2.3 化学反应的方向（举一反三题型专练，北京专用）化学人教版选择性必修1

**基本信息** 以“概念→判据→综合应用”为逻辑主线，构建“基础定义-单一判据-复合判据-实际应用”的递进式方法体系，通过典例与变式结合，强化科学思维中的证据推理与模型认知。 **专项设计** |模块|题量/典例|方法提炼|知识逻辑| |----|-----------|----------|----------| |题型01|1典例+3变式|自发过程“无需外力”核心特征辨析|从生活实例引出定义，明确自发与速率、易发性的区别| |题型02|1典例+3变式|焓判据“放热有利但非充分”判断规则|通过反例（如CaCO₃分解）揭示焓判据局限性| |题型03|1典例+3变式|熵变“气体分子数变化”快速判断法|建立“固→液→气”熵增规律及反应熵变分析模型| |题型04|1典例+3变式|ΔG=ΔH-TΔS四组组合判断模板|推导温度对ΔG符号的影响及转变温度计算| |题型05|1典例+3变式|“先算ΔG再判方向”通用流程|整合焓熵判据，强调热力学与动力学差异| |题型06|1典例+3变式|工业反应条件选择的ΔG应用策略|联系合成氨、煅烧石灰石等实例，体现化学与技术的联系|

第三节 化学反应的方向（题型突破·举一反三） 题型01 自发过程与自发反应 题型02 焓变与化学反应方向（焓判据） 题型03 熵与熵变（熵判据） 题型04 复合判据——吉布斯自由能 题型05 化学反应方向的判断方法 题型06 化学反应方向的综合应用 ▌题型01 自发过程与自发反应 1. 自发过程：在一定条件下不需要外力帮助就能自动进行的过程。如水往低处流、热从高温传到低温、铁生锈等。 2. 自发反应：在给定条件下能自发进行的化学反应。自发反应不一定能瞬间完成，如铁生锈在常温下缓慢进行。 3. 非自发过程：需要借助外力才能进行的过程。如水往高处流需要水泵，电解水需要电能。 4. 注意：自发过程不一定是快速过程；自发反应不一定容易发生；判断反应能否自发进行需要综合考虑焓变和熵变。 【典例01】（25-26高二上·北京海淀·阶段检测）下列过程属于自发过程的是 A．电解熔融氯化钠制取金属钠 B．水由低处流向高处 C．铁在潮湿空气中生锈 D．给蓄电池充电 【答案】C 【分析】自发过程是在一定条件下不需要外力帮助就能自动进行的过程。电解、水泵抽水、充电都需要外界提供能量，属于非自发过程；铁生锈在常温下自动进行，属于自发过程。 【详解】A．电解熔融氯化钠需要通电，即需要外界提供电能，属于非自发过程，故A错误； B．水由低处流向高处需要水泵做功，属于非自发过程，故B错误； C．铁在潮湿空气中生锈是常温下不需要外力帮助就能自动进行的过程，属于自发过程，故C正确； D．给蓄电池充电需要外界提供电能，属于非自发过程，故D错误； 答案选C。 【变式01-1】（25-26高二上·北京西城·阶段检测）下列关于自发过程的叙述正确的是 A．自发过程一定是快速过程 B．自发过程一定容易发生 C．自发过程不需要外力帮助就能自动进行 D．自发反应一定能在瞬间完成 【答案】C 【分析】自发过程是在一定条件下不需要外力帮助就能自动进行的过程，但自发过程不一定是快速的，也不一定容易发生；自发反应不一定瞬间完成。 【详解】A．自发过程不一定是快速过程，如铁生锈在常温下进行得非常缓慢，故A错误； B．自发过程不一定容易发生，如有些自发反应需要催化剂才能明显进行，故B错误； C．自发过程的定义就是在一定条件下不需要外力帮助就能自动进行的过程，故C正确； D．自发反应不一定在瞬间完成，如合成氨反应在常温下ΔG<0（热力学自发）但速率极慢，故D错误； 答案选C。 【变式01-2】（25-26高二上·北京朝阳·期中检测）下列反应在常温常压下能自发进行的是 A．2H₂O(l)=2H₂(g)+O₂(g)（电解） B．CaCO₃(s)=CaO(s)+CO₂(g) C．Fe+H₂SO₄(稀)=FeSO₄+H₂↑ D．N₂(g)+O₂(g)=2NO(g) 【答案】C 【分析】常温常压下能自发进行的反应通常是放热且熵增（或熵减不显著）的反应。铁与稀硫酸反应放热、无需外界条件，常温下能自发进行。 【详解】A．水的电解需要通电提供电能，常温下不能自发进行，故A错误； B．碳酸钙分解需高温煅烧，常温下ΔG>0，不能自发进行，故B错误； C．铁与稀硫酸反应放出热量，常温下能自发进行，故C正确； D．N₂与O₂化合生成NO为吸热反应，需高温或放电才能进行，常温下不能自发进行，故D错误； 答案选C。 【变式01-3】（25-26高二上·北京东城·阶段检测）下列说法不正确的是 A．自发反应是在给定条件下能自动进行的反应 B．非自发反应在一定条件下也可以转化为自发反应 C．自发过程一定是放热过程 D．判断反应能否自发进行需要综合考虑焓变与熵变 【答案】C 【分析】自发过程不一定放热，如冰融化、NH₄Cl溶解等吸热过程也能自发进行，故C错误。 【详解】A．自发反应的定义是在给定条件下不需外力就能自动进行的反应，故A正确； B．非自发反应在改变条件（如升高温度）后ΔG可变为负值而自发进行，故B正确； C．自发过程不一定放热，吸热过程（如冰融化、NH₄Cl溶于水吸热）也能自发进行，故C错误； D．判断反应方向需用ΔG=ΔH-TΔS综合判断，故D正确； 答案选C。 ▌题型02 焓变与化学反应方向（焓判据） 1. 焓判据（能量判据）：多数放热反应（ΔH<0）在常温下能自发进行，如燃烧、金属与酸反应、酸碱中和。 2. 局限性：少数吸热反应也能自发进行（如CaCO₃高温分解、NH₄Cl受热分解），故焓判据不能独立判断所有反应的方向。 3. 结论：放热有利于反应自发，但ΔH<0不是反应自发的充分条件，还需考虑熵变（ΔS）。 【典例02】（25-26高二上·北京东城·阶段检测）下列说法正确的是 A．放热反应一定是自发反应 B．吸热反应一定不能自发进行 C．ΔH<0的反应在任何温度下都能自发进行 D．放热反应大多数能自发进行，但放热不一定能保证反应自发 【答案】D 【分析】焓判据有局限性。放热有利于反应自发，但放热反应若伴随熵显著减小，在高温下也可能不自发；吸热反应在高温下（熵增）也能自发进行。 【详解】A．放热反应不一定是自发反应，如ΔH<0、ΔS<0的反应在高温下ΔG>0不能自发，故A错误； B．吸热反应也能自发进行，如CaCO₃高温分解、NH₄Cl受热分解，故B错误； C．ΔH<0的反应若ΔS<0，高温下ΔG>0不能自发，故C错误； D．放热反应大多数能自发进行，但还需结合熵变综合判断，故D正确； 答案选D。 【变式02-1】（25-26高二上·北京丰台·阶段检测）下列反应在常温常压下能自发进行且属于放热反应的是 A．CaCO₃(s)=CaO(s)+CO₂(g) B．Ba(OH)₂·8H₂O(s)与NH₄Cl(s)的反应 C．C(s)+CO₂(g)=2CO(g) D．NaOH溶液与稀盐酸的反应 【答案】D 【分析】常温常压下自发且放热的反应：酸碱中和反应，故D正确。A、C需高温且为吸热反应，B为吸热反应。 【详解】A．碳酸钙分解为吸热反应，需高温煅烧，常温下不能自发进行，故A错误； B．Ba(OH)₂·8H₂O与NH₄Cl的反应为吸热反应，虽能进行但吸收大量热量，不属于放热反应，故B错误； C．C(s)+CO₂(g)=2CO(g)为吸热反应，需高温，故C错误； D．酸碱中和为放热反应，常温下立即自发进行，故D正确； 答案选D。 【变式02-2】（25-26高二上·北京海淀·期中检测）已知25℃、101 kPa时，下列说法正确的是 A．放热反应都能自发进行 B．吸热反应一定不能自发进行 C．ΔH<0且ΔS>0的反应一定能自发进行 D．ΔH>0且ΔS<0的反应升高温度后可能自发进行 【答案】C 【分析】ΔH<0、ΔS>0时，ΔG=ΔH-TΔS恒小于0，任何温度下都能自发进行；ΔH>0、ΔS<0时，ΔG恒大于0，任何温度下都不能自发。 【详解】A．放热反应不一定都能自发，如ΔH<0、ΔS<0的反应在高温下不能自发，故A错误； B．吸热反应也能自发，如CaCO₃高温分解，故B错误； C．ΔH<0、ΔS>0时，ΔG=ΔH-TΔS恒小于0，任何温度下都能自发进行，故C正确； D．ΔH>0、ΔS<0时，ΔG=ΔH-TΔS恒大于0，任何温度下都不能自发进行，故D错误； 答案选C。 【变式02-3】（25-26高二上·北京西城·阶段检测）关于焓判据（能量判据），下列说法不正确的是 A．焓判据认为放热反应有利于反应的自发进行 B．大多数放热反应在常温下能自发进行 C．吸热反应一定不能自发进行 D．焓判据有局限性，判断反应方向需结合熵变 【答案】C 【分析】焓判据指出放热有利于自发，但吸热反应（如高温分解）也能自发，焓判据不能作为唯一判据。 【详解】A．焓判据认为体系放出能量（ΔH<0）有利于反应自发进行，故A正确； B．大多数放热反应如燃烧、中和等在常温下能自发进行，故B正确； C．吸热反应也能自发进行，如CaCO₃(s)=CaO(s)+CO₂(g)在高温下自发，故C错误； D．焓判据只考虑能量因素，需与熵判据结合判断反应方向，故D正确； 答案选C。 ▌题型03 熵与熵变（熵判据） 1. 熵（S）：衡量体系混乱度（无序程度）的物理量。同种物质：S(g)>S(l)>S(s)。 2. 熵增（ΔS>0）：气体分子总数增多的反应、固体溶解、气体扩散、晶体熔化等。 3. 熵减（ΔS<0）：气体分子总数减少的反应、气体液化、水结冰等。 4. 熵判据：熵增有利于反应自发，但熵增反应不一定自发，需结合焓变综合判断。 【典例03】（25-26高二上·北京西城·阶段检测）下列反应中，熵显著增加的是 A．2H₂O₂(l)=2H₂O(l)+O₂(g) B．CaO(s)+H₂O(l)=Ca(OH)₂(s) C．N₂(g)+3H₂(g)=2NH₃(g) D．2SO₂(g)+O₂(g)=2SO₃(g) 【答案】A 【分析】熵增主要看气体分子总数的变化。A生成O₂气体，熵显著增加；B无气体生成且生成固体，C、D气体分子总数减少，熵减。 【详解】A．反应生成O₂气体，体系混乱度增大，ΔS>0，熵显著增加，故A正确； B．CaO与H₂O反应生成固体Ca(OH)₂，混乱度减小，熵减，故B错误； C．4 mol气体生成2 mol气体，气体分子总数减少，熵减，故C错误； D．3 mol气体生成2 mol气体，气体分子总数减少，熵减，故D错误； 答案选A。 【变式03-1】（25-26高二上·北京朝阳·阶段检测）下列说法不正确的是 A．同种物质的熵值：S(g)>S(l)>S(s) B．固体溶解于水的过程一般熵增大 C．熵变是判断反应能否自发进行的唯一依据 D．熵增的反应不一定能自发进行 【答案】C 【分析】判断反应方向需用复合判据ΔG=ΔH-TΔS，熵变只是影响因素之一，不是唯一依据。 【详解】A．同种物质气态混乱度最大、固态最小，故S(g)>S(l)>S(s)，故A正确； B．固体溶解后分散为离子或分子，混乱度增大，熵增，故B正确； C．熵变只是影响因素之一，判断自发方向需用ΔG=ΔH-TΔS综合判断，故C错误； D．熵增有利于自发，但还要考虑焓变，熵增反应不一定自发，故D正确； 答案选C。 【变式03-2】（25-26高二上·北京东城·期中检测）下列变化过程中，体系熵减小的是 A．水由液态变为气态 B．NH₄Cl(s)=NH₃(g)+HCl(g) C．CaCO₃(s)=CaO(s)+CO₂(g) D．N₂(g)+3H₂(g)=2NH₃(g) 【答案】D 【分析】熵减小即体系混乱度降低，通常表现为气体分子总数减少。D中4 mol气体变为2 mol气体，熵减小。 【详解】A．液体变为气体，混乱度增大，熵增，故A错误； B．NH₄Cl固体分解生成两种气体，熵增，故B错误； C．CaCO₃分解生成CO₂气体，熵增，故C错误； D．4 mol气体生成2 mol气体，气体分子总数减少，熵减小，故D正确； 答案选D。 【变式03-3】（25-26高二上·北京丰台·阶段检测）下列过程熵增的是 A．水结冰 B．碳在氧气中燃烧生成CO₂ C．NH₃(g)+HCl(g)=NH₄Cl(s) D．2NO₂(g)=N₂O₄(g) 【答案】B 【分析】A水结冰由液态变为固态，混乱度减小；B固体碳生成气体CO₂，熵增；C、D气体分子总数减少，熵减。 【详解】A．水结冰是液态变为固态，混乱度减小，熵减，故A错误； B．C(s)+O₂(g)=CO₂(g)，固体变为气体，体系混乱度增大，熵增，故B正确； C．两种气体化合生成固体NH₄Cl，气体分子总数减少，熵减，故C错误； D．2 mol NO₂生成1 mol N₂O₄，气体分子总数减少，熵减，故D错误； 答案选B。 ▌题型04 复合判据——吉布斯自由能 1. 吉布斯自由能：ΔG=ΔH-TΔS，T为热力学温度（K）。 2. 判据：ΔG<0，反应能自发进行；ΔG=0，反应处于平衡状态；ΔG>0，反应不能自发进行。 3. 四种组合：①ΔH<0、ΔS>0：任何温度下都能自发；②ΔH>0、ΔS<0：任何温度下都不能自发；③ΔH<0、ΔS<0：低温能自发、高温不能自发；④ΔH>0、ΔS>0：高温能自发、低温不能自发。 4. 转变温度：当ΔH与ΔS同号时，T=ΔH/ΔS为反应方向发生转变的临界温度。 【典例04】（25-26高二上·北京海淀·阶段检测）已知反应2NO₂(g)⇌N₂O₄(g)的ΔH<0，下列说法正确的是 A．该反应在任何温度下都能自发进行 B．该反应在任何温度下都不能自发进行 C．该反应在低温下能自发进行 D．该反应在高温下能自发进行 【答案】C 【分析】2NO₂(g)⇌N₂O₄(g)气体分子总数减少，ΔS<0；又ΔH<0，故ΔG=ΔH-TΔS在低温时小于0，低温下能自发进行。 【详解】A．ΔH<0、ΔS<0，ΔG=ΔH-TΔS随温度升高而增大，高温时ΔG>0不能自发，故A错误； B．低温时ΔG<0，反应能自发进行，故B错误； C．低温时ΔG=ΔH-TΔS<0，反应能自发进行，故C正确； D．高温时ΔG=ΔH-TΔS>0，反应不能自发进行，故D错误； 答案选C。 【变式04-1】（25-26高二上·北京西城·阶段检测）已知反应CaCO₃(s)=CaO(s)+CO₂(g)的ΔH>0，下列说法正确的是 A．该反应在任何温度下都能自发进行 B．该反应在任何温度下都不能自发进行 C．该反应在高温下能自发进行 D．该反应在低温下能自发进行 【答案】C 【分析】CaCO₃分解生成CO₂气体，ΔS>0；又ΔH>0，故高温时ΔG=ΔH-TΔS<0，高温下能自发进行。 【详解】A．低温时ΔG=ΔH-TΔS>0，不能自发进行，故A错误； B．高温时ΔG<0，能自发进行，故B错误； C．ΔH>0、ΔS>0，温度升高使ΔG减小，高温下ΔG<0，能自发进行，故C正确； D．低温时ΔG=ΔH-TΔS>0，不能自发进行，故D错误； 答案选C。 【变式04-2】（25-26高二上·北京朝阳·期中检测）在25℃、101 kPa时，反应N₂(g)+3H₂(g)⇌2NH₃(g)的ΔH<0、ΔS<0，下列说法正确的是 A．该反应在任何温度下都能自发进行 B．该反应在低温下能自发进行 C．该反应在高温下能自发进行 D．该反应在任何温度下都不能自发进行 【答案】B 【分析】ΔH<0、ΔS<0，低温时ΔG=ΔH-TΔS<0，低温下能自发进行；高温时ΔG>0，不能自发。 【详解】A．高温时ΔG=ΔH-TΔS>0，不能自发进行，故A错误； B．低温时ΔG=ΔH-TΔS<0，能自发进行，故B正确； C．高温时ΔG>0，不能自发进行，故C错误； D．低温时能自发进行，故D错误； 答案选B。 【变式04-3】（25-26高二上·北京东城·阶段检测）下列关于吉布斯自由能ΔG=ΔH-TΔS的说法正确的是 A．ΔG<0的反应一定能迅速发生 B．ΔG=0时反应处于平衡状态 C．ΔG>0的反应一定不能通过任何方式发生 D．升高温度对任何反应都更有利于自发进行 【答案】B 【分析】ΔG=0表示反应在该条件下处于平衡状态；ΔG只判断热力学方向，与反应速率无关；升高温度对ΔS<0的反应反而不利。 【详解】A．ΔG<0只说明反应热力学上能自发进行，与反应速率无关，不一定迅速发生，故A错误； B．ΔG=ΔH-TΔS=0时，反应处于平衡状态，故B正确； C．ΔG>0说明在该条件下不能自发进行，但改变条件（如升高温度）后ΔG可能小于0，故C错误； D．升高温度使TΔS增大，对ΔS<0的反应（如合成氨）反而使ΔG增大、不利于自发，故D错误； 答案选B。 ▌题型05 化学反应方向的判断方法 1. 通用判据：计算ΔG=ΔH-TΔS，根据ΔG的符号判断反应方向（ΔG<0自发、ΔG>0不自发、ΔG=0平衡）。 2. 焓判据与熵判据都不能单独作为最终判据，必须综合使用。 3. 气体分子数不变的反应ΔS≈0，其方向主要由ΔH决定。 4. 需区分热力学可能性与动力学速率：ΔG<0的反应不一定能快速进行。 【典例05】（25-26高二上·北京丰台·阶段检测）下列反应在常温常压下不能自发进行的是 A．2Na+2H₂O=2NaOH+H₂↑ B．CaO+H₂O=Ca(OH)₂ C．2H₂O(l)=2H₂(g)+O₂(g) D．Fe₂O₃+6HCl=2FeCl₃+3H₂O 【答案】C 【分析】水的分解为吸热反应且ΔS虽增但需克服极高能垒，常温常压下ΔG>0、需通电才能进行；其余反应常温下均可自发进行。 【详解】A．钠与水反应剧烈放热并生成气体，常温下能自发进行，故A错误； B．生石灰与水反应放热，常温下能自发进行，故B错误； C．水的分解需电解（通电）提供能量，常温常压下不能自发进行，故C正确； D．Fe₂O₃与盐酸反应生成盐和水，常温下能自发进行，故D错误； 答案选C。 【变式05-1】（25-26高二上·北京海淀·阶段检测）对于反应A(g)+B(g)=C(s)+D(g)（ΔH<0），下列说法正确的是 A．该反应在任何温度下都能自发进行 B．该反应在任何温度下都不能自发进行 C．该反应在低温下能自发进行 D．该反应在高温下能自发进行 【答案】C 【分析】A(g)+B(g)=C(s)+D(g)气体分子总数由2 mol变为1 mol，ΔS<0；又ΔH<0，低温时ΔG=ΔH-TΔS<0，低温下能自发进行。 【详解】A．高温时ΔG=ΔH-TΔS>0，不能自发进行，故A错误； B．低温时ΔG<0，能自发进行，故B错误； C．ΔH<0、ΔS<0，低温时ΔG<0，能自发进行，故C正确； D．高温时ΔG>0，不能自发进行，故D错误； 答案选C。 【变式05-2】（25-26高二上·北京西城·期中检测）已知反应C(s)+CO₂(g)=2CO(g)的ΔH>0，该反应在高温下能自发进行。下列说法正确的是 A．该反应的ΔS<0 B．该反应在低温下也能自发进行 C．该反应是熵增反应，高温下ΔG<0 D．该反应在任何温度下都能自发进行 【答案】C 【分析】C(s)+CO₂(g)=2CO(g)生成气体分子数增多（1 mol→2 mol），ΔS>0；ΔH>0、ΔS>0，高温时ΔG=ΔH-TΔS<0，高温下自发。 【详解】A．固体碳与CO₂反应生成2 mol CO气体，气体分子总数增多，ΔS>0，故A错误； B．低温时ΔG=ΔH-TΔS>0，不能自发进行，故B错误； C．该反应ΔS>0为熵增反应，高温时ΔG=ΔH-TΔS<0，能自发进行，故C正确； D．低温时不能自发进行，故D错误； 答案选C。 【变式05-3】（25-26高二上·北京朝阳·阶段检测）下列说法正确的是 A．ΔH<0、ΔS>0的反应在任何温度下都能自发进行 B．ΔH>0、ΔS<0的反应升高温度后能自发进行 C．ΔH<0、ΔS<0的反应在高温下能自发进行 D．ΔH>0、ΔS>0的反应在低温下能自发进行 【答案】A 【分析】根据ΔG=ΔH-TΔS判断：A中ΔG恒小于0，任何温度下自发；B中ΔG恒大于0，不能自发；C中低温自发；D中高温自发。 【详解】A．ΔH<0、ΔS>0时，ΔG=ΔH-TΔS恒小于0，任何温度下都能自发进行，故A正确； B．ΔH>0、ΔS<0时，ΔG=ΔH-TΔS恒大于0，任何温度下都不能自发进行，故B错误； C．ΔH<0、ΔS<0时，低温下ΔG<0能自发，高温下ΔG>0不能自发，故C错误； D．ΔH>0、ΔS>0时，高温下ΔG<0能自发，低温下ΔG>0不能自发，故D错误； 答案选A。 ▌题型06 化学平衡移动方向的判断 1. 实际生产中利用ΔG=ΔH-TΔS选择适宜条件，如合成氨反应低温有利于自发进行。 2. 热力学可行（ΔG<0）不等于实际能快速进行，反应速率受催化剂、温度、浓度等影响，需将热力学与动力学结合考虑。 3. 煅烧石灰石需高温，正说明该反应ΔH>0、ΔS>0，只有高温时ΔG<0才能自发。 【典例06】（25-26高二上·北京东城·阶段检测）工业合成氨反应N₂(g)+3H₂(g)⇌2NH₃(g)的ΔH<0。下列说法不正确的是 A．该反应是放热反应 B．该反应的ΔS<0 C．低温有利于该反应自发进行 D．温度越低，合成氨反应的速率越快 【答案】D 【分析】合成氨ΔH<0、ΔS<0，低温有利于自发，但温度越低反应速率越慢，生产中需适当升温并使用铁触媒加快反应，故D错误。 【详解】A．ΔH<0说明该反应为放热反应，故A正确； B．4 mol气体生成2 mol气体，气体分子总数减少，ΔS<0，故B正确； C．ΔH<0、ΔS<0，低温时ΔG<0，低温有利于自发进行，故C正确； D．温度越低反应速率越慢，生产上需适当升高温度并使用铁触媒催化剂加快反应速率，故D错误； 答案选D。 【变式06-1】（25-26高二上·北京丰台·阶段检测）已知反应NH₄Cl(s)=NH₃(g)+HCl(g)的ΔH>0，下列说法正确的是 A．该反应在任何温度下都能自发进行 B．该反应在任何温度下都不能自发进行 C．该反应在高温下能自发进行 D．该反应是熵减反应 【答案】C 【分析】NH₄Cl分解生成两种气体，ΔS>0；又ΔH>0，高温时ΔG=ΔH-TΔS<0，高温下能自发进行。 【详解】A．低温时ΔG=ΔH-TΔS>0，不能自发进行，故A错误； B．高温时ΔG<0，能自发进行，故B错误； C．ΔH>0、ΔS>0，高温时ΔG=ΔH-TΔS<0，能自发进行，故C正确； D．固体分解生成气体，ΔS>0，为熵增反应，故D错误； 答案选C。 【变式06-2】（25-26高二上·北京海淀·期末检测）工业上煅烧石灰石的反应为CaCO₃(s)=CaO(s)+CO₂(g)，该反应需在高温下进行。下列说法正确的是 A．该反应在低温下也能自发进行 B．该反应的ΔH>0、ΔS>0，高温时ΔG<0，故需高温 C．该反应的ΔS<0 D．该反应的ΔG与温度无关 【答案】B 【分析】煅烧石灰石分解生成CO₂气体，ΔS>0；需高温进行说明ΔH>0，只有高温时ΔG=ΔH-TΔS<0才能自发。 【详解】A．低温时ΔG=ΔH-TΔS>0，不能自发进行，故A错误； B．ΔH>0、ΔS>0，温度升高使ΔG减小，高温时ΔG<0才能自发进行，故需高温，故B正确； C．生成CO₂气体，气体分子总数增多，ΔS>0，故C错误； D．ΔG=ΔH-TΔS随温度变化而变化，与温度有关，故D错误； 答案选B。 【变式06-3】（25-26高二上·北京西城·期末检测）关于化学反应的方向，有以下几个说法： （1）吸热反应一定不能自发进行 （2）熵增的反应一定能自发进行 （3）ΔG=ΔH-TΔS<0的反应一定能自发进行 （4）反应的自发性与反应速率无关 （1）判断上述说法是否正确（填“正确”或“错误”） （2）对于说法（3），说明ΔG<0的物理意义 （3）举出一个吸热但能自发进行的反应实例 【答案】（1）说法（1）错误，说法（2）错误，说法（3）正确，说法（4）正确 （2）ΔG<0表示反应在该条件下能自发进行（热力学上可行），即反应有发生的趋势 （3）CaCO₃(s)=CaO(s)+CO₂(g)，碳酸钙高温分解为吸热反应，但高温时ΔG<0，能自发进行 【分析】说法（1）（2）仅用单一判据判断方向，不全面；说法（3）（4）正确。判断反应方向应综合焓变与熵变，用ΔG=ΔH-TΔS作最终判据。 【详解】（1）吸热反应不一定不能自发：如CaCO₃高温分解，ΔH>0、ΔS>0，高温时ΔG<0能自发进行，故说法（1）错误； （2）熵增有利于自发但非充分条件，如2H₂O(l)=2H₂(g)+O₂(g)为熵增反应，但需电解、常温下不能自发，故说法（2）错误； （3）ΔG<0是反应能自发进行的复合判据，判断方向正确，故说法（3）正确； （4）自发性属于热力学问题，反应速率属于动力学问题，二者无关，故说法（4）正确； 答案：（1）错误、错误、正确、正确；（2）ΔG<0表示反应能自发进行；（3）如CaCO₃高温分解。 1 / 5 学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司 $ 第三节 化学反应的方向（题型突破·举一反三） 题型01 自发过程与自发反应 题型02 焓变与化学反应方向（焓判据） 题型03 熵与熵变（熵判据） 题型04 复合判据——吉布斯自由能 题型05 化学反应方向的判断方法 题型06 化学反应方向的综合应用 ▌题型01 自发过程与自发反应 1. 自发过程：在一定条件下不需要外力帮助就能自动进行的过程。如水往低处流、热从高温传到低温、铁生锈等。 2. 自发反应：在给定条件下能自发进行的化学反应。自发反应不一定能瞬间完成，如铁生锈在常温下缓慢进行。 3. 非自发过程：需要借助外力才能进行的过程。如水往高处流需要水泵，电解水需要电能。 4. 注意：自发过程不一定是快速过程；自发反应不一定容易发生；判断反应能否自发进行需要综合考虑焓变和熵变。 【典例01】（25-26高二上·北京海淀·阶段检测）下列过程属于自发过程的是 A．电解熔融氯化钠制取金属钠 B．水由低处流向高处 C．铁在潮湿空气中生锈 D．给蓄电池充电 【变式01-1】（25-26高二上·北京西城·阶段检测）下列关于自发过程的叙述正确的是 A．自发过程一定是快速过程 B．自发过程一定容易发生 C．自发过程不需要外力帮助就能自动进行 D．自发反应一定能在瞬间完成 【变式01-2】（25-26高二上·北京朝阳·期中检测）下列反应在常温常压下能自发进行的是 A．2H₂O(l)=2H₂(g)+O₂(g)（电解） B．CaCO₃(s)=CaO(s)+CO₂(g) C．Fe+H₂SO₄(稀)=FeSO₄+H₂↑ D．N₂(g)+O₂(g)=2NO(g) 【变式01-3】（25-26高二上·北京东城·阶段检测）下列说法不正确的是 A．自发反应是在给定条件下能自动进行的反应 B．非自发反应在一定条件下也可以转化为自发反应 C．自发过程一定是放热过程 D．判断反应能否自发进行需要综合考虑焓变与熵变 ▌题型02 焓变与化学反应方向（焓判据） 1. 焓判据（能量判据）：多数 反应（ΔH<0）在常温下能自发进行，如燃烧、金属与酸反应、酸碱中和。 2. 局限性：少数吸热反应也能自发进行（如CaCO₃高温分解、NH₄Cl受热分解），故焓判据 独立判断所有反应的方向。 3. 结论： 有利于反应自发，但ΔH<0不是反应自发的充分条件，还需考虑 （ΔS）。 【典例02】（25-26高二上·北京东城·阶段检测）下列说法正确的是 A．放热反应一定是自发反应 B．吸热反应一定不能自发进行 C．ΔH<0的反应在任何温度下都能自发进行 D．放热反应大多数能自发进行，但放热不一定能保证反应自发 【变式02-1】（25-26高二上·北京丰台·阶段检测）下列反应在常温常压下能自发进行且属于放热反应的是 A．CaCO₃(s)=CaO(s)+CO₂(g) B．Ba(OH)₂·8H₂O(s)与NH₄Cl(s)的反应 C．C(s)+CO₂(g)=2CO(g) D．NaOH溶液与稀盐酸的反应 【变式02-2】（25-26高二上·北京海淀·期中检测）已知25℃、101 kPa时，下列说法正确的是 A．放热反应都能自发进行 B．吸热反应一定不能自发进行 C．ΔH<0且ΔS>0的反应一定能自发进行 D．ΔH>0且ΔS<0的反应升高温度后可能自发进行 【变式02-3】（25-26高二上·北京西城·阶段检测）关于焓判据（能量判据），下列说法不正确的是 A．焓判据认为放热反应有利于反应的自发进行 B．大多数放热反应在常温下能自发进行 C．吸热反应一定不能自发进行 D．焓判据有局限性，判断反应方向需结合熵变 ▌题型03 熵与熵变（熵判据） 1. 熵（S）：衡量体系 （无序程度）的物理量。同种物质：S(g)>S(l)>S(s)。 2. 熵增（ΔS>0）：气体分子总数 的反应、固体溶解、气体扩散、晶体熔化等。 3. 熵减（ΔS<0）：气体分子总数 的反应、气体液化、水结冰等。 4. 熵判据： 有利于反应自发，但熵增反应不一定自发，需结合焓变综合判断。 【典例03】（25-26高二上·北京西城·阶段检测）下列反应中，熵显著增加的是 A．2H₂O₂(l)=2H₂O(l)+O₂(g) B．CaO(s)+H₂O(l)=Ca(OH)₂(s) C．N₂(g)+3H₂(g)=2NH₃(g) D．2SO₂(g)+O₂(g)=2SO₃(g) 【变式03-1】（25-26高二上·北京朝阳·阶段检测）下列说法不正确的是 A．同种物质的熵值：S(g)>S(l)>S(s) B．固体溶解于水的过程一般熵增大 C．熵变是判断反应能否自发进行的唯一依据 D．熵增的反应不一定能自发进行 【变式03-2】（25-26高二上·北京东城·期中检测）下列变化过程中，体系熵减小的是 A．水由液态变为气态 B．NH₄Cl(s)=NH₃(g)+HCl(g) C．CaCO₃(s)=CaO(s)+CO₂(g) D．N₂(g)+3H₂(g)=2NH₃(g) 【变式03-3】（25-26高二上·北京丰台·阶段检测）下列过程熵增的是 A．水结冰 B．碳在氧气中燃烧生成CO₂ C．NH₃(g)+HCl(g)=NH₄Cl(s) D．2NO₂(g)=N₂O₄(g) ▌题型04 复合判据——吉布斯自由能 1. 吉布斯自由能： ，T为热力学温度（K）。 2. 判据：ΔG<0，反应 自发进行；ΔG=0，反应处于平衡状态；ΔG>0，反应 自发进行。 3. 四种组合：①ΔH<0、ΔS>0：任何温度下都能自发；②ΔH>0、ΔS<0：任何温度下都不能自发；③ΔH<0、ΔS<0：低温能自发、高温不能自发；④ΔH>0、ΔS>0：高温能自发、低温不能自发。 4. 转变温度：当ΔH与ΔS同号时，T=ΔH/ΔS为反应方向发生转变的临界温度。 【典例04】（25-26高二上·北京海淀·阶段检测）已知反应2NO₂(g)⇌N₂O₄(g)的ΔH<0，下列说法正确的是 A．该反应在任何温度下都能自发进行 B．该反应在任何温度下都不能自发进行 C．该反应在低温下能自发进行 D．该反应在高温下能自发进行 【变式04-1】（25-26高二上·北京西城·阶段检测）已知反应CaCO₃(s)=CaO(s)+CO₂(g)的ΔH>0，下列说法正确的是 A．该反应在任何温度下都能自发进行 B．该反应在任何温度下都不能自发进行 C．该反应在高温下能自发进行 D．该反应在低温下能自发进行 【变式04-2】（25-26高二上·北京朝阳·期中检测）在25℃、101 kPa时，反应N₂(g)+3H₂(g)⇌2NH₃(g)的ΔH<0、ΔS<0，下列说法正确的是 A．该反应在任何温度下都能自发进行 B．该反应在低温下能自发进行 C．该反应在高温下能自发进行 D．该反应在任何温度下都不能自发进行 【变式04-3】（25-26高二上·北京东城·阶段检测）下列关于吉布斯自由能ΔG=ΔH-TΔS的说法正确的是 A．ΔG<0的反应一定能迅速发生 B．ΔG=0时反应处于平衡状态 C．ΔG>0的反应一定不能通过任何方式发生 D．升高温度对任何反应都更有利于自发进行 ▌题型05 化学反应方向的判断方法 1. 通用判据：计算ΔG=ΔH-TΔS，根据ΔG的符号判断反应方向（ΔG<0自发、ΔG>0不自发、ΔG=0平衡）。 2. 焓判据与熵判据都不能单独作为最终判据，必须综合使用。 3. 气体分子数不变的反应ΔS≈0，其方向主要由ΔH决定。 4. 需区分热力学可能性与动力学速率：ΔG<0的反应不一定能快速进行。 【典例05】（25-26高二上·北京丰台·阶段检测）下列反应在常温常压下不能自发进行的是 A．2Na+2H₂O=2NaOH+H₂↑ B．CaO+H₂O=Ca(OH)₂ C．2H₂O(l)=2H₂(g)+O₂(g) D．Fe₂O₃+6HCl=2FeCl₃+3H₂O 【变式05-1】（25-26高二上·北京海淀·阶段检测）对于反应A(g)+B(g)=C(s)+D(g)（ΔH<0），下列说法正确的是 A．该反应在任何温度下都能自发进行 B．该反应在任何温度下都不能自发进行 C．该反应在低温下能自发进行 D．该反应在高温下能自发进行 【变式05-2】（25-26高二上·北京西城·期中检测）已知反应C(s)+CO₂(g)=2CO(g)的ΔH>0，该反应在高温下能自发进行。下列说法正确的是 A．该反应的ΔS<0 B．该反应在低温下也能自发进行 C．该反应是熵增反应，高温下ΔG<0 D．该反应在任何温度下都能自发进行 【变式05-3】（25-26高二上·北京朝阳·阶段检测）下列说法正确的是 A．ΔH<0、ΔS>0的反应在任何温度下都能自发进行 B．ΔH>0、ΔS<0的反应升高温度后能自发进行 C．ΔH<0、ΔS<0的反应在高温下能自发进行 D．ΔH>0、ΔS>0的反应在低温下能自发进行 ▌题型06 化学平衡移动方向的判断 1. 实际生产中利用ΔG=ΔH-TΔS选择适宜条件，如合成氨反应低温有利于自发进行。 2. 热力学可行（ΔG<0）不等于实际能快速进行，反应速率受催化剂、温度、浓度等影响，需将热力学与动力学结合考虑。 3. 煅烧石灰石需高温，正说明该反应ΔH>0、ΔS>0，只有高温时ΔG<0才能自发。 【典例06】（25-26高二上·北京东城·阶段检测）工业合成氨反应N₂(g)+3H₂(g)⇌2NH₃(g)的ΔH<0。下列说法不正确的是 A．该反应是放热反应 B．该反应的ΔS<0 C．低温有利于该反应自发进行 D．温度越低，合成氨反应的速率越快 【变式06-1】（25-26高二上·北京丰台·阶段检测）已知反应NH₄Cl(s)=NH₃(g)+HCl(g)的ΔH>0，下列说法正确的是 A．该反应在任何温度下都能自发进行 B．该反应在任何温度下都不能自发进行 C．该反应在高温下能自发进行 D．该反应是熵减反应 【变式06-2】（25-26高二上·北京海淀·期末检测）工业上煅烧石灰石的反应为CaCO₃(s)=CaO(s)+CO₂(g)，该反应需在高温下进行。下列说法正确的是 A．该反应在低温下也能自发进行 B．该反应的ΔH>0、ΔS>0，高温时ΔG<0，故需高温 C．该反应的ΔS<0 D．该反应的ΔG与温度无关 【变式06-3】（25-26高二上·北京西城·期末检测）关于化学反应的方向，有以下几个说法： （1）吸热反应一定不能自发进行 （2）熵增的反应一定能自发进行 （3）ΔG=ΔH-TΔS<0的反应一定能自发进行 （4）反应的自发性与反应速率无关 （1）判断上述说法是否正确（填“正确”或“错误”） （2）对于说法（3），说明ΔG<0的物理意义 （3）举出一个吸热但能自发进行的反应实例 1 / 5 学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司 $ 第三节 化学反应的方向（题型突破·举一反三） ▌题型01 自发过程与自发反应 【典例01】C 【变式01-1】C 【变式01-2】C 【变式01-3】C ▌题型02 焓变与化学反应方向（焓判据） 【典例02】D 【变式02-1】D 【变式02-2】C 【变式02-3】C ▌题型03 熵与熵变（熵判据） 【典例03】A 【变式03-1】C 【变式03-2】D 【变式03-3】B ▌题型04 复合判据——吉布斯自由能 【典例04】C 【变式04-1】C 【变式04-2】B 【变式04-3】B ▌题型05 化学反应方向的判断方法 【典例05】C 【变式05-1】C 【变式05-2】C 【变式05-3】A ▌题型06 化学反应方向的综合应用 【典例06】D 【变式06-1】C 【变式06-2】B 【变式06-3】（1）说法（1）错误，说法（2）错误，说法（3）正确，说法（4）正确 （2）ΔG<0表示反应在该条件下能自发进行（热力学上可行），即反应有发生的趋势 （3）CaCO₃(s)=CaO(s)+CO₂(g)，碳酸钙高温分解为吸热反应，但高温时ΔG<0，能自发进行 1 / 5 学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司 $