2.3 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（人教版）

本讲义聚焦高中化学“化学反应的方向”核心知识点，先通过对比表格梳理自发过程与自发反应的概念及特征，再分析焓变、熵变作为单一判据的局限性，最终以自由能变化（ΔG=ΔH-TΔS）构建综合判断框架，形成递进式学习支架。 资料设计融入“思考”“拓展”环节引导主动辨析，如通过H₂与O₂反应需点燃说明自发反应条件，结合碳酸钙分解计算强化ΔG应用，培养科学思维与探究能力。课中辅助教师突破重难点，课后题组训练助学生查漏补缺，落实严谨科学态度。

第三节　化学反应的方向 1.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.了解自发过程和化学反应的自发性，能从焓变、熵变和自由能变化（ΔG）角度判断化学反应的自发性。 知识点一　自发过程与自发反应 　自发过程和自发反应 自发过程 自发反应 含义 在一定条件下，不用借助外力，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 【拓展】　自发反应的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。 思考：自发反应不需要任何条件就能自发进行吗？ 提示：不是。如H2和O2反应需要点燃。 1.正误判断（正确的打“√”，错误的打“×”）。 （1）能自发进行的反应一定能迅速发生。（　×　） （2）自发过程不需任何条件就能发生。（　×　） （3）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.（2025·浙江特色联盟期中联考）下列属于非自发过程的是（　　） A.水由高处向低处流 B.蔗糖在水中溶解 C.天然气的燃烧 D.室温下水结成冰 解析：D　室温下水结成冰是温度降低作用下的变化，不是自发进行的反应，选D。 3.下列关于自发反应的叙述中，正确的是（　　） A.自发反应的逆反应在相同条件下也必定是自发的 B.铁在潮湿的空气中生锈属于非自发反应 C.自发过程可以是物理过程，不一定是自发反应，而自发反应一定是自发过程 D.自发反应与外界条件无关 解析：C　自发反应的逆反应在相同条件下为非自发反应，A错误；铁的生锈为自发反应，B错误；自发过程包括自发化学反应和自发物理过程，C正确；自发反应受温度等外界条件影响，D错误。 归纳总结 （1）判断某反应是否自发，只是判断反应的方向，与是否会发生、反应的快慢无关。 （2）自发过程的判断，不是看是否需要条件，而是看是否需要持续施加外力（如电解等）。 知识点二　化学反应方向的判断 1.焓变与化学反应的方向 （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　来判断反应进行的方向，这就是焓判据。 （2）大多数放热反应是可以自发进行的。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，只用焓判据判断反应是否自发不全面。 2.熵变与化学反应的方向 （1）熵与熵变 （2）熵值大小 ①同一条件下，不同的物质熵值　不同　。 ②体系的熵值：体系的　混乱程度　越大，体系的熵值就　越大　。 ③同一物质的熵值：S（g）　＞　S（l）　＞　S（s）。 （3）反应熵变与反应方向 ①二者关系 a.许多熵增的化学反应可自发进行（大部分是气体分子数目增多的反应）。 b.有些熵减的反应也可以自发进行，如：4Fe（OH）2（s）＋O2（g）＋2H2O（l）4Fe（OH）3（s）。 ②结论：不能仅用反应熵变判据来判断反应能否自发进行。 思考：二氧化碳通入澄清石灰水的反应Ca（OH）2（aq）＋CO2（g）CaCO3（s）＋H2O（l）能否自发进行？该反应为熵增反应还是熵减反应？ 提示：能自发进行，属于熵减的反应。 【教材挖掘】　自由能与化学反应的方向 （1）自由能变化（ΔG）与焓变、熵变的关系为ΔG＝ΔH－TΔS。ΔG不仅与焓变有关，还与温度有关。 （2）反应方向与自由能的关系： 化学反应总是向着自由能减小的方向进行，直到体系达到平衡。 当ΔG＜0时，反应能自发进行； 当ΔG＝0时，反应处于平衡状态； 当ΔG＞0时，反应不能自发进行。 ①根据复合判据ΔG＝ΔH－TΔS＜0能自发进行，请分析ΔH＞0，ΔS＞0的反应在低温还是高温下自发进行？ 提示：ΔH＞0，ΔS＞0的反应在高温下ΔG＝ΔH－TΔS＜0，能自发进行。 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。该反应能否正向自发进行？根据自由能判据分析理由。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是多少？ 提示：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。根据ΔG＝ΔH－TΔS＜0时，反应可正向自发进行，则有T＞≈1 111.6 K。 1.正误判断（正确的打“√”，错误的打“×”）。 （1）放热反应不一定能自发进行。（　√　） （2）O2转化为O3时，熵减小。（　√　） （3）同种物质，气态时熵值最小。（　×　） （4）合成氨反应：N2（g）＋3H2（g）2NH3（g）　ΔH＜0，高温有利于其自发进行。（　×　） （5）自由能变化ΔG＜0的化学反应一定能迅速发生。（　×　） （6）SO2（g）S（g）＋O2（g）　ΔH＞0，ΔS＞0，该反应不能自发进行。（　×　） （7）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。（　√　） （8）ΔH＞0，ΔS＜0的反应，任何温度下都不能自发进行。（　√　） 2.下列属于化学反应且ΔH＜0，ΔS＞0的是（　　） A.H2O（g）H2O（l） B.4NH3（g）＋5O2（g）4NO（g）＋6H2O（g） C.浓硫酸稀释 D.2SO2（g）＋O2（g）2SO3（g） 解析：B　气态水变为液态水，浓硫酸溶于水，均不是化学反应，A、C错误；氨气的氧化反应为放热反应，即ΔH＜0，且该反应为气体分子数增多的反应，为熵增即ΔS＞0，B正确；二氧化硫的氧化反应为放热反应，即ΔH＜0，但该反应为气体分子数减小的反应，为熵减即ΔS＜0，D错误。 3.（2026·浙江宁波期中）下列说法不正确的是（　　） A.一个反应能否自发进行，与焓变和熵变的共同影响有关 B.若某一反应ΔH＞0，ΔS＜0，则该反应在任何温度下都不能自发进行 C.2NO（g）＋2CO（g）N2（g）＋2CO2（g）在常温下能自发进行，则该反应ΔH＞0 D.反应2Na2O2＋2H2O4NaOH＋O2↑　ΔH＜0，ΔS＞0一定能自发进行 解析：C　ΔH－TΔS＜0的反应可自发进行，则反应能否自发进行，与焓变和熵变的共同影响有关，A正确；若ΔH＞0，ΔS＜0，则ΔH－TΔS＞0，可知任何温度下都不能自发进行，B正确；2NO（g）＋2CO（g）N2（g）＋2CO2（g）在常温下能自发进行，说明ΔH－TΔS＜0，又该反应的ΔS＜0，所以ΔH＜0，C错误；2Na2O2＋2H2O4NaOH＋O2↑该反应为放热反应，而且熵增大，即ΔH＜0，ΔS＞0，所以一定能自发反应，D正确。 归纳总结 判断化学反应方向的两个依据 （1）依据ΔG与0的相对大小； （2）依据Q与K的相对大小。 1.（2025·清华大学附中期中）下列说法正确的是（　　） A.放热反应一定是自发反应 B.固体溶解一定是熵减小的过程 C.熵增的反应不一定是自发反应 D.非自发反应在任何条件下都不能发生 解析：C　放热反应不一定是自发反应，A错误；固体溶解混乱度增大，固体溶解是一个熵增大的过程，B错误；熵增的反应不一定是自发反应，C正确；非自发进行的反应可以变化为自发进行，如碳酸钙的分解反应在常温下是非自发反应，但是在高温下能自发进行，D错误。 2.下列反应在任何温度下一定不能自发进行的是（　　） A.2H2O2（l）2H2O（l）＋O2（g）　ΔH＜0 B.NH3（g）＋HCl（g）NH4Cl（s）　ΔH＜0 C.CaCO3（s）CaO（s）＋CO2（g）　ΔH＞0 D.2CO（g）2C（s）＋O2（g）　ΔH＞0 解析：D　该反应的ΔH＜0，ΔS＞0，该反应在任何温度下都能自发进行，A错误；该反应的ΔH＜0，ΔS＜0，该反应在低温时能自发进行，B错误；该反应的ΔH＞0，ΔS＞0，该反应在高温时能自发进行，C错误；该反应的ΔH＞0，ΔS＜0，该反应在任何温度下都不能自发进行，D正确。 3.（2026·湖北荆州月考）下列关于可逆反应的叙述正确的是（　　） A.放热反应一定可以自发进行 B.只有绝热体系的自发过程才向着熵增的方向进行 C.外界条件对可逆反应的正、逆反应速率影响的程度不一定相同 D.等温、等压条件下的反应体系中可用自由能变化来判断反应的方向 解析：C　放热反应ΔH＜0，若ΔS＜0，根据ΔG＝ΔH－TΔS可知，高温下可能ΔG＞0，反应不自发，A错误；孤立体系（与环境既没有物质交换也没有能量交换）、绝热体系（与环境既没有物质交换也没有热量交换），二者自发过程均向着熵增的方向进行，B错误；外界条件对可逆反应正、逆反应速率的影响程度不一定相同，如升高温度时，吸热方向速率变化更大，C正确；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），自由能的变化可判断反应进行的方向，题中未说明反应体系是否封闭，D错误。 4.（1）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“＝”）0，ΔS　＞　（填“＞”“＜”或“＝”）0，在低温下，该反应　不能　（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2NO＋2CO2CO2＋N2。反应在常温下能够自发进行，则反应的ΔH　＜　（填“＞”“＜”或“＝”）0。 解析：（1）CO2分解生成CO和O2的反应为吸热反应，ΔH＞0，根据化学方程式可知，ΔS＞0，故低温下ΔG＝ΔH－TΔS＞0，反应不能自发进行。 （2）通过化学方程式可知ΔS＜0，常温下能够自发进行，则ΔH＜0。 题组一　自发过程和自发反应 1.下列不属于自发进行的变化是（　　） A.红墨水加到清水中使整杯水变红 B.冰在室温下融化成水 C.电解水生成氢气和氧气 D.铁器在潮湿的空气中生锈 解析：C　红墨水滴入清水中能使整杯水变红、冰在室温下融化成水、铁器在潮湿的空气中生锈等过程都是自发进行的，A、B、D项均属于自发进行的变化，而电解水生成氢气和氧气的反应必须通电电解才可以进行，不属于自发过程，C项符合题意。 2.如图甲中的两个集气瓶中分别盛有H2、Cl2，当抽出两集气瓶之间的玻璃片一段时间后，现象如图乙所示，可以观察到两个集气瓶中的颜色相同。下列判断正确的是（　　） A.甲中两个集气瓶中气体的混乱度比乙中的大 B.两个集气瓶中的气体扩散后变为有序排列 C.反应H2（g）＋Cl2（g）2HCl（g）可自发进行 D.反应H2（g）＋Cl2（g）2HCl（g）属于熵增反应 解析：C　气体扩散过程中，混乱度增大，此过程自发地从有序向无序进行，A、B错误；反应H2（g）＋Cl2（g）2HCl（g）可自发进行，其反应前后气体的分子数不变，不属于熵增反应，C正确，D错误。 题组二　焓变、熵变与化学反应的方向 3.中国诗词博大精深，下列诗句中包含ΔH＞0、ΔS＞0的化学变化的是（　　） A.春蚕到死丝方尽，蜡炬成灰泪始干 B.千锤万凿出深山，烈火焚烧若等闲 C.少年易老学难成，一寸光阴不可轻 D.千淘万漉虽辛苦，吹尽狂沙始到金 解析：B　蜡炬燃烧是放热反应，ΔH＜0，有气体生成ΔS＞0，A不符合题意；石灰石受热分解是吸热反应，ΔH＞0，有气体生成ΔS＞0，B符合题意；C、D中没有涉及化学变化，C、D不符合题意。 4.（2025·北京汇文中学期中）下列说法错误的是（　　） A.水凝结成冰的过程中，体系的ΔS＜0 B.发生离子反应的条件之一是生成气体，此过程是一个ΔS＞0的过程 C.化学反应自发进行的方向，与反应的ΔH和ΔS都有关 D.NH4NO3溶于水吸热，说明其溶于水不是自发过程 解析：D　水凝结成冰的过程中，体系的混乱度减小即熵变ΔS＜0，A正确；发生离子反应的条件之一是生成气体，有气体生成时体系的混乱程度增大，ΔS＞0，B正确；化学反应有向物质内能降低、体系混乱程度增大方向进行的趋势，C正确；NH4NO3溶于水吸热，但溶解过程是混乱度增大的物理过程，能够自发进行，D错误。 5.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。下列关于该反应的说法，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：C　由题图可知，反应物的总能量高于生成物的总能量，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ΔH＜0，ΔS＜0。 题组三　自由能变化与反应进行的方向 6.（2026·北京人大附中月考）下列叙述正确的是（　　） A.对于有气体参加的反应，增大压强，反应速率加快，是因为活化分子百分数增加 B.增加反应物的浓度，活化分子浓度增加，反应速率加快 C.已知反应2CO（g）＋2NO（g）N2（g）＋2CO2（g）　ΔS＜0在常温下能自发进行，则ΔH＞0 D.几个基元反应组成的复杂反应，其快慢取决于反应历程中的快反应 解析：B　增大压强使气体浓度增加，单位体积内活化分子数增加，但活化分子百分数不变，A错误；增加反应物浓度后，单位体积内分子总数增多，活化分子浓度随之增加（活化分子百分数不变，因温度未变），活化分子浓度增加导致有效碰撞频率提高，因此反应速率加快，B正确；复杂反应的总速率由最慢的基元反应决定，而非快反应，D错误。 7.（2026·河南信阳月考）下列反应在任何温度下都不能自发进行的是（　　） A.2CO（g）2C（s）＋O2（g）　ΔH＞0 B.2O3（g）3O2（g）　ΔH＜0 C.2NO（g）＋2CO（g）N2（g）＋2CO2（g）　ΔH＜0 D.NH4Cl（s）NH3（g）＋HCl（g）　ΔH＞0 解析：A　ΔG＝ΔH－TΔS＜0的反应，都能自发进行，2CO（g）2C（s）＋O2（g），ΔH＞0，ΔS＜0，该反应一定不能自发进行，A正确；2O3（g）3O2（g），ΔH＜0，ΔS＞0，该反应一定能自发进行，B错误；2NO（g）＋2CO（g）N2（g）＋2CO2（g）　ΔH＜0，ΔS＜0，该反应在低温下能自发进行，C错误；NH4Cl（s）NH3（g）＋HCl（g）　ΔH＞0，ΔS＞0，该反应在高温下能自发进行，D错误。 8.（2026·湖南长沙月考）下列说法正确的是（　　） A.一定温度下，反应MgCl2（l）Mg（l）＋Cl2（g）的ΔH＞0，ΔS＜0 B.凡是放热反应都是自发的，凡是吸热反应都是非自发的 C.凡是熵增的反应都是自发的，凡是熵减的反应都是非自发的 D.对于ΔH＜0，ΔS＞0的反应，其在任何温度下都能自发进行 解析：D　氯化镁分解生成镁和氯气，该反应需要吸收能量（通电提供能量），则ΔH＞0，只有生成物中有气体，则反应过程中混乱度增大，ΔS＞0，A错误；ΔG＝ΔH－TΔS＜0，反应能自发进行，对于放热反应，若ΔS＜0，在高温下不能自发进行，对于吸热反应，若ΔS＞0，在高温下能自发进行，B错误；对于熵增的反应，若ΔH＞0，在低温下不能自发进行，对于熵减的反应，若ΔH＜0，在低温下能自发进行，C错误；若ΔH＜0，ΔS＞0，该反应的ΔH－TΔS＜0，所以在任何温度下都能自发进行，D正确。 9.（2026·浙江文昌中学期中）现有两个热化学方程式： ①（l）＋H2（g）（l）　ΔH1＞0 ②（l）＋2H2（g）（l）　ΔH2＜0 下列说法正确的是（　　） A.反应①②中都存在：ΔS＞0 B.反应①在任何温度下都不能自发进行 C.从焓变的角度看，反应①能自发进行 D.从熵变的角度看，反应②能自发进行 解析：B　反应①②均为液体与气体反应转化为液体的反应，均为熵减反应，即ΔS＜0，A错误；ΔG＝ΔH－TΔS＜0的反应能自发进行，而反应①的ΔH1＞0、ΔS＜0，则ΔH1－TΔS＞0，反应①在任何温度下都不能自发进行，B正确；从焓变的角度看，放热反应（ΔH＜0）倾向于自发进行，而ΔH1＞0，吸热不利于反应自发进行，所以反应①不能自发进行，C错误；从熵变的角度看，熵增的反应（正向混乱度增大）倾向自发进行，而反应②的ΔS＜0，熵减不利于反应自发进行，D错误。 10.（教材改编题）下列说法中，正确的是（　　） A.能够自发进行的反应一定是放热反应 B.凡是熵增大的反应都是自发反应 C.要判断反应进行的方向，必须综合考虑体系的焓变和熵变 D.非自发反应在任何条件下都不能实现 解析：C　由ΔG＝ΔH－TΔS＜0知，反应可自发进行，说明反应进行的自发性需综合考虑体系的焓变和熵变，而非自发反应在一定条件下可以实现，选C。 11.（2026·河北沧州期中）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　ΔG＝ΔH－TΔS＜0，反应能自发进行，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＞0，任何温度下都不能自发进行，A错误；a＋b＞c时，ΔS＜0，ΔH＜0（放热反应），低温下ΔG＜0，高温时ΔG＞0，故应在低温下自发，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。 12.（2026·黑龙江齐齐哈尔期中）高纯硅是信息革命的催化剂。工业上可用SiH4制高纯硅：SiH4Si（s）＋2H2　ΔH。几种共价键的键能数据如图所示。已知：1 mol Si含2 mol Si—Si共价键。下列叙述正确的是（　　） A.ΔH＝－32 kJ·mol－1 B.上述正反应只有在较高温度下才能自发进行 C.其他条件不变，增大SiH4浓度能增大活化分子百分数 D.该反应的正反应活化能大于逆反应活化能 解析：A　反应热等于断裂共价键吸收的能量与形成共价键放出的能量之差，ΔH＝（323×4－226×2－436×2）kJ·mol－1＝－32 kJ·mol－1，A正确；上述反应是气体分子数增大的放热反应，即ΔH＜0，ΔS＞0，则ΔH－TΔS＜0，故在任何温度下都能自发进行，B错误；增大甲硅烷浓度，能提高单位体积内活化分子数，不能提高活化分子百分数，C错误；反应热等于正反应活化能与逆反应活化能之差，对于放热反应，正反应活化能小于逆反应活化能，D错误。 13.（2025·湖南长沙雅礼中学月考改编）某化学科研小组研究在其他条件不变时，改变某一条件对反应aA（g）＋bB（g）cC（g）表示的化学平衡的影响，得到如下图像（图中p表示压强，T表示温度，n表示物质的量，α表示转化率，φ表示体积分数）。 分析图像，回答下列问题： （1）在图像反应Ⅰ中，若p1＞p2，则此正反应为　放热　（填“放热”或“吸热”）反应，也是一个气体分子数　减小　（填“减小”或“增大”）的反应，由此判断，此反应若能自发进行，必须满足的条件是　低温　。 （2）在图像反应Ⅱ中，若T1＞T2，则该反应能否自发进行？　能自发进行　。 解析：（1）反应Ⅰ中，恒压下升高温度，α（A）减小，即升高温度平衡逆向移动，则正反应为放热反应，ΔH＜0；由p1＞p2知，恒温时增大压强，α（A）增大，说明此反应为气体分子数减小的反应，即为熵减反应，ΔS＜0。放热、熵减反应只能在低温下自发进行。 （2）反应Ⅱ中，恒温下压强对φ（A）没有影响，说明压强变化不影响反应平衡，此反应为气体分子数不变的反应，反应过程中熵变很小，ΔS≈0，若T1＞T2，恒压下温度越高φ（A）越大，说明升高温度平衡向左移动，正反应为放热反应，ΔH＜0，则ΔH－TΔS＜0，反应能自发进行。 1 / 2 学科网（北京）股份有限公司 $