和焓变二者综合起来共同判断反应进行的方向，C错误；使用催化剂不能改变反应的方向，D错误。 13．反应：CH3OH(l)＋NH3(g)===CH3NH2(g)＋H2O(g)在某温度下自发向右进行，若反应的|ΔH|＝17 kJ·mol－1，|ΔH－TΔS|＝17 kJ·mol－1，则下列选项正确的是(　　) A．ΔH>0，ΔH－TΔS<0 B．ΔH<0，ΔH－TΔS>0 C．ΔH>0，ΔH－TΔS>0 D．ΔH<0，ΔH－TΔS<0 答案：A 解析：由反应方程式可知该反应ΔS>0，某温度下自发向右进行，则ΔH－TΔS<0，由|ΔH|＝|ΔH－TΔS|且ΔS>0可知ΔH>0，A正确。 二、非选择题 14．氢气可用于制备H2O2。已知： H2(g)＋A(l)===B(l)　ΔH1 O2(g)＋B(l)===A(l)＋H2O2(l)　ΔH2 其中A、B为有机物，两反应均为自发反应，则H2(g)＋O2(g)===H2O2(l)的ΔH______0。(填“>”“<”或“＝”) 答案：＜ 解析：题中的两个反应都是熵减的反应，由于两个反应均能自发进行，所以两个反应都是放热反应，即ΔH1<0、ΔH2<0。根据盖斯定律，将题中两个热化学方程式叠加得：H2(g)＋O2(g)===H2O2(l)　ΔH＝ΔH1＋ΔH2<0。 15．已知反应CaCO3(s)===CaO(s)＋CO2(g)　ΔH(298 K)＝＋178.2 kJ·mol－1　 ΔS(298 K)＝＋169.6 J·mol－1·K－1， 则： (1)该反应在室温下________(填“能”或“不能”)自发进行。 (2)根据题中所给数据进行分析，温度________(填“能”或“不能”)成为反应方向的决定因素。 (3)若温度能决定反应方向，则该反应自发进行的最低温度为________K(假设反应焓变与熵变不随温度变化而变化，结果保留整数)。 答案：(1)不能　(2)能　(3)1051 解析：(1)该反应的ΔH－TΔS＝178.2 kJ·mol－1－298 K×169.6×10－3 kJ·mol－1·K－1≈127.7 kJ·mol－1>0，所以该反应在室温下不能自发进行。 (2)该反应的ΔH>0、ΔS>0，在低温时为非自发反应，但在高温时可自发进行，所以温度能成为反应方向的决定因素。 (3)由于该反应为吸热的熵增加反应，所以升高温度可使ΔH－TΔS<0，使反应能自发进行，即当T>＝≈1051 K时，ΔH－TΔS＜0，碳酸钙的分解反应能自发进行，即该反应自发进行的最低温度为1051 K。 16．已知甲烷隔绝空气在不同温度下有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CH4制取C的允许温度范围，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 假设反应焓变与熵变不随温度变化而变化。请帮助这位同学考虑如下问题： (1)反应②在________(填“高温”或“低温”)下能自发进行。 (2)反应①在常温下________(填“能”或“不能”)自发进行。 (3)制取C的允许温度范围为________(保留一位小数)。 答案：(1)高温　(2)不能　(3)927.8～1709.4 K 解析：(1)反应的ΔH－TΔS<0时才能自发进行，由于反应②的ΔH>0，ΔS>0，所以反应②应在高温下才能自发进行。 (2)反应①在常温时，ΔH－TΔS＝74.848 kJ·mol－1－80.674×10－3 kJ·mol－1·K－1×298 K≈50.807 kJ·mol－1>0，所以该反应常温下不能自发进行。 (3)CH4反应生成C和H2时，ΔH－TΔS＝74.848 kJ·mol－1－80.674×10－3 kJ·mol－1·K－1×T<0，得T>927.8 K，即生成C的最低温度为927.8 K。CH4反应生成乙炔和H2时，ΔH－TΔS＝376.426 kJ·mol－1－220.211×10－3 kJ·mol－1·K－1×T<0，得T>1709.4 K，即温度高于1709.4 K时CH4自发反应生成乙炔和氢气。所以要制取C，温度应控制在927.8～1709.4 K。 1 学科网（北京）股份有限公司 $$