第三节 化学反应的方向（举一反三专项训练，广东专用）【上好课】化学人教版选择性必修1

第三节 化学反应的方向 题型01 自发过程与自发反应 题型02 化学反应的方向与焓变 题型03 化学反应的方向与熵变 题型04 复合判据判断化学反应进行方向 题型05 化学反应方向判据的应用 题型01 自发过程与自发反应 1.自发过程 自发过程：在一定条件下，不需要外力作用就可以自动进行的过程，而且有方向性。例如，水总是自发地从高处流向低处，而相反的过程却不能自发进行。 非自发过程：在一定条件下，需要持续外力作用，才能维持进行的过程。 ①在一定条件下，如果一个过程是自发的，那么它的逆过程通常是非自发的。 ②“自发”是一定条件下的自发，条件变了可能由原来的“自发”变成“非自发” ③“自发”只是有发生的趋势，并不代表实际发生，“非自发”也不代表不能发生。 2.自发反应 在一定条件（温度、压强）下不需外界（光、电能）帮助，就能自动进行的反应。 【典例1】（24-25高二上·广东茂名·阶段性考试）下列反应或过程没有自发性的是(　　) A.高温下，煅烧石灰石 B.常温下，水分解成氢气与氧气 C.双氧水在MnO2催化作用下分解 D.常温下，冰融化为水 【变式1-1】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1-2】下列属于非自发过程的是 A．水由高处向低处流 B．蔗糖在水中溶解 C．天然气的燃烧 D．室温下水结成冰 【变式1-3】下列说法正确的是 A．冰→液态水→水蒸气，均属于自发过程 B．自发进行的反应一定迅速 C．对于气体反应，其他条件不变，增大压强反应速率加快，与活化分子百分数无关 D．可逆反应，若总键能：反应物>生成物，则升高温度不利于提高反应物的平衡转化率 题型02 化学反应的方向与焓变 焓判据：△H____0 的反应有自发进行的倾向，即____反应有自发进行的倾向； △H < O有利于反应自发进行，但自发反应不一定要△H < O 焓变是反应能否自发进行的一个因素，但不是唯一因素。只根据焓变来判断反应方向是不全面的。 【典例2】（24-25高二上·广东清远·阶段性考试）下列对于化学反应方向说法正确的是(　　) A.常温下，反应C(s)＋CO2(g)===2CO(g)不能自发进行，则该反应的ΔH>0 B.4Fe(OH)2(s)＋O2(g)＋2H2O(g)===4Fe(OH)3(s)的ΔH<0，常温常压下能自发进行，对该反应的方向起决定作用的是温度 C.反应2Mg(s)＋CO2(g)===C(s)＋2MgO(s)在一定条件下能自发进行，则该反应的ΔH>0 D.一定温度下，反应2NaCl(s)===2Na(s)＋Cl2(g)的ΔH<0 【变式2-1】下列有关化学反应的叙述一定正确的是 A．凡是放热反应都是自发的，吸热反应都是非自发的 B．一个化学反应需要加热才能进行，该反应为吸热反应 C．应用盖斯定律，可计算某些难以直接测量的化学反应的焓变 D．同温同压下，在光照和点燃条件下的不同 【变式2-2】下列说法正确的是 A．凡是放热反应都是自发的，因为吸热反应都是非自发的 B．自发反应的焓一定增大，非自发反应的焓一定减小 C．常温下，反应C(s)+CO2(g)⇌2CO(g)不能自发进行，则该反应的ΔH>0 D．反应2Mg(s)+CO2(g)=C(s)+2MgO(s)能自发进行，则该反应的ΔH>0 【变式2-3】P、S、X和Y分别代表标准状态下的具体物质，它们之间的能量变化与反应进程关系如图Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ，下列说法正确是    A．在标准状态时，物质的焓： B．和为催化剂，进程Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ中： C．反应达平衡所需时间：进程Ⅰ<Ⅱ<Ⅲ D．反应平衡时的产率：进程Ⅰ=Ⅱ=Ⅲ 题型03 化学反应的方向与熵变 知识积累 熵(S)是用来描述____的物理量，用S表示。反应的熵变是指在一定条件下，____________，单位是____。体系的无序程度____，体系的熵值就____。 对于同一物质的不同状态，其熵值：气体____液体____固体 熵判据：体系的混乱度（即熵值）____， ΔS____0，反应有自发的倾向。 【典例3】（24-25高二上·广东广州·期末）化学与生活、生产、社会密切相关。下列说法不正确的是 A．冬天使用暖宝宝，既发生了能量变化，也伴随有物质变化 B．水凝结成冰的过程中分子间平均距离增大，， C．古人使用草木灰浸取液洗衣服与盐类水解原理有关 D．锅炉的内壁、船舶的外壳安装若干镁合金或锌块，是利用牺牲阳极法 【变式3-1】（24-25高二上·广东佛山·期中）下列判断正确的是 A．升高温度可增大反应物分子的活化分子百分数来提高化学反应速率 B．某反应在高温时能自发进行，则该反应的正反应的、 C．反应产物的总能量大于反应物的总能量时， D．难溶于水，因此属于弱电解质 【变式3-2】（24-25高二上·广东肇庆·期中）2024年7月受台风“格美”的影响，我国部分地区下起了冰雹。下列有关水蒸气变成冰雹的过程中焓变和熵变的判断正确的是 A．、 B．、 C．、 D．、 【变式3-3】（24-25高二上·广东茂名信宜·期中）下列变化过程中，ΔS ＜0的是       A．氯化钠溶于水中 B．NH3(g)和HCl(g)反应生成NH4Cl C．干冰的升华 D．CaCO3(s)分解为CaO(s)和CO2(g) 题型04 复合判据判断化学反应进行方向 知识积累 复合判据：△G = △H - T△S △G = △H - T△S ＜ 0 反应____自发进行 △G = △H - T△S ＞ 0 反应____自发进行 △G = △H - T△S ＝ 0 反应达到平衡状态 △H △S △G 反应在该状况下能否自发进行 <0 >0 <0 ____进行 >0 <0 >0 ____进行 <0 <0 低温时<0，高温时>0 低温自发，高温不自发 >0 >0 低温时>0，高温时<0 低温不自发，高温自发 【典例4】（24-25高一上·广东广州·阶段练习）自然界中时刻存在着氮的转化，分子在催化剂的作用下发生的一系列转化如图所示(已知反应1和反应2都是放热反应)。下列有关说法正确的是 A．反应1必须在高温条件下才能自发进行 B．在时，反应2一定不是自发反应 C．其他条件不变，使用催化剂不能改变两个反应进行的方向 D．根据焓变和熵变既可判断反应的进行方向，又可确定反应速率的快慢 【变式4-1】（24-25高二上·广东佛山·期末）自由能变()能综合判断化学反应的方向。的随温度T的变化如图所示，关于该反应的说法正确的是 A． B．在任何温度下均可自发进行 C．平衡常数K随温度升高而增大 D．升高温度，增大，减小 【变式4-2】（24-25高二上·广东惠州·期中）下列说法不正确的是 A．冰在室温下自动熔化成水，这是熵增的过程 B．当ΔH<0，ΔS>0时，反应能自发进行 C．2NO(g)+ 2CO(g) = N2(g)+ 2CO2(g)在常温下能自发进行，则该反应的ΔH>0 D．反应NH3(g) + HCl(g) = NH4Cl(s)在室温下可自发进行，则该反应的ΔH<0 【变式4-3】（25-26高二上·广东江门·月考）的重整利用是当下环境保护的研究热点，对减少温室气体的排放具有重大意义。合成甲醇涉及以下三个反应： Ⅰ.   Ⅱ.   Ⅲ.   (1) （填“>”“=”或“=”），反应Ⅲ在 （填“高温”“低温”或“任何温度”）可自发进行。 (2)在恒容密闭容器中发生上述反应，下列说法正确的是______（填标号）。 A．加入催化剂，降低了反应的，从而加快了反应速率 B．混合气体的平均相对分子质量保持不变时，说明反应体系已达到平衡 C．反应达平衡时，升高温度，的浓度增大 D．平衡时向容器中充入少量惰性气体，甲醇的产率不变 (3)在一定条件下，发生上述反应Ⅰ和Ⅱ，达平衡时的转化率随温度和压强的变化如图所示。温度一定时，压强大小关系是 （从大到小排序）。压强一定时，的平衡转化率先增大后减小的原因可能是 ； (4)在保持压强为的密闭容器中，分别按投料比［］为和通入气体，发生反应Ⅰ和Ⅱ，的平衡转化率及的选择性S随温度的变化曲线如图所示。 已知：；。 ①图中的 （填“X”或“Y”）代表。 ②投料比为3∶1，温度为300℃时，的转化率为 。 题型05 化学反应方向判据的应用 知识积累 ∆H < 0 有利于反应自发进行,但自发反应不一定要 ∆H < 0 很多自发的化学反应都是熵增的过程，即ΔS＞0；但有些 熵减的过程 也可自发进行，即ΔS＜0 故判断反应是否自发，需要综合焓判据、熵判据。 【典例5】工（24-25高二上·广东·期末）与在固体催化剂表面合成的模拟示意图如图所示，图中1个分子或原子代表该分子或原子，已知。下列说法正确的是 分别代表、和 A．该反应在高温下可自发进行 B．实际生产采用高温和高压，目的是提高平衡产率 C．实际工业合成塔流出气体时尚未达到平衡状态，故使用固体催化剂能提高转化率 D．和断键生成和吸收的能量为 【变式5-1】（24-25高二上·广东广州·期中）随着汽车使用量增大，尾气污染已经受到人们的普遍关注。研究表明，常温常压下：   ，。 已知：，下列说法不正确的是 A．常温()下，该反应能自发进行 B．常温常压下将和混合后很难转化为和，是因为该反应的活化能高，反应速率太慢 C．升高温度、压缩容器体积，都可以使上述反应速率增大 D．增大反应物的浓度、使用催化剂，都能提高的平衡转化率 【变式5-2】（24-25高二上·广东江门·模拟）氢还原辉钼矿并用碳酸钠作固硫剂的原理为MoS2(s)+4H2(g)+2Na2CO3(s)Mo(s)+2CO(g)+4H2O(g)+2Na2S(s) △H。平衡时的有关变化曲线如图。下列说法正确的是 A．该反应在低温下可以自发进行 B．粉碎矿物和增大压强都有利于辉钼矿的还原 C．图2中T1对应图1中的温度为1300℃ D．若图1中A点对应温度下体系压强为10MPa，则H2O(g)的分压为5MPa 【变式5-3】（24-25高二上·广东韶关·期中）CO2的捕集、利用与封存成为科学家研究的重要课题，已知CO2经催化加氢可以生成多种低碳有机物。 I.CO2(g)+3H2(g)CH3OH(g)+H2O(g)    ΔH1= −49.5kJ·mol-1 Ⅱ．CO2(g)+H2(g) CO(g)+H2O(g)            ΔH2= +40.9kJ·mol-1 Ⅲ．CO(g)+2H2(g) CH3OH(g)                ΔH3 回答下列问题： (1)反应I在 (填“高温”“低温”或“任何温度”)条件下能够自发进行。 (2)反应Ⅲ的ΔH3为 。 (3)一定温度下，在一容积固定的密闭容器中进行反应I，测得CO2的物质的量浓度随反应时间的变化如图所示，则反应前5 min内，v(H2)= ；10 min时，改变的外界条件可能是 (填字母)。      A．减小氢气浓度   B．增大压强(缩小体积)   C．将甲醇液化分离  D．升高温度 (4)已知一定温度下按照起始比=3，在一密闭容器中进行反应Ⅲ，保持总压为2.1MPa不变，达到平衡时CO的转化率为50%，则该条件下用平衡体系中各气体分压表示反应Ⅲ的平衡常数Kp= MPa-2(保留2位有效数字) (各气体分压=平衡体系中各气体的物质的量分数×总压)。 (5)C2H6(g)+2CO2(g)4CO(g)+3H2(g)  ΔH= +430 kJ·mol-1，在四种不同条件容器中发生上述反应，若初始温度、容积、压强和反应物用量均相同，则CO2的平衡转化率最高的是___________(填字母)。 A．恒温恒容容器 B．恒容绝热容器 C．恒压绝热容器 D．恒温恒压容器 / 学科网（北京）股份有限公司 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【详解】A．水由高处向低处流，是自发进行的过程，故A不选； B．蔗糖在水中溶解常温下可自发进行，故B不选； C．常温下天然气燃烧生成二氧化碳和水，反应放热ΔH＜0，△S＜0，ΔH-T△S＜0，属于自发进行的过程，故C不选； D．室温下水结成冰是温度降低作用下的变化，不是自发进行的反应，故D选； 答案选D。 【变式1-3】下列说法正确的是 A．冰→液态水→水蒸气，均属于自发过程 B．自发进行的反应一定迅速 C．对于气体反应，其他条件不变，增大压强反应速率加快，与活化分子百分数无关 D．可逆反应，若总键能：反应物>生成物，则升高温度不利于提高反应物的平衡转化率 【答案】C 【详解】A．冰→液态水→水蒸气，不属于自发过程，A错误； B．反应能否自发进行取决于焓变和熵变，与反应速率无关，自发反应，反应速率可能快也可能慢，B错误； C．其他条件不变，增大压强，单位体积内活化分子数增加，活化分子百分数不变，C正确； D．可逆反应，若总键能：反应物>生成物，说明反应吸热，则升高温度平衡正向移动，反应物的转化率增大，D错误； 故选C。 题型02 化学反应的方向与焓变 焓判据：△H < 0 的反应有自发进行的倾向，即 放热 反应有自发进行的倾向； △H < O有利于反应自发进行，但自发反应不一定要△H < O 焓变是反应能否自发进行的一个因素，但不是唯一因素。只根据焓变来判断反应方向是不全面的。 【典例2】（24-25高二上·广东清远·阶段性考试）下列对于化学反应方向说法正确的是(　　) A.常温下，反应C(s)＋CO2(g)===2CO(g)不能自发进行，则该反应的ΔH>0 B.4Fe(OH)2(s)＋O2(g)＋2H2O(g)===4Fe(OH)3(s)的ΔH<0，常温常压下能自发进行，对该反应的方向起决定作用的是温度 C.反应2Mg(s)＋CO2(g)===C(s)＋2MgO(s)在一定条件下能自发进行，则该反应的ΔH>0 D.一定温度下，反应2NaCl(s)===2Na(s)＋Cl2(g)的ΔH<0 【答案】　B 【详解】　反应的ΔS＞0，常温下反应不能自发进行，则ΔH＜0或＞0，A错误；该反应为熵减的反应，ΔH<0，常温常压下能自发进行，故对该反应的方向起决定作用的是温度，B正确；反应的ΔS＜0，由ΔG＝ΔH－T·ΔS＜0时，反应可自发进行可知，ΔH＜0，C错误；分解反应为吸热反应，ΔH＞0，D错误。 【变式2-1】下列有关化学反应的叙述一定正确的是 A．凡是放热反应都是自发的，吸热反应都是非自发的 B．一个化学反应需要加热才能进行，该反应为吸热反应 C．应用盖斯定律，可计算某些难以直接测量的化学反应的焓变 D．同温同压下，在光照和点燃条件下的不同 【答案】C 解析：A．放热反应有利于反应的自发进行，但是不一定所有的放热反应都是自发反应，吸热反应也不一定都不能自发进行，如碳酸氢铵分解等就是自发进行的吸热反应，A错误； B．吸热反应实质是反应物所具有的总能量低于生成物所具有的总能量，与反应条件无关，B错误； C．反应的焓变与 变化过程无关，只与初始和终了状态有关，对某些难以直接测量的反应焓变，可以根据盖斯定律设计过程利用已知反应焓变计算，C正确； D．根据盖斯定律，反应的焓变只与始态和终态有关，与过程无关，所以这两个条件下，反应△H相同，D错误； 故答案为：C。 【变式2-2】下列说法正确的是 A．凡是放热反应都是自发的，因为吸热反应都是非自发的 B．自发反应的焓一定增大，非自发反应的焓一定减小 C．常温下，反应C(s)+CO2(g)⇌2CO(g)不能自发进行，则该反应的ΔH>0 D．反应2Mg(s)+CO2(g)=C(s)+2MgO(s)能自发进行，则该反应的ΔH>0 【答案】C 【详解】A．放热反应△H＜0，△S＜0时低温自发进行，高温非自发进行，吸热反应△H＞0，△S＞0时，高温反应自发进行，故A错误； B．有的放热反应是自发反应，也有吸热反应是自发反应，自发反应的焓不一定增大，非自发反应的焓也不一定减小，故B错误； C．反应C(s)+CO2(g)⇌2CO(g)的ΔS＞0，但在常温下不能自发进行，则表明该反应的△H＞0，故C正确； D．该反应能自发进行，则△G=△H-T△S＜0，该反应△S＜0，要使该反应△G=△H-T△S＜0，△H＜0，故D错误。 答案选C。 【变式2-3】P、S、X和Y分别代表标准状态下的具体物质，它们之间的能量变化与反应进程关系如图Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ，下列说法正确是    A．在标准状态时，物质的焓： B．和为催化剂，进程Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ中： C．反应达平衡所需时间：进程Ⅰ<Ⅱ<Ⅲ D．反应平衡时的产率：进程Ⅰ=Ⅱ=Ⅲ 【答案】D 【详解】A．由图可知，进程Ⅰ为放热反应，在标准状态时，物质的焓：S＞P，故A错误； B．催化剂不影响反应热的大小，X和Y为催化剂，故进程Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ中：ΔH1=ΔH2=ΔH3＜0，故B错误； C．反应活化能越低，反应则越快，反应Ⅲ的活化能高于反应Ⅱ的活化能，则反应S⇌P达平衡所需时间：Ⅰ＜Ⅲ＜Ⅱ，故C错误； D．催化剂不能使平衡发生移动，故反应S⇌P平衡时生成P的量一样多，则平衡时P的产率：进程Ⅰ=Ⅱ=Ⅲ，故D正确； 故选：D。 题型03 化学反应的方向与熵变 知识积累 熵(S)是用来描述 体系混乱度 的物理量，用S表示。反应的熵变是指在一定条件下， 反应产物的总熵和反应物总熵之差 ，单位是 J·mol-1 ·K－1 。体系的无序程度 越大 ，体系的熵值就 越大 。 对于同一物质的不同状态，其熵值：气体 > 液体 > 固体 熵判据：体系的混乱度（即熵值）增加， ΔS ＞ 0，反应有自发的倾向。 【典例3】（24-25高二上·广东广州·期末）化学与生活、生产、社会密切相关。下列说法不正确的是 A．冬天使用暖宝宝，既发生了能量变化，也伴随有物质变化 B．水凝结成冰的过程中分子间平均距离增大，， C．古人使用草木灰浸取液洗衣服与盐类水解原理有关 D．锅炉的内壁、船舶的外壳安装若干镁合金或锌块，是利用牺牲阳极法 【答案】B 【详解】A．暖宝宝利用铁的氧化反应放热，属于化学反应，既有能量变化又有物质变化，A正确； B．水结冰是放热过程（），但液态变为固态导致熵减（），B错误； C．草木灰（含）水解呈碱性，促进油污水解，与盐类水解有关，C正确； D．镁、锌比铁活泼，作为牺牲阳极保护铁，属于牺牲阳极法，D正确； 故答案选B。 【变式3-1】（24-25高二上·广东佛山·期中）下列判断正确的是 A．升高温度可增大反应物分子的活化分子百分数来提高化学反应速率 B．某反应在高温时能自发进行，则该反应的正反应的、 C．反应产物的总能量大于反应物的总能量时， D．难溶于水，因此属于弱电解质 【答案】A 【详解】A．温度升高，反应体系中分子总数不变，活化分子数增加，活化分子百分数提高，单位体积内的活化分子数增大，反应速率加快，A符合题意； B．该反应的正反应气体分子总数增加，则，B不符合题意； C．反应产物的总能量大于反应物的总能量时为吸热反应，则，C不符合题意； D．难溶于水，但溶于水的部分完全电离，因此属于强电解质，D不符合题意； 故选A。 【变式3-2】（24-25高二上·广东肇庆·期中）2024年7月受台风“格美”的影响，我国部分地区下起了冰雹。下列有关水蒸气变成冰雹的过程中焓变和熵变的判断正确的是 A．、 B．、 C．、 D．、 【答案】A 【详解】水汽变成冰雹的过程中放热，ΔH<0，气体变成固体，混乱度减小，ΔS<0； 故选A。 【变式3-3】（24-25高二上·广东茂名信宜·期中）下列变化过程中，ΔS ＜0的是       A．氯化钠溶于水中 B．NH3(g)和HCl(g)反应生成NH4Cl C．干冰的升华 D．CaCO3(s)分解为CaO(s)和CO2(g) 【答案】B 【分析】熵变是反应体系的混乱度，是体系混乱度（或无序度）的量度，同一物质，气态熵大于液态熵，液态熵大于固态熵；不同物质生成的气体体积越大，熵值增加，熵变为正值．气体体积减少，熵值减小，熵变为负值，△S＜0，说明反应或变化过程中混乱度减小，据此分析判断 【详解】A. 氯化钠固体溶解到水中形成溶液，混乱度增大，熵值增大，△S>0，故A错误； B. NH3(g)与HCl(g)反应生成NH4Cl(s)，气体体积减小，体系混乱度减小，熵值减小，△S<0，故B正确； C. 干冰(CO2)的升华，固体转化为气体，混乱度增大，熵值增大，△S>0，故C错误； D. CaCO3(s)分解为CaO(s)和CO2(g)，反应生成了气体，体系混乱度增大，熵值增大，△S>0，故D错误； 答案选B。 题型04 复合判据判断化学反应进行方向 知识积累 复合判据：△G = △H - T△S △G = △H - T△S ＜ 0 反应 能 自发进行 △G = △H - T△S ＞ 0 反应 不能 自发进行 △G = △H - T△S ＝ 0 反应达到平衡状态 △H △S △G 反应在该状况下能否自发进行 <0 >0 <0 自发进行 >0 <0 >0 不自发进行 <0 <0 低温时<0，高温时>0 低温自发，高温不自发 >0 >0 低温时>0，高温时<0 低温不自发，高温自发 【典例4】（24-25高一上·广东广州·阶段练习）自然界中时刻存在着氮的转化，分子在催化剂的作用下发生的一系列转化如图所示(已知反应1和反应2都是放热反应)。下列有关说法正确的是 A．反应1必须在高温条件下才能自发进行 B．在时，反应2一定不是自发反应 C．其他条件不变，使用催化剂不能改变两个反应进行的方向 D．根据焓变和熵变既可判断反应的进行方向，又可确定反应速率的快慢 【答案】C 【详解】A．合成氨的反应既是放热反应，也是熵减的反应，温度较低时，，故反应1在低温条件下能自发进行，A错误； B．在700℃时，氨的催化氧化既是放热反应，又是熵增的反应，则反应2一定是自发反应，B错误； C．使用催化剂可以改变化学反应速率，但不能改变化学反应进行的方向，C正确； D．过程的自发性仅能用于判断过程的方向，不能确定反应速率的快慢，D错误； 故选C。 【变式4-1】（24-25高二上·广东佛山·期末）自由能变()能综合判断化学反应的方向。的随温度T的变化如图所示，关于该反应的说法正确的是 A． B．在任何温度下均可自发进行 C．平衡常数K随温度升高而增大 D．升高温度，增大，减小 【答案】C 【分析】，反应能够自发进行，由图，低温不能自发、高温能够自发，则反应为吸热的熵增反应； 【详解】A．由分析，A错误；    B．，反应能够自发进行，由图，低温不能自发、高温能够自发，B错误； C．反应为吸热反应，升高温度，平衡正向进行，K值增大，C正确； D．升高温度，活化分子比例增大，增大，也增大，D错误； 故选C。 【变式4-2】（24-25高二上·广东惠州·期中）下列说法不正确的是 A．冰在室温下自动熔化成水，这是熵增的过程 B．当ΔH<0，ΔS>0时，反应能自发进行 C．2NO(g)+ 2CO(g) = N2(g)+ 2CO2(g)在常温下能自发进行，则该反应的ΔH>0 D．反应NH3(g) + HCl(g) = NH4Cl(s)在室温下可自发进行，则该反应的ΔH<0 【答案】C 【详解】A．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，A正确； B．当ΔH<0，ΔS>0时，ΔG=ΔH-TΔS<0，反应能自发进行，B正确； C．该反应是气体体积减小的熵减反应，根据复合判据ΔG=ΔH-TΔS知，在常温下能自发进行，则该反应ΔH<0，C错误； D．该反应是气体体积减小的熵减反应，根据复合判据ΔG=ΔH-TΔS<0，在常温下能自发进行，则该反应ΔH<0，D正确； 故选C。 【变式4-3】（25-26高二上·广东江门·月考）的重整利用是当下环境保护的研究热点，对减少温室气体的排放具有重大意义。合成甲醇涉及以下三个反应： Ⅰ.   Ⅱ.   Ⅲ.   (1) （填“>”“=”或“=”），反应Ⅲ在 （填“高温”“低温”或“任何温度”）可自发进行。 (2)在恒容密闭容器中发生上述反应，下列说法正确的是______（填标号）。 A．加入催化剂，降低了反应的，从而加快了反应速率 B．混合气体的平均相对分子质量保持不变时，说明反应体系已达到平衡 C．反应达平衡时，升高温度，的浓度增大 D．平衡时向容器中充入少量惰性气体，甲醇的产率不变 (3)在一定条件下，发生上述反应Ⅰ和Ⅱ，达平衡时的转化率随温度和压强的变化如图所示。温度一定时，压强大小关系是 （从大到小排序）。压强一定时，的平衡转化率先增大后减小的原因可能是 ； (4)在保持压强为的密闭容器中，分别按投料比［］为和通入气体，发生反应Ⅰ和Ⅱ，的平衡转化率及的选择性S随温度的变化曲线如图所示。 已知：；。 ①图中的 （填“X”或“Y”）代表。 ②投料比为3∶1，温度为300℃时，的转化率为 。 【答案】(1) > 低温 (2)BD (3) TK之前以反应Ⅱ为主，反应吸热平衡正向移动，转化率随着温度升高而增大，TK之后以反应Ⅰ为主，反应放热平衡逆向移动，转化率随着温度升高而降低 (4) Y 5% 【详解】（1）由盖斯定律可知，反应②+反应③可得反应①，则，反应③是气体体积减小的反应，，时反应能够自发进行，则反应③在低温可自发进行。 （2）A.加入催化剂，不改变反应的，加入催化剂会降低反应的活化能，从而加快了反应速率，故A错误；B.根据质量守恒，气体的总质量不变，有两个反应的化学计量数和均不一致，故总物质的量平衡前要变化，，故混合气体的平均相对分子质量保持不变时，说明反应体系已达到平衡，故B正确；C.反应③和反应①均为放热反应，反应达平衡时，升高温度，反应③和反应①平衡逆向移动，浓度减小，故C错误；D.在恒容密闭容器，平衡时向容器中充入惰性气体，各反应物和生成物的浓度不变，平衡不移动，甲醇的产率不变，故D正确；故答案为：BD。 （3）反应Ⅰ是气体体积减小的反应，反应Ⅱ是气体体积不变的反应，温度一定时，增大压强，反应Ⅰ平衡正向移动，反应Ⅱ平衡不移动，的平衡转化率增大，则压强大小关系是。反应Ⅱ是吸热反应，反应Ⅰ是放热反应，压强一定时，的平衡转化率先增大后减小的原因可能是：TK之前以反应Ⅱ为主，转化率随着温度升高而增大，TK之后以反应Ⅰ为主，转化率随着温度升高而降低。 （4）①因为反应Ⅰ是放热反应，反应Ⅱ是吸热反应，温度升高，反应Ⅰ平衡逆向移动，反应Ⅱ平衡正向移动，降低，X代表，故Y代表 ②投料比为时相当于投料比为时增加了，减少了，故投料比为时，更大，因此曲线c代表的是投料比为4:1的，曲线d代表的是投料比的。故由图像可知投料比为3∶1，温度为300℃时，的转化率为5%。 题型05 化学反应方向判据的应用 知识积累 ∆H < 0 有利于反应自发进行,但自发反应不一定要 ∆H < 0 很多自发的化学反应都是熵增的过程，即ΔS＞0；但有些 熵减的过程 也可自发进行，即ΔS＜0 故判断反应是否自发，需要综合焓判据、熵判据。 【典例5】工（24-25高二上·广东·期末）与在固体催化剂表面合成的模拟示意图如图所示，图中1个分子或原子代表该分子或原子，已知。下列说法正确的是 分别代表、和 A．该反应在高温下可自发进行 B．实际生产采用高温和高压，目的是提高平衡产率 C．实际工业合成塔流出气体时尚未达到平衡状态，故使用固体催化剂能提高转化率 D．和断键生成和吸收的能量为 【答案】C 【详解】A．该反应是熵减的放热反应，低温条件下反应ΔH—TΔS＜0，能自发进行，故A错误； B．该反应是放热反应，升高温度，平衡向逆反应方向移动，生成物的产率降低，则实际生产采用高温是为了加快反应速率，故B错误； C．反应未达平衡时，催化剂能加快反应速率，有利于提高反应物的转化率，故C正确； D．由图可知，包含断键吸收的能量和吸附氢气和氮气的能量变化，所以1mol氮气和3mol氢气断键生成2mol氮原子和6mol氢原子吸收的能量小于，故D错误； 故选C。 【变式5-1】（24-25高二上·广东广州·期中）随着汽车使用量增大，尾气污染已经受到人们的普遍关注。研究表明，常温常压下：   ，。 已知：，下列说法不正确的是 A．常温()下，该反应能自发进行 B．常温常压下将和混合后很难转化为和，是因为该反应的活化能高，反应速率太慢 C．升高温度、压缩容器体积，都可以使上述反应速率增大 D．增大反应物的浓度、使用催化剂，都能提高的平衡转化率 【答案】D 【详解】A．通过ΔG公式计算，常温时，反应自发进行，A正确； B．该反应的活化能较高，反应速率较慢，导致汽车尾气中含有较多的和，B正确； C．温度升高和压缩体积均能提高反应速率，C正确； D．催化剂不影响平衡，仅增大CO浓度可提高NO转化率，D错误； 故选D。 【变式5-2】（24-25高二上·广东江门·模拟）氢还原辉钼矿并用碳酸钠作固硫剂的原理为MoS2(s)+4H2(g)+2Na2CO3(s)Mo(s)+2CO(g)+4H2O(g)+2Na2S(s) △H。平衡时的有关变化曲线如图。下列说法正确的是 A．该反应在低温下可以自发进行 B．粉碎矿物和增大压强都有利于辉钼矿的还原 C．图2中T1对应图1中的温度为1300℃ D．若图1中A点对应温度下体系压强为10MPa，则H2O(g)的分压为5MPa 【答案】C 【详解】A．由方程式聚集状态知ΔS＞0，由图1可知正反应是吸热反应ΔH＞0，则根据ΔG=ΔH-TΔS＜0知，该反应为高温下的自发反应，故A错误； B．该反应是气体分子数增大的反应，增大压强平衡向逆反应方向进行，不利于反应向右进行，故B错误； C．根据图像1，1300℃时该反应的平衡常数K==1，根据图2可知，T1℃是正逆化学平衡常数相等，即此时平衡常数为1，故C正确； D．A点各组分的浓度之和为5mol/L，在同一容器中，压强之比等于物质的量之比，也等于浓度之比，所以A点对应温度下体系压强为10MPa时，H2O(g)的分压为4MPa，故D错误； 答案为C。 【变式5-3】（24-25高二上·广东韶关·期中）CO2的捕集、利用与封存成为科学家研究的重要课题，已知CO2经催化加氢可以生成多种低碳有机物。 I.CO2(g)+3H2(g)CH3OH(g)+H2O(g)    ΔH1= −49.5kJ·mol-1 Ⅱ．CO2(g)+H2(g) CO(g)+H2O(g)            ΔH2= +40.9kJ·mol-1 Ⅲ．CO(g)+2H2(g) CH3OH(g)                ΔH3 回答下列问题： (1)反应I在 (填“高温”“低温”或“任何温度”)条件下能够自发进行。 (2)反应Ⅲ的ΔH3为 。 (3)一定温度下，在一容积固定的密闭容器中进行反应I，测得CO2的物质的量浓度随反应时间的变化如图所示，则反应前5 min内，v(H2)= ；10 min时，改变的外界条件可能是 (填字母)。      A．减小氢气浓度   B．增大压强(缩小体积)   C．将甲醇液化分离  D．升高温度 (4)已知一定温度下按照起始比=3，在一密闭容器中进行反应Ⅲ，保持总压为2.1MPa不变，达到平衡时CO的转化率为50%，则该条件下用平衡体系中各气体分压表示反应Ⅲ的平衡常数Kp= MPa-2(保留2位有效数字) (各气体分压=平衡体系中各气体的物质的量分数×总压)。 (5)C2H6(g)+2CO2(g)4CO(g)+3H2(g)  ΔH= +430 kJ·mol-1，在四种不同条件容器中发生上述反应，若初始温度、容积、压强和反应物用量均相同，则CO2的平衡转化率最高的是___________(填字母)。 A．恒温恒容容器 B．恒容绝热容器 C．恒压绝热容器 D．恒温恒压容器 【答案】(1)低温 (2)−90.4 kJ·mol -1 (3) 0.24 mol·L -1 ·min -1 C (4)0.51 (5)D 【详解】（1）反应I.CO2(g)+3H2(g)=CH3OH(g)+H2O(g) ΔH=-49.5kJ·mol-1，ΔH<0，ΔS<0，故反应低温自发进行； （2）I.CO2(g)+3H2(g)=CH3OH(g)+H2O(g)ΔH=-49.5kJ·mol-1 II.CO2(g)+H2(g)=CO(g)+H2O(g)ΔH=+40.9kJ·mol-1 利用盖斯定律，将反应I-反应II，即得反应III.CO(g)+2H2(g)=CH3OH(g) ΔH3=(-49.5-40.9)kJ·mol-1=-90.4kJ·mol-1； （3）一定温度下，在一体积固定的密闭容器中进行反应I，从图中可以看出，反应进行的前5分钟内，CO的浓度变化量为0.4mol/L，则H2的浓度变化量为1.2mol/L，所以H2的反应速率v(H2)==0.24mol·L-1·min-1； 10min时，c(CO2)不变，之后减小，又平衡正向移动，则改变的外界条件可能是将甲醇液化分离或增大氢气的浓度，不可能是增大压强(缩小体积)和升高温度，综上选C； （4）根据题意可得 则该条件下用平衡体系中各气体分压表示的平衡常数Kp=； （5）于反应C2H6(g)+2CO2(g)4CO(g)+3H2(g)ΔH=+430KJ/mol，在四种不同的容器中发生上述反应，初始温度、压强和反应物用量均相同。 因为正反应为吸热反应，绝热时混合气的温度不断降低，平衡逆向移动，所以恒温时反应正向进行，CO2的转化率高； 因为正反应是分子数增大的反应，减压有利于平衡正向移动，恒容时混合气的压强大于恒压时混合气的压强，所以恒压有利于提高CO2的转化率； 综合以上分析，恒温恒压有利于提高CO2的转化率，则CO2的转化率最高的是D。 / 学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司 $