化学选择性必修1第三节 化学反应的方向学案设计

课前引入

一、自发过程与自发反应

1．自发过程：在一定条件下，不需借助外力就能____________的过程。

（1）特点：①高能状态→低能状态（对外做功或释放热量）；②有序→无序（无序体系更加稳定）。

（2）实例：高山流水，自由落体，冰雪融化。

2．自发反应：在给定的条件下，可以____________到显著程度的化学反应。如：钢铁生锈。

3．特征：具有____________，即过程的某个方向在一定条件下自发进行，而该过程逆方向在该条件下肯定不能自发进行。

【答案】自发进行自发进行方向性

思考与交流：自发反应不需要任何条件就能自发进行吗？

【答案】不是，如H2和O2反应需要点燃。

二、焓判据

1．放热过程中体系能量_______，ΔH_______，具有自发的倾向。

2．实验发现，大多数放热反应是可以自发进行的。

如：Zn(s) +CuSO4(aq) =ZnSO4 (aq) +Cu(s)ΔH =-216.8kJ/mol

3．有些吸热反应也可以自发进行，如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，故不能只根据放热或者吸热来判断化学反应的方向，焓变只是影响反应方向的一种因素。

【答案】降低＜0

三、熵判据

1．熵的定义

描述体系_____________的物理量，一般用S表示。熵值越大，体系的混乱度_______。

2．熵的大小

同种物质的熵值与其存在状态有关，S(g)____ S(l)____ S(s)。

3．熵判据

体系的混乱度（即熵值）增加， ΔS＞0，反应有自发的倾向。

有些熵减的过程也能自发进行，如乙烯聚合为聚乙烯的反应，故熵变只是影响反应方向的一种因素。

【答案】混乱程度越大＞＞

四、复合判据（自由能ΔG）

1. 定义：在等温、等压条件下的封闭体系中，自由能的变化ΔG = ΔH﹣TΔS。(单位为kJ/mol)

2. 判断标准：

（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。

【答案】ΔG＜0   能

ΔG＞0    不能

无法判断无法判断

无法判断无法判断

及时小练

【答案】任何温度下都能自发进行任何温度下都不能自发进行低温下能自发进行高温下能自发进行

题型一：自发过程与自发反应

【例1】（2021·莆田第七中学高二期末）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

题型二：熵的大小比较

【例2】（2021·浙江高考真题）相同温度和压强下，关于物质熵的大小比较，合理的是

A． B．

C． D．

【答案】B

【变2】（2021·巴楚县第一中学高二期中）判断下列反应的熵值的变化，在横线上填入“增大”“减小”或“不变”。

(1)：_______。

(2)：_______。

【答案】减小不变

题型三：自由能判断反应进行的方向

【例3】（2021·河南高二期中）化学反应进行的方向是一个比较复杂的问题。下列有关说法正确的是

A．反应的

B．在不同状态时的熵值：

C．反应能否自发进行与温度有关

D．或的反应一定能自发进行

【答案】C

【变3-1】（2021·云南丽江市·丽江第一高级中学高二期中）下列说法不正确的是

A．室温下不能自发进行，说明该反应的

B．放热及熵增加的反应，一定能自发进行

C．已知反应，高温下为自发过程，低温下为非自发过程

D．知道了某过程有自发性之后，则可确定过程是否一定会发生

【答案】D

【变3-2】（2021·汕头市第一中学高二期末）现有两个热化学反应方程式：

(l)+H2(g)(l)    ΔH＞0 ①

(l)+2H2(g)(l)   ΔH＜0 ②

下列说法正确的是

A．反应①②中都存在：ΔS＞0

B．反应①一定不能自发进行

C．在通常情况下，①②都能自发进行

D．反应②高温时，可自发进行

【答案】B

【例4】（2021·云南省云天化中学高二期中）某化学反应A(s)=D(g)+E(g)　ΔH-TΔS=(-4500+11T)kJ·mol-1(其中ΔH为焓变，ΔS为熵变，T为热力学温度，单位为K)，要防止反应发生，温度必须

A．高于409 K B．低于136 K

C．高于136 K而低于409 K D．低于409 K

【答案】A

【例5】（2021·河南高二月考）已知体系自由能变化时反应能自发进行．两个氢化反应的与温度的关系如图所示，下列说法正确的是

A．反应①的

B．反应②在时的反应速率很快

C．温度大于时，反应①能自发进行

D．反应②的

【答案】C

【变5-1】（2021·全国高二课时练习）焦炭常用于冶炼工业。已知反应①：2C(s)+O2(g)=2CO(g)；反应②：2CO(g)+O2(g)=2CO2(g)，反应①、②的反应趋势与温度关系如图所示。下列说法错误的是

A．反应②2CO(g)+O2(g)=2CO2(g)的ΔS<0，ΔH<0

B．983K是两个反应主次趋势变化的转折点

C．L1对应反应①

D．当温度低于983K时，过量焦炭的氧化产物以反应②生成CO2为主

【答案】C

【变5-2】（2021·山东高三专题练习）已知异丁烯与HCl发生加成反应有两种可能，反应历程及能量变化如图1、图2所示：

下列说法错误的是

A．反应①比反应②速率快

B．过渡态Ⅰ比过渡态Ⅱ稳定

C．异丁烯与HCl发生加成反应的主要产物为(CH3)3CCl

D．异丁烯与HCl发生加成反应是放热反应，故能自发进行

【答案】D

【例6】（2020·全国高二）回答下列问题：

(1)用钌的配合物作催化剂，一定条件下可直接光催化分解，发生反应：，该反应的∆H________(填“>”或“<”，下同)0，∆S_______0，在低温下，该反应________(填“能”或“不能”)自发进行。

(2)超音速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。反应在常温下能够自发进行，则反应的∆H______(填“>”或“<”)0。

(3)已知在、时石灰石分解反应的、。

①常温下，该反应________(填“能”或“不能”)自发进行。

②据本题反应数据分析，温度________(填“能”或“不能”)成为反应进行方向的决定因素。

(4)已知，该反应能够自发进行的反应条件是______。

(5)某吸热反应能自发进行，则该反应的∆S_____(填“>”或“<”)0。

【答案】>>不能<不能能高温>

【例7】（2021·江苏徐州市·邳州宿羊山高级中学高二月考）课本里介绍的合成氨技术叫哈伯法，是德国诺贝尔化学奖获得者哈伯发明的。其合成原理为：△H＜0，△S＜0。

(1)下列关于工业合成氨的说法不正确的是___________

A．因为△H＜0，所以该反应一定能自发进行

B．因为△S＜0，所以该反应一定不能自发进行

C．在高温下进行是为了提高反应物的转化率

D．使用催化剂加快反应速率是因为催化剂降低了反应的△H

(2)在恒温恒容密闭容器中进行合成氨的反应，下列能说明该反应已达到平衡状态的是___________

a．容器内N2、H2、NH3的浓度之比为1∶3∶2

b．v正(N2)=v逆(H2)

c．容器内压强保持不变

d．混合气体的密度保持不变

【答案】ABCDc

【题1】（2021·厦门市湖滨中学高二开学考试）下列说法正确的是

A．在常温下，放热反应能自发进行吸热反应不能自发进行

B．，能自发进行的原因是＞0

C．焓变和熵变均可以单独作为反应自发性的判断依据

D．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

【答案】B

【题2】（2020·新源县第二中学高二期末）下列说法中正确的是

A．吸热反应反应一定不能发生反应

B．某吸热反应能自发进行，因此该反应是熵增反应

C．需要加热才能发生的反应，一定是吸热反应

D．催化剂可以改变反应进行的方向

【答案】B

【题3】（2021·全国高二课时练习）实验证明，多数能自发进行的反应都是放热反应。对此说法的理解正确的是

A．所有的放热反应都是自发进行的

B．所有的自发反应都是放热的

C．焓变是影响反应是否具有自发性的一个重要因素

D．焓变是决定反应是否具有自发性的唯一因素

【答案】C

【详解】

多数能自发进行的反应都是放热反应，并不是所有自发进行的反应都是放热反应，如氯化铵晶体与氢氧化钡晶体的反应是自发进行的吸热反应，所以只能说焓变是影响反应是否具有自发性的一个重要因素，但不是唯一因素，C正确。

故选C。

【题4】（2021·贵州遵义市·）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)△H<0

B．CaO(s)+CO2(g)=CaCO3(s)△H<0

C．2N2O5(g)=4NO2(g)+O2(g)△H>0

D．2H2O(1)+O2(g)=2H2O2(aq)△H>0

【答案】D

【题5】（2022·浙江）下列对化学反应预测不正确的是

A．A B．B C．C D．D

【答案】B

【题6】（2022·全国高三专题练习）判断正误

(1)ΔH＜0，ΔS＞0的反应在温度低时不能自发进行_______

(2)一定温度下，反应MgCl2(l)Mg(l)＋Cl2(g)的ΔH＞0、ΔS＞0_______

(3)反应NH3(g)＋HCl(g)=NH4Cl(s)在室温下可自发进行，则该反应的ΔH＜0_______

(4)2NO(g)＋2CO(g)=N2(g)＋2CO2(g)在常温下能自发进行，则该反应的ΔH＞0_______

(5)SO2(g)=S(g)＋O2(g)　ΔH＞0，ΔS＞0，该反应不能自发进行_______

(6)SO2(g)＋2H2S(g)=3S(s)＋2H2O(l)　ΔH＜0，低温下能自发进行_______

(7)常温下，反应C(s)＋CO2(g)=2CO(g)不能自发进行，则该反应的ΔH＞0_______

(8)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_______

(9)放热过程有自发进行的倾向性，但并不一定能自发进行，吸热过程没有自发进行的倾向性，但在一定条件下也可自发进行_______

(10)NH4HCO3(g)=NH3(g)＋H2O(g)＋CO2(g) 　ΔH=185.57 kJ·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】错误正确正确错误错误正确正确错误正确正确

【练1】（2021·全国高二课时练习）下列说法正确的是

A．非自发的反应一定可以通过改变条件使其成为自发反应

B．相同物质的量的同种物质气态时熵值最小，固态时熵值最大

C．反应在室温下可自发进行，则该反应的

D．恒温恒压下，且的反应一定不能自发进行

【答案】C

【练2】（2021·浙江高二期末）以下判断正确的是

A．C(s)+CO2(g)=2CO(g)   △H＞0，该反应常温下不能自发

B．2Mg(s)+O2(g)=2MgO(s)  △H＜0，该反应高温才能自发

C．自发反应的熵一定增大，非自发反应的熵一定减小

D．放热反应都可以自发进行，而吸热反应不能自发进行

【答案】A

【练3】（2020·昭通市昭阳区第一中学高二月考）对于化学反应能否自发进行，下列说法中错误的是

A．非自发过程在一定条件下可能变成自发过程

B．若△H>0，△S＜0，任何温度下都不能自发进行

C．若△H＜0，△S>0，任何温度下都能自发进行

D．需要加热才能够进行的过程肯定不是自发过程

【答案】D

【练4】（2020·江苏省东台中学高二期中）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

【练5】（2021·浙江高二月考）下列关于判断过程的方向的说法正确的是

A．所有自发进行的化学反应都是放热反应

B．自发反应在任何条件下都能发生

C．由焓判据和熵判据组合而成的复合判据，将更适合于所有的过程

D．同一物质的固，液、气三种状态的熵值相同

【答案】C

【练6】（2020·全国高二课时练习）判断下列说法的正误。

①的反应一定能自发进行_______

②的反应一定不能自发进行_______

③常温下，晶体与晶体的反应可自发进行________

④常温下，反应可自发进行_______

⑤反应的焓变是影响反应能否自发进行的一个因素______

【答案】错误错误正确正确正确

【练7】（2014·全国安庆市·高二课时练习）有A、B、C、D四个反应：

①在任何温度下都能自发进行的反应是______；

②任何温度下都不能自发进行的反应是______；

③另两个反应中，在温度高于______℃时可自发进行的反应是______；在温度低于______℃时可自发进行的反应是______。

【答案】C    B    77    A    -161.6    D