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第07讲 化学反应的方向-新高二化学暑假衔接讲义（人教版）
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这是一份第07讲 化学反应的方向-新高二化学暑假衔接讲义（人教版），文件包含第07讲化学反应的方向-教师版新高二化学暑假衔接人教版docx、第07讲化学反应的方向-学生版新高二化学暑假衔接人教版docx等2份学案配套教学资源，其中学案共20页， 欢迎下载使用。
1．知道化学反应是有方向的；知道熵、熵变的概念和判断。
2．知道化学反应的方向与反应的焓变和熵变有关；能结合具体事例说明反应自发进行的方向。
1．化学反应的方向与反应的焓变、熵变的关系。
2．会用复合判据判断反应进行的方向。
化学反应的方向与反应的焓变、熵变的关系。
以上这些变化，均不需外界条件可自发进行。
一、自发过程和自发反应
1．不能认为自发反应都是不需要任何条件就能发生的，自发反应的“一定的条件”，可以是一定的温度和压强，可以是“点燃、光照、加热、高温”等给反应物提供能量的条件，“外界帮助”指通电、放电等，如氢气的燃烧是自发的通过需点燃才能发生；也不能认为非自发反应在任何条件下都是不能发生的，如NaCl在通电条件可分解生成Na和Cl2。
2．不能认为自发反应应用普通，非自发反应没有应用价值。将电能、热能转化为化学能的许多非自发反应是制备物质的重要反应，如电解法去冶炼钠、镁、铝和制取氯气等。
3．反应能否自发与反应速率——无关！
以下反应均可自发进行，这是为什么？
H2(g)＋F2(g)＝2HF(g) ΔH＝－546.6 kJ·ml－1 2K(s)＋2H2O(l)＝2KOH(aq)＋H2(g) ΔH＝－393.62 kJ·ml－1 4Fe(s)＋3O2(g)＝2Fe2O3(s) ΔH＝－1 648.4 kJ·ml－1。
放热反应过程中体系能量降低，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)。
那么，对于吸热反应能否自发进行？
以下两反应，也能自发进行：2N2O5(g)＝4NO2(g)＋O2(g) ΔH＝＋109.8 kJ·ml－1 NaHCO3(s)＋HCl(aq)＝NaCl(aq)＋CO2(g)＋H2O(l) ΔH＝＋31.4 kJ·ml－1。
二、焓变与反应的方向
1．多数放热反应可以自发进行。
2．有些吸热反应也可以自发进行。
部分反应不具有自发性，如2CO(g)＝2C(s)＋O2(g)、H2(g)＋MgO(s)＝Mg(s)＋H2O(l)等，CaCO3(s)＝CaO(s)＋CO2(g)在常温下不能发生，但在高温下可自发进行。
故只用焓判据判断反应是否自发不全面。
为什么有些吸热过程也能自发进行？
以上过程，以自发进行，都是从混乱度小(有序)向混乱度大(无序)的方向进行。
对于反应如2N2O5(g)＝4NO2(g)＋O2(g)、NaHCO3(s)＋HCl(aq)＝NaCl(aq)＋CO2(g)＋H2O(l)，也是伴随着体系混乱度的增大。
这个混乱度科学家命名为“熵”。
三、熵变与反应的方向
1．熵、熵变的概念
2．熵值大小
①体系的熵值：体系的混乱程度越大，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．熵判据
体系有自发地向混乱度增加(即熵增)的方向转变的倾向，因此可用熵变来判断反应进行的方向——许多熵增的反应是自发的，如2KClO3eq \(=====,\s\up7(MnO2),\s\d5(△))2KCl＋3O2↑、CaCO3＋2HCl＝CaCl2＋H2O＋CO2↑等。
有些熵减的反应也可以自发进行，如：Ca(OH)2(aq)＋CO2(g)＝CaCO3(s)＋H2O(l)、NH3(g)＋HCl(g)＝NH4Cl(s)。
故只用熵判据判断反应是否自发不全面。我们可以用焓变和熵变来综合判断。
四、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·ml－1。
2．自由能变化与焓变、熵变的关系
ΔG＝ΔH－TΔS。ΔG不仅与焓变、熵变有关，还与温度有关。
3．反应方向与自由能的关系
考点一：焓变与熵变判断
例1．（2022·河南邢台高二上学期第一次月考）下列反应的焓变和嫡变与图示过程相符的是
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)
【答案】C
【解析】打开可乐瓶时，产生大量气泡，在由溶液到逸出气体过程中，溶解是放热，则逸出是吸热，则ΔH＞0，气体增多，则ΔS＞0。A项，2Na(g)＋Cl2(g)＝2NaCl(s)，该反应是化合反应，ΔH＜0，气体减少，ΔS＜0，不符合题意；B项，N2(g)＋3H2(g)2NH3(g)，该反应是化合反应，ΔH＜0，气体减少，ΔS＜0，不符合题意；C项，2N2O5(g)4NO2(g)＋O2(g)，该反应是分解反应，ΔH＞0，气体增多，ΔS＞0，符合题意；D项，Zn(s)＋H2SO4(aq)＝ZnSO4(aq)＋H2(g)，该反应是放热反应，ΔH＜0，气体增多，ΔS＞0，不符合题意。
考点二：化学反应与温度的关系
例2．（2023·北京清华附中高二上学期期末）下列反应在任何温度下一定能自发进行的是
A．2H2O2(l)＝2H2O(l)＋O2(g) ΔH＜0
B．NH3(g)＋HCl(g)＝NH4Cl(s) ΔH＜0
C．CaCO3(s)＝CaO(s)＋CO2(g) ΔH＜0
D．2CO(g)＝2C(s)＋O2(g) ΔH＞0
【答案】A
【解析】当ΔG＝ΔH－TΔS＜0时，反应在任何温度下一定能自发进行，据此判断。
A项，有气体生成ΔS＞0，ΔH＜0，则ΔG＝ΔH－TΔS一定小于0，正确；B项，气体减少ΔS＜0，ΔH＜0，则ΔG＝ΔH－TΔS不一定小于0，错误；C项，有气体生成ΔS＞0，ΔH＞0，则ΔG＝ΔH－TΔS不一定小于0，错误；D项，气体减少ΔS＜0，ΔH＞0，则ΔG＝ΔH－TΔS一定大于0，错误。
考点三：判断反应的焓变、熵变
例3．（2023·河北保定市高二上学期期中）下列对化学反应预测正确的是
【答案】B
【解析】A项，反应中气体分子数增大，则ΔS＞0，又因ΔH＞0，则反应高温自发，错误；B项，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，正确；C项，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，错误；D项，反应中气体分子数减小，ΔS＜0，又常温自发，则必有ΔH＜0，错误。
考点四：计算反应温度
例5．（2022·河南邢台高二上学期第一次月考）反应NH4HCO3(s)＋CH3COOH(aq)＝CO2(g)＋CH3COONH4(aq)＋H2O(l) ΔH＝＋37.301 kJ·ml－1 ΔS＝184.0 J·ml－1·K－1。该反应能自发进行的最低温度约为
A．－168℃B．202.7℃C．105.15KD．202.7K
【答案】D
【解析】根据吉布斯自由能，ΔG＝ΔH－TΔS＜0，反应可以自发进行，ΔG＝＋3 7301 J·ml－1－T×184.0 J·ml－1·K－1＜0，，则T＞202.7 K时，反应自发进行；故答案为D项。
1．（2023·河北邢台市高二上学期期末）俗话说“下雪不冷化雪冷”，其中蕴含着化学知识。下列对化雪过程中的焓变和熵变的判断正确的是
A．ΔH＞0 ΔS＜0B．ΔH＜0 ΔS＜0
C．ΔH＜0 ΔS＜0D．ΔH＞0 ΔS＞0
【答案】D
【解析】化雪过程中吸收热量，由固体转化呈液体，熵增加，即ΔH＞0、ΔS＞0，故选D项。
2．（2023·四川雅安市高二上学期期末）下列有关化学反应的方向及判据的说法不正确的是
A．反应CaCO3(s)＝CaO(s)＋CO2(g)能否自发进行，主要由ΔS决定
B．焓变或熵变均可以单独作为反应自发性的判据
C．ΔH＜0、ΔS＞0的反应在任何温度下都能自发进行
D．冰在室温下自动融化成水，是因为体系混乱度增加
【答案】B
【解析】A项，气体的混乱度大于固体，该反应正反应为熵增反应，由熵判据可知熵增反应有自发进行的倾向，正确；B项，焓变、熵变均与反应自发性有关，但焓变或熵变均不能单独作为反应自发性的判据，错误；C项，ΔH＜0、ΔS＞0，则ΔH－TΔS＜0，这样的反应在任何温度下都能自发进行，正确；D项，冰在室温下自动融化成水，是因为体系混乱度增加，ΔS＞0，正确。
3．（2023·山东临沂市沂水县高二上学期期中）下列转化在任何温度下都能正向自发进行的是
A．2KClO3(s)＝2KCl(s)＋3O2(g) ΔH＜0
B．2CO(g)＝2C(s，石墨)＋O2(g) ΔH＞0
C．4Fe(OH)2(s)＋2H2O(l)＋O2(g)＝4Fe(OH)3(s) ΔH＜0
D．CaCO3(s)＝CaO(s)＋CO2(g) ΔH＞0
【答案】A
【解析】反应自发进行的判断依据是ΔH－TΔS＜0，反应自发进行，ΔH－TΔS＞0，反应非自发进行，据此判断。
A项，ΔH＜0，ΔS＞0，可满足ΔH－TΔS＜0，反应在任何温度下都能正向自发进行，符合题意；B项，ΔH＞0，ΔS＜0，ΔH－TΔS＞0，反应在任何温度下都不能正向自发进行，不符合题意；C项，ΔH＜0，ΔS＜0，温度较低时可满足ΔH－TΔS＜0，反应在较低温度下能正向自发进行，不符合题意；D项，ΔH＞0，ΔS＞0，温度较高时可满足ΔH－TΔS＜0，反应在较高温度下能正向自发进行，不符合题意。
4．（2023·北京丰台区高二上学期期中）已知反应CO(g)＋Cl2(g)COCl2(g)，反应过程中能量的变化如图所示，下列有关该反应的ΔH、ΔS的说法中正确的是
A．ΔH＜0 ΔS＜0B．ΔH＞0 ΔS＜0
C．ΔH＜0 ΔS＞0D．ΔH＞0 ΔS＞0
【答案】A
【解析】根据图象，CO和Cl2具有的总能量大于COCl2的能量，因此此反应是放热反应，即ΔH＜0；反应物和生成物都是气体，反应物气体系数之和大于生成物气体系数之和，此反应属于熵减，即ΔS＜0，故A项正确。
5．（2023·北京海淀区高二上学期期末）下列说法正确的是
A．放热反应一定是自发反应B．熵增的反应不一定是自发反应
C．固体溶解一定是熵减小的过程D．非自发反应在任何条件下都不能发生
【答案】B
【解析】A项，反应自发进行的判断依据是ΔH－TΔS＜0，放热反应ΔH＜0，若ΔS＜0，高温下是非自发进行的反应，错误；B项，依据ΔH－TΔS＜0反应自发进行，ΔH－TΔS＞0属于非自发进行分析，熵增大反应ΔS＞0，ΔH＞0低温下反应自发进行，高温下反应不能自发进行，熵增的反应不一定是自发反应，正确；C项，混乱度越大，熵值越大，则固体溶解是一个熵增大的过程，错误；D项，非自发反应在一定条件下也能发生，如碳酸钙的分解反应在常温下是非自发反应，但是在高温下能自发进行，错误。
6．（2023·北京丰台区高二上学期期中）下列说法正确的是
A．凡是放热反应都是自发反应B．自发反应都是熵增大的反应
C．吸热反应可能是自发反应D．凡是需要加热才能发生的反应都是非自发进行的
【答案】C
【解析】A项，反应的自发性是由熵变和焓变共同决定的，若ΔH＜0，ΔS＜0，反应能否自发，和温度有关，与反应是否放热无关，错误；B项，自发反应不一定是熵增大的反应，比如氨气和氯化氢反应生成氯化铵能自发进行，该反应是熵减反应，错误；C项，吸热反应可能会自发进行，氯化铵与氯氧化钡品体为吸热反应，常温下就能进行，正确；D项，燃料的燃烧需要点燃，是自发进行的反应，需要加热才能发生的反应不一定都是非自发进行的，错误。
7．（2023·广东茂名市电白区高二上学期期中）已知“凡气体分子总数增加的反应都是熵增大的反应”。下列反应在任何温度下都不自发进行的是
A．2O3(g)＝3O2(g) ΔH＜0
B．2CO(g)＝2C(s)＋O2(g) ΔH＞0
C．N2(g)＋3H2(g)＝2NH3(g) ΔH＜0
D．CaCO3(s)＝CaO(s)＋CO2(g) ΔH＞0
【答案】B
【解析】A项，该反应ΔH＜0，ΔS＞0，任何温度下都能自发进行，不符合题意；B项，该反应ΔH＞0，ΔS＜0，任何温度都不能自发进行，符合题意；C项，该反应ΔH＜0，ΔS＜0，低温条件下能自发进行，不符合题意；D项，该反应ΔH＞0，ΔS＞0，高温条件下能自发进行，不符合题意。
8．（2022年山西运城市上学期10月月考）下列说法错误的是
A．2CO2(g)＝2CO(g)＋O2(g)该反应的ΔH＞0，ΔS＞0，在低温下，该反应不能自发进行
B．2CO(g)＋2NO(g)2CO2(g)＋N2(g)该反应的ΔH＜0，ΔS＜0，在低温下能自发进行
C．CaCO3(s)＝CaO(s)＋CO2(g)该反应的ΔH＞0，ΔS＞0，在低温下，该反应能自发进行
D．CaSO4(s)＋CO(g)＝CaO(s)＋SO2(g)＋CO2(g)该反应的ΔH＞0，ΔS＞0，在高温下，该反应能自发进行
【答案】C
【解析】满足ΔG＝ΔH－TΔS＜0的反应能够自发，据此分析判断。
A项，2CO2(g)＝2CO(g)＋O2(g)该反应的ΔH＞0，ΔS＞0，满足ΔG＝ΔH－TΔS＜0的反应能够自发，则该反应在高温下能自发进行，在低温下不能自发进行，正确；B项，2CO(g)＋2NO(g)2CO2(g)＋N2(g)该反应的ΔH＞0，ΔS＞0，满足ΔG＝ΔH－TΔS＜0的反应能够自发，则该反应在低温下能自发进行，正确；C项，CaCO3(s)＝CaO(s)＋CO2(g)该反应的ΔH＞0，ΔS＞0，满足ΔG＝ΔH－TΔS＜0的反应能够自发，则该反应在高温下能自发进行，在低温下不能自发进行，错误；D项，CaSO4(s)＋CO(g)＝CaO(s)＋SO2(g)＋CO2(g)该反应的ΔH＞0，ΔS＞0，满足ΔG＝ΔH－TΔS＜0的反应能够自发，则该反应在高温下能自发进行，正确。
1．（2023·北京房山区高二上学期期中）1 g冰受热转化为1 g水蒸气，下列分析不正确的是
A．该过程是熵增的过程
B．该过程发生的是物理变化
C．1 g冰与1 g水蒸气所具有的内能不同
D．H2与O2反应生成1 ml H2O(l)与生成1 ml H2O(g)放出的热量相同
【答案】D
【解析】A项，1 g冰与1 g水蒸气的过程是由有序向无序发展，为熵增的过程，正确；B项，该过程水分子未发生变化，是物理变化，正确；C项，1 g冰变为1 g水蒸气吸收热量，则1 g冰与1 g水蒸气所具有的内能不同，正确；D项，1 ml H2O(l)与1ml H2O(g)所具有的能量不同，H2与O2初始总能量相同，而生成物的总能量不同，则H2与O2反应生成1 ml H2O(l)与生成1ml H2O(g)放出的热量不相同，错误。
2．（2023·辽宁凌营口高二上学期开学考）2022年4月以来，辽沈大地遭遇罕见的少雨天气，给农业生产带来不少麻烦，5月24日至25日，利用一次东北冷涡天气过程，辽宁省气象局组织人员向天空云层中撒入干冰，开展了大范围的人工增雨作业。干冰在云层中的变化过程中，其焓变和熵变均正确的是
A．ΔH＞0，ΔS＞0B．ΔH＞0，ΔS＜0
C．ΔH＜0，ΔS＞0D．ΔH＜0，ΔS＜0
【答案】A
【解析】干冰升华吸热，ΔH＞0，干冰升华生成CO2气体，由干冰固体变成二氧化碳气体，是一个熵增的过程，ΔS＞0，故答案选A项。
3．（2022年山东潍坊市上学期期中）工业上制备金属钾的反应为KCl＋NaNaCl＋K，该反应为吸热反应，反应温度通常为850℃。相关数据如下表所示，下列说法错误的是
A．Na比K活泼B．该反应的ΔH＞0
C．该反应的ΔS＞0D．该条件下ΔH－TΔS＜0
【答案】A
【解析】A项，金属性K＞Na，故K比Na活泼，错误；B项，该反应为吸热反应，因此，该反应的ΔH＞0，正确；C项，反应温度为850℃时，根据表格数据，Na、NaCl、KCl均为液态，而K为气态，随着反应的进行，气体增多，熵增大，因此该反应的ΔS＞0，正确；D项，该反应在高温下可以自发进行，因此ΔH－TΔS＜0，正确。
4．（2023·湖南邵阳市武冈市高二上学期期中）下列有关化学反应方向及其判据的说法中错误的是
A．1 ml H2O在不同状态时的嫡值：S[H2O(l)]＜S[H2O(g)]
B．反应CaCO3(s)＝CaO(s)＋CO2(g) ΔH＞0能否自发进行与温度有关
C．H2O2分解和HClO分解均是自发过程，故这两个反应的ΔH和ΔS的变化相同
D．常温下，反应4Fe(OH)2(s)＋O2(g)＋2H2O(l)＝4Fe(OH)3(s)能自发进行，则该反应的ΔH＜0
【答案】C
【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，1 ml H2O在不同状态时的熵值：S[H2O(l)]＜S[H2O(g)]，正确；B项，CaCO3(s)＝CaO(s)＋CO2(g) ΔH＞0，ΔS＞0，据ΔH－TΔS＜0，反应能否自发进行，与温度有关，正确；C项，反应自发只能说明ΔH－TΔS＜0，不能说明ΔH和ΔS的变化相同，错误；D项，反应物有4 ml固体、2 ml液态物质、 1ml气体物质，生成物只有固体，ΔS＜0，若能自发进行，ΔH－TΔS＜0，则ΔH必须小于0，正确。
5．（2022·山东高二上学期12月月联合调研）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SO3(g)＋H2O(l)＝H2SO4(l)的ΔS＞0
B．1 ml CO2在不同状态时的熵值：S[CO2(g)]＜S[CO2(s)]
C．反应2N2O5(g)＝4NO2(g)＋O2(g) ΔH＞0能否自发进行与温度有关
D．ΔH＜0或ΔS＞0的反应一定能自发进行
【答案】C
【解析】A项，反应SO3(g)＋H2O(l)＝H2SO4(l)的气体分子数减少，该反应的ΔS＞0，错误；B项，同一物质在固态时的熵值小于气态时的熵值，错误；C项，反应2N2O5(g)＝4NO2(g)＋O2(g)的气体分子数增加，ΔS＞0，又因为ΔH＞0，ΔH－TΔS＜0时，反应能自反进行，因此选项所给反应能否自发进行与温度有关，正确；D项，ΔH＜0且ΔS＞0的反应一定能自发进行，错误。
6．（2022·山东烟台高二上学期期中）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NH3(g)＋HCl(g)＝NH4Cl(s)在室温下可自发进行，则该反应的ΔH＜0
D．恒温恒压下，ΔH＜0且ΔS＞0的反应一定不能自发进行
【答案】C
【解析】A项，ΔH＞0且ΔS＞0的反应，即使改变条件也不能自发进行，错误；B项，熵是指体系的混乱程度，相同物质的量的同种物质：S(g)＞S(l)＞S(s)，错误；C项，反应能自发进行的判据是ΔH－TΔS＜0，由反应方程式NH3(g)＋HCl(g)＝NH4Cl(s)可知，该反应的ΔS＜0，要使ΔH－TΔS＜0，必须满足ΔH＜0，正确；D项，恒温恒压下，ΔH＜0且ΔS＞0的反应，ΔH－TΔS＜0，反应一定可以自发进行，错误。
7．（2023·北京石景山区高二上学期期末）下列关于化学反应方向的说法正确的是
A．凡是放热反应都是自发反应B．凡是熵增大的反应都是自发反应
C．凡是吸热反应都不是自发反应D．反应是否自发，不只与反应热有关
【答案】D
【解析】判断化学反应进行方向：ΔG＝ΔH－TΔS＜0的反应可以自发进行，ΔG＝ΔH－TΔS＞0的反应不能自发进行。
A项，判断反应的自发性不能只根据焓变，要用熵变和焓变的复合判据，错误；B项，判断反应的自发性不能只根据熵变，要用熵变和焓变的复合判据，错误；C项，由分析可知，吸热反应也有可能是自发反应，错误；D项，反应是否自发，不只与反应热有关，还与熵变有关，正确。
8．（2023·辽宁鞍山市高二上学期第三次月考）已知2SO2(g)＋O2(g)eq \(,\s\up7(催化剂),\s\d6(Δ))2SO3(g) ΔH＜0。若在500℃和催化剂作用下，该反应在容积固定的密闭容器中进行，下列说法正确的是
A．因为ΔH＜0，所以该反应有自发进行的趋势
B 达到平衡时，SO2和SO3浓度一定相等
C．因为ΔS＜0，所以该反应一定不能自发进行
D．升高温度是为了提高反应物的转化率
【答案】A
【解析】A项，该反应为放热反应，反应物总能量小于生成物总能量，说明生成物能量低，根据能量最低原理，所以该反应有自发进行的趋势，正确；B项，达到平衡时，SO2和SO3浓度一定保持不变，但不一定相等，错误；C项，根据ΔH－TΔS＜0反应自发进行，该反应ΔH＜0、ΔSH＜0，在低温下可以自发，错误；D项，该反应放热，升温平衡逆向移动，转化率降低，升高温度是为了提高反应速率，错误。
9．（2022年安徽池州市贵池区期中）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，它会不会变成灰锡而不能再继续使用(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＝-2.18 kJ·ml－1，ΔS＝-6.61 J·ml－1·K－1)
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
【答案】A
【解析】在等温、等压条件下，自发反应总是向着ΔH－TΔS＜0的方向进行，直至达到平衡状态。因此，在0 ℃、100 kPa条件下，白锡会不会变为灰锡的问题就转化为求算ΔH－TΔS值的问题。
ΔH－TΔS＝－2 180 J·ml－1－273 K×(-6.61 J·ml－1·K－1)＝－375.47 J·ml－1＜0，因此在该条件下白锡会变为灰锡。故选A项。
10．（1）（2023·湖北宜昌市协作体高二上学期期中）甲烷是重要的气体燃料和化工原料，由CH4制取合成气(CO、H2)的反应原理为CH4(g)＋H2O(g)CO(g)＋3H2(g) ΔH＞0。
当体系温度等于T K时ΔH−TΔS＝0，温度大于T时ΔH−TΔS_______(填“＞”“＜”或“＝”)0。
（2）（2023·四川内江市高二上学期期末）反应I(2NH3(g)＋CO2(g)H2NCOONH4 ΔH1＜0)在_______(填“高温”、“低温”或“任何温度”)下能自发进行。
（3）（2023·新疆生产建设兵团部分名校高二上学期期中）已知：H2(g)＋C2H4(g)C2H6(g) ΔH＝－137 kJ·ml－1。请回答下列问题：
该反应在_______(填“低温”、“高温”或“任何温度”)下能自发进行。
【答案】（1）＜ （2）低温 （3）低温
【解析】（1）＜该反应ΔH＞0，并且该反应是一个气体体积增大、熵增大的反应，可知ΔS＞0，当体系温度等于T K时ΔH－TΔS＝0，温度大于T时，ΔH不变，ΔS＞0，可得出：ΔH－TΔS＜0；（2）反应I为放热反应，ΔH1＜0，反应I生成了固体，气体的物质的量减少，反应I是ΔS＜0的反应，根据符合判据：ΔG＝ΔH－TΔS，当低温时，ΔG＝ΔH－TΔS＜0，故当低温时反应I能自发进行；答案为：低温；（3）反应自发进行的条件ΔG＝ΔH－TΔS＜0，反应H2(g)＋C2H4(g)C2H6(g) ΔH＝－137 kJ·ml－1的正反应是气体体积减小的放热反应，ΔS＜0，ΔH＞0，反应要自发进行，则ΔG＜0，反应应该在低温条件下进行。
水总是自发地从高处流向低处
液溴挥发
铁生锈
铁置换出铜
自发过程
自发反应
含义
在一定条件下，不用借助外力，一经引发就能自发进行的过程(自发过程的相反过程不能自发进行，通过需要外界做功才能进行，如用水泵将水从低处抽向高处)
在一定的条件下，无需外界帮助可以自发进行的化学反应(不能自发进行，必须借助某种外力才能进行的反应，以及不能发生的反应为非自发反应)
特征
具有方向性，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
应用
①可被用来完成有用功；②非自发过程要想发生，必须对它做功。
气体扩散
水中滴加红墨水
硫酸铜溶于水
火柴盒里火柴散落
熵
定义
度量体系混乱程度的物理量(体系的有序性越高，混乱度越低，熵值越小)
符号
S
熵变
定义
物质发生变化时，体系的熵的变化
符号
ΔS
意义
混乱度增加的过程或反应为熵增，ΔS＞0；混乱度减小的过程或反应为熵减，ΔS＜0(产生气体的反应和气体物质的量增大的反应，熵变为正值ΔS＞0，是熵增反应)；化学反应的ΔS越大，越有利于反应自发进行
ΔH
ΔS
ΔH－TΔS
反应情况
＜0
＞0
永远是负值
在任何温度下过程均自发进行
＞0
＜0
永远是正值
在任何温度下过程均非自发进行
＞0
＞0
低温为正
低温时非自发
高温为负
高温时自发
＜0
＜0
低温为负
低温时自发
高温为正
高温时非自发
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
物质
熔点/℃
沸点/℃
Na
97.8
883
K
63.7
774
NaCl
801.0
1413
KCl
770
1500
1．知道化学反应是有方向的；知道熵、熵变的概念和判断。
2．知道化学反应的方向与反应的焓变和熵变有关；能结合具体事例说明反应自发进行的方向。
1．化学反应的方向与反应的焓变、熵变的关系。
2．会用复合判据判断反应进行的方向。
化学反应的方向与反应的焓变、熵变的关系。
以上这些变化，均不需外界条件可自发进行。
一、自发过程和自发反应
1．不能认为自发反应都是不需要任何条件就能发生的，自发反应的“一定的条件”，可以是一定的温度和压强，可以是“点燃、光照、加热、高温”等给反应物提供能量的条件，“外界帮助”指通电、放电等，如氢气的燃烧是自发的通过需点燃才能发生；也不能认为非自发反应在任何条件下都是不能发生的，如NaCl在通电条件可分解生成Na和Cl2。
2．不能认为自发反应应用普通，非自发反应没有应用价值。将电能、热能转化为化学能的许多非自发反应是制备物质的重要反应，如电解法去冶炼钠、镁、铝和制取氯气等。
3．反应能否自发与反应速率——无关！
以下反应均可自发进行，这是为什么？
H2(g)＋F2(g)＝2HF(g) ΔH＝－546.6 kJ·ml－1 2K(s)＋2H2O(l)＝2KOH(aq)＋H2(g) ΔH＝－393.62 kJ·ml－1 4Fe(s)＋3O2(g)＝2Fe2O3(s) ΔH＝－1 648.4 kJ·ml－1。
放热反应过程中体系能量降低，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)。
那么，对于吸热反应能否自发进行？
以下两反应，也能自发进行：2N2O5(g)＝4NO2(g)＋O2(g) ΔH＝＋109.8 kJ·ml－1 NaHCO3(s)＋HCl(aq)＝NaCl(aq)＋CO2(g)＋H2O(l) ΔH＝＋31.4 kJ·ml－1。
二、焓变与反应的方向
1．多数放热反应可以自发进行。
2．有些吸热反应也可以自发进行。
部分反应不具有自发性，如2CO(g)＝2C(s)＋O2(g)、H2(g)＋MgO(s)＝Mg(s)＋H2O(l)等，CaCO3(s)＝CaO(s)＋CO2(g)在常温下不能发生，但在高温下可自发进行。
故只用焓判据判断反应是否自发不全面。
为什么有些吸热过程也能自发进行？
以上过程，以自发进行，都是从混乱度小(有序)向混乱度大(无序)的方向进行。
对于反应如2N2O5(g)＝4NO2(g)＋O2(g)、NaHCO3(s)＋HCl(aq)＝NaCl(aq)＋CO2(g)＋H2O(l)，也是伴随着体系混乱度的增大。
这个混乱度科学家命名为“熵”。
三、熵变与反应的方向
1．熵、熵变的概念
2．熵值大小
①体系的熵值：体系的混乱程度越大，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．熵判据
体系有自发地向混乱度增加(即熵增)的方向转变的倾向，因此可用熵变来判断反应进行的方向——许多熵增的反应是自发的，如2KClO3eq \(=====,\s\up7(MnO2),\s\d5(△))2KCl＋3O2↑、CaCO3＋2HCl＝CaCl2＋H2O＋CO2↑等。
有些熵减的反应也可以自发进行，如：Ca(OH)2(aq)＋CO2(g)＝CaCO3(s)＋H2O(l)、NH3(g)＋HCl(g)＝NH4Cl(s)。
故只用熵判据判断反应是否自发不全面。我们可以用焓变和熵变来综合判断。
四、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·ml－1。
2．自由能变化与焓变、熵变的关系
ΔG＝ΔH－TΔS。ΔG不仅与焓变、熵变有关，还与温度有关。
3．反应方向与自由能的关系
考点一：焓变与熵变判断
例1．（2022·河南邢台高二上学期第一次月考）下列反应的焓变和嫡变与图示过程相符的是
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)
【答案】C
【解析】打开可乐瓶时，产生大量气泡，在由溶液到逸出气体过程中，溶解是放热，则逸出是吸热，则ΔH＞0，气体增多，则ΔS＞0。A项，2Na(g)＋Cl2(g)＝2NaCl(s)，该反应是化合反应，ΔH＜0，气体减少，ΔS＜0，不符合题意；B项，N2(g)＋3H2(g)2NH3(g)，该反应是化合反应，ΔH＜0，气体减少，ΔS＜0，不符合题意；C项，2N2O5(g)4NO2(g)＋O2(g)，该反应是分解反应，ΔH＞0，气体增多，ΔS＞0，符合题意；D项，Zn(s)＋H2SO4(aq)＝ZnSO4(aq)＋H2(g)，该反应是放热反应，ΔH＜0，气体增多，ΔS＞0，不符合题意。
考点二：化学反应与温度的关系
例2．（2023·北京清华附中高二上学期期末）下列反应在任何温度下一定能自发进行的是
A．2H2O2(l)＝2H2O(l)＋O2(g) ΔH＜0
B．NH3(g)＋HCl(g)＝NH4Cl(s) ΔH＜0
C．CaCO3(s)＝CaO(s)＋CO2(g) ΔH＜0
D．2CO(g)＝2C(s)＋O2(g) ΔH＞0
【答案】A
【解析】当ΔG＝ΔH－TΔS＜0时，反应在任何温度下一定能自发进行，据此判断。
A项，有气体生成ΔS＞0，ΔH＜0，则ΔG＝ΔH－TΔS一定小于0，正确；B项，气体减少ΔS＜0，ΔH＜0，则ΔG＝ΔH－TΔS不一定小于0，错误；C项，有气体生成ΔS＞0，ΔH＞0，则ΔG＝ΔH－TΔS不一定小于0，错误；D项，气体减少ΔS＜0，ΔH＞0，则ΔG＝ΔH－TΔS一定大于0，错误。
考点三：判断反应的焓变、熵变
例3．（2023·河北保定市高二上学期期中）下列对化学反应预测正确的是
【答案】B
【解析】A项，反应中气体分子数增大，则ΔS＞0，又因ΔH＞0，则反应高温自发，错误；B项，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，正确；C项，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，错误；D项，反应中气体分子数减小，ΔS＜0，又常温自发，则必有ΔH＜0，错误。
考点四：计算反应温度
例5．（2022·河南邢台高二上学期第一次月考）反应NH4HCO3(s)＋CH3COOH(aq)＝CO2(g)＋CH3COONH4(aq)＋H2O(l) ΔH＝＋37.301 kJ·ml－1 ΔS＝184.0 J·ml－1·K－1。该反应能自发进行的最低温度约为
A．－168℃B．202.7℃C．105.15KD．202.7K
【答案】D
【解析】根据吉布斯自由能，ΔG＝ΔH－TΔS＜0，反应可以自发进行，ΔG＝＋3 7301 J·ml－1－T×184.0 J·ml－1·K－1＜0，，则T＞202.7 K时，反应自发进行；故答案为D项。
1．（2023·河北邢台市高二上学期期末）俗话说“下雪不冷化雪冷”，其中蕴含着化学知识。下列对化雪过程中的焓变和熵变的判断正确的是
A．ΔH＞0 ΔS＜0B．ΔH＜0 ΔS＜0
C．ΔH＜0 ΔS＜0D．ΔH＞0 ΔS＞0
【答案】D
【解析】化雪过程中吸收热量，由固体转化呈液体，熵增加，即ΔH＞0、ΔS＞0，故选D项。
2．（2023·四川雅安市高二上学期期末）下列有关化学反应的方向及判据的说法不正确的是
A．反应CaCO3(s)＝CaO(s)＋CO2(g)能否自发进行，主要由ΔS决定
B．焓变或熵变均可以单独作为反应自发性的判据
C．ΔH＜0、ΔS＞0的反应在任何温度下都能自发进行
D．冰在室温下自动融化成水，是因为体系混乱度增加
【答案】B
【解析】A项，气体的混乱度大于固体，该反应正反应为熵增反应，由熵判据可知熵增反应有自发进行的倾向，正确；B项，焓变、熵变均与反应自发性有关，但焓变或熵变均不能单独作为反应自发性的判据，错误；C项，ΔH＜0、ΔS＞0，则ΔH－TΔS＜0，这样的反应在任何温度下都能自发进行，正确；D项，冰在室温下自动融化成水，是因为体系混乱度增加，ΔS＞0，正确。
3．（2023·山东临沂市沂水县高二上学期期中）下列转化在任何温度下都能正向自发进行的是
A．2KClO3(s)＝2KCl(s)＋3O2(g) ΔH＜0
B．2CO(g)＝2C(s，石墨)＋O2(g) ΔH＞0
C．4Fe(OH)2(s)＋2H2O(l)＋O2(g)＝4Fe(OH)3(s) ΔH＜0
D．CaCO3(s)＝CaO(s)＋CO2(g) ΔH＞0
【答案】A
【解析】反应自发进行的判断依据是ΔH－TΔS＜0，反应自发进行，ΔH－TΔS＞0，反应非自发进行，据此判断。
A项，ΔH＜0，ΔS＞0，可满足ΔH－TΔS＜0，反应在任何温度下都能正向自发进行，符合题意；B项，ΔH＞0，ΔS＜0，ΔH－TΔS＞0，反应在任何温度下都不能正向自发进行，不符合题意；C项，ΔH＜0，ΔS＜0，温度较低时可满足ΔH－TΔS＜0，反应在较低温度下能正向自发进行，不符合题意；D项，ΔH＞0，ΔS＞0，温度较高时可满足ΔH－TΔS＜0，反应在较高温度下能正向自发进行，不符合题意。
4．（2023·北京丰台区高二上学期期中）已知反应CO(g)＋Cl2(g)COCl2(g)，反应过程中能量的变化如图所示，下列有关该反应的ΔH、ΔS的说法中正确的是
A．ΔH＜0 ΔS＜0B．ΔH＞0 ΔS＜0
C．ΔH＜0 ΔS＞0D．ΔH＞0 ΔS＞0
【答案】A
【解析】根据图象，CO和Cl2具有的总能量大于COCl2的能量，因此此反应是放热反应，即ΔH＜0；反应物和生成物都是气体，反应物气体系数之和大于生成物气体系数之和，此反应属于熵减，即ΔS＜0，故A项正确。
5．（2023·北京海淀区高二上学期期末）下列说法正确的是
A．放热反应一定是自发反应B．熵增的反应不一定是自发反应
C．固体溶解一定是熵减小的过程D．非自发反应在任何条件下都不能发生
【答案】B
【解析】A项，反应自发进行的判断依据是ΔH－TΔS＜0，放热反应ΔH＜0，若ΔS＜0，高温下是非自发进行的反应，错误；B项，依据ΔH－TΔS＜0反应自发进行，ΔH－TΔS＞0属于非自发进行分析，熵增大反应ΔS＞0，ΔH＞0低温下反应自发进行，高温下反应不能自发进行，熵增的反应不一定是自发反应，正确；C项，混乱度越大，熵值越大，则固体溶解是一个熵增大的过程，错误；D项，非自发反应在一定条件下也能发生，如碳酸钙的分解反应在常温下是非自发反应，但是在高温下能自发进行，错误。
6．（2023·北京丰台区高二上学期期中）下列说法正确的是
A．凡是放热反应都是自发反应B．自发反应都是熵增大的反应
C．吸热反应可能是自发反应D．凡是需要加热才能发生的反应都是非自发进行的
【答案】C
【解析】A项，反应的自发性是由熵变和焓变共同决定的，若ΔH＜0，ΔS＜0，反应能否自发，和温度有关，与反应是否放热无关，错误；B项，自发反应不一定是熵增大的反应，比如氨气和氯化氢反应生成氯化铵能自发进行，该反应是熵减反应，错误；C项，吸热反应可能会自发进行，氯化铵与氯氧化钡品体为吸热反应，常温下就能进行，正确；D项，燃料的燃烧需要点燃，是自发进行的反应，需要加热才能发生的反应不一定都是非自发进行的，错误。
7．（2023·广东茂名市电白区高二上学期期中）已知“凡气体分子总数增加的反应都是熵增大的反应”。下列反应在任何温度下都不自发进行的是
A．2O3(g)＝3O2(g) ΔH＜0
B．2CO(g)＝2C(s)＋O2(g) ΔH＞0
C．N2(g)＋3H2(g)＝2NH3(g) ΔH＜0
D．CaCO3(s)＝CaO(s)＋CO2(g) ΔH＞0
【答案】B
【解析】A项，该反应ΔH＜0，ΔS＞0，任何温度下都能自发进行，不符合题意；B项，该反应ΔH＞0，ΔS＜0，任何温度都不能自发进行，符合题意；C项，该反应ΔH＜0，ΔS＜0，低温条件下能自发进行，不符合题意；D项，该反应ΔH＞0，ΔS＞0，高温条件下能自发进行，不符合题意。
8．（2022年山西运城市上学期10月月考）下列说法错误的是
A．2CO2(g)＝2CO(g)＋O2(g)该反应的ΔH＞0，ΔS＞0，在低温下，该反应不能自发进行
B．2CO(g)＋2NO(g)2CO2(g)＋N2(g)该反应的ΔH＜0，ΔS＜0，在低温下能自发进行
C．CaCO3(s)＝CaO(s)＋CO2(g)该反应的ΔH＞0，ΔS＞0，在低温下，该反应能自发进行
D．CaSO4(s)＋CO(g)＝CaO(s)＋SO2(g)＋CO2(g)该反应的ΔH＞0，ΔS＞0，在高温下，该反应能自发进行
【答案】C
【解析】满足ΔG＝ΔH－TΔS＜0的反应能够自发，据此分析判断。
A项，2CO2(g)＝2CO(g)＋O2(g)该反应的ΔH＞0，ΔS＞0，满足ΔG＝ΔH－TΔS＜0的反应能够自发，则该反应在高温下能自发进行，在低温下不能自发进行，正确；B项，2CO(g)＋2NO(g)2CO2(g)＋N2(g)该反应的ΔH＞0，ΔS＞0，满足ΔG＝ΔH－TΔS＜0的反应能够自发，则该反应在低温下能自发进行，正确；C项，CaCO3(s)＝CaO(s)＋CO2(g)该反应的ΔH＞0，ΔS＞0，满足ΔG＝ΔH－TΔS＜0的反应能够自发，则该反应在高温下能自发进行，在低温下不能自发进行，错误；D项，CaSO4(s)＋CO(g)＝CaO(s)＋SO2(g)＋CO2(g)该反应的ΔH＞0，ΔS＞0，满足ΔG＝ΔH－TΔS＜0的反应能够自发，则该反应在高温下能自发进行，正确。
1．（2023·北京房山区高二上学期期中）1 g冰受热转化为1 g水蒸气，下列分析不正确的是
A．该过程是熵增的过程
B．该过程发生的是物理变化
C．1 g冰与1 g水蒸气所具有的内能不同
D．H2与O2反应生成1 ml H2O(l)与生成1 ml H2O(g)放出的热量相同
【答案】D
【解析】A项，1 g冰与1 g水蒸气的过程是由有序向无序发展，为熵增的过程，正确；B项，该过程水分子未发生变化，是物理变化，正确；C项，1 g冰变为1 g水蒸气吸收热量，则1 g冰与1 g水蒸气所具有的内能不同，正确；D项，1 ml H2O(l)与1ml H2O(g)所具有的能量不同，H2与O2初始总能量相同，而生成物的总能量不同，则H2与O2反应生成1 ml H2O(l)与生成1ml H2O(g)放出的热量不相同，错误。
2．（2023·辽宁凌营口高二上学期开学考）2022年4月以来，辽沈大地遭遇罕见的少雨天气，给农业生产带来不少麻烦，5月24日至25日，利用一次东北冷涡天气过程，辽宁省气象局组织人员向天空云层中撒入干冰，开展了大范围的人工增雨作业。干冰在云层中的变化过程中，其焓变和熵变均正确的是
A．ΔH＞0，ΔS＞0B．ΔH＞0，ΔS＜0
C．ΔH＜0，ΔS＞0D．ΔH＜0，ΔS＜0
【答案】A
【解析】干冰升华吸热，ΔH＞0，干冰升华生成CO2气体，由干冰固体变成二氧化碳气体，是一个熵增的过程，ΔS＞0，故答案选A项。
3．（2022年山东潍坊市上学期期中）工业上制备金属钾的反应为KCl＋NaNaCl＋K，该反应为吸热反应，反应温度通常为850℃。相关数据如下表所示，下列说法错误的是
A．Na比K活泼B．该反应的ΔH＞0
C．该反应的ΔS＞0D．该条件下ΔH－TΔS＜0
【答案】A
【解析】A项，金属性K＞Na，故K比Na活泼，错误；B项，该反应为吸热反应，因此，该反应的ΔH＞0，正确；C项，反应温度为850℃时，根据表格数据，Na、NaCl、KCl均为液态，而K为气态，随着反应的进行，气体增多，熵增大，因此该反应的ΔS＞0，正确；D项，该反应在高温下可以自发进行，因此ΔH－TΔS＜0，正确。
4．（2023·湖南邵阳市武冈市高二上学期期中）下列有关化学反应方向及其判据的说法中错误的是
A．1 ml H2O在不同状态时的嫡值：S[H2O(l)]＜S[H2O(g)]
B．反应CaCO3(s)＝CaO(s)＋CO2(g) ΔH＞0能否自发进行与温度有关
C．H2O2分解和HClO分解均是自发过程，故这两个反应的ΔH和ΔS的变化相同
D．常温下，反应4Fe(OH)2(s)＋O2(g)＋2H2O(l)＝4Fe(OH)3(s)能自发进行，则该反应的ΔH＜0
【答案】C
【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，1 ml H2O在不同状态时的熵值：S[H2O(l)]＜S[H2O(g)]，正确；B项，CaCO3(s)＝CaO(s)＋CO2(g) ΔH＞0，ΔS＞0，据ΔH－TΔS＜0，反应能否自发进行，与温度有关，正确；C项，反应自发只能说明ΔH－TΔS＜0，不能说明ΔH和ΔS的变化相同，错误；D项，反应物有4 ml固体、2 ml液态物质、 1ml气体物质，生成物只有固体，ΔS＜0，若能自发进行，ΔH－TΔS＜0，则ΔH必须小于0，正确。
5．（2022·山东高二上学期12月月联合调研）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SO3(g)＋H2O(l)＝H2SO4(l)的ΔS＞0
B．1 ml CO2在不同状态时的熵值：S[CO2(g)]＜S[CO2(s)]
C．反应2N2O5(g)＝4NO2(g)＋O2(g) ΔH＞0能否自发进行与温度有关
D．ΔH＜0或ΔS＞0的反应一定能自发进行
【答案】C
【解析】A项，反应SO3(g)＋H2O(l)＝H2SO4(l)的气体分子数减少，该反应的ΔS＞0，错误；B项，同一物质在固态时的熵值小于气态时的熵值，错误；C项，反应2N2O5(g)＝4NO2(g)＋O2(g)的气体分子数增加，ΔS＞0，又因为ΔH＞0，ΔH－TΔS＜0时，反应能自反进行，因此选项所给反应能否自发进行与温度有关，正确；D项，ΔH＜0且ΔS＞0的反应一定能自发进行，错误。
6．（2022·山东烟台高二上学期期中）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NH3(g)＋HCl(g)＝NH4Cl(s)在室温下可自发进行，则该反应的ΔH＜0
D．恒温恒压下，ΔH＜0且ΔS＞0的反应一定不能自发进行
【答案】C
【解析】A项，ΔH＞0且ΔS＞0的反应，即使改变条件也不能自发进行，错误；B项，熵是指体系的混乱程度，相同物质的量的同种物质：S(g)＞S(l)＞S(s)，错误；C项，反应能自发进行的判据是ΔH－TΔS＜0，由反应方程式NH3(g)＋HCl(g)＝NH4Cl(s)可知，该反应的ΔS＜0，要使ΔH－TΔS＜0，必须满足ΔH＜0，正确；D项，恒温恒压下，ΔH＜0且ΔS＞0的反应，ΔH－TΔS＜0，反应一定可以自发进行，错误。
7．（2023·北京石景山区高二上学期期末）下列关于化学反应方向的说法正确的是
A．凡是放热反应都是自发反应B．凡是熵增大的反应都是自发反应
C．凡是吸热反应都不是自发反应D．反应是否自发，不只与反应热有关
【答案】D
【解析】判断化学反应进行方向：ΔG＝ΔH－TΔS＜0的反应可以自发进行，ΔG＝ΔH－TΔS＞0的反应不能自发进行。
A项，判断反应的自发性不能只根据焓变，要用熵变和焓变的复合判据，错误；B项，判断反应的自发性不能只根据熵变，要用熵变和焓变的复合判据，错误；C项，由分析可知，吸热反应也有可能是自发反应，错误；D项，反应是否自发，不只与反应热有关，还与熵变有关，正确。
8．（2023·辽宁鞍山市高二上学期第三次月考）已知2SO2(g)＋O2(g)eq \(,\s\up7(催化剂),\s\d6(Δ))2SO3(g) ΔH＜0。若在500℃和催化剂作用下，该反应在容积固定的密闭容器中进行，下列说法正确的是
A．因为ΔH＜0，所以该反应有自发进行的趋势
B 达到平衡时，SO2和SO3浓度一定相等
C．因为ΔS＜0，所以该反应一定不能自发进行
D．升高温度是为了提高反应物的转化率
【答案】A
【解析】A项，该反应为放热反应，反应物总能量小于生成物总能量，说明生成物能量低，根据能量最低原理，所以该反应有自发进行的趋势，正确；B项，达到平衡时，SO2和SO3浓度一定保持不变，但不一定相等，错误；C项，根据ΔH－TΔS＜0反应自发进行，该反应ΔH＜0、ΔSH＜0，在低温下可以自发，错误；D项，该反应放热，升温平衡逆向移动，转化率降低，升高温度是为了提高反应速率，错误。
9．（2022年安徽池州市贵池区期中）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，它会不会变成灰锡而不能再继续使用(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＝-2.18 kJ·ml－1，ΔS＝-6.61 J·ml－1·K－1)
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
【答案】A
【解析】在等温、等压条件下，自发反应总是向着ΔH－TΔS＜0的方向进行，直至达到平衡状态。因此，在0 ℃、100 kPa条件下，白锡会不会变为灰锡的问题就转化为求算ΔH－TΔS值的问题。
ΔH－TΔS＝－2 180 J·ml－1－273 K×(-6.61 J·ml－1·K－1)＝－375.47 J·ml－1＜0，因此在该条件下白锡会变为灰锡。故选A项。
10．（1）（2023·湖北宜昌市协作体高二上学期期中）甲烷是重要的气体燃料和化工原料，由CH4制取合成气(CO、H2)的反应原理为CH4(g)＋H2O(g)CO(g)＋3H2(g) ΔH＞0。
当体系温度等于T K时ΔH−TΔS＝0，温度大于T时ΔH−TΔS_______(填“＞”“＜”或“＝”)0。
（2）（2023·四川内江市高二上学期期末）反应I(2NH3(g)＋CO2(g)H2NCOONH4 ΔH1＜0)在_______(填“高温”、“低温”或“任何温度”)下能自发进行。
（3）（2023·新疆生产建设兵团部分名校高二上学期期中）已知：H2(g)＋C2H4(g)C2H6(g) ΔH＝－137 kJ·ml－1。请回答下列问题：
该反应在_______(填“低温”、“高温”或“任何温度”)下能自发进行。
【答案】（1）＜ （2）低温 （3）低温
【解析】（1）＜该反应ΔH＞0，并且该反应是一个气体体积增大、熵增大的反应，可知ΔS＞0，当体系温度等于T K时ΔH－TΔS＝0，温度大于T时，ΔH不变，ΔS＞0，可得出：ΔH－TΔS＜0；（2）反应I为放热反应，ΔH1＜0，反应I生成了固体，气体的物质的量减少，反应I是ΔS＜0的反应，根据符合判据：ΔG＝ΔH－TΔS，当低温时，ΔG＝ΔH－TΔS＜0，故当低温时反应I能自发进行；答案为：低温；（3）反应自发进行的条件ΔG＝ΔH－TΔS＜0，反应H2(g)＋C2H4(g)C2H6(g) ΔH＝－137 kJ·ml－1的正反应是气体体积减小的放热反应，ΔS＜0，ΔH＞0，反应要自发进行，则ΔG＜0，反应应该在低温条件下进行。
水总是自发地从高处流向低处
液溴挥发
铁生锈
铁置换出铜
自发过程
自发反应
含义
在一定条件下，不用借助外力，一经引发就能自发进行的过程(自发过程的相反过程不能自发进行，通过需要外界做功才能进行，如用水泵将水从低处抽向高处)
在一定的条件下，无需外界帮助可以自发进行的化学反应(不能自发进行，必须借助某种外力才能进行的反应，以及不能发生的反应为非自发反应)
特征
具有方向性，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
应用
①可被用来完成有用功；②非自发过程要想发生，必须对它做功。
气体扩散
水中滴加红墨水
硫酸铜溶于水
火柴盒里火柴散落
熵
定义
度量体系混乱程度的物理量(体系的有序性越高，混乱度越低，熵值越小)
符号
S
熵变
定义
物质发生变化时，体系的熵的变化
符号
ΔS
意义
混乱度增加的过程或反应为熵增，ΔS＞0；混乱度减小的过程或反应为熵减，ΔS＜0(产生气体的反应和气体物质的量增大的反应，熵变为正值ΔS＞0，是熵增反应)；化学反应的ΔS越大，越有利于反应自发进行
ΔH
ΔS
ΔH－TΔS
反应情况
＜0
＞0
永远是负值
在任何温度下过程均自发进行
＞0
＜0
永远是正值
在任何温度下过程均非自发进行
＞0
＞0
低温为正
低温时非自发
高温为负
高温时自发
＜0
＜0
低温为负
低温时自发
高温为正
高温时非自发
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
物质
熔点/℃
沸点/℃
Na
97.8
883
K
63.7
774
NaCl
801.0
1413
KCl
770
1500
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