2.3 化学反应的方向（举一反三题型专练，天津专用） 化学人教版选择性必修1

**基本信息** 以“概念-判据-应用-计算”为主线，系统构建化学反应方向判断方法体系，融合天津本地化典例，强化科学思维与化学观念。 **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“能量-混乱度”双维度特征分析|从宏观现象定义到微观本质解读，建立自发反应认知基础| |题型02|1典例+3变式|焓变熵变符号判断及大小比较规则|衔接能量变化与混乱度概念，为复合判据铺垫| |题型03|1典例+3变式|△G=△H-T△S四象限判断模型|整合焓变熵变，形成反应方向核心判据体系| |题型04|1典例+3变式|实际情境中判据选择与条件分析|从理论到应用，培养问题解决能力| |题型05|1典例+3变式|△G定量计算及T转临界值求解技巧|深化定量思维，完善判据应用闭环|

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 焓变与熵变 题型03 复合判据判断化学反应进行方向 题型04 化学反应方向判据的应用 题型05 利用△ G=△ H-T△ S定量计算+转变温度T转 ▌题型01 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。 (2)特点 ①能量角度：体系趋向于从高能状态转变为低能状态(体系对外部做功或者释放热量)。 ②混乱度角度：在密闭条件下，体系有从有序自发转变为无序的倾向。 2．自发反应 (1)定义：在一定温度和压强下，无需外界帮助就能自动进行的化学反应。 (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。 【典例01】．（25-26高二上·天津滨海新区·阶段检测）反应，下列判断正确的是 A．该反应为放热反应，因此一定能够自发 B．该反应为一个熵增的反应，即 C．该反应在较低温度下可以自发进行 D．该反应在较高温度下可以自发进行 【答案】C 【详解】A．反应自发进行的判据为，该反应，仅无法判断反应一定自发，A错误； B．该反应反应物气体总物质的量为4 mol，生成物气体总物质的量为3 mol，气体分子数减少，属于熵减反应，即，B错误； C．该反应、，根据自发判据，较低温度下可满足，反应能自发进行，C正确； D．温度较高时，的正值较大，会导致，反应无法自发进行，D错误； 【变式1-1】（25-26高二上·天津蓟州·期中）下列说法中不正确的是 A．放热反应不一定是自发反应 B．冰吸热成为水是熵增过程 C．非自发反应在任何条件下都不能发生 D．熵减反应可能是自发反应 【答案】C 【详解】A．放热反应的ΔH，但若熵减较大且温度较高，可能导致ΔG>0，此时反应非自发，因此放热反应不一定是自发的，如CO的燃烧为放热反应，在常温常压下不能自发进行，故A正确； B．冰融化成水时，固态变为液态，分子混乱度增加，熵增大，故B正确； C．非自发反应在特定外界条件（如电解）下可被驱动发生，因此“任何条件都不能发生”错误，故C错误； D．熵减反应若伴随放热，在较低温下可能满足ΔG<0，成为自发反应，如为熵减的反应，但常温常压能自发进行，故D正确； 选C。 【变式1-2】（25-26高二上·天津南开·阶段检测）关于化学反应进行的方向，下列叙述正确的是 A．反应常温下不能自发进行，说明该反应的 B．液态水凝结成冰的过程中，， C．自由能变化的化学反应一定能迅速进行 D．常温常压下和混合无明显现象，则在该条件下不自发 【答案】B 【详解】A．反应CaCO3分解在常温下ΔG>0，因生成气体ΔS>0，故ΔH必须为正才能在低温下不自发，A错误； B．液态水→冰为放热，ΔH<0，且熵减，ΔS<0，B正确； C．ΔG<0仅说明反应自发，与反应速率无关，C错误； D．H2和O2生成H2O在常温下ΔG<0，为自发反应，无明显现象因反应速率慢，D错误； 故选B。 【变式1-3】（21-22高二上·天津和平·期中）氨是最重要的氮肥，是产量最大的化工产品之一在密闭容器中，使2molN2和6molH2混合发生下列反应：N2(g)+3H2(g)2NH3(g)    ΔH=-92.4kJ•mol-1 (1)当反应达到平衡时，N2和H2的浓度比是___；N2和H2的转化率比是___。 (2)升高平衡体系的温度(保持体积不变)，混合气体的平均相对分子质量___，密度___。(填“变大”“变小”或“不变”) (3)当达到平衡时，充入氩气，并保持压强不变，平衡将___(填“正向”“逆向”或“不”)移动。 (4)若容器恒容、绝热，加热使容器内温度迅速升至原来的2倍，平衡将___(填“向左移动”“向右移动”或“不移动”)。达到新平衡后，容器内温度___(填“大于”“小于”或“等于”)原来的2倍。 (5)如果一个反应的ΔH–TΔS<0，则该反应能够自发进行。已知该反应的ΔS=-198.2J•K-1•mol-1。则上述氨气的合成反应在常温下___(填“能”或“不能”)自发进行。 【答案】(1) 1∶3 1∶1 (2) 变小 不变 (3)逆向 (4) 向左移动 小于 (5)能 【详解】（1）N2(g)+3H2(g)2NH3(g) ΔH=-92.4kJ•mol-1，起始投料为2molN2和6molH2，按化学计量数之比进行反应，所以转化率之比为1:1，当反应达到平衡时，N2和H2的浓度比是1∶3； （2）升高平衡体系的温度，平衡逆向移动，气体的物质的量增大，混合气体的质量不变，根据可知，平均相对分子质量变小；因容器体积不变，混合气体质量不变，所以气体的密度不变，故答案为：变小；不变； （3）当达到平衡时，充入氩气，并保持压强不变，气体的总体积增大，相当于减小压强，所以会使平衡向逆反应方向移动，故答案为：逆向； （4）升温平衡向吸热方向移动，即向逆向移动，体系的温度降低，则达到新平衡后，容器内温度小于原来的2倍，故答案为：向左移动；小于； （5）ΔS=-198.2J•K-1•mol-1，ΔH=-92.4kJ•mol-1，则ΔH–TΔS=-92.4kJ•mol-1-298K（-198.2J•K-1•mol-1）=-33.3kJ/mol＜0，则上述反应在常温下能自发进行，故答案为：能。 ▌题型02 焓变与熵变 1．焓和焓变 (1)焓：与内能(体系内物质的各种能量的总和)有关的物理量。物质的焓越小，具有的能量越低，稳定性越强。 (1)焓变：等压条件下，进行的化学反应，其反应热等于反应的焓变。符号为ΔH。焓变的值只与反应体系的始末状态有关，而与过程无关。 3．熵和熵变 (1)熵 ①定义：衡量一个体系混乱度的物理量，其符号为S。 ②特点：混乱度越大，体系越无序，体系的熵值就越大。 ③熵的比较 a.同一物质：S(高温)>S(低温)；S(g)>S(l)>S(s)。 b.相同条件下的不同物质：分子结构越复杂，熵值越大。 c.S(混合物)>S(纯净物)。 (2)熵变 ①定义：反应前后体系熵值的变化，记为ΔS。 ②计算式：ΔS＝S(生成物)－S(反应物)。 ③熵增或熵减的判断 a.物质由固态到液态、由液态到气态或由固态到气态的过程，ΔS>0，是熵增加的过程。 b.气体体积增大的反应，熵变通常都是ΔS>0，是熵增加的反应。 c.气体体积减小的反应，熵变通常都是ΔS<0，是熵减小的反应。 【典例02】．（25-26高二上·天津北辰·阶段检测）下列说法正确的是 A．、的反应在温度低时不能自发进行 B．人们把能够发生有效碰撞的分子叫活化分子，把活化分子具有的能量叫活化能 C．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 D．反应  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 【答案】D 【详解】A．根据反应自发性判据，、时，任意温度下均满足，反应都能自发进行，A错误； B．活化能是活化分子的平均能量与反应物分子的平均能量的差值，并非活化分子具有的能量，B错误； C．催化剂只能改变反应速率，无法改变反应的焓变、熵变，因此不能改变化学反应进行的方向，C错误； D．该反应、，反应能自发进行的原因是熵增的效应超过了焓增的不利影响，即体系有自发地向混乱度增加的方向转变的倾向，D正确； 故选D。 【变式2-1】（25-26高二上·天津南开·期中）下列说法错误的是 A．用综合判据来判断反应的自发性更合理 B．△H＜0，△S＞0的反应在温度低时不能自发进行 C．反应NH3(g)+HCl(g)=NH4Cl(s)在室温下可自发进行，则该反应的△H＜0 D．NH4HCO3(s)=NH3(g)+H2O(g)+CO2(g)    △H=+185.57kJ•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 【答案】B 【详解】A．大多数放热反应能自发进行，大多数熵减反应能自发进行，而ΔH-TΔS＜0的反应任何温度下均能自发进行，描述正确，故A不符题意； B．ΔG=ΔH-TΔS，△H＜0，△S＞0的反应ΔG恒小于0，说明任何温度下该反应均能自发进行，描述错误，故B符合题意； C．根据物质物态变化，该反应正反应方向ΔS<0，室温下能自发进行，说明ΔG<0，根据ΔG=ΔH-TΔS，可知只有△H＜0时才有可能实现T较小时ΔG<0，描述正确，故C不符题意； D．根据反应物态变化可知反应正向△S＞0，当T值较大时可推得该反应可以出现ΔG<0，说明在较高温度时可以实现体系自发向混乱度增加的方向转变，描述正确，故D不符题意； 故答案选B。 【变式2-2】（25-26高二上·天津·期中）下列说法中，不正确的是 A．乙烯聚合为聚乙烯的反应是熵减的过程，∆S<0 B．金属钠和水的反应是熵增、放热、自发进行的反应 C．∆H<0的反应均能够自发进行 D．氯气和消石灰的反应是熵减、自发进行的，一定是放热的反应 【答案】C 【详解】A. 乙烯聚合成聚乙稀，气体反应生成固体，熵值减小，∆S<0，故A正确； B. Na与H2O的反应是熵增的放热反应，则△H−T△S<0，可自发进行，故B正确； C. △G＜0反应自发进行，由△G=△H-T△S可知，△H＜0时，若△S＜0，则△G可能大于0，反应非自发，∆H<0的反应不一定都能自发进行，故C错误； D. 已知氯气和消石灰的反应是熵减、自发进行的， 则△G＜0，△S＜0，由△G=△H-T△S＜0可知，△H＜0，该反应一定是放热反应，故D正确； 故选C。 【变式2-3】（25-26高二上·天津·阶段检测）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．自发反应的熵一定增大，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 【详解】A．放热反应△H＜0，△S＜0时低温自发进行，高温非自发进行，吸热反应△H＞0，△S＞0时，高温反应自发进行，故A错误； B．焓变和熵变共同决定反应是否自发，所以自发反应的熵不一定增大，非自发反应的熵也不一定减小，故B错误； C．反应C(s)+CO2(g)⇌2CO(g)的ΔS＞0，但在常温下不能自发进行，则表明该反应的△H＞0，故C正确； D．该反应能自发进行，则△G=△H-T△S＜0，该反应△S＜0，要使该反应△G=△H-T△S＜0，△H＜0，故D错误。 答案选C。 ▌题型03 复合判据判断化学反应进行方向 复合判据：△G = △H - T△S △G = △H - T△S ＜ 0 反应能自发进行 △G = △H - T△S ＞ 0 反应不能自发进行 △G = △H - T△S ＝ 0 反应达到平衡状态 △H △S △G 反应在该状况下能否自发进行 <0 >0 <0 自发进行 >0 <0 >0 不自发进行 <0 <0 低温时<0，高温时>0 低温自发，高温不自发 >0 >0 低温时>0，高温时<0 低温不自发，高温自发 【典例03】（2026·天津南开·模拟预测）下列叙述正确的是 A．与的反应是基元反应 B．与Na的反应是自发反应 C．固体与盐酸的反应是放热反应 D．在空气中变为是熵增反应 【答案】B 【详解】A．基元反应是反应物分子一步直接转化为产物的反应，与的反应为多步链式反应，不属于基元反应，A错误； B．与在常温下无需外界额外做功即可自发剧烈反应，属于自发反应，B正确； C．固体与盐酸的反应为吸热反应，不是放热反应，C错误； D．该反应的化学方程式为，反应后气体反应物消失，体系混乱度降低，属于熵减反应，D错误； 故答案为：B。 【变式3-1】（2026·天津和平·一模）下列说法不正确的是 A．，， B．，，升高温度，平衡常数减小 C．，，则活化能：(正)(逆) D．，，低温高压下利于铜氨液吸收CO 【答案】A 【详解】A．液态水凝固为冰，是放热过程，故，液态变为固态，混乱度减小，故，A错误； B．该反应为放热反应，升高温度，平衡向逆反应方向移动，平衡常数K减小，B正确； C．反应焓变△H=E(正反应活化能)一E(逆反应活化能)，放热反应△H<0，则E(正)<E(逆)，C正确； D．该反应为放热反应，，该反应为气体分子数减小的反应，则其，结合时，反应可以发生，则低温高压下利于铜氨液吸收CO，D正确； 故选A。 【变式3-2】（25-26高二上·天津和平·期末）下列说法中正确的是 A．能够自发进行的反应一定是焓减的过程 B．水凝结成冰的过程中，ΔH<0，ΔS<0 C．活化分子平均能量与非活化分子平均能量之间的能量差就是活化能 D．增大反应物浓度，可使单位体积内反应物中活化分子的百分数增大，速率加快 【答案】B 【详解】A．能够自发进行的反应不一定是焓减的过程，因为自发反应由吉布斯自由能（ΔG = ΔH - TΔS）决定，吸热熵增反应（ΔH > 0, ΔS > 0）在高温时也可能自发，A错误； B．水凝结成冰是放热过程（ΔH < 0），且液态到固态熵减少（ΔS < 0），B正确； C．活化能是活化分子平均能量与所有分子平均能量的差值，不是与非活化分子平均能量的差值，C错误； D．增大反应物浓度增加单位体积内活化分子总数，但活化分子百分数不变（取决于温度和活化能），速率加快是由于活化分子总数增加，D错误； 故选B。 【变式3-3】（25-26高二上·天津宁河·期末）研究对节能减排有重要意义，回答下列问题： (1)如图是和反应生成和过程中能量变化示意图，请写出和反应的热化学方程式：___________，若反应中转移了，则参加反应的___________g。 (2)已知反应：，温度对的平衡转化率和催化剂催化效率的影响如图所示： ①此反应正反应为___________反应。 ②化学平衡常数：___________(填“>”或“<”)。 ③若初始投料比，则图中点的乙烯体积分数约为___________。 ④时，的平衡常数，此反应的___________0(填“>”或“<”)，相同条件下测得高炉内，此时反应向___________(填“正”或“逆”)方向进行。 【答案】(1) 23 (2) 放热 > 7.7% > 正 【详解】（1）由图可知，1molNO2和1molCO反应生成CO2和NO过程中放出热量368kJ-134kJ=234kJ，故NO2和CO反应的热化学方程式：；1molNO2反应转移2mol电子，若反应中转移了，则参加反应的NO2质量。 （2）①温度升高，的平衡转化率降低，则平衡逆向移动，此反应正反应为放热反应。 ②温度升高，的平衡转化率降低，则平衡逆向移动，生成物浓度降低，反应物浓度升高，化学平衡常数：>。 ③初始投料比，且设H2为3mol，CO2为1mol，M点的平衡转化率50%，列出三段式： 则图中点的乙烯体积分数约为。 ④反应为气体体积增大的反应，混乱度增大，>0，相同条件下测得高炉内，，此时反应向正方向进行。 ▌题型04 化学反应方向判据的应用 1．焓变与化学反应的方向 放热反应过程中体系能量降低，因此具有自发进行的倾向，利用焓变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自发进行，如：2N2O5(g)4NO2(g)+O2(g)　ΔH＝+109.8 kJ·mol-1，故不能只根据放热或吸热来判断反应的方向。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)熵值大小 ①体系的熵值：体系的混乱程度越大，体系的熵值就越大。 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。 (2)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增的过程，有些熵减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。 3．自由能与化学反应的方向 (1)自由能变化 符号为ΔG，单位为kJ·mol-1。 (2)自由能变化与焓变、熵变的关系 ΔG＝ΔH-TΔS。ΔG不仅与焓变和熵变有关，还与温度有关。 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。 ①当ΔG<0时，反应能自发进行； ②当ΔG＝0时，反应处于平衡状态； ③当ΔG>0时，反应不能自发进行。 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 4．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。 【典例04】（24-25高二上·天津宝坻·阶段检测）在下列各说法中，正确的是 A．增大反应物浓度，可增大单位体积内活化分子百分数，从而使有效碰撞次数增加 B．反应，进行一段时间后加入少量KCl溶液，能使反应速率减慢 C．室温下不能自发进行，说明该反应的 D．催化剂能改变反应速率，但不能改变反应的反应热和活化能 【答案】B 【详解】A．增大反应物浓度仅能增大单位体积内活化分子总数，活化分子百分数不变（活化分子百分数仅受温度、催化剂影响），A错误； B．该反应的实质为，、不参与反应，加入溶液相当于稀释体系，反应物、浓度降低，反应速率减慢，B正确； C．该反应生成气体，，室温下不能自发说明，可推得，C错误； D．催化剂能降低反应的活化能从而改变反应速率，反应热仅与反应物和生成物的总能量差有关，故催化剂不改变反应热，D错误； 故选B。 【变式4-1】（25-26高二上·天津武清·阶段检测）某化学研究性学习小组在学习了《化学反应原理》后作出了如下的归纳总结，其中不正确的是 A．可逆反应中反应物的转化率都小于100% B．使用催化剂既不会改变反应的限度也不会改变反应的焓变 C．化学平衡常数的表达式与化学反应方程式的书写有关 D．非自发反应在任何条件下都不能发生 【答案】D 【详解】A．可逆反应中反应物不能完全转化为产物，转化率始终小于100%，A正确； B．催化剂仅降低活化能，加快反应速率，但不改变平衡常数（反应限度）和焓变（状态函数），B正确； C．化学平衡常数表达式由反应方程式的系数决定，如系数加倍则K值平方，C正确； D．非自发反应（ΔG > 0）在外部能量输入下可发生，如电解水反应，D错误； 故选D。 【变式4-2】（2026·天津·三模）尿素是一种常用的氮肥，合成尿素包括如下两个基元反应： ①   ②(慢)   在恒容密闭容器中充入2molNH3和1molCO2，在不同催化剂(Cat1、Cat2)作用下合成尿素，单位时间内氨的转化率与温度的变化关系如图所示。 下列说法正确的是 A．NH3和CO2的转化率相同时，反应达到平衡状态 B．在较高温度下自发进行 C．c点时扩大容器的体积，总反应v正＜v逆 D．增大CO2、NH3浓度对合成尿素的反应速率影响不大 【答案】C 【详解】A．初始投料比��(NH3):��(CO2)=2:1 ，与反应计量比一致，因此在任意时刻，两者的转化率始终相等[��(NH3)=��(CO2)]，不能作为平衡判据，A错误； B．总反应 ΔH = −102 kJ/mol<0，且气体分子数减少（ΔS<0）。根据 ΔG = ΔH−TΔS，高温下−TΔS>0 ，导致ΔG>0，反应不自发，B错误； C．图中c点位于Cat1曲线下降段，表明温度高于400℃时反应已达平衡。扩大容器体积即降低压强，总反应为气体分子数减少的反应（3 mol→1 mol），平衡左移，故��正<��逆，C正确； D．根据反应机理，总反应速率由慢反应②决定，但慢反应②的反应物由快反应①生成。增大和的浓度会使快反应①的平衡正向移动，导致慢反应②的反应物浓度增大，从而使总反应速率显著加快，D错误； 故选C。 【变式4-3】．（25-26高二上·天津和平·）氮氧化物的有效去除和资源的充分利用是当今社会的重要研究课题。 (1)已知：4NH3(g)+5O2(g)=4NO(g) +6H2O(g)   ΔH1 = -907.0 kJ•mol-1 4NH3(g) +3O2(g)=2N2(g)+6H2O(g)     ΔH2= -1269.0 kJ•mol-1 若4NH3(g) +6NO(g)5N2(g) +6H2O(g)的逆反应活化能为 E逆 kJ•mol-1，则其正反应活化能为_______kJ•mol-1 (用含E逆的代数式表示)。 (2)已知：①2NO(g)+2ICl(g)2NOCl (g)+I2(g) ②2NOCl(g)2NO(g)+Cl2(g) ③I2(g)+Cl2(g)2ICl(g) 若向VL恒容密闭容器中加 2mol NO和 2mol ICl发生上述反应，达到平衡时，容器中 NOCl (g)为amol，Cl2(g)为b mol，此时 I2(g)的浓度为_______mol•L-1(用含 a、b、V 的代数式表示，下同)，反应③的平衡常数为_______。 (3)某化工厂排出的尾气(含 CO、N2O)治理的方法为在密闭容器中发生如下反应：CO(g)+N2O(g)CO2(g)+N2(g)，CO、N2O在Pt2O+表面进行反应转化为无毒气体，其相对能量与反应历程的关系如下图所示： 用方程式表示 N2O在Pt2O+ 表面上的反应_______。 (4)已知4CO(g) +2NO2(g)4CO2(g)+N2 (g)   ΔH1 = -1200kJ•mol-1 ，该反应在_______(填“高温”、“低温”或“任何温度”)下能自发进行，为探究温度及不同催化剂对该反应的影响，保持其它初始条件不变重复实验，在相同时间内测得 N2产率与温度的关系如图所示。在催化剂乙作用下，图中 M 点对应的速率(对应温度400℃)v正_______(填“＞”、“＜” 或“=”) v逆，温度高于400℃，N2产率降低的原因可能是_______。 【答案】(1)E逆-1812 (2) (a+2b)/2V [2(2-2b-a)2]/[(a+2b)b] (3)N2O+Pt2O+=N2+Pt2O (4) 低温 ＞ 温度升高催化剂活性降低 【分析】（1）根据盖斯定律分析反应热，并根据反应热=正反应的活化能-逆反应的活化能计算分析。 （2）根据平衡进行计算各物质的物质的量，并根据平衡常数公式计算平衡常数； （3）理解图中物质书写方程式。 （4）根据催化剂能加快反应速率，但不影响平衡进行分析，M点氮气的转化率较低，说明在相同时间内反应速率较慢，反应还没有到平衡，正在向平衡进行，从而正反应速率大于逆反应速率，而温度对催化剂的活性的影响可能影响反应产率。 【详解】（1）①4NH3(g)+5O2(g)=4NO(g) +6H2O(g) ΔH1 = -907.0 kJ•mol-1 ②4NH3(g) +3O2(g)=2N2(g)+6H2O(g) ΔH2= -1269.0 kJ•mol-1 则（5×②-3×①）/2可得热化学方程式4NH3(g) +6NO(g)5N2(g) +6H2O(g) ΔH= ，该反应的逆反应活化能为 E逆 kJ•mol-1，即E正-E逆=-1812，则正反应的活化能为E正= （E逆-1812）kJ•mol-1； （2）①2NO(g)+2ICl(g)2NOCl (g)+I2(g) ②2NOCl(g)2NO(g)+Cl2(g) ③I2(g)+Cl2(g)2ICl(g)， 向VL恒容密闭容器中加 2mol NO和 2mol ICl发生上述反应，达到平衡时，假设反应中一氧化氮的消耗量为xmol，反应中NOCl的消耗量为ymol，反应中碘的消耗量为zmol，则有容器中 NOCl (g)为x-y=amol，Cl2(g)为0.5y-z=b mol，此时 I2(g)的物质的量为(0.5x-z)mol,则因有 则碘的物质的量为(0.5a+b)mol，物质的量浓度为(a+2b)/2Vmol/L；氯气的浓度为b/Vmol/L，氯化碘的浓度为(2-a-2b)/V mol/L，则反应③的平衡常数为=[2(2-2b-a)2]/[(a+2b)b]。 （3）N2O在Pt2O+表面上的反应为N2O+Pt2O+=N2+Pt2O； （4）已知4CO(g) +2NO2(g)4CO2(g)+N2 (g) ΔH1 = -1200kJ•mol-1，该反应为放热的，熵减的反应，根据ΔG=ΔH-TΔS＜0能自发进行分析，在低温下能自发进行。在催化剂乙作用下，图中 M 点氮气的产率较低，说明反应速率较慢，还没有到平衡，即对应的速率(对应温度400℃)v正＞ v逆，温度高于400℃，根据另一种催化剂催化下氮气的产率随温度的变化曲线可知，该反应仍未达到平衡状态，故N2产率降低的原因一定是因为反应速率减小，故可能是温度升高导致催化剂活性降低。 ▌题型05 利用△ G=△ H-T△ S定量计算+转变温度T转 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 【典例05】．（2026·天津南开·二模）一种资源化反应为，该反应在一定条件下能自发进行。、反应达到平衡时，下列说法正确的是 A．该反应的 B．恒温恒容，充入惰性气体，平衡正向移动 C．恒温恒容，增大浓度，的转化率增大 D．其他条件一定，升高温度，活化分子百分数增大 【答案】D 【详解】A．该反应气体总物质的量减小，，反应能自发进行需满足，可推得，A错误； B．恒温恒容充入惰性气体，反应物、生成物的浓度均不改变，平衡不移动，B错误； C．恒温恒容增大浓度，平衡正向移动，的转化率增大，但自身的转化率减小，C错误； D．升高温度，普通分子吸收能量转化为活化分子，活化分子百分数增大，D正确； 故选D。 【变式5-1】（25-26高二上·天津东丽·期中）下列说法正确的是 A．在有气体参加的反应中，增大压强能使反应物活化分子百分数增加 B．要加热才能发生的反应一定为吸热反应 C．化学反应的反应速率越快，可观察到的现象越明显 D．反应2Mg(s)+CO2(g)C(s)+2MgO(s)能自发进行，则该反应ΔH<0 【答案】D 【详解】A．有气体参加的反应中，增大压强，反应物活化分子百分数不变，如果是缩小容器体积来增大压强，单位体积内活化分子个数增加，A错误； B．要加热才能发生的反应可能是放热反应，如：铝热反应，B错误； C．有些反应的反应现象是否明显与反应速率快慢无关，C错误； D．反应能自发进行，则，该反应，要使该反应，，D正确； 故答案选D。 【变式5-2】（25-26高二上·天津·期中）下列关于“化学反应速率和化学平衡”的说法正确的是 A．在恒温恒容条件下，当N2O4(g)2NO2(g)达到平衡后，再充入一定量的Ar后，活化分子百分数减小，反应速率减慢 B．已知2Mg(s) + CO2(g)= C(s) + 2MgO(s)  ΔH<0，则该反应能在高温下自发进行 C．某温度下，在恒容密闭容器中加入一定量X，发生反应：2X(g) 2Y(g) + Z(g)，一段时间后达到平衡，再加入一定量X，达新平衡后X的物质的量分数增大 D．在恒温条件下，反应2NH3(g)N2(g) + 3H2(g)达平衡后，缩小容器体积，N2浓度减小 【答案】C 【详解】A．在恒温恒容条件下，向已达到平衡的体系内充入Ar对反应物和生成物的浓度以及活化分子百分数没有影响，反应速率不变，A错误； B．该反应气体分子数减少，，同时有。根据，当低温时反应能自发进行，B错误； C．反应平衡后向恒容容器内加入X，X的浓度增加，平衡向正向移动。但根据勒夏特列原理，该反应是气体体积增大的反应，新平衡与原平衡相比，X的物质的量分数增大，C正确； D．反应达到平衡后缩小容器体积，体系内压强和各物质浓度增加，反应向分子数减少的方向移动，即向逆反应方向移动。但根据勒夏特列原理，平衡的移动不能抵消变化。因此重新达到平衡后，的浓度比初次平衡时有所增加，D错误； 故答案选C。 【变式5-3】（25-26高二上·天津东丽·期中）向某密闭容器中充入一定量的、混合气体，一定条件下发生反应：  ，平衡时C的物质的量分数与温度、压强的关系如图所示。下列说法正确的是 A．该反应的 B．该反应为熵减反应， C．该反应一定能自发进行 D．增大压强，该反应的平衡常数增大 【答案】B 【详解】A．由图可知，在同一压强下，升高温度，C的物质的量分数增大，平衡正向移动，而升高温度，平衡向吸热的方向进行，说明正反应为吸热反应，，A错误； B．作一条垂直于横坐标的直线可以看出，在同一温度下，增大压强，C的物质的量分数增大，平衡正向移动，而增大压强，平衡向着体积减小的方向移动，则a+b>c+d，该反应为熵减反应，，B正确； C．由选项A和B的分析知，、，则，反应不能自发进行，C错误； D．平衡常数只受温度的影响，温度不变，该反应的平衡常数不变，D错误； 故选B。 第 1 页 共 7 页 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 焓变与熵变 题型03 复合判据判断化学反应进行方向 题型04 化学反应方向判据的应用 题型05 利用△ G=△ H-T△ S定量计算+转变温度T转 ▌题型01 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 就可以 的过程。 (2)特点 ①能量角度：体系趋向于从 状态转变为 状态(体系对外部 或者 热量)。 ②混乱度角度：在密闭条件下，体系有从 自发转变为无序的倾向。 2．自发反应 (1)定义：在一定温度和压强下，无需外界帮助就能自动进行的化学反应。 (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 体系转变为 体系。 【典例01】．（25-26高二上·天津滨海新区·阶段检测）反应，下列判断正确的是 A．该反应为放热反应，因此一定能够自发 B．该反应为一个熵增的反应，即 C．该反应在较低温度下可以自发进行 D．该反应在较高温度下可以自发进行 【变式1-1】（25-26高二上·天津蓟州·期中）下列说法中不正确的是 A．放热反应不一定是自发反应 B．冰吸热成为水是熵增过程 C．非自发反应在任何条件下都不能发生 D．熵减反应可能是自发反应 【变式1-2】（25-26高二上·天津南开·阶段检测）关于化学反应进行的方向，下列叙述正确的是 A．反应常温下不能自发进行，说明该反应的 B．液态水凝结成冰的过程中，， C．自由能变化的化学反应一定能迅速进行 D．常温常压下和混合无明显现象，则在该条件下不自发 【变式1-3】（21-22高二上·天津和平·期中）氨是最重要的氮肥，是产量最大的化工产品之一在密闭容器中，使2molN2和6molH2混合发生下列反应：N2(g)+3H2(g)2NH3(g)    ΔH=-92.4kJ•mol-1 (1)当反应达到平衡时，N2和H2的浓度比是___；N2和H2的转化率比是___。 (2)升高平衡体系的温度(保持体积不变)，混合气体的平均相对分子质量___，密度___。(填“变大”“变小”或“不变”) (3)当达到平衡时，充入氩气，并保持压强不变，平衡将___(填“正向”“逆向”或“不”)移动。 (4)若容器恒容、绝热，加热使容器内温度迅速升至原来的2倍，平衡将___(填“向左移动”“向右移动”或“不移动”)。达到新平衡后，容器内温度___(填“大于”“小于”或“等于”)原来的2倍。 (5)如果一个反应的ΔH–TΔS<0，则该反应能够自发进行。已知该反应的ΔS=-198.2J•K-1•mol-1。则上述氨气的合成反应在常温下___(填“能”或“不能”)自发进行。 ▌题型02 焓变与熵变 1．焓和焓变 (1)焓：与内能(体系内物质的各种能量的总和)有关的物理量。物质的焓越小，具有的能量越 ，稳定性越 。 (1)焓变：等压条件下，进行的化学反应，其反应热等于反应的焓变。符号为 。焓变的值只与反应体系的始末状态有关，而与 无关。 3．熵和熵变 (1)熵 ①定义：衡量一个体系 的物理量，其符号为 。 ②特点：混乱度越大，体系越无序，体系的熵值就 。 ③熵的比较 a.同一物质：S(高温) S(低温)；S(g) S(l) S(s)。 b.相同条件下的不同物质：分子结构越复杂，熵值 。 c.S(混合物) S(纯净物)。 (2)熵变 ①定义：反应前后体系 的变化，记为ΔS。 ②计算式：ΔS＝ 。 ③熵增或熵减的判断 a.物质由固态到液态、由液态到气态或由固态到气态的过程，ΔS 0，是熵 的过程。 b.气体体积增大的反应，熵变通常都是ΔS 0，是熵 的反应。 c.气体体积减小的反应，熵变通常都是ΔS 0，是熵 的反应。 【典例02】．（25-26高二上·天津北辰·阶段检测）下列说法正确的是 A．、的反应在温度低时不能自发进行 B．人们把能够发生有效碰撞的分子叫活化分子，把活化分子具有的能量叫活化能 C．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 D．反应  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 【变式2-1】（25-26高二上·天津南开·期中）下列说法错误的是 A．用综合判据来判断反应的自发性更合理 B．△H＜0，△S＞0的反应在温度低时不能自发进行 C．反应NH3(g)+HCl(g)=NH4Cl(s)在室温下可自发进行，则该反应的△H＜0 D．NH4HCO3(s)=NH3(g)+H2O(g)+CO2(g)    △H=+185.57kJ•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 【变式2-2】（25-26高二上·天津·期中）下列说法中，不正确的是 A．乙烯聚合为聚乙烯的反应是熵减的过程，∆S<0 B．金属钠和水的反应是熵增、放热、自发进行的反应 C．∆H<0的反应均能够自发进行 D．氯气和消石灰的反应是熵减、自发进行的，一定是放热的反应 【变式2-3】（25-26高二上·天津·阶段检测）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．自发反应的熵一定增大，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 ▌题型03 复合判据判断化学反应进行方向 复合判据：△G = △H - T△S △G = △H - T△S ＜ 0 反应能自发进行 △G = △H - T△S ＞ 0 反应不能自发进行 △G = △H - T△S ＝ 0 反应达到平衡状态 △H △S △G 反应在该状况下能否自发进行 <0 >0 <0 自发进行 >0 <0 >0 不自发进行 <0 <0 低温时<0，高温时>0 低温自发，高温不自发 >0 >0 低温时>0，高温时<0 低温不自发，高温自发 【典例03】（2026·天津南开·模拟预测）下列叙述正确的是 A．与的反应是基元反应 B．与Na的反应是自发反应 C．固体与盐酸的反应是放热反应 D．在空气中变为是熵增反应 【变式3-1】（2026·天津和平·一模）下列说法不正确的是 A．，， B．，，升高温度，平衡常数减小 C．，，则活化能：(正)(逆) D．，，低温高压下利于铜氨液吸收CO 【变式3-2】（25-26高二上·天津和平·期末）下列说法中正确的是 A．能够自发进行的反应一定是焓减的过程 B．水凝结成冰的过程中，ΔH<0，ΔS<0 C．活化分子平均能量与非活化分子平均能量之间的能量差就是活化能 D．增大反应物浓度，可使单位体积内反应物中活化分子的百分数增大，速率加快 【变式3-3】（25-26高二上·天津宁河·期末）研究对节能减排有重要意义，回答下列问题： (1)如图是和反应生成和过程中能量变化示意图，请写出和反应的热化学方程式：___________，若反应中转移了，则参加反应的___________g。 (2)已知反应：，温度对的平衡转化率和催化剂催化效率的影响如图所示： ①此反应正反应为___________反应。 ②化学平衡常数：___________(填“>”或“<”)。 ③若初始投料比，则图中点的乙烯体积分数约为___________。 ④时，的平衡常数，此反应的___________0(填“>”或“<”)，相同条件下测得高炉内，此时反应向___________(填“正”或“逆”)方向进行。 ▌题型04 化学反应方向判据的应用 1．焓变与化学反应的方向 放热反应过程中体系能量降低，因此具有自发进行的倾向，利用焓变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 的。有些吸热反应也可以 ，如：2N2O5(g)4NO2(g)+O2(g)　ΔH＝+109.8 kJ·mol-1，故不能只根据放热或吸热来判断反应的方向。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)熵值大小 ①体系的熵值：体系的混乱程度越大，体系的熵值就越大。 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。 (2)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 的过程，有些熵减的过程也能 。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。 3．自由能与化学反应的方向 (1)自由能变化 符号为ΔG，单位为kJ·mol-1。 (2)自由能变化与焓变、熵变的关系 ΔG＝ΔH-TΔS。ΔG不仅与焓变和熵变有关，还与温度有关。 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。 ①当ΔG<0时，反应能 ； ②当ΔG＝0时，反应处于 ； ③当ΔG>0时，反应不能 。 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 4．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。 【典例04】（24-25高二上·天津宝坻·阶段检测）在下列各说法中，正确的是 A．增大反应物浓度，可增大单位体积内活化分子百分数，从而使有效碰撞次数增加 B．反应，进行一段时间后加入少量KCl溶液，能使反应速率减慢 C．室温下不能自发进行，说明该反应的 D．催化剂能改变反应速率，但不能改变反应的反应热和活化能 【变式4-1】（25-26高二上·天津武清·阶段检测）某化学研究性学习小组在学习了《化学反应原理》后作出了如下的归纳总结，其中不正确的是 A．可逆反应中反应物的转化率都小于100% B．使用催化剂既不会改变反应的限度也不会改变反应的焓变 C．化学平衡常数的表达式与化学反应方程式的书写有关 D．非自发反应在任何条件下都不能发生 【变式4-2】（2026·天津·三模）尿素是一种常用的氮肥，合成尿素包括如下两个基元反应： ①   ②(慢)   在恒容密闭容器中充入2molNH3和1molCO2，在不同催化剂(Cat1、Cat2)作用下合成尿素，单位时间内氨的转化率与温度的变化关系如图所示。 下列说法正确的是 A．NH3和CO2的转化率相同时，反应达到平衡状态 B．在较高温度下自发进行 C．c点时扩大容器的体积，总反应v正＜v逆 D．增大CO2、NH3浓度对合成尿素的反应速率影响不大 【变式4-3】．（25-26高二上·天津和平·）氮氧化物的有效去除和资源的充分利用是当今社会的重要研究课题。 (1)已知：4NH3(g)+5O2(g)=4NO(g) +6H2O(g)   ΔH1 = -907.0 kJ•mol-1 4NH3(g) +3O2(g)=2N2(g)+6H2O(g)     ΔH2= -1269.0 kJ•mol-1 若4NH3(g) +6NO(g)5N2(g) +6H2O(g)的逆反应活化能为 E逆 kJ•mol-1，则其正反应活化能为_______kJ•mol-1 (用含E逆的代数式表示)。 (2)已知：①2NO(g)+2ICl(g)2NOCl (g)+I2(g) ②2NOCl(g)2NO(g)+Cl2(g) ③I2(g)+Cl2(g)2ICl(g) 若向VL恒容密闭容器中加 2mol NO和 2mol ICl发生上述反应，达到平衡时，容器中 NOCl (g)为amol，Cl2(g)为b mol，此时 I2(g)的浓度为_______mol•L-1(用含 a、b、V 的代数式表示，下同)，反应③的平衡常数为_______。 (3)某化工厂排出的尾气(含 CO、N2O)治理的方法为在密闭容器中发生如下反应：CO(g)+N2O(g)CO2(g)+N2(g)，CO、N2O在Pt2O+表面进行反应转化为无毒气体，其相对能量与反应历程的关系如下图所示： 用方程式表示 N2O在Pt2O+ 表面上的反应_______。 (4)已知4CO(g) +2NO2(g)4CO2(g)+N2 (g)   ΔH1 = -1200kJ•mol-1 ，该反应在_______(填“高温”、“低温”或“任何温度”)下能自发进行，为探究温度及不同催化剂对该反应的影响，保持其它初始条件不变重复实验，在相同时间内测得 N2产率与温度的关系如图所示。在催化剂乙作用下，图中 M 点对应的速率(对应温度400℃)v正_______(填“＞”、“＜” 或“=”) v逆，温度高于400℃，N2产率降低的原因可能是_______。 ▌题型05 利用△ G=△ H-T△ S定量计算+转变温度T转 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 【典例05】．（2026·天津南开·二模）一种资源化反应为，该反应在一定条件下能自发进行。、反应达到平衡时，下列说法正确的是 A．该反应的 B．恒温恒容，充入惰性气体，平衡正向移动 C．恒温恒容，增大浓度，的转化率增大 D．其他条件一定，升高温度，活化分子百分数增大 【变式5-1】（25-26高二上·天津东丽·期中）下列说法正确的是 A．在有气体参加的反应中，增大压强能使反应物活化分子百分数增加 B．要加热才能发生的反应一定为吸热反应 C．化学反应的反应速率越快，可观察到的现象越明显 D．反应2Mg(s)+CO2(g)C(s)+2MgO(s)能自发进行，则该反应ΔH<0 【变式5-2】（25-26高二上·天津·期中）下列关于“化学反应速率和化学平衡”的说法正确的是 A．在恒温恒容条件下，当N2O4(g)2NO2(g)达到平衡后，再充入一定量的Ar后，活化分子百分数减小，反应速率减慢 B．已知2Mg(s) + CO2(g)= C(s) + 2MgO(s)  ΔH<0，则该反应能在高温下自发进行 C．某温度下，在恒容密闭容器中加入一定量X，发生反应：2X(g) 2Y(g) + Z(g)，一段时间后达到平衡，再加入一定量X，达新平衡后X的物质的量分数增大 D．在恒温条件下，反应2NH3(g)N2(g) + 3H2(g)达平衡后，缩小容器体积，N2浓度减小 【变式5-3】（25-26高二上·天津东丽·期中）向某密闭容器中充入一定量的、混合气体，一定条件下发生反应：  ，平衡时C的物质的量分数与温度、压强的关系如图所示。下列说法正确的是 A．该反应的 B．该反应为熵减反应， C．该反应一定能自发进行 D．增大压强，该反应的平衡常数增大 第 1 页 共 7 页 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1-1】C 【变式1-2】B 【变式1-3】 【答案】(1) 1∶3 1∶1 (2) 变小 不变 (3)逆向 (4) 向左移动 小于 (5)能 ▌题型02 焓变与熵变 【典例02】D 【变式2-1】B 【变式2-2】C 【变式2-3】C ▌题型03 复合判据判断化学反应进行方向 【典例03】B 【变式3-1】A 【变式3-2】B 【变式3-3】 【答案】(1) 23 (2) 放热 > 7.7% > 正 ▌题型04 化学反应方向判据的应用 【典例04】B 【变式4-1】D 【变式4-2】C 【变式4-3】 【答案】(1)E逆-1812 (2) (a+2b)/2V [2(2-2b-a)2]/[(a+2b)b] (3)N2O+Pt2O+=N2+Pt2O (4) 低温 ＞ 温度升高催化剂活性降低 ▌题型05 利用△ G=△ H-T△ S定量计算+转变温度T转 【典例05】D 【变式5-1】D 【变式5-2】】C 【变式5-3】B 第 1 页 共 7 页 学科网（北京）股份有限公司 $