第05讲 化学反应的方向（暑假预习讲义）新高二化学鲁科版

第05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. 结合生活实例，区分自发过程与自发反应，理解反应自发性的基本含义。 2.认识焓判据：理解放热（ΔH<0）对反应自发的倾向，知道其局限性。 3.认识熵判据：理解熵（S）的含义，能判断常见过程的熵变，理解熵增（ΔS>0）对自发的倾向，知道其局限性。 4.掌握复合判据 ΔG=ΔH-TΔS，能结合 ΔH、ΔS 和温度，判断反应的自发方向。 5.明确反应自发性只表示趋势，与反应速率、限度无关。 预习重点 1. 自发过程与自发反应的定义和判断。 2.焓变（ΔH）与反应方向的关系：ΔH<0 利于自发。 3.熵变（ΔS）的判断方法：气体分子数、物质状态变化等；ΔS>0 利于自发。 4.复合判据（ΔG=ΔH-TΔS）的四种情况判断。 预习难点 1. 单一判据的局限性，不能仅凭焓变或熵变判断自发性。 2.熵变的理解与判断，对 “混乱度” 概念的抽象理解。 3.温度对不同 ΔH、ΔS 组合反应自发性的影响。 4.区分反应自发性、反应速率和反应限度的概念。 情｜境｜启｜思 先看这四幅小图：1.水往低处流，不用我们一直推着，它就能自己往下走；2.木柴点燃后，自己就能持续放热燃烧；3.香水一喷，香味会自己扩散到整个房间；而化学反应的方向，也藏着一套判断逻辑 —— 焓变、熵变共同决定了反应的 “趋势”。 思考问题：生活里这些 “自动发生” 的现象，背后藏着怎样的规律？我们能不能用同样的思路，判断一个化学反应在给定条件下，有没有 “自动进行” 的倾向？今天，我们就一起走进《化学反应的方向》，解开这个谜题。 深｜研｜精｜炼 知识点01 反应焓变与反应方向 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，不借助外部力量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 2．反应焓变与反应方向的关系 (1)多数能自发进行的化学反应是ΔH<0的反应。 (2)有些ΔH>0的反应也能自发进行。 (3)不能仅用反应焓变来判断反应能否自发进行。 【特别提醒】多数放热反应（ΔH＜0）易自发进行，但焓变不是判断反应方向的唯一依据。部分吸热反应（ΔH＞0）在一定条件下也能自发进行。仅依靠焓变无法准确判定反应能否正向进行，反应方向是焓变、熵变等因素共同作用的结果，分析时不能单独以放热、吸热作为判断标准。 【例1】向锥形瓶中加入约20 g NH4Cl晶体，在一小木块上洒少量水，将锥形瓶放在木块上，再向其中加入约40 g Ba(OH)2·8H2O，如图所示。用玻璃棒将固体充分混合均匀，静置。 回答下列各问题： (1)拿起木块时发现______，证明该反应的△H_____（填“>”或“<”）0。 (2)写出反应的化学方程式：______，该反应中有____生成，可证明△S____（填“>”或“<”）0。 (3)下列变化过程与该实验中的焓变和熵变相同的是 （填字母）。 A．NH4NO3溶于水 B．CaCO3的分解反应 C．NaOH 溶于水 D．甲烷的燃烧 【答案】(1) 锥形瓶“粘”在木块上 > (2) 2NH4Cl＋Ba(OH)2·8H2O=BaCl2＋2NH3↑＋10H2O 气体 > (3)AB 【详解】（1）拿起木块时发现锥形瓶“粘”在木块上，说明木块上的水结冰，证明该反应吸热，ΔH>0。 （2）NH4Cl和Ba(OH)2·8H2O反应生成氯化钡、氨气、水，反应的化学方程式为2NH4Cl＋Ba(OH)2·8H2O=BaCl2＋2NH3↑＋10H2O，该反应中有气体生成，体系混乱程度增大，可证明ΔS>0。 （3）该实验中的ΔH>0和ΔS>0。 A. NH4NO3溶于水吸热ΔH>0，混乱程度增大，ΔS>0，故选A；     B. CaCO3的分解反应ΔH>0，有气体生成ΔS>0，故选B； C. NaOH溶于水放热ΔH<0，故不选C；     D. 甲烷的燃烧放热ΔH<0，故不选D； 选AB。 【即练1】以下过程均为自发反应或自发过程： ①甲烷燃烧：   ②氢气与氧气反应：   ③钠与水反应：   ④硝酸铵溶于水要吸热。 ⑤冰融化要吸热。 ⑥两种或两种以上互不反应的气体通入一密闭容器中，最终会混合均匀。 （1）对于自发反应①②③，从能量角度分析，它们为什么可以自发___________？ （2）对于自发过程④⑤⑥，这些过程都是自发的，与焓有关吗？是什么因素决定它们能自发进行？___________ （3）综合分析上述反应，得出判断化学反应方向的依据是什么___________？ 【答案】（1）①②③这三个化学反应都是放热反应， （2）熵是用于描述体系混乱度的物理量，熵变是用来描述混乱度变化的物理量，④⑤⑥与熵变有关，体系由有序转变为无序， （3）判断化学反应的方向，需综合考虑焓变和熵变 【详解】（1）放热反应利于反应的自发进行，①②③这三个化学反应都是放热反应，，利于自发进行； （2）熵增反应利于反应的自发进行，熵是用于描述体系混乱度的物理量，熵变是用来描述混乱度变化的物理量，④⑤⑥为吸热反应，其能自发进行与熵变有关，体系由有序转变为无序，； （3）判断化学反应的方向，需综合考虑焓变和熵变；ΔH-TΔS＜0，反应能自发进行。 【即练2】自然界中有一些过程是自发进行的，而且是有方向性的。下列说法中正确的是 A．冰在室温下自动融化成水，这是熵增的反应 B．25℃、时，是熵减反应 C．、的反应在任何温度下都不能自发进行 D．可逆反应正向进行时，正反应具有自发性，一定小于零 【答案】C 【详解】A．冰在室温下自动融化成水是熵增过程，但融化是物理变化而非化学反应，因此描述为“熵增的反应”错误，A错误； B．该反应中气体分子数增加（2 mol → 5 mol），熵增大，是熵增反应而非熵减反应，B错误； C．（吸热）且（熵减）时，使恒成立，即任何温度下，反应均不自发，C正确； D．可逆反应正向自发时，可能大于零（熵增驱动），也可能小于零，D错误； 故选C。 知识点02 反应熵变与反应方向 1．熵 (1)概念：描述体系无序程度的一个物理量，符号为S，单位是J·mol－1·K－1。 (2)特点：体系无序程度越大，体系的熵值就越大。 (3)影响因素 ①同一物质：S(高温)＞S(低温)，S(g)＞S(l)＞S(s)。 ②不同物质：相同条件下不同物质具有不同的熵值，分子结构越复杂，熵值越大。 ③S(混合物)＞S(纯净物)。 2．反应熵变 3．反应熵变与反应方向 (1)二者关系 (2)结论：不能仅用反应熵变来判断反应能否自发进行。 【特别提醒】熵变正负的判断：(1)物质由固态到液态、由液态到气态或由固态到气态的过程，熵变为正值，是熵增加的过程，(2)气体体积增大的反应，熵变通常都是正值，是熵增加的反应，(3)气体体积减小的反应，熵变通常都是负值，是熵减小的反应。 【例2】工业上用与HF反应刻蚀玻璃：  ，。下列说法正确的是 A．该反应常温下自发 B．升高温度，反应自发性增强 C．低温下反应非自发 D．该反应熵增、放热 【答案】A 【分析】要判断反应自发性，需依据吉布斯自由能公式，当时反应自发，据此分析： 【详解】A．常温为298K，统一单位代入公式：，常温下反应自发，A正确； B．该反应，升高温度时的正值增大，升高，反应自发性减弱，B错误； C．温度越低，的正值越小，更易小于0，低温下反应自发，C错误； D．该反应为放热反应，但是熵减反应，并非熵增，D错误； 故答案选A。 【即练3】下列说法不正确的是 A．，， B．，，升高温度，平衡常数减小 C．，，则活化能：(正)(逆) D．，，低温高压下利于铜氨液吸收CO 【答案】A 【详解】A．液态水凝固为冰，是放热过程，故，液态变为固态，混乱度减小，故，A错误； B．该反应为放热反应，升高温度，平衡向逆反应方向移动，平衡常数K减小，B正确； C．反应焓变△H=E(正反应活化能)一E(逆反应活化能)，放热反应△H<0，则E(正)<E(逆)，C正确； D．该反应为放热反应，，该反应为气体分子数减小的反应，则其，结合时，反应可以发生，则低温高压下利于铜氨液吸收CO，D正确； 故选A。 【即练4】回答下列问题： (1)催化剂在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“<”，下同)0，ΔS_____0，在低温下，该反应_____(填“能”或“不能”)自发进行。 (2)已知在100kPa、298K时石灰石分解反应CaCO3(s)=CaO(s)＋CO2(g)的ΔH>0、ΔS>0. ①常温下，该反应_____(填“能”或“不能”，下同)自发进行。 ②据本题反应数据分析，温度_____成为反应进行方向的决定因素。 (3)已知CaSO4(s)＋CO(g)CaO(s)＋SO2(g)＋CO2(g)　ΔH=＋218kJ·mol-1，该反应能够自发进行的反应条件是_____。 (4)某吸热反应能自发进行，则该反应的ΔS_____(填“>”或“<”)0. 【答案】(1) > > 不能 (2) 不能 能 (3)高温 (4)> 【详解】（1）催化剂在一定条件下可直接光催化分解CO2，发生反应：2CO2(g)=2CO(g)＋O2(g)，该反应为分解反应，ΔH>0；正反应气体分子数增多，ΔS>0，根据能自发进行，可知该反应在高温条件下能自发进行，在低温下不能自发进行。 （2）已知在100kPa、298K时石灰石分解反应CaCO3(s)=CaO(s)＋CO2(g)的ΔH>0、ΔS>0. ①根据能自发进行，ΔH>0、ΔS>0，常温下，该反应不能自发进行，在高温条件下能自发进行。 ②常温下，该反应不能自发进行，在高温条件下能自发进行，所以温度能成为反应进行方向的决定因素。 （3）已知CaSO4(s)＋CO(g)CaO(s)＋SO2(g)＋CO2(g)　ΔH=＋218kJ·mol-1，气体物质的量增多，ΔS>0，根据能自发进行，可知该反应能够自发进行的反应条件是高温。 （4）根据能自发进行，某吸热反应能自发进行，则该反应的ΔS>0。 知识点03 用焓变与熵变综合判断反应方向 1．综合判断 在等温、等压及除了体积功以外不做其他功的条件下，化学反应的方向可以用反应的焓变和熵变来综合判断，判据为ΔH－TΔS。 (1)判断方法 (2)文字表述 在等温、等压及除了体积功以外不做其他功的条件下，自发反应总是向着ΔH－TΔS＜0的方向进行，直至达到平衡状态。 2．用ΔG＝ΔH－TΔS判断反应自发进行的可能性 化学反应 ΔH/ (kJ·mol－1) ΔS/ (J·mol－1·K－1) ΔG的大小 (与0比较) 能否正向 自发进行 2KClO3(s)===2KCl(s)＋3O2(g) －78.03 ＋494.4 ΔG一定小 于0 任何温度下都能正向自发进行　　　 CO(g)===C(s，石墨)＋O2(g) ＋110.5 －89.4 ΔG一定 大于0 任何温度下都不能正向自发进行　　 4Fe(OH)2(s)＋2H2O(l)＋O2(g)=== 4Fe(OH)3(s) －444.3 －280.1 低温时 ΔG＜0 低温下能正向自发进行　　 CaCO3(s)=== CaO(s)＋CO2(g) ＋178.2 ＋169.6 高温时 ΔG＜0 高温下能正向自发进行　　 3．ΔH－TΔS判据的局限性 (1)只能用于判断等温、等压条件下的反应，不能用于判断其他条件(如等温、等容)下的反应。 (2)只能用于判断等温、等压及除了体积功以外不做其他功条件下反应正向自发进行的趋势，并不能说明在该条件下可能正向自发进行的反应能否实际发生。 【特别提醒】判断反应自发方向需结合焓变与熵变共同分析，二者缺一不可。放热、熵增的反应一定能自发；吸热、熵减的反应一定不能自发。若二者影响相反，反应能否自发由温度决定。温度改变会使主导因素发生变化，不可仅凭单一因素或常温状态，片面判定任意条件下的反应方向。 【例3】回答下列问题： (1)汽车燃油不完全燃烧时产生CO，有人设想按下列反应除去CO：。已知该反应的，简述该设想能否实现的依据：______。 (2)下列反应中，在高温下不能自发进行的是______（填字母）。 a．    b． c．    d． (3)25℃和时，反应：  能自发进行的原因是______。 (4)将水蒸气通过红热的炭即产生水煤气，化学方程式为  ，。该反应在低温下能否自发进行？______（填“能”或“不能”）。 【答案】(1)该反应是的反应，任何温度下均不能自发进行 (2)a (3)该反应是吸热的熵增反应，且常温下熵变对反应的方向起决定作用 (4)不能 【详解】（1）该反应，而的反应才能自发进行，该反应的，故不能实现该反应。 （2）项均为吸热反应，反应的，其中b、c、d项均为正向气体增多的反应，即均为熵增的反应，，那么根据的反应才能自发进行知，b、c、d项对应的反应都需在高温下才能自发进行；而a项反应的，，a项反应在高温下不能自发进行，故选a。 （3）该反应能自发进行，说明，由于该反应的，那么其，故该反应能够自发进行的原因为：该反应是吸热的熵增反应，且常温下熵变对反应的方向起决定作用。 （4）根据的反应才能自发进行知，该反应自发进行的温度要大于，而，由此可知该反应在低温下不能自发进行。 【即练5】下列对化学反应预测正确的是 选项 化学方程式 已知条件 预测 A 它是非自发反应 B 常温下，自发进行 C 不能自发反应 可能大于0 D 任何温度都自发进行 A．A B．B C．C D．D 【答案】D 【详解】A．，反应气体化学计量数增大，为熵增大的反应，，在高温条件下能自发进行，故A错误； B．为气体化学计量数减小的反应，，当时，，一定不能自发进行，故B错误； C．反应为气体化学计量数增大的反应，，所以当，一定满足，反应一定能够自发进行，当时，高温条件下，，成立，可以自发进行，故C错误； D．，反应为气体化学计量数增大的反应，，则一定满足，反应任何温度都自发进行，故D正确。 故选D。 【即练6】实现“节能减排”和“低碳经济”的一个重要课题就是如何将转化为可利用的资源。目前工业上有一种方法是用来生产燃料甲醇。一定条件下发生反应：，如图表示该反应过程中能量(单位为)的变化。下列关于该反应的说法正确的是 A． B． C． D． 【答案】C 【详解】由图可知：反应物总能量高于生成物总能量，正反应为放热反应；正反应为气体物质的量减小的反应，则为熵减的反应，即，，故选C。 1．下列说法中不正确的是 A．活化分子之间发生的碰撞都是有效碰撞 B．使用催化剂，能增大活化分子百分数，加快反应速率 C．升高温度，使单位体积内活化分子数增多，因而反应速率加快 D．对于ΔH>0且一定条件下能自发进行的化学反应，其ΔS>0 【答案】A 【详解】A．活化分子之间的碰撞必须具有合适取向才能成为有效碰撞，并非所有活化分子碰撞都有效，故A不正确； B．催化剂通过降低活化能，增加活化分子百分数，从而加快反应速率，故B正确； C．升高温度使分子动能增加，更多分子成为活化分子，单位体积内活化分子数增多，反应速率加快，故C正确； D．ΔH>0时，若反应自发，（自发），需满足ΔS>0且高温条件，因此ΔS>0是必要条件，故D正确； 故选A。 2．下列有关说法正确的是 A．自发反应一定是放热反应 B．自发进行的反应一定能迅速进行 C．冰在室温下自动熔化成水，是熵增加的结果 D．高锰酸钾加热分解是一个熵减小的过程 【答案】C 【详解】A．ΔG＜0反应自发进行，由ΔG=ΔH-TΔS可知，若ΔH＞0、ΔS＞0时，反应也可能是自发的，故A错误； B．ΔG＜0反应自发进行，自发进行的反应不一定能迅速进行，这涉及反应速率问题，故B错误； C．反应向熵值增加的方向进行，同种物质熵值：液体＞固体，冰在室温下自动熔化成水，是熵增的重要结果，故C正确； D．高锰酸钾分解生成气体，混乱度增加，熵值增大，故D错误； 故选C。 3．下列说法正确的是 A．反应在室温下可自发进行，则该反应的 B．在常温下能自发进行，则该反应的 C．室温下不能自发进行，则该反应的 D．常温下，反应不能自发进行，则该反应的 【答案】A 【分析】要判断反应是否自发进行，根据△G=△H-T△S，当△H<0，△S>0时，△G<0反应自发进行；当△H>0，△S>0时，高温下自发，低温下不自发；当△H<0，△S<0时，高温下不自发，低温下自发；当△H>0，△S<0时，△G>0反应不自发。 【详解】A．已知反应在室温下可自发进行，说明该反应为△G＜0的反应，因为该反应的△S＜0，所以反应的△H＜0，A正确； B．反应在常温下自发进行，由于△S<0，所以△H<0，B错误； C．反应在常温下不自发，由于△S>0，所以△H>0，C错误； D．常温下反应不能自发进行，由于△S>0，所以△H>0，D错误。 答案选A。 4．下列说法错误的是 A．一定温度下，反应MgCl2(l) Mg(l)+ Cl2(g)的△H＞0，△S＞0 B．△H＜0，△S＞0的反应在温度低时不能自发进行 C．反应NH3(g)+HCl(g)=NH4Cl(s)在室温下可自发进行，则该反应的△H＜0 D．NH4HCO3(s)=NH3(g)+H2O(g)+CO2(g) △H=+185.57kJ/mol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】B 【详解】A．根据反应方程式物态变化，ΔS>0，ΔG=ΔH-TΔS，当反应温度较高时，即使ΔH>0，ΔG也可能小于0，该反应能正向进行ΔG<0，说明熵焓判据可以是选项描述数据，不符题意； B．ΔG=ΔH-TΔS，△H＜0，△S＞0的反应ΔG恒小于0，说明任何温度下该反应均能自发进行，描述错误，符合题意； C．根据物质物态变化，该反应正反应方向ΔS<0，室温下能自发进行，说明ΔG<0，根据ΔG=ΔH-TΔS，可知只有△H＜0时才有可能实现T较小时ΔG<0，描述正确，不符题意； D．根据反应物态变化可知反应正向△S＞0，当T值较大时可推得该反应可以出现ΔG<0，说明在较高温度时可以实现体系自发向混乱度增加的方向转变，描述正确，不符题意； 综上，本题选B。 5．下列说法错误的是 A．放热过程()或熵增加()的过程一定是自发的 B．1在不同状态时的值： C．食物在常温下变质是自发进行的 D．自发反应  可用能量判据来解析 【答案】A 【详解】A．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)或熵增加(△S＞0)的过程不一定是自发的，只有满足△H-T△S＜0的过程才是自发的，故A错误； B．同一物质的熵值：固态＜液态＜气态，即1molH2O在不同状态时的值：S[H2O(s)]＜S[H2O(g)]，故B正确； C．常温下，食物容易腐败变质，说明食物在常温下变质是自发进行的反应，故C正确； D．反应  ，是放热反应，且该反应熵值减小，△S＜0，该反应能够自发，所以应该用能量判据来解析，故D正确； 故选A。 6．下列说法正确的是 A．氢氧燃料电池放电时化学能全部转化为电能 B．反应4Fe(s)+3O2(g)=2Fe2O3(s)常温下可自发进行，该反应为吸热反应 C．3molH2与1molN2混合反应生成NH3，转移电子的数目小于6×6.02×1023 D．锌与稀硫酸反应时，在溶液中加入CuSO4，反应速率不变 【答案】C 【详解】A．电池放电时化学能除了转化为电能外，还可能转化为热能、光能等，A项错误； B．该反应为气体较少的反应，ΔS＜0，当ΔG=ΔH-TΔS＜0时反应可以自发，则该反应的ΔH一定小于0，属于放热反应，B项错误； C．N2与H2合成NH3的反应属于可逆反应，1molN2与3molH2反应的过程中，由于N2不可能完全转化为NH3，故转移电子数小于于6×6.02×1023，C项正确； D．锌与稀硫酸反应时，在溶液中加入CuSO4，锌表面析出铜，形成原电池，反应速率增大，D项错误； 综上所述答案为C。 7．298K时，电子工业中清洗硅片上的(s)的反应为  ΔH=-94.、ΔS=-75.8，设ΔH和ΔS不随温度而变化，则此反应自发进行的温度范围是___________。 【答案】温度低于1240K 【详解】由题给信息，要使反应能自发进行，须有ΔH-TΔS＜0，即-94.0kJ·mol-1-T×(-75.8J·mol-1·K-1×10-3kJ·J-1)＜0，则T＜1240K。 8．甘油保证了牙膏的稳定性和舒适感，在生产实践中用途广泛。丙烯酸可用甘油催化转化而成： 甘油丙烯醛丙烯酸 已知：反应Ⅰ：   反应II：   甘油常压沸点为，工业生产选择反应温度为，常压下进行。 (1)反应I，在___________条件下能自发进行。(选填“高温”或“低温”)，反应II，100kPa时的平衡常数___________200kPa时的平衡常数。 A．大于    B．小于    C．等于 (2)工业生产选择的反应温度为，若忽略催化剂活性受温度影响，分析温度不能过低的理由是___________。(任写一条) 【答案】(1) 高温 C (2)低温甘油为液态，与催化剂接触面积比较小，反应速率慢；反应 I为吸热反应，温度降低，平衡转化率也会降低（任写一条） 【详解】（1）反应I的ΔH1>0，为吸热反应，反应气体分子数增多，即反应是熵增反应，因此在高温能自发进行；系统的平衡常数仅与温度有关，与压力无关，因此，当温度保持不变时，无论压力如何变化，平衡常数都不会改变‌，故选C； （2）低温甘油为液态，与催化剂接触面积比较小，反应速率慢；反应 I为吸热反应，温度降低，平衡转化率也会降低（任写一条）。 9．已知拆开、、分别需要的能量是，则与反应生成的热化学方程式为___________。若该反应的焓变和熵变随温度变化很小，则该反应在常温下___________自发进行(只有本空从下列选项中选择)。 A．能         B．不能 【答案】 N2(g)+3H2(g)2NH3(g) ΔH=－92kJ/mol A 【详解】在反应N2+3H22NH3中，拆开反应物中化学键需要的能量为3×436kJ+946kJ＝2254kJ，形成生成物中化学键放出的能量是6×391kJ＝2346kJ，所以反应热ΔH=2254kJ/mol-2346kJ/mol＝-92kJ/mol，则反应的热化学方程式为N2(g)+3H2(g)2NH3(g) ΔH=-92kJ/mol；该反应为熵减的放热反应，根据ΔG=ΔH-TΔS<0能自发可知，在常温下能自发进行，答案选A。 10．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，发生反应：，该反应的∆H________(填“>”“<”或“=”，下同)0，∆S_______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，化学方程式为。反应在常温下能够自发进行，则反应的∆H______(填“>”“<”或“=”)0。 (3)已知在、时石灰石分解反应的、。 ①常温下，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“不能”)成为反应进行方向的决定因素。 (4)已知，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∆S_____(填“>”或“<”)0。 【答案】 > > 不能 < 不能 能 高温 > 【详解】(1)由于在中燃烧生成为放热反应，则二氧化碳分解生成和氧气的反应为吸热反应，，根据化学方程式可知，反应后气体的化学计量数之和增加，，故低温下，反应不能自发进行。 (2)时反应自发进行，通过化学方程式可知常温下，常温下反应能够自发进行，则。 (3)①根据时反应自发进行，已知，，则常温下不能自发进行； ②该反应的、，高温条件下能使，而常温条件下，则该反应中温度能成为决定反应进行方向的因素。 (4)该反应的、，则高温时，反应能自发进行。 (5)已知某吸热反应能自发进行，即，，则。 2 / 14 学科网（北京）股份有限公司 $ 第05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. 结合生活实例，区分自发过程与自发反应，理解反应自发性的基本含义。 2.认识焓判据：理解放热（ΔH<0）对反应自发的倾向，知道其局限性。 3.认识熵判据：理解熵（S）的含义，能判断常见过程的熵变，理解熵增（ΔS>0）对自发的倾向，知道其局限性。 4.掌握复合判据 ΔG=ΔH-TΔS，能结合 ΔH、ΔS 和温度，判断反应的自发方向。 5.明确反应自发性只表示趋势，与反应速率、限度无关。 预习重点 1. 自发过程与自发反应的定义和判断。 2.焓变（ΔH）与反应方向的关系：ΔH<0 利于自发。 3.熵变（ΔS）的判断方法：气体分子数、物质状态变化等；ΔS>0 利于自发。 4.复合判据（ΔG=ΔH-TΔS）的四种情况判断。 预习难点 1. 单一判据的局限性，不能仅凭焓变或熵变判断自发性。 2.熵变的理解与判断，对 “混乱度” 概念的抽象理解。 3.温度对不同 ΔH、ΔS 组合反应自发性的影响。 4.区分反应自发性、反应速率和反应限度的概念。 情｜境｜启｜思 先看这四幅小图：1.水往低处流，不用我们一直推着，它就能自己往下走；2.木柴点燃后，自己就能持续放热燃烧；3.香水一喷，香味会自己扩散到整个房间；而化学反应的方向，也藏着一套判断逻辑 —— 焓变、熵变共同决定了反应的 “趋势”。 思考问题：生活里这些 “自动发生” 的现象，背后藏着怎样的规律？我们能不能用同样的思路，判断一个化学反应在给定条件下，有没有 “自动进行” 的倾向？今天，我们就一起走进《化学反应的方向》，解开这个谜题。 深｜研｜精｜炼 知识点01 反应焓变与反应方向 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，___________就能自发进行的过程 在给定的条件下，可以___________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 2．反应焓变与反应方向的关系 (1)多数能自发进行的化学反应是ΔH<0的反应。 (2)有些ΔH>0的反应也能自发进行。 (3)___________仅用反应焓变来判断反应能否自发进行。 【特别提醒】多数放热反应（ΔH＜0）易自发进行，但焓变不是判断反应方向的唯一依据。部分吸热反应（ΔH＞0）在一定条件下也能自发进行。仅依靠焓变无法准确判定反应能否正向进行，反应方向是焓变、熵变等因素共同作用的结果，分析时不能单独以放热、吸热作为判断标准。 【例1】向锥形瓶中加入约20 g NH4Cl晶体，在一小木块上洒少量水，将锥形瓶放在木块上，再向其中加入约40 g Ba(OH)2·8H2O，如图所示。用玻璃棒将固体充分混合均匀，静置。 回答下列各问题： (1)拿起木块时发现______，证明该反应的△H_____（填“>”或“<”）0。 (2)写出反应的化学方程式：______，该反应中有____生成，可证明△S____（填“>”或“<”）0。 (3)下列变化过程与该实验中的焓变和熵变相同的是 （填字母）。 A．NH4NO3溶于水 B．CaCO3的分解反应 C．NaOH 溶于水 D．甲烷的燃烧 【即练1】以下过程均为自发反应或自发过程： ①甲烷燃烧：   ②氢气与氧气反应：   ③钠与水反应：   ④硝酸铵溶于水要吸热。 ⑤冰融化要吸热。 ⑥两种或两种以上互不反应的气体通入一密闭容器中，最终会混合均匀。 （1）对于自发反应①②③，从能量角度分析，它们为什么可以自发___________？ （2）对于自发过程④⑤⑥，这些过程都是自发的，与焓有关吗？是什么因素决定它们能自发进行？___________ （3）综合分析上述反应，得出判断化学反应方向的依据是什么___________？ 【即练2】自然界中有一些过程是自发进行的，而且是有方向性的。下列说法中正确的是 A．冰在室温下自动融化成水，这是熵增的反应 B．25℃、时，是熵减反应 C．、的反应在任何温度下都不能自发进行 D．可逆反应正向进行时，正反应具有自发性，一定小于零 知识点02 反应熵变与反应方向 1．熵 (1)概念：描述体系无序程度的一个物理量，符号为S，单位是J·mol－1·K－1。 (2)特点：体系无序程度越大，体系的熵值就___________。 (3)影响因素 ①同一物质：S(高温)＞S(低温)，S(g)＞S(l)＞S(s)。 ②不同物质：相同条件下不同物质具有不同的熵值，分子结构越复杂，熵值___________。 ③S(混合物)＞S(纯净物)。 2．反应熵变 3．反应熵变与反应方向 (1)二者关系 (2)结论：___________仅用反应熵变来判断反应能否自发进行。 【特别提醒】熵变正负的判断：(1)物质由固态到液态、由液态到气态或由固态到气态的过程，熵变为正值，是熵增加的过程，(2)气体体积增大的反应，熵变通常都是正值，是熵增加的反应，(3)气体体积减小的反应，熵变通常都是负值，是熵减小的反应。 【例2】工业上用与HF反应刻蚀玻璃：  ，。下列说法正确的是 A．该反应常温下自发 B．升高温度，反应自发性增强 C．低温下反应非自发 D．该反应熵增、放热 【即练3】下列说法不正确的是 A．，， B．，，升高温度，平衡常数减小 C．，，则活化能：(正)(逆) D．，，低温高压下利于铜氨液吸收CO 【即练4】回答下列问题： (1)催化剂在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“<”，下同)0，ΔS_____0，在低温下，该反应_____(填“能”或“不能”)自发进行。 (2)已知在100kPa、298K时石灰石分解反应CaCO3(s)=CaO(s)＋CO2(g)的ΔH>0、ΔS>0. ①常温下，该反应_____(填“能”或“不能”，下同)自发进行。 ②据本题反应数据分析，温度_____成为反应进行方向的决定因素。 (3)已知CaSO4(s)＋CO(g)CaO(s)＋SO2(g)＋CO2(g)　ΔH=＋218kJ·mol-1，该反应能够自发进行的反应条件是_____。 (4)某吸热反应能自发进行，则该反应的ΔS_____(填“>”或“<”)0. 知识点03 用焓变与熵变综合判断反应方向 1．综合判断 在___________、___________及除了体积功以外___________的条件下，化学反应的方向可以用反应的焓变和熵变来综合判断，判据为ΔH－TΔS。 (1)判断方法 (2)文字表述 在等温、等压及除了体积功以外不做其他功的条件下，自发反应总是向着ΔH－TΔS＜0的方向进行，直至达到平衡状态。 2．用ΔG＝ΔH－TΔS判断反应自发进行的可能性 化学反应 ΔH/ (kJ·mol－1) ΔS/ (J·mol－1·K－1) ΔG的大小 (与0比较) 能否正向 自发进行 2KClO3(s)===2KCl(s)＋3O2(g) －78.03 ＋494.4 ΔG一定小 于0 ___________正向自发进行　　　 CO(g)===C(s，石墨)＋O2(g) ＋110.5 －89.4 ΔG一定 大于0 ___________正向自发进行　　 4Fe(OH)2(s)＋2H2O(l)＋O2(g)=== 4Fe(OH)3(s) －444.3 －280.1 低温时 ΔG＜0 ___________正向自发进行　　 CaCO3(s)=== CaO(s)＋CO2(g) ＋178.2 ＋169.6 高温时 ΔG＜0 ___________正向自发进行　　 3．ΔH－TΔS判据的局限性 (1)只能用于判断等温、等压条件下的反应，不能用于判断其他条件(如等温、等容)下的反应。 (2)只能用于判断等温、等压及除了体积功以外不做其他功条件下反应正向自发进行的趋势，并不能说明在该条件下可能正向自发进行的反应能否实际发生。 【特别提醒】判断反应自发方向需结合焓变与熵变共同分析，二者缺一不可。放热、熵增的反应一定能自发；吸热、熵减的反应一定不能自发。若二者影响相反，反应能否自发由温度决定。温度改变会使主导因素发生变化，不可仅凭单一因素或常温状态，片面判定任意条件下的反应方向。 【例3】回答下列问题： (1)汽车燃油不完全燃烧时产生CO，有人设想按下列反应除去CO：。已知该反应的，简述该设想能否实现的依据：______。 (2)下列反应中，在高温下不能自发进行的是______（填字母）。 a．    b． c．    d． (3)25℃和时，反应：  能自发进行的原因是______。 (4)将水蒸气通过红热的炭即产生水煤气，化学方程式为  ，。该反应在低温下能否自发进行？______（填“能”或“不能”）。 【即练5】下列对化学反应预测正确的是 选项 化学方程式 已知条件 预测 A 它是非自发反应 B 常温下，自发进行 C 不能自发反应 可能大于0 D 任何温度都自发进行 A．A B．B C．C D．D 【即练6】实现“节能减排”和“低碳经济”的一个重要课题就是如何将转化为可利用的资源。目前工业上有一种方法是用来生产燃料甲醇。一定条件下发生反应：，如图表示该反应过程中能量(单位为)的变化。下列关于该反应的说法正确的是 A． B． C． D． 1．下列说法中不正确的是 A．活化分子之间发生的碰撞都是有效碰撞 B．使用催化剂，能增大活化分子百分数，加快反应速率 C．升高温度，使单位体积内活化分子数增多，因而反应速率加快 D．对于ΔH>0且一定条件下能自发进行的化学反应，其ΔS>0 2．下列有关说法正确的是 A．自发反应一定是放热反应 B．自发进行的反应一定能迅速进行 C．冰在室温下自动熔化成水，是熵增加的结果 D．高锰酸钾加热分解是一个熵减小的过程 3．下列说法正确的是 A．反应在室温下可自发进行，则该反应的 B．在常温下能自发进行，则该反应的 C．室温下不能自发进行，则该反应的 D．常温下，反应不能自发进行，则该反应的 4．下列说法错误的是 A．一定温度下，反应MgCl2(l) Mg(l)+ Cl2(g)的△H＞0，△S＞0 B．△H＜0，△S＞0的反应在温度低时不能自发进行 C．反应NH3(g)+HCl(g)=NH4Cl(s)在室温下可自发进行，则该反应的△H＜0 D．NH4HCO3(s)=NH3(g)+H2O(g)+CO2(g) △H=+185.57kJ/mol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 5．下列说法错误的是 A．放热过程()或熵增加()的过程一定是自发的 B．1在不同状态时的值： C．食物在常温下变质是自发进行的 D．自发反应  可用能量判据来解析 6．下列说法正确的是 A．氢氧燃料电池放电时化学能全部转化为电能 B．反应4Fe(s)+3O2(g)=2Fe2O3(s)常温下可自发进行，该反应为吸热反应 C．3molH2与1molN2混合反应生成NH3，转移电子的数目小于6×6.02×1023 D．锌与稀硫酸反应时，在溶液中加入CuSO4，反应速率不变 7．298K时，电子工业中清洗硅片上的(s)的反应为  ΔH=-94.、ΔS=-75.8，设ΔH和ΔS不随温度而变化，则此反应自发进行的温度范围是___________。 8．甘油保证了牙膏的稳定性和舒适感，在生产实践中用途广泛。丙烯酸可用甘油催化转化而成： 甘油丙烯醛丙烯酸 已知：反应Ⅰ：   反应II：   甘油常压沸点为，工业生产选择反应温度为，常压下进行。 (1)反应I，在___________条件下能自发进行。(选填“高温”或“低温”)，反应II，100kPa时的平衡常数___________200kPa时的平衡常数。 A．大于    B．小于    C．等于 (2)工业生产选择的反应温度为，若忽略催化剂活性受温度影响，分析温度不能过低的理由是___________。(任写一条) 9．已知拆开、、分别需要的能量是，则与反应生成的热化学方程式为___________。若该反应的焓变和熵变随温度变化很小，则该反应在常温下___________自发进行(只有本空从下列选项中选择)。 A．能         B．不能 10．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，发生反应：，该反应的∆H________(填“>”“<”或“=”，下同)0，∆S_______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，化学方程式为。反应在常温下能够自发进行，则反应的∆H______(填“>”“<”或“=”)0。 (3)已知在、时石灰石分解反应的、。 ①常温下，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“不能”)成为反应进行方向的决定因素。 (4)已知，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∆S_____(填“>”或“<”)0。 2 / 14 学科网（北京）股份有限公司 $