【暑假提升】人教版2019化学高一（升高二）暑假预习-（选修1）第10讲 化学反应的方向 讲学案

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。其特点是高能状态 → 低能状态（对外做功或释放热量）；有序 → 无序（无序体系更加稳定）。如：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。杨sir化学，侵权必究

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。杨sir化学，侵权必究

例如：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。杨sir化学，侵权必究

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）

在等温、等压条件下的封闭体系中(不考虑体积变化做功以外的其他功)，自由能的变化(符号为ΔG，单位为kJ/mol) 综合反映了体系的焓变和熵变对自发过程的影响：ΔG = ΔH-TΔS。这时，化学反应总是向着自由能减小的方向进行，直到体系达到平衡。即：杨sir化学，侵权必究

当ΔG <0时，反应能自发进行；

当ΔG =0时，反应处于平衡状态；杨sir化学，侵权必究

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  

命题点一：自发过程与自发反应杨sir化学，侵权必究

【例1】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

【详解】

A．水由高处向低处流，是自发进行的过程，故A不选；

B．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．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．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。

命题点二：熵的大小比较杨sir化学，侵权必究

【例2】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

【详解】

A．和物质的量相同，且均为气态，含有的原子总数多，的摩尔质量大，所以熵值，A错误；

B．相同状态的相同物质，物质的量越大，熵值越大，所以熵值，B正确；

C．等量的同物质，熵值关系为：，所以熵值，C错误；

D．从金刚石和石墨的结构组成上来看，金刚石的微观结构更有序，熵值更低，所以熵值，D错误；

答案为：B。

【变 2】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)：_______。杨sir化学，侵权必究

(2)：_______。

【答案】减小    不变   

【详解】

(1)反应中，气体分子数减少，混乱度减小，熵减小；

(2)反应中，气体分子数不变，混乱度几乎不变，熵几乎不变。

命题点三：自由能判断反应进行的方向杨sir化学，侵权必究

【例3】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

【详解】

A．反应的气体分子数减少，该反应的，选项A错误；

B．同一物质在固态时的熵值小于气态时的熵值，选项B错误；

C．反应的气体分子数增加，，又因为，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，选项C正确；

D．且的反应一定能自发进行，选项D错误；

答案选C。

【变3-1】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，一定能自发进行杨sir化学，侵权必究

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

【详解】

A．根据反应方程式，该反应为熵增，根据进行分析，该反应不能自发进行，＞0，因此可以说明该反应为，故A说法正确；

B．放热反应，推出＜0，熵增，推出＞0，根据复合判据，任何温度下，该反应都能自发进行，故B说法正确；

C．该反应是熵增，推出＞0，该反应，根据复合判据，高温下能够自发进行，低温下非自发进行，故C说法正确；

D．过程的自发性只能用于判断过程的方向，不能确定过程是否一定会发生和过程发生的概率，故D说法错误；

答案为D。

【变3-2】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

【详解】

A．由题中热化学反应方程式可知，反应①②均为熵减反应，即ΔS＜0，A项错误；

B．由题可知，反应①ΔH＞0，ΔS＜0，则ΔH-TΔS＞0，所有温度下反应都不能自发进行，B项正确；

C．由B项可知，反应①在所有温度下都不能自发进行；反应②的ΔH＜0，ΔS＜0，则在低温条件下，ΔH-TΔS＜0，即反应②低温时，可自发进行，C项错误；

D．由题可知，反应②ΔH＜0，ΔS＜0，则在低温条件下，ΔH-TΔS＜0，即反应②低温时，可自发进行，D项错误；

答案选B。

【例4】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

【详解】

要防止反应发生，ΔH-TΔS＞0，则-4500+11T＞0，解得T＞409，答案选A。

【例5】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，下列说法正确的是杨sir化学，侵权必究

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

【分析】

由图像分析可知：反应①随温度的升高，逐渐减小；反应②随温度的升高逐渐增大，结合分析解答。

【详解】

A．反应①随温度的升高，逐渐减小，则，故A错误；

B．该题我们可以推测自发反应时的温度，但无法推测什么温度的反应快慢，故B错误；

C．因时，反应能自发进行，反应①在温度大于1000℃时，故此时反应①能自发进行，故C正确；

D．根据数学知识可知，为该图像的截距，而反应而的截距小于0，故，故D错误；

答案选C。

【例6】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______。杨sir化学，侵权必究

(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    >   

【详解】

(1)由于在中燃烧生成为放热反应，则二氧化碳分解生成和氧气的反应为吸热反应，，根据化学方程式可知，反应后气体的化学计量数之和增加，，故低温下，反应不能自发进行。

(2)时反应自发进行，通过化学方程式可知常温下，常温下反应能够自发进行，则。

(3)①根据时反应自发进行，已知，，则常温下不能自发进行；

②该反应的、，高温条件下能使，而常温条件下，则该反应中温度能成为决定反应进行方向的因素。

(4)该反应的、，则高温时，反应能自发进行。

(5)已知某吸热反应能自发进行，即，，则。

【例7】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杨sir化学，侵权必究

d．混合气体的密度保持不变

【答案】ABCD    c   

【详解】

(1)A．反应自发进行需要根据△H-T△S＜0判断，只靠△H判断不准确，故A错误；

B．根据△H-T△S＜0判断反应的自发性，只靠△S判断不准确，故B错误；

C．该反应为放热反应，高温不利于反应物的转化，在高温下进行，是为了加快反应速率，故C错误；

D．使用催化剂加快反应速率是因为催化剂降低了反应的活化能，催化剂不能改变反应的△H，故D错误；

故答案为：ABCD；

(2)a．容器内N2、H2、NH3的浓度之比为1∶3∶2不能说明各组分含量保持不变，不能说明反应达到平衡状态，故a不选；

b．3v正(N2)=v逆(H2)，反应达到平衡，则v正(N2)=v逆(H2)没有达到平衡状态，故b不选；

c．该反应前后气体分子数发生变化，恒容容器内压强保持不变，说明各组分含量保持不变，反应达到平衡，故c选；

d．混合气体总质量不变，恒容容器中气体的体积不变，则气体的密度始终保持不变，混合气体的密度保持不变，不能说明反应达到平衡，故d不选；

故答案为：c。

【练1】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杨sir化学，侵权必究

【答案】B

【详解】

A．吸热反应在一定条件下能发生反应，例如加热时碳和二氧化碳可以反应生成CO，A错误；

B．某吸热反应能自发进行，即ΔH＞0，根据ΔG=ΔH－TΔS＜0可知该反应一定是熵增反应，B正确；

C．需要加热才能发生的反应，不一定是吸热反应，例如碳燃烧等，C错误；

D．催化剂可以改变反应速率，不能改变反应进行的方向，D错误；

答案选B。

【练2】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

【详解】

A．在高温下△G=△H-T△S＜0反应能进行，△H＞0，该反应常温下不能自发，故A正确；

B．△G=△H-T△S＜0反应能进行，由于△H＜0，则该反应在常温就能自发进行，故B错误；

C．自发进行的反应熵值不一定增大，化学反应的方向由焓变和熵变共同决定，非自发反应的熵不一定减小，故C错误；

D．不能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，如碳酸氢铵的分解，故D错误；

故选A。

【练3】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

【详解】

A．非自发过程在一定条件下可能变成自发过程,如铜和稀硫酸在电解条件下可发生，故A正确；

B．若△H>0，△S＜0，则△H-T△S>0任何温度下都不能自发进行，故B正确；

C．若△H＜0，△S>0，则△H-T△S<0任何温度下都能自发进行,故C正确；

D．需要加热才能够进行的过程可能是自发过程，如碳酸钙高温分解，故D错误；

故答案为：D

【练4】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

【详解】

A．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．反应的自发性由焓变和熵变共同决定，该反应为，常温不能自发，说明高温时，说明则该反应的ΔH>0，故B正确；

C．反应的自发性由焓变和熵变共同决定，当时反应能自发进行， 时反应不能自发进行，焓变小于零的反应，，若 ，高温下可以 ，反应不能自发进行，熵变大于零的反应，，若 ，高温下可以 时反应可自发进行，故C错误；

D．、 ，由 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；

故答案为B。

【练5】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杨sir化学，侵权必究

【答案】C

【详解】

A．反应能否自发进行取决于焓变和熵变的复合判据，对于吸热反应，在一定温度下也能进行，故A错误；

B．反应是否自发进行，由熵变、焓变、温度共同决定，故B错误；

C．△G=△H-T•△S＜0时，反应能自发进行，适合于所有的过程，所以由能量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，故C正确；

D．熵值表示混乱度的大小，混乱度越大，熵值越大，同一物质的固态、液态、气态混乱度依次增大，故D错误；

故选C。

【练6】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   

【详解】

①焓变是影响反应能否自发进行的一个因素，但不是唯一因素，大多数放热反应()能自发进行，故①错误；

②部分吸热反应()也能自发进行，故②错误；

③中的反应为吸热反应，但常温下可自发进行，故③正确；

④中的反应为放热反应，常温下可自发进行，故④正确；

⑤反应的焓变是影响反应能否自发进行的一个因素，故⑤正确。

【练7】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______；杨sir化学，侵权必究

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   

【详解】

①自发反应需满足△G=ΔH-TΔS＜0，若ΔH＜0且ΔS＞0，则△G一定小于0，反应在任何温度下都能自发进行，故此处填C；

②若ΔH＞0且ΔS＜0，则△G一定大于0，反应在任何温度下都不能自发进行，故此处填B；

③将反应A对应数据代入ΔH-TΔS＜0计算，得反应自发进行的温度要求为：T＞350 K，即350-273=77 ℃，故此处A、77 ℃；将反应D对应数据代入ΔH-TΔS＜0计算，得反应自发进行的温度要求为：T＜111.4 K，即111.4-273= -161.6 ℃，故此处D、-161.6 ℃；