第二章 化学反应速率与化学平衡
第三节 化学反应的方向
课程学习目标
1.了解自发过程和化学反应的自发性。
2.知道化学反应是有方向的，知道化学反应的方向与反应的焓变和熵变有关。
学科核心素养
1.证据推理与模型认知：了解判断化学反应进行方向的三个判据，构建判断化学反应自发性的思维方法模型。
2.科学态度与社会责任：根据三个判据的发展过程，理解科学知识的曲折发展历程，增强对化学反应自发性研究
重要意义的认识。
【新知学习】
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
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
自发过程 自发反应
在一定条件下，不用借助外力，就能自发进行 在给定的条件下，可以自发进行到显著
含义
的过程 程度的化学反应
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
特征
定不能自发进行
举例 高山流水，自由落体，冰雪融化 钢铁生锈
(1)可被用来完成有用功。如 H2燃烧可设计成原电池。
应用
(2)非自发过程要想发生，必须对它做功。如通电将水分解为 H2和 O2
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．反应能否自发进行与反应速率无关。
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·mol－1 2K(s)＋2H2O(l)＝2KOH(aq)＋H2(g) ΔH＝－393.62 kJ·mol－1
4Fe(s)＋3O2(g)＝2Fe2O3(s) ΔH＝－1 648.4 kJ·mol－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·mol－1 NaHCO3(s)＋HCl(aq)＝
NaCl(aq)＋CO2(g)＋H2O(l) ΔH＝＋31.4 kJ·mol－1。
【典例 1】下列不属于自发进行的变化是
A．红墨水加到清水使整杯水变红 B．冰在室温下融化成水
C．电解饱和食盐水 D．铁器在潮湿的空气中生锈
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？
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
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”。
【典例 2】判断下列说法的正误。
① DH < 0的反应一定能自发进行 _______
② DH > 0的反应一定不能自发进行 _______
Ba OH ×8H O
③ 2 2 NH Cl常温下， 晶体与 4 晶体的反应可自发进行 ________
④ 2Al s + 6HCl aq =2AlCl3 aq + 3H2 g 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 ______
三．熵变与反应的方向
1．熵、熵变的概念
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)
熵
符号 S
定义 物质发生变化时，体系的熵的变化
符号 ΔS
熵变 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，
意义 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
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
MnO
应是自发的，如 2KClO 23 ==△= == 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。
【典例 3】下列反应△S>0 的是
A．HCl(g)+NH3(g)=NH4Cl(s)
B．2CO(g)=2C(s)+O2(g)
C．N2(g)+3H2(g)=2NH3(g)
D．CaCO3(s)=CaO(s)+CO2(g)
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·mol－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
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
低温为正 低温时非自发
＞0 ＞0
高温为负 高温时自发
低温为负 低温时自发
＜0 ＜0
高温为正 高温时非自发
【典例 4】已知“凡气体分子总数增大的反应一定是熵增加的反应”。下列反应一定能自发进行的是
A．2O3(g)=3O2(g) H<0 B．2CO(g)=2C(s)+O2 (g) H>0
C．N2(g)+3H2(g) 2NH3(g) H<0 D．CaCO3(s)=CaO(s)+CO2(g) H>0
【知识进阶】
1．焓判据：放热过程中体系能量降低，ΔH<0，反应具有自发进行的倾向。
2．熵判据：在密闭条件下，体系有自发地向混乱度增加(ΔS>0)的方向转变的倾向。
3．复合判据
(1)判据
(2)温度对反应方向的影响
【效果检测】
1．“冰，水为之，而寒于水”关于水凝结成冰的过程的描述正确的是
A．△H>0，△S>0 B．△H>0，△S<0
C．△H<0，△S>0 D．△H<0，△S<0
2．以下说法中正确的是
A．所有 H<0 的反应均是自发反应
B．高锰酸钾加热分解是一个熵减小的过程
C．冰在室温下自动熔化成水，是熵增的过程
D．自发进行的反应一定能迅速进行
3．下列说法正确的是
A．放热反应均是自发反应
B．2CO(g)=2C(s)+O2(g)已知△H>0，△S<0 则一定不能自发进行
C．物质的量增加的反应，△S 为正值
D．H2、I2、HI 平衡混合气加压后颜色变深，能用勒夏特列原理解释
4．下列说法错误的是
A．一定温度下，反应 MgCl2(l) Mg(l)+ Cl2(g)的△H＞0，△S＞0
B．△H＜0，△S＞0 的反应在温度低时不能自发进行
C．反应 NH3(g)+HCl(g)=NH4Cl(s)在室温下可自发进行，则该反应的△H＜0
D．NH4HCO3(s)=NH3(g)+H2O(g)+CO2(g) △H=+185.57kJ/mol 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
5．下列说法正确的是
A．吸热反应不可以自发进行
B．同种物质固态时，熵值最大
C．能够自发进行的反应一定是熵增的过程
D．铁在潮湿的空气中生锈的过程是自发的
6．化学反应的方向问题对于理论研究与生产实践都有及其重要的意义，下列有关化学反应方向的判断不正确的
是
A．ΔH＜0，ΔS＞0 的反应在温度低时不能自发进行
B．某吸热反应能自发进行，因此该反应是熵增反应
C．Na 与 H2O 的反应是熵增的放热反应，该反应能自发进行
D．2NO(g)＋2CO(g)=N2(g)＋2CO2(g)在常温下能自发进行，则该反应的 ΔH＜0
7．下列反应在任何温度下都不能自发进行的是
A 2O3(g)=3O2 (g) ΔH<0 B CaCO3(s)=CaO(s)+CO2 (g) ΔH>0． ．
C N2 (g)+3H2 (g)=2NH3(g) ΔH<0 D 2CO(g)=2C(s)+O2 (g) ΔH>0． ．
8 amol X g bmol Y g aX g + bY g cZ g ．将 和 通入密闭容器中发生反应 ，通过实验得到不同条件下达
到平衡时 Z 的物质的量分数与温度和压强的关系如图。下列关于该反应的DH、DS 的判断正确的是
A．DH > 0,DS > 0 B．DH < 0,DS < 0 C．DH > 0,DS < 0 D．DH < 0, DS > 0
9．在相同的温度和压强下，下列关于物质熵的大小排序正确的是
A 1mol C CH3 <1mol CH3 CH2 CH． 4 3 3
B 2mol C3H8 g <1mol CH4 g ．
C 1mol Na2SO4 ×10H2O s <1mol Na2SO4 s ．
D 1mol H2O l <1mol H2O s ．
10．下列过程是吸热，同时体系的混乱度增大的是
A．Fe(s)→ Fe(g)
B．C(g)＋ O2(g)= CO2(g)
C．CaO(s)＋CO2(g)=CaCO3(s)
D．NaOH(s)= Na＋(aq)＋OH-(aq)
11．关于化学反应进行的方向叙述正确的是
A．ΔH<0 ，ΔS>0时，反应自发进行，如金属钠和水的反应
B．凡是放热反应都是自发的，吸热反应都是非自发的
C．自发反应一定是熵增大，非自发反应一定是熵减小
D．过程的自发性不仅能用于判断过程的方向，还能确定过程是否一定能迅速发生
12．下列与熵有关的叙述中不正确的是
A．粒子无规则排列程度越大，体系的熵越大
B．自发进行的化学反应都是熵增的过程
C．绝热状态下体系会自发趋向混乱度增大方向进行
D 1mol C2H6 g >1mol CH． 4 g
13．下列说法正确的是
A．恒温恒压下，ΔH<0 且ΔS>0的反应一定不能自发进行
B．非自发的反应一定可以通过改变条件使其成为自发反应
C．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
D NH3 g + HCl g = NH4Cl s ．反应 在室温下可自发进行，则该反应的ΔH<0
14．下列有关化学反应方向及判据的说法中不正确的是
A．ΔH<0、ΔS>0 的反应在任何温度下都能自发进行
B．NH4HCO3(s) =NH3(g)+H2O(g)+CO2(g) ΔH =+185.57kJ·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
C．焓变和熵变都与反应的自发性有关，但焓变或熵变不可以单独作为反应自发性的判据
D．自发反应就是能较快进行的反应，非自发反应就是无法进行的反应
15．相关规律
(1)ΔH____0，ΔS____0 的反应，任何温度下都能自发进行。
(2)ΔH____0，ΔS____0 的反应任何温度下都不能自发进行。
(3)ΔH 和 ΔS 的作用相反，且相差不大时，____对反应的方向起决定性作用。
①当 ΔH<0，ΔS<0 时，____下反应能自发进行。
②当 ΔH>0，ΔS>0 时，____下反应能自发进行。
(4)当反应的焓变和熵变的影响相反时，且大小相差悬殊时，某一因素可能占主导地位。
①常温下的放热反应，____对反应方向起决定性作用。
②常温下的吸热反应，____对反应方向起决定性作用。
15．根据所学知识和已有生活经验，分析以下反应在给定温度下能否正向自发进行，将这些反应的焓变和熵变
“>0”或“＜0”填入表格。
化学反应 正向是否自发 ΔH ΔS
常温 Zn(s)＋2HCl(aq)=ZnCl2(aq)＋H2(g) ______ ______ ______
常温 6CO2(g)＋6H2O(l)=C6H12O6(s)＋6O2(g) ______ >0 ＜0
常温 NH3(g)＋HCl(g)=NH4Cl(s) ______ ______ ______
常温 C(s)＋CO2(g)=2CO(g) ______ ______ ______
16．节能减排是指节约物质资源和能量资源，减少废弃物和环境有害物的排放。
(1) CO实现“节能减排”和“低碳经济”的项重要课题就是如何将 2转化为可利用的资源。目前工业上有一种方法是用
CO2 CO (g) + 3H (g) CH OH(g) + H O(g)来生产燃料甲醇，一定条件下发生反应： 2 2 3 2 ，如图所示为该反应过程
kJ × mol-1
中的能量 变化：
下列关于该反应的说法正确的是_____________(填序号)。
A．DH > 0，DS > 0 B．DH > 0，DS < 0
C．DH < 0，DS < 0 D．DH < 0，DS > 0
(2)将煤加工成水煤气可降低污染并提高燃料的利用率。将水蒸气通过红热的炭即产生水煤气，反应方程式为
C(s)+H2O(g)=H2 (g)+CO(g) ，该反应的DH = +131.3 kJ ×mol
-1
DS = +133.7 J ×mol-1， ×K
-1
。该反应在常温下
_____________(填“能”或“不能”)自发进行。第二章 化学反应速率与化学平衡
第三节 化学反应的方向
课程学习目标
1.了解自发过程和化学反应的自发性。
2.知道化学反应是有方向的，知道化学反应的方向与反应的焓变和熵变有关。
学科核心素养
1.证据推理与模型认知：了解判断化学反应进行方向的三个判据，构建判断化学反应自发性的思维方法模型。
2.科学态度与社会责任：根据三个判据的发展过程，理解科学知识的曲折发展历程，增强对化学反应自发性研究
重要意义的认识。
【新知学习】
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
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
自发过程 自发反应
在一定条件下，不用借助外力，就能自发进行 在给定的条件下，可以自发进行到显著
含义
的过程 程度的化学反应
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
特征
定不能自发进行
举例 高山流水，自由落体，冰雪融化 钢铁生锈
(1)可被用来完成有用功。如 H2燃烧可设计成原电池。
应用
(2)非自发过程要想发生，必须对它做功。如通电将水分解为 H2和 O2
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．反应能否自发进行与反应速率无关。
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·mol－1 2K(s)＋2H2O(l)＝2KOH(aq)＋H2(g) ΔH＝－393.62 kJ·mol－1
4Fe(s)＋3O2(g)＝2Fe2O3(s) ΔH＝－1 648.4 kJ·mol－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·mol－1 NaHCO3(s)＋HCl(aq)＝
NaCl(aq)＋CO2(g)＋H2O(l) ΔH＝＋31.4 kJ·mol－1。
【典例 1】下列不属于自发进行的变化是
A．红墨水加到清水使整杯水变红 B．冰在室温下融化成水
C．电解饱和食盐水 D．铁器在潮湿的空气中生锈
【答案】C
【解析】
A．扩散现象，是熵增加的自发过程，A 不符合题意；
B．冰的熔点为 0℃，水常温是液体，冰在室温下融化成水，是熵增加的自发过程，B 不符合题意；
C．电解饱和食盐水，是在外电场的作用下强制发生的氧化还原反应，不是自发过程，C 符合题意；
D．铁在潮湿的空气中生锈是发生了自发的氧化还原反应，属于电化学腐蚀，是自发进行的化学过程，D 不符合
题意；
综上所述答案为 C。
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？
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
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”。
【典例 2】判断下列说法的正误。
① DH < 0的反应一定能自发进行 _______
② DH > 0的反应一定不能自发进行 _______
Ba OH ×8H2O③ NH Cl常温下， 2 晶体与 4 晶体的反应可自发进行 ________
④ 2Al s + 6HCl aq =2AlCl3 aq + 3H常温下，反应 2 g 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
【解析】
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( DH < 0 )能自发进行，故①错
误；
②部分吸热反应( DH > 0 )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。
三．熵变与反应的方向
1．熵、熵变的概念
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)
熵
符号 S
定义 物质发生变化时，体系的熵的变化
熵变 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
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
Mn O2
应是自发的，如 2KClO3 ==△= == 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。
【典例 3】下列反应△S>0 的是
A．HCl(g)+NH3(g)=NH4Cl(s)
B．2CO(g)=2C(s)+O2(g)
C．N2(g)+3H2(g)=2NH3(g)
D．CaCO3(s)=CaO(s)+CO2(g)
【答案】D
【解析】
A．该反应为气体系数之和减小的反应，ΔS＜0，A 不符合题意；
B．该反应为气体系数之和减小的反应，ΔS＜0，B 不符合题意；
C．该反应为气体系数之和减小的反应，ΔS＜0，C 不符合题意；
D．该反应为气体系数之和增大的反应，ΔS＞0，D 符合题意；
综上所述答案为 D。
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·mol－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
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
低温为负 低温时自发
＜0 ＜0
高温为正 高温时非自发
【典例 4】已知“凡气体分子总数增大的反应一定是熵增加的反应”。下列反应一定能自发进行的是
A．2O3(g)=3O2(g) H<0 B．2CO(g)=2C(s)+O2 (g) H>0
C．N2(g)+3H2(g) 2NH3(g) H<0 D．CaCO3(s)=CaO(s)+CO2(g) H>0
【答案】A
【解析】
A．该反应 ΔH<0，ΔS>0，任何温度下都自发，故 A 正确；
B．该反应 ΔH>0，ΔS<0，任何温度都不自发，故 B 错误；
C．该反应 ΔH<0，ΔS<0，低温自发，故 C 错误；
D．该反应 ΔH>0，ΔS>0，高温自发，故 D 错误；
故选：A。
【知识进阶】
1．焓判据：放热过程中体系能量降低，ΔH<0，反应具有自发进行的倾向。
2．熵判据：在密闭条件下，体系有自发地向混乱度增加(ΔS>0)的方向转变的倾向。
3．复合判据
(1)判据
(2)温度对反应方向的影响
【效果检测】
1．“冰，水为之，而寒于水”关于水凝结成冰的过程的描述正确的是
A．△H>0，△S>0 B．△H>0，△S<0
C．△H<0，△S>0 D．△H<0，△S<0
【答案】D
【解析】水凝结成冰的过程为放热的气体分子数减小的过程，焓变小于零、熵变小于零；
故选 D。
2．以下说法中正确的是
A．所有 H<0 的反应均是自发反应
B．高锰酸钾加热分解是一个熵减小的过程
C．冰在室温下自动熔化成水，是熵增的过程
D．自发进行的反应一定能迅速进行
【答案】C
【解析】A．高温条件下熵减的放热反应的 H—T S＞0，反应不能自发进行，故 A 错误；
B．高锰酸钾受热分解生成氧气的反应是一个熵增的反应，故 B 错误；
C．冰在室温下自动熔化成水是一个混乱度增大的熵增的过程，故 C 正确；
D．反应能否自发进行与反应速率无关，则自发进行的反应不一定能迅速进行，如氢气和氧气在常温下化合成水
是一个自发反应，但是反应速率非常慢，实际上是不能发生的，故 D 错误；
故选 C。
3．下列说法正确的是
A．放热反应均是自发反应
B．2CO(g)=2C(s)+O2(g)已知△H>0，△S<0 则一定不能自发进行
C．物质的量增加的反应，△S 为正值
D．H2、I2、HI 平衡混合气加压后颜色变深，能用勒夏特列原理解释
【答案】B
【解析】A．△G=△H-T△S<0 的反应可自发进行，放热反应不一定为自发进行的反应，与焓变和熵变有关，A 错
误；
B．△G=△H-T△S<0 的反应可自发进行，当△H>0，△S<0 时，△G>0，反应一定不能自发进行，B 正确；
C．对于有气体参加的反应，气体体积增大的反应，△S 为正值，不能简单分析物质的量增加，需排除固体和液
体的化学计量数，C 错误；
D．H2、I2、HI 平衡混合气加压后颜色变深，与浓度增大有关，平衡不移动，则不能用勒夏特列原理解释，D 错
误；
答案选 B。
4．下列说法错误的是
A．一定温度下，反应 MgCl (l) 2 Mg(l)+ Cl2(g)的△H＞0，△S＞0
B．△H＜0，△S＞0 的反应在温度低时不能自发进行
C．反应 NH3(g)+HCl(g)=NH4Cl(s)在室温下可自发进行，则该反应的△H＜0
D．NH4HCO3(s)=NH3(g)+H2O(g)+CO2(g) △H=+185.57kJ/mol 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】B
【解析】A．根据反应方程式物态变化，ΔS>0，ΔG=ΔH-TΔS，当反应温度较高时，即使 ΔH>0，ΔG 也可能小于
0，该反应能正向进行 ΔG<0，说明熵焓判据可以是选项描述数据，不符题意；
B．ΔG=ΔH-TΔS，△H＜0，△S＞0 的反应 ΔG 恒小于 0，说明任何温度下该反应均能自发进行，描述错误，符合
题意；
C．根据物质物态变化，该反应正反应方向 ΔS<0，室温下能自发进行，说明 ΔG<0，根据 ΔG=ΔH-TΔS，可知只
有△H＜0 时才有可能实现 T 较小时 ΔG<0，描述正确，不符题意；
D．根据反应物态变化可知反应正向△S＞0，当 T 值较大时可推得该反应可以出现 ΔG<0，说明在较高温度时可
以实现体系自发向混乱度增加的方向转变，描述正确，不符题意；
综上，本题选 B。
5．下列说法正确的是
A．吸热反应不可以自发进行
B．同种物质固态时，熵值最大
C．能够自发进行的反应一定是熵增的过程
D．铁在潮湿的空气中生锈的过程是自发的
【答案】D
【解析】A．吸热反应有时也可以自发进行，如 NH4Cl 和 Ba(OH)2·8H2O 的反应是吸热反应，在常温下能够自发
进行，A 错误；
B．同种物质的熵值大小：气态＞液态＞固态，因此同种物质固态时，熵值最小，气态时熵值最大，B 错误；
C．反应自发进行的条件是△H-T△S＜0，反应能否自发进行与焓变、熵变和反应温度有关，能够自发进行的反应
不一定是熵增的过程，只有满足△H-T△S＜0 的过程才是自发的，C 错误；
D．铁在潮湿空气中生锈，发生的是钢铁的吸氧腐蚀，是自发进行的放热反应，D 正确；
故合理选项是 D。
6．化学反应的方向问题对于理论研究与生产实践都有及其重要的意义，下列有关化学反应方向的判断不正确的
是
A．ΔH＜0，ΔS＞0 的反应在温度低时不能自发进行
B．某吸热反应能自发进行，因此该反应是熵增反应
C．Na 与 H2O 的反应是熵增的放热反应，该反应能自发进行
D．2NO(g)＋2CO(g)=N2(g)＋2CO2(g)在常温下能自发进行，则该反应的 ΔH＜0
【答案】A
【解析】A．△H＜0、△S＞0 的反应在任何温度下都满足△H-T△S＜0，即任何温度下该反应均能自发进行，故 A
错误；
B．吸热反应的△H＞0，△H-T△S＜0 的反应可自发进行，则该反应是熵增反应，故 B 正确；
C．Na 与 H2O 的反应是熵增的放热反应，则△H-T△S＜0，反应可自发进行，故 C 正确；
D．2NO(g)＋2CO(g)=N2(g)＋2CO2(g)中△S＜0，常温下能自发进行，则△H-T△S＜0，则该反应的△H＜0，故 D
正确；
故选：A。
7．下列反应在任何温度下都不能自发进行的是
A 2O3(g)=3O2 (g) ΔH<0 B CaCO3(s)=CaO(s)+CO2 (g) ΔH>0． ．
C N (g)+3H． 2 2 (g)=2NH3(g) ΔH<0 D 2CO(g)=2C(s)+O2 (g) ΔH>0．
【答案】D
【解析】ΔH-TΔS<0，可发生自发反应，据此分析解题。
A．2O3(g)=3O2(g)ΔH<0，ΔS>0，任何温度下均有 ΔH-TΔS<0，任何温度下均能自发进行，A 正确；
B．CaCO3(s)=CaO(s)+CO2(g)ΔH>0，ΔS>0，较高温度时，ΔH-TΔS<0，即高温时能自发进行，B 正确；
C．N2(g)+3H2(g)=2NH3(g)ΔH<0，ΔS<0，较低温度时，ΔH-TΔS<0，即较低温度时能自发进行，C 正确；
D．2CO(g)=2C(s)+O2(g)ΔH>0，ΔS<0，任何温度下均有 ΔH-TΔS>0，即任何温度下均不能自发进行，D 错误；
答案选 D。
8 amol X g bmol Y g aX g + bY g cZ g ．将 和 通入密闭容器中发生反应 ，通过实验得到不同条件下达
到平衡时 Z 的物质的量分数与温度和压强的关系如图。下列关于该反应的DH、DS 的判断正确的是
A．DH > 0,DS > 0 B．DH < 0,DS < 0 C．DH > 0,DS < 0 D．DH < 0, DS > 0
【答案】B
【解析】由图可知，压强相同时升高温度，Z 的物质的量分数减小，可知升高温度平衡逆向移动，正反应为放热
反应，即DH＜0；温度相同时增大压强，Z 的物质的量分数增大，可知增大压强使平衡正向移动，正反应为气体
总物质的量减小的反应，可知DS＜0，答案选 B。
9．在相同的温度和压强下，下列关于物质熵的大小排序正确的是
A 1mol C CH3 <1mol CH3 CH4 2 CH． 3 3
B 2mol C． 3H8 g <1mol CH4 g
C 1mol Na2SO4 ×10H2O s <1mol Na2SO4 s ．
D 1mol H2O l <1mol H． 2O s
【答案】A
1mol C CH <1mol CH CH CH
【解析】A．同分异构体中，支链越多，熵越小， 3 4 3 2 3 3 ，故 A 正确；
B 2mol C H g >1mol CH g ．气体物质的量越多，熵越大， 3 8 4 ，故 B 错误；
C 1mol Na2SO4 ×10H2O s >1mol Na2SO s ．硫酸钠晶体含有结晶水，相对分子质量大，所以 4 ，故 C 错误；
D．相同物质的量的物质，S(g)> S(l)> S(s) 1mol H2O l >1mol H2O s ，所以 ，故 D 错误；
选 A。
10．下列过程是吸热，同时体系的混乱度增大的是
A．Fe(s)→ Fe(g)
B．C(g)＋ O2(g)= CO2(g)
C．CaO(s)＋CO2(g)=CaCO3(s)
D．NaOH(s)= Na＋(aq)＋OH-(aq)
【答案】A
【解析】A．同种物质的熵值气体＞液体＞固体，Fe（s）→Fe（g），物质由固体到气体变化，需要吸收热量，
体现混乱度增大，属于熵增大的过程，A 项正确；
B．C(g)＋ O2(g)= CO2(g)，该反应为化合反应，形成化学键的过程要放出热量，反应前后气体的体积减小，为熵
减小的过程，体系混乱程度减小，B 项错误；
C．CaO(s)＋CO2(g)=CaCO3(s)，该反应为化合反应，是一个放热反应，C 项错误；
D．氢氧化钠固体溶解属于放热过程，第一步电离过程为吸热过程，第二步形成水合离子的过程为放热，由于第
二步放出的热量更多，所以氢氧化钠溶于水的过程为放热过程，形成离子的过程混乱度增大，属于熵增大的过程，
D 项错误；
故答案选：A。
11．关于化学反应进行的方向叙述正确的是
A．ΔH<0 ，ΔS>0时，反应自发进行，如金属钠和水的反应
B．凡是放热反应都是自发的，吸热反应都是非自发的
C．自发反应一定是熵增大，非自发反应一定是熵减小
D．过程的自发性不仅能用于判断过程的方向，还能确定过程是否一定能迅速发生
【答案】A
【解析】A．金属钠和水的反应放热、熵增大，ΔH<0 ，ΔS>0，DH-TDS<0，所以反应自发进行，故 A 正确；
B．熵变、焓变共同决定反应方向，放热反应不一定都能自发进行，吸热反应不一定不能自发进行，故 B 错误；
C．熵变、焓变共同决定反应方向，自发反应不一定熵增大，非自发反应不一定熵减小，故 C 错误；
D．过程的自发性能用于判断过程的方向，但自发反应过程不一定能迅速发生，故 D 错误；
选 A。
12．下列与熵有关的叙述中不正确的是
A．粒子无规则排列程度越大，体系的熵越大
B．自发进行的化学反应都是熵增的过程
C．绝热状态下体系会自发趋向混乱度增大方向进行
D 1mol C2H6 g >1mol CH4 g ．
【答案】B
【解析】A．熵是衡量体系混乱度的物理量，粒子无规则排列程度越大，混乱度越大，熵越大，A 正确；
B．反应倾向于向熵增方向进行，只要满足吉布斯自由能小于零，如放热反应，熵减也可能满足吉布斯自由能小
于零，反应自发进行，B 错误；
C．反应倾向于向熵增方向进行，故绝热状态下体系会自发趋向混乱度增大方向进行，C 正确；
D．相同状况下的不同分子原子数越多越乱，乙烷中原子数多，混乱度大，熵大，D 正确；
故选 B。
13．下列说法正确的是
A．恒温恒压下，ΔH<0 且ΔS>0的反应一定不能自发进行
B．非自发的反应一定可以通过改变条件使其成为自发反应
C．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
D NH3 g + HCl g = NH Cl s ．反应 4 在室温下可自发进行，则该反应的ΔH<0
【答案】D
【解析】A．恒温恒压下，ΔH <0且ΔS>0的反应在任何条件下均有ΔH -T ΔS＜0，则ΔH <0且ΔS>0的反应一
定能自发进行，A 项错误；
B．非自发的反应ΔH -T ΔS＞0，改变条件，不会改变结果，则通过改变条件不能使其成为自发反应，B 项错
误；
C．同一种物质的熵：气态>液态>固态，即相同物质的量的同种物质气态时熵值最大，固态时熵值最小，C 项错
误；
D NH3 g + HCl g = NH Cl s ．反应 4 的ΔS＜0，在室温下可自发进行，则ΔH -T ΔS＜0，即该反应的ΔH <0，
D 项正确；
答案选 D。
14．下列有关化学反应方向及判据的说法中不正确的是
A．ΔH<0、ΔS>0 的反应在任何温度下都能自发进行
B．NH4HCO3(s) =NH3(g)+H2O(g)+CO2(g) ΔH =+185.57kJ·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
C．焓变和熵变都与反应的自发性有关，但焓变或熵变不可以单独作为反应自发性的判据
D．自发反应就是能较快进行的反应，非自发反应就是无法进行的反应
【答案】D
【解析】A．ΔH＜0、ΔS>0，则 ΔH-TΔS＜0，在任何温度下反应都能自发进行，故 A 正确；
B．该反应的 ΔH>0，ΔS>0 才可能自发进行，因此 NH4HCO3(s) =NH3(g)+H2O(g)+CO2(g) ΔH =+185.57kJ·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，故 B 正确；
C．焓变和熵变都与反应的自发性有关，但焓变或熵变不可以单独作为反应自发性的判据，应综合焓变和熵变判
断反应的自发性，故 C 正确；
D．反应能否自发进行与反应的速率大小无关，有些反应能自发进行，但反应速率很小，如金属的腐蚀，非自发
反应在一定条件下可进行，故 D 错误；
故答案选 D。
15．相关规律
(1)ΔH____0，ΔS____0 的反应，任何温度下都能自发进行。
(2)ΔH____0，ΔS____0 的反应任何温度下都不能自发进行。
(3)ΔH 和 ΔS 的作用相反，且相差不大时，____对反应的方向起决定性作用。
①当 ΔH<0，ΔS<0 时，____下反应能自发进行。
②当 ΔH>0，ΔS>0 时，____下反应能自发进行。
(4)当反应的焓变和熵变的影响相反时，且大小相差悬殊时，某一因素可能占主导地位。
①常温下的放热反应，____对反应方向起决定性作用。
②常温下的吸热反应，____对反应方向起决定性作用。
【答案】(1) < >
(2) > <
(3) 温度 高温 低温
(4) 焓变 熵变
15．根据所学知识和已有生活经验，分析以下反应在给定温度下能否正向自发进行，将这些反应的焓变和熵变
“>0”或“＜0”填入表格。
化学反应 正向是否自发 ΔH ΔS
常温 Zn(s)＋2HCl(aq)=ZnCl2(aq)＋H2(g) ______ ______ ______
常温 6CO2(g)＋6H2O(l)=C6H12O6(s)＋6O2(g) ______ >0 ＜0
常温 NH3(g)＋HCl(g)=NH4Cl(s) ______ ______ ______
常温 C(s)＋CO2(g)=2CO(g) ______ ______ ______
【答案】 自发 ＜0 >0 非自发 自发 ＜0 ＜0 非自发 >0 >0
【解析】反应 Zn(s)＋2HCl(aq)=ZnCl2(aq)＋H2(g)为放热反应,且有气体生成，ΔH<0，ΔS>0，在常温下 ΔH-TΔS<0，
则该反应在常温下正向自发进行，故答案为：自发；<0；>0；
由表可知，反应 6CO2(g)＋6H2O(l)=C6H12O6(s)＋6O2(g)的 ΔH>0，ΔS<0，在常温下 ΔH-TΔS>0，则该反应在常温
下正向非自发进行，故答案为：非自发；
反应 NH3(g)＋HCl(g)=NH4Cl(s)为放热反应,且气体反应生成固体，ΔH<0，ΔS<0，在常温下 ΔH-TΔS<0，则该反应
在常温下正向自发进行，故答案为：自发；<0；<0；
反应 C(s)＋CO2(g)=2CO(g)为吸热反应,且气体体积增大，ΔH>0，ΔS>0，在常温下 ΔH-TΔS>0，则该反应在常温下
正向非自发进行，故答案为：非自发；>0；>0。
16．节能减排是指节约物质资源和能量资源，减少废弃物和环境有害物的排放。
(1)实现“ CO节能减排”和“低碳经济”的项重要课题就是如何将 2转化为可利用的资源。目前工业上有一种方法是用
CO2 CO2(g) + 3H2(g) CH3OH(g) + H2O(g)来生产燃料甲醇，一定条件下发生反应： ，如图所示为该反应过程
kJ × mol-1中的能量 变化：
下列关于该反应的说法正确的是_____________(填序号)。
A．DH > 0，DS > 0 B．DH > 0，DS < 0
C．DH < 0，DS < 0 D．DH < 0，DS > 0
(2)将煤加工成水煤气可降低污染并提高燃料的利用率。将水蒸气通过红热的炭即产生水煤气，反应方程式为
C(s)+H2O(g)=H2 (g)+CO(g) ，该反应的DH = +131.3 kJ ×mol
-1
，DS = +133.7 J ×mol
-1 ×K-1。该反应在常温下
_____________(填“能”或“不能”)自发进行。
【答案】 C 不能
【解析】(1)由图象可知，反应物的总能量高于生成物的总能量，反应放热，ΔH<0 ；该反应为反应前后气体分子
数减小的反应，则ΔS<0，故答案为 C；
(2)由ΔH-TΔS=131.3 kJ ×mol
-1-298 K 0.1337 kJ ×mol-1 × K -1=+91.46 kJ ×mol-1>0，所以该反应在常温下不能自发进
行。
