2.1 化学反应的方向 讲义-2026-2027学年高二上学期化学鲁科版选择性必修第一册【精讲精练】

本高中化学讲义聚焦化学反应方向判断核心知识点，从生活中自发过程切入，先解析焓变、熵变单独判断反应方向的局限性，再构建ΔH－TΔS综合判据，形成递进式学习支架。 该资料以高山流水等生活实例培养化学观念，通过概念辨析与温度计算等例题锻炼科学思维，课后真题作业助力查漏补缺。课中辅助教师高效授课，课后帮助学生强化理解，落实知识应用。

教学目标 1.通过对日常生活中自发进行的过程的认知，知道化学反应是有方向的，知道化学反应的方向与反应的焓变和熵变有关。 2.认识焓判据和熵判据的局限性，会用ΔH－TΔS判断反应正向自发进行的趋势。 重点和难点 重点：用焓变与熵变综合判断反应方向 难点：用ΔH－TΔS判断反应能否正向自发 知识点1 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。 1. 下列关于自发过程的叙述正确的是（ ） 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 【答案】C 【解析】在一定条件下，不用借助外力即可自发进行的过程为自发过程，所以自发过程也需要特定的条件，A、B项错误；可逆反应在不同的条件下，可以向不同方向自发进行，C项正确；改变条件，可以使某些非自发过程转变为自发过程，D项错误。 2. 下列过程属于非自发的是（ ） A.水由高处向低处流 B.室温下水结成冰 C.气体从高密度处向低密度处扩散 D.煤气的燃烧 【答案】B 【解析】B项，室温下冰的融化是自发过程，其逆向室温下水结成冰是非自发的。 3. 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 【答案】B 【解析】煅烧石灰石的反应是一个熵增焓增的反应，高温下可自发进行，A不符合题意；水分解成氢气与氧气的反应不能自发进行，在外接电源的作用下电解，B项符合题意；双氧水在MnO2催化作用下自发分解，C不符合题意；常温下，冰融化为水为自发过程，D不符合题意。 命题点2 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 (1)概念：反应产物的总熵与反应物的总熵之差。 (2)计算式：ΔS=S(反应产物）-S(反应物） (3)嫡增加反应：产生气体、气体物质的量增大的反应 3、反应熵变与反应方向 (1)二者关系 自发进行的化学反应大多数是嫡增加的反应，也有些是嫡减小的反应。 (2)结论：不能仅用反应熵变来判断反应能否自发进行。 【易错提醒】 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。 1. 在图①中A、B两个容器里，分别收集着两种不同的理想气体。若将中间活塞打开，两种气体分子立即都占有了两个容器(如图②)。下列关于此过程的说法错误的是（ ） A．此过程是体系从混乱程度小向混乱程度大变化的过程，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 【答案】D 【解析】由题意可知，此过程为不伴随能量变化的自发过程，是体系混乱度增大的过程。自发过程是不可逆的。 2. 下列诗词中，包含ΔH>0、ΔS>0的化学变化的是（ ） A.日照香炉生紫烟，遥看瀑布挂前川 B.千锤万凿出深山，烈火焚烧若等闲 C.春蚕到死丝方，蜡炬成灰泪始干 D.美人首饰侯王印，尽是沙中浪底来 【答案】B 【解析】A项，香炉峰在阳光的照射下生起紫色烟霞，远远望见瀑布似白色绢绸悬挂在山前，由此可见没有发生化学变化；B项，发生反应CaCO3CaO＋CO2↑，该反应吸热，气体物质的量增大，ΔH>0、ΔS>0；C项，石蜡燃烧生成二氧化碳和水，石蜡燃烧为放热反应，ΔH<0；D项，黄金是从沙中淘来的，没有发生化学反应。 3. 下列有关水汽变成雨的过程中焓变和熵变的判断正确的是（ ） A.ΔH<0，ΔS<0 B.ΔH<0，ΔS>0 C.ΔH>0，ΔS>0 D.ΔH>0，ΔS<0 【答案】A 【解析】水汽变成雨的过程中放热，ΔH<0，气体变成液体，混乱度减小，ΔS<0。 4. 下列说法不正确的是（ ） A．Na与H2O的反应是熵增的放热反应，该反应能自发进行 B．某吸热反应能自发进行，则该反应是熵增反应 C．碳酸铵[2CO3]在室温下就能自发地分解产生氨气是因为外界给予了能量 D．CO(g)＋2H2(g)===CH3OH(l)是一个熵减反应 【答案】C 【解析】Na与水反应生成H2，ΔS>0，此反应为放热反应，则ΔH<0，故ΔH－TΔS<0，该反应能自发进行，A项正确；吸热反应ΔH>0，能自发进行必须满足ΔH－TΔS<0，所以ΔS>0，B项正确；碳酸铵在室温下自发分解产生氨气，是因为该反应的ΔS>0，C项错误；反应CO(g)＋2H2(g)===CH3OH(l)为气体分子数减小的反应，该反应是一个熵减反应，D项正确。 5. 关于反应3O2(g)===2O3(g)，反应过程中能量的变化如图所示，下列有关该反应的ΔH、ΔS的说法中正确的是（ ） A.ΔH＜0　ΔS＜0 B.ΔH＞0　ΔS＜0 C.ΔH<0　ΔS>0 D.ΔH＞0　ΔS＞0 【答案】B 【解析】该反应的反应物能量比生成物能量低，为吸热反应，ΔH＞0，该反应是熵减的反应，ΔS＜0，选B。 命题点3 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 ΔH－TΔS＜0 反应正向能自发进行 ΔH－TΔS=0 反应达到平衡状态 ΔH－TΔS>0 反应正向不能自发进行 (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（假设反应的焓变、熵变不随温度的改变而变化） 化学反应 ΔH/(kJ·mol－1) ΔS/(J·mol－1·K－1) ΔG的大小 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。 【易错提醒】 利用自由能公式计算反应自发进行的最低温度 若题目提供了ΔH和ΔS的数据，可利用ΔG＝ΔH－TΔS<0，来计算反应自发进行的最低温度。计算时注意以下两点： ①给出的ΔH的单位通常为kJ/mol，ΔS的单位通常为J/(mol·K)，进行计算时要将二者的单位统一，即将ΔS的单位换算为kJ/(mol·K)或将ΔH的单位换算为J/mol，再代入数值进行计算。 ②温度用绝对温度K，而不能用℃，其中T＝(273＋t) K。 1. 下列叙述不正确的是（ ） A．混乱度减小的吸热反应一定不能自发进行 B．在温度、压强一定条件下，自发反应总是向ΔG＝ΔH－TΔS＜0的方向进行 C．碳酸氢钠加热可以分解，因为升高温度利于熵增的方向自发进行 D．水结冰的过程不能自发进行的原因是熵减的过程，改变条件也不可能自发进行 【答案】D 【解析】混乱度减小的吸热反应是ΔS＜0、ΔH>0的反应，该反应的ΔH－TΔS>0，一定不能自发进行，故A正确；自发反应有向ΔG＜0的方向进行的趋势，即温度、压强一定时，ΔG＝ΔH－TΔS＜0的反应可自发进行，故B正确；碳酸氢钠加热可以分解，即升高温度反应能自发进行，由于该反应生成的气体增多，ΔS>0，所以升高温度利于熵增的方向自发进行，故C正确；水结冰的过程是熵减的放热过程，通常情况下不能自发进行，但降温时该过程能自发进行，故D错误。 2. 化学反应进行的方向是一个比较复杂的问题。下列有关说法正确的是（ ） A.反应2NO(g)＋O2(g)2NO2(g)的ΔS>0 B.ΔH<0或ΔS>0的反应一定能自发进行 C.1 mol H2O在不同状态时的熵值：S[H2O(g)]<S[H2O(s)] D.ΔS＞0、ΔH>0的反应能否自发进行与温度有关 【答案】D 【解析】该反应为混乱度减小的反应，ΔS<0，A错误；ΔH－TΔS<0的反应可以自发进行，ΔH<0或ΔS>0的反应不一定能自发进行，B错误；物质由固态变为气态，混乱度增大，熵增大，故S[H2O(g)]>S[H2O(s)]，C错误；ΔS＞0、ΔH＞0的反应，反应自发进行时ΔH－TΔS＜0，即该反应在高温下能自发进行、低温时不能自发进行，所以该反应能否自发进行与温度有关，D正确。 3. 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，ΔS>0 【答案】B 【解析】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；反应的ΔS＞0，ΔH＞0，D错误。 4. 2NH3(g)N2(g)＋3H2(g)　ΔH＝＋90.8 kJ·mol－1　ΔS＝198.9 J·mol－1·K－1，在下列哪些温度下反应能自发进行？________(填标号)。 A.25 ℃ B.125 ℃ C.225 ℃ D.325 ℃ 【答案】CD 【解析】在等温等压的反应中ΔG＝ΔH－TΔS＜0时，正反应能自发进行，其中ΔH＝＋90.8 kJ·mol－1，ΔS＝198.9 J·mol－1·K－1，则T＞＝≈456.5 K＝183.5 ℃，选项C、D正确。 5. 在电子工业中，清洗硅片上的SiO2(s)的反应是SiO2(s)＋4HF(aq)===SiF4(g)＋2H2O(g)　ΔH(298.15 K)＝－94.0 kJ/mol　 ΔS(298.15 K)＝－75.8 J/(mol·K) 设ΔH和ΔS不随温度变化，则此反应能自发进行的最高温度大约为_______(填标号)。 ①1.24×106 K 　②1.24×103 K　 ③3.36×103 K　 ④2.48×103 K 【答案】②　 【解析】根据题意，要使反应能自发进行，则ΔG＝ΔH－TΔS<0，即有ΔG＝ΔH－TΔS＝－94.0 kJ/mol－T×[－75.8 J/(mol·K)×10－3 kJ/J]<0，则T<≈1.24×103 K。 1．（25-26高二上·山东·课后作业）下列生活中的自发过程能用熵判据解释的是 A．自然界中水由高处往低处流 B．低于0 ℃时水变成冰 C．墨水滴到水中会扩散到整个水体 D．铁器暴露在潮湿的空气中会生锈并放出热量 【答案】C 【详解】A．水由高处流向低处是重力势能转化为动能的过程，主要与能量变化（焓变）有关，而非熵增，A错误； B．水结冰是液态变为固态，系统有序性增加，熵减少，该过程由焓变（放热）驱动，B错误； C．墨水扩散是分子从有序分布到无序分布的过程，系统混乱度增加（ΔS>0），符合熵判据，C正确； D．铁生锈是放热反应（ΔH<0），虽然可能伴随熵减，但自发性的主要驱动力是焓变，D错误； 故答案为C。 2．（25-26高二上·山东济宁·阶段检测）美国亚利桑那州大学和阿贡国家实验室的科学家最近设计出生产氢气的人造树叶，原理为。有关该反应的说法不正确的是 A． B． C．太阳能转变为化学能 D．氢能是理想的绿色能源 【答案】A 【详解】A．该反应为水的分解反应，属于吸热反应，ΔH>0，A错误； B．反应后气体物质的量增加（2 mol→3 mol），系统混乱度增大，ΔS>0，B正确； C．反应利用太阳能驱动，能量转化为化学能储存，C正确； D．氢气燃烧无污染，符合绿色能源定义，D正确； 故选A。 3．（20-21高二上·安徽六安·期中）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。 4．（24-25高二上·山东烟台·阶段检测）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．非自发反应在任何情况下都不会发生反应 C．常温下，反应C(s)+CO2(g)2CO(g)不能自发进行，则该反应的＞0 D．冰在室温下自动熔化成水，这是熵减少的过程 【答案】C 【详解】A．放热反应ΔH＜0，S＜0时低温自发进行，高温非自发进行，吸热反应ΔH＞0，S＞0时，高温反应自发进行，A错误； B．当ΔH＞0，ΔS＜0时，ΔG=ΔH-TΔS＞0，反应不能自发进行，非自发过程不是在任何条件下都不可能变为自发过程，B错误； C．反应C(s)+CO2(g)2CO(g)为熵增的反应，故不能自发进行，即ΔH-TS＞0，所以反应一定吸热ΔH＞0，C正确； D．冰在室温下自动熔化成水的过程，ΔS＞0，是熵增过程，D错误； 故答案为：C。 5．（25-26高二上·山东·期中）下列说法错误的是 A．非自发反应一定条件下也能发生 B．熵增的放热反应不一定能实际发生 C．催化剂是通过改变速率常数来改变速率的 D．升高温度和增大压强均可增大反应物分子中活化分子的百分数 【答案】D 【详解】A．非自发反应需要外界持续做功才能进行，如电解水，故在特定条件下可以发生，A正确； B．熵增且放热的反应理论上自发（），但可能因动力学因素（如高活化能）无法实际进行，B正确； C．催化剂通过降低活化能改变速率常数，从而影响反应速率，C正确； D．升高温度增加活化分子百分数，但增大压强（如压缩体积）仅增加单位体积内活化分子数，不改变百分数，D错误； 故答案选D。 6．（25-26高二上·全国·周测）研究化学反应进行的方向对于反应设计等具有重要意义，下列说法正确的是 A．的反应在温度低时不能自发进行 B．在其他外界条件不变的情况下，汽车排气管中使用催化剂，可以改变产生尾气的反应方向 C．反应常温下能自发进行，则该反应的 D．一定温度下，反应的 【答案】D 【详解】A．ΔH<0、ΔS>0的反应在任何温度下均满足ΔG=ΔH−TΔS<0，因此总能自发进行，温度低时也能自发，A错误； B．催化剂仅改变反应速率，不影响反应方向，无法改变ΔG，因此不能改变反应方向，B错误； C．该反应生成固体，气体物质的量减少，ΔS<0。常温下自发（ΔG<0），需满足ΔH−TΔS<0，即ΔH必须为负值，故ΔH>0的说法错误，C错误； D．MgCl2分解为Mg和Cl2是吸热反应（ΔH>0），且生成气体导致熵增（ΔS>0），D正确； 故选D。 7．（24-25高二上·山东济宁·期中）下列说法正确的是 A．标准状况下，2g完全燃烧生成液态水，放出285.8kJ热量，则燃烧热的热化学方程式为：   B．C(石墨，s)=C(金刚石，s)  ，则金刚石比石墨稳定 C．反应在室温下可自发进行，则该反应的 D．反应  ，当反应放出9.2kJ热量时，转移电子数为0.6 【答案】D 【详解】A．氢气的燃烧热是1mol氢气完全燃烧生成液态水放出的热量，标准状况下，2g氢气完全燃烧生成液态水，放出285.8kJ热量，则氢气燃烧热的热化学方程式为：，故A错误； B．由热化学方程式可知，石墨转化为金刚石的反应为金刚石的能量高于石墨的吸热反应，物质的能量越高越不稳定，则石墨比金刚石稳定，故B错误； C．由热化学方程式可知，氨气与氯化氢反应生成氯化铵的反应是熵减的反应，在室温下可自发进行，说明反应ΔH—TΔS＜0，则该反应是焓变小于0的放热反应，故C错误； D．由热化学方程式可知，合成氨反应放出9.2kJ热量时，反应消耗氮气的物质的量为0.1mol，转移电子的数目为0.6NA，故D正确； 故选D。 8．（25-26高二上·山东淄博·阶段检测）下列对于反应的预测正确的是 选项 化学反应方程式 已知条件 预测 A 室温下不能自发进行 B ，低温下自发反应 可以等于3 C 高温下才能自发反应 D ，能自发反应 A．A B．B C．C D．D 【答案】B 【详解】A．该反应生成气体，熵增（），室温下不能自发说明，故，A错误； B．若x=3，反应气体减少（），但，低温时主导，满足，x可以等于3，B正确； C．反应气体增加（），高温下自发需，此时应，C错误； D．且反应自发，需且高温下，D错误； 故答案选B。 9．（2025高二上·湖南·专题练习）我国提出努力争取在2060年前实现碳中和，碳中和的关键是的转化、回收和重整。 I．以与为原料可合成尿素已知： ①   ②   ③   (1)写出和合成尿素和液态水的热化学方程式___________。 (2)该反应在___________(填“高温”“低温”或“任意温度”)下可自发进行。 II．转化为甲醇。 (3)用来生产燃料甲醇的某些化学键的键能数据如下表： 化学键 C-C C-H H-H C-O C=O H-O 键能/kJ·mol-1 348 413 436 358 750 463 则  ___________。 【答案】(1)   (2)低温 (3)-178kJ/mol 【详解】（1）根据盖斯定律，① ② ③，合成尿素的反应=①+②-③，ΔH=(-159.5+116.5-44.0)kJ/mol，热化学方程式为： （2）反应为放热的熵减反应，根据ΔH-TΔS<0反应可以自发进行，则反应在低温下可以自发进行； （3），根据反应热等于反应物的键能之和与生成物的键能之和的差值可得：。 10．（25-26高二上·全国·课后作业）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。 11．（24-25高三上·山东泰安·期末）甲烷-甲醇-碘甲烷热化学循环如图(图中各物质均为气态)所示。下列说法错误的是 A．反应①的 B．①②③④均发生氧化还原反应 C．反应③在高温下能自发进行，则其 D．上述热化学循环实现了水的分解 【答案】C 【分析】甲烷-甲醇-碘甲烷热化学循环图中，反应①为CH4+H2O=CO+3H2，反应②为CO+2H2=CH3OH，反应③为4CH3OH+2I2=4CH3I+O2+2H2O，反应④为2CH3I+H2O=CH3OH+CH4+I2。 【详解】A．反应①为CH4+H2O=CO+3H2，，A正确； B．反应①②③④中，均有单质参加反应或有单质生成，均存在元素化合价的变化，均发生氧化还原反应，B正确； C．反应③为4CH3OH(g)+2I2(g)=4CH3I(g)+O2(g)+2H2O(g)，其∆S＞0，在高温下能自发进行，不能确定其∆H的正负，C错误； D．上述热化学循环的总反应为2H2O2H2↑+O2↑，实现了水的分解，D正确； 故选C。 12．（23-24高二上·江苏连云港·期末）资源利用和环境保护是人类社会可持续发展的基础。 (1)选择性催化还原(SCR)技术是目前应用最广泛的降低内燃机排放技术，原理如图所示： ①尿素SCR技术(路径a)。 已知在中发生尿素的热解与水解： 尿素受热分解：(异氰酸)； 异氩酸水解：。 在发动机低负荷或低速空载时，柴油机排气的温度只有150℃或者更低，可造成的问题是___________。 ②固态铵SCR(路径b)技术在机外加热铵盐产生氨气。在S中发生的反应为，每生成时，反应转移的电子数为___________。 ③固态铵SCR技术相对于尿素SCR技术的优点是___________。 (2)在贵金属催化剂表面进行CO还原NO也是去除氮氧化物的方法之一，反应机理如图所示。 ①生成的总反应为___________。 ②图中虚线框内还原转化为反应机理可描述为___________。 (3)为减少排放，促进碳中和，在化工生产中，常用溶液捕捉烟气中的，过程如图所示。 ①“热解”的化学反应方程式为___________。 ②捕捉时常使用溶液吸收，而不使用更廉价的或溶液，试从资源综合利用与物质性质及转化的角度分析原因___________。 【答案】(1) 发动机低温排气时，尿素无法分解，转化效率低；同时未分解的尿素水溶液随尾气排放到大气中造成二次污染 3mol 通过电加热器直接加热铵盐产生氨气，不受发动机排气温度限制 (2) NO被吸附在贵金属的表面，同时发生键的解离，断裂为氮原子和氧原子，被贵金属吸附过来的结合氧原子转化为 (3) 吸收后转化为，加热又能释放出，可作为副产品回收，可循环利用，而吸收后不易再生(再生成本高)；同温同压下，饱和溶解度大于，浓度更大，吸收效率更高且更彻底 【详解】（1）①尿素200℃分解，发动机低温排气时，尿素无法分解，转化效率低；同时未分解的尿素水溶液随尾气排放到大气中造成二次污染； ②由反应的化合价变化可知，还原剂只有NH3，当生成4molN2时转移4×3mol=12mol电子，则每生成1mol时，反应转移的电子数为3mol； ③固态铵SCR技术相对于尿素SCR技术而言，通过电加热器直接加热铵盐产生氨气，不受发动机排气温度限制。 （2）①由反应原理图可以看出，NO和CO是反应物，N2和CO2是生成物，其总反应为； ②由反应机理示意图可以看出，图中框线内NO被吸附在贵金属的表面，同时发生键的解离，断裂为氮原子和氧原子，被贵金属吸附过来的结合氧原子转化为； （3）①“吸收”时，二氧化碳与碳酸钾反应产生碳酸氢钾，而“热解”后产生碳酸钾和二氧化碳，也可知热解的物质是，化学反应方程式为：； ②捕捉时常使用溶液吸收，而不使用更廉价的或溶液，原因：吸收后转化为，加热又能释放出，可作为副产品回收，可循环利用，而吸收后不易再生(再生成本高)；同温同压下，饱和溶解度大于，浓度更大，吸收效率更高且更彻底。 第1页，共2页 第1页，共2页 学科网（北京）股份有限公司 $ 教学目标 1.通过对日常生活中自发进行的过程的认知，知道化学反应是有方向的，知道化学反应的方向与反应的焓变和熵变有关。 2.认识焓判据和熵判据的局限性，会用ΔH－TΔS判断反应正向自发进行的趋势。 重点和难点 重点：用焓变与熵变综合判断反应方向 难点：用ΔH－TΔS判断反应能否正向自发 知识点1 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。 1. 下列关于自发过程的叙述正确的是（ ） 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 2. 下列过程属于非自发的是（ ） A.水由高处向低处流 B.室温下水结成冰 C.气体从高密度处向低密度处扩散 D.煤气的燃烧 3. 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 命题点2 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 (1)概念：反应产物的总熵与反应物的总熵之差。 (2)计算式：ΔS=S(反应产物）-S(反应物） (3)嫡增加反应：产生气体、气体物质的量增大的反应 3、反应熵变与反应方向 (1)二者关系 自发进行的化学反应大多数是嫡增加的反应，也有些是嫡减小的反应。 (2)结论：不能仅用反应熵变来判断反应能否自发进行。 【易错提醒】 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。 1. 在图①中A、B两个容器里，分别收集着两种不同的理想气体。若将中间活塞打开，两种气体分子立即都占有了两个容器(如图②)。下列关于此过程的说法错误的是（ ） A．此过程是体系从混乱程度小向混乱程度大变化的过程，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 2. 下列诗词中，包含ΔH>0、ΔS>0的化学变化的是（ ） A.日照香炉生紫烟，遥看瀑布挂前川 B.千锤万凿出深山，烈火焚烧若等闲 C.春蚕到死丝方，蜡炬成灰泪始干 D.美人首饰侯王印，尽是沙中浪底来 3. 下列有关水汽变成雨的过程中焓变和熵变的判断正确的是（ ） A.ΔH<0，ΔS<0 B.ΔH<0，ΔS>0 C.ΔH>0，ΔS>0 D.ΔH>0，ΔS<0 4. 下列说法不正确的是（ ） A．Na与H2O的反应是熵增的放热反应，该反应能自发进行 B．某吸热反应能自发进行，则该反应是熵增反应 C．碳酸铵[2CO3]在室温下就能自发地分解产生氨气是因为外界给予了能量 D．CO(g)＋2H2(g)===CH3OH(l)是一个熵减反应 5. 关于反应3O2(g)===2O3(g)，反应过程中能量的变化如图所示，下列有关该反应的ΔH、ΔS的说法中正确的是（ ） A.ΔH＜0　ΔS＜0 B.ΔH＞0　ΔS＜0 C.ΔH<0　ΔS>0 D.ΔH＞0　ΔS＞0 命题点3 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 ΔH－TΔS＜0 反应正向能自发进行 ΔH－TΔS=0 反应达到平衡状态 ΔH－TΔS>0 反应正向不能自发进行 (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（假设反应的焓变、熵变不随温度的改变而变化） 化学反应 ΔH/(kJ·mol－1) ΔS/(J·mol－1·K－1) ΔG的大小 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。 【易错提醒】 利用自由能公式计算反应自发进行的最低温度 若题目提供了ΔH和ΔS的数据，可利用ΔG＝ΔH－TΔS<0，来计算反应自发进行的最低温度。计算时注意以下两点： ①给出的ΔH的单位通常为kJ/mol，ΔS的单位通常为J/(mol·K)，进行计算时要将二者的单位统一，即将ΔS的单位换算为kJ/(mol·K)或将ΔH的单位换算为J/mol，再代入数值进行计算。 ②温度用绝对温度K，而不能用℃，其中T＝(273＋t) K。 1. 下列叙述不正确的是（ ） A．混乱度减小的吸热反应一定不能自发进行 B．在温度、压强一定条件下，自发反应总是向ΔG＝ΔH－TΔS＜0的方向进行 C．碳酸氢钠加热可以分解，因为升高温度利于熵增的方向自发进行 D．水结冰的过程不能自发进行的原因是熵减的过程，改变条件也不可能自发进行 2. 化学反应进行的方向是一个比较复杂的问题。下列有关说法正确的是（ ） A.反应2NO(g)＋O2(g)2NO2(g)的ΔS>0 B.ΔH<0或ΔS>0的反应一定能自发进行 C.1 mol H2O在不同状态时的熵值：S[H2O(g)]<S[H2O(s)] D.ΔS＞0、ΔH>0的反应能否自发进行与温度有关 3. 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，ΔS>0 4. 2NH3(g)N2(g)＋3H2(g)　ΔH＝＋90.8 kJ·mol－1　ΔS＝198.9 J·mol－1·K－1，在下列哪些温度下反应能自发进行？________(填标号)。 A.25 ℃ B.125 ℃ C.225 ℃ D.325 ℃ 5. 在电子工业中，清洗硅片上的SiO2(s)的反应是SiO2(s)＋4HF(aq)===SiF4(g)＋2H2O(g)　ΔH(298.15 K)＝－94.0 kJ/mol　 ΔS(298.15 K)＝－75.8 J/(mol·K) 设ΔH和ΔS不随温度变化，则此反应能自发进行的最高温度大约为_______(填标号)。 ①1.24×106 K 　②1.24×103 K　 ③3.36×103 K　 ④2.48×103 K 1．（25-26高二上·山东·课后作业）下列生活中的自发过程能用熵判据解释的是（ ） A．自然界中水由高处往低处流 B．低于0 ℃时水变成冰 C．墨水滴到水中会扩散到整个水体 D．铁器暴露在潮湿的空气中会生锈并放出热量 2．（25-26高二上·山东济宁·阶段检测）美国亚利桑那州大学和阿贡国家实验室的科学家最近设计出生产氢气的人造树叶，原理为。有关该反应的说法不正确的是（ ） A． B． C．太阳能转变为化学能 D．氢能是理想的绿色能源 3．（20-21高二上·安徽六安·期中）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． 4．（24-25高二上·山东烟台·阶段检测）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．非自发反应在任何情况下都不会发生反应 C．常温下，反应C(s)+CO2(g)2CO(g)不能自发进行，则该反应的＞0 D．冰在室温下自动熔化成水，这是熵减少的过程 5．（25-26高二上·山东·期中）下列说法错误的是（ ） A．非自发反应一定条件下也能发生 B．熵增的放热反应不一定能实际发生 C．催化剂是通过改变速率常数来改变速率的 D．升高温度和增大压强均可增大反应物分子中活化分子的百分数 6．（25-26高二上·全国·周测）研究化学反应进行的方向对于反应设计等具有重要意义，下列说法正确的是（ ） A．的反应在温度低时不能自发进行 B．在其他外界条件不变的情况下，汽车排气管中使用催化剂，可以改变产生尾气的反应方向 C．反应常温下能自发进行，则该反应的 D．一定温度下，反应的 7．（24-25高二上·山东济宁·期中）下列说法正确的是（ ） A．标准状况下，2g完全燃烧生成液态水，放出285.8kJ热量，则燃烧热的热化学方程式为：   B．C(石墨，s)=C(金刚石，s)  ，则金刚石比石墨稳定 C．反应在室温下可自发进行，则该反应的 D．反应  ，当反应放出9.2kJ热量时，转移电子数为0.6 8．（25-26高二上·山东淄博·阶段检测）下列对于反应的预测正确的是（ ） 选项 化学反应方程式 已知条件 预测 A 室温下不能自发进行 B ，低温下自发反应 可以等于3 C 高温下才能自发反应 D ，能自发反应 9．（2025高二上·湖南·专题练习）我国提出努力争取在2060年前实现碳中和，碳中和的关键是的转化、回收和重整。 I．以与为原料可合成尿素已知： ①   ②   ③   (1)写出和合成尿素和液态水的热化学方程式_____________________________________________________。 (2)该反应在___________(填“高温”“低温”或“任意温度”)下可自发进行。 II．转化为甲醇。 (3)用来生产燃料甲醇的某些化学键的键能数据如下表： 化学键 C-C C-H H-H C-O C=O H-O 键能/kJ·mol-1 348 413 436 358 750 463 则  ___________。 10．（25-26高二上·全国·课后作业）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. 11．（24-25高三上·山东泰安·期末）甲烷-甲醇-碘甲烷热化学循环如图(图中各物质均为气态)所示。下列说法错误的是（ ） A．反应①的 B．①②③④均发生氧化还原反应 C．反应③在高温下能自发进行，则其 D．上述热化学循环实现了水的分解 12．（23-24高二上·江苏连云港·期末）资源利用和环境保护是人类社会可持续发展的基础。 (1)选择性催化还原(SCR)技术是目前应用最广泛的降低内燃机排放技术，原理如图所示： ①尿素SCR技术(路径a)。 已知在中发生尿素的热解与水解： 尿素受热分解：(异氰酸)； 异氩酸水解：。 在发动机低负荷或低速空载时，柴油机排气的温度只有150℃或者更低，可造成的问题是___________________________________________________________________________________________________。 ②固态铵SCR(路径b)技术在机外加热铵盐产生氨气。在S中发生的反应为，每生成时，反应转移的电子数为___________。 ③固态铵SCR技术相对于尿素SCR技术的优点是________________________________________________________。 (2)在贵金属催化剂表面进行CO还原NO也是去除氮氧化物的方法之一，反应机理如图所示。 ①生成的总反应为______________________________________________。 ②图中虚线框内还原转化为反应机理可描述为________________________________________________。 (3)为减少排放，促进碳中和，在化工生产中，常用溶液捕捉烟气中的，过程如图所示。 ①“热解”的化学反应方程式为___________________________________________________。 ②捕捉时常使用溶液吸收，而不使用更廉价的或溶液，试从资源综合利用与物质性质及转化的角度分析原因____________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________。 第1页，共2页 第1页，共2页 学科网（北京）股份有限公司 $