2.1 化学反应的方向(Word教参)-【学霸笔记·同步精讲】2026-2027学年高中化学选择性必修第一册（鲁科版）

本讲义聚焦“化学反应的方向”核心知识点，先明确反应具有方向性，再分别阐述焓变、熵变对反应方向的影响（均为非唯一因素），最终通过ΔH-TΔS综合判据构建判断框架，形成递进式学习支架。 资料以“石灰石分解”为典型案例设计交流讨论，引导学生计算分析温度对反应方向的影响，培养科学探究与实践能力。例题涵盖不同ΔH、ΔS组合的反应判断，助力学生通过证据推理深化科学思维，课中辅助教师突破抽象概念，课后练习题帮助学生查漏补缺，强化知识应用。

第1节　化学反应的方向 1.知道化学反应是有方向的。 2.知道化学反应的方向与反应的焓变和熵变有关。 知识点　化学反应方向的判断 　　 1.反应焓变与反应方向 （1）反应焓变与反应方向的关系 （2）结论 反应焓变是与反应能否自发进行有关的一个因素，但不是　唯一　因素。 2.反应熵变与反应方向 （1）熵与熵变 熵 概念 描述体系的　无序程度　的物理量，其符号为S，单位是　J·mol－1·K－1　 意义 熵值越大，体系无序程度　越大　 影响 因素 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　； 同一物质：S（g）　＞　S（l）　＞　S（s） 熵 变 概念 反应产物的总熵与反应物的总熵之差，符号为ΔS 正负判 断依据 气体体积增大的反应，ΔS　＞　0 气体体积减小的反应，ΔS　＜　0 熵变与 反应方向 熵　增加　有利于反应的自发进行，某些熵减小的反应在一定条件下也能自发进行 （2）结论 熵变是与反应能否自发进行有关的一个因素，但不是　唯一　因素。 3.用焓变与熵变综合判断反应方向 （1）判断依据 在等温、等压及除了体积功以外不做其他功的条件下，焓变和熵变共同影响反应方向的判据为　ΔH－TΔS　。 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。 该判据指出的是化学反应正向自发进行的　趋势　。 （2）一般规律 ①　放热的熵增加反应　一定能正向自发进行。 ②　吸热的熵减小反应　一定不能正向自发进行。 ③当焓变和熵变相差悬殊时，可能某一个因素占主导地位。 　石灰石的煅烧是石灰石菱形晶格结构重新结晶转化为石灰的立方晶格结构的变化过程。 已知在298 K、101 kPa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－1·K－1。 【交流讨论】 1.常温下该反应能否自发进行？ 提示：ΔH－TΔS＝＋178.3 kJ·mol－1－298 K×160.4×10－3 kJ·mol－1·K－1≈＋130.5 kJ·mol－1＞0，所以常温下该反应不能自发进行。 2.据反应数据分析，温度能否成为反应方向的决定因素？ 提示：因为该反应ΔH＞0、ΔS＞0，所以根据ΔH－TΔS可知，在温度较高的时候，反应可能正向自发进行。 3.该反应自发进行的最低温度是多少？ 提示：ΔH－TΔS＜0时，反应可自发进行，则T＞＝≈1 111.6 K。 归纳总结 化学反应方向的判据 （1）判据 （2）规律 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ΔH－TΔS＜0的方向进行，直至达到平衡状态。 　　 1.（2026·河北邯郸高二期中）已知：某反应为aX（g）＋bY（g）cZ（g）　ΔH，下列有关正反应自发性判断正确的是（　　） 选项 条件 判断 A a＋b＞c，ΔH＞0 较低温度下能自发进行 B a＋b＞c，ΔH＜0 较高温度下能自发进行 C a＋b＜c，ΔH＞0 任何温度下都不能自发进行 D a＋b＜c，ΔH＜0 任何温度下都能自发进行 解析：D　a＋b＞c时，正向气体的物质的量减少，熵减（ΔS＜0）；结合ΔH＞0（吸热反应）知，ΔG＝ΔH－TΔS始终为正，任何温度下都不能自发，A错误；a＋b＞c时，ΔS＜0，ΔH＜0（放热反应），低温下ΔG可能为负，高温时ΔG为正，故低温下能自发，B错误；a＋b＜c时，熵增（ΔS＞0），ΔH＞0（吸热反应），高温下可使ΔG＝ΔH－TΔS＜0，故高温下能自发，C错误；a＋b＜c时，熵增（ΔS＞0），ΔH＜0（放热反应），无论温度如何，ΔG＝ΔH－TΔS始终为负，任何温度下均能自发，D正确。 2.（2026·四川绵阳高二期中）焦炭常用于冶炼工业。已知反应①：2C（s）＋O2（g）2CO（g）　ΔH＜0；反应②：2CO（g）＋O2（g）2CO2（g）。①、②的反应趋势与温度关系如图所示。下列说法错误的是（　　） A.反应①的ΔS＞0 B.反应①的ΔG＜0，不需要加热就能自发进行 C.反应②对应L1 D.983 K是两个反应主次趋势变化的转折点 解析：B　反应①：2C（s）＋O2（g）2CO（g），气体分子总数增加，ΔS＞0，A正确；反应①：2C（s）＋O2（g）2CO（g），ΔS＞0，ΔH＜0，该反应在任何温度下ΔG＜0，有自发进行的趋势，但实际发生反应需要加热，B错误； 反应②的ΔS＜0，则－ΔS＞0，ΔG和T成正比，斜率大于0，反应②对应L1，C正确；ΔG越小，说明它能够反应的趋势更大，983 K时两反应的ΔG相等，之后两反应的ΔG大小关系发生变化，则反应主次趋势发生变化，所以983 K是反应趋势变化的转折点，D正确。 3.有A、B、C、D四个反应： 反应 ΔH/（kJ·mol－1） ΔS/（J·mol－1·K－1） A ＋10.5 ＋30.0 B ＋1.80 －113.0 C －126 ＋84.0 D －11.7 －105.0 （1）在任何温度下都能自发进行的反应是　C　。 （2）任何温度下都不能自发进行的反应是　B　。 （3）另两个反应中，在温度高于　77　℃时可自发进行的反应是　A　。 （4）在温度低于　－161.6　℃时可自发进行的反应是　D　。 解析：放热的熵增加反应在任何温度下都能自发进行，吸热的熵减反应在任何温度下都不能自发进行；放热的熵减反应在低温下能自发进行，吸热的熵增反应在高温下可以自发进行，具体温度可以根据ΔH－TΔS＝0计算出来。反应C在任何温度下均能自发进行，反应B在任何温度下均不能自发进行。反应A若能自发进行，则ΔH－TΔS＝＋10.5 kJ·mol－1－T×30.0×10－3 kJ·mol－1·K－1＜0，故T＞350 K，即温度需高于77 ℃；反应D若能自发进行，则ΔH－TΔS＝－11.7 kJ·mol－1－T×（－105.0）×10－3 kJ·mol－1·K－1＜0，故T＜111.4 K，即温度需低于－161.6 ℃。 　　 1.25 ℃、1×105 Pa时，反应2N2O5（g）4NO2（g）＋O2（g）　ΔH＝＋56.7 kJ·mol－1正向自发进行的原因是（　　） A.是吸热反应 B.是放热反应 C.是熵减小的反应 D.熵增效应大于能量效应 解析：D　该反应是吸热反应，根据焓判据是不能正向自发进行的，说明该反应之所以能够正向自发进行是由于熵增效应，并且熵增效应大于能量效应。 2.（2026·广东茂名高二期中）某密闭容器中，在高温条件下，有利于自发进行的反应是（　　） A.C（s）＋H2O（g）CO（g）＋H2（g）　ΔH＞0 B.N2（g）＋3H2（g）2NH3（g）　ΔH＜0 C.2H2（g）＋O2（g）2H2O（g）　ΔH＜0 D.2NO2（g）N2O4（g）　ΔH＜0 解析：A　反应C（s）＋H2O（g）CO（g）＋H2（g）　ΔH＞0、ΔS＞0，由ΔG＝ΔH－TΔS＜0可知，在高温下能自发进行，A正确；反应N2（g）＋3H2（g）2NH3（g）、2H2（g）＋O2（g）2H2O（g）、2NO2（g）N2O4（g）均为ΔH＜0、ΔS＜0，由ΔG＝ΔH－TΔS＜0可知，在低温下能自发进行，B、C、D均错误。 3.（2025·河南郑州高二检测）已知反应C2H6（g）＋2CO2（g）4CO（g）＋3H2（g），该反应高温下能自发进行，则有关该反应的ΔH、ΔS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 解析：B　根据反应方程式可知，该反应是气体体积增加，混乱度增大，即ΔS＞0，该反应高温下能正向自发进行，根据ΔG＝ΔH－TΔS＜0可自发进行分析，推出ΔH＞0。 4.（教材改编题）过氧化氢分解为水和氧气的反应： 2H2O2（aq）2H2O（l）＋O2（g） ΔH＝－189.3 kJ·mol－1 ΔS＝＋57.2 J·mol－1·K－1 （1）常温下ΔG＝ΔH－TΔS＝－189.3 kJ·mol－1－298 K×0.057 2 kJ·mol－1·K－1＝－189.3 kJ·mol－1－17.045 6 kJ·mol－1＝－206.345 6 kJ·mol－1（列式计算）。 （2）常温下ΔG　＜　（填“＞”或“＜”）0，故过氧化氢分解为水和氧气的反应在常温下　能　（填“能”或“不能”）自发进行。 5.“低碳经济”是以低能耗、低污染、低排放为基础的经济模式。“低碳经济”提出的大背景，是全球气候变暖对人类生存和发展的严峻考验。 （1）实现“节能减排”和“低碳经济”的一项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： 则该反应的ΔH　＜　0， ΔS　＜　0。 （2）二氧化碳捕集、存储和转化是当今化学研究的热点问题之一。用钌的配合物作催化剂，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　不能　（填“能”或“不能”）自发进行。 解析：（1）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反应产物的总能量，反应放热，ΔH＜0；该反应发生后气体的物质的量减小，ΔS＜0。该反应在低温下能够自发进行。 （2）题给反应是分解反应，且CO燃烧时放热，所以该反应为吸热反应，即ΔH＞0，因反应后气体的物质的量增大，所以ΔS＞0。ΔH－TΔS＜0时，反应可自发进行，所以在低温下，该反应不能自发进行。 　　 1.（2026·广西来宾高二期中）下列变化中没有发生熵增的是（　　） A.气态水变成冰 B.煅烧石灰石 C.蔗糖溶解在水中 D.氯化铵固体受热分解成氯化氢和氨气 解析：A　A项，气态水变成冰是从较无序的气态变为较有序的固态，混乱度降低，属于熵减过程；B项，煅烧石灰石生成了CO2气体； C项，蔗糖溶解后分子分散到水中；D项，氯化铵分解生成氨气和HCl气体，混乱度增加，属于熵增过程。 2.下列说法中正确的是（　　） A.凡是放热反应都是能正向自发进行的反应，而吸热反应都是不能正向自发进行的反应 B.自发反应一定是熵增加的反应，非自发反应一定是熵减小或不变的反应 C.熵增加且放热的反应一定是自发反应 D.非自发反应在任何条件下都不能发生 解析：C　一个反应的ΔH－TΔS＜0则是自发的，可看出ΔH和ΔS都对反应有影响，不能由单方面决定，A、B错误；熵增加即ΔS＞0，放热反应的ΔH＜0，代入公式得ΔH－TΔS＜0，故是自发反应，C正确；非自发的反应，可以通过改变条件，使ΔH、T、ΔS发生改变，从而使ΔH－TΔS＜0，使反应可以正向自发进行，D错误。 3.（2026·黑龙江齐齐哈尔高二上期中）固态碘单质升华变成碘蒸气的过程中焓变和熵变均正确的是（　　） A.ΔH＞0，ΔS＜0 B.ΔH＞0，ΔS＞0 C.ΔH＜0，ΔS＞0 D.ΔH＜0，ΔS＜0 解析：B　固态碘升华，碘单质由固态变为气态，能量升高，是吸热过程，且气体分子混乱度显著高于固体，熵增大，ΔS＞0。 4.反应CH3OH（l）＋NH3（g）CH3NH2（g）＋H2O（g）在某温度时才能自发向右进行，若该反应的ΔH＝＋17 kJ·mol－1，｜ΔH－TΔS｜＝17 kJ·mol－1，则下列关系中正确的是（　　） A.ΔS＞0，ΔH－TΔS＜0 B.ΔS＜0，ΔH－TΔS＞0 C.ΔS＞0，ΔH－TΔS＞0 D.ΔS＜0，ΔH－TΔS＜0 解析：A　ΔH＝＋17 kJ·mol－1＞0，ΔS＞0，在某温度时能自发向右进行，｜ΔH－TΔS｜＝17 kJ·mol－1，只有ΔH－TΔS＝－17 kJ·mol－1＜0。 5.（2025·福建福州高二质检）现有反应CH4（g）＋CO2（g）2CO（g）＋2H2（g）　ΔH＞0，下列有关说法正确的是（　　） A.ΔH＞0的化学反应一定不能自发进行 B.该反应熵增大（即ΔS＞0） C.该反应在任何条件下一定能自发 D.自发过程一定使体系的熵增大 解析：B　ΔH＞0的化学反应也可能自发进行，如氢氧化钡晶体与氯化铵的反应，A项错误；该反应气体物质的量增大，所以熵增大（即ΔS＞0），B项正确；该反应ΔH＞0，ΔS＞0，ΔG＝ΔH－TΔS＜0，反应自发，在较高温度下自发进行，C项错误；ΔH－TΔS＜0，自发过程可能使体系的熵增大，也可能使体系的熵减小，D项错误。 6.在图甲中的A、B两容器里，分别收集着两种互不作用的理想气体。若将中间活塞打开（如图乙所示），两种气体分子立即都分布在两个容器中。这是一个不伴随能量变化的自发过程。关于此过程的下列说法不正确的是（　　） A.此过程为无序程度小向无序程度大的方向的变化过程，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 解析：D　由题意知ΔH＝0，ΔS＞0，知该过程ΔH－TΔS＜0是正向自发的，而逆过程ΔS＜0，ΔH－TΔS＞0，不能自发进行，所以D不正确。 7.（2026·天津高二期中）下列反应在任何温度下均能自发进行的是（　　） A.2H2O2（l）O2（g）＋2H2O（l）　ΔH＝－196 kJ·mol－1 B.2N2（g）＋O2（g）2N2O（g）　ΔH＝＋163 kJ·mol－1 C.2Ag（s）＋Cl2（g）2AgCl（s）　ΔH＝－254 kJ·mol－1 D.CaCO3（s）CaO（s）＋CO2（g）　ΔH＝＋178.3 kJ·mol－1 解析：A　反应由液态生成气态O2，熵增（ΔS＞0），满足ΔH＜0且ΔS＞0，任何温度下ΔG＝ΔH－TΔS＜0，A正确；ΔH＞0，气体物质的量减少，熵减（ΔS＜0），ΔG＝ΔH－TΔS始终大于零，无法自发，B错误；ΔH＜0，Cl2转化为固体AgCl，熵减（ΔS＜0），低温下自发，C错误；该反应为ΔH＞0，固体碳酸钙生成CO2熵增（ΔS＞0），高温使ΔG＝ΔH－TΔS小于零，在高温下自发，D错误。 8.下列内容与结论不对应的是（　　） 选项 内容 结论 A H2O（g）变成H2O（l） 该过程的ΔS＜0 B 硝酸铵溶于水可正向自发进行 因为ΔS＞0 C 一个反应的ΔH＞0、ΔS＜0 该反应一定能正向自发进行 D H2（g）＋F2（g）2HF（g）的ΔH＝－271 kJ·mol－1、ΔS＝ 8 J·mol－1·K－1 该反应在任何温度下均可正向自发进行 解析：C　A项，H2O（g）变成H2O（l），气体总分子数减小，则有ΔS＜0；B项，硝酸铵溶于水是一个可正向自发进行的吸热过程，硝酸铵发生电离：NH4NO3N＋N，自由移动的离子数目增多，则有ΔS＞0；C项，若一个反应的ΔH＞0、ΔS＜0，则有ΔH－TΔS＞0，则该反应一定不能正向自发进行；D项，反应H2（g）＋F2（g）2HF（g）的ΔH＜0、ΔS＞0，则有ΔH－TΔS＜0，该反应在任何温度下均可正向自发进行。 9.（2026·河南南阳高二月考）已知反应Cu2O（s）＋O2（g）2CuO（s）　ΔH＝－146 kJ·mol－1　ΔS＝－110 J·mol－1·K－1，该反应能自发进行的最大温度约为（取整数）（　　） A.1 060 ℃ B.1 062 ℃ C.1 327 K D.1 328 K 解析：C　反应自发进行的条件是ΔG＜0，即ΔH－TΔS＜0。代入ΔH＝－146 kJ·mol－1和ΔS＝－0.11 kJ·mol－1·K－1，－146 kJ·mol－1－T×（－0.11 kJ·mol－1·K－1）＜0，所以T＜1 327 K，该反应能自发进行的最大温度约为1 327 K。 10.（2026·山西晋城高二期中）下列对化学反应的预测正确的是（　　） 选项 化学方程式 已知条件 预测 A CaCO3（s）CO2（g）＋CaO（s） ΔH＞0 它一定是非自发反应 B 4NH3（g）＋5O2（g）4NO（g）＋6H2O（g） 能自发反应 ΔH一定小于0 C A（s）＋aB（g）2C（g） ΔH＜0，能自发反应 a可能等于1或3 D 2Mg（s）＋O2（g）2MgO（s） 常温下，能自发反应 ΔH＞0 解析：C　CaCO3（s）CO2（g）＋CaO（s）为气体分子数增大的反应，ΔS＞0，ΔH＞0，高温条件下能自发进行，A错误；4NH3（g）＋5O2（g）4NO（g）＋6H2O（g）为气体分子数增大的反应，ΔS＞0，所以当ΔH＜0时，一定满足ΔH－TΔS＜0，反应一定能够自发进行，当ΔH＞0时，高温下，ΔH－TΔS＜0成立，也可以自发进行，B错误；ΔH＜0时，若a＝1，则ΔS＞0，任意温度自发进行；若a＝3，则ΔS＜0，低温自发进行，C正确；2Mg（s）＋O2（g）2MgO（s）为气体分子数减小的反应，ΔS＜0，若ΔH＞0，则ΔH－TΔS＞0，一定不能自发进行，D错误。 11.“卷帘何事看新月，一夜霜寒木叶秋。”每年公历10月23日左右，是二十四节气中的霜降，也是秋季的最后一个节气。下列化学反应的熵变、焓变和自发性与霜降过程一致的是（　　） A.2H2（g）＋O2（g）2H2O（l） B.2H2O2（aq）2H2O（l）＋O2（g） C.C（s）＋H2O（g） CO（g）＋H2（g） D.Ba（OH）2·8H2O（s）＋2NH4Cl（s）BaCl2（s）＋2NH3（g）＋10H2O（l） 解析：A　霜降是空气中的水蒸气凝结成冰的过程，是放热过程，并且由水蒸气变成固态水是熵减小的过程，即霜降过程是放热、熵减、自发进行的过程。2H2（g）＋O2（g）2H2O（l）是一个熵减的放热反应，自发进行，A符合题意；2H2O2（aq）2H2O（l）＋O2（g）是一个熵增的放热反应，过氧化氢不稳定，易分解，自发进行，B不符合题意；C（s）＋H2O（g）CO（g）＋H2（g）是一个熵增的吸热反应，高温下自发进行，C不符合题意； Ba（OH）2·8H2O（s）＋2NH4Cl（s）BaCl2（s）＋2NH3（g）＋10H2O（l）是一个熵增的吸热反应，自发进行，D不符合题意。 12.（2026·安徽合肥高二期中）已知体系自由能变化ΔG＝ΔH－TΔS。已知两个反应的ΔG与温度的关系如图所示，下列说法不正确的是（　　） 已知：ΔH和ΔS随温度变化很小 A.在一定温度范围内，反应①②均能自发 B.反应①在1 200 ℃时能自发进行 C.反应②的ΔS＞0 D.反应②的ΔH＜0 解析：C　由图像分析可知，反应①随温度的升高，ΔG逐渐减小；反应②随温度的升高，ΔG逐渐增大，结合ΔG＝ΔH－TΔS。在一定温度范围内，反应①②的ΔG＜0时，即反应①②均能自发进行，A正确；反应①在1 200 ℃时ΔG＜0，故此时反应①能自发进行，B正确；反应②随温度的升高，ΔG逐渐增大，结合ΔG＝ΔH－TΔS，则ΔS＜0，C错误；ΔH和ΔS随温度变化很小，可认为不随温度而变化，由图中数据可知，对反应②来说，－80 kJ·mol－1＝ΔH－（200＋273）ΔS，－60 kJ·mol－1＝ΔH－（600＋273）ΔS，可得出ΔH＝－103.65＜0，D正确。 13.某化学兴趣小组专门研究了氧族元素及其某些化合物的部分性质。 ①酸性：H2SO4＞H2SeO4＞H2TeO4 ②氧、硫、硒与氢气化合越来越难，碲与氢气不能直接化合 ③由元素的单质生成等物质的量的氢化物的焓变情况如图 请回答： （1）H2与硫的化合反应　放出　（填“放出”或“吸收”）热量。 （2）已知H2Te分解反应的ΔS＞0，请解释为什么Te和H2不能直接化合？　因为化合时ΔH＞0、ΔS＜0，反应不能正向自发进行　。 （3）上述资料信息中能够说明硫元素非金属性强于硒元素的是　①②③　（填序号）。 解析：（1）由图示可知H2与硫的化合反应ΔH＜0，故为放热反应。 （2）由图示可知H2与Te的化合反应ΔH＞0，H2Te分解时ΔS＞0，反应不能正向自发进行。 1 / 2 学科网（北京）股份有限公司 $