2.1 化学反应的方向（导学案）化学沪科版选择性必修1

2.1 化学反应的方向 一、知识目标 1. 明确化学反应具有方向性，了解自发反应的特征。 1. 理解化学反应的方向与反应的焓变、熵变等的关系，掌握自发反应的判断依据及相关计算。 1. 掌握吉布斯公式，并能依据其判断反应自发进行的方向。 二、核心素养目标 1. 宏观辨识与微观探析：从宏观现象认识化学反应的方向性，从微观角度理解焓变、熵变对反应方向的影响。 2. 证据推理与模型认知：通过分析具体化学反应，建立判断反应自发进行方向的模型，培养逻辑推理能力。 3. 科学态度与社会责任：通过思考化学反应方向对生产的影响，培养用化学知识解决实际问题的意识和责任感。 一、学习重点 1. 自发反应的特征。 2. 化学反应方向与焓变、熵变的关系。 3. 吉布斯公式的应用。 二、学习难点 综合运用焓变和熵变判断化学反应自发进行的方向。 一 、自发过程与自发反应 1．自发过程：在一定条件下，不需借助外力就能__________的过程。 （1）特点： ①高能状态→低能状态（对外做功或_____热量）；②有序→无序（无序体系更加_____）。 （2）实例：高山流水，自由落体，冰雪融化。 2．自发反应：在给定的条件下，能“自己”进行的化学反应。如：____________________。 （1）特点： ①具有方向性，即反应的某个方向在一定条件下是自发的，则其逆反应在该条件下肯定不自发。 ②体系趋向于从高能量状态转变为低能量状态。 ③体系趋向于从有序体系转变为无序体系。 （2）说明：自发反应不是在任何条件下都自发，而是“在给定的条件下”的自发，如：碳酸钙的分解反应在高温下是自发的，H2和O2的反应在点燃条件下自发的。 二、 焓判据 1．放热过程中体系能量_____，_____的反应有自发的倾向。 2．不少吸热反应也能在一定条件下也能自发进行。 3．ΔH<0只是有利于反应自发进行的一个因素，而不是唯一的因素。 三、熵判据 1．熵、熵变的概念 （1）熵：衡量体系__________的物理量，符号为_____,单位为：__________。 （2）熵变：生成物与反应物熵值之_____，符号为_____。 2．熵值大小 （1）同一条件下，不同的物质熵值_____。 （2）体系的熵值：体系的__________越大，体系的熵值就_____。 （3）同一物质的熵值：S（g）_____S（l）_____S（s），同一物质的物质的量越大，分子数越多，熵值越大；同一条件下，不同物质的熵值不同。 （4）物质的复杂程度：一般组成物质的原子种类相同时，分子中的原子数目越多，其混乱度越_____，熵值越_____。 （5）对于一个特定的气相反应,熵变的大小取决于反应前后的气体物质的化学计量数大小。 3．熵变与反应的方向 ①反应熵变的计算式：△S＝S（生成物）－S（反应物） 变化过程 熵变 反应类型 增体反应 △S_____0 熵_____反应 减体反应 △S_____0 熵_____反应 盐的溶解 △S_____0 熵_____反应 电离过程 △S_____0 熵_____反应 ②熵判据：体系有自发地向混乱度_____(即熵增)的方向转变的倾向，因此可用_____来判断反应进行的方向。 ③有些熵减的反应也能自发进行，如_____反应，故只用熵变来判断反应方向也不全面，只有_____体系或_____体系，才能用熵增来判断反应方向。 4．熵变正、负的判断 （1）物质由_____态到_____态、由_____态到_____态或由_____态到_____态的过程，熵变为_____，是_____过程。 （2）气体体积_____的反应，熵变通常都是_____，是_____反应。 （3）气体体积_____的反应，熵变通常都是_____，是_____反应。 四、复合判据 1．化学反应方向的判据 在温度、压强一定的条件下，对于除了体积功以外不做其他功的化学反应，把焓变、熵变以能量的形式组合在一起，以ΔH－TΔS为判据。 ΔH－TΔS_____0　反应正向能自发进行； ΔH－TΔS_____0　反应达到平衡状态； ΔH－TΔS_____0　反应正向不能自发进行。 2．对“ΔH－TΔS”的讨论： （1）ΔH _____0，ΔS_____0的反应，任何温度下都能自发进行； （2）ΔH_____0，ΔS_____0的反应任何温度下都不能自发进行； （3）ΔH和ΔS的作用相反，且相差不大时，_____对反应的方向起决定性作用。 ①当ΔH<0，ΔS<0时，_____下反应能自发进行； ②当ΔH>0，ΔS>0时，_____下反应能自发进行。  （4）当反应的焓变和熵变的影响相反时，且大小相差悬殊时，某一因素可能占主导地位。 ①常温下的放热反应，焓变对反应方向起决定性作用。 ②常温下的吸热反应，熵变对反应方向起决定性作用。 （一）问题探究 1. 自发过程与自发反应 问题：请查找资料，列举生活中至少 3 个自发过程的例子，并分析它们的共同特点。 答案： 2. 化学反应方向与熵变的关系 问题：查阅资料，了解熵变在化工生产中的应用实例，并分析熵变在其中起到的作用。 答案： （二）问题思考 1. 自发过程与自发反应 问题：判断下列关于自发过程的叙述是否正确，并说明理由。 · 只有不需要任何条件就能够自动进行的过程才是自发过程。 · 需要加热才能进行的过程肯定不是自发过程。 · 同一可逆反应的正、逆反应在不同条件下都有自发的可能。 · 非自发过程在任何条件下都不可能变为自发过程。 答案： 1. 化学反应方向与焓变的关系 问题：下列过程的方向可用焓判据判断的是（ ） A. 硝酸铵溶于水 B. C. D. 答案： 1. 化学反应方向与熵变的关系 问题：“熵”表示体系的混乱度，符号是 “”。下列变化中，的是（ ） A. B. C. D. 答案： （三）归纳总结 1. 自发过程与自发反应 问题：请归纳自发过程和自发反应的定义及特点。 答案： 1. 化学反应方向与焓变、熵变的关系及复合判据 问题：总结化学反应方向与焓变、熵变的关系，以及吉布斯公式和反应方向与温度的关系。 答案： 1.下列关于自发过程的叙述中，正确的是（ ） A. 只有不需要任何条件就能够自动进行的过程才是自发过程 B. 需要加热才能进行的过程肯定不是自发过程 C. 同一可逆反应的正、逆反应在不同条件下都有自发的可能 D. 非自发过程在任何条件下都不可能变为自发过程 2.下列过程的方向可用焓判据判断的是（ ） A. 硝酸铵溶于水 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 = -572 kJ·mol⁻¹ 3.下列说法正确的是（ ） A. 自发进行的反应均是ΔH < 0的反应 B. ΔS < 0的反应一定不能自发进行 C. 物质的量增加的反应，其ΔS为正值 D. CaCO₃(s)受热分解为CaO(s)和CO₂(g)，其ΔS > 0 4.反应CH₃OH(l) + NH₃(g) ═ CH₃NH₂(g) + H₂O(g)在某温度下才能自发进行，若反应的|ΔH| = 17 kJ·mol⁻¹，该温度下|ΔH - TΔS| = 17 kJ·mol⁻¹，则下列选项正确的是（ ） A. ΔH > 0，该温度下ΔH - TΔS < 0 B. ΔH < 0，该温度下ΔH - TΔS > 0 C. ΔH > 0，该温度下ΔH - TΔS > 0 D. ΔH < 0，该温度下ΔH - TΔS < 0 5.焦炭常用于冶炼工业。已知反应①：2C(s) + O₂(g) ═ 2CO(g)；反应②：2CO(g) + O₂(g) ═ 2CO₂(g)。反应①、②的反应趋势与温度关系如图所示，下列说法错误的是（ ） A. 反应②2CO(g) + O₂(g) ═ 2CO₂(g)的ΔS < 0，ΔH < 0 B. 983 K是两个反应主次趋势变化的转折点 C. L₁对应反应① D. 当温度低于983 K时，过量焦炭的氧化产物以反应②生成CO₂为主 一、自发过程和自发反应的比较 自发过程 自发反应 含义 在一定条件下， 不用借助外力 ，就能自发进行的过程。 在给定的条件下，可以 自发 进行到显著程度的化学反应。 特征 具有 方向性 ，即过程的某个方向在一定条件下自发进行，而该过程逆方向在该条件下肯定不能自发进行 。 举例 高山流水，自由落体，冰雪融化 钢铁生锈 应用 可被用来完成有用功。如H2燃烧可设计成 原电池 。 非自发过程要想发生，必须对它做功。如通电将水分解为 H2和O2 。 二、化学反应自发进行方向的判据 1.焓判据——自发反应与焓变的关系： 多数能自发进行的化学反应是放热反应，但有很多吸热反应也能自发进行。因此，只根据焓变来判断反应进行的方向是不全面的。反应焓变是与反应进行方向有关的因素之一，但不是决定反应能否自发进行的唯一因素。 2.熵判据——自发反应与熵变的关系 多数能自发进行的化学反应是熵增的反应。熵变是与反应进行方向有关的因素之一，但不是决定反应能否自发进行的唯一因素。因此，只根据熵变来判断反应进行的方向是不全面的。 3.综合焓变和熵变判断反应是否自发的情况： 复合判据——自由能判据 ①当ΔG＜0时，反应能自发进行； ②当ΔG＝0时，反应处于平衡状态； ③当ΔG＞0时，反应不能自发进行。 焓变 熵变 化学反应能否自发进行 ΔH<0 ΔS>0 任何温度都能自发进行 ΔH>0 ΔS<0 不能自发进行 ΔH<0 ΔS<0 较低温度时自发进行 ΔH>0 ΔS>0 高温时自发进行 小结：“大大高温，小小低温” 三、应用判据时的注意事项 （1）在讨论过程的方向问题时，我们指的是没有外界干扰时体系的性质。如果允许外界对体系施加某种作用，就可能出现相反的结果。 （2）过程的自发性只能用于判断过程的方向，不能确定过程是否一定会发生和过程发生的速率 （3）只适用于没有发生的反应 注：一般来说，如果一个过程是自发的，则其逆过程往往是非自发的。 考点一 自发过程与自发反应 1.下列过程是非自发的是（ ） A．水由高处向低处流 B．氯气和溴化钾溶液的反应 C．铁在潮湿空气中生锈 D．室温下水结成冰 2．化学与生活息息相关。下列不属于自发进行的变化是 A．墨汁加到清水中使整杯水变黑 B．水在0℃以下结为冰 C．水从高处往低处流 D．石灰石转化为生石灰 3.下列说法中正确的是(　　) A．能自发进行的反应一定能迅速发生反应 B．非自发进行的反应一定不可能发生反应 C．能自发进行的反应实际可能没有发生反应 D．常温下，2H2O2H2↑＋O2↑，即常温下水的分解反应是自发反应 4.下列过程是非自发的是（ ） A．加热铁棒一端，热量传向另一端 B．使铁棒上的铁锈转化成单质铁 C．气体从高密度处向低密度处扩散 D．煤气的燃烧 考点二 化学反应的方向与焓变 1．实验证明，多数能自发进行的反应都是放热反应。对此说法的理解正确的是（ ） A．所有的放热反应都是自发进行的 B．所有的自发反应都是放热的 C．焓变是影响反应是否具有自发性的一个重要因素 D．焓变是决定反应是否具有自发性的唯一因素 2．不能用焓判据解释的自发进行的反应过程是(　　) A．铁在潮湿空气中生锈 B．天然气的燃烧 C．铜在潮湿空气中产生铜绿 D．NH4Cl与Ba(OH)2·8H2O反应产生NH3 3．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 考点三 化学反应的方向与熵变 1．相同温度和压强下，关于物质熵的大小比较，合理的是 A． B． C． D． 2．下列反应属于熵减小过程的是 A．过氧化钠和水反应 B．二氧化硫和氢硫酸反应 C．二氧化锰和浓盐酸加热反应 D．碳和浓硝酸反应 3．下列说法中，正确的是 A．能够自发进行的反应一定是放热反应 B．凡是熵增大的反应都是自发反应 C．要判断反应进行的方向，必须综合考虑体系的焓变和熵变 D．反应能自发进行，则该反应的 考点四 焓变与熵变对反应方向的共同影响 1．在图①中A、B两个容器里，分别收集着两种不同气体。若将中间活塞打开，两种气体分子立即充满了两个容器(如图②)。关于此过程下列说法不正确的是(　　) A．此过程是体系从混乱程度小向混乱程度大变化的过程，即熵增大的过程 B．此过程为自发过程，而且没有热量的吸收或放出 C．此过程从有序到无序，混乱度增大 D．此过程是自发可逆的 2．下列说法正确的是 A．反应N2+3H22NH3的△H<0，△S>0 B．反应2CO(g)+2NO(g)=N2(g)+2CO2(g) △H>0在常温下能自发进行 C．反应2Mg(s)+CO2(g)=C(s)+2MgO(s)的△H<0，则该反应能在高温自发进行 D．反应C(s)+CO2(g)=2CO(g)常温下不能自发进行，则该反应的△H>0 3．已知  ，下列说法中正确的是 A．该反应任何温度下都不能自发进行 B．该反应能自发进行，由于该反应是一个熵增加的反应 C．其他条件不变，使用催化剂可以改变化学反应进行的方向 D．能自发进行的反应一定是放热反应，不能自发进行的反应一定是吸热反应 4．某化学反应A(s)=D(g)+E(g)　ΔH-TΔS=(-4500+11T)kJ·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 5．下列说法完全正确的是 A．自发进行的反应均是ΔH<0的反应 B．ΔS为正值的反应均能自发进行 C．物质的量增加的反应，ΔS为正值 D．CaCO3(s)受热分解为CaO(s)和CO2(g)　ΔS>0 1 / 2 学科网（北京）股份有限公司 $$ 2.1 化学反应的方向 一、知识目标 1. 明确化学反应具有方向性，了解自发反应的特征。 1. 理解化学反应的方向与反应的焓变、熵变等的关系，掌握自发反应的判断依据及相关计算。 1. 掌握吉布斯公式，并能依据其判断反应自发进行的方向。 二、核心素养目标 1. 宏观辨识与微观探析：从宏观现象认识化学反应的方向性，从微观角度理解焓变、熵变对反应方向的影响。 2. 证据推理与模型认知：通过分析具体化学反应，建立判断反应自发进行方向的模型，培养逻辑推理能力。 3. 科学态度与社会责任：通过思考化学反应方向对生产的影响，培养用化学知识解决实际问题的意识和责任感。 一、学习重点 1. 自发反应的特征。 2. 化学反应方向与焓变、熵变的关系。 3. 吉布斯公式的应用。 二、学习难点 综合运用焓变和熵变判断化学反应自发进行的方向。 一 、自发过程与自发反应 1．自发过程：在一定条件下，不需借助外力就能自发进行的过程。 （1）特点： ①高能状态→低能状态（对外做功或释放热量）；②有序→无序（无序体系更加稳定）。 （2）实例：高山流水，自由落体，冰雪融化。 2．自发反应：在给定的条件下，能“自己”进行的化学反应。如：钢铁生锈，氢气燃烧。 （1）特点： ①具有方向性，即反应的某个方向在一定条件下是自发的，则其逆反应在该条件下肯定不自发。 ②体系趋向于从高能量状态转变为低能量状态。 ③体系趋向于从有序体系转变为无序体系。 （2）说明：自发反应不是在任何条件下都自发，而是“在给定的条件下”的自发，如：碳酸钙的分解反应在高温下是自发的，H2和O2的反应在点燃条件下自发的。 二、 焓判据 1．放热过程中体系能量降低，ΔH<0的反应有自发的倾向。 2．不少吸热反应也能在一定条件下也能自发进行。 3．ΔH<0只是有利于反应自发进行的一个因素，而不是唯一的因素。 三、熵判据 1．熵、熵变的概念 （1）熵：衡量体系混乱程度的物理量，符号为S,单位为：J·mol－1·K－1。 （2）熵变：生成物与反应物熵值之差，符号为△S。 2．熵值大小 （1）同一条件下，不同的物质熵值不同。 （2）体系的熵值：体系的混乱程度越大，体系的熵值就越大。 （3）同一物质的熵值：S（g）＞S（l）＞S（s），同一物质的物质的量越大，分子数越多，熵值越大；同一条件下，不同物质的熵值不同。 （4）物质的复杂程度：一般组成物质的原子种类相同时，分子中的原子数目越多，其混乱度越大，熵值越大。 （5）对于一个特定的气相反应,熵变的大小取决于反应前后的气体物质的化学计量数大小。 3．熵变与反应的方向 ①反应熵变的计算式：△S＝S（生成物）－S（反应物） 变化过程 熵变 反应类型 增体反应 △S＞0 熵增反应 减体反应 △S＜0 熵减反应 盐的溶解 △S＞0 熵增反应 电离过程 △S＞0 熵增反应 ②熵判据：体系有自发地向混乱度 增加 (即熵增)的方向转变的倾向，因此可用 熵变 来判断反应进行的方向。 ③有些熵减的反应也能自发进行，如铝热反应，故只用熵变来判断反应方向也不全面，只有孤立体系或绝热体系，才能用熵增来判断反应方向。 4．熵变正、负的判断 （1）物质由固态到液态、由液态到气态或由固态到气态的过程，熵变为正值，是熵增过程。 （2）气体体积增大的反应，熵变通常都是正值，是熵增反应。 （3）气体体积减小的反应，熵变通常都是负值，是熵减反应。 四、复合判据 1．化学反应方向的判据 在温度、压强一定的条件下，对于除了体积功以外不做其他功的化学反应，把焓变、熵变以能量的形式组合在一起，以ΔH－TΔS为判据。 ΔH－TΔS<0　反应正向能自发进行； ΔH－TΔS＝0　反应达到平衡状态； ΔH－TΔS>0　反应正向不能自发进行。 2．对“ΔH－TΔS”的讨论： （1）ΔH < 0，ΔS　>　0的反应，任何温度下都能自发进行； （2）ΔH　>　0，ΔS　<　0的反应任何温度下都不能自发进行； （3）ΔH和ΔS的作用相反，且相差不大时，温度对反应的方向起决定性作用。 ①当ΔH<0，ΔS<0时，　低温　下反应能自发进行； ②当ΔH>0，ΔS>0时，　高温　下反应能自发进行。  （4）当反应的焓变和熵变的影响相反时，且大小相差悬殊时，某一因素可能占主导地位。 ①常温下的放热反应，焓变对反应方向起决定性作用。 ②常温下的吸热反应，熵变对反应方向起决定性作用。 （一）问题探究 1. 自发过程与自发反应 · 问题：请查找资料，列举生活中至少 3 个自发过程的例子，并分析它们的共同特点。 · 答案：例如，水往低处流、墨水在水中扩散、铁在潮湿空气中生锈等。这些自发过程的共同特点是在一定条件下，不需要借助外力作用就能自动进行，通常是从高能状态向低能状态转化，从有序状态向无序状态转化。 2. 化学反应方向与熵变的关系 · 问题：查阅资料，了解熵变在化工生产中的应用实例，并分析熵变在其中起到的作用。 · 答案：在合成氨工业中，反应，该反应是气体体积减小的反应，熵变。在实际生产中，需要考虑温度、压强等条件来综合判断反应的自发性。升高温度可以增大反应速率，但从熵变角度看不利于反应自发进行；增大压强有利于反应向正反应方向进行，但也需要考虑设备的承受能力等因素。所以熵变在化工生产中是一个重要的考虑因素，需要与其他因素综合起来，以选择合适的反应条件。 （二）问题思考 1. 自发过程与自发反应 · 问题：判断下列关于自发过程的叙述是否正确，并说明理由。 · 只有不需要任何条件就能够自动进行的过程才是自发过程。 · 需要加热才能进行的过程肯定不是自发过程。 · 同一可逆反应的正、逆反应在不同条件下都有自发的可能。 · 非自发过程在任何条件下都不可能变为自发过程。 · 答案： · 错误。自发过程是在一定条件下，不需要借助外力作用就能自动进行的过程，并非不需要任何条件。例如，水在常温常压下会从高处往低处流，但需要有重力场这个条件。 · 错误。有些自发反应需要加热引发反应，之后反应能自动进行，仍属于自发过程。比如，煤的燃烧需要点燃来引发，但一旦燃烧起来就会持续进行下去。 · 正确。同一可逆反应，在不同的温度、压强等条件下，正、逆反应都有可能自发进行。例如，对于反应，在低温时，正反应可能自发进行；在高温时，逆反应可能自发进行。 · 错误。非自发过程在一定条件下可以变为自发过程。如石灰石分解在常温下是非自发反应，但在高温时能自发进行。 1. 化学反应方向与焓变的关系 · 问题：下列过程的方向可用焓判据判断的是（ ） A. 硝酸铵溶于水 B. C. D. · 答案：D。焓判据主要依据反应是放热还是吸热来判断反应的自发性。硝酸铵溶于水是物理过程，不是化学反应，不能用焓判据判断，A选项错误；B、C选项的反应均为吸热反应，不能仅用焓判据判断其方向，B、C选项错误；D选项中反应为放热反应，根据焓判据，放热反应有利于自发进行，所以该反应的方向可用焓判据判断，D选项正确。 1. 化学反应方向与熵变的关系 · 问题：“熵”表示体系的混乱度，符号是 “”。下列变化中，的是（ ） A. B. C. D. · 答案：B。表示体系的混乱度减小。A选项反应前后气体物质的量不变，混乱度基本不变，接近 0；B选项气体变为液体，体系的混乱度减小，；C选项和D选项都有气体生成，体系的混乱度增大，。所以答案选B。 （三）归纳总结 1. 自发过程与自发反应 · 问题：请归纳自发过程和自发反应的定义及特点。 · 答案： · 自发过程：定义为一定条件下，不需要借助外力作用就能自动进行的过程。特点是从高能状态向低能状态转化，从有序状态向无序状态转化。 · 自发反应：定义为给定条件下能“自己”进行的反应；非自发反应是需外力才能进行的反应。自发反应需要一定条件，不一定会发生；非自发反应在一定条件下也可能发生。 1. 化学反应方向与焓变、熵变的关系及复合判据 · 问题：总结化学反应方向与焓变、熵变的关系，以及吉布斯公式和反应方向与温度的关系。 · 答案： · 化学反应方向与焓变的关系：放热反应（）有利于反应自发进行，但焓变不是唯一因素。 · 化学反应方向与熵变的关系： · 熵（）：是度量体系混乱程度的物理量，混乱度越大，体系越无序，体系的熵值就越大。影响熵大小的因素有：相同条件下不同物质的熵不同（分子结构越复杂，熵越大）；同一物质在不同状态和温度下熵不同（，）；反应中无状态变化时化学计量数和物质种类对熵有影响（化学计量数大、物质种类多，熵大）。 · 熵变（）：反应产物总熵与反应物总熵之差，。气体体积增大的反应熵变通常为正值，是熵增加的反应；气体体积减小的反应熵变通常为负值，是熵减小的反应。熵增加有利于反应的自发进行，但熵变也不是唯一因素。 · 吉布斯公式：。 · 反应方向与温度关系： · ，，所有温度下反应都能自发进行。 · ，，低温下反应能自发进行。 · ，，高温下反应能自发进行。 · ，，所有温度下反应都不能自发进行。 1.下列关于自发过程的叙述中，正确的是（ ） A. 只有不需要任何条件就能够自动进行的过程才是自发过程 B. 需要加热才能进行的过程肯定不是自发过程 C. 同一可逆反应的正、逆反应在不同条件下都有自发的可能 D. 非自发过程在任何条件下都不可能变为自发过程 【答案】C 【解析】自发过程是在一定条件下，不需要借助外力作用就能自动进行的过程，并非不需要任何条件，A选项错误；有些过程需要一定的引发条件，如加热等，但之后能自动进行，仍可能是自发过程，B选项错误；同一可逆反应，在不同的温度、压强等条件下，正、逆反应都有可能自发进行，C选项正确；非自发过程在一定条件下可以变为自发过程，如石灰石分解在常温下是非自发反应，但高温时能自发进行，D选项错误。 2.下列过程的方向可用焓判据判断的是（ ） A. 硝酸铵溶于水 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 = -572 kJ·mol⁻¹ 【答案】D 【解析】焓判据主要依据反应是放热还是吸热来判断反应的自发性。硝酸铵溶于水是物理过程，不是化学反应，不能用焓判据判断，A选项错误；B、C选项的反应均为吸热反应，不能仅用焓判据判断其方向，B、C选项错误；D选项中反应为放热反应，根据焓判据，放热反应有利于自发进行，所以该反应的方向可用焓判据判断，D选项正确。 3.下列说法正确的是（ ） A. 自发进行的反应均是ΔH < 0的反应 B. ΔS < 0的反应一定不能自发进行 C. 物质的量增加的反应，其ΔS为正值 D. CaCO₃(s)受热分解为CaO(s)和CO₂(g)，其ΔS > 0 【答案】D 【解析】自发反应不仅与焓变有关，还与熵变和温度有关，有些吸热反应在一定条件下也能自发进行，A选项错误；ΔS < 0的反应在一定条件下也可能自发进行，如低温时的某些反应，B选项错误；反应中物质的量增加，但如果气体物质的量减少，熵变可能为负值，C选项错误；CaCO₃(s)受热分解为CaO(s)和CO₂(g)，有气体生成，体系的混乱度增大，所以ΔS > 0，D选项正确。 4.反应CH₃OH(l) + NH₃(g) ═ CH₃NH₂(g) + H₂O(g)在某温度下才能自发进行，若反应的|ΔH| = 17 kJ·mol⁻¹，该温度下|ΔH - TΔS| = 17 kJ·mol⁻¹，则下列选项正确的是（ ） A. ΔH > 0，该温度下ΔH - TΔS < 0 B. ΔH < 0，该温度下ΔH - TΔS > 0 C. ΔH > 0，该温度下ΔH - TΔS > 0 D. ΔH < 0，该温度下ΔH - TΔS < 0 【答案】A 【解析】反应能自发进行，则ΔG = ΔH - TΔS < 0。已知反应在某温度下才能自发进行，说明常温下可能不自发，结合|ΔH| = |ΔH - TΔS| = 17 kJ·mol⁻¹，若ΔH < 0，反应更容易自发进行，不需要特定温度，所以ΔH > 0，且在该温度下ΔH - TΔS < 0，A选项正确。 5.焦炭常用于冶炼工业。已知反应①：2C(s) + O₂(g) ═ 2CO(g)；反应②：2CO(g) + O₂(g) ═ 2CO₂(g)。反应①、②的反应趋势与温度关系如图所示，下列说法错误的是（ ） A. 反应②2CO(g) + O₂(g) ═ 2CO₂(g)的ΔS < 0，ΔH < 0 B. 983 K是两个反应主次趋势变化的转折点 C. L₁对应反应① D. 当温度低于983 K时，过量焦炭的氧化产物以反应②生成CO₂为主 【答案】D 【解析】反应②中气体的物质的量减少，混乱度减小，所以ΔS < 0，该反应是燃烧反应，为放热反应，ΔH < 0，A选项正确；从图中可以看出，983 K时两个反应的趋势发生变化，是主次趋势变化的转折点，B选项正确；反应①是吸热反应，温度升高有利于反应进行，L₁随温度升高反应趋势增强，所以L₁对应反应①，C选项正确；当温度低于983 K时，反应②的趋势更强，但由于焦炭过量，会发生反应①生成CO，所以氧化产物以CO为主，D选项错误。 一、自发过程和自发反应的比较 自发过程 自发反应 含义 在一定条件下， 不用借助外力 ，就能自发进行的过程。 在给定的条件下，可以 自发 进行到显著程度的化学反应。 特征 具有 方向性 ，即过程的某个方向在一定条件下自发进行，而该过程逆方向在该条件下肯定不能自发进行 。 举例 高山流水，自由落体，冰雪融化 钢铁生锈 应用 可被用来完成有用功。如H2燃烧可设计成 原电池 。 非自发过程要想发生，必须对它做功。如通电将水分解为 H2和O2 。 二、化学反应自发进行方向的判据 1.焓判据——自发反应与焓变的关系： 多数能自发进行的化学反应是放热反应，但有很多吸热反应也能自发进行。因此，只根据焓变来判断反应进行的方向是不全面的。反应焓变是与反应进行方向有关的因素之一，但不是决定反应能否自发进行的唯一因素。 2.熵判据——自发反应与熵变的关系 多数能自发进行的化学反应是熵增的反应。熵变是与反应进行方向有关的因素之一，但不是决定反应能否自发进行的唯一因素。因此，只根据熵变来判断反应进行的方向是不全面的。 3.综合焓变和熵变判断反应是否自发的情况： 复合判据——自由能判据 ①当ΔG＜0时，反应能自发进行； ②当ΔG＝0时，反应处于平衡状态； ③当ΔG＞0时，反应不能自发进行。 焓变 熵变 化学反应能否自发进行 ΔH<0 ΔS>0 任何温度都能自发进行 ΔH>0 ΔS<0 不能自发进行 ΔH<0 ΔS<0 较低温度时自发进行 ΔH>0 ΔS>0 高温时自发进行 小结：“大大高温，小小低温” 三、应用判据时的注意事项 （1）在讨论过程的方向问题时，我们指的是没有外界干扰时体系的性质。如果允许外界对体系施加某种作用，就可能出现相反的结果。 （2）过程的自发性只能用于判断过程的方向，不能确定过程是否一定会发生和过程发生的速率 （3）只适用于没有发生的反应 注：一般来说，如果一个过程是自发的，则其逆过程往往是非自发的。 考点一 自发过程与自发反应 1.下列过程是非自发的是（ ） A．水由高处向低处流 B．氯气和溴化钾溶液的反应 C．铁在潮湿空气中生锈 D．室温下水结成冰 【答案】D 【解析】A．水由高处向低处流，是自发进行的过程，故A不选；B．氯气的氧化性比溴强，氯气能够与KBr溶液发生置换反应，属于自发进行的过程，故B不选；C．铁生锈为自发进行的氧化还原反应，反应放热，常温下可自发进行，故C不选；D．室温下冰会自发的融化，室温下水结成冰不是自发进行的过程，故D选；故选D。 1．化学与生活息息相关。下列不属于自发进行的变化是 A．墨汁加到清水中使整杯水变黑 B．水在0℃以下结为冰 C．水从高处往低处流 D．石灰石转化为生石灰 【答案】D 【解析】A．墨汁浓度大于水，微粒向浓度低的方向分散是自发进行的物理变化，A不符合题意； B．水的凝固点为0℃，水在常温下是液体，水在0℃以下结为冰，是自发进行的物理变化，B不符合题意； C．水从高处往低处流，是能量降低的过程，是自发进行的变化，C不符合题意； D．石灰石转化为生石灰需要在高温条件下进行，该变化过程不是自发进行的，D符合题意； 故选D。 3.下列说法中正确的是(　　) A．能自发进行的反应一定能迅速发生反应 B．非自发进行的反应一定不可能发生反应 C．能自发进行的反应实际可能没有发生反应 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】化学反应的自发性指的是能不能自发，与化学反应速率无关，所以A不正确；非自发不含有“不可能”之意，例如，水的分解在常温常压下是非自发的，但在通直流电条件下，电解生成氢气和氧气，只不过消耗了其他能量，所以B不正确；水在常温常压下通电才发生分解，即借助于外力才能使它发生，所以是非自发反应，所以D不正确。 4.下列过程是非自发的是（ ） A．加热铁棒一端，热量传向另一端 B．使铁棒上的铁锈转化成单质铁 C．气体从高密度处向低密度处扩散 D．煤气的燃烧 【答案】B 【解析】根据自发过程的定义来进行判断。热量从高温处传向低温处、金属的腐蚀、气体从高密度处向低密度处扩散、煤气的燃烧都是自发的，其逆向过程都是非自发的。 考点二 化学反应的方向与焓变 1．实验证明，多数能自发进行的反应都是放热反应。对此说法的理解正确的是（ ） A．所有的放热反应都是自发进行的 B．所有的自发反应都是放热的 C．焓变是影响反应是否具有自发性的一个重要因素 D．焓变是决定反应是否具有自发性的唯一因素 【答案】C 【解析】多数能自发进行的反应都是放热反应，并不是所有自发进行的反应都是放热反应，如氯化铵晶体与氢氧化钡晶体的反应是自发进行的吸热反应，所以只能说焓变是影响反应是否具有自发性的一个重要因素，但不是唯一因素，C正确。故选C。 2．不能用焓判据解释的自发进行的反应过程是(　　) A．铁在潮湿空气中生锈 B．天然气的燃烧 C．铜在潮湿空气中产生铜绿 D．NH4Cl与Ba(OH)2·8H2O反应产生NH3 【答案】D 【解析】铁在潮湿空气中能自发产生铁锈、能量降低，是能用焓判据解释的自发过程；天然气燃烧生成CO2和水时放热、能量降低，是能用焓判据解释的自发过程；铜在潮湿空气中能自发产生铜绿，能量降低，是能用焓判据解释的自发过程；NH4Cl与Ba(OH)2·8H2O反应产生NH3，可以产生结冰现象，是一个吸热的自发过程，不能用焓判据解释，故选D。 3．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】大多数ΔH＜0的化学反应是自发进行的，也有少数ΔH＞0的化学反应可以自发进行，正反应吸热，不利于反应的正向进行。 考点三 化学反应的方向与熵变 1．相同温度和压强下，关于物质熵的大小比较，合理的是 A． B． C． D． 【答案】A 【解析】A．相同状态的相同物质，物质的量越大，熵值越大，所以熵值，A正确； B．CO2和O2物质的量相同，且均为气态，CO2含有的原子总数多，CO2的摩尔质量大，所以熵值，B错误； C．等量的同物质，熵值关系为：S(g)>S(l)>S(s)，所以熵值，C错误； D．从金刚石和石墨的结构组成上来看，金刚石的微观结构更有序，熵值更低，所以熵值，D错误； 故选A。 2．下列反应属于熵减小过程的是 A．过氧化钠和水反应 B．二氧化硫和氢硫酸反应 C．二氧化锰和浓盐酸加热反应 D．碳和浓硝酸反应 【答案】B 【解析】A．过氧化钠和水反应生成氧气，为熵增过程，A错误； B．二氧化硫和氢硫酸反应生成硫单质固体和水液体，为熵减过程，B正确； C．二氧化锰和浓盐酸加热反应生成氯气气体，为熵增过程，C错误；   D．碳和浓硝酸反应生成二氧化碳气体、二氧化硫气体，为熵增过程，D错误； 故选B。 3．下列说法中，正确的是 A．能够自发进行的反应一定是放热反应 B．凡是熵增大的反应都是自发反应 C．要判断反应进行的方向，必须综合考虑体系的焓变和熵变 D．反应能自发进行，则该反应的 【答案】C 【解析】A．能够自发进行的反应＜0，不一定是放热反应，故A错误； B．熵增大的反应， 不一定小于0，即不一定是自发反应，故B错误； C．化合反应能否自发进行，需要使用复合判据S进行判断，即综合考虑体系的焓变和熵变，故C正确； D．反应能自发进行，该反应的，反应不能自发，则，所以，故D错误； 故选C。 考点四 焓变与熵变对反应方向的共同影响 1．在图①中A、B两个容器里，分别收集着两种不同气体。若将中间活塞打开，两种气体分子立即充满了两个容器(如图②)。关于此过程下列说法不正确的是(　　) A．此过程是体系从混乱程度小向混乱程度大变化的过程，即熵增大的过程 B．此过程为自发过程，而且没有热量的吸收或放出 C．此过程从有序到无序，混乱度增大 D．此过程是自发可逆的 【答案】D 【解析】由题意可知，此过程为不伴随能量变化的自发过程，是体系混乱程度增大的过程。而自发过程是不可逆的。 2．下列说法正确的是 A．反应N2+3H22NH3的△H<0，△S>0 B．反应2CO(g)+2NO(g)=N2(g)+2CO2(g) △H>0在常温下能自发进行 C．反应2Mg(s)+CO2(g)=C(s)+2MgO(s)的△H<0，则该反应能在高温自发进行 D．反应C(s)+CO2(g)=2CO(g)常温下不能自发进行，则该反应的△H>0 【答案】D 【分析】ΔH－TΔS<0反应能够自发进行； 【解析】A．反应为放热的熵减反应，则△H<0，△S<0，A错误； B．反应为吸热的熵减反应，不能自发进行，B错误； C．反应为放热的熵减反应，则反应能在低温自发进行，C错误； D．ΔH－TΔS<0反应能够自发进行，该反应为熵增反应，常温下不能自发进行，则该反应为吸热反应，△H>0，D正确； 故选D。 3．已知  ，下列说法中正确的是 A．该反应任何温度下都不能自发进行 B．该反应能自发进行，由于该反应是一个熵增加的反应 C．其他条件不变，使用催化剂可以改变化学反应进行的方向 D．能自发进行的反应一定是放热反应，不能自发进行的反应一定是吸热反应 【答案】B 【解析】A．反应自发进行的条件是ΔH-TΔS＜0，由于该反应的ΔH＞0且ΔS＞0，所以该反应在高温下能自发进行，故A错误； B．反应  ，一定条件下该反应能自发进行，则ΔH-TΔS＜0，即＞0，故B正确； C．在其他条件不变的情况下，催化剂只改变反应速率，不改变平衡移动，所以不可以改变化学反应进行的方向，故C错误； D．常温下，有些吸热反应也能自发进行，如氢氧化钡晶体与氯化铵的反应，某些高温下不能自发进行的反应可能是放热反应，故D错误； 故选B。 4．某化学反应A(s)=D(g)+E(g)　ΔH-TΔS=(-4500+11T)kJ·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 【答案】A 【解析】要防止反应发生，ΔH-TΔS＞0，则-4500+11T＞0，解得T＞409，答案选A。 5．下列说法完全正确的是 A．自发进行的反应均是ΔH<0的反应 B．ΔS为正值的反应均能自发进行 C．物质的量增加的反应，ΔS为正值 D．CaCO3(s)受热分解为CaO(s)和CO2(g)　ΔS>0 【答案】D 【解析】A．自发反应由ΔG=ΔH−TΔS决定，吸热反应（ΔH>0）若ΔS足够大且温度足够高时也可自发，因此ΔH<0并非必要条件，A错误； B．ΔS为正值仅表明熵增，但若ΔH过大且温度不足，ΔG可能仍为正，反应无法自发，B错误； C．熵变取决于物质状态变化而非单纯物质的量，例如生成固体或液体可能使熵减，C错误； D．CaCO3(s)分解生成气体CO2(g)，气体熵增显著，体系混乱度增加，ΔS>0，D正确； 故选D。 1 / 2 学科网（北京）股份有限公司 $$