第2章 第1节 化学反应的方向-【正禾一本通】2025-2026学年高二化学选择性必修1同步课堂高效讲义教师用书（鲁教版单选）

本高中化学讲义聚焦化学反应方向的判断，从自发过程与反应的概念切入，先分析焓变（能量变化）和熵变（无序程度）对反应方向的单独影响，明确两者均不能独立作为判据，最终构建自由能变化（ΔG=ΔH-TΔS）的综合判据，形成“概念-单一因素-综合应用”的学习支架。 该资料以化学观念和科学思维为核心，通过表格对比熵与熵变的定义及影响因素，设计合成氨反应等探究活动引导学生推理分析。练习题涵盖气体扩散、石灰石分解等情境，课中助力教师实施证据推理教学，课后帮助学生巩固自由能判据应用，培养科学探究与实践能力。

第1节　化学反应的方向 [素养发展目标]　1.知道化学反应是有方向的。2.知道化学反应的方向与反应的焓变和熵变有关。 一、自发过程与自发反应 1．自发过程 (1)定义 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。 (2)特点 ①体系趋向于从高能状态转变为低能状态(这时体系会对外部做功或者释放热量)。 ②在密闭条件下，体系有从有序自发地转变为无序的倾向。 (3)举例 ①自然界中的水总是自发地由高处往低处流，而不会自动由低处往高处流。 ②热量由高温物体传向低温物体。 自发过程具有方向性，即在一定条件下过程的某个方向是自发进行的，其逆方向在相同条件下一定不能自发进行。如铁器在潮湿的空气中生锈是自发进行的，而铁锈变为铁在该条件下肯定不能自发进行。　　 2．自发反应与非自发反应 二、反应焓变与反应方向 1．自发反应与焓变的关系 (1)判断依据 (2)结论：不能仅用反应焓变来判断反应能否自发进行。 三、反应熵变与反应方向 1．基本概念 ①熵 概念 描述体系无序程度的物理量，其符号为S，单位J·mol-1·K-1 特点 熵值越大，体系的无序程度越大 影响因素 纯物质熵值的大小与物质的种类、数量、聚集状态以及温度、压强等因素有关。对同一物质来说：S(g)＞S(l)＞S(s)，在同一条件下，不同物质的熵不同 ②熵变 概念 反应产物的总熵与反应物的总熵之差，符号为ΔS 熵增加 反应 产生气体的反应和气体的物质的量增大的反应，反应熵变的数值通常都是正值，为熵增加反应，即ΔS＞0 熵变与 反应方向 熵增加有利于反应的自发进行；但有些熵减小的反应在一定条件下也可以自发进行 2.结论：不能仅用反应熵变来判断反应能否自发进行。 四、用焓变和熵变综合判断反应方向 1．反应进行方向的判断 焓变(ΔH)和熵变(ΔS)都与反应的自发性有关，但都不能独立地作为反应自发性的判据。要判断反应进行的方向，必须综合考虑体系的焓变和熵变。 体系的自由能变化(ΔG，kJ/mol)是由焓判据和熵判据组合成的复合判据。它不仅与ΔH、ΔS有关，还与温度T有关，其表达式为ΔG＝ΔH－TΔS，在等温、等压及不考虑体积变化做功以外的其他功的条件下，ΔG是判断化学反应自发性的判据，其规律是 2．对反应进行方向判断的讨论 类型 ΔH ΔS 反应的自发性 ① ＜0 ＞0 ΔH－TΔS＜0，一定能自发进行 ② ＞0 ＜0 ΔH－TΔS＞0，一定不能自发进行 ③ ＜0 ＜0 ΔH－TΔS因温度的变化可能大于0也可能小于0，反应的自发性也因温度变化而改变。一般来说，低温时，以ΔH的影响为主，高温时，以ΔS的影响为主，ΔH＜0，ΔS＜0的反应在较低温度下能自发进行；ΔH＞0，ΔS＞0的反应在较高温度下能自发进行 ④ ＞0 ＞0 1．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 B　[如果某反应在一定条件下能够自发进行，则在相同条件下，其逆过程应是非自发的，A项错误；铁在潮湿的空气中因发生电化学腐蚀而生锈，该过程属于自发反应，B项正确；自发过程不一定属于化学反应，显然不一定是自发反应，C项错误；只有确定条件下的反应才能称为自发反应或非自发反应，D项错误。] 2．判断下列描述的正误（正确的打“√”，错误的打“×”）。 (1)ΔH＜0的反应一定能自发进行。(　　) (2)ΔH＞0的反应一定不能自发进行。(　　) (3)常温下，Ba(OH)2·8H2O晶体与NH4Cl晶体的反应可自发进行。(　　) (4)常温下，反应2Al(s)＋6HCl(aq)===2AlCl3(aq)＋3H2(g)可自发进行。(　　) (5)反应的焓变是影响反应能否自发进行的一个因素。(　　) 答案：　(1)×　(2)×　(3)√　(4)√　(5)√ 3．图甲所示的a、b两容器中分别充满两种互不反应的气体。若将中间活塞打开（如图乙所示），两种气体分子都逐渐扩散到两个容器中。此过程为不伴随能量变化的自发过程。下列说法不正确的是(　　) A．此过程是由混乱程度小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，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．此过程的逆过程也是自发进行的 D　[由“两种气体分子都逐渐扩散到两个容器中”可知，此过程为混乱度增大，由有序到无序的过程，属于熵增大的过程，A、C项正确；由“此过程为不伴随能量变化的自发过程”可知，此过程中没有热量的吸收或放出，B项正确；此过程是自发进行的，则它的逆过程是非自发的，D项错误。] 4．对于化学反应能否自发进行，下列说法错误的是(　　) A.若ΔH＜0，ΔS＞0，则任何温度下反应都能自发进行 B.若ΔH＞0，ΔS＜0，则任何温度下反应都不能自发进行 C．若ΔH＞0，ΔS＞0，则低温时反应可自发进行 D．若ΔH＜0，ΔS＜0，则低温时反应可自发进行 C　[若ΔH＜0，ΔS＞0，则ΔH－TΔS＜0，任何温度下反应都能自发进行，A项正确；若ΔH＞0，ΔS＜0，则ΔH－TΔS＞0，任何温度下反应都不能自发进行，B项正确；若ΔH＞0，ΔS＞0，则高温时，ΔH－TΔS＜0，即高温时反应可自发进行，C项错误；若ΔH＜0，ΔS＜0，则低温时，ΔH－TΔS＜0，即低温时反应可自发进行，D项正确。] 探究　自由能变化与反应方向 合成氨反应是一个可逆反应：N2 (g) ＋3H2(g)⥫⥬2NH3(g)　ΔH＝ －92.2 kJ·mol-1　ΔS＝ －198.2 J·mol-1·K-1。 1．请你根据正反应的焓变分析298 K下合成氨反应能否自发进行？ 提示：　能。正反应为放热反应，由高能态到低能态，可自发进行。 2．请你根据正反应的熵变分析298 K下合成氨反应能否自发进行？ 提示：　不能。正反应为气体体积减小的反应，ΔS<0，无序程度减小，不能自发进行。 3．请你根据反应的复合判据分析298 K下合成氨反应能否自发进行？ 提示：　能。ΔH－TΔS＝ －92.2 kJ·mol-1－298 K×(－198.2)×10-3 kJ·mol-1·K-1＝－33.136 4 kJ·mol-1<0，反应在298 K时可以自发向正反应方向进行。 4．能自发进行的反应就一定能够实际发生吗？为什么？ 提示：　不一定。因为ΔH－TΔS这个判据指在温度、压强一定的条件下，反应发生的可能性，并不能说明反应在该条件下一定能实际发生，还涉及化学反应条件的问题。 1．象限法判断反应的方向 2．正确理解复合判据判断化学反应进行方向的方法 (1)判据ΔG＝ΔH－TΔS只能用于温度、压强一定条件下的反应，不能用于其他条件（如温度、体积一定）下的反应。 (2)反应方向与条件有关，常温、常压下能自发进行的反应在其他温度和压强下不一定能自发进行。 (3)判据ΔH－TΔS<0说明在一定温度和压强下反应有自发进行的趋势，不能说明在该条件下反应能否实际发生。反应能否发生还要看具体反应条件，如涂有防锈漆和未涂防锈漆的钢制器件，其发生腐蚀过程的自发性是相同的，但是只有后者可以发生腐蚀。 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的方法，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ΔG＝ΔH－TΔS＜0，低温下反应不能自发进行。(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)＞ [知识网络] [要点归纳] 1．自发过程是在一定温度和压强下不需借助光、电等外部力量就能自动发生的过程。 2．熵是描述体系无序程度的物理量，用S表示，单位是J·mol-1·K-1，熵变是指反应产物总熵和反应物总熵之差，用ΔS表示。同一物质S(g)>S(l)>S(s)。 3．在等温、等压及除了体积功以外不做其他功的条件下，放热有利于反应正向自发进行，吸热则不利于反应正向自发进行；熵增加有利于反应正向自发进行，熵减小则不利于反应正向自发进行。 4．化学反应方向的判据为： (1)ΔH－TΔS<0，反应正向能自发进行。 (2)ΔH－TΔS>0，反应正向不能自发进行。 (3)ΔH－TΔS＝0，反应达到平衡状态。 (4)该判据指出的是化学反应正向自发进行的趋势。 5．反应的自发性只能判断方向性，反应能否实现，还要看具体的反应条件。 1．下列说法不正确的是(　　) A．焓变是一个与反应能否自发进行有关的因素，放热反应具有自发进行的倾向 B．在同一条件下物质有不同的熵值，其体系的无序程度越大，熵值越大 C.自发反应是指不需要条件就能发生的反应 D．一个反应能否自发进行与焓变和熵变的共同影响有关 C　[ΔH－TΔS＜0反应能自发进行，一个反应能否自发进行与焓变和熵变的共同影响有关，焓变是一个与反应能否自发进行一个有关的因素，放热反应具有自发进行的倾向，但不一定自发，A、D正确；根据熵增原理，体系的无序程度越大，熵值越大，B正确；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，C错误。] 2．下列说法正确的是(　　) A.反应2Mg(s)＋CO2(g)===C(s)＋2MgO(s)能正向自发进行，则该反应的ΔH<0 B.ΔH<0、ΔS<0的反应在高温条件下能正向自发进行 C．反应CaCO3(s)===CaO(s)＋CO2(g)的ΔS<0 D．同一物质的固、液、气三种状态的熵值相同 A　[反应物中有气体，反应产物中没有气体，则ΔS＜0，若要使反应正向自发进行，ΔH－TΔS＜0，则ΔH必须小于0，A项正确；根据ΔH－TΔS<0时，反应能正向自发进行，则ΔH<0，ΔS<0的反应在高温条件下不能正向自发进行，B项错误；反应物中无气体，反应产物中有气体，则ΔS>0，C项错误；同一物质不同状态的熵值：气体>液体>固体，D项错误。] 3．已知凡气体分子总数增多的反应一定是熵增加的反应。一定条件下，下列反应不能正向自发进行的是(　　) A．2O3(g)===3O2(g)　ΔH<0 B．2CO(g)===2C(s)＋O2(g)　ΔH>0 C．N2(g)＋3H2(g)⥫⥬2NH3(g)　ΔH<0 D．CaCO3(s)===CaO(s)＋CO2(g)　ΔH>0 B　[A项，反应是一个ΔH<0、ΔS>0的反应，一定能正向自发进行；B项，反应是一个ΔH>0、ΔS＜0的反应，一定不能正向自发进行；C项，反应是一个ΔH<0、ΔS<0的反应；D项，反应是一个ΔH>0、ΔS>0的反应，两反应一定条件下可以正向自发进行。] 4.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。 (1)Q　　　　0（填“>”、“<”或“＝”）； (2)熵变ΔS　　　　0（填“>”、“<”或“＝”）； (3)该反应　　　　正向自发进行（填“能”或“不能”）。 解析：　根据图像可知，该反应是放热反应，故Q<0。根据反应特点可知，该反应是熵增加的反应，ΔS>0，则ΔH－TΔS<0，据此可知该反应能正向自发进行。 答案：　(1)<　(2)>　(3)能 学科网（北京）股份有限公司 $