第2章 第1节 化学反应的方向（教用Word）-【金榜题名】2025-2026学年高二化学选择性必修1高中同步学案（鲁科版）

本讲义聚焦化学反应方向的判断，系统梳理自发过程与反应的概念，从焓变、熵变单一判据的局限，到复合判据（ΔH-TΔS）的综合应用，构建“概念-判据-应用”的学习支架，帮助学生逐步理解反应方向的影响因素。 资料通过思考探究（如石灰石分解反应分析）、典例解析（ΔH-TΔS计算）和分层练习，培养学生宏观辨识与微观探析的化学观念，提升基于证据推理的科学思维。课中辅助教师引导学生主动建构知识，课后助力学生通过检测与作业查漏补缺，强化知识应用能力。

　化学反应的方向、限度与速率 第1节　化学反应的方向 学习目标 核心素养 1.了解自发和非自发过程、熵与熵变的概念；了解焓判据、熵判据的含义。 2.知道化学反应是有方向的，知道化学反应的方向与反应的焓变和熵变有关。 1.宏观辨识：能结合宏观的事实认识自发过程与自发反应。 2.变化观念：通过物质及其变化都有向能量最低和平衡状态变化的趋势，形成物质的变化需要一定的条件，并遵循一定规律的观念。 3.模型认知：能认识到焓判据和熵判据的局限，能用复合判据分析和解决化学问题。 知识点一　反应焓变、熵变与反应方向 1．自发过程 (1)概念：在等温、等压条件下，不借助光、电等外部力量就能自动进行的过程称为自发过程；反之称为非自发过程。 (2)实例：水由高处流向低处的过程、热由高温物体传向低温物体的过程都属于自发过程。 2．反应焓变与反应方向 (1)能自发进行的化学反应多数是放热反应，ΔH＜0。 (2)有些吸热反应在室温下能自发进行，还有一些吸热反应在较高温度下能自发进行。 (3)反应焓变是与反应能否自发进行有关的一个因素，但不是唯一因素。 (1)自发反应实际上不一定能够发生，非自发反应在一定条件下也可能发生。 (2)自发过程可以是物理过程，不一定是自发反应；而自发反应一定是自发过程。　　 3．反应熵变与反应方向 (1)熵及其影响因素 ①概念：描述体系的无序程度的物理量。符号为S。 ②特点：体系的无序程度越大，体系的熵值就越大。 ③影响因素： a．同一物质S(高温)＞S，(低温)，S(g)>S(l)>S(s)。 b．相同条件下，不同物质的熵值不同。 (2)熵变 ①概念：反应产物的总熵与反应物的总熵之差。 ②计算公式：ΔS＝S(反应产物)－S(反应物)。 ③正负判断依据： a．气体体积增大的反应，熵变通常都是正值，是熵增加的反应。 b．气体体积减小的反应，熵变通常都是负值，是熵减小的反应。 (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熵变是与反应能否自发进行有关的一个因素，但不是唯一因素。 (这是边文，请据需要手工删加) (这是边文，请据需要手工删加) 化学　选择性必修1(LK)(这是双页眉，请据需要手工删加) 第2章　化学反应的方向、限度与速率(这是单页眉，请据需要手工删加) (1)相同条件的不同物质，分子结构越复杂，熵越大。 (2)S混合物>S纯净物。　　 4．自发反应 具有方向性。即反应的某个方向在一 定条件下是自发的，而其逆 方向在该条件下是肯定不能自发进 行的 (2)从焓变(能量)角度：ΔH<0，有利于反应自发进行。 (3)从熵变角度：ΔS>0，有利于反应自发进行。 (4)在实际的化学反应中，若ΔH与ΔS符号相同时，对化学反应的方向的影响作用出现矛盾，因此，在分析一个具体化学反应自发进行的方向时，不能孤立地使用焓判据或熵判据来分析，否则，可能会得出错误的结论。 [思考探究] 1．观察下列几个自发进行的化学反应。 4Fe(OH)2(s)＋2H2O(l)＋O2(g)===4Fe(OH)3(s)　ΔH＝－444.3 kJ·mol-1 ②2Na(s)＋2H2O(l) ===2NaOH(aq)＋H2(g)　ΔH＝－368 kJ·mol-1 ③2H2O2(l)===2H2(g)＋O2(g) 　ΔH＝－571.6 kJ·mol-1 ④NH4HCO3(s)＋CH3COOH(aq)===CO2(g)＋CH3COONH4(aq)＋H2O(l) 　ΔH＝＋37.30 kJ·mol-1 (1)放热反应是否都能自发进行？吸热反应是否都不能自发进行？ 提示：否　多数放热反应为自发进行的反应。否　有些吸热反应能自发进行。 (2)能否仅用反应焓变来判断反应能否自发进行？ 提示：不能　ΔH<0，有利于反应自发进行，但不能仅用反应焓变来判断反应能否自发进行。 2．请观察下列反应，思考以下问题。 ①2H2O2(aq)===2 H2O(l)＋O2(g) ②NH4HCO3(s)＋CH3COOH(aq)===CO2(g)＋CH3COONH4(aq)＋H2O(l) ③C(s，石墨)＋H2O(g)===CO(g)＋H2(g) ④CaCO3(s)CaO(s)＋CO2(g) ⑤2Al(s)＋Fe2O3(s)===Al2O3(s)＋2Fe(s)　ΔS＝－39.4 J·mol-1·K-1 (1)判断①～④的ΔS是的正负，并解释理由。 提示：①～④反应后生成气体，熵增加，ΔS＞0。它们均产生气体，体系的无序程度增大。 (2)熵增反应一定能自发进行吗？熵减反应一定不能自发进行吗？ 提示：熵增反应不一定能自发进行，如④在常温下不能自发进行；有些熵减小的反应在一定条件下也可以自发进行，如反应⑤在高温下能自发进行。 (3)判断熵变ΔS与能否自发进行的关系？ 提示：ΔS＞0有利于反应自发进行，但不能仅用反应熵变来判断反应能否自发进行。 1．一般产生气体或气体物质的量增多的化学反应，体系的无序程度会增加，反应的熵值增加，有利于反应的自发进行。 2．ΔH<0，有利于反应自发进行，ΔS＞0也有利于反应自发进行；不能只简单地用焓变和熵变中的一个来判断同一个化学反应的方向。 [典例1]　下列说法正确的是(　　) A．所有自发进行的化学反应都是放热反应 B．熵减小的化学反应不能自发进行 C．有气体生成的反应一定是熵增大的反应 D．“冰，水为之，而寒于水”，水结冰过程中ΔH<0，ΔS<0 [解析]　反应能否自发进行取决于焓变和熵变的复合判据，对于吸热反应，在一定温度下也能自发进行，A错误；反应自发与否由焓变与熵变共同决定，熵减小的化学反应也可能自发进行，B错误；有气体生成的反应，反应前后气体不一定增多，不一定是熵增大的反应，C错误；同种物质，液态的能量大于固态，水结成冰的过程是熵减小的过程，即ΔS<0，且该过程是放热过程，即ΔH<0，D正确。 [答案]　D 1．下列反应可用焓变来解释的是(　　) A．氢氧化钡与氯化铵反应 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 解析：选D　焓变可以用来解释放热过程的自发性，前三项中的反应均为吸热反应。 知识点二　用焓变与熵变综合判断反应方向 1．化学反应方向的判据 在一定条件下，一个化学反应能否自发进行，既与反应焓变有关又与反应熵变有关。研究表明，在等温、等压即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。 2．文字表述 在温度、压强一定的条件下，自发反应总是向ΔH－TΔS<0的方向进行，直至达到平衡状态。 [思考探究] 已知在100 kPa、298 K时，石灰石的分解反应：CaCO3(s)===CaO(s)＋CO2 (g)　ΔH＝＋178.2kJ·mol-1，ΔS＝169.6 J·mol-1·K-1。 1．该反应在常温、常压下不能自发进行，但在高温条件下能自发进行。该反应的焓和熵的变化情况如何？由此你能得到什么启发？ 提示：该反应是一个ΔH>0、熵增加的反应，常温下不能自发进行，但在高温条件下能自发进行，说明反应焓变、熵变都是影响化学反应方向的一个因素，但不是决定反应能否自发进行的唯一因素。 2．你能根据已知条件通过计算判断说明，常温常压条件下该反应不能自发进行的原因吗？ 提示：因为ΔH－TΔS＝178.2 kJ·mol-1－298 K×169.6×10-3 kJ·mol-1·K-1≈127.665 kJ·mol-1>0，所以该反应不能自发进行。 3．据“2”中的数据分析，温度能否成为反应方向的决定因素？ 提示：因该反应ΔH>0，ΔS>0，且焓变和熵变的数值相差不大，故温度能影响反应进行的方向。 4．温度若能决定反应方向，则该反应自发进行的最低温度是多少？ 提示：据ΔG＝ΔH－TΔS<0时，反应可自发进行，则有： T＞＝≈1111.6 K， 所以CaCO3自发进行分解的最低温度为1111.6 K。 5．已知反应：2NO(g)＋2CO(g)===N2(g)＋2CO2(g)在298 K、101 kPa的条件下，其ΔH＝－113.0 kJ·mol-1，ΔS＝145.3 J·mol-1·K-1。该反应能否用于消除汽车尾气中的NO？理由是什么？ 提示：能；该反应的ΔH－TΔS＝－113.0 kJ·mol-1－298 K×(－145.3×10-3 kJ·mol-1·K-1)＝－69.7kJ·mol-1<0，说明该反应在理论上是可行的，所以能用于消除汽车尾气中的NO。 1．反应方向的吉布斯自由能判据 (1)吉布斯自由能 ①符号：G　②定义式：G＝H－TS。 (2)吉布斯自由能变(ΔG) ①含义：表示的是一个封闭体系在等温、等压条件下做最大非体积功的能力。 ②表达式：ΔG＝ΔH－TΔS (3)在等温、等压即除了体积功以外不做其他功的条件下，化学反应的方向可依据ΔG来判断。 在以上条件下，自发反应总是朝着吉布斯自由能减小的方向进行，直至达到平衡状态。 2．反应方向判据的相关规律 (1)放热的熵增加的反应一定能自发进行。 (2)吸热的熵减小的反应一定不能自发进行。 (3)当反应的焓变和熵变的影响相反时，如果二者大小相差悬殊，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作用。 ②常温下的吸热反应，熵变对反应方向起决定性作用。 (4)如果反应的焓变和熵变的影响相差不大时，温度可能对反应的方向起决定性的作用。 3．焓变、熵变和温度对化学反应方向的影响 (1)一般结论 ΔH ΔS ΔH－TΔS 反应情况 － ＋ 永远是负值 在任何温度下均自发进行 ＋ － 永远是正值 在任何温度下均非自发进行 ＋ ＋ 低温为正， 高温为负 低温时非自发，高温时自发 － － 低温为负， 高温为正 低温时自发，高温时非自发 (2)象限表示方法 (1)对于一个特定的气相反应，熵变的大小取决于反应前后气体物质的化学计量数相对大小。 (2)ΔH与ΔS共同影响一个化学反应在一定条件下能否自发进行，它们与化学反应速率无关。　　 [典例2]　对反应的方向起作用的因素的判断中，不正确的是(　　) A．有时焓变对反应的方向起决定性作用 B．有时熵变对反应的方向起决定性作用 C．焓变和熵变是判断反应方向的两个主要因素 D．任何情况下，温度都不可能对反应的方向起决定性作用 [解析]　当焓变和熵变对反应方向的影响相反且相差不大时，温度可能对反应的方向起决定性作用。 [答案]　D 2．某反应A＋B===C＋D在低温下能自发进行，在高温下不能自发进行，对该反应过程ΔH、ΔS的判断正确的是(　　) A．ΔH<0，ΔS>0 B．ΔH>0，ΔS>0 C．ΔH<0，ΔS<0 D．ΔH>0，ΔS<0 解析：选C　ΔH<0，ΔS>0，一定存在ΔH－TΔS<0，在任何温度下反应都能自发进行，故A不符合题意；ΔH>0，ΔS>0，高温下ΔH－TΔS<0，则反应在高温下能自发进行，在低温下不能自发进行，故B不符合题意；ΔH<0，ΔS<0，低温下反应能自发进行，高温下不能自发进行，故C符合题意；ΔH>0，ΔS<0，一定存在ΔH－TΔS>0，反应在任何温度下都不能自发进行，故D不符合题意。 [课堂检测] 1．下列说法正确的是(　　) A．非自发反应一定不能实现 B．同种物质气态时熵值最小，固态时熵值最大 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．恒温恒压下，ΔH<0且ΔS>0的反应一定不能自发进行 解析：选C　反应是否自发进行，由熵变、焓变、温度共同决定，非自发反应在改变条件下可以发生，选项A错误；熵是指体系的混乱度，同种物质气态熵大于液态大于固态，即同种物质气态时熵值最大，固态时熵值最小，选项B错误；反应能自发进行说明：ΔH－TΔS<0，由方程式NH3(g)＋HCl(g)===NH4Cl(s)可知该反应的ΔS<0，要使：ΔH－TΔS<0，所以必须满足ΔH<0，选项C正确；恒温恒压下，ΔH<0且ΔS>0的反应的ΔH－TΔS<0，反应一定可以自发进行，选项D错误。 2．在25 ℃、1.01×105Pa下，反应2N2O5(g)===4NO2(g)＋O2(g)　ΔH＝＋56.7 kJ·mol-1能自发进行的合理解释是(　　) A．该反应是分解反应 B．该反应的熵增效应大于焓变效应 C．该反应是熵减反应 D．该反应是放热反应 解析：选B　该反应是吸热反应，但不能只用焓变来判断反应进行的方向。该反应是熵增反应，且能够自发进行，说明该反应的熵增效应大于焓变效应，B项正确。 3．对于平衡体系mA(g)＋nB(g)⥫⥬pC(g)＋qD(g)，下列结论正确的是(　　) A．若此反应为放热反应，则该反应在任何条件下均可自发进行 B．若m＋n<p＋q，则此反应的ΔS>0 C．若此反应的ΔH>0、ΔS<0，则该反应在任何条件下均可自发进行 D．无论m＋n与p＋q的大小关系如何，该反应过程均是熵增加的过程 解析：选B　放热的熵增反应才能在任何条件下均可自发进行，A、C项错误；气体分子数增加，反应的ΔS>0，故B项正确。 4．已知反应2C(s)＋O2(g)===2CO(g)的ΔH<0，ΔS>0。设ΔH和ΔS不随温度而变化，下列说法中正确的是(　　) A．低温下才能自发进行 B．高温下才能自发进行 C．任何温度下都能自发进行 D．任何温度下都不能自发进行 解析：选C　已知反应2C(s)＋O2(g)===2CO(g)的ΔH<0，ΔS>0，所以ΔH－TΔS<0，即反应在任何温度下都能自发进行。 5．下列在常温下能自发进行的反应，既能用焓判据解释又能用熵判据解释的是(　　) A．HCl(g)＋NH3(g)===NH4Cl(s) B．2KClO3(s)===2KCl(s)＋3O2(g) C．2Na2O2＋2H2O===4NaOH＋O2↑ D．Ba(OH)2·8H2O＋2NH4Cl===BaCl2＋2NH3↑＋10H2O 解析：选C　A项，两种气体生成一种固体，熵减小，不能用熵判据解释，不符合题意；B项，该反应为吸热反应，不能用焓判据解释，不符合题意；C项，该反应是放热反应，能用焓判据解释，同时，固体与液体反应生成了气体，熵增加，也能用熵判据解释，符合题意；D项，NH4Cl与Ba(OH)2·8H2O反应生成NH3，熵增加，能用熵判据解释，但该反应为吸热反应，不能用焓判据解释，不符合题意。 6．(1)已知：298 K、101 kPa时，反应CaO(s)＋SO2(g)===CaSO3(s)　ΔH＝－402.0 kJ·mol-1，ΔH－TΔS＝－345.7 kJ·mol-1，若此反应中ΔH和ΔS不随温度变化而变化，则保持此反应自发进行的温度低于________。 (2)已知：H2O(l)===H2O(g)　ΔH＝44.0 kJ·mol-1，ΔS＝118.8 J·mol-1·K-1。则水的沸点是________。 (3)已知在298 K时，由石墨生成金刚石的反应的ΔH＝1.895 kJ·mol-1，ΔH－TΔS＝2.866 kJ·mol-1，又已知石墨的熵S石＝5.694 J·mol-1·K-1，则金刚石的熵S金＝________(化学反应的熵变是反应产物的总熵与反应物的总熵之差)，这两种碳的同素异形体中更有序的是________________。 解析：(1)因为298 K、101 kPa时，题给反应的ΔH＝－402.0 kJ·mol-1，ΔH－TΔS＝－345.7 kJ·mol-1，则有ΔS＝(－402.0 kJ·mol-1＋345.7 kJ·mol-1)/298 K≈－0.189 kJ·mol-1·K-1。要使反应能自发进行，需使ΔH－TΔS＜0，即－402.0 kJ·mol-1－T×(－0.189 kJ·mol-1·K-1)＜0，得T＜2 127 K，因此保持此反应自发进行的温度低于2 127 K。 (2)在水沸腾时，ΔH－TΔS＝0，则T＝ΔH÷ΔS＝44.0×103 J·mol-1÷118.8 J·mol-1·K-1≈370.4 K。 (3)石墨转化为金刚石的反应为C(s，石墨)===C(s，金刚石)，ΔH－TΔS＝ΔH－T(S金－S石)＝2.866 kJ·mol-1，即1.895 kJ·mol-1－298 K×(S金－5.694×10-3kJ·mol-1·K-1)＝2.866 kJ·mol-1，解得S金＝2.436×10-3kJ·mol-1·K-1＝2.436 J·mol-1·K-1。熵用来度量混乱度的程度，混乱度越小，体系的熵值就越小，或者说体系的熵值越小，则越有序。通过上面的计算知S金＜S石，则金刚石比石墨更有序。 答案：(1)2 127 K　(2)370.4 K (3)2.436 J·mol-1·K-1　金刚石 课时作业(八)　化学反应的方向 一、选择题 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 解析：选D　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，故A不符合题意；B项是吸热反应，不能用焓判据来解释，故B不符合题意；C项是吸热反应，不能用焓判据来解释，故C不符合题意；D项是放热反应，能用焓判据来解释，故D符合题意。 2．下列变化过程中，ΔS<0的是(　　) A．氯化钠溶于水中 B．NH3(g)与HCl(g)反应生成NH4Cl(s) C．干冰[CO2(s)]升华 D．CaCO3(s)分解为CaO(s)和CO2(g) 解析：选B　氯化钠溶于水，离子由不自由状态变为自由状态，无序程度变大，熵增大，所以ΔS>0；氨气与HCl反应过程，气体物质的量减小，熵减小，所以ΔS<0；干冰升华由固体变为气体，分子由不自由状态变为自由状态，无序程度增大，熵增大，所以ΔS>0；CaCO3分解生成气体，熵增大，所以ΔS>0。 3．下列过程中，属于非自发过程的是(　　) A．N2和O2混合 B．H2和O2化合生成H2O C．常温、常压下，石墨转化为金刚石 D．C＋O2CO2 解析：选C　N2和O2的反应是放热反应，一定温度时能自发，故A不符合题意；H2和O2化合生成H2O是放热反应，一定温度时能自发，故B不符合题意；石墨能量低于金刚石，石墨转化为金刚石为吸热反应，ΔH>0，熵基本不变，所以常温、常压下非自发进行，故C符合题意；碳燃烧生成二氧化碳为放热反应，一定温度时能自发，故D不符合题意。 4．下列变化中，ΔS<0的是(　　) A．2NO2(g)===N2O4(g) B．3Fe(s)＋4H2O(g)===Fe3O4(s)＋4H2(g) C．2IBr(l)===I2(s)＋Br2(g) D．(NH4)2CO3(s)===2NH3(g)＋CO2(g)＋H2O(g) 解析：选A　该反应为气体体积减小的反应，混乱度减小，ΔS<0，故A符合题意；该反应为在高温下自发的吸热反应，根据ΔG＝ΔH－TΔS<0自发，且ΔH>0，可知该反应ΔS>0，故B不符合题意；该反应为气体体积增大的反应，混乱度增大，ΔS>0，故C不符合题意；该反应为气体体积增大的反应，混乱度增大，ΔS>0，故D不符合题意。 5．下列有关化学反应方向及其判据的说法中错误的是(　　) A．1 mol H2O在不同状态时的熵值： S[H2O(s)]<S[H2O(g)] B．自发反应的熵一定增大，非自发反应的熵一定减小 C．反应CaCO3(s)===CaO(s)＋CO2(g)　ΔH>0能否自发进行与温度有关 D．反应NH4HCO3(s)===NH3(g)＋H2O(g)＋CO2(g)　ΔH＝＋185.57 kJ·mol-1能自发进行是因为体系有自发向混乱度增大的方向转变的倾向 解析：选B　分子混乱程度越大熵越大，1 mol H2O在不同状态时的熵值：S[H2O(s)]<S[H2O(g)]，故A正确；熵变、焓变共同影响反应方向，自发反应的熵不一定增大，非自发反应的熵不一定减小，故B错误；ΔH>0，ΔS>0，在高温下能自发进行，故C正确；ΔS>0，能自发进行是因为体系有自发向混乱度增大的方向转变的倾向，故D正确。 6．汽车尾气(含CO、NO与SO2等)是城市空气的主要污染源之一，治理的办法之一是在汽车排气管上安装催化转化器，在其作用下NO与CO反应可生成参与大气生态循环的无毒气体，其反应原理是2NO(g)＋2CO(g)===N2(g)＋2CO2(g)　ΔH<0。下列说法中正确的是(　　) A．该反应是熵增大的反应 B．该反应不能自发进行，因此需要合适的催化剂 C．该反应高温下能自发进行 D．该反应低温下能自发进行 解析：选D　因该反应是气体体积减小的反应，故熵减小，故A错误；催化剂只改变化学反应速率，不改变反应的程度，故B错误；因该反应是熵减小的放热反应，高温下ΔG＝ΔH－TΔS>0，不能自发进行，故C错误；因该反应是熵减小的放热反应，由ΔG＝ΔH－TΔS<0得该反应在低温下可以自发进行，故D正确。 7．对于化学反应能否自发进行，下列说法中错误的是(　　) A．若ΔH<0，ΔS>0，任何温度下反应都能自发进行 B．凡是放热反应都是自发的，凡是吸热反应都是非自发的 C．反应CaCO3(s)===CaO(s)＋CO2(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 解析：选B　ΔG＝ΔH－TΔS，若ΔH<0，ΔS>0，则ΔG<0，A正确；放热反应不一定是自发进行的，吸热反应也不一定是非自发进行的，B错误；该反应中，ΔH>0，ΔS>0，根据ΔG＝ΔH－TΔS可知，该反应要想自发进行，即ΔG<0，需要高温条件，C正确；该反应中，ΔS>0，若该反应不能自发进行，说明ΔG>0，根据ΔG＝ΔH－TΔS可知，ΔH>0，D正确。 8．关于化学反应进行的方向叙述正确的是(　　) A．ΔH<0，ΔS>0时，反应自发进行，如过氧化钠和水的反应 B．凡是放热反应都是自发的，吸热反应都是非自发的 C．自发反应一定是熵增大，非自发反应一定是熵减小 D．同一种物质的熵值，固态时最大、液态时次之、气态时最小 解析：选A　熵增加ΔS>0，且放热ΔH<0，反应ΔH－TΔS<0，一定是自发反应，故A正确；放热反应不一定是自发的，吸热反应也不一定是非自发的，故B错误；反应是否自发进行，由熵变、焓变、温度共同决定，反应自发进行的依据是ΔH－TΔS<0，自发反应不一定熵增大，如ΔH<0，ΔS<0的反应在低温下是自发进行的反应，非自发反应不一定是熵减小，如ΔH>0，ΔS>0的反应在低温下是非自发进行的反应，故C错误；一般来说，气态时最大、液态时次之、固态时最小，故D错误。 9．一定条件下，在水溶液中1 molCl－、ClO； (x＝1、2、3、4)的能量(kJ)相对大小如图所示。下列说法正确的是(　　) A.P点对应的微粒最稳定 B．R点微粒氧化性最强 C．由N点到M点的焓变为60 kJ·mol-1 D．P点微粒发生歧化反应转化为N点和Q点微粒属于自发过程 解析：选D　依据图示M、N、P、Q、R点中M点Cl－能量最低，所以最稳定，故A错误；M、N、P、Q、R中，P点为次氯酸根离子，氧化性最强，故B错误；由N点到M点能量降低，焓变值为负，故C错误；依据图示可知：2ClO===ClO＋ClO－，反应热＝(60 kJ/mol＋65 kJ/mol)－2×100 kJ/mol＝－80 kJ/mol，热化学方程式为2ClO(aq)===ClO(aq)＋ClO－(aq)　ΔH＝－80 kJ/mol，依据热化学方程式可知：ΔH<0，ΔS变化不大，所以ΔH－TΔS<0，反应能自发进行，故D正确。 10．灰锡结构松散，不能用于制造器皿，而白锡结构坚固，可以制造器皿。现把白锡制成的器皿放在0 ℃、100 kPa的室内存放，它会不会变成灰锡而不能再继续使用(已知在0 ℃、100 kPa条件下白锡转化为灰锡反应的焓变和熵变分别为ΔH＝－2180.9 J·mol-1，ΔS＝－6.6 J·mol-1·K-1当ΔH－TΔS＜0时能自发反应)(　　) A．会变 B．不会变 C．不能确定 D．升高温度才会变 解析：选A　在等温、等压条件下，自发反应总是向着ΔH－TΔS<0的方向进行，直至达到平衡状态。因此，在0 ℃、100 kPa条件下，白锡会不会变为灰锡的问题就转化为求算ΔH－ TΔS值的问题。ΔH－TΔS＝－2180.9 J·mol-1－273 K×(－6.61 J·mol-1·K)＝－376.37 J·mol-1<0，因此在该条件下白锡会变为灰锡。 二、非选择题 11．回答下列问题： (1)用钌的配合物作催化剂，一定条件下可直接光催化分解CO2，发生反应：2CO2(g)===2CO(g)＋O2(g)，该反应的ΔH______(填：“＞”“＜”或“＝”)0，ΔS________ (填“>”“<”或“＝”)0，在低温下，该反应______(填“能”或“不能”)自发进行。 (2)超音速飞机在平流层飞行时，尾气中的NO会破坏臭氧层。科学家正在研究利用催化技术将尾气中的NO和CO转变成CO2和N2，化学方程式为2NO＋2CO⥫⥬2CO2＋N2。反应在常温下能够自发进行，则反应的ΔH________(填“>”“<”或“＝”)0 。 (3)已知在100 kPa、298 K时石灰石分解反应CaCO3(s)===CaO(s)＋CO2(g)的ΔH>0，ΔS>0，则： ①该反应常温下________(填“能”或“不能”)自发进行。 ②据本题反应数据分析，温度________(填“能”或不能”)成为反应方向的决定因素。 (4)已知CaSO4(s)＋CO(g)===CaO(s)＋SO2(g)＋CO2(g)　ΔH＝218 kJ·mol-1，该反应能够自发进行的反应条件是______。 (5)某吸热反应能自发进行，则该反应的ΔS________(填“>”或“<”)0。 解析：(1)该反应为吸热反应，化学反应后气体的化学计量数之和增加，所以ΔH>0，ΔS>0，故低温下ΔG＝ΔH－TΔS>0，反应不能自发进行。 (2)因为ΔS<0，且ΔG＝ΔH－TΔS<0，故ΔH<0。 (3)①常温下石灰石不分解。②该反应的ΔH>0，ΔS>0，属于熵增加的吸热反应，故在高温下该反应能够自发进行。 (4)自发反应的条件是ΔH－TΔS<0，即ΔH<TΔS，ΔH＝＋218 kJ·mol-1，ΔS>0，故T>，即T值较大，该反应应在高温下进行。 (5)吸热反应能自发进行，即ΔH>0，ΔH－TΔS<0，又知T＞0，故ΔS>0。 答案：(1)>　>　不能　(2)< (3)①不能　②能 (4)高温　(5)> 12．已知在不同温度下，甲烷隔绝空气有可能发生如下两个裂解反应：①CH4(g)―→C(s)＋2H2(g)，②2CH4(g)―→C2H2(g)＋3H2(g)。某同学为了得到用天然气制取炭黑的允许温度范围和最佳温度，查阅资料，得到如下热力学数据： 反应①的ΔH(298 K)＝＋74.848 kJ·mol-1，ΔS(298 K)＝＋80.674 J·mol-1·K-1。 反应②的ΔH(298 K)＝＋376.426 kJ·mol-1，ΔS(298 K)＝＋220.211 J·mol-1·K-1。 已知，上述反应的焓变和熵变随温度变化很小。请帮助这位同学回答下列问题： (1)反应①在________(填“高温”或“低温”)下能自发进行。 (2)反应①能否自发进行是由___________(填“焓变”或“熵变”)决定的。 (3)制取炭黑的允许温度范围：________________________________________________________________________。 (4)为了提高甲烷的炭化程度，下列温度最合适的是___________(填字母)。 A．905.2 K　　　　　　B．927 K C．1 273 K D．2 000 K 解析：(1)由于用天然气制取炭黑的反应是吸热的熵增反应，只有在高温下才会有ΔH－TΔS<0，所以反应①在高温下能自发进行。(2)因为反应①吸热，不利于反应的自发进行；而熵增有利于反应的自发进行，所以反应①能否自发进行由熵变决定。(3)天然气裂解为炭黑时，ΔH－TΔS＝74.848 kJ·mol-1－80.674×10-3 kJ·mol-1·K-1×T<0，得T>927.8 K，即天然气裂解为炭黑的最低温度为927.8 K；天然气裂解为乙炔时，ΔH－TΔS＝376.426 kJ·mol-1－220.211×10-3kJ·mol-1·K-1×T<0，得T>1 709.4 K，即温度高于1709.4 K时，天然气会自发裂解为乙炔和氢气。所以要制取炭黑，温度需控制在927.8～1 709.4 K之间。(4)根据(3)为了提高甲烷的炭化程度，最合适的温度选C。 答案：(1)高温　(2)熵变 (3)927.8～1 709.4 K (4)C 13．在冶金工业中，常以C作为还原剂，如温度高于980 K时，氧化产物以CO为主，低于980 K时以CO2为主。 (1)已知2CO(g)⥫⥬CO2(g)＋C(s)，T＝980 K时ΔH－TΔS＝0。当体系温度低于980 K时，估计ΔH－TΔS________(填“大于”“小于”或“等于”)0；当体系温度高于980 K时，该反应________(填“能”或“不能”)自发进行。 (2)电子工业中清洗硅片上的SiO2(s)的反应： SiO2(s)＋4HF(g)===SiF4(g)＋2H2O(g) ΔH(298.15 K)＝－94.0 kJ·mol-1， ΔS(298.15 K)＝－75.8 J·mol-1·K-1 设ΔH和ΔS不随温度变化而变化，则此反应自发进行的温度是________。 解析：(1)C(s)＋CO2(g)⥫⥬2CO(g)的反应为吸热反应，ΔH＞0，则2CO(g)⥫⥬CO2(g)＋C(s)为放热反应，温度低于980 K时以CO2为主，说明反应自发向右进行，则当T＜980 K时ΔH－TΔS＜0，T＞980 K时ΔH－TΔS＞0，该反应不能自发进行。 (2)由题给信息，要使反应能自发进行，须有ΔH－TΔS＜0，即－94.0 kJ·mol-1－T×(－75.8 J·mol-1·K-1×10-3kJ·J-1)＜0， 则T＜≈1240 K。 答案：(1)小于　不能　(2)低于1240 K 学科网（北京）股份有限公司 $$