2.3 化学反应的方向（导学案）化学人教版选择性必修1

该高中化学导学案聚焦“化学反应的方向”，核心内容包括自发过程与自发反应的概念，焓判据、熵判据的内容及局限性，以及等温等压下复合判据（ΔH-TΔS）的应用。课堂导入从冰融化、溪水流动等生活现象切入，联系汽车尾气处理等实际问题，引导学生建立生活与化学的关联，搭建学习支架。 该资料以任务驱动式探究为主线，通过实验分析（如氯气与氢气混合、硝酸铵溶解）和问题推导（复合判据公式应用），培养学生科学思维中的证据推理与模型建构能力。习题设计层次分明，结合真实情境问题，助力学生形成变化观念与平衡思想，提升科学探究与实践素养，适合引导学生自主构建知识体系。

2.3 化学反应的方向 1.明确自发过程、自发反应的概念与特征，能区分给定条件下的自发与非自发过程，理解“自发”是特定条 件下的发生趋势，不代表反应实际必然发生。 2.掌握焓判据的内容与局限性，知道放热反应有自发进行的倾向，但部分吸热反应也可自发进行，焓 变不是判断反应自发性的唯一因素。 3.理解熵的概念，能说出同种物质不同状态的熵值规律，掌握熵判据的内容与局限性，明确熵增有利于反应自发，但部分熵减反应也可自发进行。 4.掌握等温等压下判断反应自发性的复合判据，能结合焓变、熵变、温度判断给定反应的自发方向。 重点：1.焓判据、熵判据的核心内容； 2.利用复合判据判断反应自发方向的方法。 难点：1.理解单一焓判据、熵判据的局限性； 2.结合温度分析焓变、熵变与化学反应自发方向的关系。 1．自发过程 (1)含义：在一定条件下，_______________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，____________借助外力才能进行的过程。 2．焓变与化学反应的方向 (1)放热反应过程中体系能量____________，因此具有自发进行的倾向，科学家提出用焓变(能量变化)来判断反应进行的方向，这就是焓判据(能量判据)。 (2)焓变与化学反应进行方向的关系 ①大多数放热反应是可以自发进行的。例如燃烧反应、中和反应等。 ②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。 (3)结论：反应的焓变是制约化学反应能否自发进行的因素之一，但不是唯一因素。 3．熵变与化学反应的方向 (1)熵、熵变的概念 (2)熵值大小 ①体系的熵值：体系的____________越大，体系的熵值就____________。 ②物质的熵值：同一种物质的熵值S(g)__________S(l)__________S(s)，且物质的量越大，熵值越大，同一条件下，不同物质的熵值不同。 ③反应前后熵值变化：虽然不同物质熵值不同，但气体物质的熵值最大，一般情况下，可以根据反应前后气体物质的量的变化大体判断熵值增大或减小。 4.合成氨反应的特点 合成氨反应：N2(g)＋3H2(g)2NH3(g)。已知298 K时：ΔH=-92.4 kJ·mol-1，ΔS=-198.2 J·mol-1·K-1。 (1)自发性：常温(298 K)下，ΔH-TΔS_______0，能自发进行。 (2)可逆性：反应为___________反应。 (3)熵变：ΔS________0，正反应是气体体积___________的反应。 (4)焓变：ΔH_______0，是___________反应。 （一）课堂导入 【互动提问】同学们，上课前老师先和大家聊几个生活里的常见小现象，大家肯定都有印象：夏天把冰奶茶放在室温的桌子上，过一会儿冰就化了；大家去户外爬山的时候见过溪水都是从高处往低处流，从来没见过水自己从山脚往山顶跑吧？还有家里的铁质剪刀如果忘了擦干，放几天自己就生锈了。大家还能举出类似的、不用我们额外持续做功、自己就能发生的过程吗？（留1-2分钟让学生自由发言，学生可能会提到糖溶于水、墨水在清水中扩散、食物自然腐败等例子） 【拓展引导】大家观察得都非常仔细！这些过程都有共同的特点：在一定条件下不需要持续外力就能自发发生，而且有明确的方向性，反过来如果不施加外力就不可能发生——比如你不可能让已经融化的冰在25℃的室温下自己再变回冰块，也不可能让已经生锈的铁自己变回光亮的纯铁。 【联系实际深化认知】其实化学反应也有这样的方向性：比如我们一直想要解决的汽车尾气污染问题，尾气里的有害气体NO和CO，能不能自己反应生成无毒的N₂和CO₂呢？工业上我们研发新的化工合成路线时，第一步就要判断这个反应能不能在合适的条件下自发进行，如果一个反应本身根本不可能自发发生，我们投入再多的催化剂、再怎么调整浓度都是没用的，历史上就有很多科学家因为不了解反应自发的规律，在不可能实现的反应上浪费了多年的研究时间。 【引入新课】那我们怎么判断一个化学反应能不能自发进行？判断的依据有哪些？今天我们就一起来学习《化学反应的方向》，解开这个问题的答案。 （二）自发过程与自发反应 任务一 请结合自己的生活经验，举例说明自然界变化的方向性 。 【教师提问】请结合生活经验再举2~3个类似的自发过程实例，思考自发过程需要满足什么条件？其逆过程在相同条件下能不能自发发生？ 【学生思考】 学生举例： 学生总结： 【讲解】 知识总结 一、自发过程与自发反应 1.自发过程 2.非自发过程 3.自发过程与非自发过程 任务二 化学反应是否也能自发进行，有方向性？ 【教师提问】观察以下两个反应的热效应，思考早期科学家认为自发反应具有什么共性？这个结论是否全面？H2 (g) + 1/2O2 (g) = H2O (l) ∆H = -285.8 kJ·mol-1 Zn(s) + CuSO4 (aq) = ZnSO4 (aq)+ Cu (s) ∆H = -216.8 kJ·mol-1？ 【学生思考】 学生回答： 学生质疑： 【讲解】自发反应的定义： 知识总结 一、自发过程与自发反应 4.自发反应 5.非自发反应 （三）化学反应进行方向的判断 任务三 举例说明化学反应是否也能自发进行？ 【教师提问】结合以下反应实例，思考焓变和反应自发性的关系，焓判据有什么局限性？ H2 (g) + 1/2O2 (g) = H2O (l) ∆H = -285.8 kJ·mol-1 Zn(s) + CuSO4 (aq) = ZnSO4 (aq)+ Cu (s) ∆H = -216.8 kJ·mol-1 NaOH(aq)+HCl(aq)=NaCl(aq)+H2O(l) △H= -57.3 kJ·mol-1 2Na(s)+2H2O(l)=2NaOH(aq)+H2(g) △H= -636.1 kJ·mol-1 C3H8(g) +5 O2(g) = 3CO2(g) + 4H2O(l) △H=-2217.5kJ/mol 【学生思考】 学生总结： 学生分析局限性： 知识总结 二、化学反应进行方向的判据 1.化学反应进行的方向与焓变 焓判据： 任务四 只有放热反应才能自发进行吗？举例说明 【教师提问】 1.举例说明能自发进行的吸热反应 【学生思考】回答： 【讲解】明确焓判据的内容： 知识总结 二、化学反应进行方向的判据 1.化学反应进行的方向与焓变 焓判据 焓变与反应自发性的关系 局限性 任务五 思考：是什么因素“推动”了吸热反应自发进行？ 【教师提问】观察两个实验现象： 1. 抽掉氯气和氢气之间的玻璃片，一段时间后两瓶气体颜色完全一致，混合均匀； 2. 硝酸铵晶体投入水中，不需要加热就会自发溶解。这两个过程能量变化很小甚至吸热，它们自发的共同原因是什么？ 【学生思考】 学生总结： 学生推导： 知识总结 二、化学反应进行方向的判据 2.化学反应进行的方向与熵变 ⑴实验探究 【实验过程】 【实验现象】 【实验结论】 硝酸铵溶于水的过程可以自发进行 ⑵实验结论 ⑶熵变 ①熵： ②熵值： 同种物质的熵值与其存在状态有关： 化学反应中， ⑷熵判据 【例1】．已知：(NH4)2CO3(s)===NH4HCO3(s)＋NH3(g)　ΔH＝＋74.9 kJ·mol－1，下列说法正确的是(　　) A．该反应中熵变、焓变皆大于0 B．该反应是吸热反应，因此一定不能自发进行 C．碳酸盐分解反应中熵增加，因此任何条件下所有碳酸盐分解一定能自发进行 D．能自发进行的反应一定是放热反应，不能自发进行的反应一定是吸热反应 任务六 思考：自发反应一定是熵增加的反应吗？ 【教师提问】自发反应一定是熵增加的反应吗？ 【学生思考】回答： 【讲解】 【教师提问】已知等温等压下，自由能变化，其中为热力学温度（单位，永远为正值）。请同学们推导什么情况下反应能自发进行？不同、组合下，反应的自发性和温度有什么关系？ 【学生思考】 学生推导： 学生分类讨论： 知识总结 二、化学反应进行方向的判据 3.自由能与化学反应的方向 ⑴复合判据： ⑵反应进行方向的判断方法 图解如下： 【例2】对于一定条件下的化学反应，下列说法正确的是( ) A．ΔH＜0的反应能自发进行，ΔH＞0的反应不能自发进行 B．ΔH＜0，ΔS＜0的反应在高温时一定能自发进行 C．ΔH＜0，ΔS＞0的反应一定能自发进行 D．ΔH＞0，ΔS＞0的反应在低温时一定能自发进行 【例3】反应：CH3OH(l)＋NH3(g)===CH3NH2(g)＋H2O(g)在某温度下自发向右进行，若反应的|ΔH|＝17 kJ·mol－1，|ΔH－TΔS|＝17 kJ·mol－1，则下列选项正确的是(　　) A．ΔH＞0，ΔH－TΔS<0 B．ΔH<0，ΔH－TΔS＞0 C．ΔH＞0，ΔH－TΔS＞0 D．ΔH<0，ΔH－TΔS<0 1．下列关于自发过程的叙述中，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 2.下列反应在常温下能自发进行，且既能用焓判据又能用熵判据解释的是(　　) A．HCl(g)+NH3(g)=NH4Cl(s) B．C(s)+CO2(g)=2CO(g) C．2Na2O2+2H2O=4NaOH+O2↑ D．Ba(OH)2·8H2O+2NH4Cl=BaCl2+2NH3↑+10H2O 3．下列反应在任何温度下均能自发进行的是(　　) A．2N2(g)＋O2(g)===2N2O(g)　ΔH＝＋163 kJ·mol－1 B．Ag(s)＋Cl2(g)===AgCl(s)　ΔH＝－127 kJ·mol－1 C．HgO(s)===Hg(l)＋O2(g)　ΔH＝＋91 kJ·mol－1 D．H2O2(l)===O2(g)＋H2O(l)　ΔH＝－98 kJ·mol－1 4.下列对化学反应预测正确的是(　　) 选项 化学反应方程式 已知条件 预测 A M(s)=X(g)＋Y(s) ΔH>0 它是非自发反应 B W(s)＋xG(g)=2Q(g) ΔH<0，自发反应 x可能等于1、2、3 C 4X(g)＋5Y(g)=4W(g)＋6G(g) 能自发反应 ΔH一定小于0 D 4M(s)＋N(g)＋2W(l)=4Q(s) 常温下，自发进行 ΔH>0 5.以下判断正确的是(　　) A．CaCO3(s)=CaO(s)+CO2(g)△H=+178.5kJ·mol-1，该反应低温才能自发 B．通常化学反应的△S越大，越有利于反应自发进行，所以△S＞0时反应必能自发 C．常温下，反应A(s)+B(g)=2X(g)不能自发进行，则该反应的ΔH＞0 D．化学反应的速率越大，表明反应的活化能越小，故反应进行的程度就越大 一、自发过程与自发反应 1.自发过程 在一定条件下，不需要外力作用就可以进行的过程。 2.非自发过程 在一定条件下，需要持续外力作用，才能维持进行的过程。 3.自发过程与非自发过程 ①在一定条件下，如果一个过程是自发的，那么它的逆过程通常是非自发的。 ②“自发”是一定条件下的自发，条件变了可能由原来的“自发”变成“非自发” ③“自发”只是有发生的趋势，并不代表实际发生，“非自发”也不代表不能发生。 4.自发反应 在给定条件下，可以自发进行到显著程度的化学反应称为自发反应。 H2 (g) + 1/2O2 (g) = H2O (l) ∆H = -285.8 kJ·mol-1 Zn(s) + CuSO4 (aq) = ZnSO4 (aq)+ Cu (s) ∆H = -216.8 kJ·mol-1 5.非自发反应 在一定条件下，如果一个过程是自发的，那么它的逆过程通常是非自发的。 二、化学反应进行方向的判据 1.化学反应进行的方向与焓变 H2 (g) + 1/2O2 (g) = H2O (l) ∆H = -285.8 kJ·mol-1 Zn(s) + CuSO4 (aq) = ZnSO4 (aq)+ Cu (s) ∆H = -216.8 kJ·mol-1 NaOH(aq)+HCl(aq)=NaCl(aq)+H2O(l) △H= -57.3 kJ·mol-1 2Na(s)+2H2O(l)=2NaOH(aq)+H2(g) △H= -636.1 kJ·mol-1 C3H8(g) +5 O2(g) = 3CO2(g) + 4H2O(l) △H=-2217.5kJ/mol 焓判据：放热反应（△H＜0），体系能量降低，具有自发进行的倾向。 不能只根据反应的放热或者吸热来判断化学反应的方向 焓判据 放热反应过程中体系能量降低，具有自发进行的倾向 焓变与反应自发性的关系 若该反应为放热反应，即ΔH＜0，一般能自发进行； 若该反应为吸热反应，即ΔH＞0，一般不能自发进行 局限性 有些吸热反应也能自发进行，所以焓变是与反应进行的方向有关的因素之一，但不是决定反应能否自发进行的唯一因素 2.化学反应进行的方向与熵变 ⑴实验探究 【实验过程】开始时中间用玻璃片隔开，抽掉玻璃片观察 【实验现象】盛放氯气的瓶内气体颜色逐渐变而盛放氢气的瓶内显现出了浅黄绿色,最后两瓶中的颜色相同 【实验结论】不需要外界的任何作用气体通过分子的扩散自发地混合均匀 硝酸铵溶于水的过程可以自发进行 ⑵实验结论 体系自发地向混乱度增加（即有序向无序）方向转变 体系趋向于由混乱度小有序状态转变为混乱度大无序状态 ⑶熵变 ①熵：用来衡量体系混乱（无序）程度的物理量，用S表示。 ②熵值：体系混乱度越大，熵值越大；体系混乱度越小，熵值越小 同种物质的熵值与其存在状态有关：S(g)＞S(l)＞S(s) 化学反应中，固态物质或液态物质生成气态物质，体系的混乱度增大；从较少的气态物质生成较多的气态物质，体系的混乱度也增大 ⑷熵判据 体系趋向于从有序状态转变为无序状态，因此熵增反应(△S>0 )具有自发进行的倾向 。 3.自由能与化学反应的方向 ⑴复合判据：ΔH－TΔS＜0，反应正向自发进行 ⑵反应进行方向的判断方法 ①当ΔH＜0，ΔS＞0时，ΔG＜0，反应自发进行。 ②当ΔH＞0，ΔS＜0时，ΔG＞0，反应不能自发进行。 ③当ΔH＞0，ΔS＞0或ΔH＜0，ΔS＜0时，反应是否自发进行与温度有关，在一定温度下可使ΔG＝0，即反应达平衡状态。 ④ΔH<0、ΔS<0时，则ΔH-TΔS在较低温度时可能小于零，所以低温有利于反应自发进行。图解如下： 考点01 自发过程与自发反应 1．下列反应属于非自发反应的是( ) A．钠与水反应 B．氢气在氧气中燃烧生成水 C．水分解变成氢气和氧气 D．氨气和氯化氢相遇变成氯化铵 2．下列过程是非自发的是( ) A．水由高处向低处流 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 考点02 化学反应进行方向的判据 3.对于化学反应方向的判断，下列说法中正确的是(　　) A．温度、压强一定时，放热的熵减小的反应一定能自发进行 B．温度、压强一定时，焓因素和熵因素共同决定一个化学反应的方向 C．反应焓变是决定反应能否自发进行的唯一因素 D．固体的溶解过程与熵变无关 4．下列关于化学反应的熵变的叙述正确的是(　　) A．化学反应的熵变与反应的方向无关 B．化学反应的熵变直接决定了反应的方向 C．熵值增大的反应都是混乱度增大的反应 D．熵值增大的反应都能自发进行 5．下列关于焓判据和熵判据的说法中，不正确的是(　　) A．放热的自发过程可能是熵减小的过程，吸热的自发过程一定为熵增加的过程 B．由焓判据和熵判据组合成的复合判据更适合判断所有过程的自发性 C．在室温下碳酸钙的分解反应不能自发进行，但同样是这个吸热反应，其在较高温度(1200 K)下能自发进行 D．放热过程(ΔH<0)或熵增加(ΔS>0)的过程一定是自发的 6．下列反应中，一定不能自发进行的是(　　) A．2KClO3(s)===2KCl(s)＋3O2(g)　ΔH＝－78.03 kJ·mol－1　ΔS＝＋1 110 J·mol－1·K－1 B．CO(g)===C(s，石墨)＋O2(g)　ΔH＝＋110.05 kJ·mol－1　ΔS＝－89.36 J·mol－1·K－1 C．4Fe(OH)2(s)＋2H2O(l)＋O2(g)==4Fe(OH)3(s)　ΔH＝－444.3 kJ·mol－1　ΔS＝－280.3 J·mol－1·K－1 D．NH4HCO3(s)＋CH3COOH(aq)==CO2(g)＋CH3COONH4(aq)＋H2O(l)　ΔH＝＋37.30 kJ·mol－1　ΔS＝＋184.05 J·mol－1·K－1 7．下列关于化学反应方向及其判据的说法中正确的是( ) A．1molSO3在不同状态时的熵值：S[SO3(s)]>S[SO3(1)]>S[SO3(g)] B．常温下，反应C(s)+CO2(g)=2CO(g)不能自发进行，则该反应的ΔH>0 C．放热反应都可以自发进行，而吸热反应不能自发进行 D．2KClO3(s)=2KCl(s)+3CO2(g) ΔH>0能否自发进行与温度无关 8.某反应2AB(g)C(g)＋3D(g)在高温时能自发进行，其逆反应在低温时能自发进行，则该反应的正反应的ΔH、ΔS应为(　　) A．ΔH＜0、ΔS＞0 B．ΔH＜0、ΔS＜0 C．ΔH＞0、ΔS＞0 D．ΔH＞0、ΔS＜0 9．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．自发反应的现象一定非常明显，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 10.已知甲烷隔绝空气在不同温度下有可能发生如下两个裂解反应：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和最佳温度，在图书馆中查到了如下热力学数据： 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。 已知焓变和熵变随温度变化很小。请参考上述信息，回答下列问题： (1)这两个反应在　　　(填“高温”或“低温”)下自发进行。  (2)反应①在常温下　　　　(填“能”或“不能”)自发进行。  (3)制取炭黑的允许温度范围为　　　　。  (4)为了提高甲烷的炭化程度，下面四个温度中最合适的是　　　　(填字母)  A．905.2 K B．927 K C．1273 K D．2000 K 1 / 2 学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司 $ 2.3 化学反应的方向 1.明确自发过程、自发反应的概念与特征，能区分给定条件下的自发与非自发过程，理解“自发”是特定条 件下的发生趋势，不代表反应实际必然发生。 2.掌握焓判据的内容与局限性，知道放热反应有自发进行的倾向，但部分吸热反应也可自发进行，焓 变不是判断反应自发性的唯一因素。 3.理解熵的概念，能说出同种物质不同状态的熵值规律，掌握熵判据的内容与局限性，明确熵增有利于反应自发，但部分熵减反应也可自发进行。 4.掌握等温等压下判断反应自发性的复合判据，能结合焓变、熵变、温度判断给定反应的自发方向。 重点：1.焓判据、熵判据的核心内容； 2.利用复合判据判断反应自发方向的方法。 难点：1.理解单一焓判据、熵判据的局限性； 2.结合温度分析焓变、熵变与化学反应自发方向的关系。 1．自发过程 (1)含义：在一定条件下，_______________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，____________借助外力才能进行的过程。 【答案】(1)不用借助外力 (2) 高能 低能 有序 无序 (3)需持续 【详解】（1）自发过程的核心特征是在给定温度、压强等条件下，不需要外界提供做功、外力驱动等额外作用即可自主发生，与题干举例的高山流水、自由落体的特征吻合； （2）①该点对应自发过程的焓判据：体系能量越低状态越稳定，因此自发过程普遍倾向于从高能量状态向低能量状态转化，宏观表现为体系对外做功或者向环境释放热量。②该点对应自发过程的熵判据：体系混乱度（熵值）越高状态越稳定，因此密闭条件下体系存在从有序自发向无序转化的趋势。 （3）非自发过程是与自发过程相对的概念，在给定条件下无法自主发生，必须持续依靠外界输入能量才能进行。 2．焓变与化学反应的方向 (1)放热反应过程中体系能量____________，因此具有自发进行的倾向，科学家提出用焓变(能量变化)来判断反应进行的方向，这就是焓判据(能量判据)。 (2)焓变与化学反应进行方向的关系 ①大多数放热反应是可以自发进行的。例如燃烧反应、中和反应等。 ②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。 (3)结论：反应的焓变是制约化学反应能否自发进行的因素之一，但不是唯一因素。 【答案】降低 【详解】放热反应的本质是体系向环境释放能量，反应后体系的总能量比反应前更低，能量降低的过程有自发进行的倾向，这是焓判据的核心基础。需要注意焓变只是判断反应自发方向的其中一个因素，不能仅通过焓变正负完全确定反应能否自发。 3．熵变与化学反应的方向 (1)熵、熵变的概念 (2)熵值大小 ①体系的熵值：体系的____________越大，体系的熵值就____________。 ②物质的熵值：同一种物质的熵值S(g)__________S(l)__________S(s)，且物质的量越大，熵值越大，同一条件下，不同物质的熵值不同。 ③反应前后熵值变化：虽然不同物质熵值不同，但气体物质的熵值最大，一般情况下，可以根据反应前后气体物质的量的变化大体判断熵值增大或减小。 【答案】 混乱程度 越大 > > 【详解】①根据熵的定义，熵是度量体系混乱程度的物理量，体系混乱程度越高，对应的熵值越大，因此第一组空依次填混乱程度、越大。 ②同一种物质的混乱度随聚集状态变化：气态时微粒运动自由、混乱度最高，液态微粒运动受限制、混乱度次之，固态微粒排列有序、混乱度最低。熵值随混乱度增大而增大，因此熵值满足，两处均填大于号。 4.合成氨反应的特点 合成氨反应：N2(g)＋3H2(g)2NH3(g)。已知298 K时：ΔH=-92.4 kJ·mol-1，ΔS=-198.2 J·mol-1·K-1。 (1)自发性：常温(298 K)下，ΔH-TΔS_______0，能自发进行。 (2)可逆性：反应为___________反应。 (3)熵变：ΔS________0，正反应是气体体积___________的反应。 (4)焓变：ΔH_______0，是___________反应。 【答案】(1)＜ (2)可逆 (3) ＜ 缩小 (4) ＜ 放热 【详解】（1）自发性：常温(298K)下，，反应能自发进行； （2）题干中合成氨反应方程式用可逆号连接，属于典型的可逆反应，反应物不能完全转化为生成物； （3）体积变化(熵变)：ΔS<0，为熵减反应，正反应是气体体积缩小的反应； （4）焓变：ΔH<0，是放热反应。 （一）课堂导入 【互动提问】同学们，上课前老师先和大家聊几个生活里的常见小现象，大家肯定都有印象：夏天把冰奶茶放在室温的桌子上，过一会儿冰就化了；大家去户外爬山的时候见过溪水都是从高处往低处流，从来没见过水自己从山脚往山顶跑吧？还有家里的铁质剪刀如果忘了擦干，放几天自己就生锈了。大家还能举出类似的、不用我们额外持续做功、自己就能发生的过程吗？（留1-2分钟让学生自由发言，学生可能会提到糖溶于水、墨水在清水中扩散、食物自然腐败等例子） 【拓展引导】大家观察得都非常仔细！这些过程都有共同的特点：在一定条件下不需要持续外力就能自发发生，而且有明确的方向性，反过来如果不施加外力就不可能发生——比如你不可能让已经融化的冰在25℃的室温下自己再变回冰块，也不可能让已经生锈的铁自己变回光亮的纯铁。 【联系实际深化认知】其实化学反应也有这样的方向性：比如我们一直想要解决的汽车尾气污染问题，尾气里的有害气体NO和CO，能不能自己反应生成无毒的N₂和CO₂呢？工业上我们研发新的化工合成路线时，第一步就要判断这个反应能不能在合适的条件下自发进行，如果一个反应本身根本不可能自发发生，我们投入再多的催化剂、再怎么调整浓度都是没用的，历史上就有很多科学家因为不了解反应自发的规律，在不可能实现的反应上浪费了多年的研究时间。 【引入新课】那我们怎么判断一个化学反应能不能自发进行？判断的依据有哪些？今天我们就一起来学习《化学反应的方向》，解开这个问题的答案。 （二）自发过程与自发反应 任务一 请结合自己的生活经验，举例说明自然界变化的方向性 。 【教师提问】请结合生活经验再举2~3个类似的自发过程实例，思考自发过程需要满足什么条件？其逆过程在相同条件下能不能自发发生？ 【学生思考】 学生举例：铁在潮湿空气中生锈、热量从高温物体传递到低温物体、蔗糖在水中自发溶解等。 学生总结：自发过程是在一定条件下不需要持续外力就能进行的过程，其逆过程如果没有外力干预就不能发生，比如水不会自发从低处流向高处，室温下冰块不会自发重新凝结。 【讲解】强调“自发”的前提是一定条件下，不是绝对无条件：比如冬天温度低于0℃时水会自发结冰，春天温度高于0℃时冰会自发融化，条件改变时自发和非自发可以相互转化；同时自发仅代表发生趋势，不代表实际一定会发生，比如高水位的水被大坝拦截时不会向下流动，但依然有向下流动的趋势，移开大坝就会自发流动。 知识总结 一、自发过程与自发反应 1.自发过程 在一定条件下，不需要外力作用就可以进行的过程。 2.非自发过程 在一定条件下，需要持续外力作用，才能维持进行的过程。 3.自发过程与非自发过程 ①在一定条件下，如果一个过程是自发的，那么它的逆过程通常是非自发的。 ②“自发”是一定条件下的自发，条件变了可能由原来的“自发”变成“非自发” ③“自发”只是有发生的趋势，并不代表实际发生，“非自发”也不代表不能发生。 任务二 化学反应是否也能自发进行，有方向性？ 【教师提问】观察以下两个反应的热效应，思考早期科学家认为自发反应具有什么共性？这个结论是否全面？H2 (g) + 1/2O2 (g) = H2O (l) ∆H = -285.8 kJ·mol-1 Zn(s) + CuSO4 (aq) = ZnSO4 (aq)+ Cu (s) ∆H = -216.8 kJ·mol-1？ 【学生思考】 学生回答：两个反应都是放热反应（），早期科学家认为自发反应都是放热、体系能量降低的过程。 学生质疑：之前学过的Ba(OH)2 ·8H2O 晶体与NH4Cl晶体的反应是吸热的，但是这个反应却是可以自发进行的，说明这个结论不全面。 【讲解】自发反应的定义：在给定条件下，可以自发进行到显著程度的化学反应称为自发反应。和自发过程一致，自发反应的逆反应在相同条件下通常是非自发的，比如氢气燃烧生成水是自发的，水分解生成氢气和氧气在常温常压下就是非自发的，需要通电才能持续进行。 知识总结 一、自发过程与自发反应 4.自发反应 在给定条件下，可以自发进行到显著程度的化学反应称为自发反应。 H2 (g) + 1/2O2 (g) = H2O (l) ∆H = -285.8 kJ·mol-1 Zn(s) + CuSO4 (aq) = ZnSO4 (aq)+ Cu (s) ∆H = -216.8 kJ·mol-1 5.非自发反应 在一定条件下，如果一个过程是自发的，那么它的逆过程通常是非自发的。 （三）化学反应进行方向的判断 任务三 举例说明化学反应是否也能自发进行？ 【教师提问】结合以下反应实例，思考焓变和反应自发性的关系，焓判据有什么局限性？ H2 (g) + 1/2O2 (g) = H2O (l) ∆H = -285.8 kJ·mol-1 Zn(s) + CuSO4 (aq) = ZnSO4 (aq)+ Cu (s) ∆H = -216.8 kJ·mol-1 NaOH(aq)+HCl(aq)=NaCl(aq)+H2O(l) △H= -57.3 kJ·mol-1 2Na(s)+2H2O(l)=2NaOH(aq)+H2(g) △H= -636.1 kJ·mol-1 C3H8(g) +5 O2(g) = 3CO2(g) + 4H2O(l) △H=-2217.5kJ/mol 【学生思考】 学生总结：多数放热反应（）是自发的，因为体系能量降低，状态更稳定。 学生分析局限性：部分吸热反应（）也能自发进行，说明焓变不是判断反应自发性的唯一因素。 知识总结 二、化学反应进行方向的判据 1.化学反应进行的方向与焓变 H2 (g) + 1/2O2 (g) = H2O (l) ∆H = -285.8 kJ·mol-1 Zn(s) + CuSO4 (aq) = ZnSO4 (aq)+ Cu (s) ∆H = -216.8 kJ·mol-1 NaOH(aq)+HCl(aq)=NaCl(aq)+H2O(l) △H= -57.3 kJ·mol-1 2Na(s)+2H2O(l)=2NaOH(aq)+H2(g) △H= -636.1 kJ·mol-1 C3H8(g) +5 O2(g) = 3CO2(g) + 4H2O(l) △H=-2217.5kJ/mol 焓判据：放热反应（△H＜0），体系能量降低，具有自发进行的倾向。 任务四 只有放热反应才能自发进行吗？举例说明 【教师提问】 1.举例说明能自发进行的吸热反应 【学生思考】回答： 2N2O5(g) ＝4NO2(g)+O2(g) 　 ∆H =+109.8kJ/mol NaHCO3(s)+HCl(aq)=CO2(g)+NaCl(aq)+H2O(l) ∆H =＋31.4KJ/mol 有些吸热反应也能自发。 【讲解】明确焓判据的内容：放热反应过程中体系能量降低，具有自发进行的倾向，的反应多数能自发进行，的反应多数不能自发进行，但存在例外，因此焓变只是影响自发性的因素之一，不能单独作为判断依据。 知识总结 二、化学反应进行方向的判据 1.化学反应进行的方向与焓变 焓判据 放热反应过程中体系能量降低，具有自发进行的倾向 焓变与反应自发性的关系 若该反应为放热反应，即ΔH＜0，一般能自发进行； 若该反应为吸热反应，即ΔH＞0，一般不能自发进行 局限性 有些吸热反应也能自发进行，所以焓变是与反应进行的方向有关的因素之一，但不是决定反应能否自发进行的唯一因素 不能只根据反应的放热或者吸热来判断化学反应的方向 任务五 思考：是什么因素“推动”了吸热反应自发进行？ 【教师提问】观察两个实验现象： 1. 抽掉氯气和氢气之间的玻璃片，一段时间后两瓶气体颜色完全一致，混合均匀； 2. 硝酸铵晶体投入水中，不需要加热就会自发溶解。这两个过程能量变化很小甚至吸热，它们自发的共同原因是什么？ 【学生思考】 学生总结：两个过程都是体系的混乱度变大了，从有序排列变为无序分散。 学生推导：体系有自发向混乱度增大的方向进行的趋势。 知识总结 二、化学反应进行方向的判据 2.化学反应进行的方向与熵变 ⑴实验探究 【实验过程】开始时中间用玻璃片隔开，抽掉玻璃片观察 【实验现象】盛放氯气的瓶内气体颜色逐渐变而盛放氢气的瓶内显现出了浅黄绿色,最后两瓶中的颜色相同 【实验结论】不需要外界的任何作用气体通过分子的扩散自发地混合均匀 硝酸铵溶于水的过程可以自发进行 ⑵实验结论 体系自发地向混乱度增加（即有序向无序）方向转变 体系趋向于由混乱度小有序状态转变为混乱度大无序状态 ⑶熵变 ①熵：用来衡量体系混乱（无序）程度的物理量，用S表示。 ②熵值：体系混乱度越大，熵值越大；体系混乱度越小，熵值越小 同种物质的熵值与其存在状态有关：S(g)＞S(l)＞S(s) 化学反应中，固态物质或液态物质生成气态物质，体系的混乱度增大；从较少的气态物质生成较多的气态物质，体系的混乱度也增大 ⑷熵判据 体系趋向于从有序状态转变为无序状态，因此熵增反应(△S>0 )具有自发进行的倾向 。 【例1】．已知：(NH4)2CO3(s)===NH4HCO3(s)＋NH3(g)　ΔH＝＋74.9 kJ·mol－1，下列说法正确的是(　　) A．该反应中熵变、焓变皆大于0 B．该反应是吸热反应，因此一定不能自发进行 C．碳酸盐分解反应中熵增加，因此任何条件下所有碳酸盐分解一定能自发进行 D．能自发进行的反应一定是放热反应，不能自发进行的反应一定是吸热反应 【答案】A 【解析】根据反应方程式可知该反应中熵变、焓变都大于0，A项正确；该反应是吸热反应，但也是熵增大的反应，所以也可能自发进行，B项错误；碳酸盐分解反应中熵增加，但不是在任何条件下碳酸盐分解都能够自发进行，如CaCO3的分解仅在高温下自发，C项错误；能自发进行的反应不一定是放热反应，不能自发进行的反应也不一定是吸热反应，D项错误。 任务六 思考：自发反应一定是熵增加的反应吗？ 【教师提问】自发反应一定是熵增加的反应吗？ 【学生思考】回答： Fe(OH)2(s) + O2(g) + H2O (g) ＝ Fe(OH)3(s) 2NO (g) + 2CO (g) ＝ N2 (g) + 2CO2 (g) 　 有些 熵减的过程 也可自发进行，即ΔS＜0 【讲解】说明熵判据也不能单独作为判断反应自发性的依据，同样存在局限性。 2H2(g)+O2(g)=2H2O(I) △H<0 放热有利于反应自发，熵减小不利于反应自发 自发反应的方向与焓变和熵变有关，但焓变和熵变又都不能单独作为判断反应自发进行方向的依据。 【教师提问】已知等温等压下，自由能变化，其中为热力学温度（单位，永远为正值）。请同学们推导什么情况下反应能自发进行？不同、组合下，反应的自发性和温度有什么关系？ 【学生思考】 学生推导：体系总是向自由能降低的方向进行，因此时反应自发，时反应达到平衡，时反应不能自发。 学生分类讨论： (1)当ΔH＜0，ΔS＞0时，ΔG＜0，反应自发进行。 (2)当ΔH＞0，ΔS＜0时，ΔG＞0，反应不能自发进行。 (3)当ΔH＞0，ΔS＞0或ΔH＜0，ΔS＜0时，反应是否自发进行与温度有关，在一定温度下可使ΔG＝0，即反应达平衡状态。 (4)ΔH<0、ΔS<0时，则ΔH-TΔS在较低温度时可能小于零，所以低温有利于反应自发进行。 知识总结 二、化学反应进行方向的判据 3.自由能与化学反应的方向 ⑴复合判据：ΔH－TΔS＜0，反应正向自发进行 ⑵反应进行方向的判断方法 ①当ΔH＜0，ΔS＞0时，ΔG＜0，反应自发进行。 ②当ΔH＞0，ΔS＜0时，ΔG＞0，反应不能自发进行。 ③当ΔH＞0，ΔS＞0或ΔH＜0，ΔS＜0时，反应是否自发进行与温度有关，在一定温度下可使ΔG＝0，即反应达平衡状态。 ④ΔH<0、ΔS<0时，则ΔH-TΔS在较低温度时可能小于零，所以低温有利于反应自发进行。 图解如下： 【例2】对于一定条件下的化学反应，下列说法正确的是( ) A．ΔH＜0的反应能自发进行，ΔH＞0的反应不能自发进行 B．ΔH＜0，ΔS＜0的反应在高温时一定能自发进行 C．ΔH＜0，ΔS＞0的反应一定能自发进行 D．ΔH＞0，ΔS＞0的反应在低温时一定能自发进行 【答案】C 【解析】A项，反应自发的判断依据为 ΔG=ΔH-TΔS＜0，不能仅通过ΔH判断反应自发性，ΔH＞0的反应若ΔS＞0，高温下也可自发进行，A错误；B项，ΔH＜0、ΔS＜0时，由ΔG=ΔH-TΔS，温度越高，-TΔS的正值越大，ΔG越易大于0，该类反应低温下才可能自发进行，B错误；C项，ΔH＜0、ΔS＞0时，ΔG=ΔH-TΔS，ΔH为负、-TΔS也为负，任意温度下ΔG均小于0，反应一定能自发进行，C正确；D项，ΔH＞0、ΔS＞0时，由ΔG=ΔH-TΔS，需要高温条件才能使ΔG＜0，低温下反应不能自发进行，D错误；故答C。 【例3】反应：CH3OH(l)＋NH3(g)===CH3NH2(g)＋H2O(g)在某温度下自发向右进行，若反应的|ΔH|＝17 kJ·mol－1，|ΔH－TΔS|＝17 kJ·mol－1，则下列选项正确的是(　　) A．ΔH＞0，ΔH－TΔS<0 B．ΔH<0，ΔH－TΔS＞0 C．ΔH＞0，ΔH－TΔS＞0 D．ΔH<0，ΔH－TΔS<0 【答案】A 【解析】该反应在一定温度下能够自发的向右进行，这说明ΔH－TΔS一定小于0，根据方程式可知该反应的ΔS＞0，所以如果ΔH＜0，则该反应在任何温度下都是自发进行的，而该反应在一定温度下能够自发的向右进行，因此该反应的反应热ΔH＞0，故选A。 1．下列关于自发过程的叙述中，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 【答案】C 【解析】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，所以自发过程也是需要特定的条件的，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。 2.下列反应在常温下能自发进行，且既能用焓判据又能用熵判据解释的是(　　) A．HCl(g)+NH3(g)=NH4Cl(s) B．C(s)+CO2(g)=2CO(g) C．2Na2O2+2H2O=4NaOH+O2↑ D．Ba(OH)2·8H2O+2NH4Cl=BaCl2+2NH3↑+10H2O 【答案】C 【解析】A项，反应中熵减小，不能用熵判据解释；B项，反应是吸热反应，ΔH>0，且常温下不能自发进行，不能用焓判据解释；C项，反应是放热的熵增反应，既能用焓判据又能用熵判据解释；D项，反应是吸热的熵增反应，不能用焓判据解释。 3．下列反应在任何温度下均能自发进行的是(　　) A．2N2(g)＋O2(g)===2N2O(g)　ΔH＝＋163 kJ·mol－1 B．Ag(s)＋Cl2(g)===AgCl(s)　ΔH＝－127 kJ·mol－1 C．HgO(s)===Hg(l)＋O2(g)　ΔH＝＋91 kJ·mol－1 D．H2O2(l)===O2(g)＋H2O(l)　ΔH＝－98 kJ·mol－1 【答案】D 【解析】反应能自发进行的前提条件是反应的ΔH－TΔS<0，温度的变化可能使ΔH－TΔS的符号发生变化。对于A项，ΔH>0，ΔS<0，在任何温度下，ΔH－TΔS>0，即任何温度下，反应都不能自发进行；对于B项，ΔH<0，ΔS<0，在较低温度下，ΔH－TΔS<0，即反应温度不能过高；对于C项，ΔH>0，ΔS>0，若使反应自发进行，即ΔH－TΔS<0，必须提高温度，即反应只有在较高温度时能自发进行；对于D项，ΔH<0，ΔS>0，在任何温度下，ΔH－TΔS<0，即在任何温度下反应均能自发进行。 4.下列对化学反应预测正确的是(　　) 选项 化学反应方程式 已知条件 预测 A M(s)=X(g)＋Y(s) ΔH>0 它是非自发反应 B W(s)＋xG(g)=2Q(g) ΔH<0，自发反应 x可能等于1、2、3 C 4X(g)＋5Y(g)=4W(g)＋6G(g) 能自发反应 ΔH一定小于0 D 4M(s)＋N(g)＋2W(l)=4Q(s) 常温下，自发进行 ΔH>0 【答案】B 【解析】A．反应中气体分子数增大，则ΔS＞0，又因ΔH＞0，则反应高温自发，A错误；B．反应ΔH＜0，且能自发进行，则可能ΔS＞0、ΔS＝0或ΔS＜0，反应中气体分子数可能增大、不变或减小，B正确；C．反应中气体分子数增大，ΔS＞0，又反应能自发，则ΔH＞0、ΔH＝0或ΔH＜0都有可能，C错误；D．反应中气体分子数减小，ΔS＜0，又常温自发，则必有ΔH＜0，D错误；故选B。 5.以下判断正确的是(　　) A．CaCO3(s)=CaO(s)+CO2(g)△H=+178.5kJ·mol-1，该反应低温才能自发 B．通常化学反应的△S越大，越有利于反应自发进行，所以△S＞0时反应必能自发 C．常温下，反应A(s)+B(g)=2X(g)不能自发进行，则该反应的ΔH＞0 D．化学反应的速率越大，表明反应的活化能越小，故反应进行的程度就越大 【答案】C 【解析】A．CaCO3(s)=CaO(s)+CO2(g)△H=+178.5kJ·mol-1，该反应△S>0，△H>0，根据吉布斯自由能判断该反应高温才能自发，A错误；B．通常化学反应的△S越大，越有利于反应自发进行，但一个反应是否自发进行还要结合△H判断，所以△S＞0时反应未必能自发，B错误；C．常温下，反应A(s)+B(g)=2X(g)不能自发进行，因其熵变△S>0判断自发，则该反应的焓变判断不能自发，即ΔH＞0，C正确；D．化学反应的速率越大，表明反应的活化分子浓度越大，活化能决定活化分子能量大小，反应进行的程度表示平衡达到的状态，反应速率决定达到平衡的时间，D错误；故选C。 一、自发过程与自发反应 1.自发过程 在一定条件下，不需要外力作用就可以进行的过程。 2.非自发过程 在一定条件下，需要持续外力作用，才能维持进行的过程。 3.自发过程与非自发过程 ①在一定条件下，如果一个过程是自发的，那么它的逆过程通常是非自发的。 ②“自发”是一定条件下的自发，条件变了可能由原来的“自发”变成“非自发” ③“自发”只是有发生的趋势，并不代表实际发生，“非自发”也不代表不能发生。 4.自发反应 在给定条件下，可以自发进行到显著程度的化学反应称为自发反应。 H2 (g) + 1/2O2 (g) = H2O (l) ∆H = -285.8 kJ·mol-1 Zn(s) + CuSO4 (aq) = ZnSO4 (aq)+ Cu (s) ∆H = -216.8 kJ·mol-1 5.非自发反应 在一定条件下，如果一个过程是自发的，那么它的逆过程通常是非自发的。 二、化学反应进行方向的判据 1.化学反应进行的方向与焓变 H2 (g) + 1/2O2 (g) = H2O (l) ∆H = -285.8 kJ·mol-1 Zn(s) + CuSO4 (aq) = ZnSO4 (aq)+ Cu (s) ∆H = -216.8 kJ·mol-1 NaOH(aq)+HCl(aq)=NaCl(aq)+H2O(l) △H= -57.3 kJ·mol-1 2Na(s)+2H2O(l)=2NaOH(aq)+H2(g) △H= -636.1 kJ·mol-1 C3H8(g) +5 O2(g) = 3CO2(g) + 4H2O(l) △H=-2217.5kJ/mol 焓判据：放热反应（△H＜0），体系能量降低，具有自发进行的倾向。 不能只根据反应的放热或者吸热来判断化学反应的方向 焓判据 放热反应过程中体系能量降低，具有自发进行的倾向 焓变与反应自发性的关系 若该反应为放热反应，即ΔH＜0，一般能自发进行； 若该反应为吸热反应，即ΔH＞0，一般不能自发进行 局限性 有些吸热反应也能自发进行，所以焓变是与反应进行的方向有关的因素之一，但不是决定反应能否自发进行的唯一因素 2.化学反应进行的方向与熵变 ⑴实验探究 【实验过程】开始时中间用玻璃片隔开，抽掉玻璃片观察 【实验现象】盛放氯气的瓶内气体颜色逐渐变而盛放氢气的瓶内显现出了浅黄绿色,最后两瓶中的颜色相同 【实验结论】不需要外界的任何作用气体通过分子的扩散自发地混合均匀 硝酸铵溶于水的过程可以自发进行 ⑵实验结论 体系自发地向混乱度增加（即有序向无序）方向转变 体系趋向于由混乱度小有序状态转变为混乱度大无序状态 ⑶熵变 ①熵：用来衡量体系混乱（无序）程度的物理量，用S表示。 ②熵值：体系混乱度越大，熵值越大；体系混乱度越小，熵值越小 同种物质的熵值与其存在状态有关：S(g)＞S(l)＞S(s) 化学反应中，固态物质或液态物质生成气态物质，体系的混乱度增大；从较少的气态物质生成较多的气态物质，体系的混乱度也增大 ⑷熵判据 体系趋向于从有序状态转变为无序状态，因此熵增反应(△S>0 )具有自发进行的倾向 。 3.自由能与化学反应的方向 ⑴复合判据：ΔH－TΔS＜0，反应正向自发进行 ⑵反应进行方向的判断方法 ①当ΔH＜0，ΔS＞0时，ΔG＜0，反应自发进行。 ②当ΔH＞0，ΔS＜0时，ΔG＞0，反应不能自发进行。 ③当ΔH＞0，ΔS＞0或ΔH＜0，ΔS＜0时，反应是否自发进行与温度有关，在一定温度下可使ΔG＝0，即反应达平衡状态。 ④ΔH<0、ΔS<0时，则ΔH-TΔS在较低温度时可能小于零，所以低温有利于反应自发进行。图解如下： 考点01 自发过程与自发反应 1．下列反应属于非自发反应的是( ) A．钠与水反应 B．氢气在氧气中燃烧生成水 C．水分解变成氢气和氧气 D．氨气和氯化氢相遇变成氯化铵 【答案】C 【解析】A．钠与水在常温下能够发生反应，A错误；B．虽然需要点燃或加热，但反应一旦发生，就能自发地进行下去，B错误；C．水分解变成氢气和氧气需要持续不断的通电，所以水分解变成氢气和氧气是非自发的反应，C正确；D．氨气与氯化氢相遇变成氯化铵，在常温条件下能够发生，D错误； 故选C。 2．下列过程是非自发的是( ) A．水由高处向低处流 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 【解析】A项，水由高处向低处流，是自发进行的过程，故A不选；B项，氯气的氧化性比溴强，氯气能够与KBr溶液发生置换反应，属于自发进行的过程，故B不选；C项，铁生锈为自发进行的氧化还原反应，反应放热，常温下可自发进行，故C不选；D项，室温下冰会自发的融化，室温下水结成冰不是自发进行的过程，故D选；故选D。 考点02 化学反应进行方向的判据 3.对于化学反应方向的判断，下列说法中正确的是(　　) A．温度、压强一定时，放热的熵减小的反应一定能自发进行 B．温度、压强一定时，焓因素和熵因素共同决定一个化学反应的方向 C．反应焓变是决定反应能否自发进行的唯一因素 D．固体的溶解过程与熵变无关 【答案】B 【解析】化学反应的方向由焓变和熵变共同决定，不能仅用焓变或熵变判断反应的方向。 4．下列关于化学反应的熵变的叙述正确的是(　　) A．化学反应的熵变与反应的方向无关 B．化学反应的熵变直接决定了反应的方向 C．熵值增大的反应都是混乱度增大的反应 D．熵值增大的反应都能自发进行 【答案】C 【解析】熵值增大的反应，即ΔS>0的反应容易自发进行，所以熵变与反应的方向有关，故A项错误；熵变是反应能否自发进行的一个因素，但不是唯一因素，故B项错误；能自发进行的反应不一定满足ΔS>0，故D项错误。 5．下列关于焓判据和熵判据的说法中，不正确的是(　　) A．放热的自发过程可能是熵减小的过程，吸热的自发过程一定为熵增加的过程 B．由焓判据和熵判据组合成的复合判据更适合判断所有过程的自发性 C．在室温下碳酸钙的分解反应不能自发进行，但同样是这个吸热反应，其在较高温度(1200 K)下能自发进行 D．放热过程(ΔH<0)或熵增加(ΔS>0)的过程一定是自发的 【答案】D 【解析】焓判据和熵判据都不全面，应采用复合判据ΔH-TΔS来判断过程的自发性。CaCO3分解反应的ΔH>0、ΔS>0，所以在较高温度下ΔH-TΔS<0，反应能自发进行。 6．下列反应中，一定不能自发进行的是(　　) A．2KClO3(s)===2KCl(s)＋3O2(g)　ΔH＝－78.03 kJ·mol－1　ΔS＝＋1 110 J·mol－1·K－1 B．CO(g)===C(s，石墨)＋O2(g)　ΔH＝＋110.05 kJ·mol－1　ΔS＝－89.36 J·mol－1·K－1 C．4Fe(OH)2(s)＋2H2O(l)＋O2(g)==4Fe(OH)3(s)　ΔH＝－444.3 kJ·mol－1　ΔS＝－280.3 J·mol－1·K－1 D．NH4HCO3(s)＋CH3COOH(aq)==CO2(g)＋CH3COONH4(aq)＋H2O(l)　ΔH＝＋37.30 kJ·mol－1　ΔS＝＋184.05 J·mol－1·K－1 【答案】B 【解析】依据反应自发的判据：ΔH－TΔS＜0进行判断。A项，ΔH＜0，ΔS＞0，所有温度下反应都能自发进行，不符合题意；B项，ΔH＞0，ΔS＜0，所有温度下反应都不能自发进行，符合题意；C项，ΔH＜0，ΔS＜0，在低温下反应能自发进行，不符合题意；D项，ΔH＞0，ΔS＞0，在高温下反应能自发进行，不符合题意。 7．下列关于化学反应方向及其判据的说法中正确的是( ) A．1molSO3在不同状态时的熵值：S[SO3(s)]>S[SO3(1)]>S[SO3(g)] B．常温下，反应C(s)+CO2(g)=2CO(g)不能自发进行，则该反应的ΔH>0 C．放热反应都可以自发进行，而吸热反应不能自发进行 D．2KClO3(s)=2KCl(s)+3CO2(g) ΔH>0能否自发进行与温度无关 【答案】B 【解析】A项，物质聚集状态不同熵值不同，气体S> 液体S> 固体S，1molSO3在不同状态时的熵值：S[SO3(s)]<S[SO3(1)]<S[SO3(g)]，故A错误； B项，反应的自发性由焓变和熵变共同决定，该反应为ΔS>0，常温不能自发，说明高温时△G=△H-T•△S＜0，说明则该反应的ΔH>0，故B正确；C项，反应的自发性由焓变和熵变共同决定，当△G=△H-T•△S＜0时反应能自发进行，ΔG>0时反应不能自发进行，焓变小于零的反应，ΔH＜0，若ΔS＜0＜0，高温下可以ΔG>0，反应不能自发进行，熵变大于零的反应，ΔS>0，若ΔH>0 ，高温下可以ΔG＜0 时反应可自发进行，故C错误；D项，ΔH>0、ΔS>0 ，由△G=△H-T•△S＜0 的反应可自发进行，可知能否自发进行与温度有关，故D错误；故选B。 8.某反应2AB(g)C(g)＋3D(g)在高温时能自发进行，其逆反应在低温时能自发进行，则该反应的正反应的ΔH、ΔS应为(　　) A．ΔH＜0、ΔS＞0 B．ΔH＜0、ΔS＜0 C．ΔH＞0、ΔS＞0 D．ΔH＞0、ΔS＜0 【答案】C 【解析】由ΔG＝ΔH－TΔS＜0能自发知，高温自发，低温不自发的为ΔH＞0、ΔS＞0。 9．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．自发反应的现象一定非常明显，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 【解析】不能仅仅根据焓变判断反应的自发性，放热反应不一定都是自发进行的，吸热反应也可能是自发进行的，A项错误；自发进行的反应，其现象不一定非常明显，非自发反应的熵不一定减小，B项错误；根据反应C(s)＋CO2(g)2CO(g)不能自发进行可知，该反应的ΔH－TΔS＞0，又知该反应ΔS＞0，则该反应的ΔH＞0，C项正确；反应2Mg(s)＋CO2(g) ===C(s)＋2MgO(s)能自发进行，则ΔH－TΔS＜0，因ΔS＜0，则ΔH＜0，D项错误。 10.已知甲烷隔绝空气在不同温度下有可能发生如下两个裂解反应：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和最佳温度，在图书馆中查到了如下热力学数据： 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。 已知焓变和熵变随温度变化很小。请参考上述信息，回答下列问题： (1)这两个反应在　　　(填“高温”或“低温”)下自发进行。  (2)反应①在常温下　　　　(填“能”或“不能”)自发进行。  (3)制取炭黑的允许温度范围为　　　　。  (4)为了提高甲烷的炭化程度，下面四个温度中最合适的是　　　　(填字母)  A．905.2 K B．927 K C．1273 K D．2000 K 【答案】(1)高温 (2)不能 (3)927.8~1790.4 K (4)C 【解析】(1)该反应是吸热的熵增反应，在高温下自发进行。(2)ΔH-TΔS=74.848 kJ·mol-1-80.674×10-3 kJ·mol-1·K-1×298 K=50.807 kJ·mol-1>0，所以该反应在常温下不能自发进行。(3)甲烷裂解为炭黑和氢气时，ΔH-TΔS=74.848 kJ·mol-1-80.674×10-3 kJ·mol-1·K-1×T<0，解得T>927.8 K；裂解为乙炔时，ΔH-TΔS=376.426 kJ·mol-1-220.211×10-3 kJ·mol-1·K-1×T<0，解得T>1709.4 K，即温度高于1709.4 K时自发裂解为乙炔和氢气，所以要制取炭黑，必须控制温度在927.8~1790.4 K。(4)要提高甲烷的炭化程度，应在927.8~1790.4 K的范围内尽可能提高温度。 1 / 2 学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司 $