2.3 化学反应的方向（讲义）化学人教版选择性必修1

第二章 化学反应速率与化学平衡 第三节 化学反应的方向 课标要点 1.了解判断化学反应进行方向的三个判据，构建判断化学反应自发性的思维方法模型。 2.科学态度与社会责任：根据三个判据的发展过程，理解科学知识的曲折发展历程，增强对化学反应自发性研究重要意义的认识。 学习重难点 重点：焓判据与熵判据。 难点：焓减、熵增与化学反应方向的关系。 知识点 自发过程与自发反应 1．自发过程 (1)含义 在一定条件下，不需要______________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_______状态(体系对外部做功或释放热量) ②在密闭条件下，体系有从_______自发地转变为_______的倾向性(无序体系更加稳定)。 (3)举例：高山流水，自由落体，冰雪融化，电流总是从电势高的地方向电电势低的地方流动，钢铁生锈。 2．自发反应 (1)定义：在给定条件下，可以_______地进行到显著程度的化学反应。 (2)自发反应的特征 ①具有______________，即反应的某个方向在一定条件下是自发的，则其逆反应在该条件下肯定不自发。 ②体系趋向于从______________状态转变为______________状态。 ③体系趋向于从______________转变为______________。 (3)举例：钢铁生锈，Zn与CuSO4溶液反应生成Cu。 特别提醒 1.不能认为自发反应都是不需要任何条件就能发生的，自发反应的“一定的条件”，可以是一定的温度和压强，可以是“点燃、光照、加热、高温”等给反应物提供能量的条件，“外界帮助”指通电、放电等，如氢气的燃烧是自发的通过需点燃才能发生；也不能认为非自发反应在任何条件下都是不能发生的，如NaCl在通电条件可分解生成Na和Cl2。 2.不能认为自发反应应用普通，非自发反应没有应用价值。将电能、热能转化为化学能的许多非自发反应是制备物质的重要反应，如电解法去冶炼钠、镁、铝和制取氯气等。 3.反应能否自发进行与反应速率无关。 随学随练 1．下列关于自发过程的叙述中，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．下列反应属于非自发反应的是( ) A．钠与水反应 B．氢气在氧气中燃烧生成水 C．水分解变成氢气和氧气 D．氨气和氯化氢相遇变成氯化铵 3．下列过程是非自发的是( ) A．水由高处向低处流 B．氯气和溴化钾溶液的反应 C．铁在潮湿空气中生锈 D．室温下水结成冰 知识点 焓变、熵变与反应方向 1．焓判据 (1)放热反应过程中体系能量_______，因此具有_______进行的倾向，科学家提出用_______(能量变化)来判断反应进行的方向，这就是___________(能量判据)。 (2)焓变与化学反应进行方向的关系 ①多数放热反应是自发进行的。例如燃烧反应、中和反应等。 ②有些吸热反应也可以自发进行，如：2N2O5(g)4NO2(g)＋O2(g)　ΔH＝＋109.8 kJ·mol－1。 结论：反应的焓变是与反应进行方向有关的因素之一，但不是决定反应能否自发进行的唯一因素。 2．熵 (1)定义：在密闭体系条件下，体系有从有序自发地转变为无序的倾向，这种推动体系变化的因素称为_______。符号为_______。常用单位为J/(mol·K) (2)实质：熵是衡量体系__________大小的物理量。熵值越大，体系的混乱度越大。 (3)影响熵大小的因素 A．同一条件下，不同的物质熵值不同； B．同一物质的熵值与其存在状态有关，如对相同量的同一物质而言：S(g)＞S(l)； C．与物质的量的关系：同一条件下，物质的量越大，分子数越多，熵值越大。 3．熵变 (1)定义：发生化学反应时物质熵的变化称为熵变，符号为_______； 反应熵变(△S)=_______总熵-_______总熵。 (2)熵变规律：对于有气体参加的反应(气体可以是反应物也可以是生成物)且气态物质的物质的量增大的化学反应，其熵变通常是正值，是熵_______的反应；反之，气态物质的物质的量减小的化学反应，其熵变通常是负值，是熵_______的反应。 4．熵判据 (1)定义 在与外界隔离的体系中，自发过程将导致体系的熵增大，即熵变大于0，这个原理称为_______原理。在用来判断反应过程的方向时称为熵判据。 (2)自发反应与熵变的关系 许多熵增大的反应在常温常压下可以自发进行；少数熵减小的反应在一定条件下也可以自发进行。说明反应的熵变是与反应进行方向有关的因素之一，但不是决定反应能否自发进行的唯一因素。 特别提醒 焓变和熵变都只取决于体系的始态和终态，与变化的途径无关。 随学随练 1．对于化学反应方向的判断，下列说法中正确的是(　　) A．温度、压强一定时，放热的熵减小的反应一定能自发进行 B．温度、压强一定时，焓因素和熵因素共同决定一个化学反应的方向 C．反应焓变是决定反应能否自发进行的唯一因素 D．固体的溶解过程与熵变无关 2．已知：(NH4)2CO3(s)===NH4HCO3(s)＋NH3(g)　ΔH＝＋74.9 kJ·mol－1，下列说法正确的是(　　) A．该反应中熵变、焓变皆大于0 B．该反应是吸热反应，因此一定不能自发进行 C．碳酸盐分解反应中熵增加，因此任何条件下所有碳酸盐分解一定能自发进行 D．能自发进行的反应一定是放热反应，不能自发进行的反应一定是吸热反应 3．下列反应在常温下能自发进行，且既能用焓判据又能用熵判据解释的是(　　) A．HCl(g)+NH3(g)=NH4Cl(s) B．C(s)+CO2(g)=2CO(g) C．2Na2O2+2H2O=4NaOH+O2↑ D．Ba(OH)2·8H2O+2NH4Cl=BaCl2+2NH3↑+10H2O 知识点 化学反应进行方向的复合判据(重点) 1．复合判据：ΔH－TΔS_______0，反应正向自发进行 (1)适用条件：恒温恒压 (2)局限性：只能判断反应发生的可能性，不能判断反应是否实际发生 2．温度对反应方向的影响 (1)当ΔH＜0，ΔS＞0时，ΔG＜0，反应_______进行。 (2)当ΔH＞0，ΔS＜0时，ΔG＞0，反应______________进行。 (3)当ΔH＞0，ΔS＞0或ΔH＜0，ΔS＜0时，反应是否自发进行与_______有关，在一定温度下可使ΔG＝0，即反应达平衡状态。 (4)ΔH<0、ΔS<0时，则ΔH-TΔS在较低温度时可能_______零，所以_______有利于反应自发进行。图解如下： 3．反应自发进行的最低或最高温度的计算 (1)计算依据：△H－T△S≤0 ①若△S＞0，则T_______，为_______温度 ②若△S＜0，则T_______，为_______温度 (2)注意单位的换算 ①△S的单位为：______________ ②△H的单位为：______________ ③T的单位为：_______ 4．在用判据ΔH－TΔS判断时要注意ΔH与ΔS的单位的差别，需要转换。 (1)不能片面地用焓判据、熵判据孤立判断。 (2)不能忽视温度在大多数化学反应方向判断中的作用。 (3)不能错误认为“自发反应”不需要任何条件。 (4)不能忽视ΔH、T、ΔS单位的协调一致。 教材延伸 (1)根据ΔH－TΔS＜0判断的只是反应能否自发进行的可能性，具体的反应能否实际发生，还涉及到化学反应速率的问题。 (2)自发反应不是看是否需要条件，而是看是否需要持续施加外力(如加热等)；有的需要一定条件引发反应，一旦反应后即可自发进行。如：碳的燃烧需要点燃。 (3)一般的，如果一个过程是自发的，则其逆过程就是非自发的。非自发过程要想发生，则必须对它做功，如利用水泵可将水从低处抽向高出，通电可将水分解生成氢气和氧气。 随学随练 1．(2026·安徽亳州高二阶段检测)对于一定条件下的化学反应，下列说法正确的是( ) A．ΔH＜0的反应能自发进行，ΔH＞0的反应不能自发进行 B．ΔH＜0，ΔS＜0的反应在高温时一定能自发进行 C．ΔH＜0，ΔS＞0的反应一定能自发进行 D．ΔH＞0，ΔS＞0的反应在低温时一定能自发进行 2．反应：CH3OH(l)＋NH3(g)===CH3NH2(g)＋H2O(g)在某温度下自发向右进行，若反应的|ΔH|＝17 kJ·mol－1，|ΔH－TΔS|＝17 kJ·mol－1，则下列选项正确的是(　　) A．ΔH＞0，ΔH－TΔS<0 B．ΔH<0，ΔH－TΔS＞0 C．ΔH＞0，ΔH－TΔS＞0 D．ΔH<0，ΔH－TΔS<0 3．下列反应在任何温度下均能自发进行的是(　　) A．2N2(g)＋O2(g)===2N2O(g)　ΔH＝＋163 kJ·mol－1 B．Ag(s)＋Cl2(g)===AgCl(s)　ΔH＝－127 kJ·mol－1 C．HgO(s)===Hg(l)＋O2(g)　ΔH＝＋91 kJ·mol－1 D．H2O2(l)===O2(g)＋H2O(l)　ΔH＝－98 kJ·mol－1 拓展 自由能与化学反应 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：ΔG＝ΔH－TΔS 2．自由能与化学反应进行方向的关系 ΔG<0时，反应_______自发进行； ΔG＝0时，反应处于_______状态； ΔG>0时，反应_______自发进行。 3．象限法判断化学反应进行的方向 △H＞0，△S＜0 在高温下能自发进行 △H＜0，△S＞0 在任何温度下都能自发进行 △H＞0，△S＜0 在任何温度下都不能自发进行 △H＜0，△S＜0 在低温下能自发进行 4.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。 活学活用 1．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。现把白锡制成的器皿放在0 ℃、100 kPa的室内存放，它会不会变成灰锡而不能再继续使用(已知：在0 ℃、100 kPa条件下白锡转化为灰锡的反应焓变和熵变分别为ΔH＝－2 180.9 J·mol－1，ΔS＝－6.61 J·mol－1·K－1)(　　) 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 2．下列反应中，一定不能自发进行的是(　　) A．2KClO3(s)===2KCl(s)＋3O2(g)　ΔH＝－78.03 kJ·mol－1　ΔS＝＋1 110 J·mol－1·K－1 B．CO(g)===C(s，石墨)＋O2(g)　ΔH＝＋110.05 kJ·mol－1　ΔS＝－89.36 J·mol－1·K－1 C．4Fe(OH)2(s)＋2H2O(l)＋O2(g)==4Fe(OH)3(s)　ΔH＝－444.3 kJ·mol－1　ΔS＝－280.3 J·mol－1·K－1 D．NH4HCO3(s)＋CH3COOH(aq)==CO2(g)＋CH3COONH4(aq)＋H2O(l)　ΔH＝＋37.30 kJ·mol－1　ΔS＝＋184.05 J·mol－1·K－1 3．化学反应方向的综合判据是判断反应能否白专进行的关键。由于反应的焓变、熵变随温度的变化较小，假设它们不随温度变化，根据下表数据。 化学反应 AH/kJ·mol—1 ① -98 57.2 ② 393.5 -2.86 ③ -176 -285 (1)根据表中数据可知：反应①在 下(填“高温”、“低温”、“任何温度)正向能自发进行。 (2)有人提出采用适当的催化剂，用热分解法分解CO2，以减少CO2的排放，你认为是否可行？ (填“是”或“否”)。阐述判断的理由 。 (3)利用综合判据，计算反应③能正向自发进行的温度范围 。(写出过程) 拓展 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。计算时要注意以下两点： (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。 活学活用 1．已知在100 kPa、298.15 K时石灰石分解反应： CaCO3(s)=CaO(s)+CO2(g)　ΔH=178.3 kJ·mol-1 ΔS=160.4 J·(mol·K)-1，则： (1)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”)成为反应方向的决定因素。  (3)若温度能决定反应方向，则该反应自发进行的最低温度为　　　　。  2．有A、B、C、D四个反应： 反应 A B C D ΔH/(kJ·mol-1) 10.5 1.80 -126 -11.7 ΔS/(J·mol-1·K-1) 30.0 -113.0 84.0 -105.0 (1)在任何温度下都能自发进行的反应是______； (2)任何温度下都不能自发进行的反应是______； (3)另两个反应中，在温度高于______℃时可自发进行的反应是______；在温度低于______℃时可自发进行的反应是______。 3．已知甲烷隔绝空气在不同温度下有可能发生如下两个裂解反应：①CH4(g)C(s)+2H2(g)；②2CH4(g)C2H2(g)+3H2(g)某同学为了得到用天然气制取炭黑的允许温度范围和最佳温度，在图书馆中查到了如下热力学数据： 反应①的ΔH(298 K)=+74.848 kJ·mol-1，ΔS(298 K)=+80.674 J·mol-1·K-1。 反应②的ΔH(298 K)=+376.426 kJ·mol-1，ΔS(298 K)=+220.211 J·mol-1·K-1。 已知焓变和熵变随温度变化很小。请参考上述信息，回答下列问题： (1)这两个反应在　　　(填“高温”或“低温”)下自发进行。  (2)反应①在常温下　　　　(填“能”或“不能”)自发进行。  (3)制取炭黑的允许温度范围为　　　　。  (4)为了提高甲烷的炭化程度，下面四个温度中最合适的是　　　　(填字母)  A．905.2 K B．927 K C．1273 K D．2000 K 题型 熵变 ▌例1 下列关于化学反应的熵变的叙述正确的是(　　) A．化学反应的熵变与反应的方向无关 B．化学反应的熵变直接决定了反应的方向 C．熵值增大的反应都是混乱度增大的反应 D．熵值增大的反应都能自发进行 解题贴士 (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。 ▌对点练1-1 下列对熵变的判断中不正确的是(　　) A．少量的食盐溶解于水中：ΔS＞0 B．纯碳和氧气反应生成CO(g)：ΔS＞0 C．气态水变成液态水：ΔS＞0 D．CaCO3(s)受热分解为CaO(s)和CO2(g)：ΔS＞0 ▌对点练1-2 下列说法完全正确的是( ) A．自发进行的反应均是熵增反应 B．ΔS 为正值的反应均能自发进行 C．物质的量增加的反应，ΔS为正值 D．CaCO3(s)受热分解为 CaO(s)和 CO2(g)的过程ΔS>0 题型 化学反应方向的判断 ▌例2 下列关于化学反应方向及其判据的说法中正确的是( ) A．1molSO3在不同状态时的熵值：S[SO3(s)]>S[SO3(1)]>S[SO3(g)] B．常温下，反应C(s)+CO2(g)=2CO(g)不能自发进行，则该反应的ΔH>0 C．放热反应都可以自发进行，而吸热反应不能自发进行 D．2KClO3(s)=2KCl(s)+3CO2(g) ΔH>0能否自发进行与温度无关 解题贴士 复合判据：ΔG=ΔH-TΔS 体系的自由能变化(符号为ΔG，单位为kJ·mol-1)综合考虑了焓变和熵变对体系的影响，可用作化学反应自发进行的判据，ΔG=ΔH-TΔS。 (1)当ΔH<0，ΔS>0时，反应自发进行。 (2)当ΔH>0，ΔS<0时，反应不能自发进行。 (3)当ΔH>0，ΔS>0或ΔH<0，ΔS<0时，反应是否自发进行与温度有关，一般低温时以焓变影响为主，高温时以熵变影响为主。 即当ΔH>0，ΔS>0时，高温下自发进行，低温时不自发；当ΔH<0，ΔS<0，低温时自发进行，高温时不自发。 ▌对点练2-1 某反应2AB(g)C(g)＋3D(g)在高温时能自发进行，其逆反应在低温时能自发进行，则该反应的正反应的ΔH、ΔS应为(　　) A．ΔH＜0、ΔS＞0 B．ΔH＜0、ΔS＜0 C．ΔH＞0、ΔS＞0 D．ΔH＞0、ΔS＜0 ▌对点练2-2 下列对化学反应预测正确的是(　　) 选项 化学反应方程式 已知条件 预测 A M(s)=X(g)＋Y(s) ΔH>0 它是非自发反应 B W(s)＋xG(g)=2Q(g) ΔH<0，自发反应 x可能等于1、2、3 C 4X(g)＋5Y(g)=4W(g)＋6G(g) 能自发反应 ΔH一定小于0 D 4M(s)＋N(g)＋2W(l)=4Q(s) 常温下，自发进行 ΔH>0 基础通关 1．下列不属于自发进行的变化是( ) A．红墨水加到清水使整杯水变红 B．冰在室温下融化成水 C．电解饱和食盐水 D．铁器在潮湿的空气中生锈 2．下列过程属非自发的是(　　) 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．加热铁棒一端，热量传向另一端 3．.以下说法中正确的是(　　) A．所有∆H<0的反应均是自发反应 B．高锰酸钾加热分解是一个熵减小的过程 C．冰在室温下自动熔化成水，是熵增的过程 D．自发进行的反应一定能迅速进行 4．下列关于焓判据和熵判据的说法中，不正确的是(　　) A．放热的自发过程可能是熵减小的过程，吸热的自发过程一定为熵增加的过程 B．由焓判据和熵判据组合成的复合判据更适合判断所有过程的自发性 C．在室温下碳酸钙的分解反应不能自发进行，但同样是这个吸热反应，其在较高温度(1200 K)下能自发进行 D．放热过程(ΔH<0)或熵增加(ΔS>0)的过程一定是自发的 5．下列对熵的理解不正确的是(　　) A．同种物质气态时熵值最大，固态时熵值最小 B．体系越有序，熵值越小；越混乱，熵值越大 C．与外界隔离的体系，自发过程将导致体系的熵减小 D．25 ℃、1.01×105 Pa时，2N2O5(g)===4NO2(g)＋O2(g)是熵增反应 6．下列说法正确的是(　　) A．吸热反应不可以自发进行 B．同种物质固态时，熵值最大 C．能够自发进行的反应一定是熵增的过程 D．铁在潮湿的空气中生锈的过程是自发的 7．以下判断正确的是(　　) A．CaCO3(s)=CaO(s)+CO2(g)△H=+178.5kJ·mol-1，该反应低温才能自发 B．通常化学反应的△S越大，越有利于反应自发进行，所以△S＞0时反应必能自发 C．常温下，反应A(s)+B(g)=2X(g)不能自发进行，则该反应的ΔH＞0 D．化学反应的速率越大，表明反应的活化能越小，故反应进行的程度就越大 8．关于化学反应进行的方向，下列叙述正确的是(　　) A．能自发进行的反应一定是熵增的过程 B．自由能变化G＜0的化学反应一定能迅速进行 C．凡是放热反应都是自发的，因为吸热反应都是非自发的 D．NH4Cl(s)=NH3(g)+HCl(g)在室温下不能自发进行，说明该反应的H＞0 9．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．自发反应的现象一定非常明显，非自发反应的熵一定减小 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 10．下列说法正确的是( ) A．放热反应都能自发进行，吸热反应都不能自发进行 B．电解水为自发反应 C．反应NH3(g)＋HCl(g)===NH4Cl(s)在室温下可自发进行，则该反应的ΔH＞0 D．W(s)＋xG(g)===2Q(g) ΔH＜0，能自发进行，x可能等于1 11．下列变化过程的焓变(△H)和熵变(△S)均大于零的是( ) A．H2O(g)→H2O(l) B．N2(g)+O2(g)=2NO(g) C．2H2O2(l)=2H2O(l)+O2(g) D．Ag+(aq)+Cl-(aq)=AgCl(s) 12．水凝结成冰的过程中，其焓变和熵变正确的是( ) A．ΔH > 0，ΔS < 0 B．ΔH < 0，ΔS < 0 C．ΔH > 0，ΔS > 0 D．ΔH < 0，ΔS > 0 13．某反应A+B=C+D在低温下能自发进行，在高温下不能自发进行，对该反应过程△H、△S的判断正确的是( ) A．△H＜0，△S＞0 B．△H＞0，△S＞0 C．△H＜0，△S＜0 D．△H＞0，△S＜0 14．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 15．下列说法正确的是(　　) A．自发进行的反应不需要任何条件，就可以发生反应 B．的反应一定能自发进行 C．增大反应物浓度，可增大活化分子百分数，从而增加有效碰撞的次数 D．反应，若正反应的活化能为 kJ⋅mol，逆反应的活化能为 kJ⋅mol，则 kJ⋅mol 16．下列说法正确的是(　　) A．在常温下，放热反应能自发进行吸热反应不能自发进行 B．  ，能自发进行的原因是＞0 C．焓变和熵变均可以单独作为反应自发性的判断依据 D．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 17．下表中内容与结论相对应的是(　　 ) 选项 内容 结论 A H2O(g)变成H2O(l) ΔS>0 B 硝酸铵溶于水可自发进行 该过程的ΔS>0 C 一个反应的ΔH>0，ΔS>0 该反应一定不能自发进行 D H2(g)+F2(g)2HF(g)的ΔH=-546.6 kJ·mol-1，ΔS=+173.8 J·mol-1·K-1 该反应在任意温度下都不能自发进行 18．下列反应在任何温度下都不能自发进行的是(　　) A． B． C． D． 19．(2026·广东江门高二阶段检测)下列对化学反应速率增大原因的分析错误的是( ) A．对有气体参加的反应，缩小容器体积增大压强，使反应物分子活化分子百分数增大 B．向反应体系中加入更高浓度的反应物，使单位体积内活化分子数增多 C．升高温度，使反应物分子中单位体积内活化分子数增多 D．加入适宜的催化剂，使反应物分子中活化分子百分数增大 素养提升 20．(2026·浙江湖州高二期末)反应2SO2(g)＋O2(g)2SO3(g)在V2O5催化作用下分两步进行，能量变化如图，下列说法不正确的是( ) A．升高温度(不影响催化剂活性)，活化分子百分数增大，反应速率加快 B．2 mol SO2(g)和1 mol O2(g)的总能量大于2 mol SO3(g)的总能量 C．第二步反应的热化学方程式：2V2O4(s)＋O2(g)2V2O5(s)  ΔH＝-222kJ·mol−1 D．恒温恒压下，若反应物的物质的量均加倍，平衡后SO3体积分数比原平衡时大 21．(2026·四川绵阳高二阶段检测)H2与ICl的反应分两步完成，其能量曲线如图所示。反应①：2ICl(g)＋H2(g)HCl(g)＋HI(g)，反应②：HCl(g)＋HI(g)2HCl(g)＋I2(g)，下列有关说法不正确的是( ) A．总反应速率快慢由第一步决定 B．反应①、②均是反应物总能量高于生成物总能量 C．2ICl(g)＋H2(g)2HCl(g)＋I2(g)  ΔH＝-218kJ·mol−1 D．温度升高，活化分子百分数增大，反应碰撞概率增大，反应速率加快 22．实现“节能减排”和“低碳经济”的一个重要课题就是如何将CO2转化为可利用的资源。目前工业上有一种方法是用CO2来生产燃料甲醇。一定条件下发生反应：CO2(g)＋3H2(g)CH3OH(g)＋H2O(g)，如图表示该反应过程中能量(单位为kJ·mol－1)的变化。 关于该反应的下列说法中，正确的是(　　) A．ΔH＞0，ΔS＞0 B．ΔH＞0，ΔS＜0 C．ΔH＜0，ΔS＜0 D．ΔH＜0，ΔS＞0 23．闪电时空气中的N2和O2会发生反应：N2(g)＋2O2(g)=2NO2(g) ΔH=＋180.50 kJ·mol-1，ΔS=247.3 J·mol-1·K-1，若不考虑温度对该反应焓变的影响，则下列说法中正确的是(　　) A．在1 000 ℃时，此反应能自发进行 B．在1 000 ℃时，此反应不能自发进行 C．该反应能自发进行的最低温度约为730℃ D．该反应能自发进行的最高温度约为730 K 迁移创新 24．(2026·浙江省北斗星联盟高三一模)下列反应均能自发进行，相关判断不正确的是( ) N2(g)＋O2(g)2NO(g)    ΔH1 2N2H4(l)＋2H2(g)2NH3(g    ΔH2 4NH3(g)＋5O2(g)4NO(g)＋6H2O(l) ΔH3 4NH3(g)＋6NO(g)5N2(g)＋6H2O(l)    ΔH4 4NH3(g)＋3O2(g)2N2(g)＋6H2O(l)    ΔH5 2N2H4(l)＋2NO(g)2N2(g)＋2H2O(l)    ΔH6 A．ΔH3＞ΔH4 B．ΔH3＜0 C．ΔH3＞ΔH5 D．2ΔH6-ΔH4+2ΔH1= 2ΔH2 25．(2026·黑龙江哈尔滨高二期末)工业制硫酸的步骤中接触氧化的反应为2SO2(g)＋O2(g)2SO3(g) ΔH= -198kJ·mol-1。在有、无催化剂条件下SO2氧化成SO3过程中能量的变化如图所示。450℃、V2O5催化时，该反应机理为：反应①：SO2(g)+V2O5(s)SO3(g)+V2O4(s) ΔH1  ；反应②：2V2O4(s)+O2(g)2V2O5(s)  ΔH2。 下列说法正确的是( ) A．反应①的ΔS＜0 B．反应②的ΔH2＞ΔH C．反应②为决速步且ΔH2＜0，故降温有利于加快总反应速率 D．其他条件相同，增大起始O2与SO2的投料比，可提高SO2的平衡转化率 26．已知：CO2氧化C2H6制C2H4的主反应热化学方程式为： 该反应的历程分为如下两步： 反应①： (快反应) 反应②： (慢反应)   下列说法正确的是( ) A．反应①的活化能反应②的活化能 B．相比于提高，提高对主反应速率影响更大 C．将液化分离，可以提高反应物的转化率 D．若反应①的，则该反应自发进行的最高温度T＝1125K 27．在电子工业中，清洗硅片上的的反应是( ) 设和不随温度变化，则此反应能自发进行的最高温度为 A． B． C． D． 28．(1)已知：298 K、101 kPa时，反应CaO(s)+SO2(g)=CaSO3(s)　ΔH=-402.0 kJ·mol-1，ΔH-TΔS=-345.7 kJ·mol-1，若此反应中ΔH和ΔS不随温度变化而变化，则保持此反应自发进行的温度低于　　　　。  (2)已知：H2O(l)=H2O(g)　ΔH=+44.0 kJ·mol-1，ΔS=+118。8 J·mol-1·K-1。则水的沸点是　　　　　　　。  (3)已知在298 K时，由石墨生成金刚石的反应的ΔH=+1.895 kJ·mol-1，ΔH-TΔS=+2.866 kJ·mol-1，又已知石墨的熵S石=+5.694 J·mol-1·K-1，则金刚石的熵S金=　　　　　　　　，这两种碳的同素异形体中更有序的是　　　　。  29．焦炭是重要的还原剂，比如用来提取金属Zn，其中一步反应在1200K下实现：反应(1) ZnO+C→Zn(g)+CO(g)。与碳有关的相关反应和其ΔG如下：反应(a)：C+O2CO2；反应(b)：2C+O22CO；反应(c)：2CO+O22CO2；反应(d)：2Zn+O22ZnO。 提示：ΔG=ΔH-TΔS；ΔG＜0，反应正向自发；ΔG＞0，反应逆向自发；ΔG=0，反应平衡。其中ΔS与混乱度有关，气体相对分子质量越大，结构越复杂，其相应的ΔS也越大。 ①解释为什么是在1200K下进行反应(1)，并说明产物为什么是CO 。 ②如果反应(1)的产物是CO2，温度需要达到 。 ③判断反应(a)的ΔH 0(填“>”、“＜”、“=”)，ΔS 0(填“>”、“＜”) 学科网(北京)股份有限公司1 / 10 学科网（北京）股份有限公司 $ 第二章 化学反应速率与化学平衡 第三节 化学反应的方向 课标要点 1.了解判断化学反应进行方向的三个判据，构建判断化学反应自发性的思维方法模型。 2.科学态度与社会责任：根据三个判据的发展过程，理解科学知识的曲折发展历程，增强对化学反应自发性研究重要意义的认识。 学习重难点 重点：焓判据与熵判据。 难点：焓减、熵增与化学反应方向的关系。 知识点 自发过程与自发反应 1．自发过程 (1)含义 在一定条件下，不需要借助外力作用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(体系对外部做功或释放热量) ②在密闭条件下，体系有从有序自发地转变为无序的倾向性(无序体系更加稳定)。 (3)举例：高山流水，自由落体，冰雪融化，电流总是从电势高的地方向电电势低的地方流动，钢铁生锈。 2．自发反应 (1)定义：在给定条件下，可以自发地进行到显著程度的化学反应。 (2)自发反应的特征 ①具有方向性，即反应的某个方向在一定条件下是自发的，则其逆反应在该条件下肯定不自发。 ②体系趋向于从高能量状态转变为低能量状态。 ③体系趋向于从有序体系转变为无序体系。 (3)举例：钢铁生锈，Zn与CuSO4溶液反应生成Cu。 特别提醒 1.不能认为自发反应都是不需要任何条件就能发生的，自发反应的“一定的条件”，可以是一定的温度和压强，可以是“点燃、光照、加热、高温”等给反应物提供能量的条件，“外界帮助”指通电、放电等，如氢气的燃烧是自发的通过需点燃才能发生；也不能认为非自发反应在任何条件下都是不能发生的，如NaCl在通电条件可分解生成Na和Cl2。 2.不能认为自发反应应用普通，非自发反应没有应用价值。将电能、热能转化为化学能的许多非自发反应是制备物质的重要反应，如电解法去冶炼钠、镁、铝和制取氯气等。 3.反应能否自发进行与反应速率无关。 随学随练 1．下列关于自发过程的叙述中，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，所以自发过程也是需要特定的条件的，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．下列反应属于非自发反应的是( ) A．钠与水反应 B．氢气在氧气中燃烧生成水 C．水分解变成氢气和氧气 D．氨气和氯化氢相遇变成氯化铵 【答案】C 【解析】A．钠与水在常温下能够发生反应，A错误；B．虽然需要点燃或加热，但反应一旦发生，就能自发地进行下去，B错误；C．水分解变成氢气和氧气需要持续不断的通电，所以水分解变成氢气和氧气是非自发的反应，C正确；D．氨气与氯化氢相遇变成氯化铵，在常温条件下能够发生，D错误； 故选C。 3．下列过程是非自发的是( ) A．水由高处向低处流 B．氯气和溴化钾溶液的反应 C．铁在潮湿空气中生锈 D．室温下水结成冰 【答案】D 【解析】A项，水由高处向低处流，是自发进行的过程，故A不选；B项，氯气的氧化性比溴强，氯气能够与KBr溶液发生置换反应，属于自发进行的过程，故B不选；C项，铁生锈为自发进行的氧化还原反应，反应放热，常温下可自发进行，故C不选；D项，室温下冰会自发的融化，室温下水结成冰不是自发进行的过程，故D选；故选D。 知识点 焓变、熵变与反应方向 1．焓判据 (1)放热反应过程中体系能量降低，因此具有自发进行的倾向，科学家提出用焓变(能量变化)来判断反应进行的方向，这就是焓判据(能量判据)。 (2)焓变与化学反应进行方向的关系 ①多数放热反应是自发进行的。例如燃烧反应、中和反应等。 ②有些吸热反应也可以自发进行，如：2N2O5(g)4NO2(g)＋O2(g)　ΔH＝＋109.8 kJ·mol－1。 结论：反应的焓变是与反应进行方向有关的因素之一，但不是决定反应能否自发进行的唯一因素。 2．熵 (1)定义：在密闭体系条件下，体系有从有序自发地转变为无序的倾向，这种推动体系变化的因素称为熵。符号为S。常用单位为J/(mol·K) (2)实质：熵是衡量体系混乱度大小的物理量。熵值越大，体系的混乱度越大。 (3)影响熵大小的因素 A．同一条件下，不同的物质熵值不同； B．同一物质的熵值与其存在状态有关，如对相同量的同一物质而言：S(g)＞S(l)； C．与物质的量的关系：同一条件下，物质的量越大，分子数越多，熵值越大。 3．熵变 (1)定义：发生化学反应时物质熵的变化称为熵变，符号为△S； 反应熵变(△S)=生成物总熵-反应物总熵。 (2)熵变规律：对于有气体参加的反应(气体可以是反应物也可以是生成物)且气态物质的物质的量增大的化学反应，其熵变通常是正值，是熵增大的反应；反之，气态物质的物质的量减小的化学反应，其熵变通常是负值，是熵减小的反应。 4．熵判据 (1)定义 在与外界隔离的体系中，自发过程将导致体系的熵增大，即熵变大于0，这个原理称为熵增原理。在用来判断反应过程的方向时称为熵判据。 (2)自发反应与熵变的关系 许多熵增大的反应在常温常压下可以自发进行；少数熵减小的反应在一定条件下也可以自发进行。说明反应的熵变是与反应进行方向有关的因素之一，但不是决定反应能否自发进行的唯一因素。 特别提醒 焓变和熵变都只取决于体系的始态和终态，与变化的途径无关。 随学随练 1．对于化学反应方向的判断，下列说法中正确的是(　　) A．温度、压强一定时，放热的熵减小的反应一定能自发进行 B．温度、压强一定时，焓因素和熵因素共同决定一个化学反应的方向 C．反应焓变是决定反应能否自发进行的唯一因素 D．固体的溶解过程与熵变无关 【答案】B 【解析】化学反应的方向由焓变和熵变共同决定，不能仅用焓变或熵变判断反应的方向。 2．已知：(NH4)2CO3(s)===NH4HCO3(s)＋NH3(g)　ΔH＝＋74.9 kJ·mol－1，下列说法正确的是(　　) A．该反应中熵变、焓变皆大于0 B．该反应是吸热反应，因此一定不能自发进行 C．碳酸盐分解反应中熵增加，因此任何条件下所有碳酸盐分解一定能自发进行 D．能自发进行的反应一定是放热反应，不能自发进行的反应一定是吸热反应 【答案】A 【解析】根据反应方程式可知该反应中熵变、焓变都大于0，A项正确；该反应是吸热反应，但也是熵增大的反应，所以也可能自发进行，B项错误；碳酸盐分解反应中熵增加，但不是在任何条件下碳酸盐分解都能够自发进行，如CaCO3的分解仅在高温下自发，C项错误；能自发进行的反应不一定是放热反应，不能自发进行的反应也不一定是吸热反应，D项错误。 3．下列反应在常温下能自发进行，且既能用焓判据又能用熵判据解释的是(　　) A．HCl(g)+NH3(g)=NH4Cl(s) B．C(s)+CO2(g)=2CO(g) C．2Na2O2+2H2O=4NaOH+O2↑ D．Ba(OH)2·8H2O+2NH4Cl=BaCl2+2NH3↑+10H2O 【答案】C 【解析】A项，反应中熵减小，不能用熵判据解释；B项，反应是吸热反应，ΔH>0，且常温下不能自发进行，不能用焓判据解释；C项，反应是放热的熵增反应，既能用焓判据又能用熵判据解释；D项，反应是吸热的熵增反应，不能用焓判据解释。 知识点 化学反应进行方向的复合判据(重点) 1．复合判据：ΔH－TΔS＜0，反应正向自发进行 (1)适用条件：恒温恒压 (2)局限性：只能判断反应发生的可能性，不能判断反应是否实际发生 2．温度对反应方向的影响 (1)当ΔH＜0，ΔS＞0时，ΔG＜0，反应自发进行。 (2)当ΔH＞0，ΔS＜0时，ΔG＞0，反应不能自发进行。 (3)当ΔH＞0，ΔS＞0或ΔH＜0，ΔS＜0时，反应是否自发进行与温度有关，在一定温度下可使ΔG＝0，即反应达平衡状态。 (4)ΔH<0、ΔS<0时，则ΔH-TΔS在较低温度时可能小于零，所以低温有利于反应自发进行。图解如下： 3．反应自发进行的最低或最高温度的计算 (1)计算依据：△H－T△S≤0 ①若△S＞0，则T≥，为最低温度 ②若△S＜0，则T≤，为最高温度 (2)注意单位的换算 ①△S的单位为：J·mol－1·K－1 ②△H的单位为：kJ·mol－1 ③T的单位为：K 4．在用判据ΔH－TΔS判断时要注意ΔH与ΔS的单位的差别，需要转换。 (1)不能片面地用焓判据、熵判据孤立判断。 (2)不能忽视温度在大多数化学反应方向判断中的作用。 (3)不能错误认为“自发反应”不需要任何条件。 (4)不能忽视ΔH、T、ΔS单位的协调一致。 教材延伸 (1)根据ΔH－TΔS＜0判断的只是反应能否自发进行的可能性，具体的反应能否实际发生，还涉及到化学反应速率的问题。 (2)自发反应不是看是否需要条件，而是看是否需要持续施加外力(如加热等)；有的需要一定条件引发反应，一旦反应后即可自发进行。如：碳的燃烧需要点燃。 (3)一般的，如果一个过程是自发的，则其逆过程就是非自发的。非自发过程要想发生，则必须对它做功，如利用水泵可将水从低处抽向高出，通电可将水分解生成氢气和氧气。 随学随练 1．(2026·安徽亳州高二阶段检测)对于一定条件下的化学反应，下列说法正确的是( ) A．ΔH＜0的反应能自发进行，ΔH＞0的反应不能自发进行 B．ΔH＜0，ΔS＜0的反应在高温时一定能自发进行 C．ΔH＜0，ΔS＞0的反应一定能自发进行 D．ΔH＞0，ΔS＞0的反应在低温时一定能自发进行 【答案】C 【解析】A项，反应自发的判断依据为 ΔG=ΔH-TΔS＜0，不能仅通过ΔH判断反应自发性，ΔH＞0的反应若ΔS＞0，高温下也可自发进行，A错误；B项，ΔH＜0、ΔS＜0时，由ΔG=ΔH-TΔS，温度越高，-TΔS的正值越大，ΔG越易大于0，该类反应低温下才可能自发进行，B错误；C项，ΔH＜0、ΔS＞0时，ΔG=ΔH-TΔS，ΔH为负、-TΔS也为负，任意温度下ΔG均小于0，反应一定能自发进行，C正确；D项，ΔH＞0、ΔS＞0时，由ΔG=ΔH-TΔS，需要高温条件才能使ΔG＜0，低温下反应不能自发进行，D错误；故答C。 2．反应：CH3OH(l)＋NH3(g)===CH3NH2(g)＋H2O(g)在某温度下自发向右进行，若反应的|ΔH|＝17 kJ·mol－1，|ΔH－TΔS|＝17 kJ·mol－1，则下列选项正确的是(　　) A．ΔH＞0，ΔH－TΔS<0 B．ΔH<0，ΔH－TΔS＞0 C．ΔH＞0，ΔH－TΔS＞0 D．ΔH<0，ΔH－TΔS<0 【答案】A 【解析】该反应在一定温度下能够自发的向右进行，这说明ΔH－TΔS一定小于0，根据方程式可知该反应的ΔS＞0，所以如果ΔH＜0，则该反应在任何温度下都是自发进行的，而该反应在一定温度下能够自发的向右进行，因此该反应的反应热ΔH＞0，故选A。 3．下列反应在任何温度下均能自发进行的是(　　) A．2N2(g)＋O2(g)===2N2O(g)　ΔH＝＋163 kJ·mol－1 B．Ag(s)＋Cl2(g)===AgCl(s)　ΔH＝－127 kJ·mol－1 C．HgO(s)===Hg(l)＋O2(g)　ΔH＝＋91 kJ·mol－1 D．H2O2(l)===O2(g)＋H2O(l)　ΔH＝－98 kJ·mol－1 【答案】D 【解析】反应能自发进行的前提条件是反应的ΔH－TΔS<0，温度的变化可能使ΔH－TΔS的符号发生变化。对于A项，ΔH>0，ΔS<0，在任何温度下，ΔH－TΔS>0，即任何温度下，反应都不能自发进行；对于B项，ΔH<0，ΔS<0，在较低温度下，ΔH－TΔS<0，即反应温度不能过高；对于C项，ΔH>0，ΔS>0，若使反应自发进行，即ΔH－TΔS<0，必须提高温度，即反应只有在较高温度时能自发进行；对于D项，ΔH<0，ΔS>0，在任何温度下，ΔH－TΔS<0，即在任何温度下反应均能自发进行。 拓展 自由能与化学反应 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：ΔG＝ΔH－TΔS 2．自由能与化学反应进行方向的关系 ΔG<0时，反应能自发进行； ΔG＝0时，反应处于平衡状态； ΔG>0时，反应不能自发进行。 3．象限法判断化学反应进行的方向 △H＞0，△S＜0 在高温下能自发进行 △H＜0，△S＞0 在任何温度下都能自发进行 △H＞0，△S＜0 在任何温度下都不能自发进行 △H＜0，△S＜0 在低温下能自发进行 4.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。 活学活用 1．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。现把白锡制成的器皿放在0 ℃、100 kPa的室内存放，它会不会变成灰锡而不能再继续使用(已知：在0 ℃、100 kPa条件下白锡转化为灰锡的反应焓变和熵变分别为ΔH＝－2 180.9 J·mol－1，ΔS＝－6.61 J·mol－1·K－1)(　　) 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 【解析】在等温、等压条件下，自发反应总是向着ΔH－TΔS＜0的方向进行，直至达到平衡状态。因此，在0 ℃、100 kPa条件下，白锡会不会变为灰锡的问题就转化为求算反应：白锡→灰锡的ΔH－TΔS值的问题。ΔH－TΔS＝－2 180.9 J·mol－1－273 K×(－6.61 J·mol－1·K－1)＝－376.37 J·mol－1<0，因此在该条件下白锡会变为灰锡。 2．下列反应中，一定不能自发进行的是(　　) A．2KClO3(s)===2KCl(s)＋3O2(g)　ΔH＝－78.03 kJ·mol－1　ΔS＝＋1 110 J·mol－1·K－1 B．CO(g)===C(s，石墨)＋O2(g)　ΔH＝＋110.05 kJ·mol－1　ΔS＝－89.36 J·mol－1·K－1 C．4Fe(OH)2(s)＋2H2O(l)＋O2(g)==4Fe(OH)3(s)　ΔH＝－444.3 kJ·mol－1　ΔS＝－280.3 J·mol－1·K－1 D．NH4HCO3(s)＋CH3COOH(aq)==CO2(g)＋CH3COONH4(aq)＋H2O(l)　ΔH＝＋37.30 kJ·mol－1　ΔS＝＋184.05 J·mol－1·K－1 【答案】B 【解析】依据反应自发的判据：ΔH－TΔS＜0进行判断。A项，ΔH＜0，ΔS＞0，所有温度下反应都能自发进行，不符合题意；B项，ΔH＞0，ΔS＜0，所有温度下反应都不能自发进行，符合题意；C项，ΔH＜0，ΔS＜0，在低温下反应能自发进行，不符合题意；D项，ΔH＞0，ΔS＞0，在高温下反应能自发进行，不符合题意。 3．化学反应方向的综合判据是判断反应能否白专进行的关键。由于反应的焓变、熵变随温度的变化较小，假设它们不随温度变化，根据下表数据。 化学反应 AH/kJ·mol—1 ① -98 57.2 ② 393.5 -2.86 ③ -176 -285 (1)根据表中数据可知：反应①在 下(填“高温”、“低温”、“任何温度)正向能自发进行。 (2)有人提出采用适当的催化剂，用热分解法分解CO2，以减少CO2的排放，你认为是否可行？ (填“是”或“否”)。阐述判断的理由 。 (3)利用综合判据，计算反应③能正向自发进行的温度范围 。(写出过程) 【答案】(1)任何温度 (2)否 该反应为吸热、墒减的化学反应，在任何温度下都不能正向自发进行 (3)△G=ΔH-TΔS＜0，则-176+0.285T＜0，解得，即低于时反应③能正向自发进行 【解析】(1)由表中数据可知，反应①的ΔH>0，ΔS>0，在任何温度下都有ΔH-TΔS＜0，所以反应①在任何温度下，都能正向自发进行； (2)由表中数据可知，反应②的ΔH>0，ΔS＜0，在任何温度下都有ΔH-TΔS>0，所以在任何温度下都不能正向自发进行； (3)反应③的ΔH=-176kJmol-1，ΔS=285Jmol-1，ΔH-TΔS＜0，则-176+0.285T<0，T＜617.5K 344.5，即低于344.5时反应③能正向自发进行。 拓展 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。计算时要注意以下两点： (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。 活学活用 1．已知在100 kPa、298.15 K时石灰石分解反应： CaCO3(s)=CaO(s)+CO2(g)　ΔH=178.3 kJ·mol-1 ΔS=160.4 J·(mol·K)-1，则： (1)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”)成为反应方向的决定因素。  (3)若温度能决定反应方向，则该反应自发进行的最低温度为　　　　。  【答案】(1)不能　(2)能　(3)1 111.6 K 【解析】(1)ΔG=ΔH-TΔS=178.3 kJ·mol-1-298.15 K×160.4×10-3 kJ·(mol·K)-1≈130.5 kJ·mol-1>0，所以该反应不能自发进行(2)因为该反应ΔH>0、ΔS>0，所以根据ΔG=ΔH-TΔS可知，在温度较高的时候，ΔG可能小于0(3)根据ΔG=ΔH-TΔS<0时，反应可自发进行，则有：T>ΔH/ΔS≈1 111.6 K。 2．有A、B、C、D四个反应： 反应 A B C D ΔH/(kJ·mol-1) 10.5 1.80 -126 -11.7 ΔS/(J·mol-1·K-1) 30.0 -113.0 84.0 -105.0 (1)在任何温度下都能自发进行的反应是______； (2)任何温度下都不能自发进行的反应是______； (3)另两个反应中，在温度高于______℃时可自发进行的反应是______；在温度低于______℃时可自发进行的反应是______。 【答案】(1)C (2)B (3)77 A -161.6 D 【解析】(1)自发反应需满足△G=ΔH-TΔS＜0，若ΔH＜0且ΔS＞0，则△G一定小于0，反应在任何温度下都能自发进行，故此处填C；(2)若ΔH＞0且ΔS＜0，则△G一定大于0，反应在任何温度下都不能自发进行，故此处填B；(3)将反应A对应数据代入ΔH-TΔS＜0计算，得反应自发进行的温度要求为：T＞350 K，即350-273=77 ℃，故此处77 ℃、A；将反应D对应数据代入ΔH-TΔS＜0计算，得反应自发进行的温度要求为：T＜111.4 K，即111.4-273= -161.6 ℃，故此处-161.6 ℃、D。 3．已知甲烷隔绝空气在不同温度下有可能发生如下两个裂解反应：①CH4(g)C(s)+2H2(g)；②2CH4(g)C2H2(g)+3H2(g)某同学为了得到用天然气制取炭黑的允许温度范围和最佳温度，在图书馆中查到了如下热力学数据： 反应①的ΔH(298 K)=+74.848 kJ·mol-1，ΔS(298 K)=+80.674 J·mol-1·K-1。 反应②的ΔH(298 K)=+376.426 kJ·mol-1，ΔS(298 K)=+220.211 J·mol-1·K-1。 已知焓变和熵变随温度变化很小。请参考上述信息，回答下列问题： (1)这两个反应在　　　(填“高温”或“低温”)下自发进行。  (2)反应①在常温下　　　　(填“能”或“不能”)自发进行。  (3)制取炭黑的允许温度范围为　　　　。  (4)为了提高甲烷的炭化程度，下面四个温度中最合适的是　　　　(填字母)  A．905.2 K B．927 K C．1273 K D．2000 K 【答案】(1)高温 (2)不能 (3)927.8~1790.4 K (4)C 【解析】(1)该反应是吸热的熵增反应，在高温下自发进行。(2)ΔH-TΔS=74.848 kJ·mol-1-80.674×10-3 kJ·mol-1·K-1×298 K=50.807 kJ·mol-1>0，所以该反应在常温下不能自发进行。(3)甲烷裂解为炭黑和氢气时，ΔH-TΔS=74.848 kJ·mol-1-80.674×10-3 kJ·mol-1·K-1×T<0，解得T>927.8 K；裂解为乙炔时，ΔH-TΔS=376.426 kJ·mol-1-220.211×10-3 kJ·mol-1·K-1×T<0，解得T>1709.4 K，即温度高于1709.4 K时自发裂解为乙炔和氢气，所以要制取炭黑，必须控制温度在927.8~1790.4 K。(4)要提高甲烷的炭化程度，应在927.8~1790.4 K的范围内尽可能提高温度。 题型 熵变 ▌例1 下列关于化学反应的熵变的叙述正确的是(　　) A．化学反应的熵变与反应的方向无关 B．化学反应的熵变直接决定了反应的方向 C．熵值增大的反应都是混乱度增大的反应 D．熵值增大的反应都能自发进行 【答案】C 【解析】熵值增大的反应，即ΔS>0的反应容易自发进行，所以熵变与反应的方向有关，故A项错误；熵变是反应能否自发进行的一个因素，但不是唯一因素，故B项错误；能自发进行的反应不一定满足ΔS>0，故D项错误。 解题贴士 (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。 ▌对点练1-1 下列对熵变的判断中不正确的是(　　) A．少量的食盐溶解于水中：ΔS＞0 B．纯碳和氧气反应生成CO(g)：ΔS＞0 C．气态水变成液态水：ΔS＞0 D．CaCO3(s)受热分解为CaO(s)和CO2(g)：ΔS＞0 【答案】C 【解析】食盐溶于水是典型的熵增加过程；2C(s)＋O2(g)===2CO(g)，气体的物质的量增大，为熵增大的反应；气态水变成液态水是体系混乱度减小的过程，为熵减小的过程；CaCO3(s)的分解产生了气体，为熵增大的反应。 ▌对点练1-2 下列说法完全正确的是( ) A．自发进行的反应均是熵增反应 B．ΔS 为正值的反应均能自发进行 C．物质的量增加的反应，ΔS为正值 D．CaCO3(s)受热分解为 CaO(s)和 CO2(g)的过程ΔS>0 【答案】D 【解析】反应的自发性由熵变和焓变共同决定，A错误；熵变与反应的自发性有关，但不能独立地作为反应能否自发进行的判据，即增反应不一定能自发进行，B错误：物质的量增加的反应，其混乱度不一定增加，即 S 不一定为正值，如2H2S(g)+O2(g)=2H2O(1)+2S(s)，C错误；CaCO3(s)受热分解产生了气体，该反应为熵增反应，D正确。 题型 化学反应方向的判断 ▌例2 下列关于化学反应方向及其判据的说法中正确的是( ) A．1molSO3在不同状态时的熵值：S[SO3(s)]>S[SO3(1)]>S[SO3(g)] B．常温下，反应C(s)+CO2(g)=2CO(g)不能自发进行，则该反应的ΔH>0 C．放热反应都可以自发进行，而吸热反应不能自发进行 D．2KClO3(s)=2KCl(s)+3CO2(g) ΔH>0能否自发进行与温度无关 【答案】B 【解析】A项，物质聚集状态不同熵值不同，气体S> 液体S> 固体S，1molSO3在不同状态时的熵值：S[SO3(s)]<S[SO3(1)]<S[SO3(g)]，故A错误； B项，反应的自发性由焓变和熵变共同决定，该反应为ΔS>0，常温不能自发，说明高温时△G=△H-T•△S＜0，说明则该反应的ΔH>0，故B正确；C项，反应的自发性由焓变和熵变共同决定，当△G=△H-T•△S＜0时反应能自发进行，ΔG>0时反应不能自发进行，焓变小于零的反应，ΔH＜0，若ΔS＜0＜0，高温下可以ΔG>0，反应不能自发进行，熵变大于零的反应，ΔS>0，若ΔH>0 ，高温下可以ΔG＜0 时反应可自发进行，故C错误；D项，ΔH>0、ΔS>0 ，由△G=△H-T•△S＜0 的反应可自发进行，可知能否自发进行与温度有关，故D错误；故选B。 解题贴士 复合判据：ΔG=ΔH-TΔS 体系的自由能变化(符号为ΔG，单位为kJ·mol-1)综合考虑了焓变和熵变对体系的影响，可用作化学反应自发进行的判据，ΔG=ΔH-TΔS。 (1)当ΔH<0，ΔS>0时，反应自发进行。 (2)当ΔH>0，ΔS<0时，反应不能自发进行。 (3)当ΔH>0，ΔS>0或ΔH<0，ΔS<0时，反应是否自发进行与温度有关，一般低温时以焓变影响为主，高温时以熵变影响为主。 即当ΔH>0，ΔS>0时，高温下自发进行，低温时不自发；当ΔH<0，ΔS<0，低温时自发进行，高温时不自发。 ▌对点练2-1 某反应2AB(g)C(g)＋3D(g)在高温时能自发进行，其逆反应在低温时能自发进行，则该反应的正反应的ΔH、ΔS应为(　　) A．ΔH＜0、ΔS＞0 B．ΔH＜0、ΔS＜0 C．ΔH＞0、ΔS＞0 D．ΔH＞0、ΔS＜0 【答案】C 【解析】由ΔG＝ΔH－TΔS＜0能自发知，高温自发，低温不自发的为ΔH＞0、ΔS＞0。 ▌对点练2-2 下列对化学反应预测正确的是(　　) 选项 化学反应方程式 已知条件 预测 A M(s)=X(g)＋Y(s) ΔH>0 它是非自发反应 B W(s)＋xG(g)=2Q(g) ΔH<0，自发反应 x可能等于1、2、3 C 4X(g)＋5Y(g)=4W(g)＋6G(g) 能自发反应 ΔH一定小于0 D 4M(s)＋N(g)＋2W(l)=4Q(s) 常温下，自发进行 ΔH>0 【答案】B 【解析】A．反应中气体分子数增大，则ΔS＞0，又因ΔH＞0，则反应高温自发，A错误；B．反应ΔH＜0，且能自发进行，则可能ΔS＞0、ΔS＝0或ΔS＜0，反应中气体分子数可能增大、不变或减小，B正确；C．反应中气体分子数增大，ΔS＞0，又反应能自发，则ΔH＞0、ΔH＝0或ΔH＜0都有可能，C错误；D．反应中气体分子数减小，ΔS＜0，又常温自发，则必有ΔH＜0，D错误；故选B。 基础通关 1．下列不属于自发进行的变化是( ) A．红墨水加到清水使整杯水变红 B．冰在室温下融化成水 C．电解饱和食盐水 D．铁器在潮湿的空气中生锈 【答案】C 【解析】A项，扩散现象，是熵增加的自发过程，A不符合题意；B项，冰的熔点为0℃，水常温是液体，冰在室温下融化成水，是熵增加的自发过程，B不符合题意；C项，电解饱和食盐水，是在外电场的作用下强制发生的氧化还原反应，不是自发过程，C符合题意；D项，铁在潮湿的空气中生锈是发生了自发的氧化还原反应，属于电化学腐蚀，是自发进行的化学过程，D不符合题意；故选C。 2．下列过程属非自发的是(　　) 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．加热铁棒一端，热量传向另一端 【答案】B 【解析】A．水由高处向低处流势能减小，自发进行，A不符合题意；B．水结成冰这个变化，虽然是放热的，但是同时也是熵减的，因此必须在某一温度(0°C)以下才能自发进行，室温下不能自发进行，B符合题意；C．气体从高密度处向低密度处扩散是自发过程，C不符合题意；D．加热铁棒一端，热量传向另一端是自发过程，D不符合题意；故选B。 3．.以下说法中正确的是(　　) A．所有∆H<0的反应均是自发反应 B．高锰酸钾加热分解是一个熵减小的过程 C．冰在室温下自动熔化成水，是熵增的过程 D．自发进行的反应一定能迅速进行 【答案】C 【解析】A．高温条件下熵减的放热反应的∆H—T∆S＞0，反应不能自发进行，故A错误；B．高锰酸钾受热分解生成氧气的反应是一个熵增的反应，故B错误；C．冰在室温下自动熔化成水是一个混乱度增大的熵增的过程，故C正确；D．反应能否自发进行与反应速率无关，则自发进行的反应不一定能迅速进行，如氢气和氧气在常温下化合成水是一个自发反应，但是反应速率非常慢，实际上是不能发生的，故D错误；故选C。 4．下列关于焓判据和熵判据的说法中，不正确的是(　　) A．放热的自发过程可能是熵减小的过程，吸热的自发过程一定为熵增加的过程 B．由焓判据和熵判据组合成的复合判据更适合判断所有过程的自发性 C．在室温下碳酸钙的分解反应不能自发进行，但同样是这个吸热反应，其在较高温度(1200 K)下能自发进行 D．放热过程(ΔH<0)或熵增加(ΔS>0)的过程一定是自发的 【答案】D 【解析】焓判据和熵判据都不全面，应采用复合判据ΔH-TΔS来判断过程的自发性。CaCO3分解反应的ΔH>0、ΔS>0，所以在较高温度下ΔH-TΔS<0，反应能自发进行。 5．下列对熵的理解不正确的是(　　) A．同种物质气态时熵值最大，固态时熵值最小 B．体系越有序，熵值越小；越混乱，熵值越大 C．与外界隔离的体系，自发过程将导致体系的熵减小 D．25 ℃、1.01×105 Pa时，2N2O5(g)===4NO2(g)＋O2(g)是熵增反应 【答案】C 【解析】C项，体系都有从有序自发转变为无序的倾向，此过程为熵增过程，故错误。 6．下列说法正确的是(　　) A．吸热反应不可以自发进行 B．同种物质固态时，熵值最大 C．能够自发进行的反应一定是熵增的过程 D．铁在潮湿的空气中生锈的过程是自发的 【答案】D 【解析】A．吸热反应有时也可以自发进行，如NH4Cl和Ba(OH)2·8H2O的反应是吸热反应，在常温下能够自发进行，A错误；B．同种物质的熵值大小：气态＞液态＞固态，因此同种物质固态时，熵值最小，气态时熵值最大，B错误；C．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，能够自发进行的反应不一定是熵增的过程，只有满足△H-T△S＜0的过程才是自发的，C错误；D．铁在潮湿空气中生锈，发生的是钢铁的吸氧腐蚀，是自发进行的放热反应，D正确；故选D。 7．以下判断正确的是(　　) A．CaCO3(s)=CaO(s)+CO2(g)△H=+178.5kJ·mol-1，该反应低温才能自发 B．通常化学反应的△S越大，越有利于反应自发进行，所以△S＞0时反应必能自发 C．常温下，反应A(s)+B(g)=2X(g)不能自发进行，则该反应的ΔH＞0 D．化学反应的速率越大，表明反应的活化能越小，故反应进行的程度就越大 【答案】C 【解析】A．CaCO3(s)=CaO(s)+CO2(g)△H=+178.5kJ·mol-1，该反应△S>0，△H>0，根据吉布斯自由能判断该反应高温才能自发，A错误；B．通常化学反应的△S越大，越有利于反应自发进行，但一个反应是否自发进行还要结合△H判断，所以△S＞0时反应未必能自发，B错误；C．常温下，反应A(s)+B(g)=2X(g)不能自发进行，因其熵变△S>0判断自发，则该反应的焓变判断不能自发，即ΔH＞0，C正确；D．化学反应的速率越大，表明反应的活化分子浓度越大，活化能决定活化分子能量大小，反应进行的程度表示平衡达到的状态，反应速率决定达到平衡的时间，D错误；故选C。 8．关于化学反应进行的方向，下列叙述正确的是(　　) A．能自发进行的反应一定是熵增的过程 B．自由能变化G＜0的化学反应一定能迅速进行 C．凡是放热反应都是自发的，因为吸热反应都是非自发的 D．NH4Cl(s)=NH3(g)+HCl(g)在室温下不能自发进行，说明该反应的H＞0 【答案】D 【解析】能自发进行的反应不一定是熵增过程，当ΔG=ΔH-TΔS＜0时反应自发，若ΔH＜0(即放热反应)，即使ΔS＜0(即熵减)也可能低温下自发，A错误；ΔG＜0仅表明反应在热力学上能够自发进行，但反应速率由动力学因素(如活化能)决定，与ΔG无关，B错误；放热反应(ΔH＜0)不一定是自发的，若ΔS为负且温度较高，可能导致ΔG＞0；吸热反应(ΔH＞0)在ΔS足够大时高温下也可自发，C错误；NH4Cl分解为气体导致熵增(ΔS＞0)，室温下不自发(ΔG＜0)，根据ΔG=ΔH-TΔS＜0可推ΔH＞0，D正确；故选D。 9．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．自发反应的现象一定非常明显，非自发反应的熵一定减小 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 【解析】不能仅仅根据焓变判断反应的自发性，放热反应不一定都是自发进行的，吸热反应也可能是自发进行的，A项错误；自发进行的反应，其现象不一定非常明显，非自发反应的熵不一定减小，B项错误；根据反应C(s)＋CO2(g)2CO(g)不能自发进行可知，该反应的ΔH－TΔS＞0，又知该反应ΔS＞0，则该反应的ΔH＞0，C项正确；反应2Mg(s)＋CO2(g) ===C(s)＋2MgO(s)能自发进行，则ΔH－TΔS＜0，因ΔS＜0，则ΔH＜0，D项错误。 10．下列说法正确的是( ) A．放热反应都能自发进行，吸热反应都不能自发进行 B．电解水为自发反应 C．反应NH3(g)＋HCl(g)===NH4Cl(s)在室温下可自发进行，则该反应的ΔH＞0 D．W(s)＋xG(g)===2Q(g) ΔH＜0，能自发进行，x可能等于1 【答案】D 【解析】大多数放热反应能自发进行，有些吸热反应也能自发进行，故A错误；电解水是在外电场的作用下强制发生的氧化还原反应，不是自发反应，故B错误；反应能自发进行的判据是ΔH－TΔS<0，由反应方程式NH3(g)＋HCl(g)===NH4Cl(s)可知，该反应的ΔS<0，要使ΔH－TΔS<0，必须满足ΔH<0，故C错误；反应ΔH<0，若x为1，ΔS>0，该反应一定能自发进行，故D正确。 11．下列变化过程的焓变(△H)和熵变(△S)均大于零的是( ) A．H2O(g)→H2O(l) B．N2(g)+O2(g)=2NO(g) C．2H2O2(l)=2H2O(l)+O2(g) D．Ag+(aq)+Cl-(aq)=AgCl(s) 【答案】B 【解析】A项，H2O(g)→H2O(l)的过程放热，混乱度降低，所以焓变(△H)和熵变(△S)均小于零，A错误；B项，N2(g)+O2(g)=2NO(g)属于吸热反应，焓变(△H)大于零，反应能够自发进行，所以△S大于零，B正确；C项，2H2O2(l)=2H2O(l)+O2(g)为放热反应，△H小于零，气体系数变大，熵变(△S)均大于零，C错误；D项，Ag+(aq)+Cl-(aq)=AgCl(s)，由自由移动的阴阳离子转化成难溶的沉淀，熵变(△S)均小于零，D错误；故选B。 12．水凝结成冰的过程中，其焓变和熵变正确的是( ) 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】水的能量大于冰，混乱度大于冰，则水凝结成冰的过程为熵减的吸热过程，则焓变和熵变均小于0，故选B。 13．某反应A+B=C+D在低温下能自发进行，在高温下不能自发进行，对该反应过程△H、△S的判断正确的是( ) A．△H＜0，△S＞0 B．△H＞0，△S＞0 C．△H＜0，△S＜0 D．△H＞0，△S＜0 【答案】C 【解析】化学反应能否自发进行，取决于焓变和熵变的综合判据，当△G=△H-T•△S＜0时，反应能自发进行。A项，△H＜0，△S＞0，一定存在△G=△H-T•△S＜0，在任何温度下反应都能自发进行，故A不符合题意；B项，△H＞0，△S＞0，高温下△G=△H-T•△S＜0，则高温下反应能自发进行，低温下不能自发进行，故B不符合题意；C项，△H＜0，△S＜0，低温下△G=△H-T•△S＜0，则低温下反应能自发进行，高温下不能自发进行，故C符合题意；D项，△H＞0，△S＜0，一定存在△G=△H-T•△S＞0，反应在任何温度下都不能自发进行，故D不符合题意；故选C。 14．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。 15．下列说法正确的是(　　) A．自发进行的反应不需要任何条件，就可以发生反应 B．的反应一定能自发进行 C．增大反应物浓度，可增大活化分子百分数，从而增加有效碰撞的次数 D．反应，若正反应的活化能为 kJ⋅mol，逆反应的活化能为 kJ⋅mol，则 kJ⋅mol 【答案】D 【解析】A．自发进行的反应可能需要引发，如燃烧反应需要点燃，故A错误；B．的反应不一定能自发进行，比如高温下熵变减小的反应不能自发进行，故B错误；C．增大反应物浓度，单位体积内分子数目增大，活化分子数目增大，但活化分子百分数不变，从而增加有效碰撞的次数，故C错误；D．反应，焓变等于反应物的活化能减去生成物的活化能，若正反应的活化能为 kJ⋅mol，逆反应的活化能为 kJ⋅mol，则 kJ⋅mol，故D正确。故选D。 16．下列说法正确的是(　　) A．在常温下，放热反应能自发进行吸热反应不能自发进行 B．  ，能自发进行的原因是＞0 C．焓变和熵变均可以单独作为反应自发性的判断依据 D．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 【答案】B 【解析】A．△H-T△S＜0的反应可自发进行，则常温下放热反应、吸热反应均可能自发进行，故A错误；B．△H=+185.57 kJ•mol-1，能自发进行的原因是△S＞0，可满足△H-T△S＜0，故B正确；C．焓变和熵变单独作为反应自发性的判断依据，不够准确，故C错误；D．使用催化剂不能改变化学反应进行的方向，故D错误；故选B。 17．下表中内容与结论相对应的是(　　 ) 选项 内容 结论 A H2O(g)变成H2O(l) ΔS>0 B 硝酸铵溶于水可自发进行 该过程的ΔS>0 C 一个反应的ΔH>0，ΔS>0 该反应一定不能自发进行 D H2(g)+F2(g)2HF(g)的ΔH=-546.6 kJ·mol-1，ΔS=+173.8 J·mol-1·K-1 该反应在任意温度下都不能自发进行 【答案】B 【解析】物质由气态变为液态，混乱度减小，即ΔS<0，A项错误；硝酸铵溶于水是吸热的熵增加过程，ΔS>0，该过程可自发进行，B项正确；ΔH>0，ΔS>0时，根据复合判据可知，高温时ΔH-TΔS<0，即高温条件下，该反应能自发进行，C项错误；由ΔH<0，ΔS>0知，ΔH-TΔS<0，该反应在任意温度下都能自发进行，D项错误。 18．下列反应在任何温度下都不能自发进行的是(　　) A． B． C． D． 【答案】D 【解析】ΔH-TΔS<0，可发生自发反应。A．2O3(g)=3O2(g)ΔH<0，ΔS>0，任何温度下均有ΔH-TΔS<0，任何温度下均能自发进行，A正确；B．CaCO3(s)=CaO(s)+CO2(g)ΔH>0，ΔS>0，较高温度时，ΔH-TΔS<0，即高温时能自发进行，B正确；C．N2(g)+3H2(g)=2NH3(g)ΔH<0，ΔS<0，较低温度时，ΔH-TΔS<0，即较低温度时能自发进行，C正确；D．2CO(g)=2C(s)+O2(g)ΔH>0，ΔS<0，任何温度下均有ΔH-TΔS>0，即任何温度下均不能自发进行，D错误；故选D。 19．(2026·广东江门高二阶段检测)下列对化学反应速率增大原因的分析错误的是( ) A．对有气体参加的反应，缩小容器体积增大压强，使反应物分子活化分子百分数增大 B．向反应体系中加入更高浓度的反应物，使单位体积内活化分子数增多 C．升高温度，使反应物分子中单位体积内活化分子数增多 D．加入适宜的催化剂，使反应物分子中活化分子百分数增大 【答案】A 【解析】A项，对有气体参加的反应，缩小容器体积增大压强，仅会使单位体积内活化分子数增多，活化分子百分数不变，A错误；B项，向反应体系中加入更高浓度的反应物，单位体积内反应物总分子数增加，单位体积内活化分子数随之增多，B正确；C项，升高温度，反应物分子获得能量，更多普通分子转化为活化分子，单位体积内活化分子数增多，C正确；D项，加入适宜的催化剂，可降低反应所需活化能，使更多普通分子成为活化分子，活化分子百分数增大，D正确；故选A。 素养提升 20．(2026·浙江湖州高二期末)反应2SO2(g)＋O2(g)2SO3(g)在V2O5催化作用下分两步进行，能量变化如图，下列说法不正确的是( ) A．升高温度(不影响催化剂活性)，活化分子百分数增大，反应速率加快 B．2 mol SO2(g)和1 mol O2(g)的总能量大于2 mol SO3(g)的总能量 C．第二步反应的热化学方程式：2V2O4(s)＋O2(g)2V2O5(s)  ΔH＝-222kJ·mol−1 D．恒温恒压下，若反应物的物质的量均加倍，平衡后SO3体积分数比原平衡时大 【答案】D 【解析】A项，升高温度时，分子平均能量升高，更多普通分子变为活化分子，活化分子百分数增大，有效碰撞频率提升，反应速率加快，A正确；B项，总反应，正反应为放热反应，因此2 mol SO2(g)和1 mol O2(g)的总能量大于2 mol SO3(g)的总能量，B正确；C项，第二步反应中SO3不参与反应，反应物总能量比生成物高222kJ·mol−1，热化学方程式书写正确，C正确；D项，恒温恒压下，反应物物质的量均加倍时，容器体积同比例扩大，反应物和生成物浓度与原平衡相等，属于等效平衡，平衡后SO3体积分数和原平衡相等，D错误；故选D。 21．(2026·四川绵阳高二阶段检测)H2与ICl的反应分两步完成，其能量曲线如图所示。反应①：2ICl(g)＋H2(g)HCl(g)＋HI(g)，反应②：HCl(g)＋HI(g)2HCl(g)＋I2(g)，下列有关说法不正确的是( ) A．总反应速率快慢由第一步决定 B．反应①、②均是反应物总能量高于生成物总能量 C．2ICl(g)＋H2(g)2HCl(g)＋I2(g)  ΔH＝-218kJ·mol−1 D．温度升高，活化分子百分数增大，反应碰撞概率增大，反应速率加快 【答案】C 【解析】A项，总反应速率由活化能更大、反应更慢的基元步骤决定；从图中可知第一步反应的活化能，第一步反应速率更慢，因此总反应速率由第一步决定，A正确；B项，反应①中，反应物[H2(g)+2ICl(g)]总能量高于生成物(中间态)总能量；反应②中，反应物(中间态)总能量也高于生成物[I2+2HCl(g)]总能量，两个反应均为放热反应，反应物总能量均高于生成物总能量，B正确；C项，总反应反应物总能量比生成物总能量高218kJ·mol−1，但图中生成物的I2未标注为气态，而选项C中总反应的I2为气态，气态I2能量更高，实际焓变，C错误；D项，温度升高，分子能量升高，活化分子百分数增大，分子运动速率加快，碰撞概率增大，有效碰撞次数增多，反应速率加快，符合反应速率规律，D正确；故选C。 22．实现“节能减排”和“低碳经济”的一个重要课题就是如何将CO2转化为可利用的资源。目前工业上有一种方法是用CO2来生产燃料甲醇。一定条件下发生反应：CO2(g)＋3H2(g)CH3OH(g)＋H2O(g)，如图表示该反应过程中能量(单位为kJ·mol－1)的变化。 关于该反应的下列说法中，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】C 【解析】根据反应过程中能量变化的情况可知反应物的总能量高于生成物的总能量，反应放热，ΔH＜0；该反应发生后气体的物质的量减小，ΔS＜0。 23．闪电时空气中的N2和O2会发生反应：N2(g)＋2O2(g)=2NO2(g) ΔH=＋180.50 kJ·mol-1，ΔS=247.3 J·mol-1·K-1，若不考虑温度对该反应焓变的影响，则下列说法中正确的是(　　) A．在1 000 ℃时，此反应能自发进行 B．在1 000 ℃时，此反应不能自发进行 C．该反应能自发进行的最低温度约为730℃ D．该反应能自发进行的最高温度约为730 K 【答案】A 【解析】A．ΔH=＋180.50 kJ·mol-1，ΔS=247.3 J·mol-1·K-1，当ΔH−TΔS=0时，T=≈730 K，即温度高于730 K时，即温度高于457℃，ΔH−TΔS＜0，反应能够自发进行；故A正确；B．根据A选项分析，1000℃时，反应能够自发进行，故B错误；C．根据A选项分析该反应能自发进行的最低温度约为457℃，故C错误；D．该反应能自发进行的最低温度约为730 K，故D错误。综上所述，故选A。 迁移创新 24．(2026·浙江省北斗星联盟高三一模)下列反应均能自发进行，相关判断不正确的是( ) N2(g)＋O2(g)2NO(g)    ΔH1 2N2H4(l)＋2H2(g)2NH3(g    ΔH2 4NH3(g)＋5O2(g)4NO(g)＋6H2O(l) ΔH3 4NH3(g)＋6NO(g)5N2(g)＋6H2O(l)    ΔH4 4NH3(g)＋3O2(g)2N2(g)＋6H2O(l)    ΔH5 2N2H4(l)＋2NO(g)2N2(g)＋2H2O(l)    ΔH6 A．ΔH3＞ΔH4 B．ΔH3＜0 C．ΔH3＞ΔH5 D．2ΔH6-ΔH4+2ΔH1= 2ΔH2 【答案】D 【解析】A项， 已知反应①N2(g)＋O2(g)2NO(g)需要放电条件下能自发进行，该反应为吸热反应，可知ΔH1＞0；反应③4NH3(g)＋5O2(g)4NO(g)＋6H2O(l)能自发进行，ΔS＜0，故ΔH3＜0，反应④4NH3(g)＋6NO(g)5N2(g)＋6H2O(l)能自发进行，ΔS＜0，故ΔH4＜0；利用盖斯定律将(反应③-反应④)得到反应①N2(g)＋O2(g)2NO(g)，从而得出ΔH3＞ΔH4，A正确；B项，4NH3(g)＋5O2(g)4NO(g)＋6H2O(l)能自发进行， ΔG=ΔH-TΔS＜0，因ΔS＜0，故ΔH3＜0，B正确；C项，反应③4NH3(g)＋5O2(g)4NO(g)＋6H2O(l)能自发进行，ΔS＜0，故ΔH3＜0，反应⑤4NH3(g)＋3O2(g)2N2(g)＋6H2O(l)能自发进行，ΔS＜0，故ΔH5＜0。利用盖斯定律将(反应③-反应⑤)得到反应①N2(g)＋O2(g)2NO(g)，从而得出ΔH3＞ΔH5，C正确；D项，已知反应①N2(g)＋O2(g)2NO(g)，反应④4NH3(g)＋6NO(g)5N2(g)＋6H2O(l)，反应⑥2N2H4(l)＋2NO(g)2N2(g)＋2H2O(l)，运用盖斯定律将反应⑥-反应④+反应①，得到反应2N2H4(l)＋3N2(g)+2O2(g)＋2H2O(l)4NH3(g)＋6NO(l)，该反应不是反应②2N2H4(l)＋2H2(g)2NH3(g)扩大2倍的反应，故2ΔH6-ΔH4+2ΔH1≠ 2ΔH2，D错误；故选D。 25．(2026·黑龙江哈尔滨高二期末)工业制硫酸的步骤中接触氧化的反应为2SO2(g)＋O2(g)2SO3(g) ΔH= -198kJ·mol-1。在有、无催化剂条件下SO2氧化成SO3过程中能量的变化如图所示。450℃、V2O5催化时，该反应机理为：反应①：SO2(g)+V2O5(s)SO3(g)+V2O4(s) ΔH1  ；反应②：2V2O4(s)+O2(g)2V2O5(s)  ΔH2。 下列说法正确的是( ) A．反应①的ΔS＜0 B．反应②的ΔH2＞ΔH C．反应②为决速步且ΔH2＜0，故降温有利于加快总反应速率 D．其他条件相同，增大起始O2与SO2的投料比，可提高SO2的平衡转化率 【答案】D 【解析】A项，由图可知，反应①为吸热反应，450℃条件下反应能自发进行，说明反应ΔH—TΔS＜0，则反应的熵变ΔS大于0，A错误；B项，由盖斯定律可知，反应①×2+反应②=总反应，则反应ΔH=2ΔH1+ΔH2，由图可知，反应①为吸热反应、反应②和总反应为放热反应，所以反应②的焓变小于总反应的焓变，B错误；C项，降低温度，反应①、反应②、总反应的反应速率均减小，C错误；D项，其他条件相同，增大起始氧气与二氧化硫的投料比相当于增大氧气的浓度，平衡向正反应方向移动，二氧化硫的平衡转化率增大，D正确；故选D。 26．已知：CO2氧化C2H6制C2H4的主反应热化学方程式为： 该反应的历程分为如下两步： 反应①： (快反应) 反应②： (慢反应)   下列说法正确的是( ) A．反应①的活化能反应②的活化能 B．相比于提高，提高对主反应速率影响更大 C．将液化分离，可以提高反应物的转化率 D．若反应①的，则该反应自发进行的最高温度T＝1125K 【答案】C 【解析】A．通常反应的活化能较低时，反应速率较大，反应①为快反应，反应②为慢反应，说明反应①的活化能Ea1<反应②的活化能Ea2，A错误；B．反应②为慢反应，则总反应的反应速率取决于反应②，提高c(C2H6)并不能提高反应②的反应速率，故对主反应的速率影响较小，提高c(CO2)能提高反应②的反应速率，进而提高主反应的反应速率，B错误；C．将H2O(g)液化分离，根据主反应可知，生成物浓度减小，则主反应化学平衡正向移动，提高反应物的转化率，C正确；D．反应①的ΔS=+0.12kJ·mol-1·K-1，反应①的ΔH1=(177-42)kJ/mol=135kJ/mol，根据反应自发进行的条件ΔH-TΔS<0，得到T>K，因此反应自发进行的最低温度为1125K，D错误；故选C。 27．在电子工业中，清洗硅片上的的反应是( ) 设和不随温度变化，则此反应能自发进行的最高温度为 A． B． C． D． 【答案】B 【解析】反应能自发进行，则，即有，则，B满足题意。故选B。 28．(1)已知：298 K、101 kPa时，反应CaO(s)+SO2(g)=CaSO3(s)　ΔH=-402.0 kJ·mol-1，ΔH-TΔS=-345.7 kJ·mol-1，若此反应中ΔH和ΔS不随温度变化而变化，则保持此反应自发进行的温度低于　　　　。  (2)已知：H2O(l)=H2O(g)　ΔH=+44.0 kJ·mol-1，ΔS=+118。8 J·mol-1·K-1。则水的沸点是　　　　　　　。  (3)已知在298 K时，由石墨生成金刚石的反应的ΔH=+1.895 kJ·mol-1，ΔH-TΔS=+2.866 kJ·mol-1，又已知石墨的熵S石=+5.694 J·mol-1·K-1，则金刚石的熵S金=　　　　　　　　，这两种碳的同素异形体中更有序的是　　　　。  【答案】(1)2127 K (2)370.4 K (3)+2.436 J·mol-1·K-1　金刚石 【解析】(1)ΔH=-402.0 kJ·mol-1，ΔH-TΔS=-345.7 kJ·mol-1，则有ΔS=(-402.0 kJ·mol-1+345.7 kJ·mol-1)/298 K≈-0.189 kJ·mol-1·K-1。要使反应能自发进行，需使ΔH-TΔS<0，即-402.0 kJ·mol-1-T×(-0.189 kJ·mol-1·K-1)<0，得T<2127 K，因此保持此反应自发进行的温度应低于2127 K； (2)在水沸腾时，ΔH-TΔS=0，则T=ΔH÷ΔS=44.0×103 J·mol-1÷118.8 J·mol-1·K-1≈370.4 K； (3)石墨转化为金刚石的反应为C(s，石墨)=C(s，金刚石)，ΔH-TΔS=ΔH-T(S金-S石)=2.866 kJ·mol-1，即1．895 kJ·mol-1-298 K×(S金-5.694×10-3 kJ·mol-1·K-1)=+2.866 kJ·mol-1，解得S金≈+2.436×10-3 kJ·mol-1·K-1=+2.436 J·mol-1·K-1。混乱度越小，体系的熵值就越小，或者体系的熵值越小，则越有序。通过上面的计算知S金<S石，则金刚石比石墨更有序。 29．焦炭是重要的还原剂，比如用来提取金属Zn，其中一步反应在1200K下实现：反应(1) ZnO+C→Zn(g)+CO(g)。与碳有关的相关反应和其ΔG如下：反应(a)：C+O2CO2；反应(b)：2C+O22CO；反应(c)：2CO+O22CO2；反应(d)：2Zn+O22ZnO。 提示：ΔG=ΔH-TΔS；ΔG＜0，反应正向自发；ΔG＞0，反应逆向自发；ΔG=0，反应平衡。其中ΔS与混乱度有关，气体相对分子质量越大，结构越复杂，其相应的ΔS也越大。 ①解释为什么是在1200K下进行反应(1)，并说明产物为什么是CO 。 ②如果反应(1)的产物是CO2，温度需要达到 。 ③判断反应(a)的ΔH 0(填“>”、“＜”、“=”)，ΔS 0(填“>”、“＜”) 【答案】在图1相关反应的ΔG—温度图中，在(d)，(b)两线交点所对应的温度下，反应(d)和反应(b)的ΔG相等，这时反应ZnO+C→Zn(g)+CO(g)的ΔG=0，这时温度大约是1200K，高于这个温度，反应(b)的ΔG小于反应(d)的ΔG，碳单质还原氧化锌的反应就可以自发进行了。由于此时温度小于T2，反应的产物当然是CO T2 ＜ > 【解析】在图1相关反应的ΔG—温度图中，在(d)，(b)两线交点所对应的温度T1下，反应(d)和反应(b)的ΔG相等，这时反应ZnO+C→Zn(g)+CO(g)的ΔG=0，这时温度大约是1200K，高于这个温度，反应(b)的ΔG小于反应(d)的ΔG，碳单质还原氧化锌的反应就可以自发进行了，由于此时温度小于T2，反应的产物当然是CO；根据ΔG-T图，反应(1)若生成CO2，对应ΔG=0时温度为T2；C+O2=CO2是放热反应ΔH＜0；反应后气体分子数减少(混乱度减小)ΔS＞0； 学科网(北京)股份有限公司1 / 10 学科网（北京）股份有限公司 $