第12讲 化学反应的方向（暑假预习讲义）新高二化学人教版

第12讲 化学反应的方向 内容导航 01 预习航标 → 析目标·明方向：预习导航精准定向 02 教材全解 → 析教材·学新知：情境概念深度构 情境启思：从生活或问题出发，激发兴趣 深研精炼：聚焦常考要点，学会解题思路 即练固基：趁热打铁练一练，巩固刚学内容 03过关检测 → 练考点·强落实：过关检测分层提 预习目标 1.了解自发过程和自发反应。 2.理解焓变和熵变的概念，学会分别利用焓变和熵变对反应的方向进行判定。 3.初步掌握复合判据对反应方向的判定。 4.根据自由能ΔG=ΔH－TΔS和所给数据判断化学反应进行的方向。 预习重点 自发过程和自发反应、掌握焓判据和熵判据的分析方法、掌握自由能判断化学反应进行的方向。 预习难点 自由能判断化学反应进行的方向 情｜境｜启｜思 有些化学反应在常温下就可以进行，如下图中的铁生锈，有些反应需要光照、点燃、高温等条件才可以进行，如光合作用、氢气的燃烧、大理石高温分解等，那么化学反应跟反应条件有什么关系？反应能否自发进行需要满足什么条件？ 深｜研｜精｜炼 知识点01 自发过程与自发反应 1.自发过程与自发反应 自发过程 自发反应 含义 在一定条件下，不需要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，即某个方向在一定条件下是自发进行的，而其逆方向在该条件下肯定是不能自发进行的 举例 高山流水、自由落体运动 钢铁生锈 应用 (1)可被用来完成有用功，如水力发电。 (2)可用来实现化学能转化为电能，如H2燃烧可设计成原电池。 (3)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。 自发反应和非自发反应是可能相互转化的，某一条件下的自发反应可能在另一条件下就是非自发反应。 2.自发过程具有的特点 (1)能量角度：体系趋向于从高能状态转变为低能状态(体系对外部做功或释放热量)。 (2)混乱度角度：在密闭条件下，体系有自发地从混乱度小(有序)向混乱度大(无序)的方向转变的倾向，即体系趋向于从有序状态转变为无序状态。 3.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。 (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。 【例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 【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。 【解题要点】(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。 (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。 【即练1】自发过程：在一定的条件下，不需要外力就可以自动进行的过程。在常温常压下，下列诗句反映的景象与自发过程不一致的一项是 A．云开雾散旭风暖 B．飞流直下三千尺 C．雪消门外千山绿 D．欲渡黄河冰塞川 【答案】D 【详解】A．云散开后太阳光照射可使雾蒸发，不需要外力作用，是自发过程，A不选； B．水从势能高的向低的流下，不需要外力，是自发过程，B不选； C．春天到了温度升高，雪融化，是自发过程，C不选； D．想渡过被冰覆盖的黄河，需要借助外力，不是自发过程，D选； 故选：D。 【即练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 【答案】D 【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。 知识点02 化学反应进行方向的判据 1.焓变与反应方向 （1）焓判据 放热反应过程中体系能量降低，因此具有自发进行的倾向，用焓变(ΔH)来判断反应进行的方向，称为焓判据。 （2）自发反应与焓变的关系 多数自发反应是放热反应(ΔH＜0) 如酸碱中和反应、铁生锈、氢氧化亚铁被氧化为氢氧化铁等。 有些吸热反应也能自发进行 ①常温、常压下的自发反应，如Ba(OH)2·8H2O晶体与NH4Cl晶体的反应、NaHCO3与HCl的反应等。 ②高温下的自发反应，如碳酸钙的分解。 结论 只根据焓变来判断反应进行的方向是不全面的。 酒精的燃烧需要点燃、铁粉与硫粉的反应需要加热、SO2与O2的反应不能进行完全等，这些都是自发反应，在所需条件下，反应一旦发生便能自发进行下去。因此，自发反应与反应条件没有必然联系。 2.熵变与反应方向 （1）熵的概念 熵是表示体系混乱程度或无序程度的物理量。熵的符号为S,单位为J·mol-1·K⁻1。熵值越大，体系的混乱度越大。 （2）影响熵值大小的因素 ①物质的种类 同一条件下，不同的物质熵值不同。 ②物质的状态 对于同一物质，物质的量相等时，其熵值大小的关系为S(g)>S(1)>S(s)。 ③物质的量 同一状态的同一物质，熵值还与物质的量成正比。物质的量越大，分子数越多，熵值越大。 ①物质的结构也会影响熵值。一般来说，结构越复杂，熵值越大。立体结构比平面结构的熵值大；平面结构比线形结构的熵值大；不对称结构比对称结构的熵值大。 ②聚集状态相同时，相同条件下，不同物质的分子中所含原子数越多，熵越大。 （3）熵增原理(熵判据) 熵变：ΔS=S(产物)-S(反应物)。ΔS只与反应体系的始态和终态有关，与反应进行的途径无关。 熵增原理：自发过程的体系趋向于由有序转变为无序，导致体系的熵增加，这一经验规律叫作熵增原理，也就是判断反应方向的熵判据。 (4)自发反应与熵变 ①许多熵增加的反应在常温常压下可以自发进行 NH4HCO3(s)+CH3COOH(aq)===CO2(g)+CH3COONH4(aq)+H2O(1) ΔS=184.0 J·mol-1·K-1。 ②有些熵增加的反应在常温常压下不能自发进行，但在较高温度下可以自发进行 CaCO3(s)===CaO(s)+CO2(g) ΔS=169.6 J·mol-1·K-1 C(s,石墨)+H2O(g)===CO(g)+H2(g) ∆S=133.8 J·mol-1·K-1 ③有些熵减小的反应(即∆S<0的反应)在一定条件下也可以自发进行 2Al(s)+Fe2O3(s)===Al2O3(s)+2Fe(s) ∆S=-39.4 J·mol-1·K-1。 结论 熵变也是一个与反应能否自发进行有关的因素之一，但也不是决定反应能否自发进行的唯一因素。 只有孤立体系(与环境既没有物质交换也没有能量交换)或者绝热体系(与环境既没有物质交换也没有热量交换)中，自发过程才向着熵增的方向进行。 熵增(∆S>0)的常见反应 ①固态反应物生成液态或气态生成物的反应：CaCO3CaO+CO₂↑。 ②液态反应物生成气态生成物的反应：2H2O22H2O+O2↑。 ③气体化学计量数增大的反应：2N2O5(g)===4NO2(g)+O2(g)。 【例2】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。 【解题要点】对于同一物质，物质的量相等时，其熵值大小的关系为S(g)>S(1)>S(s)。 【即练3】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； 故选A。 【即练4】下列说法中，正确的是 A．用焓判据和熵判据可解释与盐酸反应在低温下能自发进行 B．放热过程()或熵增过程()一定是自发的 C．1mol在不同状态时的熵值： D．自发反应：  可用焓判据来解释 【答案】D 【详解】A．与盐酸反应是吸热反应，用焓判据不能解释其在低温下能自发进行，故A错误； B．反应自发进行的条件是△H-T△S＜0，反应能否自发进行与焓变、熵变和反应温度有关，放热过程(△H<0)或熵增过程(△S＞0)的过程不一定是自发的，只有满足△H-T△S＜0的过程一定是自发的，故B错误；； C．同一物质，固体时的熵小于液态时的熵，即，故C错误； D．是熵减的反应，而能自发进行，是因为反应放热，有利于自发进行，可以用焓判据解释，故D正确； 答案选D。 知识点03 自由能与反应方向 1.自由能 在等温、等压条件下的封闭体系中(不考虑体积变化做功以外的其他功),自由能(符号为∆G,单位为kJ·mol-1)的变化综合反映了体系的焓变和熵变对自发过程的影响： ∆G=∆H-T∆S ∆G＜0,反应能自发进行；∆G=0,反应处于平衡状态；∆G＞0,反应不能自发进行。 2.自由能与化学反应方向的关系 ∆H ∆S ∆G=∆H-T∆S 反应情况 - + 永远是负值 在任何温度下均自发进行 + - 永远是正值 在任何温度下均非自发进行 + + 低温为正，高温为负 低温时非自发，高温时自发 - - 低温为负，高温为正 低温时自发，高温时非自发 3.正确理解复合判据判断化学反应进行方向的方法 (1)判据∆G=∆H-T∆S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∆H-T∆S＜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。 化学反应进行的方向与焓变、熵变的关系 (1)从焓变(能量)角度：∆H<0,有利于反应自发进行。 (2)从熵变角度：∆S>0,有利于反应自发进行。 (3)在实际的化学反应中，若∆H与∆S符号相同时，对化学反应自发进行的方向的影响作用出现矛盾，因此在分析一个具体化学反应自发进行的方向时，不能孤立地使用焓判据或熵判据来分析，否则可能会得出错误的结论。 【例3】已知反应2C(s)＋O2(g) ===2CO(g)的ΔH<0，ΔS>0。设ΔH和ΔS不随温度而变，下列说法中正确的是(　　) A．低温下才能自发进行 B．高温下才能自发进行 C．任何温度下都能自发进行 D．任何温度下都不能自发进行 【答案】C 【分析】反应自发进行的判断依据是△H-T△S＜0，依据焓变、熵变和温度分析判断。 【详解】已知反应2C(s)＋O2(g)＝2CO(g)的△H＜0，△S＞0，所以△H-T△S＜0，即反应在任何温度下都是能自发进行，答案选C。 【解题要点】自由能公式：∆G=∆H-T∆S。∆G＜0,反应能自发进行；∆G=0,反应处于平衡状态；∆G＞0,反应不能自发进行 【即练5】灰锡结构松散，不能用于制造器皿，而白锡结构坚固，可以制造器皿。已知在0℃、100kPa条件下白锡转化为灰锡的反应焓变和熵变分别为，。现把白锡制成的器皿放在0℃、100kPa的室内存放，请判断它会不会变成灰锡而不能再继续使用 A．会变成灰锡 B．不会变成灰锡 C．不能确定 D．升高温度才会变成灰锡 【答案】A 【详解】反应自发进行需要满足，由0℃为273.15K，=-2180.9J•mol-1+273.15×6.6J•mol-1•K-1<0，所以反应在0℃一定是自发进行的反应，即在0℃、100kPa的室内存放，它会变成灰锡而不能再继续使用，故选A。 【即练6】已知：，不同条件下反应进程的能量变化如图所示。下列说法正确的是    A．该反应达平衡时，升高温度，v(正)增大，v(逆)减小，平衡逆向移动 B．过程b使用了催化剂，使反应的减小 C．由可知，该反应低温能自发进行 D．恒温恒容条件下通入氦气，可使单位体积内的活化分子数增大 【答案】C 【详解】A．由图可知，该反应为放热反应，升高温度，v(正)增大，v(逆) 增大，平衡逆向移动，故A错误； B．过程b的活化能减小，使用了催化剂，但不能改变反应的ΔH，故B错误； C．该反应是气体分子数减小的放热反应，ΔH＜0，ΔS＜0，根据ΔG=ΔH-TΔS＜0，反应才能自发进行，则该反应低温能自发进行，故C正确； D．恒温恒容条件下通入氦气，氧气的浓度不变，单位体积内O2的活化分子数不变，故D错误； 故选：C。 1．（23-24高二上·陕西榆林·阶段检测）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。 2．（25-26高二上·福建福州·期中）对于化学反应能否自发，下列有关说法正确的是 A．一定条件下，使用催化剂可以使非自发反应变成自发反应 B．反应SiCl4(g) + 2H2(g)Si(s) + 4HCl(g)可用于纯硅的制备，该反应 △H<0、△S<0 C．反应NH3(g) + HCl(g) = NH4Cl(s)在常温下能自发进行，该反应的 △H>0 D．已知2KClO3(s) =2KCl(s) + 3O2(g)  ΔH= −78kJ·mol−1  ΔS= +494J·mol−1·K−1，此反应在任何温度下都能自发进行 【答案】D 【详解】A：催化剂仅降低活化能，不改变ΔG，无法使非自发反应变为自发，A错误； B：反应后气体物质的量增加，熵增，ΔS>0，B错误； C：生成固体导致熵减，ΔS<0，常温自发需ΔG=ΔH−TΔS<0，即ΔH必须足够负，ΔH<0，C错误； D：ΔH=−78kJ/mol<0，ΔS=+494J/(mol·K)>0，则任何温度下均有ΔG=ΔH−TΔS<0，任何温度下均自发，D正确； 故答案为D。 3．（25-26高二上·福建龙岩·期中）下列反应属于熵增的是 A． B． C． D． 【答案】A 【详解】A．反应中固体碳和气态水生成两种气体（），气体物质的量增加，混乱度增加，属于熵增，A正确； B．反应中4 mol气体（和）生成2 mol气体（），气体物质的量减少，混乱度降低，属于熵减，B错误； C．反应中3 mol气体（和）生成2 mol气体（），气体物质的量减少，混乱度降低，属于熵减，C错误； D．反应中1 mol气体（）生成固体（MgO），气体消失，混乱度显著降低，属于熵减，D错误； 故选A。 4．（25-26高二上·安徽·期中）下列关于自发反应的叙述中，正确的是 A．所有放热反应都能自发进行 B．自发过程必然是自发反应 C．常温下，，即常温下水的分解是自发反应 D．反应在常温下可自发，则反应的ΔH＜0 【答案】D 【详解】A．并非所有放热反应都能自发进行，还需考虑熵变和温度的影响，例如高温下某些放热反应可能因熵减而不自发，A错误； B．自发过程不一定是化学反应（如冰融化是物理过程），B错误； C．水的分解需通电，说明该反应在常温下不自发（ΔG＞0），与自发反应的定义矛盾，C错误； D．NH3与HCl反应生成NH4Cl为熵减过程（ΔS＜0），若常温下自发（ΔG＜0），则ΔH＜0，D正确； 故选D。 5．（25-26高二下·浙江宁波·期中）为理解型离子化合物溶解过程的能量和熵的变化，可设想固体溶于水的过程分两步实现，示意图如下。下列说法正确的是 A．NaCl固体溶解的过程是熵减的过程 B．根据可知， C．根据各微粒的状态，可判断， D．AB型离子化合物溶解过程，和均可能大于零或小于零 【答案】D 【分析】NaCl溶解分两步，第一步是NaCl(s)断裂离子键变为气态(g)、(g)；第二步是气态离子水合变为水合离子(aq)、(aq)；总焓变。 【详解】A．NaCl固体溶解过程，由有序的晶体变为溶液中自由移动的离子，混乱度增大，是熵增过程，A错误； B．第一步断裂离子键吸热，故；第二步离子水合放热，故，已知，整理得，因此，B错误； C．第一步：固体变为气态自由离子，混乱度增大，；第二步：气态离子水合时，水分子在离子周围有序排列，混乱度减小，，C错误； D．不同AB型离子化合物溶解时：可正可负（如硝酸铵溶解吸热，NaOH溶解放热）；也可正可负（多数溶解熵增，若水合作用很强的离子化合物，水合的熵减超过晶格解离的熵增，整体熵减），因此和均可能大于零或小于零，D正确； 故答案选D。 6．（25-26高二上·广东深圳·期中）下列有关判断错误的是 A．合成氨反应的，故低温自发 B．接触法制硫酸中 ，故低温自发，温度越低越节约成本 C．反应常温下不能自发，故该反应的 D．“雷雨肥庄稼”中 能自发，故 【答案】B 【详解】A．合成氨反应，正反应气体分子数减少，，根据，可判断为低温自发，A项正确； B．⇌ ，且，低温时，但工业生产需高温提高速率和催化剂活性，低温下反应速率过慢，不利于产品产出，B项错误； C．反应在常温下不能自发，且，根据反应自发，可判断该反应为吸热反应，，C项正确； D．反应= 一定条件下能自发进行，说明存在，需且高温满足，D项正确； 故答案选B。 7．（25-26高二下·浙江丽水·期中）汽车尾气转化反应：  ，该反应的（已知：）随温度T的变化趋势正确的是 A．B． C． D． 【答案】C 【分析】根据反应方程式，该反应是气体物质的量减少的反应，因此该反应，与的关系曲线的斜率，同时，该反应，则曲线截距小于0，据此作答。 【详解】A．该曲线斜率大于0，截距大于0，A错误； B．该曲线斜率小于0，截距大于0，B错误； C．该曲线斜率大于0，截距小于0，C正确； D．该曲线斜率小于0，截距小于0，D错误； 故答案选C。 8．（25-26高二上·天津河西·期中）下列变化中，属于熵减的是 A．干冰的升华 B．蔗糖在水中溶解 C．受热分解 D．乙烯聚合为聚乙烯 【答案】D 【详解】A．干冰升华是固体变为气体，混乱度升高，属于熵增变化，A不符合题意； B．蔗糖溶解后分散为溶液中的分子，混乱度增大，属于熵增变化，B不符合题意； C．NaHCO3分解生成Na2CO3、CO2和H2O（气态），气体增多导致熵增，C不符合题意； D．乙烯聚合为聚乙烯时，小分子变为长链大分子，气体转化为固体，有序性增强，混乱度降低，属于熵减，D符合题意； 故答案选D。 9．（25-26高二上·浙江杭州·期中）相同温度和压强下，关于物质熵的大小比较合理的是 A． B． C． D． 【答案】C 【详解】A．同温同压下，气体的物质的量越大，混乱度越大，熵越大，因此的熵小于的熵，A错误； B．相同条件下，同一物质的熵满足：气态＞液态，气态物质混乱度更大，因此的熵小于的熵，B错误； C．同温同压下，相同物质的量的同状态气体，分子结构越复杂、原子数越多，熵越大，分子比结构简单，因此的熵小于的熵，C正确； D．金刚石中碳原子的排列比石墨更有序，混乱度更小，因此的熵小于的熵，D错误； 故选C。 10．（25-26高二上·陕西汉中·期中）运载火箭将“夸父一号”卫星成功发射，推进剂是，其化学反应方程式为  ，下列关于该反应的自发情况描述正确的是 A．高温自发 B．低温自发 C．任意温度都自发 D．任意温度都不自发 【答案】C 【详解】反应自发的判断依据是吉布斯自由能判据；该反应的，且反应物为液体，产物生成大量气体（CO2和N2），导致；由于，无论温度如何，始终小于零，即反应在任意温度下自发，故答案选C。 11．（25-26高二上·浙江宁波·期中）下列关于反应自发性的说法中不正确的是 A．若某反应的，，该反应在任何温度下都能自发进行 B．水蒸气冷凝液化是一个熵减的过程 C．对于反应：，可以在室温下进行，故能推出该反应的 D．反应，常温下不能自发进行，说明该反应 【答案】D 【详解】A．<0且>0时，ΔG=ΔH-TΔS在任何温度下均小于0，反应自发进行，A正确； B．水蒸气冷凝为液态水，气体→液体，混乱度降低，熵减，B正确； C．反应NH3(g)+HCl(g)=NH4Cl(s)生成固体，ΔS<0，室温下自发（<0），需ΔH足够负以抵消-TΔS的正值，故<0，C正确； D．反应MgCO3(s)=MgO(s)+CO2(g)生成气体，>0。常温下不自发（>0），需ΔH>TΔS。因>0且常温温度低，应为正值，D错误； 故答案选D。 12．（25-26高二上·广东广州·期中）下列说法正确的是 A．若某自发反应的，则该反应一定是 B．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方向 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．  ，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 【答案】D 【详解】A．自发反应的判断依据是，当、，反应在高温下能自发进行，因此若某自发反应的，则该反应不一定是，A错误； B．催化剂只改变反应速率，不改变反应方向，B错误； C．用焓变和熵变判断反应的自发性，都有例外，故都不能单独作为反应自发性的判据，而应用复合判据，C错误； D．该反应但显著增大，在一定温度下，因熵增驱动自发，因此该反应能自发进行，原因是体系有自发地向混乱度增加的方向转变的倾向，D正确； 故选D。 13．（25-26高二上·河南平顶山·期中）下列有关熵变、焓变和反应的自发性的说法，错误的是 A．和盐酸的反应能自发进行，则该反应的、 B．放热的自发过程可能是熵减小的过程 C．同一种物质，气态时的熵值最大、液态时次之、固态时最小 D．熵增是晶体溶于水能自发进行的主要原因 【答案】A 【详解】A．和盐酸能自发进行反应：。该反应是熵增反应，有，根据，只能得出，无法得出，不能判断该反应是吸热反应还是放热反应，A错误； B．根据，放热（）且熵减小（）的过程在低温时可自发进行，如水转化成冰的过程，B正确； C．物质的熵与物质的状态有关，气态时的混乱度最大，液态时次之，固态时最小，C正确； D．溶于水为吸热过程，，对于自发反应有，熵增是该过程能自发进行的主要原因，D正确； 故答案选A。 14．（25-26高二上·辽宁·期中）氮化硼(BN)是重要的无机材料，可通过下面两个反应制得： 反应Ⅰ：  反应Ⅱ： 已知反应Ⅰ常温下自发，反应Ⅱ常温下非自发。下列说法正确的是 A．常温下反应Ⅰ的，化学反应速率较快 B．无法判断反应Ⅱ是吸热反应还是放热反应 C．可寻找性能优良的催化剂使反应Ⅱ在常温下自发 D．若用反应Ⅱ制备时需要在密闭的耐高温容器中进行 【答案】D 【详解】A．仅说明反应具有自发性，不能说明反应速率的快慢，反应速率由活化能决定，与无关，A错误 B．反应Ⅱ为气体分子数增大的反应，，常温下非自发，说明，可判断反应Ⅱ是吸热反应，B错误； C．催化剂能改变反应速率，不影响及，无法改变反应自发性，C错误； D．反应Ⅱ为气体分子数增大的反应，，常温下非自发，说明，高温可以使自发进行，故需要在密闭的耐高温容器中进行，D正确； 故选D。 15．（25-26高二上·贵州遵义·期中）已知：常温条件下，与可化合生成；加热时，可分解生成氨气和氯化氢。下列关于反应的焓变和熵变判断正确的是 A．， B．， C．， D．， 【答案】A 【详解】反应中NH4Cl（固体）分解为NH3（气体）和HCl（气体），气体分子数增加，故；为分解反应，属于吸热反应，故，故答案选A。 2 / 14 学科网（北京）股份有限公司 $ 第12讲 化学反应的方向 内容导航 01 预习航标 → 析目标·明方向：预习导航精准定向 02 教材全解 → 析教材·学新知：情境概念深度构 情境启思：从生活或问题出发，激发兴趣 深研精炼：聚焦常考要点，学会解题思路 即练固基：趁热打铁练一练，巩固刚学内容 03过关检测 → 练考点·强落实：过关检测分层提 预习目标 1.了解自发过程和自发反应。 2.理解焓变和熵变的概念，学会分别利用焓变和熵变对反应的方向进行判定。 3.初步掌握复合判据对反应方向的判定。 4.根据自由能ΔG=ΔH－TΔS和所给数据判断化学反应进行的方向。 预习重点 自发过程和自发反应、掌握焓判据和熵判据的分析方法、掌握自由能判断化学反应进行的方向。 预习难点 自由能判断化学反应进行的方向 情｜境｜启｜思 有些化学反应在常温下就可以进行，如下图中的铁生锈，有些反应需要光照、点燃、高温等条件才可以进行，如光合作用、氢气的燃烧、大理石高温分解等，那么化学反应跟反应条件有什么关系？反应能否自发进行需要满足什么条件？ 深｜研｜精｜炼 知识点01 自发过程与自发反应 1.自发过程与自发反应 自发过程 自发反应 含义 在 下，不需要借助 就能自发进行的过程 在 下，可以自发进行到 的化学反应 特征 具有 ，即某个方向在一定条件下是自发进行的，而其 在该条件下肯定是不能自发进行的 举例 高山流水、自由落体运动 钢铁生锈 应用 (1)可被用来完成有用功，如水力发电。 (2)可用来实现化学能转化为电能，如H2燃烧可设计成原电池。 (3)非自发过程要想发生，必须对它 。如通电将水分解为H2和O2。 自发反应和非自发反应是可能相互 的，某一条件下的自发反应可能在另一条件下就是非自发反应。 2.自发过程具有的特点 (1)能量角度：体系趋向于从 状态转变为 状态(体系对外部做功或释放热量)。 (2)混乱度角度：在密闭条件下，体系有自发地从混乱度 (有序)向混乱度 (无序)的方向转变的倾向，即体系趋向于从 状态转变为 状态。 3.自发过程的判断 (1)根据条件判断：不是看是否需要 ，而是看是否需要持续施加 。 (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 ；若逆向过程不自发，则正向过程一定 。 【例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 【解题要点】(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。 (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。 【即练1】自发过程：在一定的条件下，不需要外力就可以自动进行的过程。在常温常压下，下列诗句反映的景象与自发过程不一致的一项是 A．云开雾散旭风暖 B．飞流直下三千尺 C．雪消门外千山绿 D．欲渡黄河冰塞川 【即练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 知识点02 化学反应进行方向的判据 1.焓变与反应方向 （1）焓判据 放热反应过程中体系能量降低，因此具有自发进行的 ，用焓变(ΔH)来判断反应进行的方向，称为焓判据。 （2）自发反应与焓变的关系 多数自发反应是 反应(ΔH＜0) 如酸碱中和反应、铁生锈、氢氧化亚铁被氧化为氢氧化铁等。 有些吸热反应也能自发进行 ①常温、常压下的自发反应，如Ba(OH)2·8H2O晶体与NH4Cl晶体的反应、NaHCO3与HCl的反应等。 ②高温下的自发反应，如碳酸钙的分解。 结论 只根据焓变来判断反应进行的方向是不全面的。 酒精的燃烧需要点燃、铁粉与硫粉的反应需要加热、SO2与O2的反应不能进行完全等，这些都是自发反应，在所需条件下，反应一旦发生便能自发进行下去。因此，自发反应与反应条件没有 。 2.熵变与反应方向 （1）熵的概念 熵是表示体系 或 的物理量。熵的符号为S,单位为J·mol-1·K⁻1。熵值越大，体系的混乱度越 。 （2）影响熵值大小的因素 ①物质的种类 同一条件下，不同的物质熵值不同。 ②物质的状态 对于同一物质，物质的量相等时，其熵值大小的关系为S(g) S(1) S(s)。 ③物质的量 同一状态的同一物质，熵值还与物质的量成 。物质的量越大，分子数越多，熵值越 。 ①物质的结构也会影响熵值。一般来说，结构越复杂，熵值越 。立体结构比平面结构的熵值 ；平面结构比线形结构的熵值 ；不对称结构比对称结构的熵值 。 ②聚集状态相同时，相同条件下，不同物质的分子中所含原子数越多，熵越 。 （3）熵增原理(熵判据) 熵变：ΔS=S(产物)-S(反应物)。ΔS只与反应体系的始态和终态有关，与反应进行的途径无关。 熵增原理：自发过程的体系趋向于由有序转变为无序，导致体系的熵增加，这一经验规律叫作熵增原理，也就是判断反应方向的熵判据。 (4)自发反应与熵变 ①许多熵增加的反应在常温常压下可以自发进行 NH4HCO3(s)+CH3COOH(aq)===CO2(g)+CH3COONH4(aq)+H2O(1) ΔS=184.0 J·mol-1·K-1。 ②有些熵增加的反应在常温常压下不能自发进行，但在较高温度下可以自发进行 CaCO3(s)===CaO(s)+CO2(g) ΔS=169.6 J·mol-1·K-1 C(s,石墨)+H2O(g)===CO(g)+H2(g) ∆S=133.8 J·mol-1·K-1 ③有些熵减小的反应(即∆S<0的反应)在一定条件下也可以自发进行 2Al(s)+Fe2O3(s)===Al2O3(s)+2Fe(s) ∆S=-39.4 J·mol-1·K-1。 结论 熵变也是一个与反应能否自发进行有关的因素之一，但也不是决定反应能否自发进行的唯一因素。 只有孤立体系(与环境既没有物质交换也没有能量交换)或者绝热体系(与环境既没有物质交换也没有热量交换)中，自发过程才向着熵增的方向进行。 熵增(∆S>0)的常见反应 ①固态反应物生成液态或气态生成物的反应：CaCO3CaO+CO₂↑。 ②液态反应物生成气态生成物的反应：2H2O22H2O+O2↑。 ③气体化学计量数增大的反应：2N2O5(g)===4NO2(g)+O2(g)。 【例2】的过程中，其焓变和熵变正确的是 A．、 B．、 C．、 D．、 【解题要点】对于同一物质，物质的量相等时，其熵值大小的关系为S(g)>S(1)>S(s)。 【即练3】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 【即练4】下列说法中，正确的是 A．用焓判据和熵判据可解释与盐酸反应在低温下能自发进行 B．放热过程()或熵增过程()一定是自发的 C．1mol在不同状态时的熵值： D．自发反应：  可用焓判据来解释 知识点03 自由能与反应方向 1.自由能 在等温、等压条件下的封闭体系中(不考虑体积变化做功以外的其他功),自由能(符号为∆G,单位为kJ·mol-1)的变化综合反映了体系的焓变和熵变对自发过程的影响： ∆G= ∆G＜0,反应能自发进行；∆G=0,反应处于平衡状态；∆G＞0,反应不能自发进行。 2.自由能与化学反应方向的关系 ∆H ∆S ∆G=∆H-T∆S 反应情况 - + 永远是负值 在任何温度下均 进行 + - 永远是正值 在任何温度下均 进行 + + 低温为正，高温为负 低温时非自发， 时自发 - - 低温为负，高温为正 时自发，高温时非自发 3.正确理解复合判据判断化学反应进行方向的方法 (1)判据∆G=∆H-T∆S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∆H-T∆S＜0说明在一定温度和压强下反应有自发进行的 ，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。 化学反应进行的方向与焓变、熵变的关系 (1)从焓变(能量)角度：∆H<0,有利于反应自发进行。 (2)从熵变角度：∆S>0,有利于反应自发进行。 (3)在实际的化学反应中，若∆H与∆S符号相同时，对化学反应自发进行的方向的影响作用出现矛盾，因此在分析一个具体化学反应自发进行的方向时，不能孤立地使用焓判据或熵判据来分析，否则可能会得出错误的结论。 【例3】已知反应2C(s)＋O2(g) ===2CO(g)的ΔH<0，ΔS>0。设ΔH和ΔS不随温度而变，下列说法中正确的是(　　) A．低温下才能自发进行 B．高温下才能自发进行 C．任何温度下都能自发进行 D．任何温度下都不能自发进行 【解题要点】自由能公式：∆G=∆H-T∆S。∆G＜0,反应能自发进行；∆G=0,反应处于平衡状态；∆G＞0,反应不能自发进行 【即练5】灰锡结构松散，不能用于制造器皿，而白锡结构坚固，可以制造器皿。已知在0℃、100kPa条件下白锡转化为灰锡的反应焓变和熵变分别为，。现把白锡制成的器皿放在0℃、100kPa的室内存放，请判断它会不会变成灰锡而不能再继续使用 A．会变成灰锡 B．不会变成灰锡 C．不能确定 D．升高温度才会变成灰锡 【即练6】已知：，不同条件下反应进程的能量变化如图所示。下列说法正确的是    A．该反应达平衡时，升高温度，v(正)增大，v(逆)减小，平衡逆向移动 B．过程b使用了催化剂，使反应的减小 C．由可知，该反应低温能自发进行 D．恒温恒容条件下通入氦气，可使单位体积内的活化分子数增大 1．（23-24高二上·陕西榆林·阶段检测）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 2．（25-26高二上·福建福州·期中）对于化学反应能否自发，下列有关说法正确的是 A．一定条件下，使用催化剂可以使非自发反应变成自发反应 B．反应SiCl4(g) + 2H2(g)Si(s) + 4HCl(g)可用于纯硅的制备，该反应 △H<0、△S<0 C．反应NH3(g) + HCl(g) = NH4Cl(s)在常温下能自发进行，该反应的 △H>0 D．已知2KClO3(s) =2KCl(s) + 3O2(g)  ΔH= −78kJ·mol−1  ΔS= +494J·mol−1·K−1，此反应在任何温度下都能自发进行 3．（25-26高二上·福建龙岩·期中）下列反应属于熵增的是 A． B． C． D． 4．（25-26高二上·安徽·期中）下列关于自发反应的叙述中，正确的是 A．所有放热反应都能自发进行 B．自发过程必然是自发反应 C．常温下，，即常温下水的分解是自发反应 D．反应在常温下可自发，则反应的ΔH＜0 5．（25-26高二下·浙江宁波·期中）为理解型离子化合物溶解过程的能量和熵的变化，可设想固体溶于水的过程分两步实现，示意图如下。下列说法正确的是 A．NaCl固体溶解的过程是熵减的过程 B．根据可知， C．根据各微粒的状态，可判断， D．AB型离子化合物溶解过程，和均可能大于零或小于零 6．（25-26高二上·广东深圳·期中）下列有关判断错误的是 A．合成氨反应的，故低温自发 B．接触法制硫酸中 ，故低温自发，温度越低越节约成本 C．反应常温下不能自发，故该反应的 D．“雷雨肥庄稼”中 能自发，故 7．（25-26高二下·浙江丽水·期中）汽车尾气转化反应：  ，该反应的（已知：）随温度T的变化趋势正确的是 A．B． C． D． 8．（25-26高二上·天津河西·期中）下列变化中，属于熵减的是 A．干冰的升华 B．蔗糖在水中溶解 C．受热分解 D．乙烯聚合为聚乙烯 9．（25-26高二上·浙江杭州·期中）相同温度和压强下，关于物质熵的大小比较合理的是 A． B． C． D． 10．（25-26高二上·陕西汉中·期中）运载火箭将“夸父一号”卫星成功发射，推进剂是，其化学反应方程式为  ，下列关于该反应的自发情况描述正确的是 A．高温自发 B．低温自发 C．任意温度都自发 D．任意温度都不自发 11．（25-26高二上·浙江宁波·期中）下列关于反应自发性的说法中不正确的是 A．若某反应的，，该反应在任何温度下都能自发进行 B．水蒸气冷凝液化是一个熵减的过程 C．对于反应：，可以在室温下进行，故能推出该反应的 D．反应，常温下不能自发进行，说明该反应 12．（25-26高二上·广东广州·期中）下列说法正确的是 A．若某自发反应的，则该反应一定是 B．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方向 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．  ，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 13．（25-26高二上·河南平顶山·期中）下列有关熵变、焓变和反应的自发性的说法，错误的是 A．和盐酸的反应能自发进行，则该反应的、 B．放热的自发过程可能是熵减小的过程 C．同一种物质，气态时的熵值最大、液态时次之、固态时最小 D．熵增是晶体溶于水能自发进行的主要原因 14．（25-26高二上·辽宁·期中）氮化硼(BN)是重要的无机材料，可通过下面两个反应制得： 反应Ⅰ：  反应Ⅱ： 已知反应Ⅰ常温下自发，反应Ⅱ常温下非自发。下列说法正确的是 A．常温下反应Ⅰ的，化学反应速率较快 B．无法判断反应Ⅱ是吸热反应还是放热反应 C．可寻找性能优良的催化剂使反应Ⅱ在常温下自发 D．若用反应Ⅱ制备时需要在密闭的耐高温容器中进行 15．（25-26高二上·贵州遵义·期中）已知：常温条件下，与可化合生成；加热时，可分解生成氨气和氯化氢。下列关于反应的焓变和熵变判断正确的是 A．， B．， C．， D．， 2 / 14 学科网（北京）股份有限公司 $