2.3 化学反应进行的方向 讲义-2025-2026学年高二化学同步讲义+测试 （人教版2019选择性必修1）

第2章 化学反应速率与化学平衡 第三节 化学反应的方向 思维导图 用图表整理章节逻辑，帮助建立系统化认知。 课程学习目标 掌握本节核心知识，为后续学习打好基础。 新知学习 通过预习内容初步理解新知识，培养独立思考能力。 拓展培优 结合例题解析高频考点，掌握易错点，提升能力。 课堂检测 基础训练：确保核心知识掌握，建立信心。 能力提升：提升应用能力，提升综合能力。 知识思维导图 课程学习目标 1.了解自发过程和化学反应的自发性。 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。 【新知学习】 知识点01自发过程和自发反应 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 (1)可被用来完成有用功。如H2燃烧可设计成原电池。 (2)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 【易错提醒】 自发过程的判断 (1)根据条件判断：不是看是否需要条件，而是看是否需要持续施加外力(如加热等)。 (2)根据其逆向过程是否自发判断：若逆向过程自发，则正向过程一定不自发；若逆向过程不自发，则正向过程一定自发。 知识点02化学反应进行方向的判据 1．焓变与反应的方向 (1)放热反应过程中体系能量降低，因此具有自发进行的倾向，科学家提出用焓变(能量变化)来判断反应进行的方向，这就是焓判据(能量判据)。 (2)焓变与化学反应进行方向的关系 ①多数放热反应是自发进行的。例如燃烧反应、中和反应等。 ②有些吸热反应也可以自发进行，如： 2N2O5(g)⇌4NO2(g)＋O2(g)　ΔH＝＋109.8 kJ·mol－1。 结论：只用焓判据判断反应是否自发不全面。 2．熵变与反应的方向 (1)熵 定义：衡量体系混乱程度的物理量。符号：S (2)熵变的概念 生成物与反应物熵值之差，符号：ΔS (3)熵值大小 ①体系的熵值：体系的混乱程度越大，体系的熵值就越大。 ②同一物质的熵值：S(g)＞S(l)＞S(s)，同一条件下，不同物质的熵值不同。 (4)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。 (5)熵变与化学反应进行方向的关系 ①许多熵增的反应是自发的(多是气体分子数目增多的反应)，如 2KClO32KCl＋3O2↑； CaCO3＋2HCl===CaCl2＋H2O＋CO2↑等。 ②有些熵减的反应也可以自发进行，如： Ca(OH)2(aq)＋CO2(g)===CaCO3(s)＋H2O(l)。 结论：只用熵判据判断反应是否自发不全面。 3．自由能与化学反应的方向 (1)自由能变化 符号为ΔG，单位为kJ·mol－1。 (2)自由能变化与焓变、熵变的关系：ΔG＝ΔH－TΔS。ΔG不仅与焓变有关，还与温度有关。 (3)反应方向与自由能的关系 化学反应总是向着自由能减小的方向进行，直到体系达到平衡。 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。 【拓展培优】 【知识拓展】 1．焓判据：放热过程中体系能量降低，ΔH<0，反应具有自发进行的倾向。 2．熵判据：在密闭条件下，体系有自发地向混乱度增加(ΔS>0)的方向转变的倾向。 3．复合判据 (1)判据 (2)温度对反应方向的影响 【典例1】(化学反应自发过程）（23-24高二上·陕西榆林·阶段练习）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 【详解】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。 （变式训练1-1）（24-25高二上·北京丰台·期中）下列说法中，正确的是 A．同一物质，S(g) > S(l) > S(s) B．固体溶解是一个熵减小的过程 C．能够自发进行的反应一定是熵增加的过程 D．能够自发进行的反应一定是放热反应 【答案】A 【详解】A．同一物质气态时的熵值最大，液态时的次之，固态时的最小，A正确； B．固体溶解过程，体系混乱度增大，所以是熵增的过程，B错误； C．能够自发进行的反应不一定是熵增加的过程，要考虑焓变，C错误； D．能够自发进行的反应可能是吸热反应，如，在高温下，可自发进行，D错误； （变式训练1-2）（25-26高二上·全国·课后作业）下列关于自发反应的叙述中，正确的是 A．自发反应的逆过程在相同条件下也必定是自发的 B．铁在潮湿的空气中生锈属于自发反应 C．自发过程必然是自发反应 D．自发反应与外界条件无关 【答案】B 【详解】A．自发反应的逆过程在相同条件下ΔG变为正值，因此不可能自发，故A错误； B．铁在潮湿空气中生锈是放热反应，常温下ΔG<0，属于自发反应，故B正确； C．自发过程包括物理过程（如冰融化）和化学反应，不一定是自发反应，故C错误； D．ΔG=ΔH-TΔS，温度等外界条件会影响ΔG的正负，因此自发反应与外界条件有关，故D错误； 选B。 【典例2】（化学反应进行反向的判断）（24-25高二上·天津和平·期末）下列说法中正确的是 A．能够自发进行的反应一定是熵增的过程 B．能够自发进行的反应一定是焓减的过程 C．的反应就在任何温度下都可自发进行 D．水凝结成冰的过程中， 【答案】C 【详解】A．ΔH-TΔS＜0即可自发，例如氨气和氯化氢化合为氯化铵晶体的反应是熵减的放热反应，在室温下即可自发，A错误； B．ΔH-TΔS＜0即可自发，例如Ba(OH)2∙8H2O与NH4Cl的反应是吸热反应，即∆H＞0，在室温下即可自发，B错误； C．ΔH＜0，ΔS＞0，则ΔH-TΔS＜0，因此在任何温度下都可自发进行，C正确； D．水凝结成冰的过程中，液体变为固体，ΔS＜0，D错误； 故选C。 （变式训练2-1）（24-25高二上·山东济宁·阶段练习）下列说法错误的是 A．NO2气体受压缩后，颜色先变深后变浅，能用勒夏特列原理解释 B．平衡向正反应方向移动时，化学平衡常数K不一定变化 C．增大气态反应物的浓度，增加活化分子百分数，化学反应速率加快 D．反应2A(g)+B(g)2M(g)  ΔH<0在低温条件下可自发进行 【答案】C 【详解】A．2NO2(g)N2O4(g)的反应体系中，加压时平衡向正反应方向移动，但加压的瞬间c(NO2)增大，颜色变深，然后浓度再逐渐减小，颜色先变深后变浅，可以用勒夏特列原理解释；故A正确； B．因改变压强或浓度引起化学平衡移动时，化学平衡常数K不变，则平衡向正反应方向移动时，K不一定变化，故B正确； C．增大气态反应物的浓度，增加单位体积内活化分子有效碰撞次数，化学反应速率加快，但活化分子百分数保持不变，C错误； D．当△H-T△S<0时，反应才能自发进行，这是一个放热的熵减反应，在低温条件下△H-T△S<0，反应可自发进行，D正确。 答案选C。 （变式训练2-2）（24-25高二上·浙江温州·期中）下列说法正确的是 A．常温下，若反应不能自发进行，则该反应的 B．研究  该反应发生的条件，可以解决含碳燃料不充分燃烧引起的环境问题 C．熵增的反应都是自发的，自发反应的现象一定非常明显 D．已知  ，该反应吸热，一定不能自发进行 【答案】A 【详解】A．常温下，反应A(s)+B(g)=C(g) + D(g)的ΔS＞0，而该反应不能自发进行，故该反应的ΔH-TΔS＞0，故该反应的ΔH＞0，故A正确； B．反应2CO(g)→2C(s)+O2(g)的ΔH＞0、ΔS＜0，故ΔH-TΔS一定大于0，该反应一定不能自发进行，故研究该过程发生的条件不能解决含碳燃料不充分燃烧引起的环境问题，故B错误； C．熵增的反应的ΔS＞0，但ΔH-TΔS不一定小于0，故熵增的反应不一定都是自发的，且自发反应的现象不一定非常明显，故C错误； D．反应C(s)+CO2(g)=2CO(g)的ΔH＞0，故该反应是吸热反应，且ΔS＞0，故该反应在高温下有ΔH-TΔS＜0，在高温下可以自发进行，故D错误； 故答案为A 【课堂检测】 【基础训练】 1．（22-23高二上·全国·课后作业）25℃，KNO3的饱和水溶液物质的量浓度是6mol·L-1。若将1mol固体KNO3置于1L水中，则KNO3变成盐溶液过程为 A．自发 B．不自发 C．可逆 D．不能确定 【答案】A 【详解】1mol KNO3溶于1L水中，所得溶液为不饱和溶液，所以该过程是自发的，故A正确； 故选A。 2．（22-23高二上·山西运城·阶段练习）下列过程属非自发的是 A．水由高处向低处流 B．室温下水结成冰 C．气体从高密度处向低密度处扩散 D．煤气的燃烧 【答案】B 【详解】A． 自然界中水由高处向低处流是自发过程，故A不符合； B． 室温下冰的融化是自发过程，其逆向室温下水结成冰是非自发的，故B符合； C． 气体从高密度处向低密度处扩散是自发过程，故C不符合； D． 煤气的燃烧是自发过程，故D不符合； 故选B。 3．（24-25高二上·浙江宁波·期中）下列说法正确的是 A．ΔH>0的反应一定不能自发进行 B．2mol (g)的混乱度和1mol (g)的混乱度相同 C．化学反应室温下不能自发进行，说明该反应的△H<0 D．冰在室温下自动熔化成水，这是熵增的过程 【答案】D 【详解】A．的反应能自发进行，故ΔH>0的熵增反应可能能自发进行，A错误； B．2mol (g)的物质的量大于1mol (g)，则2mol (g)的混乱度大于1mol (g)的混乱度，B错误； C．化学反应为熵增反应，室温下不能自发进行，说明该反应为吸热反应，ΔH>0，C错误；   D．熵代表混乱度，液体混乱度＞固体混乱度，则冰在室温下自动熔化成水，是熵增的过程，D正确； 故选D。 4．（24-25高二上·天津南开·期末）反应，下列判断正确的是 A．在常温下能自发进行 B．在高温下能自发进行 C．在任何条件下都能自发进行 D．在任何条件下都不能自发进行 【答案】B 【详解】当时，反应能自发进行，该反应的ΔH＞0，ΔS＞0，则在高温下反应能自发进行，故选B。 5．（24-25高二上·四川·期末）化学与生活息息相关。下列说法错误的是 A．相对于燃油汽车，新能源汽车的使用可有效减少碳排放 B．空气中的水汽凝华为雪花是一个放热过程，也是熵增过程 C．倡导垃圾分类与回收，可促进生活垃圾的循环再利用 D．使用含氟牙膏刷牙，能有效预防龋齿 【答案】B 【详解】A．新能源汽车所需能源不是化石能源，因此可有效减少碳排放，正确，A不符合题意； B．水由气体变为固体时要放热，由水蒸气变成固体时混乱度减小，熵减小，因此空气中的水汽凝华为雪花是一个放热的熵减的过程，错误，B符合题意； C．生活垃圾分类收集处理，实现资源的循环再利用，提高资源利用率，正确，C不符合题意； D．含氟牙膏中氟离子与牙齿的钙质结合会生成一种较难溶于酸的“氟磷灰石”，有利于牙齿健康，正确，D不符合题意； 答案选B。 6．（24-25高二上·山东淄博·期中）化学与生产、生活、社会、环境关系密切，下列说法不正确的是 A．用氢氧化钡和氧化铵晶体作为自热食品加热包的原料 B．镀锌的铁制品比镀锡的铁制品耐腐蚀 C．冰在室温下自动融化成水是熵增的过程 D．用溶液可以洗去钢铁表面的铁锈 【答案】A 【详解】A．氢氧化钡和氯化铵晶体反应为吸热反应，不能作为自热食品加热包的原料，故A项错误； B．镀锌铁制品镀层破损后，形成原电池，锌作负极，铁作正极，铁不腐蚀，故B项正确； C．固态冰融化成液态水需要吸热，吸热后水分子运动速度加快，体系混乱程度增大，属于熵增过程，故C项正确； D．溶液显酸性，可与铁锈(Fe2O3)发生反应，故D项正确； 故选A。 7．（24-25高二上·浙江·期中）的过程中，其焓变和熵变正确的是 A．、 B．、 C．、 D．、 【答案】A 【详解】固体变为气体时，吸收热量，；该过程中熵增加，，故A正确； 故选：A。 8．（24-25高二上·北京·阶段练习）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．非自发反应在任何条件下都不能实现 【答案】C 【详解】根据反应可自发进行，说明反应进行的自发性需综合考虑体系的焓变和熵变，而非自发反应在一定条件下可以实现，故答案选C。 9．（24-25高二上·江西·阶段练习）发展绿色甲醇产业有助于减少温室气体排放和空气污染。“零碳甲醇燃料”燃烧［］的过程中焓变和熵变均正确的是 A． B． C． D． 【答案】D 【详解】甲醇的燃烧反应为熵增的放热反应，反应ΔH＜0、ΔS＞0，故选D。 10．（24-25高二上·浙江·期中）汽车尾气中的、会对大气造成严重污染，利用催化技术可将和转化为和，发生反应   (1)该反应在 (填“高温”或“低温”或“任何温度”)能自发进行。 (2)为探究温度和催化剂的比表面积对化学反应速率的影响规律，某研究小组设计了如表三组实验。 实验编号 T(℃) 初始浓度() 初始浓度() 催化剂的比表面积 I 200 82 Ⅱ   200 b 124 Ⅲ 300 a 82 实验I、Ⅱ探究 的改变对化学反应速率的影响，其中a= 。 (3)测得不同时间的浓度如下表： 时间/s 0 6 12 …… 5.00 3.00 1.40 …… 用的浓度变化表示的平均反应速率为 (4)在恒容密闭容器中充入一定量的和，发生反应 ①当改变下列条件时，反应速率会增加的是 。 A．升高温度        B．充入惰性气体        C．加入CaO固体        D．再通入 ②下列能说明该反应达到平衡状态的是 。 A．容器内气体密度不再变化 B．的浓度不再改变 C．相同时间内，反应生成同时生成 D．、、、的浓度之比为 【答案】(1)低温 (2) 催化剂的比表面积 (3) (4) AD BC 【详解】（1）根据反应：  ，正反应为气体分子数减小的反应，即，根据复合判据，当时反应能自发进行，故该反应在低温能自发进行； （2）由表格数据可知，实验Ⅰ、Ⅱ温度相同，催化剂的比表面积不同，则实验I、Ⅱ探究催化剂的比表面积的改变对化学反应速率的影响；实验Ⅰ、Ⅲ催化剂的比表面积相同，温度不同，则实验Ⅰ、Ⅲ探究温度的改变对化学反应速率的影响，应控制反应物的初始浓度相同，所以a=； （3）化学反应速率之比等于其化学计量系数之比，故用的浓度变化表示的平均反应速率为； （4）①A．升高温度，活化分子百分数增加，有效碰撞次数增多，反应速率增加，A符合题意； B．充入惰性气体Ar，各反应组分的浓度不变，反应速率不变，B不符合题意； C．加入CaO固体，各反应组分的浓度不变，反应速率不变，C不符合题意； D．再通入，体系中反应物NO的浓度增大，反应速率增加，D符合题意； 故选AD； ②A．混合气体的质量和容器体积均不变，混合气体的密度始终不变，则容器内气体密度不再变化，不能说明该反应达到平衡状态，A不符合题意； B．在恒容密闭容器中充入一定量的和，随着反应的进行，N2的浓度不断变化，则的浓度不再改变，能说明该反应达到平衡状态，B符合题意； C．相同时间内，反应生成为逆反应，同时生成为正反应，且正、逆反应速率之比等于化学计量数之比，换算成同一物质有，能说明该反应达到平衡状态，C符合题意； D．、、、的浓度之比为，这只是反应可能的一种状态，不能说明此时各物质浓度不再变化，则不能说明该反应达到平衡状态，D不符合题意； 故选BC。 【能力提升】 1．（24-25高二上·福建泉州·阶段练习）下列关于化学反应的自发性叙述中不正确的是 A．(NH4)2CO3在室温下就能自发地分解产生氨气是因为生成了易挥发的气体，使体系的熵增大 B．低温更有利于2NO(g)+O2(g)=2NO2(g)的自发进行 C．由钠和水常温下就能自发进行可知该反应一定是放热反应 D．由较低温下 CO2(g) +C(s) =2CO(g)不能自发进行，则可知该反应的△H>0 【答案】C 【详解】A．在室温下分解产生氨气等气体，体系中气体分子数增多，混乱度增大，即熵增大，根据熵增原理，该反应能自发进行，A选项正确； B．反应是气体分子数减少的反应，即熵减反应（），根据自发反应的判断公式（反应自发进行），要使，在（该反应为放热反应）的情况下，低温时较小，更有利于，即低温更有利于反应自发进行，B选项正确； C．钠和水在常温下能自发反应，该反应是放热反应，但自发反应与反应是放热还是吸热没有必然的因果关系，有些吸热反应在一定条件下也能自发进行，不能仅根据反应能自发进行就判定一定是放热反应 ，C选项错误； D．对于反应，该反应是气体分子数增多的反应，熵增（），低温下不能自发进行，即低温时，因为，T为低温，所以只有时才满足条件，D选项正确； 综上所述，正确答案是Ｃ。 2．（24-25高二上·山东济宁·期中）下列说法正确的是 A．标准状况下，2g完全燃烧生成液态水，放出285.8kJ热量，则燃烧热的热化学方程式为：   B．C(石墨，s)=C(金刚石，s)  ，则金刚石比石墨稳定 C．反应在室温下可自发进行，则该反应的 D．反应  ，当反应放出9.2kJ热量时，转移电子数为0.6 【答案】D 【详解】A．氢气的燃烧热是1mol氢气完全燃烧生成液态水放出的热量，标准状况下，2g氢气完全燃烧生成液态水，放出285.8kJ热量，则氢气燃烧热的热化学方程式为：，故A错误； B．由热化学方程式可知，石墨转化为金刚石的反应为金刚石的能量高于石墨的吸热反应，物质的能量越高越不稳定，则石墨比金刚石稳定，故B错误； C．由热化学方程式可知，氨气与氯化氢反应生成氯化铵的反应是熵减的反应，在室温下可自发进行，说明反应ΔH—TΔS＜0，则该反应是焓变小于0的放热反应，故C错误； D．由热化学方程式可知，合成氨反应放出9.2kJ热量时，反应消耗氮气的物质的量为0.1mol，转移电子的数目为0.6NA，故D正确； 故选D。 3．（24-25高二上·广西南宁·阶段练习）催化加氢合成二甲醚是一种转化的方法，其过程主要发生下列反应： 反应Ⅰ：     反应Ⅱ：   在恒压、和的起始量一定的条件下，的平衡转化率和平衡时的选择性随温度的变化如图所示。其中：的选择性 下列说法正确的是 A．曲线a代表平衡转化率随温度的变化 B．恒压条件下发生反应Ⅰ和Ⅱ，平衡后再充入惰性气体，反应Ⅰ平衡不移动 C．为提高平衡时选择性，需研发低温条件下对反应Ⅱ催化活性更高的催化剂 D．温度高于300℃时，反应Ⅰ正向移动的程度低于反应Ⅱ逆向移动的程度 【答案】C 【分析】反应I吸热，反应Ⅱ放热，其它条件相同，升高温度，反应I平衡正向移动，反应Ⅱ平衡逆向移动，CH3OCH3(g)选择性降低，则曲线a表示CH3OCH3的选择性随温度的变化，曲线b表示CO2平衡转化率随温度的变化。 【详解】A．由分析可知，曲线a表示CH3OCH3的选择性随温度的变化，A错误； B．反应Ⅰ是气体体积不变的反应，反应Ⅱ是气体体积减小的反应，恒压条件下发生反应Ⅰ和Ⅱ，平衡后再充入惰性气体，容器体积增大，相当于减小压强，反应Ⅱ平衡逆向移动，CO2和H2的体积分数增大，使反应Ⅰ平衡正向移动，B错误； C．为提高CH3OCH3选择性就需抑制反应I，促进反应Ⅱ，由于反应I吸热，反应Ⅱ放热且熵减小，低温能实现，故需研发低温条件下对反应Ⅱ催化活性更高的催化剂，C正确； D．反应I吸热，反应Ⅱ放热，温度高于300℃时，CO2平衡转化率增大，说明温度升高使反应I的正向移动程度大于反应Ⅱ逆向移动的程度，D错误； 故选C。 4．（24-25高二上·江苏南京·阶段练习）氯元素具有多种化合价，可形成、、、和等离子，在一定条件下能发生相互转化。在新型催化剂作用下，氧化HCl可获得对于该反应下列说法正确的是 A．该反应 B．4mol HCl与反应转移电子数约为 C．的使用能降低该反应的焓变 D．反应的平衡常数 【答案】A 【详解】A．对于该反应，生成物气体分子总数小于反应物气体分子总数，即∆S＜0， A正确； B．由于该反应为可逆反应，4mol HCl与1molO2混合时，参加反应的HCl的物质的量小于4mol，则反应转移电子数小于，B不正确； C．为该反应的催化剂，催化剂只能降低反应的活化能，但不能改变反应的焓变，所以的使用不改变该反应的焓变，C不正确； D．由于反应物和生成物都呈气态，所以反应的平衡常数，D不正确； 故选A。 5．（23-24高二上·浙江宁波·期中）钠和氧气反应生成氧化钠的能量关系如图所示。下列说法正确的是 A．ΔH+ΔH1+ΔH2+ΔH3+ΔH4+ΔH5=0 B．Li(g)-e-=Li+(g) ΔH，则ΔH<ΔH3 C．已知S8的结构如图所示，S8(g)=2S(g)  ΔH，则ΔH的数值等于S-S键能 D．若4Na(s)+2O2(g)=2Na2O2(s)  ΔH´<ΔH，则Na2O(s)与O2(g)生成Na2O2(s)的反应在低温下自发 【答案】D 【详解】A．根据盖斯定律，ΔH=ΔH1+ΔH2+ΔH3+ΔH4+ΔH5，A错误； B．钠比锂更易失去电子，故锂失去电子吸收的能量更大，ΔH3′＞ΔH3，B错误； C．已知S8的结构如图2所示(S8分子含有8个S-S键)，   ，则ΔH2′的数值等于S-S键能的2倍，C错误； D．已知：①4Na(s)+O2(g)═2Na2O(s) ΔH，②4Na(s)+2O2(g)═2Na2O2(s) ΔH′，根据盖斯定律②-①得反应2Na2O(s)+O2(g)═2Na2O2(s)ΔH1=ΔH′-ΔH＜0，ΔS＜0，低温时ΔG=ΔH1-TΔS＜0，因此与生成的反应在低温下自发，D正确； 故选D。 6．（24-25高二上·内蒙古包头·期末）环己烷有椅型、半椅型、船型，扭船型等多种结构，在一定温度和压强下不同结构的能且不同，它们的相对能量如图所示。下列说法错误的是 A．相同条件下，椅型结构最稳定 B．一定条件下，扭船型椅型是自发的 C．经过(椅型扭船型船型)   D．椅型转化成船型正反应的活化能大于逆反应的活化能 【答案】C 【详解】A．相同条件下椅型结构能量最低，最稳定，A正确； B．扭船型结构转化成椅型结构要释放能量，ΔH＜0，一定条件下可自发转化，B正确； C．经过(椅型扭船型船型)ΔH=+28.9kJ/mol，C错误； D．椅型转化成扭船型是吸热反应，ΔH＞0，正反应的活化能大于逆反应的活化能，D正确； 故选C。 7．（24-25高二上·天津·期中）下列说法不正确的是 A．反应 ，该反应能自发进行 B．能发生化学反应的分子，肯定是活化分子 C．反应：能否自发进行，主要由决定 D．升高温度或加入催化剂都能使单位体积内活化分子的百分数增大，原因不同 【答案】A 【详解】A．反应 ，且该反应熵减，则该反应不能自发进行，A符合题意； B．活化分子具有足够的能量和合适的取向才能发生有效碰撞，所以能发生化学反应的分子，肯定是活化分子，B不符合题意； C．分解反应：是吸热过程，该反应正反应为熵增反应，则能否自发进行，主要由决定，C不符合题意； D．升高温度使体系分子获得了能量，使部分普通分子成为活化分子，从而增大单位体积内活化分子百分数；加入催化剂降低了反应的活化能，使部分普通分子成为活化分子，从而增大单位体积内活化分子百分数，D不符合题意； 故选A。 8．（23-24高二上·浙江宁波·期中）晶硅是制作光伏电池的关键材料。以下是由粗硅制备多晶硅的简易过程。 将SiCl4氢化为SiHCl3有三种方法，对应的反应依次为： 反应①SiCl4(g)+H2(g)SiHCl3(g)+HCl(g) ΔH1>0 ②3SiCl4(g)+2H2(g)+Si(s)4SiHCl(g)  ΔH2<0 ③2SiCl4(g)+H2(g)+Si(s)+HCl(g)3SiHCIl(g)  ΔH3 (1)已知体系自由能变ΔG=ΔH-TΔS，ΔG<0时反应自发进行。三个氢化反应的ΔG与温度的关系如图1所示，可知：反应①能自发进行的最低温度是 ；相同温度下，反应②比反应①的ΔG小，主要原因是 。 (2)不同温度下反应②中SiCl4转化率如图2所示。下列叙述正确的是 (填序号)。 a．D点：v正>v逆      b．v逆：A点<E点       c．反应适宜温度：480~520℃ (3)反应③的ΔH3= (用ΔH1，ΔH2表示)。温度升高，反应③的平衡常数K (填“增大”、“减小”或“不变”)。 【答案】(1) 1000℃ ΔH2<ΔH1 (2)b、c (3) ΔH2-ΔH1 减小 【详解】（1）由题目所给的图1可以看出，反应①（最上面那条线）当∆G=0时，对应的横坐标温度是1000℃，则反应①能自发进行的最低温度是1000℃；从反应前后气体分子数的变化来看，反应①的熵变化不大，而反应②中熵是减小的，可见熵变对反应②的自发更不利，而结果反应②的∆G更负，说明显然是焓变产生了较大的影响，即∆H2<∆H1，导致反应②的∆G小； （2）图2给的是不同温度下的转化率，所以图示中A、B、C点不是平衡点，是正向建立平衡的过程，温度越高，反应速率越快，越先达到平衡，D点刚好达到平衡，D点到E点才涉及平衡的移动； a．D点是平衡点，v正=v逆，a错误； b．温度越高，反应速率越快，v逆：A点<E点 ，b正确； c．C到D点，的转化率较高，故反应适宜温度：480～520℃，c项正确； 故选bc； （3）反应②-①得到反应③，根据盖斯定律可知，；，，则，温度升高，平衡向逆向移动，平衡常数K减小。 1 学科网（北京）股份有限公司 $ 第2章 化学反应速率与化学平衡 第三节 化学反应的方向 思维导图 用图表整理章节逻辑，帮助建立系统化认知。 课程学习目标 掌握本节核心知识，为后续学习打好基础。 新知学习 通过预习内容初步理解新知识，培养独立思考能力。 拓展培优 结合例题解析高频考点，掌握易错点，提升能力。 课堂检测 基础训练：确保核心知识掌握，建立信心。 能力提升：提升应用能力，提升综合能力。 知识思维导图 课程学习目标 1.了解自发过程和化学反应的自发性。 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。 【新知学习】 知识点01自发过程和自发反应 自发过程 自发反应 含义 在一定条件下， ，就能自发进行的过程 在给定的条件下，可以 进行到显著程度的化学反应 特征 具有 ，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 举例 高山流水，自由落体，冰雪融化 钢铁生锈 应用 (1)可被用来完成有用功。如H2燃烧可设计成原电池。 (2)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 【易错提醒】 自发过程的判断 (1)根据条件判断：不是看是否需要条件，而是看是否需要持续施加外力(如加热等)。 (2)根据其逆向过程是否自发判断：若逆向过程自发，则正向过程一定不自发；若逆向过程不自发，则正向过程一定自发。 知识点02化学反应进行方向的判据 1．焓变与反应的方向 (1)放热反应过程中体系能量 ，因此具有 进行的倾向，科学家提出用 (能量变化)来判断反应进行的方向，这就是 (能量判据)。 (2)焓变与化学反应进行方向的关系 ①多数放热反应是自发进行的。例如燃烧反应、中和反应等。 ②有些吸热反应也可以自发进行，如： 2N2O5(g)⇌4NO2(g)＋O2(g)　ΔH＝＋109.8 kJ·mol－1。 结论：只用焓判据判断反应是否自发不全面。 2．熵变与反应的方向 (1)熵 定义：衡量体系 的物理量。符号： (2)熵变的概念 生成物与反应物熵值之差，符号： (3)熵值大小 ①体系的熵值：体系的 越大，体系的熵值就 。 ②同一物质的熵值：S(g) S(l) S(s)，同一条件下，不同物质的熵值不同。 (4)熵判据：体系有自发地向混乱度 (即 )的方向转变的倾向，因此可用熵变来判断反应进行的方向。 (5)熵变与化学反应进行方向的关系 ①许多熵增的反应是 的(多是气体分子数目增多的反应)，如 2KClO32KCl＋3O2↑； CaCO3＋2HCl===CaCl2＋H2O＋CO2↑等。 ②有些熵减的反应也可以 进行，如： Ca(OH)2(aq)＋CO2(g)===CaCO3(s)＋H2O(l)。 结论：只用熵判据判断反应是否自发不全面。 3．自由能与化学反应的方向 (1)自由能变化 符号为 ，单位为 。 (2)自由能变化与焓变、熵变的关系：ΔG＝ 。ΔG不仅与焓变有关，还与 。 (3)反应方向与自由能的关系 化学反应总是向着 的方向进行，直到体系 。 ①当ΔG＜0时，反应 ； ②当ΔG＝0时，反应 ； ③当ΔG＞0时，反应 。 【拓展培优】 【知识拓展】 1．焓判据：放热过程中体系能量降低，ΔH<0，反应具有自发进行的倾向。 2．熵判据：在密闭条件下，体系有自发地向混乱度增加(ΔS>0)的方向转变的倾向。 3．复合判据 (1)判据 (2)温度对反应方向的影响 【典例1】(化学反应自发过程）（23-24高二上·陕西榆林·阶段练习）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 （变式训练1-1）（24-25高二上·北京丰台·期中）下列说法中，正确的是 A．同一物质，S(g) > S(l) > S(s) B．固体溶解是一个熵减小的过程 C．能够自发进行的反应一定是熵增加的过程 D．能够自发进行的反应一定是放热反应 （变式训练1-2）（25-26高二上·全国·课后作业）下列关于自发反应的叙述中，正确的是 A．自发反应的逆过程在相同条件下也必定是自发的 B．铁在潮湿的空气中生锈属于自发反应 C．自发过程必然是自发反应 D．自发反应与外界条件无关 【典例2】（化学反应进行反向的判断）（24-25高二上·天津和平·期末）下列说法中正确的是 A．能够自发进行的反应一定是熵增的过程 B．能够自发进行的反应一定是焓减的过程 C．的反应就在任何温度下都可自发进行 D．水凝结成冰的过程中， （变式训练2-1）（24-25高二上·山东济宁·阶段练习）下列说法错误的是 A．NO2气体受压缩后，颜色先变深后变浅，能用勒夏特列原理解释 B．平衡向正反应方向移动时，化学平衡常数K不一定变化 C．增大气态反应物的浓度，增加活化分子百分数，化学反应速率加快 D．反应2A(g)+B(g)2M(g)  ΔH<0在低温条件下可自发进行 （变式训练2-2）（24-25高二上·浙江温州·期中）下列说法正确的是 A．常温下，若反应不能自发进行，则该反应的 B．研究  该反应发生的条件，可以解决含碳燃料不充分燃烧引起的环境问题 C．熵增的反应都是自发的，自发反应的现象一定非常明显 D．已知  ，该反应吸热，一定不能自发进行 【课堂检测】 【基础训练】 1．（22-23高二上·全国·课后作业）25℃，KNO3的饱和水溶液物质的量浓度是6mol·L-1。若将1mol固体KNO3置于1L水中，则KNO3变成盐溶液过程为 A．自发 B．不自发 C．可逆 D．不能确定 2．（22-23高二上·山西运城·阶段练习）下列过程属非自发的是 A．水由高处向低处流 B．室温下水结成冰 C．气体从高密度处向低密度处扩散 D．煤气的燃烧 3．（24-25高二上·浙江宁波·期中）下列说法正确的是 A．ΔH>0的反应一定不能自发进行 B．2mol (g)的混乱度和1mol (g)的混乱度相同 C．化学反应室温下不能自发进行，说明该反应的△H<0 D．冰在室温下自动熔化成水，这是熵增的过程 4．（24-25高二上·天津南开·期末）反应，下列判断正确的是 A．在常温下能自发进行 B．在高温下能自发进行 C．在任何条件下都能自发进行 D．在任何条件下都不能自发进行 5．（24-25高二上·四川·期末）化学与生活息息相关。下列说法错误的是 A．相对于燃油汽车，新能源汽车的使用可有效减少碳排放 B．空气中的水汽凝华为雪花是一个放热过程，也是熵增过程 C．倡导垃圾分类与回收，可促进生活垃圾的循环再利用 D．使用含氟牙膏刷牙，能有效预防龋齿 6．（24-25高二上·山东淄博·期中）化学与生产、生活、社会、环境关系密切，下列说法不正确的是 A．用氢氧化钡和氧化铵晶体作为自热食品加热包的原料 B．镀锌的铁制品比镀锡的铁制品耐腐蚀 C．冰在室温下自动融化成水是熵增的过程 D．用溶液可以洗去钢铁表面的铁锈 7．（24-25高二上·浙江·期中）的过程中，其焓变和熵变正确的是 A．、 B．、 C．、 D．、 8．（24-25高二上·北京·阶段练习）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．非自发反应在任何条件下都不能实现 9．（24-25高二上·江西·阶段练习）发展绿色甲醇产业有助于减少温室气体排放和空气污染。“零碳甲醇燃料”燃烧［］的过程中焓变和熵变均正确的是 A． B． C． D． 10．（24-25高二上·浙江·期中）汽车尾气中的、会对大气造成严重污染，利用催化技术可将和转化为和，发生反应   (1)该反应在 (填“高温”或“低温”或“任何温度”)能自发进行。 (2)为探究温度和催化剂的比表面积对化学反应速率的影响规律，某研究小组设计了如表三组实验。 实验编号 T(℃) 初始浓度() 初始浓度() 催化剂的比表面积 I 200 82 Ⅱ   200 b 124 Ⅲ 300 a 82 实验I、Ⅱ探究 的改变对化学反应速率的影响，其中a= 。 (3)测得不同时间的浓度如下表： 时间/s 0 6 12 …… 5.00 3.00 1.40 …… 用的浓度变化表示的平均反应速率为 (4)在恒容密闭容器中充入一定量的和，发生反应 ①当改变下列条件时，反应速率会增加的是 。 A．升高温度        B．充入惰性气体        C．加入CaO固体        D．再通入 ②下列能说明该反应达到平衡状态的是 。 A．容器内气体密度不再变化 B．的浓度不再改变 C．相同时间内，反应生成同时生成 D．、、、的浓度之比为 【能力提升】 1．（24-25高二上·福建泉州·阶段练习）下列关于化学反应的自发性叙述中不正确的是 A．(NH4)2CO3在室温下就能自发地分解产生氨气是因为生成了易挥发的气体，使体系的熵增大 B．低温更有利于2NO(g)+O2(g)=2NO2(g)的自发进行 C．由钠和水常温下就能自发进行可知该反应一定是放热反应 D．由较低温下 CO2(g) +C(s) =2CO(g)不能自发进行，则可知该反应的△H>0 2．（24-25高二上·山东济宁·期中）下列说法正确的是 A．标准状况下，2g完全燃烧生成液态水，放出285.8kJ热量，则燃烧热的热化学方程式为：   B．C(石墨，s)=C(金刚石，s)  ，则金刚石比石墨稳定 C．反应在室温下可自发进行，则该反应的 D．反应  ，当反应放出9.2kJ热量时，转移电子数为0.6 3．（24-25高二上·广西南宁·阶段练习）催化加氢合成二甲醚是一种转化的方法，其过程主要发生下列反应： 反应Ⅰ：     反应Ⅱ：   在恒压、和的起始量一定的条件下，的平衡转化率和平衡时的选择性随温度的变化如图所示。其中：的选择性 下列说法正确的是 A．曲线a代表平衡转化率随温度的变化 B．恒压条件下发生反应Ⅰ和Ⅱ，平衡后再充入惰性气体，反应Ⅰ平衡不移动 C．为提高平衡时选择性，需研发低温条件下对反应Ⅱ催化活性更高的催化剂 D．温度高于300℃时，反应Ⅰ正向移动的程度低于反应Ⅱ逆向移动的程度 4．（24-25高二上·江苏南京·阶段练习）氯元素具有多种化合价，可形成、、、和等离子，在一定条件下能发生相互转化。在新型催化剂作用下，氧化HCl可获得对于该反应下列说法正确的是 A．该反应 B．4mol HCl与反应转移电子数约为 C．的使用能降低该反应的焓变 D．反应的平衡常数 5．（23-24高二上·浙江宁波·期中）钠和氧气反应生成氧化钠的能量关系如图所示。下列说法正确的是 A．ΔH+ΔH1+ΔH2+ΔH3+ΔH4+ΔH5=0 B．Li(g)-e-=Li+(g) ΔH，则ΔH<ΔH3 C．已知S8的结构如图所示，S8(g)=2S(g)  ΔH，则ΔH的数值等于S-S键能 D．若4Na(s)+2O2(g)=2Na2O2(s)  ΔH´<ΔH，则Na2O(s)与O2(g)生成Na2O2(s)的反应在低温下自发 6．（24-25高二上·内蒙古包头·期末）环己烷有椅型、半椅型、船型，扭船型等多种结构，在一定温度和压强下不同结构的能且不同，它们的相对能量如图所示。下列说法错误的是 A．相同条件下，椅型结构最稳定 B．一定条件下，扭船型椅型是自发的 C．经过(椅型扭船型船型)   D．椅型转化成船型正反应的活化能大于逆反应的活化能 7．（24-25高二上·天津·期中）下列说法不正确的是 A．反应 ，该反应能自发进行 B．能发生化学反应的分子，肯定是活化分子 C．反应：能否自发进行，主要由决定 D．升高温度或加入催化剂都能使单位体积内活化分子的百分数增大，原因不同 8．（23-24高二上·浙江宁波·期中）晶硅是制作光伏电池的关键材料。以下是由粗硅制备多晶硅的简易过程。 将SiCl4氢化为SiHCl3有三种方法，对应的反应依次为： 反应①SiCl4(g)+H2(g)SiHCl3(g)+HCl(g) ΔH1>0 ②3SiCl4(g)+2H2(g)+Si(s)4SiHCl(g)  ΔH2<0 ③2SiCl4(g)+H2(g)+Si(s)+HCl(g)3SiHCIl(g)  ΔH3 (1)已知体系自由能变ΔG=ΔH-TΔS，ΔG<0时反应自发进行。三个氢化反应的ΔG与温度的关系如图1所示，可知：反应①能自发进行的最低温度是 ；相同温度下，反应②比反应①的ΔG小，主要原因是 。 (2)不同温度下反应②中SiCl4转化率如图2所示。下列叙述正确的是 (填序号)。 a．D点：v正>v逆      b．v逆：A点<E点       c．反应适宜温度：480~520℃ (3)反应③的ΔH3= (用ΔH1，ΔH2表示)。温度升高，反应③的平衡常数K (填“增大”、“减小”或“不变”)。 1 学科网（北京）股份有限公司 $