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

高中化学•选修1•第二章•讲义 第二章 化学反应速率与化学平衡 第三节 化学反应的方向 一、反应焓变与反应方向 1．自发过程 （1）概念：在温度和压强一定的条件下，不借助光、电等外部力量就能 的过程。 （2）特点：具有方向性，即过程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肯定不能自发。 2．反应焓变与反应方向的关系 （1）能自发进行的化学反应多是放热反应； （2）有些吸热反应也能自发进行。 结论：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。 二、反应熵变与反应方向 1．熵 （1）概念：衡量体系混乱度的物理量，其符号为S。 单位：J•mol－1•K－1。（注意单位统一） （2）特点：混乱度越大，体系越无序，体系的熵值就 。 （3）一般规律：①同一物质：S(高温) S(低温)；S(g) S(l) S(s)。 ②相同条件下的不同物质：分子结构越复杂，熵值越 。 ③S(混合物) S(纯净物)。 ④方程式中气体计量数增大的方向就是熵 的方向。 2．反应熵变 （1）概念：生成物总熵与反应物总熵之差。 （2）正负判断依据 ①物质由固到液﹑气的过程，熵增加，为正值； ②反应前后气体体积增大的反应，熵变通常为正值；反之为负值。 3．熵变与反应方向 （1）能自发进行的反应多为熵增反应； （2）某些熵减小的反应在一定条件下也能自发进行。 结论：熵变是与反应能否自发进行有关的又一个因素，但不是唯一因素。 三、焓变与熵变对反应方向的共同影响 1．焓判据：放热反应过程中体系能量降低，△H 0，反应有自发进行的倾向。 2．熵判据：体系的混乱度增加（即熵增），△S 0，反应有自发进行的倾向。 3．复合判据（自由能判据） （1）定义：在温度﹑压强一定的条件下，自发反应总是向 的方向进行，直到达到平衡状态。 （2）复合判据与反应能否自发进行的关系 ①△G＝△H—T△S＞0， ； ②△G＝△H—T△S＜0， ； ③△G＝△H—T△S＝0， 。 注：T（K）＝t(℃)＋273K 小结：“大大高温，小小低温” 1．【2.3】250℃和1.01×105 Pa时，2N2O5(g)4NO2(g)＋O2(g) ΔH＝＋56.76 kJ·mol－1，该反应能自发进行的原因是（ ） A．是吸热反应 B．是放热反应 C．是熵减少的反应 D．熵增大效应大于焓效应 【变式1-1】下列说法不正确的是（ ）  A．铁生锈、氢燃烧均为自发放热过程 B．冰融化过程其熵值增加 C．无热效应的自发过程是不存在的 D．同一物质固态时熵值最小 【变式1-2】下列判断错误的是（ ） ①反应NH3(g)＋HCI(g)NH4Cl(s)在室温下可自发进行，则该反应的△H＞0 ②CaCO3(s)CaO(s)＋CO2(g)室温下不能自发进行，说明该反应的△H＜0 ③一定温度下，反应MgCl2(l)Mg(l)＋Cl2(g)的△H＞0、△S＞0 ④常温下，反应C(s)＋CO2(g)2CO(g)不能自发进行，则该反应的H＞0 A．①③ B．②③ C．②④ D．①② 【变式1-3】已知反应的△H为正值，△S为负值。设△H和△S不随温度而变，下列说法中正确的是（ ）  A． 低温下是自发变化 B． 高温下是自发变化 C． 低温下是非自发变化，高温下是自发变化 D． 任何温度下都是非自发变化 【变式1-4】下列反应在任何温度下一定能自发进行的是 。 A．2NaCl 2Na＋Cl2 B．2KClO3(s)2KCl(s)＋3O2(g) ∆H ＝－78.03 kJ/mol C．CaCO3(s)CaO(s)＋CO2(g) ∆H ＝＋178.2 kJ/mol D．4Fe(OH)2(s)＋2H2O(l)＋O2(g)4Fe(OH)3(s) ∆H ＝－444.3 kJ/mol E．CO(g)C(s，石墨)＋O2(g) ∆H ＝＋110.5 kJ/mol 【变式1-5】已知298K时反应HCl(g)＋NH3(g)NH4Cl(s) ∆H ＝－176.4 kJ/mol，∆s ＝－284.3 J·mol－1 ·K－1 ，则该反应 （填“能”或“不能”）自发进行。 【2.3 A组 刷基础】 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判据 2．碳酸铵(NH4)2CO3在室温下就能自发的分解产生氨气，对其说法正确的是（ ） A．碳酸铵分解是因为生成了易挥发的气体，使体系的熵增大 B．碳酸铵分解是因为外界给予了能量 C．碳酸铵分解是吸热反应，根据能量判据不能自发分解 D．碳酸盐都不稳定，都能自发分解 3．对于化学反应方向的判断，下列说法中正确的是（ ） A．温度、压强一定时，放热的熵减小的反应一定能自发进行 B．温度、压强一定时，焓因素和熵因素共同决定一个化学反应的方向 C．反应焓变是决定反应能否进行的唯一因素 D．固体的溶解过程与熵变无关 4．下列对熵的理解不正确的是（ ） A．同种物质气态时熵值最大，固态时熵值最小 B．体系越有序，熵值越小；越混乱，熵值越大 C．与外界隔离的体系，自发过程将导致体系的熵减小 D．25℃、1.01×105 Pa时，2N2O5(g)4NO2(g)＋O2(g)是熵增的反应 5．在图中A、B两容器里，分别收集着两种互不作用的理想气体。若将中间活塞打开(如图所示)，两种气体分子立即都分布在两个容器中。这是一个不伴随能量变化的自发过程。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进行的变化过程，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 6．下列反应过程中，ΔH＞0且ΔS＞0的是（ ） A．NH3(g)＋HCl(g)NH4Cl(s) B．CaCO3(s)CaO(s)＋CO2(g) C．4Al(s)＋3O2(g)2Al2O3(s) D．HCl(aq)＋NaOH(aq)NaCl(aq)＋H2O(l) 7．下列说法不正确的是（ ） A．△H＞0、△S＞0的反应在高温下能自发进行 B． NH4HCO3(s)NH3(g)＋H2O(g)＋CO2(g) △H＝＋185.57 kJ·mol－1能自发进行，原因是体系有自发地向混乱度增加的方向转变的倾向 C．因为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自发性的判据 D．在其他外界条件不变的情况下，使用催化剂，可以改变化学反应进行的速率 8．下列说法正确的是（ ） A．碳酸铵分解是吸热反应，根据焓判据判断能自发分解 B．物质A三态间的转化为：A(g)→A(l)→A(s)，则该转化过程中△S＞0 C．反应2Mg(s)＋CO2(g)C(s)＋2MgO(s)能自发进行，则该反应的△H＜0 D．室温下水结成冰是自发过程 9．根据所学的知识和经验，判断下列变化在常温下的焓变、熵变及方向性，填表。 变化 ΔH ΔS 是否自发 H2O(l)H2O(g) CaO(s)＋SO2(g)CaSO3(s) 2Fe3＋(aq)＋Cu(s)2Fe2＋(aq)＋Cu2＋(aq) NH4Cl(s)HCl(g)＋NH3(g) 10．（1）在化学反应A(g)＋B(g) 2C(g)＋D(g)，ΔH＝Q kJ·mol－1过程中的能量变化如图所示，回答下列问题。 ①Q 0 （填“＞”“＜”或“＝”）。 ②熵变ΔS 0（填“＞”“＜”或“＝”）。 ③该反应 自发进行（填“能”或“不能”）。 ④升高温度平衡常数K （填“增大”“减小”或“不变”），平衡向 方向移动。 （2）已知在100 kPa、298.15 K时石灰石分解反应：CaCO3(s)CaO(s)＋CO2(g)　ΔH＝＋178.3 kJ·mol－1　ΔS＝160.4 J·mol－1·K－1，则： ①该反应 （填“能”或“不能”）自发进行； ②据本题反应数据分析，温度 （填“能”或“否”）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 。 【2.3 B组 刷提升】 1．下列说法错误的是（ ） A．NH4NO3溶于水是自发过程 B．同一种物质气态时熵值最大，液态时次之，而固态时最小 C．借助于外力能自发进行的过程，其体系的能量趋向于从高能状态转变为低能状态 D．由能量判据(以焓变为基础)和熵判据组合而成的复合判据，更适合于所有的过程 2．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．需要加热才能够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进行的可能 D．非自发过程在任何条件下都不可能变为自发过程 3．汽车尾气(含烃类、CO、NO与SO2等)，是城市主要污染源之一，治理的办法之一是在汽车排气管上装催化转化器，它使NO与CO反应生成可参与大气生态循环的无毒气体，反应原理：2NO(g)＋2CO(g)N2(g)＋2CO2(g)，在298 K、100 kPa下，ΔH＝－113 kJ·mol－1、ΔS＝－145 J·mol－1·K－1。下列说法中错误的是（ ） A．该反应中反应物的总能量高于生成物的总能量 B．该反应常温下不能自发进行，因此需要高温和催化剂 C．该反应常温下能自发进行，高温和催化剂只是加快反应的速率 D．汽车尾气中的这两种气体会与血红蛋白结合而使人中毒 4．以下自发反应能用ΔH判据来解释的是（ ） A．硝酸铵自发地溶于水 B．2N2O5(g)4NO2(g)＋O2(g) ΔH＝＋156.7 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＝－285.8 kJ·mol－1 5．下列反应中，一定不能自发进行的是（ ） A．2KCIO3(s)2KCl(s)＋3O2(g) △H＝－78.03 kJ・mol－1 ，△S＝1110 J·mol－1·K－1 B．CO(g)C(s，石墨)＋O2(g) △H＝＋110.5 kJ・mol－1 ，△S＝－89.36 J·mol－1·K－1 C．4Fe(OH)2(s)＋2H2O(l)＋O2(g)4Fe(OH)3(s) △H＝－444.3 kJ・mol－1 ，△S＝－280.1 J·mol－1·K－1 D．NH4HCO3(s)＋CH3COOH (aq)CO2(g)＋CH3COONH4(aq)＋H2O(l) △H＝＋37.301 kJ・mol－1 ，△S＝184.05 J·mol－1·K－1 第 2 页 共 2 页 学科网（北京）股份有限公司 $高中化学•选修1•第二章•讲义 第二章 化学反应速率与化学平衡 第三节 化学反应的方向 一、反应焓变与反应方向 1．自发过程 （1）概念：在温度和压强一定的条件下，不借助光、电等外部力量就能 自动进行 的过程。 （2）特点：具有方向性，即过程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肯定不能自发。 2．反应焓变与反应方向的关系 （1）能自发进行的化学反应多是放热反应； （2）有些吸热反应也能自发进行。 结论：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。 二、反应熵变与反应方向 1．熵 （1）概念：衡量体系混乱度的物理量，其符号为S。 单位：J•mol－1•K－1。（注意单位统一） （2）特点：混乱度越大，体系越无序，体系的熵值就 越大 。 （3）一般规律：①同一物质：S(高温) ＞ S(低温)；S(g) ＞ S(l) ＞ S(s)。 ②相同条件下的不同物质：分子结构越复杂，熵值越 大 。 ③S(混合物) ＞ S(纯净物)。 ④方程式中气体计量数增大的方向就是熵 增 的方向。 2．反应熵变 （1）概念：生成物总熵与反应物总熵之差。 （2）正负判断依据 ①物质由固到液﹑气的过程，熵增加，为正值； ②反应前后气体体积增大的反应，熵变通常为正值；反之为负值。 3．熵变与反应方向 （1）能自发进行的反应多为熵增反应； （2）某些熵减小的反应在一定条件下也能自发进行。 结论：熵变是与反应能否自发进行有关的又一个因素，但不是唯一因素。 三、焓变与熵变对反应方向的共同影响 1．焓判据：放热反应过程中体系能量降低，△H ＜ 0，反应有自发进行的倾向。 2．熵判据：体系的混乱度增加（即熵增），△S ＞ 0，反应有自发进行的倾向。 3．复合判据（自由能判据） （1）定义：在温度﹑压强一定的条件下，自发反应总是向 △G＝△H—T△S＜0 的方向进行，直到达到平衡状态。 （2）复合判据与反应能否自发进行的关系 ①△G＝△H—T△S＞0， 不能自发进行 ； ②△G＝△H—T△S＜0， 能自发进行 ； ③△G＝△H—T△S＝0， 反应处于平衡状态 。 注：T（K）＝t(℃)＋273K 小结：“大大高温，小小低温” 1．【2.3】250℃和1.01×105 Pa时，2N2O5(g)4NO2(g)＋O2(g) ΔH＝＋56.76 kJ·mol－1，该反应能自发进行的原因是（ D ） A．是吸热反应 B．是放热反应 C．是熵减少的反应 D．熵增大效应大于焓效应 【变式1-1】下列说法不正确的是（ C ）  A．铁生锈、氢燃烧均为自发放热过程 B．冰融化过程其熵值增加 C．无热效应的自发过程是不存在的 D．同一物质固态时熵值最小 【变式1-2】下列判断错误的是（ D ） ①反应NH3(g)＋HCI(g)NH4Cl(s)在室温下可自发进行，则该反应的△H＞0 ②CaCO3(s)CaO(s)＋CO2(g)室温下不能自发进行，说明该反应的△H＜0 ③一定温度下，反应MgCl2(l)Mg(l)＋Cl2(g)的△H＞0、△S＞0 ④常温下，反应C(s)＋CO2(g)2CO(g)不能自发进行，则该反应的H＞0 A．①③ B．②③ C．②④ D．①② 【变式1-3】已知反应的△H为正值，△S为负值。设△H和△S不随温度而变，下列说法中正确的是（ D ）  A． 低温下是自发变化 B． 高温下是自发变化 C． 低温下是非自发变化，高温下是自发变化 D． 任何温度下都是非自发变化 【变式1-4】下列反应在任何温度下一定能自发进行的是 B 。 A．2NaCl 2Na＋Cl2 B．2KClO3(s)2KCl(s)＋3O2(g) ∆H ＝－78.03 kJ/mol C．CaCO3(s)CaO(s)＋CO2(g) ∆H ＝＋178.2 kJ/mol D．4Fe(OH)2(s)＋2H2O(l)＋O2(g)4Fe(OH)3(s) ∆H ＝－444.3 kJ/mol E．CO(g)C(s，石墨)＋O2(g) ∆H ＝＋110.5 kJ/mol 【变式1-5】已知298K时反应HCl(g)＋NH3(g)NH4Cl(s) ∆H ＝－176.4 kJ/mol，∆s ＝－284.3 J·mol－1 ·K－1 ，则该反应 能 （填“能”或“不能”）自发进行。 【2.3 A组 刷基础】 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（ C ） 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判据 2．碳酸铵(NH4)2CO3在室温下就能自发的分解产生氨气，对其说法正确的是（ A ） A．碳酸铵分解是因为生成了易挥发的气体，使体系的熵增大 B．碳酸铵分解是因为外界给予了能量 C．碳酸铵分解是吸热反应，根据能量判据不能自发分解 D．碳酸盐都不稳定，都能自发分解 3．对于化学反应方向的判断，下列说法中正确的是（ B ） A．温度、压强一定时，放热的熵减小的反应一定能自发进行 B．温度、压强一定时，焓因素和熵因素共同决定一个化学反应的方向 C．反应焓变是决定反应能否进行的唯一因素 D．固体的溶解过程与熵变无关 4．下列对熵的理解不正确的是（ C ） A．同种物质气态时熵值最大，固态时熵值最小 B．体系越有序，熵值越小；越混乱，熵值越大 C．与外界隔离的体系，自发过程将导致体系的熵减小 D．25℃、1.01×105 Pa时，2N2O5(g)4NO2(g)＋O2(g)是熵增的反应 5．在图中A、B两容器里，分别收集着两种互不作用的理想气体。若将中间活塞打开(如图所示)，两种气体分子立即都分布在两个容器中。这是一个不伴随能量变化的自发过程。关于此过程的说法不正确的是（ D ） A．此过程为混乱程度小的向混乱程度大的方向进行的变化过程，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 6．下列反应过程中，ΔH＞0且ΔS＞0的是（ B ） A．NH3(g)＋HCl(g)NH4Cl(s) B．CaCO3(s)CaO(s)＋CO2(g) C．4Al(s)＋3O2(g)2Al2O3(s) D．HCl(aq)＋NaOH(aq)NaCl(aq)＋H2O(l) 7．下列说法不正确的是（ C ） A．△H＞0、△S＞0的反应在高温下能自发进行 B． NH4HCO3(s)NH3(g)＋H2O(g)＋CO2(g) △H＝＋185.57 kJ·mol－1能自发进行，原因是体系有自发地向混乱度增加的方向转变的倾向 C．因为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自发性的判据 D．在其他外界条件不变的情况下，使用催化剂，可以改变化学反应进行的速率 8．下列说法正确的是（ C ） A．碳酸铵分解是吸热反应，根据焓判据判断能自发分解 B．物质A三态间的转化为：A(g)→A(l)→A(s)，则该转化过程中△S＞0 C．反应2Mg(s)＋CO2(g)C(s)＋2MgO(s)能自发进行，则该反应的△H＜0 D．室温下水结成冰是自发过程 9．根据所学的知识和经验，判断下列变化在常温下的焓变、熵变及方向性，填表。 变化 ΔH ΔS 是否自发 H2O(l)H2O(g) CaO(s)＋SO2(g)CaSO3(s) 2Fe3＋(aq)＋Cu(s)2Fe2＋(aq)＋Cu2＋(aq) NH4Cl(s)HCl(g)＋NH3(g) 答案： 变化 ΔH ΔS 是否自发 H2O(l)H2O(g) ΔH＞0 ΔS＞0 不能自发 CaO(s)＋SO2(g)CaSO3(s) ΔH＜0 ΔS＜0 自发 2Fe3＋(aq)＋Cu(s)2Fe2＋(aq)＋Cu2＋(aq) ΔH＜0 ΔS＞0 自发 NH4Cl(s)HCl(g)＋NH3(g) ΔH＞0 ΔS＞0 不能自发 10．（1）在化学反应A(g)＋B(g) 2C(g)＋D(g)，ΔH＝Q kJ·mol－1过程中的能量变化如图所示，回答下列问题。 ①Q ＜ 0 （填“＞”“＜”或“＝”）。 ②熵变ΔS ＞ 0（填“＞”“＜”或“＝”）。 ③该反应 能 自发进行（填“能”或“不能”）。 ④升高温度平衡常数K 减小 （填“增大”“减小”或“不变”），平衡向 逆反应 方向移动。 （2）已知在100 kPa、298.15 K时石灰石分解反应：CaCO3(s)CaO(s)＋CO2(g)　ΔH＝＋178.3 kJ·mol－1　ΔS＝160.4 J·mol－1·K－1，则： ①该反应 不能 （填“能”或“不能”）自发进行； ②据本题反应数据分析，温度 能 （填“能”或“否”）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 1 111.6 K 。 【解析】(1)ΔH－TΔS＝178.3 kJ·mol－1－298.15 K×160.4×10－3 kJ·mol－1·K－1＝130.5 kJ·mol－1＞0 (3)根据ΔH－TΔS＜0时，反应可自发进行，则有：T＞ΔH/ΔS＝1 111.6 K。 【2.3 B组 刷提升】 1．下列说法错误的是（ C ） A．NH4NO3溶于水是自发过程 B．同一种物质气态时熵值最大，液态时次之，而固态时最小 C．借助于外力能自发进行的过程，其体系的能量趋向于从高能状态转变为低能状态 D．由能量判据(以焓变为基础)和熵判据组合而成的复合判据，更适合于所有的过程 2．下列关于自发过程的叙述中，正确的是（ C ） 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．需要加热才能够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进行的可能 D．非自发过程在任何条件下都不可能变为自发过程 3．汽车尾气(含烃类、CO、NO与SO2等)，是城市主要污染源之一，治理的办法之一是在汽车排气管上装催化转化器，它使NO与CO反应生成可参与大气生态循环的无毒气体，反应原理：2NO(g)＋2CO(g)N2(g)＋2CO2(g)，在298 K、100 kPa下，ΔH＝－113 kJ·mol－1、ΔS＝－145 J·mol－1·K－1。下列说法中错误的是（ B ） A．该反应中反应物的总能量高于生成物的总能量 B．该反应常温下不能自发进行，因此需要高温和催化剂 C．该反应常温下能自发进行，高温和催化剂只是加快反应的速率 D．汽车尾气中的这两种气体会与血红蛋白结合而使人中毒 【解析】ΔH－TΔS＝－113 kJ·mol－1－298 K×[－145 J·mol－1·K－1]×10－3 kJ/J＜0。 4．以下自发反应能用ΔH判据来解释的是（ D ） A．硝酸铵自发地溶于水 B．2N2O5(g)4NO2(g)＋O2(g) ΔH＝＋156.7 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＝－285.8 kJ·mol－1 5．下列反应中，一定不能自发进行的是（ B ） A．2KCIO3(s)2KCl(s)＋3O2(g) △H＝－78.03 kJ・mol－1 ，△S＝1110 J·mol－1·K－1 B．CO(g)C(s，石墨)＋O2(g) △H＝＋110.5 kJ・mol－1 ，△S＝－89.36 J·mol－1·K－1 C．4Fe(OH)2(s)＋2H2O(l)＋O2(g)4Fe(OH)3(s) △H＝－444.3 kJ・mol－1 ，△S＝－280.1 J·mol－1·K－1 D．NH4HCO3(s)＋CH3COOH (aq)CO2(g)＋CH3COONH4(aq)＋H2O(l) △H＝＋37.301 kJ・mol－1 ，△S＝184.05 J·mol－1·K－1 第 2 页 共 2 页 学科网（北京）股份有限公司 $