2.3 化学反应的方向-【优学精讲】2026-2027学年高中化学选择性必修一同步教参（人教版）

本讲义聚焦高中化学“化学反应的方向”核心知识点，先通过生活实例（如高山流水、钢铁生锈）引入自发过程与自发反应的概念及特点，再系统梳理反应方向与焓变、熵变的关系，最终以自由能公式（ΔG=ΔH-TΔS）构建综合判断模型，形成从概念认知到因素分析再到定量应用的学习支架。 该资料特色在于结合具体反应实例（如H₂燃烧、CaCO₃分解）和对比表格呈现焓变熵变对反应方向的影响，通过判断、计算等练习题培养科学思维中的证据推理能力，课中辅助教师引导学生构建知识体系，课后助力学生自主巩固，查漏补缺，体现科学探究与实践的学科教学方法。

第三节　化学反应的方向 【学习目标】　1.知道化学反应是有方向的，能结合具体事例说明化学反应自发进行的方向。 2．知道化学反应的方向与反应的焓变和熵变有关。 知识点一　自发过程和自发反应 　　　　　　　　　　　　　　 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体系趋向于从高能状态转变为低能状态(体系对外部做功或释放热量)。 ②在密闭条件下，体系有自发从有序转变为无序的倾向(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。 2．自发反应 (1)自发反应：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。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。 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。 　下列过程中属于自发过程的是________(填序号)。 ①将地下水抽至地面　②有序排列的火柴散落成无序排列　③墨水在水中的扩散　④烧碱与盐酸反应　⑤Zn与稀H2SO4反应　⑥电解熔融的氯化钠 答案：②③④⑤ 1．下列过程中属于非自发的是(　　) A.水由高处流向低处 B.氯气和溴化钾溶液的反应 C.铁在潮湿空气中生锈 D.室温下水结成冰 答案：D 2．下列说法正确的是(　　) A.自发反应速率一定大 B.非自发反应一定不能发生 C.自发反应实际可能没有发生 D.自发反应的限度一定大 解析：选C。反应的自发性和反应的速率之间没有必然联系，能自发进行的反应不一定能快速发生，故A错误；非自发进行的反应在一定条件下也可以进行，如通电可以使水分解，故B错误；反应的自发性是反应能否进行的可能性的推断，实际上不一定能发生，即能自发进行的反应实际可能没有发生反应，故C正确；反应的自发性和反应进行的限度之间没有必然联系，能自发进行的反应的限度不一定大，故D错误。 知识点二　化学反应进行方向的判断 　　　　　　　　　　　　　　 1．化学反应方向与焓变的关系 化学反应 ΔH 能否自发进行 H2(g)＋O2(g)===H2O(l) <0 能 Zn(s)＋CuSO4(aq)=== ZnSO4(aq)＋Cu(s) <0 能 2N2O5(g)===4NO2(g)＋O2(g) >0 能 NaHCO3(s)＋HCl(aq)===NaCl(aq)＋CO2(g)＋H2O(l) >0 能 大多数放热反应可以自发进行，但有些吸热反应也能自发进行。因此，不能只根据化学反应是放热或吸热的来判断化学反应的方向。 2．化学反应方向与熵变的关系 (1)熵、熵变的概念 (2)熵值大小 ①体系的熵值：体系的混乱度越大，体系的熵值就越大。 ②同一物质的熵值：S(g)＞S(l)＞S(s)。同一条件下，不同物质的熵值不同。 (3)化学反应方向与熵变的关系 化学反应 ΔS 能否自发进行 2H2O2(aq)===2H2O(l)＋O2(g)　 >0 能 2KClO3(s)===2KCl(s)＋3O2(g) >0 能 2NO(g)＋2CO(g)===N2(g)＋2CO2(g) <0 能 4Fe(OH)2(s)＋O2(g)＋2H2O(l)===4Fe(OH)3(s) <0 能 大多数熵增的反应可以自发进行，但有些熵减的反应也能自发进行。因此，不能只根据熵增或熵减来判断化学反应进行的方向。 3．自由能(G)与化学反应的方向 (1)利用ΔG＝ΔH－TΔS判断化学反应的自发性 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。 (2)应用局限：综合考虑焓变和熵变可以判断反应自发进行的方向，但不能确定反应是否一定发生及发生的速率。 　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。 (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______ K。 答案：(1)不能　(2)1 111.6 (1)吸热反应一定不能自发进行(　　) (2)某吸热反应能自发进行，因此该反应是熵增反应(　　) (3)催化剂可以改变反应进行的方向(　　) (4)同种物质气态时熵值最大，固态时熵值最小　(　　) (5)体系越有序，熵值越小；体系越混乱，熵值越大　(　　) (6)与外界隔离的体系，自发过程将导致体系的熵减小(　　) 答案：(1)×　(2)√　(3)×　(4)√　(5)√　(6)× 1．下列自发进行的过程不能用焓变判断的是(　　) A.酸碱中和反应 B.天然气的燃烧 C.铜在潮湿空气中产生铜绿 D.NaHCO3与盐酸反应产生CO2 解析：选D。NaHCO3与盐酸反应产生CO2，是一个吸热的自发过程，不能用焓变判断，D符合题意。 2．(2026·昆明高二月考)下列物质的变化过程熵减小的是(　　) A.NH3与HCl气体混合 B.NaHCO3的分解 C.K2SO4固体溶于水 D.1 mol H2O(l)→1 mol H2O(g) 解析：选A。NH3与HCl气体混合，发生的反应为NH3(g)＋HCl(g)===NH4Cl(s)，该反应中气体的物质的量减小，熵减小，A符合题意；NaHCO3分解的化学方程式为2NaHCO3(s)Na2CO3(s)＋H2O(g)＋CO2(g)，该反应中气体的物质的量增大，熵增大，B不符合题意；K2SO4固体溶于水，体系的混乱度增大，熵增大，C不符合题意；1 mol H2O(l)→1 mol H2O(g)，气体的物质的量增大，熵增大，D不符合题意。 3．在工业生产中，对能够发生的化学反应，研究和选择合适的反应条件才有实际意义。恒温恒压下，下列过程一定不能自发进行的是(　　) A.4HCl(g)＋O2(g)===2Cl2(g)＋2H2O(g)　ΔH＜0 B.CaO(s)＋CO2(g)===CaCO3(s)　ΔH＜0 C.2N2O5(g)===4NO2(g)＋O2(g)　ΔH＞0 D.2H2O(l)＋O2(g)===2H2O2(aq)　ΔH＞0 解析：选D。根据ΔG＝ΔH－TΔS<0时反应自发进行可知，若ΔH＜0且ΔS＞0，则反应能自发进行；若ΔH＞0且ΔS＜0，则反应不能自发进行；若ΔH＞0且ΔS＞0，则反应在高温下能自发进行；若ΔH＜0且ΔS＜0，则反应在低温下能自发进行。 1．在常温常压下，下列诗句反映的景象与自发过程不一致的是(　　) A.云开雾散旭风暖　　　B．飞流直下三千尺 C.雪消门外千山绿 D．欲渡黄河冰塞川 答案：D 2． 下列反应的焓变和熵变与右图所示过程相符的是　(　　) A.2Na(g)＋Cl2(g)===2NaCl(s) B.N2(g)＋3H2(g)⥫⥬2NH3(g) C.2N2O5(g)⥫⥬4NO2(g)＋O2(g) D.Zn(s)＋H2SO4(aq)===ZnSO4(aq)＋H2(g) 解析：选C。打开可乐瓶时，产生大量气泡，在由溶液到逸出气体过程中，ΔH＞0，气体增多，ΔS＞0。2Na(g)＋Cl2(g)===2NaCl(s)的ΔH＜0、ΔS＜0，A不符合题意；N2(g)＋3H2(g)⥫⥬2NH3(g)的ΔH＜0、ΔS＜0，B不符合题意；2N2O5(g)⥫⥬4NO2(g)＋O2(g)的ΔH＞0、ΔS＞0，C符合题意；Zn(s)＋H2SO4(aq)===ZnSO4(aq)＋H2(g)的ΔH＜0、ΔS＞0，D不符合题意。 3．下列说法完全正确的是(　　) A.自发进行的反应均是熵增反应 B.ΔH为负值的反应均能自发进行 C.物质的量增加的反应，ΔS为正值 D.CaCO3(s)受热分解为CaO(s)和CO2(g)的过程ΔS>0 解析：选D。反应的自发性由熵变和焓变共同决定，A、B错误；物质的量增加的反应，其混乱度不一定增加，即ΔS不一定为正值，如2H2S(g)＋O2(g)===2H2O(l)＋2S(s)，C错误；CaCO3(s)受热分解产生了气体，该反应为熵增反应，ΔS>0，D正确。 4．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(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)，下列有关白锡能否变成灰锡的说法正确的是(　　) 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 解析：选A。在0 ℃、100 kPa下，白锡→灰锡的ΔG＝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成灰锡。 5．(1)汽车燃油不完全燃烧时产生CO，有人设想按下列反应除去CO：2CO(g)===2C(s)＋O2(g)。已知该反应的ΔH>0，简述该设想能否实现的依据：______________________________________________________ ______________________________________________________。 (2)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＋2CO===2CO2＋N2。该反应能够自发进行，则ΔH__________(填“>”或“<”)0。理由是_____________________________________ ______________________________________________________。 答案：(1)不能实现，因为该反应的ΔH>0，ΔS<0，反应不可能自发进行　(2)<　该反应的ΔS<0，若该反应能够自发进行，根据ΔG＝ΔH－TΔS<0，可知ΔH<0 学科网（北京）股份有限公司 $