2.3 化学反应的方向 讲义 -2025-2026学年高二上学期化学人教版选择性必修1

2.3 化学反应的方向 梯度分层 基础巩固：课堂衔接，回归教材，夯实根本 根基训练：轻松练习，关注重点，梳理难点 拔高提升：深度演练，能力提升，高阶练习 基础巩固 1 一、自发过程与自发反应 1．自发过程 (1)含义：在一定条件下，不用借助于________就可以_________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_______转变为_______的倾向。 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反应。 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，因此可用焓变来判断反应进行的方向。 2．熵判据 (1)熵：用来度量体系混乱程度的物理量。熵值越大，混乱程度越大。符号为___________。单位：______________。 (2)熵值大小的比较 同一种物质不同状态时熵值大小为_________________。 (3)熵增原理：在与外界隔绝的体系中，自发过程将导致体系的熵增大，即熵变(符号_______) _____0。 (4)熵判据：体系有自发地向混乱度___________(即熵________)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．复合判据 过程的自发性只能用于判断过程的方向，不能确定过程是否一定会发生和过程发生的速率，若允许外界对体系施加某种作用，就可能出现相反的结果。综合考虑焓判据和熵判据的复合判据，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。 研究表明，在温度、压力一定的条件下，化学反应的方向是反应的焓变和熵变共同影响的结果，反应方向的判据为_____________： ΔH－TΔS<0　反应____________ ΔH－TΔS＝0　反应___________ ΔH－TΔS>0　反应____________ 根基训练 2 1.下列关于自发过程的叙述正确的是( ) 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.能自发进行的反应一定是放热反应 D.焓变小于零而熵变大于零的反应肯定是自发的 2.下列对于化学反应方向说法不正确的是( ) A.自发进行的化学反应，其反应方向应通过综合考虑焓变和熵变来判断 B.反应在室温下可自发进行，则该反应的 C.某些非自发的反应能通过改变条件使其成为自发反应 D.知道了某反应有自发性之后，就能确定该反应是否一定会发生 3.考前再做下列吸热反应，在高温下不能自发进行的是( ) A. B. C. D. 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 5.化学反应进行的方向和限度是化学反应原理所要研究的两个重要问题。下列有关化学反应进行的方向和限度的说法正确的是( ) A.，平衡时A的浓度等于，其他条件不变，将容器体积扩大一倍，达到新的平衡后A的浓度变为，则化学计量数： B.将一定量纯净的氨基甲酸铵置于密闭真空恒容容器中，在恒定温度下使其达到分解平衡：，则的体积分数不变能作为平衡判断的依据 C.对于反应，起始充入等物质的量的A和B，达到平衡时A的体积分数为，此时若给体系加压，则A的体积分数不变 D.在常温下能自发进行，则该反应 6.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 7.下列自发反应可用焓判据来解释的是( ) A.氢氧化钡和氯化铵的反应 B. C. D. 8.下列反应中、的是( ) A. B.高温下能自发进行的反应： C. D.任何温度下均能自发进行的反应： 9.下列关于化学反应方向及其判据的说法错误的是( ) A.在不同状态时的熵值： B.放热反应都可以自发进行，而吸热反应不能自发进行 C.能否自发进行与温度有关 D.常温下，反应不能自发进行，则该反应的 10.在化学反应过程中的能量变化如图所示，回答下列问题。 （1）Q__________0（填“>”“<”或“=”）。 （2）熵变________0（填“>”“<”或“=”）。 （3）该反应________（填“能”或“不能”）自发进行。 （4）升高温度，平衡常数K________（填“增大”“减小”或“不变”），平衡向________（填“正反应”或“逆反应”）方向移动。 思维拓展 3 1.生产合成气的反应：在高温时才能正向自发进行。下列对该反应过程的，判断正确的是( ) A.， B.， C.， D.， 2.在图1中的A、B两容器中，分别收集着两种互不作用的理想气体。若将中间活塞打开（如图2所示），两种气体分子逐渐都扩散到两个容器中。这是一个不伴随能量变化的自发过程。下列关于此过程的说法不正确的是( ) A.此过程为混乱程度小的向混乱程度大的方向变化的过程，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 3.皮筋在拉伸和收缩状态时结构如图，在其拉伸过程中有放热现象。25 ℃、101 kPa时，下列过程的焓变、熵变和自发性与橡皮筋从拉伸状态到收缩状态一致的是( ) A. B.NaOH的溶解 C. D. 4.实现“节能减排”和“低碳经济”的一项重要课题就是如何将转化为可利用的资源。目前工业上有一种方法是用来生产燃料甲醇。在一定条件下发生反应：，该反应过程中能量的变化如图所示。下列关于该反应的说法正确的是( ) A.， B.， C.， D.， 5.下列说法正确的是( ) A.一定温度下，反应的， 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.常温下，，即常温下水的分解反应是自发反应 D.已知，，此反应在任何温度下都能自发进行 6.下列对化学反应预测正确的是( ) 选项 化学方程式 已知条件 预测 A 它一定是非自发反应 B ，自发反应 x可以等于3 C 自发反应 一定小于0 D 常温下自发进行 7.二氧化碳的捕捉与封存是实现温室气体减排的重要途径之一，也是未来实现低碳经济转型的重要环节。一些科学家利用太阳能加热反应器来“捕捉”空气中的如图所示）。下列说法中正确的是( ) A.步骤一中生成的反应为吸热反应 B.步骤一中反应的 C.步骤一与步骤二中的反应互为可逆反应 D.步骤二的反应能否自发进行，与温度有关 8.下列说法中错误的是( ) A.在低温下能自发进行，则该反应的 B.室温下不能自发进行，说明该反应的 C.若，化学反应在任何温度下都能自发进行 D.加入合适的催化剂能降低反应活化能，从而改变反应的焓变 9.焦炭常用于冶炼工业。已知反应①；②，反应①②的反应趋势与温度关系如图所示（假设不随温度变化）。下列说法错误的是( ) A.反应②的， B.983K是两个反应主次趋势变化的转折点 C.对应反应① D.当温度低于983K时，过量焦炭的氧化产物以反应②生成的为主 10.Ⅰ.地下水中的氮污染主要是由引起的。催化反硝化法是一种经济可行的脱氮方法，其原理是在双金属催化剂作用下，将硝酸盐还原成氮气：。 （1）下列说法错误的是____________（填序号）。 A.氮肥溶于水的过程中熵增大 B.在酸性条件下，活泼金属与反应属于自发反应 C.双金属催化剂是该反应是否能自发进行的决定因素 （2）已知：的，（a、b均为正值），该反应_________（填“能”“不能”或“无法判断是否能”）自发进行。 Ⅱ.将水蒸气通过红热的碳即可产生水煤气，，。 （3）该反应在________能自发（填“高温下”“低温下”“任何温度下”或“一定不”）。 Ⅲ.（4）汽车尾气含NO气体是由于内燃机燃烧的高温引起氮气和氧气反应所致：，已知该反应在时，平衡常数，该温度下，某时刻测得容器内、NO的浓度分别为和，此时反应__________（填“处于化学平衡状态”“向正反应方向进行”或“向逆反应方向进行”）。 答案以及解析 基础巩固 一、 1.（1）外力作用 自动进行 （2）① 高能 低能 做功 放出 ② 有序 无序 2. 自发 二、 1. 降低 2.（1）S J·mol-1·K-1 （2）S(高温)＞S(低温)，S(g)＞S(l)＞S(s) （3）△S ＞ （4）增加 增加 3. △H-T△S 能自发进行 处于平衡状态 不能自发进行 根基训练 1.答案：D 解析：自发进行的反应也需要一定条件才可以发生，A错误；高温条件下的反应也能自发进行，则需要加热才能进行的过程可能是自发过程，B错误；高温条件下，焓变大于零、熵变大于零的反应的小于0，反应能自发进行，C错误；焓变小于零而熵变大于零的放热反应，任何条件下反应的都小于0，反应能自发进行，D正确。 2.答案：D 解析：根据，可知自发进行的化学反应，其反应方向应通过综合考虑焓变和熵变来判断，A正确。反应的，在室温下可自发进行，，该反应的，B正确。根据，时反应自发进行，因此某些非自发的反应能通过改变条件（如升温等）使其成为自发反应，C正确。知道了某反应有自发性之后，不能确定该反应是否一定会发生，D错误。 3.答案：B 解析：时，反应不能自发进行，在高温下不能自发进行，说明，即。是气体分子数减小的吸热反应，、，一定大于0，该反应在任何条件下均不能自发进行。故选B。 4.答案：C 解析：焓变是与化学反应进行的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。可逆反应的两个反应方向的焓变的数值相等，但是符号（变化趋势）相反，故A、B项错误；，说明反应为吸热反应，不利于反应自发进行，C项正确；焓变只表示化学反应是吸热还是放热，不能用来独立判断反应的自发性，D项错误。 5.答案：C 解析：其他条件不变，将容器容积扩大一倍，若平衡不发生移动，则A的浓度应为，由于达到新平衡后A的浓度为，即该平衡逆向移动，增大容器容积，会使平衡向气体体积增大的方向移动，则化学计量数，A错误；该反应只有生成物为气体，且和的物质的量之比始终为2:1，则的体积分数始终不变，故其不能作为平衡判断的依据，B错误：该反应前后气体分子数不变，改变压强，平衡不移动，A的体积分数不变，C正确；该反应在常温下能自发进行，由于该反应的，根据可知，该反应的，D错误。 6.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。 7.答案：D 解析：氢氧化钡和氯化铵的反应是吸热反应，反应能够自发进行是因为其熵值增加，主要是熵判据，故A错误；，反应焓变大于0，为吸热反应，该反应的熵值增加，反应能够自发进行是因为其熵值增加，主要是熵判据，故B错误；，反应为吸热反应，该反应的熵值增加，反应能够自发进行是因为其熵值增加，主要是熵判据，故C错误；，该反应熵值减小，反应为放热反应，反应能够自发进行是因为其焓变小于0，主要是焓判据，故D正确。 8.答案：B 解析：反应前后气体分子数减小，即，A不符合题意：反应前后气体分子数减小，，C不符合题意；反应的，在任何温度下反应都能自发进行，则该反应是放热反应，，D不符合题意。 9.答案：B 解析：物质聚集状态不同熵值不同，气体液体固体S，在不同状态时的熵值：，A项正确；反应的自发性由焓变和熵变共同决定，当时反应能自发进行，时反应不能自发进行，焓变小于零的反应为放热反应，，若，高温下可以使，反应不能自发进行；焓变大于零的反应为吸热反应，，若，高温下可以使，反应可自发进行，B项错误；，则在高温下可以成立，C项正确；常温下，反应不能自发进行，则，因为，则，D项正确。 10.答案：（1）< （2）> （3）能 （4）减小；逆反应 解析：（1）根据图像可知，该反应中反应物的总能量大于生成物的总能量，则Q<0。 （2）该反应中，反应物气体分子数小于生成物气体分子数，则熵变。 （3）该反应为熵增的放热反应，一定能自发进行。 （4）对于放热反应，升高温度，平衡逆向移动，平衡常数减小。 思维拓展 1.答案：C 解析：根据热化学方程式可知，该反应气体体积增加，混乱度增大，即，该反应高温下能正向自发进行，根据可自发进行，推出。故选C。 2.答案：D 解析：根据题意“中间活塞打开，两种气体分子逐渐都扩散到两个容器中”可知，该过程为混乱程度增大，由有序到无序的过程，即熵增大的过程，故A正确；根据题意“中间活塞打开，两种气体分子逐渐都扩散到两个容器中，这是一个不伴有能量变化的自发过程”可知，该过程为自发过程，而且没有热量的吸收或放出，故B正确；根据题意“中间活塞打开，两种气体分子逐渐都扩散到两个容器中”可知，该过程为由有序到无序的过程，属于熵增加、混乱程度增大的过程，故C正确；由题意知该过程中，所以，可知该过程为自发过程，其逆过程不能自发进行，即该过程不是自发可逆的，故D错误。 3.答案：D 解析：拉伸过程中有放热现象，则收缩过程中，，且混乱度增大，，25 ℃、101 kPa时，该过程能自发进行。分解为吸热反应，，但在25 ℃、101 kPa下不会自发分解，A不符合题意；NaOH的溶解放热，，且混乱度增加，，B不符合题意；在中燃烧放热，且熵减小，，C不符合题意；题给反应为吸热反应，，且熵增大，，反应在25 ℃、101 kPa时能自发进行，D符合题意。 4.答案：D 解析：由反应的化学方程式可知，反应的气体分子数减少，该反应的，由图可知，该反应为放热反应，，D正确。 5.答案：D 解析：，反应后总物质的量增大，且生成了气体，则，A错误；根据，时反应自发进行，时反应不能自发进行，若、，则一定自发，若，则一定不能自发，若或，反应能否自发和温度有关，B错误；水性质稳定，常温下，水不能自发进行分解，需要外加条件（如通电）才能进行分解，C错误；，，根据可知氯酸钾分解过程中一定成立，则此反应在任何温度下都能自发进行，D正确。 6.答案：B 解析：由题给信息可知，该反应为熵增的吸热反应，高温条件下，反应能自发进行，A错误；若x等于3，该反应为熵减的放热反应，在低温条件下，反应能自发进行，B正确；由化学方程式可知，该反应为熵增反应，且反应能自发进行，说明，则反应的焓变可以大于0，也可以小于0，任何温度下均可自发进行，C错误；由化学方程式可知，该反应为熵减的反应，反应在常温下能自发进行，说明反应的，则反应的，D错误。 且的化学反应在任何温度下都能自发进行，且的化学反应能在低温条件下自发进行，且的化学反应能在高温条件下自发进行，且的化学反应不能自发进行。 7.答案：D 解析：CaO和的反应为放热反应，A错误；步骤一中的反应为和化合生成，该反应为熵减的反应，，B错误；步骤一和步骤二的条件不同，所以两反应不互为可逆反应，C错误；步骤二的反应为熵增的吸热反应，若要使反应自发进行，应满足，则高温有利于自发进行，D正确。 8.答案：D 解析：的，在低温下能自发进行，则该反应的，A正确；的，室温下不能自发进行，说明该反应的，B正确；的反应能自发进行，若，，该化学反应在任何温度下都能自发进行，C正确；加入合适的催化剂能降低反应活化能，但催化剂不能改变反应的焓变，D错误。 9.答案：C 解析：由题给化学方程式可知，反应②的，则；结合题图，根据，反应②能满足0，所以，A正确。越小，说明反应能够发生的趋势越大，983K时两反应的相等，之后两反应的大小关系发生变化，则反应主次趋势发生变化，B正确。反应①的，根据，和T负相关，所以斜率小于0，对应反应①，对应反应②，C错误。当温度低于983K时，的更小，所以以反应②为主，产物以为主，D正确。 10.答案：Ⅰ.（1）C （2）无法判断是否能 Ⅱ.（3）高温下 Ⅲ.（4）向正反应方向进行 解析：Ⅰ.（1）氮肥溶于水的过程中，固体电离为自由移动的离子，熵增大，A正确；在酸性条件下，活泼金属与发生氧化还原反应，反应放热，金属变为金属阳离子，熵增大，属于自发反应（），B正确；反应是否能自发进行取决于是否小于0，与催化剂无关，C错误。 （2）该反应的，，温度未知，不一定小于0，所以无法判断该反应是否能自发进行。 Ⅱ.（3）该反应的，，自发时，则在高温下能自发。 Ⅲ.（4）已知反应在时，平衡常数，该温度下，某时刻测得容器内、的浓度分别为和，此时浓度商，则该反应向正反应方向进行。 学科网（北京）股份有限公司 $