資源簡介

第1節　化學反應的方向
[核心素養發展目標]　1.知道化學反應是有方向的，通過宏觀事實推理、建構化學反應的方向與反應的焓變和熵變的關系的認知模型。2.能結合具體事例說明反應自發進行的方向性。
一、自發反應　反應焓變與反應方向
1．自發反應
(1)含義：在給定的條件(通常指溫度、壓強)下，無需外界幫助，一經引發即能自動進行的反應，稱為自發反應。例如鋼鐵生銹。
(2)非自發反應：不能自發進行，必須借助某種外力才能進行的反應。
2．反應焓變與反應方向
(1)觀察下列四個自發反應
①鈉與水反應：2Na(s)＋2H2O(l)===2NaOH(aq)＋H2(g)　ΔH＝－368 kJ·mol－1
②鐵生銹：2Fe(s)＋O2(g)===Fe2O3(s)　ΔH＝－824 kJ·mol－1
③氫氣和氧氣反應：2H2(g)＋O2(g)===2H2O(l)　ΔH＝－571.6 kJ·mol－1
④2NH4Cl(s)＋Ba(OH)2·8H2O(s)===2NH3(g)＋BaCl2(s)＋10H2O(l)　ΔH＝＋37.3 kJ·mol－1
分析上述自發反應，得出的結論：__________________________________________
________________________________________________________________________。
(2)CaCO3在室溫下不能自發分解，但在高溫下能自發分解，分解熱化學方程式如下：
CaCO3(s)===CaO(s)＋CO2(g)
ΔH(298 K)＝＋178.2 kJ·mol－1
ΔH(1 200 K)＝＋176.5 kJ·mol－1
由此可得出的結論：______________________________________________________。
多數放熱反應是自發進行的，有些吸熱反應也可以自發進行，只用放熱或者吸熱 ΔH 判斷反應是否自發是不全面的。
1．下列過程中屬于自發過程的是______________(填序號)。
①銨鹽的溶解　②燒堿與鹽酸反應　③Zn與稀H2SO4反應　④將地下水抽至地面　⑤Mg在空氣中燃燒　⑥鋁熱反應　⑦墨水在水中的擴散　⑧電解熔融的氯化鈉
2．已知：①2H2＋O22H2O；②2H2O2H2↑＋O2↑。①是自發反應，②是非自發反應，通過對上述反應的分析，思考：
(1)自發反應不需要任何條件就能發生嗎？
________________________________________________________________________
(2)非自發反應一定不能發生嗎？
________________________________________________________________________
3．實驗證明，多數能自發進行的反應都是放熱反應。下列對此說法理解正確的是(　　)
A．所有的放熱反應都是自發進行的
B．所有的自發反應都是放熱的
C．焓變是影響反應是否具有自發性的一個重要因素
D．焓變是決定反應是否具有自發性的唯一判據
對自發反應中“一定條件”的理解
(1)包括能加快化學反應速率的條件，如“攪拌、研磨”等。
(2)包括反應開始時需要、開始后就不再需要的條件，如“點燃、光照、加熱、高溫”等。
二、反應熵變與反應方向
1．熵、熵變的概念
2．影響熵值大小的因素
(1)純物質熵值的大小與物質的 、 、 以及 、 等因素有關。
(2)同一物質的熵值：S(g) S(l) S(s)，在同一條件下，不同物質的熵不同。
(3)相同條件下的不同物質：分子結構越復雜，熵值越大。
3．熵變正負判斷依據
(1)物質由固態到液態、由液態到氣態或由固態到氣態的過程，ΔS>0，是熵增加的過程。
(2)氣體體積增大的反應，通常ΔS>0，是熵增加的反應。
(3)氣體體積減小的反應，通常ΔS<0，是熵減小的反應。
4．反應熵變與化學反應方向
熵 有利于反應的自發進行，有些熵 的反應在一定條件下也能自發進行。不能只根據熵變來判斷反應能否自發進行。
1．下列對熵變的判斷不正確的是(　　)
A．少量的食鹽溶于水中：ΔS>0
B．碳和氧氣反應生成CO(g)：ΔS>0
C．氣態水變成液態水：ΔS>0
D．CaCO3(s)受熱分解為CaO(s)和CO2(g)：ΔS>0
2．(1)反應CaCO3＋2HCl===CaCl2＋H2O＋CO2↑的ΔS________(填“>”“<”或“＝”，下同)0，常溫下__________(填“能”或“不能”，下同)自發進行。
(2)2KClO3(s)===2KCl(s)＋3O2(g)該反應的ΔS________0，常溫下________自發進行。
(3)自發反應4Fe(OH)2(s)＋O2(g)＋2H2O(l)===4Fe(OH)3(s)的ΔS________0。
(4)二氧化碳通入澄清石灰水的反應Ca(OH)2(aq)＋CO2(g)===CaCO3(s)＋H2O(l)__________自發進行，其ΔS________0。
三、用焓變與熵變綜合判斷反應方向
1．自發反應的方向與焓變和熵變有關，但焓變和熵變又都不能單獨作為判斷反應自發進行方向的依據。要判斷反應自發進行的方向，必須綜合考慮體系的焓變和熵變。
2．在等溫、等壓及除了體積功以外不做其他功的條件下，化學反應的方向可以用反應的焓變和熵變來綜合判斷，判據為ΔG＝ΔH－TΔS(ΔG為反應的吉布斯自由能變)。
ΔG＝ΔH－TΔS 0，反應正向能自發進行；
ΔG＝ΔH－TΔS 0，反應達到平衡狀態；
ΔG＝ΔH－TΔS 0，反應正向不能自發進行。
提醒　ΔH－TΔS＜0，只能說明反應有發生的可能性，但它并不能說明在該條件下可能正向自發進行的反應能否實際發生，這是因為反應能否實際發生還涉及反應速率問題。
(1)在其他外界條件不變的情況下，使用催化劑，可以改變化學反應進行的方向(　　)
(2)自由能變化ΔG＜0的化學反應一定能迅速發生(　　)
(3)由焓判據和熵判據組合而成的復合判據，將更適合于所有的過程(　　)
(4)Na與H2O的反應是熵增的放熱反應，該反應能自發進行(　　)
(5)反應NH3(g)＋HCl(g)===NH4Cl(s)在室溫下可正向自發進行，則該反應的ΔH＜0(　　)
1．查閱資料可知室溫(298 K)下2NO(g)＋2CO(g)===N2(g)＋2CO2(g)的ΔH＝－746.8 kJ·mol－1、ΔS＝－197.5 J·mol－1·K－1。試著分析該反應室溫下能否自發進行？
________________________________________________________________________
________________________________________________________________________
2．反應的焓變、熵變隨溫度的變化較小，假設它們不隨溫度變化，根據下表數據，思考并回答下列問題：
化學反應 ΔH/(kJ·mol－1) ΔS/(J·mol－1·K－1)
①2H2O2(aq)===2H2O(l)＋O2(g) －98 ＋57.2
②CO2(g)===C(s，石墨)＋O2(g) ＋393.5 －2.86
③HCl(g)＋NH3(g)===NH4Cl(s) －176 －285
④CaCO3(s)===CaO(s)＋CO2(g) ＋178.2 ＋169.6
(1)根據表中數據判斷：在任何溫度下都能正向自發進行的反應是________(填序號，下同)，在任何溫度下都不能正向自發進行的反應是______。
(2)利用綜合判據，計算反應③能正向自發進行的溫度范圍。
________________________________________________________________________
________________________________________________________________________
(3)利用綜合判據，計算CaCO3分解的溫度條件。
________________________________________________________________________
________________________________________________________________________
綜合判斷反應自發進行的四種類型
類型 ΔH ΔS ΔG 反應的自發性
1 <0 >0 <0 一定能自發
2 >0 <0 >0 一定不能自發
3 <0 <0 正負決定于溫度 低溫能自發
4 >0 >0 高溫能自發
第1節　化學反應的方向
一、
2．(1)多數放熱反應(ΔH<0)能自發進行，有些吸熱反應(ΔH>0)也能自發進行
(2)有些反應焓變不大的吸熱反應(ΔH>0)，在常溫下不能自發進行，但在較高溫度下則能自發進行
思考交流
1．①②③⑤⑥⑦
解析　將地下水抽至地面需要持續做功，電解熔融的氯化鈉要在直流電作用下才能進行，均不屬于自發過程。
2．(1)自發反應也需要一定條件引發反應，一旦反應后即可自發進行。
(2)非自發反應在一定條件下能發生。
3．C　[自發進行的反應不都是放熱反應，B錯誤；焓變是影響反應是否具有自發性的一個重要因素，但不是唯一因素，C正確、D錯誤。]
二、
1．無序程度　S　ΔS
2．(1)種類　數量　聚集狀態　溫度　壓強　(2)＞　＞
4．增加　減小
思考交流
1．C
2．(1)>　能　(2)>　能　(3)<　(4)能　<
三、
2．<　＝　>　
正誤判斷
(1)×　(2)×　(3)√　(4)√　(5)√
思考交流
1．該反應室溫時，ΔG＝ΔH－TΔS≈－687.9 kJ·mol－1<0，能自發進行。
2．(1)①　②　(2)ΔH－TΔS<0，則－176 kJ·mol－1＋0.285 kJ·mol－1·K－1×T<0，T<617.5 K≈344.5 ℃，即低于344.5 ℃時反應③能正向自發進行。　(3)CaCO3分解的條件是ΔH－TΔS<0，代入數據，＋178.2 kJ·mol－1－0.169 6 kJ·mol－1·K－1×T＜0，解得T＞1 051 K≈778 ℃，即當溫度高于778 ℃時，CaCO3開始分解。(共64張PPT)
第1節
化學反應的方向
第2章
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核心素養
發展目標
1.知道化學反應是有方向的，通過宏觀事實推理、建構化學反應的方向與反應的焓變和熵變的關系的認知模型。
2.能結合具體事例說明反應自發進行的方向性。
內容索引
一、自發反應　反應焓變與反應方向
二、反應熵變與反應方向
課時對點練
三、用焓變與熵變綜合判斷反應方向
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一
自發反應　反應焓變與反應方向
1.自發反應
(1)含義：在給定的條件(通常指溫度、壓強)下，無需外界幫助，一經引發即能自動進行的反應，稱為自發反應。例如鋼鐵生銹。
(2)非自發反應：不能自發進行，必須借助某種外力才能進行的反應。
一
自發反應　反應焓變與反應方向
2.反應焓變與反應方向
(1)觀察下列四個自發反應
①鈉與水反應：2Na(s)＋2H2O(l)===2NaOH(aq)＋H2(g)　ΔH＝－368 kJ·mol－1
②鐵生銹：2Fe(s)＋ O2(g)===Fe2O3(s)　ΔH＝－824 kJ·mol－1
③氫氣和氧氣反應：2H2(g)＋O2(g)===2H2O(l)　ΔH＝－571.6 kJ·mol－1
④2NH4Cl(s)＋Ba(OH)2·8H2O(s)===2NH3(g)＋BaCl2(s)＋10H2O(l)　ΔH＝＋37.3 kJ·mol－1
分析上述自發反應，得出的結論：________________________________
_______________________________。
多數放熱反應(ΔH<0)能自發進行，
有些吸熱反應(ΔH>0)也能自發進行
(2)CaCO3在室溫下不能自發分解，但在高溫下能自發分解，分解熱化學方程式如下：
CaCO3(s)===CaO(s)＋CO2(g)
ΔH(298 K)＝＋178.2 kJ·mol－1
ΔH(1 200 K)＝＋176.5 kJ·mol－1
由此可得出的結論：____________________________________________
_________________________________________。
有些反應焓變不大的吸熱反應(ΔH>0)，在常溫下
不能自發進行，但在較高溫度下則能自發進行
歸納總結
多數放熱反應是自發進行的，有些吸熱反應也可以自發進行，只用放熱或者吸熱(ΔH)判斷反應是否自發是不全面的。
1.下列過程中屬于自發過程的是______________(填序號)。
①銨鹽的溶解　②燒堿與鹽酸反應　③Zn與稀H2SO4反應　④將地下水抽至地面　⑤Mg在空氣中燃燒　⑥鋁熱反應　⑦墨水在水中的擴散　⑧電解熔融的氯化鈉
①②③⑤⑥⑦
將地下水抽至地面需要持續做功，電解熔融的氯化鈉要在直流電作用下才能進行，均不屬于自發過程。
(1)自發反應不需要任何條件就能發生嗎？
提示　自發反應也需要一定條件引發反應，一旦反應后即可自發進行。
(2)非自發反應一定不能發生嗎？
提示　非自發反應在一定條件下能發生。
3.實驗證明，多數能自發進行的反應都是放熱反應。下列對此說法理解正確的是
A.所有的放熱反應都是自發進行的
B.所有的自發反應都是放熱的
C.焓變是影響反應是否具有自發性的一個重要因素
D.焓變是決定反應是否具有自發性的唯一判據
√
自發進行的反應不都是放熱反應，B錯誤；
焓變是影響反應是否具有自發性的一個重要因素，但不是唯一因素，C正確、D錯誤。
特別提醒
對自發反應中“一定條件”的理解
(1)包括能加快化學反應速率的條件，如“攪拌、研磨”等。
(2)包括反應開始時需要、開始后就不再需要的條件，如“點燃、光照、加熱、高溫”等。
返回
反應熵變與反應方向
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二
二
反應熵變與反應方向
1.熵、熵變的概念
無序程度
S
ΔS
2.影響熵值大小的因素
(1)純物質熵值的大小與物質的 、 、 以及 、
等因素有關。
(2)同一物質的熵值：S(g) S(l) S(s)，在同一條件下，不同物質的熵不同。
(3)相同條件下的不同物質：分子結構越復雜，熵值越大。
種類
數量
聚集狀態
溫度
壓強
＞
＞
3.熵變正負判斷依據
(1)物質由固態到液態、由液態到氣態或由固態到氣態的過程，ΔS>0，是熵增加的過程。
(2)氣體體積增大的反應，通常ΔS>0，是熵增加的反應。
(3)氣體體積減小的反應，通常ΔS<0，是熵減小的反應。
4.反應熵變與化學反應方向
熵 有利于反應的自發進行，有些熵 的反應在一定條件下也能自發進行。不能只根據熵變來判斷反應能否自發進行。
增加
減小
1.下列對熵變的判斷不正確的是
A.少量的食鹽溶于水中：ΔS>0
B.碳和氧氣反應生成CO(g)：ΔS>0
C.氣態水變成液態水：ΔS>0
D.CaCO3(s)受熱分解為CaO(s)和CO2(g)：ΔS>0
√
食鹽溶于水是典型的熵增加過程；2C(s)＋O2(g)===2CO(g)，氣體的物質的量增大，為熵增加的反應；氣態水變成液態水是體系混亂度減小的過程，為熵減小的過程；CaCO3(s)的分解產生了氣體，為熵增加的反應。
2.(1)反應CaCO3＋2HCl===CaCl2＋H2O＋CO2↑的ΔS____(填“>”“<”或“＝”，下同)0，常溫下___(填“能”或“不能”，下同)自發進行。
(2)2KClO3(s)===2KCl(s)＋3O2(g)該反應的ΔS____0，常溫下_____自發進行。
(3)自發反應4Fe(OH)2(s)＋O2(g)＋2H2O(l)===4Fe(OH)3(s)的ΔS____0。
(4)二氧化碳通入澄清石灰水的反應Ca(OH)2(aq)＋CO2(g)===CaCO3(s)＋H2O(l)____自發進行，其ΔS____0。
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能
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能
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能
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用焓變與熵變綜合判斷反應方向
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三
1.自發反應的方向與焓變和熵變有關，但焓變和熵變又都不能單獨作為判斷反應自發進行方向的依據。要判斷反應自發進行的方向，必須綜合考慮體系的焓變和熵變。
三
用焓變與熵變綜合判斷反應方向
2.在等溫、等壓及除了體積功以外不做其他功的條件下，化學反應的方向可以用反應的焓變和熵變來綜合判斷，判據為ΔG＝ΔH－TΔS(ΔG為反應的吉布斯自由能變)。
ΔG＝ΔH－TΔS 0，反應正向能自發進行；
ΔG＝ΔH－TΔS 0，反應達到平衡狀態；
ΔG＝ΔH－TΔS 0，反應正向不能自發進行。
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提醒　ΔH－TΔS＜0，只能說明反應有發生的可能性，但它并不能說明在該條件下可能正向自發進行的反應能否實際發生，這是因為反應能否實際發生還涉及反應速率問題。
(1)在其他外界條件不變的情況下，使用催化劑，可以改變化學反應進行的方向
(2)自由能變化ΔG＜0的化學反應一定能迅速發生
(3)由焓判據和熵判據組合而成的復合判據，將更適合于所有的過程
(4)Na與H2O的反應是熵增的放熱反應，該反應能自發進行
(5)反應NH3(g)＋HCl(g)===NH4Cl(s)在室溫下可正向自發進行，則該反應的ΔH＜0
×
×
√
√
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1.查閱資料可知室溫(298 K)下2NO(g)＋2CO(g)===N2(g)＋2CO2(g)的ΔH＝－746.8 kJ·mol－1、ΔS＝－197.5 J·mol－1·K－1。試著分析該反應室溫下能否自發進行？
提示　該反應室溫時，ΔG＝ΔH－TΔS≈－687.9 kJ·mol－1<0，能自發進行。
2.反應的焓變、熵變隨溫度的變化較小，假設它們不隨溫度變化，根據下表數據，思考并回答下列問題：
化學反應 ΔH/(kJ·mol－1) ΔS/(J·mol－1·K－1)
①2H2O2(aq)===2H2O(l)＋O2(g) －98 ＋57.2
②CO2(g)===C(s，石墨)＋O2(g) ＋393.5 －2.86
③HCl(g)＋NH3(g)===NH4Cl(s) －176 －285
④CaCO3(s)===CaO(s)＋CO2(g) ＋178.2 ＋169.6
(1)根據表中數據判斷：在任何溫度下都能正向自發進行的反應是_____(填序號，下同)，在任何溫度下都不能正向自發進行的反應是_____。
(2)利用綜合判據，計算反應③能正向自發進行的溫度范圍。
①
②
答案　ΔH－TΔS<0，則－176 kJ·mol－1＋0.285 kJ·mol－1·K－1×T<0，T<617.5 K≈344.5 ℃，即低于344.5 ℃時反應③能正向自發進行。
(3)利用綜合判據，計算CaCO3分解的溫度條件。
答案　CaCO3分解的條件是ΔH－TΔS<0，代入數據，＋178.2 kJ·mol－1－0.169 6 kJ·mol－1·K－1×T＜0，解得T＞1 051 K≈778 ℃，即當溫度高于778 ℃時，CaCO3開始分解。
歸納總結
綜合判斷反應自發進行的四種類型
返回
類型 ΔH ΔS ΔG 反應的自發性
1 <0 >0 <0 一定能自發
2 >0 <0 >0 一定不能自發
3 <0 <0 正負決定于溫度 低溫能自發
4 >0 >0 高溫能自發
課時對點練
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對點訓練
題組一　自發反應
1.下列關于自發過程的敘述正確的是
A.只有不需要任何條件就能夠自動進行的過程才是自發過程
B.需要加熱才能進行的過程肯定不是自發過程
C.同一可逆反應的正、逆反應在不同條件下都有自發的可能
D.非自發過程在任何條件下都不可能變為自發過程
√
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在一定條件下，不用借助外力即可自發進行的過程為自發過程，所以自發過程也需要特定的條件，A、B項錯誤；
可逆反應在不同的條件下，可以向不同方向自發進行，C項正確；
改變條件，可以使某些非自發過程轉變為自發過程，D項錯誤。
對點訓練
對點訓練
2.下列反應屬于非自發反應的是
A.鐵與稀鹽酸反應
B.氫氣在氧氣中燃燒生成水
C.水分解變成氫氣和氧氣
D.氨氣和氯化氫相遇變成氯化銨
√
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對點訓練
題組二　反應焓變與反應方向
3.下列關于化學反應的焓變的敘述正確的是
A.化學反應的焓變與反應的方向性無關
B.化學反應的焓變直接決定了反應的方向
C.焓變為正的反應都是吸熱反應
D.焓變為正的反應都能自發進行
√
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對點訓練
焓變與反應的方向性有關，A項錯誤；
化學反應的焓變不能直接決定化學反應的方向，還要結合熵變等條件，B、D項錯誤。
4.下列自發反應可用焓判據來解釋的是
A.2N2O5(g)===4NO2(g)＋O2(g)　ΔH＝＋56.7 kJ·mol－1
B.(NH4)2CO3(s)===NH4HCO3(s)＋NH3(g)　ΔH＝＋74.9 kJ·mol－1
C.2H2(g)＋O2(g)===2H2O(l)　ΔH＝－571.6 kJ·mol－1
D.CaCO3(s)===CaO(s)＋CO2(g)　ΔH＝＋178.2 kJ·mol－1
√
對點訓練
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從焓變的角度分析，化學反應由高能狀態向低能狀態轉化，有使體系能量降低的趨勢，表現為放熱反應較易進行。
對點訓練
題組三　反應熵變與反應方向
5.下列對熵的理解錯誤的是
A.同種物質氣態時熵值最大，固態時熵值最小
B.體系越有序，熵值越小；越混亂，熵值越大
C.與外界隔離的體系，自發過程將導致體系的熵減小
D.25 ℃、1.01×105 Pa時，2N2O5(g)===4NO2(g)＋O2(g)是熵增反應
√
C項，體系都有從有序自發轉變為無序的傾向，此過程為熵增過程，錯誤。
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對點訓練
6.下列變化過程為熵增的是
A.2NH4NO3(s)===2N2(g)＋4H2O(g)＋O2(g)
B.CO(g)＋H2O(g)===CO2(g)＋H2(g)
C.2CO(g)＋O2(g)===2CO2(g)
D.3O2(g)===2O3(g)
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對點訓練
B項反應CO(g)＋H2O(g)===CO2(g)＋H2(g)有氣體參與反應，但反應前后氣體分子數沒有變化，熵沒有增加，錯誤；
C、D項反應中均有氣體參與反應，反應后氣體分子數減少，變化過程為熵減，錯誤。
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題組四　自由能與反應進行方向的判斷
7.(2023·湘鄂冀三省七校月考)關于反應CO(g)＋2H2(g)===CH3OH(g)　ΔH<0。下列說法正確的是
A.該反應是熵增大的反應(即ΔS>0)
B.該反應在低溫條件下能較快發生
C.該反應是放熱反應，能在任何溫度下自發進行
D.反應是否自發要綜合考慮焓變和熵變兩個因素
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該反應反應前后氣體的物質的量減小，是熵減小的反應，A錯誤；
ΔH－TΔS<0的反應可自發進行，該反應的ΔH<0、ΔS<0，即該反應在低溫時可自發進行，但反應速率較慢，B、C錯誤；
反應是否自發要綜合考慮焓變和熵變兩個因素，D正確。
對點訓練
8.研究化學反應進行的方向對于反應設計等具有重要意義，下列說法正確的是
A.ΔH<0、ΔS>0的反應在低溫時不能自發進行
B.在其他外界條件不變的情況下，汽車排氣管中使用催化劑，可以改變產生
尾氣的反應的方向
C.反應CaCO3(s)===CaO(s)＋CO2(g)在室溫下不能自發進行，說明該反應
的ΔH<0
D.高溫下，反應MgCl2(l)===Mg(l)＋Cl2(g)能自發進行，則其ΔH>0、ΔS>0
√
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對于ΔH<0、ΔS>0的反應，任何溫度下都有ΔH－TΔS<0，即在任何溫度下反應均能自發進行，A項錯誤；
催化劑只能改變反應速率，不改變反應的方向，B項錯誤；
反應CaCO3(s)===CaO(s)＋CO2(g)的ΔS>0，由于在室溫下不能自發進行，所以此時ΔG＝ΔH－TΔS>0，即該反應的ΔH>0，C項錯誤；
反應MgCl2(l)===Mg(l)＋Cl2(g)的ΔS>0，高溫下該反應能自發進行，則ΔH>0，D項正確。
9.下列內容與原因或結論不對應的是
對點訓練
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選項 內容 原因或結論
A H2O(g)變成H2O(l) 該過程ΔS>0
B 硝酸銨溶于水可自發進行 因為ΔS>0
C 一個反應的ΔH>0、ΔS<0 該反應不能自發進行
D H2(g)＋F2(g) 2HF(g)的ΔH＝－271 kJ·mol－1、ΔS＝＋8 J·mol－1·K－1 該反應在任何溫度下均可自發進行
√
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H2O(g)變成H2O(l)，體系混亂度減小，則ΔS<0，A錯誤；
常溫下硝酸銨溶于水是一個能自發進行的吸熱過程，硝酸銨溶解生成自由移動的離子，是熵增大的過程，ΔS>0，B正確；
一個反應的ΔH>0、ΔS<0，則ΔH－TΔS>0，所以該反應不能自發進行，C正確；
ΔH＝－271 kJ·mol－1，ΔS＝＋8 J·mol－1·K－1，由ΔH－TΔS<0的反應可自發進行可知，該反應在任何溫度下都能自發進行，D正確。
10.灰錫結構松散，不能用于制造器皿，而白錫結構堅固，可以制造器皿。現把白錫制成的器皿放在0 ℃、100 kPa的室內存放，它會不會變成灰錫而不能再繼續使用(已知：在0 ℃、100 kPa條件下白錫轉化為灰錫的反應焓變和熵變分別為ΔH＝－2 180.9 J·mol－1，ΔS＝－6.61 J·mol－1·K－1)
A.會變成灰錫 B.不會變成灰錫
C.不能確定 D.升高溫度才會變成灰錫
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在0 ℃、100 kPa條件下，白錫→灰錫的ΔH－TΔS＝－2 180.9 J·mol－1－273 K×(－6.61 J·mol－1·K－1)＝－376.37 J·mol－1<0，因此在該條件下白錫會變為灰錫。
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11.(2022·浙江1月選考，20)AB型強電解質在水中的溶解(可視作特殊的化學反應)表示為AB(s)===An＋(aq)＋Bn－(aq)，其焓變和熵變分別為ΔH和ΔS。對于不同組成的AB型強電解質，下列說法正確的是
A.ΔH和ΔS均大于零
B.ΔH和ΔS均小于零
C.ΔH可能大于零或小于零，ΔS大于零
D.ΔH和ΔS均可能大于零或小于零
綜合強化
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強電解質溶于水有的放熱，如硫酸銅等；有的吸熱，如碳酸氫鈉等，所以在水中溶解對應的ΔH可能大于零或小于零。熵表示系統混亂程度，體系越混亂，則熵越大。AB型強電解質固體溶于水，存在熵的變化，固體轉化為離子，混亂度是增加的，但離子在水中存在水合過程，這樣會引發水的混亂度的變化，讓水分子會更加規則，即水的混亂度下降，所以整個溶解過程的熵變ΔS取決于固體轉化為離子的熵增與水合過程的熵減兩個作用的相對大小關系，若是前者占主導，則整個溶解過程熵增，即ΔS＞0，反之，熵減，即ΔS＜0。
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12.焦炭常用于冶煉工業。已知反應①：2C(s)＋O2(g)===2CO(g)；反應②：2CO(g)＋O2(g)===2CO2(g)，反應①、②的反應趨勢與溫度關系如圖所示(假設ΔH、ΔS不隨溫度變化)。下列說法錯誤的是
A.反應②2CO(g)＋O2(g)===2CO2(g)的ΔS<0，ΔH<0
B.983 K是兩個反應主次趨勢變化的轉折點
C.L1對應反應①
D.當溫度低于983 K時，過量焦炭的氧化產物以反應②生成CO2為主
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根據化學方程式可知，反應②的ΔS<0，則－TΔS>0，根據273 K時，ΔG＝ΔH－TΔS<0，可知ΔH<0，A正確；
ΔG越小，說明反應能夠發生的趨勢越大，983 K時兩反應的ΔG相等，之后兩反應的ΔG大小關系發生變化，則反應主次趨勢發生變化，B正確；
反應①的ΔS>0，根據ΔG＝ΔH－TΔS，ΔG和T成反比，所以斜率小于0，L2對應反應①，L1對應反應②，C錯誤；
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當溫度低于983 K時，L1的ΔG更小，所以過量焦炭的氧化產物以反應②生成CO2為主，D正確。
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13.已知一個可逆反應，若正反應為自發過程，則其逆反應為非自發過程，反之，亦然。
(1)已知2CO(g) CO2(g)＋C(s)，T＝980 K時，ΔH－TΔS＝0。當體系溫度低于980 K時，估計ΔH－TΔS_______(填“大于”“小于”或“等于”，下同)0；當體系溫度高于980 K時，估計ΔH－TΔS_______0。
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C(s)＋CO2(g) 2CO(g)的反應為吸熱反應，ΔH＞0，則2CO(g)
CO2(g)＋C(s)為放熱反應，ΔH＜0，且該反應ΔS＜0，T＝980 K時，ΔH－TΔS＝0，則當T＜980 K時，ΔH－TΔS＜0，T＞980 K時，ΔH－TΔS＞0。
綜合強化
(2)電子工業中清洗硅片上SiO2(s)的反應為SiO2(s)＋4HF(g)===SiF4(g)＋2H2O(g)　ΔH(298.15 K)＝－94.0 kJ·mol－1、ΔS(298.15 K)＝－75.8 J·mol－1·K－1，設ΔH和ΔS不隨溫度而變化，則此反應自發進行的溫度范圍是_____________。
T＜1 240 K
由題給信息可知，要使反應能自發進行，應有ΔH－TΔS＜0，
即－94.0 kJ·mol－1－T×(－75.8×10－3 kJ·mol－1·K－1)＜0，
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14.Ⅰ.地下水中的氮污染主要是由 引起的，人們對 的轉化進行了長時間的研究，目前主要有物理方法、化學方法和生物方法，其中化學方法主要包含活潑金屬還原法和催化反硝化法。催化反硝化法是一種經濟可行的脫氮方法，其原理是在Pd/Cu雙金屬催化劑作用下，H2將硝酸
鹽還原成氮氣：
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(1)下列說法錯誤的是____(填字母)。
A.氮肥NH4NO3溶于水的過程中熵值增大
B.在酸性條件下，活潑金屬與 反應屬于自發反應
C.Pd/Cu雙金屬催化劑是該反應是否能自發發生的決定因素
C
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NH4NO3溶于水時混亂度增大，其熵值增大，A項正確；
活潑金屬易失去電子，酸性條件下 具有強氧化性，二者反應屬于自發反應，B項正確；
決定反應是否為自發反應的因素是反應物自身的性質，C項錯誤。
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無法判斷是否能
ΔH－TΔS＝a－bT，由于無法判斷a和bT值的相對大小，故無法確定ΔH－TΔS是大于0還是小于0，所以無法判斷該反應是否能自發進行。
綜合強化
Ⅱ.治理汽車尾氣排放的NO、CO的辦法是在汽車排氣管上安裝催化轉化器，使NO與CO反應生成可參與大氣生態循環的無毒氣體，反應原理：2NO(g)＋2CO(g) N2(g)＋2CO2(g)，在298 K、100 kPa下，ΔH＝－746.8 kJ·mol－1，ΔS＝－197.5 J·mol－1·K－1。下列說法錯誤的是______(填字母)。
A.該反應為熵減小的反應
B.該反應中反應物的總能量高于反應產物的總能量
C.該反應在298 K、100 kPa下不能自發進行
D.其他條件不變時，加入催化劑，可以改變化學反應的方向
CD
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該反應的ΔS＝－197.5 J·mol－1·K－1<0，為熵減小的反應，A項正確；
該反應是放熱反應，反應物的總能量高于反應產物的總能量，B項正確；
ΔH－TΔS＝－746.8 kJ·mol－1－298 K×(－197.5×10－3 kJ·mol－1·K－1)＝－687.945 kJ·mol－1<0，故298 K、100 kPa下該反應能自發進行，C項錯誤；
催化劑只能改變反應速率，不能改變反應方向，D項錯誤。
返回作業14　化學反應的方向
(分值：100分)
(選擇題1～12題，每小題7分，共84分)
題組一　自發反應
1．下列關于自發過程的敘述正確的是(　　)
A．只有不需要任何條件就能夠自動進行的過程才是自發過程
B．需要加熱才能進行的過程肯定不是自發過程
C．同一可逆反應的正、逆反應在不同條件下都有自發的可能
D．非自發過程在任何條件下都不可能變為自發過程
2．下列反應屬于非自發反應的是(　　)
A．鐵與稀鹽酸反應
B．氫氣在氧氣中燃燒生成水
C．水分解變成氫氣和氧氣
D．氨氣和氯化氫相遇變成氯化銨
題組二　反應焓變與反應方向
3．下列關于化學反應的焓變的敘述正確的是(　　)
A．化學反應的焓變與反應的方向性無關
B．化學反應的焓變直接決定了反應的方向
C．焓變為正的反應都是吸熱反應
D．焓變為正的反應都能自發進行
4．下列自發反應可用焓判據來解釋的是(　　)
A．2N2O5(g)===4NO2(g)＋O2(g)　ΔH＝＋56.7 kJ·mol－1
B．(NH4)2CO3(s)===NH4HCO3(s)＋NH3(g)　ΔH＝＋74.9 kJ·mol－1
C．2H2(g)＋O2(g)===2H2O(l)　ΔH＝－571.6 kJ·mol－1
D．CaCO3(s)===CaO(s)＋CO2(g)　ΔH＝＋178.2 kJ·mol－1
題組三　反應熵變與反應方向
5．下列對熵的理解錯誤的是(　　)
A．同種物質氣態時熵值最大，固態時熵值最小
B．體系越有序，熵值越小；越混亂，熵值越大
C．與外界隔離的體系，自發過程將導致體系的熵減小
D．25 ℃、1.01×105 Pa時，2N2O5(g)===4NO2(g)＋O2(g)是熵增反應
6．下列變化過程為熵增的是(　　)
A．2NH4NO3(s)===2N2(g)＋4H2O(g)＋O2(g)
B．CO(g)＋H2O(g)===CO2(g)＋H2(g)
C．2CO(g)＋O2(g)===2CO2(g)
D．3O2(g)===2O3(g)
題組四　自由能與反應進行方向的判斷
7．(2023·湘鄂冀三省七校月考)關于反應CO(g)＋2H2(g)===CH3OH(g)　ΔH<0。下列說法正確的是(　　)
A．該反應是熵增大的反應(即ΔS>0)
B．該反應在低溫條件下能較快發生
C．該反應是放熱反應，能在任何溫度下自發進行
D．反應是否自發要綜合考慮焓變和熵變兩個因素
8．研究化學反應進行的方向對于反應設計等具有重要意義，下列說法正確的是(　　)
A．ΔH<0、ΔS>0的反應在低溫時不能自發進行
B．在其他外界條件不變的情況下，汽車排氣管中使用催化劑，可以改變產生尾氣的反應的方向
C．反應CaCO3(s)===CaO(s)＋CO2(g)在室溫下不能自發進行，說明該反應的ΔH<0
D．高溫下，反應MgCl2(l)===Mg(l)＋Cl2(g)能自發進行，則其ΔH>0、ΔS>0
9．下列內容與原因或結論不對應的是(　　)
選項 內容 原因或結論
A H2O(g)變成H2O(l) 該過程ΔS>0
B 硝酸銨溶于水可自發進行 因為ΔS>0
C 一個反應的ΔH>0、ΔS<0 該反應不能自發進行
D H2(g)＋F2(g)2HF(g)的ΔH＝－271 kJ·mol－1、ΔS＝＋8 J·mol－1·K－1 該反應在任何溫度下均可自發進行
10．灰錫結構松散，不能用于制造器皿，而白錫結構堅固，可以制造器皿。現把白錫制成的器皿放在0 ℃、100 kPa的室內存放，它會不會變成灰錫而不能再繼續使用(已知：在0 ℃、100 kPa條件下白錫轉化為灰錫的反應焓變和熵變分別為ΔH＝－2 180.9 J·mol－1，ΔS＝－6.61 J·mol－1·K－1)(　　)
A．會變成灰錫
B．不會變成灰錫
C．不能確定
D．升高溫度才會變成灰錫
11．(2022·浙江1月選考，20)AB型強電解質在水中的溶解(可視作特殊的化學反應)表示為AB(s)===An＋(aq)＋Bn－(aq)，其焓變和熵變分別為ΔH和ΔS。對于不同組成的AB型強電解質，下列說法正確的是(　　)
A．ΔH和ΔS均大于零
B．ΔH和ΔS均小于零
C．ΔH可能大于零或小于零，ΔS大于零
D．ΔH和ΔS均可能大于零或小于零
12.焦炭常用于冶煉工業。已知反應①：2C(s)＋O2(g)===2CO(g)；反應②：2CO(g)＋O2(g)===2CO2(g)，反應①、②的反應趨勢與溫度關系如圖所示(假設ΔH、ΔS不隨溫度變化)。下列說法錯誤的是(　　)
A．反應②2CO(g)＋O2(g)===2CO2(g)的ΔS<0，ΔH<0
B．983 K是兩個反應主次趨勢變化的轉折點
C．L1對應反應①
D．當溫度低于983 K時，過量焦炭的氧化產物以反應②生成CO2為主
13．(6分)已知一個可逆反應，若正反應為自發過程，則其逆反應為非自發過程，反之，亦然。
(1)已知2CO(g) CO2(g)＋C(s)，T＝980 K時，ΔH－TΔS＝0。當體系溫度低于980 K時，估計ΔH－TΔS________(填“大于”“小于”或“等于”，下同)0；當體系溫度高于980 K時，估計ΔH－TΔS________0。
(2)電子工業中清洗硅片上SiO2(s)的反應為SiO2(s)＋4HF(g)===SiF4(g)＋2H2O(g)　ΔH(298.15 K)＝－94.0 kJ·mol－1、ΔS(298.15 K)＝－75.8 J·mol－1·K－1，設ΔH和ΔS不隨溫度而變化，則此反應自發進行的溫度范圍是________。
14．(10分)Ⅰ.地下水中的氮污染主要是由NO引起的，人們對NO的轉化進行了長時間的研究，目前主要有物理方法、化學方法和生物方法，其中化學方法主要包含活潑金屬還原法和催化反硝化法。催化反硝化法是一種經濟可行的脫氮方法，其原理是在Pd/Cu雙金屬催化劑作用下，H2將硝酸鹽還原成氮氣：2NO＋5H2N2＋2OH－＋4H2O。
(1)(4分)下列說法錯誤的是________(填字母)。
A．氮肥NH4NO3溶于水的過程中熵值增大
B．在酸性條件下，活潑金屬與NO反應屬于自發反應
C．Pd/Cu雙金屬催化劑是該反應是否能自發發生的決定因素
(2)(3分)已知：2NO＋5H2N2＋2OH－＋4H2O的ΔH＝＋a kJ·mol－1，ΔS＝＋b J·mol－1·K－1(a、b均為正值)，該反應____________(填“能”“不能”或“無法判斷是否能”)自發進行。
Ⅱ.(3分)治理汽車尾氣排放的NO、CO的辦法是在汽車排氣管上安裝催化轉化器，使NO與CO反應生成可參與大氣生態循環的無毒氣體，反應原理：2NO(g)＋2CO(g) N2(g)＋2CO2(g)，在298 K、100 kPa下，ΔH＝－746.8 kJ·mol－1，ΔS＝－197.5 J·mol－1·K－1。下列說法錯誤的是________(填字母)。
A．該反應為熵減小的反應
B．該反應中反應物的總能量高于反應產物的總能量
C．該反應在298 K、100 kPa下不能自發進行
D．其他條件不變時，加入催化劑，可以改變化學反應的方向
作業14　化學反應的方向
1．C　2.C　3.C　4.C　5.C　6.A　7.D　8.D　9.A　10.A
11．D　[強電解質溶于水有的放熱，如硫酸銅等；有的吸熱，如碳酸氫鈉等，所以在水中溶解對應的ΔH可能大于零或小于零。熵表示系統混亂程度，體系越混亂，則熵越大。AB型強電解質固體溶于水，存在熵的變化，固體轉化為離子，混亂度是增加的，但離子在水中存在水合過程，這樣會引發水的混亂度的變化，讓水分子會更加規則，即水的混亂度下降，所以整個溶解過程的熵變ΔS取決于固體轉化為離子的熵增與水合過程的熵減兩個作用的相對大小關系，若是前者占主導，則整個溶解過程熵增，即ΔS＞0，反之，熵減，即ΔS＜0。]
12．C　[根據化學方程式可知，反應②的ΔS<0，則－TΔS>0，根據273 K時，ΔG＝ΔH－TΔS<0，可知ΔH<0，A正確；ΔG越小，說明反應能夠發生的趨勢越大，983 K時兩反應的ΔG相等，之后兩反應的ΔG大小關系發生變化，則反應主次趨勢發生變化，B正確；反應①的ΔS>0，根據ΔG＝ΔH－TΔS，ΔG和T成反比，所以斜率小于0，L2對應反應①，L1對應反應②，C錯誤；當溫度低于983 K時，L1的ΔG更小，所以過量焦炭的氧化產物以反應②生成CO2為主，D正確。]
13．(1)小于　大于　(2)T＜1 240 K
解析　(1)C(s)＋CO2(g)??2CO(g)的反應為吸熱反應，ΔH＞0，則2CO(g) CO2(g)＋C(s)為放熱反應，ΔH＜0，且該反應ΔS＜0，T＝980 K時，ΔH－TΔS＝0，則當T＜980 K時，ΔH－TΔS＜0，T＞980 K時，ΔH－TΔS＞0。
(2)由題給信息可知，要使反應能自發進行，應有ΔH－TΔS＜0，即－94.0 kJ·mol－1－T×(－75.8×10－3 kJ·mol－1·K－1)＜0，則T＜≈1 240 K。
14．Ⅰ.(1)C　(2)無法判斷是否能　Ⅱ.CD
解析　Ⅰ.(1)NH4NO3溶于水時混亂度增大，其熵值增大，A項正確；活潑金屬易失去電子，酸性條件下NO具有強氧化性，二者反應屬于自發反應，B項正確；決定反應是否為自發反應的因素是反應物自身的性質，C項錯誤。
(2)ΔH－TΔS＝a－bT，由于無法判斷a和bT值的相對大小，故無法確定ΔH－TΔS是大于0還是小于0，所以無法判斷該反應是否能自發進行。
Ⅱ.該反應的ΔS＝－197.5 J·mol－1·K－1<0，為熵減小的反應，A項正確；該反應是放熱反應，反應物的總能量高于反應產物的總能量，B項正確；ΔH－TΔS＝－746.8 kJ·mol－1－298 K×(－197.5×10－3 kJ·mol－1·K－1)＝－687.945 kJ·mol－1<0，故298 K、100 kPa下該反應能自發進行，C項錯誤；催化劑只能改變反應速率，不能改變反應方向，D項錯誤。

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