第2章 第3节 化学反应的方向（配套课件PPT）-【步步高】2025-2026学年高二化学选择性必修1 化学反应原理学习笔记（人教版）

该高中化学课件聚焦“化学反应的方向”，涵盖自发过程与反应、焓变熵变判据及自由能综合判据。通过高山流水等生活实例导入，结合思考交流判断自发过程，构建从宏观现象到微观本质的认知脉络，形成递进式学习支架。 其亮点在于以“实例分析-模型建构-应用计算”为主线，通过H₂燃烧与电解水对比、CaCO₃分解自由能计算等实例，渗透科学思维中的证据推理与模型认知。题组训练分层设计，强化科学探究与实践能力，助力学生形成化学观念，也为教师提供系统教学资源与分层训练素材。

化学反应的方向 第三节 第 二 章 1.知道化学反应是有方向的，通过宏观事实推理、建构化学反应的方向与反应的焓变和熵变的关系的认知模型。 2.能结合具体事例说明反应自发进行的方向性。 核 心 素 养 发 展 目 标 课时对点练 内 容 索 引 一、自发过程与自发反应 二、化学反应进行方向的判据 < 一 > 自发过程与自发反应 1.自发过程 (1)含义：在一定条件下，不用借助外力就可以自发进行的过程。例如高山流水、自由落体。 (2)特点 ①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在密闭条件下，体系有从 自发转变为 的倾向(无序体系更加稳定)。 (3)非自发过程：在一定条件下，需持续借助外力才能进行的过程。 低能 高能 有序 无序 2.自发反应 (1)含义：在给定的条件下，无需外界帮助，一经引发即能自动进行的反应，称为自发反应。例如钢铁生锈。 (2)非自发反应：不能自发进行，必须借助某种外力才能进行的反应。 注意　自发反应具有方向性，即在一定条件下反应的某个方向是自发进行的，其逆方向在相同条件下一定不能自发进行。自发反应不一定能够实际发生，发生时速率也不一定大。 3.应用 (1)自发反应可被用来做“有用功”。例如H2的燃烧可设计成燃料电池。 (2)非自发过程要想发生，必须对它做功。例如通电将水分解为H2和O2。 1.下列过程中属于自发过程的是　　　　　　　(填序号)。  ①铵盐的溶解　②烧碱与盐酸反应　③Zn与稀H2SO4反应　④将地下水抽至地面　⑤Mg在空气中燃烧　⑥铝热反应　⑦墨水在水中的扩散　⑧电解熔融的氯化钠 ①②③⑤⑥⑦ 将地下水抽至地面需要持续做功，电解熔融的氯化钠要在直流电作用下才能进行，均不属于自发过程。 思考交流 2.已知：①2H2+O2　　 2H2O；②2H2O　 　2H2↑+O2↑。①是自发反应，②是非自发反应，通过对上述反应的分析，思考： (1)自发反应不需要任何条件就能发生吗？ 提示　自发反应也需要一定条件引发反应，一旦反应后即可自发进行。 (2)非自发反应一定不能发生吗？ 提示　非自发反应在一定条件下能发生。 返回 思考交流 < 二 > 化学反应进行方向的判据 1.焓变与化学反应的方向 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 来判断反应进行的方向，这就是焓判据。 大多数放热反应是可以自发进行的。有些吸热反应也可以 ，如：2N2O5(g)　　4NO2(g)+O2(g)　ΔH=+109.8 kJ·mol-1，故不能只根据 或_____来判断反应的方向。只用焓判据判断反应是否自发不全面。 降低 自发 焓变 自发进行 放热 吸热 分析下列反应进行的方向与ΔH之间的关系。 (1)H2(g)+O2(g)===H2O(l)，燃烧反应是　　(填“吸”或“放”，下同)热反应，ΔH　　(填“>”或“<”，下同)0，常温下能自发进行。  (2)Zn(s)+CuSO4(aq)===ZnSO4(aq)+Cu(s)，该反应是　 　热反应，ΔH 　　0，常温下　　 (填“能”或“不能”，下同)自发进行。  (3)Ba(OH)2·8H2O和NH4Cl的反应为　　热反应，常温下　　自发进行。 (4)2N2O5(g)　　4NO2(g)+O2(g)，该反应是　　热反应，ΔH　　0，能自发进行。  放 < 放 < 能 吸 能 吸 > 思考交流1 2.熵变与化学反应的方向 (1)熵、熵变的概念 ΔS 混乱程度 S (2)熵值大小 ①体系的熵值：体系的 越大，体系的熵值就 。 ②同一种物质的熵值：S(g) S(l) S(s)；同一条件下，不同物质的熵值不同。 (3)熵变与化学反应进行方向的关系 ①自发进行的化学反应大多是熵 的过程，有些熵 的过程也能自发进行。不能只根据熵增或熵减来判断化学反应进行的方向。 ②与环境既没有物质交换也没有能量交换的孤立体系或绝热体系，自发过程才向着熵增的方向进行。 混乱程度 越大 > > 增 减 (1)反应CaCO3(s)+2HCl(aq)===CaCl2(aq)+H2O(l)+CO2(g)的ΔS　　(填“>” “<”或“=”，下同)0，常温下　　(填“能”或“不能”，下同)自发进行。  (2)2KClO3(s)===2KCl(s)+3O2(g)，该反应的ΔS　　0，能自发进行。  (3)自发反应4Fe(OH)2(s)+O2(g)+2H2O(l)===4Fe(OH)3(s)的ΔS　　0。  (4)二氧化碳通入澄清石灰水的反应Ca(OH)2(aq)+CO2(g)===CaCO3(s)+ H2O(l)　　自发进行，其ΔS　　0。  > 能 > < 能 < 思考交流2 3.自由能与化学反应的方向 (1)自由能变化 符号为 ，单位为kJ·mol-1。 (2)自由能变化与焓变、熵变的关系 ΔG= 。ΔG不仅与焓变和熵变有关，还与 有关。 ΔG ΔH-TΔS 温度 (3)反应方向与自由能的关系 化学反应总是向着 的方向进行，直到体系 。 ①当ΔG<0时，反应能 ； ②当ΔG=0时，反应 ； ③当ΔG>0时，反应 。 自由能减小 达到平衡 自发进行 处于平衡状态 不能自发进行 类型 ΔH ΔS ΔG 反应的自发性 1 <0 >0 <0 一定能自发 2 >0 <0 >0 一定不能自发 3 <0 <0 正负决定于温度 低温能自发 4 >0 >0 高温能自发 (1)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 (2)自由能变化ΔG<0的化学反应一定能迅速发生 (3)SO2(g)===S(g)+O2(g)　ΔH>0，ΔS>0，该反应不能自发进行 (4)NH4HCO3(s)===NH3(g)+H2O(g)+CO2(g)　ΔH=+185.57 kJ·mol-1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)ΔH>0，ΔS<0的反应，任何温度下都不能自发进行 × × √ × √ 正误判断 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 √ 应用体验 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ΔH-TΔS<0的方向进行的趋势，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.已知在100 kPa、298.15 K时，石灰石发生分解反应：CaCO3(s)=== CaO(s)+CO2(g)　ΔH=+178.3 kJ·mol-1　ΔS=+160.4 J·mol-1·K-1，则 (1)该反应　　　(填“能”或“不能”)正向自发进行。  不能 ΔG=ΔH-TΔS=+178.3 kJ·mol-1-298.15 K×160.4×10-3 kJ·mol-1·K-1≈ 130.5 kJ·mol-1>0，所以该反应不能正向自发进行。 应用体验 (2)若温度能决定反应方向，则该反应正向自发进行的最低温度为 　　　　　　。  1 111.6 K 根据ΔG=ΔH-TΔS<0时，反应可正向自发进行，则有T>≈1 111.6 K。 应用体验 3.在化学反应A(g)+B(g)　　2C(g)+D(g)　ΔH=Q kJ·mol-1过程中的能量变化如图所示，回答下列问题。 (1)Q　　(填“>”“<”或“=”，下同)0。  (2)熵变ΔS　　0。  (3)该反应　　(填“能”或“不能”)自发 进行。  (4)升高温度平衡常数K　　　(填“增大”“减小”或“不变”)，平衡向　　　　(填“正反应”或“逆反应”)方向移动。  < > 能 减小 逆反应 应用体验 据图像可知，该反应是放热反应，故Q<0；据反应特点可知，该反应是熵增的反应；据ΔG=ΔH-TΔS<0可知该反应能自发进行；升高温度，平衡向逆反应方向移动，平衡常数减小。 返回 课时对点练 对一对 答案 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 题号 1 2 3 4 5 6 7 8 答案 C C C C C A D C 题号 9 10 11 12 13 　14 答案 B A B A C 　C 15 15. (1)高温 (2)不能　 (3)927.8~1 709.4 K 答案 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 题组一　自发过程和自发反应 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 √ 对点训练 答案 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 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。 答案 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 2.(2024·陕西榆林高二检测)化学与生活息息相关。下列不能自发进行的是 A.墨汁加到清水中使整杯水变黑 B.水在0 ℃以下结为冰 C.石灰石转化为生石灰 D.水从高处往低处流 √ 答案 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 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，C符合题意。 题组二　反应焓变与反应方向 3.下列关于化学反应的焓变的叙述正确的是 A.化学反应的焓变与反应的方向无关 B.化学反应的焓变直接决定了反应的方向 C.焓变为正的反应都是吸热反应 D.焓变为正的反应都能自发进行 √ 焓变与反应的方向有关，A项错误； 化学反应的焓变不能直接决定化学反应的方向，还要结合熵变等条件，B、D项错误。 答案 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 4.(2025·天津高二期末)下列自发反应可用焓判据来解释的是 A.2N2O5(g)===4NO2(g)+O2(g)　ΔH=+56.7 kJ·mol-1 B.(NH4)2CO3(s)===NH4HCO3(s)+NH3(g)　ΔH=+74.9 kJ·mol-1 C.2H2(g)+O2(g)===2H2O(l)　ΔH=-571.6 kJ·mol-1 D.CaCO3(s)===CaO(s)+CO2(g)　ΔH=+178.2 kJ·mol-1 √ 答案 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 从焓变的角度分析，化学反应由高能状态向低能状态转化，有使体系能量降低的趋势，表现为放热反应较易进行。 题组三　反应熵变与反应方向 5.下列对熵的理解错误的是 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 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 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，错误。 6.下列变化过程为熵增的是 A.2NH4NO3(s)===2N2(g)+4H2O(g)+O2(g) B.CO(g)+H2O(g)===CO2(g)+H2(g) C.2CO(g)+O2(g)===2CO2(g) D.3O2(g)===2O3(g) √ 答案 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 答案 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 反应CO(g)+H2O(g)===CO2(g)+H2(g)有气体参与反应，但反应前后气体分子数没有变化，熵没有增加，B错误； C、D项反应中均有气体参与反应，反应后气体分子数减少，变化过程为熵减，错误。 15 题组四　自由能与反应进行方向的判断 7.关于反应CO(g)+2H2(g)===CH3OH(g) ΔH<0。下列说法正确的是 A.该反应是熵增大的反应(即ΔS>0) B.该反应在低温条件下能较快发生 C.该反应是放热反应，能在任何温度下自发进行 D.反应是否自发要综合考虑焓变和熵变两个因素 √ 答案 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 答案 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 该反应反应前后气体的物质的量减小，是熵减小的反应，A错误； ΔH-TΔS<0的反应可自发进行，该反应的ΔH<0、ΔS<0，即该反应在低温时可自发进行，但反应速率较慢，B、C错误； 反应是否自发要综合考虑焓变和熵变两个因素，D正确。 15 8.(2024·湖北华中师范大学第一附属中学月考)下列有关说法不正确的是 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，因此该反应一定是熵增反应 C.通常情况下，一个放热且熵增的反应也有可能不能自发进行 D.反应NH3(g)+HCl(g)===NH4Cl(s)在室温下可自发进行，则该反应的ΔH <0 √ 答案 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 答案 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 Na与水反应生成H2，ΔS>0，此反应为放热反应，ΔH<0，故ΔH-TΔS<0，该反应能自发进行，A正确； 吸热反应的ΔH>0，能自发进行必须满足ΔH-TΔS<0，所以ΔS>0，B正确； 当反应是熵增且放热的反应时，一定满足ΔH-TΔS<0，反应一定能自发进行，C错误； 反应NH3(g)+HCl(g)===NH4Cl(s)为熵减的反应，ΔS<0，若在室温下可自发进行，ΔH-TΔS<0，则一定有ΔH<0，D正确。 15 9.(2024·山东泰安一中月考)下列说法正确的是 A.常温下反应C(s)+CO2(g)　　2CO(g)不能正向自发进行，则该反应的 　ΔH<0 B.反应2Mg(s)+CO2(g)　　C(s)+2MgO(s)能正向自发进行，则该反应的 　ΔH<0 C.2NH3(g)+CO2(g)　　CO(NH2)2(s)+H2O(g)，该反应低温下能正向自发 　进行，则ΔH>0 D.反应SiO2(s)+3C(s)===SiC(s)+2CO(g)常温下不能正向自发进行，则该 　反应的ΔH<0 答案 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 √ 15 答案 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 C(s)+CO2(g)　　2CO(g)为熵增反应，常温下反应不能正向自发进行，则该反应的ΔH>0，A错误； 反应2Mg(s)+CO2(g)　　C(s)+2MgO(s)为熵减反应，能正向自发进行，则反应的ΔH<0，B正确； 题述反应低温下能正向自发进行，由ΔS<0、ΔH-TΔS<0可知，ΔH<0，C错误； 反应SiO2(s)+3C(s)===SiC(s)+2CO(g)为熵增反应，常温下不能正向自发进行，则该反应的ΔH>0，D错误。 10.下列内容与原因或结论不对应的是 答案 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 选项 内容 原因或结论 A H2O(g)变成H2O(l) 该过程ΔS>0 B 硝酸铵溶于水可自发进行 因为ΔS>0 C 一个反应的ΔH>0、ΔS<0 该反应不能自发进行 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自发进行 √ 答案 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 H2O(g)变成H2O(l)，体系混乱度减小，则ΔS<0，A错误； 常温下硝酸铵溶于水是一个能自发进行的吸热过程，硝酸铵溶解生成自由移动的离子，是熵增大的过程，ΔS>0，B正确； 一个反应的ΔH>0、ΔS<0，则ΔH-TΔS>0，所以该反应不能自发进行，C正确； ΔH=-271 kJ·mol-1，ΔS=+8 J·mol-1·K-1，由ΔH-TΔS<0的反应可自发进行可知，该反应在任何温度下都能自发进行，D正确。 15 11.(2024·江西浮梁县第一中学高二期中)光气(COCl2)在有机合成中常作氯化剂。工业制备原理：CO(g)+Cl2(g)　　COCl2(g)　ΔH。下列叙述错误的是 A.相对于曲线a，曲线b代表加入催化剂 B.加入催化剂和增大CO浓度都能提高活 　化分子百分数 C.上述反应的逆反应为熵增的吸热反应 D.升高温度，上述反应的平衡常数减小 √ 答案 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 综合强化 答案 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 由图像可知，加入催化剂，反应的活化能降低，A项正确； 增大反应物浓度能提高单位体积内活化分子总数，不能提高活化分子百分数，B项错误； 上述反应的逆反应是气体分子数增大的吸热反应，C项正确； 该反应的正反应为放热反应，升高温度，平衡逆向移动，平衡常数减小，D项正确。 12.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 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 答案 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 在0 ℃、100 kPa条件下，白锡会不会变为灰锡的问题即为求算反应：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。 15 13.(2024·黑龙江大庆实验中学期中)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：2B(s)+N2(g)===2BN(s) 反应Ⅱ：B2O3(s)+2NH3(g)===2BN(s)+3H2O(g) 已知反应Ⅰ常温下能自发进行，反应Ⅱ常温下不能自发进行。下列说法错误的是 A.常温下反应Ⅰ的ΔG<0，但无法判断化学反应速率快慢 B.反应Ⅰ的ΔS<0，ΔH<0 C.性能优良的催化剂可使反应Ⅱ在常温下自发进行 D.反应Ⅱ中有极性键的断裂与生成 答案 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 √ 答案 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 常温下反应Ⅰ的ΔG<0，说明反应可以自发进行，但不能判断化学反应速率的快慢，A正确； 2B(s)+N2(g)===2BN(s)是熵减的反应，ΔS<0，该反应常温下能自发进行，则ΔH<0，B正确； 反应Ⅱ在常温下不能自发进行，催化剂不能使不能自发进行的反应变为能自发进行的反应，C错误； 反应Ⅱ中有N—H的断裂及O—H的生成，故反应Ⅱ中有极性键的断裂与生成，D正确。 15 14.焦炭常用于冶炼工业。已知反应①：2C(s)+O2(g)===2CO(g)；反应②：2CO(g)+O2(g)===2CO2(g)，反应①、②的反应趋势与温度关系如图所示(假设ΔH、ΔS不随温度变化)。下列说法错误的是 A.反应②2CO(g)+O2(g)===2CO2(g)的ΔS<0， 　ΔH<0 B.983 K是两个反应主次趋势变化的转折点 C.L1对应反应① D.当温度低于983 K时，过量焦炭的氧化产物以反应②生成CO2为主 答案 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 √ 根据化学方程式可知，反应②的ΔS<0，则-TΔS　>0，根据273 K时，ΔG=ΔH-TΔS<0，所以ΔH<0，A正确； ΔG越小，说明反应能够发生的趋势越大， 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，B正确； 反应①的ΔS>0，根据ΔG=ΔH-TΔS，ΔG和T成反比，所以斜率小于0，L2对应反应①，L1对应反应②，C错误； 当温度低于983 K时，L1的ΔG更小，所以过量焦炭的氧化产物以反应②生成CO2为主，D正确。 答案 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 15.(2024·长沙月考)已知甲烷隔绝空气在不同温度下有可能发生两个反应：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，在图书馆查到了如下数据： 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 请帮助这位同学解答如下问题： (1)反应②在　　　(填“高温”或“低温”)下自发进行。  答案 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 高温 答案 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 当ΔH-TΔS<0时，反应能自发进行，由题给数据可知，反应②自发进行时反应温度T>≈1 709.4 K，则该反应在高温下才能自发进行。 15 (2)反应①在常温下　　　(填“能”或“不能”)自发进行。  答案 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 不能 由题给数据可知，常温下，反应①ΔH-TΔS=+74.848 kJ·mol-1-80.674×　10-3 kJ·mol-1·K-1×298 K≈50.807 kJ·mol-1>0，则该反应常温下不能自发进行。 (3)求算制取炭黑的允许温度范围：　　　　　　　　。  答案 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 927.8~1 709.4 K 由题给数据可知，反应①自发进行时反应温度T>　≈927.8 K，反应②自发进行时反应温度T>1 709.4 K，则利用甲烷制取炭黑温度控制在927.8~1 709.4 K内。 返回 本课结束 第 二 章 $