第1节 化学反应的方向
[核心素养发展目标] 1.知道化学反应是有方向的，通过宏观事实推理、建构化学反应的方向与反应的焓变和熵变的关系的认知模型。2.能结合具体事例说明反应自发进行的方向性。
一、自发反应 反应焓变与反应方向
1．自发反应
(1)含义：在给定的条件(通常指温度、压强)下，无需外界帮助，一经引发即能自动进行的反应，称为自发反应。例如钢铁生锈。
(2)非自发反应：不能自发进行，必须借助某种外力才能进行的反应。
2．反应焓变与反应方向
(1)观察下列四个自发反应
①钠与水反应：2Na(s)＋2H2O(l)===2NaOH(aq)＋H2(g) ΔH＝－368 kJ·mol－1
②铁生锈：2Fe(s)＋O2(g)===Fe2O3(s) ΔH＝－824 kJ·mol－1
③氢气和氧气反应：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
分析上述自发反应，得出的结论：__________________________________________
________________________________________________________________________。
(2)CaCO3在室温下不能自发分解，但在高温下能自发分解，分解热化学方程式如下：
CaCO3(s)===CaO(s)＋CO2(g)
ΔH(298 K)＝＋178.2 kJ·mol－1
ΔH(1 200 K)＝＋176.5 kJ·mol－1
由此可得出的结论：______________________________________________________。
多数放热反应是自发进行的，有些吸热反应也可以自发进行，只用放热或者吸热 ΔH 判断反应是否自发是不全面的。
1．下列过程中属于自发过程的是______________(填序号)。
①铵盐的溶解 ②烧碱与盐酸反应 ③Zn与稀H2SO4反应 ④将地下水抽至地面 ⑤Mg在空气中燃烧 ⑥铝热反应 ⑦墨水在水中的扩散 ⑧电解熔融的氯化钠
2．已知：①2H2＋O22H2O；②2H2O2H2↑＋O2↑。①是自发反应，②是非自发反应，通过对上述反应的分析，思考：
(1)自发反应不需要任何条件就能发生吗？
________________________________________________________________________
(2)非自发反应一定不能发生吗？
________________________________________________________________________
3．实验证明，多数能自发进行的反应都是放热反应。下列对此说法理解正确的是( )
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判据
对自发反应中“一定条件”的理解
(1)包括能加快化学反应速率的条件，如“搅拌、研磨”等。
(2)包括反应开始时需要、开始后就不再需要的条件，如“点燃、光照、加热、高温”等。
二、反应熵变与反应方向
1．熵、熵变的概念
2．影响熵值大小的因素
(1)纯物质熵值的大小与物质的 、 、 以及 、 等因素有关。
(2)同一物质的熵值：S(g) S(l) S(s)，在同一条件下，不同物质的熵不同。
(3)相同条件下的不同物质：分子结构越复杂，熵值越大。
3．熵变正负判断依据
(1)物质由固态到液态、由液态到气态或由固态到气态的过程，ΔS>0，是熵增加的过程。
(2)气体体积增大的反应，通常ΔS>0，是熵增加的反应。
(3)气体体积减小的反应，通常ΔS<0，是熵减小的反应。
4．反应熵变与化学反应方向
熵 有利于反应的自发进行，有些熵 的反应在一定条件下也能自发进行。不能只根据熵变来判断反应能否自发进行。
1．下列对熵变的判断不正确的是( )
A．少量的食盐溶于水中：ΔS>0
B．碳和氧气反应生成CO(g)：ΔS>0
C．气态水变成液态水：ΔS>0
D．CaCO3(s)受热分解为CaO(s)和CO2(g)：ΔS>0
2．(1)反应CaCO3＋2HCl===CaCl2＋H2O＋CO2↑的ΔS________(填“>”“<”或“＝”，下同)0，常温下__________(填“能”或“不能”，下同)自发进行。
(2)2KClO3(s)===2KCl(s)＋3O2(g)该反应的ΔS________0，常温下________自发进行。
(3)自发反应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应Ca(OH)2(aq)＋CO2(g)===CaCO3(s)＋H2O(l)__________自发进行，其ΔS________0。
三、用焓变与熵变综合判断反应方向
1．自发反应的方向与焓变和熵变有关，但焓变和熵变又都不能单独作为判断反应自发进行方向的依据。要判断反应自发进行的方向，必须综合考虑体系的焓变和熵变。
2．在等温、等压及除了体积功以外不做其他功的条件下，化学反应的方向可以用反应的焓变和熵变来综合判断，判据为ΔG＝ΔH－TΔS(ΔG为反应的吉布斯自由能变)。
ΔG＝ΔH－TΔS 0，反应正向能自发进行；
ΔG＝ΔH－TΔS 0，反应达到平衡状态；
ΔG＝ΔH－TΔS 0，反应正向不能自发进行。
提醒 ΔH－TΔS＜0，只能说明反应有发生的可能性，但它并不能说明在该条件下可能正向自发进行的反应能否实际发生，这是因为反应能否实际发生还涉及反应速率问题。
(1)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( )
(2)自由能变化ΔG＜0的化学反应一定能迅速发生( )
(3)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( )
(4)Na与H2O的反应是熵增的放热反应，该反应能自发进行( )
(5)反应NH3(g)＋HCl(g)===NH4Cl(s)在室温下可正向自发进行，则该反应的ΔH＜0( )
1．查阅资料可知室温(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。试着分析该反应室温下能否自发进行？
________________________________________________________________________
________________________________________________________________________
2．反应的焓变、熵变随温度的变化较小，假设它们不随温度变化，根据下表数据，思考并回答下列问题：
化学反应 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)根据表中数据判断：在任何温度下都能正向自发进行的反应是________(填序号，下同)，在任何温度下都不能正向自发进行的反应是______。
(2)利用综合判据，计算反应③能正向自发进行的温度范围。
________________________________________________________________________
________________________________________________________________________
(3)利用综合判据，计算CaCO3分解的温度条件。
________________________________________________________________________
________________________________________________________________________
综合判断反应自发进行的四种类型
类型 ΔH ΔS ΔG 反应的自发性
1 <0 >0 <0 一定能自发
2 >0 <0 >0 一定不能自发
3 <0 <0 正负决定于温度 低温能自发
4 >0 >0 高温能自发
第1节 化学反应的方向
一、
2．(1)多数放热反应(ΔH<0)能自发进行，有些吸热反应(ΔH>0)也能自发进行
(2)有些反应焓变不大的吸热反应(ΔH>0)，在常温下不能自发进行，但在较高温度下则能自发进行
思考交流
1．①②③⑤⑥⑦
解析 将地下水抽至地面需要持续做功，电解熔融的氯化钠要在直流电作用下才能进行，均不属于自发过程。
2．(1)自发反应也需要一定条件引发反应，一旦反应后即可自发进行。
(2)非自发反应在一定条件下能发生。
3．C [自发进行的反应不都是放热反应，B错误；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、D错误。]
二、
1．无序程度 S ΔS
2．(1)种类 数量 聚集状态 温度 压强 (2)＞ ＞
4．增加 减小
思考交流
1．C
2．(1)> 能 (2)> 能 (3)< (4)能 <
三、
2．< ＝ >
正误判断
(1)× (2)× (3)√ (4)√ (5)√
思考交流
1．该反应室温时，ΔG＝ΔH－TΔS≈－687.9 kJ·mol－1<0，能自发进行。
2．(1)① ② (2)ΔH－TΔS<0，则－176 kJ·mol－1＋0.285 kJ·mol－1·K－1×T<0，T<617.5 K≈344.5 ℃，即低于344.5 ℃时反应③能正向自发进行。 (3)CaCO3分解的条件是ΔH－TΔS<0，代入数据，＋178.2 kJ·mol－1－0.169 6 kJ·mol－1·K－1×T＜0，解得T＞1 051 K≈778 ℃，即当温度高于778 ℃时，CaCO3开始分解。(共64张PPT)
第1节
化学反应的方向
第2章
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核心素养
发展目标
1.知道化学反应是有方向的，通过宏观事实推理、建构化学反应的方向与反应的焓变和熵变的关系的认知模型。
2.能结合具体事例说明反应自发进行的方向性。
内容索引
一、自发反应 反应焓变与反应方向
二、反应熵变与反应方向
课时对点练
三、用焓变与熵变综合判断反应方向
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一
自发反应 反应焓变与反应方向
1.自发反应
(1)含义：在给定的条件(通常指温度、压强)下，无需外界帮助，一经引发即能自动进行的反应，称为自发反应。例如钢铁生锈。
(2)非自发反应：不能自发进行，必须借助某种外力才能进行的反应。
一
自发反应 反应焓变与反应方向
2.反应焓变与反应方向
(1)观察下列四个自发反应
①钠与水反应：2Na(s)＋2H2O(l)===2NaOH(aq)＋H2(g) ΔH＝－368 kJ·mol－1
②铁生锈：2Fe(s)＋ O2(g)===Fe2O3(s) ΔH＝－824 kJ·mol－1
③氢气和氧气反应：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
分析上述自发反应，得出的结论：________________________________
_______________________________。
多数放热反应(ΔH<0)能自发进行，
有些吸热反应(ΔH>0)也能自发进行
(2)CaCO3在室温下不能自发分解，但在高温下能自发分解，分解热化学方程式如下：
CaCO3(s)===CaO(s)＋CO2(g)
ΔH(298 K)＝＋178.2 kJ·mol－1
ΔH(1 200 K)＝＋176.5 kJ·mol－1
由此可得出的结论：____________________________________________
_________________________________________。
有些反应焓变不大的吸热反应(ΔH>0)，在常温下
不能自发进行，但在较高温度下则能自发进行
归纳总结
多数放热反应是自发进行的，有些吸热反应也可以自发进行，只用放热或者吸热(ΔH)判断反应是否自发是不全面的。
1.下列过程中属于自发过程的是______________(填序号)。
①铵盐的溶解 ②烧碱与盐酸反应 ③Zn与稀H2SO4反应 ④将地下水抽至地面 ⑤Mg在空气中燃烧 ⑥铝热反应 ⑦墨水在水中的扩散 ⑧电解熔融的氯化钠
①②③⑤⑥⑦
将地下水抽至地面需要持续做功，电解熔融的氯化钠要在直流电作用下才能进行，均不属于自发过程。
(1)自发反应不需要任何条件就能发生吗？
提示 自发反应也需要一定条件引发反应，一旦反应后即可自发进行。
(2)非自发反应一定不能发生吗？
提示 非自发反应在一定条件下能发生。
3.实验证明，多数能自发进行的反应都是放热反应。下列对此说法理解正确的是
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判据
√
自发进行的反应不都是放热反应，B错误；
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、D错误。
特别提醒
对自发反应中“一定条件”的理解
(1)包括能加快化学反应速率的条件，如“搅拌、研磨”等。
(2)包括反应开始时需要、开始后就不再需要的条件，如“点燃、光照、加热、高温”等。
返回
反应熵变与反应方向
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二
二
反应熵变与反应方向
1.熵、熵变的概念
无序程度
S
ΔS
2.影响熵值大小的因素
(1)纯物质熵值的大小与物质的 、 、 以及 、
等因素有关。
(2)同一物质的熵值：S(g) S(l) S(s)，在同一条件下，不同物质的熵不同。
(3)相同条件下的不同物质：分子结构越复杂，熵值越大。
种类
数量
聚集状态
温度
压强
＞
＞
3.熵变正负判断依据
(1)物质由固态到液态、由液态到气态或由固态到气态的过程，ΔS>0，是熵增加的过程。
(2)气体体积增大的反应，通常ΔS>0，是熵增加的反应。
(3)气体体积减小的反应，通常ΔS<0，是熵减小的反应。
4.反应熵变与化学反应方向
熵 有利于反应的自发进行，有些熵 的反应在一定条件下也能自发进行。不能只根据熵变来判断反应能否自发进行。
增加
减小
1.下列对熵变的判断不正确的是
A.少量的食盐溶于水中：ΔS>0
B.碳和氧气反应生成CO(g)：ΔS>0
C.气态水变成液态水：ΔS>0
D.CaCO3(s)受热分解为CaO(s)和CO2(g)：ΔS>0
√
食盐溶于水是典型的熵增加过程；2C(s)＋O2(g)===2CO(g)，气体的物质的量增大，为熵增加的反应；气态水变成液态水是体系混乱度减小的过程，为熵减小的过程；CaCO3(s)的分解产生了气体，为熵增加的反应。
2.(1)反应CaCO3＋2HCl===CaCl2＋H2O＋CO2↑的ΔS____(填“>”“<”或“＝”，下同)0，常温下___(填“能”或“不能”，下同)自发进行。
(2)2KClO3(s)===2KCl(s)＋3O2(g)该反应的ΔS____0，常温下_____自发进行。
(3)自发反应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应Ca(OH)2(aq)＋CO2(g)===CaCO3(s)＋H2O(l)____自发进行，其ΔS____0。
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能
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能
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能
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返回
用焓变与熵变综合判断反应方向
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三
1.自发反应的方向与焓变和熵变有关，但焓变和熵变又都不能单独作为判断反应自发进行方向的依据。要判断反应自发进行的方向，必须综合考虑体系的焓变和熵变。
三
用焓变与熵变综合判断反应方向
2.在等温、等压及除了体积功以外不做其他功的条件下，化学反应的方向可以用反应的焓变和熵变来综合判断，判据为ΔG＝ΔH－TΔS(ΔG为反应的吉布斯自由能变)。
ΔG＝ΔH－TΔS 0，反应正向能自发进行；
ΔG＝ΔH－TΔS 0，反应达到平衡状态；
ΔG＝ΔH－TΔS 0，反应正向不能自发进行。
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＝
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提醒 ΔH－TΔS＜0，只能说明反应有发生的可能性，但它并不能说明在该条件下可能正向自发进行的反应能否实际发生，这是因为反应能否实际发生还涉及反应速率问题。
(1)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
(2)自由能变化ΔG＜0的化学反应一定能迅速发生
(3)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
(4)Na与H2O的反应是熵增的放热反应，该反应能自发进行
(5)反应NH3(g)＋HCl(g)===NH4Cl(s)在室温下可正向自发进行，则该反应的ΔH＜0
×
×
√
√
√
1.查阅资料可知室温(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。试着分析该反应室温下能否自发进行？
提示 该反应室温时，ΔG＝ΔH－TΔS≈－687.9 kJ·mol－1<0，能自发进行。
2.反应的焓变、熵变随温度的变化较小，假设它们不随温度变化，根据下表数据，思考并回答下列问题：
化学反应 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)根据表中数据判断：在任何温度下都能正向自发进行的反应是_____(填序号，下同)，在任何温度下都不能正向自发进行的反应是_____。
(2)利用综合判据，计算反应③能正向自发进行的温度范围。
①
②
答案 ΔH－TΔS<0，则－176 kJ·mol－1＋0.285 kJ·mol－1·K－1×T<0，T<617.5 K≈344.5 ℃，即低于344.5 ℃时反应③能正向自发进行。
(3)利用综合判据，计算CaCO3分解的温度条件。
答案 CaCO3分解的条件是ΔH－TΔS<0，代入数据，＋178.2 kJ·mol－1－0.169 6 kJ·mol－1·K－1×T＜0，解得T＞1 051 K≈778 ℃，即当温度高于778 ℃时，CaCO3开始分解。
归纳总结
综合判断反应自发进行的四种类型
返回
类型 ΔH ΔS ΔG 反应的自发性
1 <0 >0 <0 一定能自发
2 >0 <0 >0 一定不能自发
3 <0 <0 正负决定于温度 低温能自发
4 >0 >0 高温能自发
课时对点练
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
对点训练
题组一 自发反应
1.下列关于自发过程的叙述正确的是
A.只有不需要任何条件就能够自动进行的过程才是自发过程
B.需要加热才能进行的过程肯定不是自发过程
C.同一可逆反应的正、逆反应在不同条件下都有自发的可能
D.非自发过程在任何条件下都不可能变为自发过程
√
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2
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5
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在一定条件下，不用借助外力即可自发进行的过程为自发过程，所以自发过程也需要特定的条件，A、B项错误；
可逆反应在不同的条件下，可以向不同方向自发进行，C项正确；
改变条件，可以使某些非自发过程转变为自发过程，D项错误。
对点训练
对点训练
2.下列反应属于非自发反应的是
A.铁与稀盐酸反应
B.氢气在氧气中燃烧生成水
C.水分解变成氢气和氧气
D.氨气和氯化氢相遇变成氯化铵
√
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对点训练
题组二 反应焓变与反应方向
3.下列关于化学反应的焓变的叙述正确的是
A.化学反应的焓变与反应的方向性无关
B.化学反应的焓变直接决定了反应的方向
C.焓变为正的反应都是吸热反应
D.焓变为正的反应都能自发进行
√
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对点训练
焓变与反应的方向性有关，A项错误；
化学反应的焓变不能直接决定化学反应的方向，还要结合熵变等条件，B、D项错误。
4.下列自发反应可用焓判据来解释的是
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
√
对点训练
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14
从焓变的角度分析，化学反应由高能状态向低能状态转化，有使体系能量降低的趋势，表现为放热反应较易进行。
对点训练
题组三 反应熵变与反应方向
5.下列对熵的理解错误的是
A.同种物质气态时熵值最大，固态时熵值最小
B.体系越有序，熵值越小；越混乱，熵值越大
C.与外界隔离的体系，自发过程将导致体系的熵减小
D.25 ℃、1.01×105 Pa时，2N2O5(g)===4NO2(g)＋O2(g)是熵增反应
√
C项，体系都有从有序自发转变为无序的倾向，此过程为熵增过程，错误。
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对点训练
6.下列变化过程为熵增的是
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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对点训练
B项反应CO(g)＋H2O(g)===CO2(g)＋H2(g)有气体参与反应，但反应前后气体分子数没有变化，熵没有增加，错误；
C、D项反应中均有气体参与反应，反应后气体分子数减少，变化过程为熵减，错误。
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对点训练
题组四 自由能与反应进行方向的判断
7.(2023·湘鄂冀三省七校月考)关于反应CO(g)＋2H2(g)===CH3OH(g) ΔH<0。下列说法正确的是
A.该反应是熵增大的反应(即ΔS>0)
B.该反应在低温条件下能较快发生
C.该反应是放热反应，能在任何温度下自发进行
D.反应是否自发要综合考虑焓变和熵变两个因素
√
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对点训练
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该反应反应前后气体的物质的量减小，是熵减小的反应，A错误；
ΔH－TΔS<0的反应可自发进行，该反应的ΔH<0、ΔS<0，即该反应在低温时可自发进行，但反应速率较慢，B、C错误；
反应是否自发要综合考虑焓变和熵变两个因素，D正确。
对点训练
8.研究化学反应进行的方向对于反应设计等具有重要意义，下列说法正确的是
A.ΔH<0、ΔS>0的反应在低温时不能自发进行
B.在其他外界条件不变的情况下，汽车排气管中使用催化剂，可以改变产生
尾气的反应的方向
C.反应CaCO3(s)===CaO(s)＋CO2(g)在室温下不能自发进行，说明该反应
的ΔH<0
D.高温下，反应MgCl2(l)===Mg(l)＋Cl2(g)能自发进行，则其ΔH>0、ΔS>0
√
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对于ΔH<0、ΔS>0的反应，任何温度下都有ΔH－TΔS<0，即在任何温度下反应均能自发进行，A项错误；
催化剂只能改变反应速率，不改变反应的方向，B项错误；
反应CaCO3(s)===CaO(s)＋CO2(g)的ΔS>0，由于在室温下不能自发进行，所以此时ΔG＝ΔH－TΔS>0，即该反应的ΔH>0，C项错误；
反应MgCl2(l)===Mg(l)＋Cl2(g)的ΔS>0，高温下该反应能自发进行，则ΔH>0，D项正确。
9.下列内容与原因或结论不对应的是
对点训练
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选项 内容 原因或结论
A H2O(g)变成H2O(l) 该过程ΔS>0
B 硝酸铵溶于水可自发进行 因为ΔS>0
C 一个反应的ΔH>0、ΔS<0 该反应不能自发进行
D H2(g)＋F2(g) 2HF(g)的ΔH＝－271 kJ·mol－1、ΔS＝＋8 J·mol－1·K－1 该反应在任何温度下均可自发进行
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H2O(g)变成H2O(l)，体系混乱度减小，则ΔS<0，A错误；
常温下硝酸铵溶于水是一个能自发进行的吸热过程，硝酸铵溶解生成自由移动的离子，是熵增大的过程，ΔS>0，B正确；
一个反应的ΔH>0、ΔS<0，则ΔH－TΔS>0，所以该反应不能自发进行，C正确；
ΔH＝－271 kJ·mol－1，ΔS＝＋8 J·mol－1·K－1，由ΔH－TΔS<0的反应可自发进行可知，该反应在任何温度下都能自发进行，D正确。
10.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＝－2 180.9 J·mol－1，ΔS＝－6.61 J·mol－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
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对点训练
在0 ℃、100 kPa条件下，白锡→灰锡的ΔH－TΔS＝－2 180.9 J·mol－1－273 K×(－6.61 J·mol－1·K－1)＝－376.37 J·mol－1<0，因此在该条件下白锡会变为灰锡。
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对点训练
11.(2022·浙江1月选考，20)AB型强电解质在水中的溶解(可视作特殊的化学反应)表示为AB(s)===An＋(aq)＋Bn－(aq)，其焓变和熵变分别为ΔH和ΔS。对于不同组成的AB型强电解质，下列说法正确的是
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
综合强化
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综合强化
强电解质溶于水有的放热，如硫酸铜等；有的吸热，如碳酸氢钠等，所以在水中溶解对应的ΔH可能大于零或小于零。熵表示系统混乱程度，体系越混乱，则熵越大。AB型强电解质固体溶于水，存在熵的变化，固体转化为离子，混乱度是增加的，但离子在水中存在水合过程，这样会引发水的混乱度的变化，让水分子会更加规则，即水的混乱度下降，所以整个溶解过程的熵变ΔS取决于固体转化为离子的熵增与水合过程的熵减两个作用的相对大小关系，若是前者占主导，则整个溶解过程熵增，即ΔS＞0，反之，熵减，即ΔS＜0。
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综合强化
12.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(假设ΔH、ΔS不随温度变化)。下列说法错误的是
A.反应②2CO(g)＋O2(g)===2CO2(g)的ΔS<0，ΔH<0
B.983 K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983 K时，过量焦炭的氧化产物以反应②生成CO2为主
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根据化学方程式可知，反应②的ΔS<0，则－TΔS>0，根据273 K时，ΔG＝ΔH－TΔS<0，可知ΔH<0，A正确；
ΔG越小，说明反应能够发生的趋势越大，983 K时两反应的ΔG相等，之后两反应的ΔG大小关系发生变化，则反应主次趋势发生变化，B正确；
反应①的ΔS>0，根据ΔG＝ΔH－TΔS，ΔG和T成反比，所以斜率小于0，L2对应反应①，L1对应反应②，C错误；
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当温度低于983 K时，L1的ΔG更小，所以过量焦炭的氧化产物以反应②生成CO2为主，D正确。
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13.已知一个可逆反应，若正反应为自发过程，则其逆反应为非自发过程，反之，亦然。
(1)已知2CO(g) CO2(g)＋C(s)，T＝980 K时，ΔH－TΔS＝0。当体系温度低于980 K时，估计ΔH－TΔS_______(填“大于”“小于”或“等于”，下同)0；当体系温度高于980 K时，估计ΔH－TΔS_______0。
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C(s)＋CO2(g) 2CO(g)的反应为吸热反应，ΔH＞0，则2CO(g)
CO2(g)＋C(s)为放热反应，ΔH＜0，且该反应ΔS＜0，T＝980 K时，ΔH－TΔS＝0，则当T＜980 K时，ΔH－TΔS＜0，T＞980 K时，ΔH－TΔS＞0。
综合强化
(2)电子工业中清洗硅片上SiO2(s)的反应为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，设ΔH和ΔS不随温度而变化，则此反应自发进行的温度范围是_____________。
T＜1 240 K
由题给信息可知，要使反应能自发进行，应有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，人们对 的转化进行了长时间的研究，目前主要有物理方法、化学方法和生物方法，其中化学方法主要包含活泼金属还原法和催化反硝化法。催化反硝化法是一种经济可行的脱氮方法，其原理是在Pd/Cu双金属催化剂作用下，H2将硝酸
盐还原成氮气：
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(1)下列说法错误的是____(填字母)。
A.氮肥NH4NO3溶于水的过程中熵值增大
B.在酸性条件下，活泼金属与 反应属于自发反应
C.Pd/Cu双金属催化剂是该反应是否能自发发生的决定因素
C
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NH4NO3溶于水时混乱度增大，其熵值增大，A项正确；
活泼金属易失去电子，酸性条件下 具有强氧化性，二者反应属于自发反应，B项正确；
决定反应是否为自发反应的因素是反应物自身的性质，C项错误。
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无法判断是否能
ΔH－TΔS＝a－bT，由于无法判断a和bT值的相对大小，故无法确定ΔH－TΔS是大于0还是小于0，所以无法判断该反应是否能自发进行。
综合强化
Ⅱ.治理汽车尾气排放的NO、CO的办法是在汽车排气管上安装催化转化器，使NO与CO反应生成可参与大气生态循环的无毒气体，反应原理：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。下列说法错误的是______(填字母)。
A.该反应为熵减小的反应
B.该反应中反应物的总能量高于反应产物的总能量
C.该反应在298 K、100 kPa下不能自发进行
D.其他条件不变时，加入催化剂，可以改变化学反应的方向
CD
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该反应的ΔS＝－197.5 J·mol－1·K－1<0，为熵减小的反应，A项正确；
该反应是放热反应，反应物的总能量高于反应产物的总能量，B项正确；
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下该反应能自发进行，C项错误；
催化剂只能改变反应速率，不能改变反应方向，D项错误。
返回作业14 化学反应的方向
(分值：100分)
(选择题1～12题，每小题7分，共84分)
题组一 自发反应
1．下列关于自发过程的叙述正确的是( )
A．只有不需要任何条件就能够自动进行的过程才是自发过程
B．需要加热才能进行的过程肯定不是自发过程
C．同一可逆反应的正、逆反应在不同条件下都有自发的可能
D．非自发过程在任何条件下都不可能变为自发过程
2．下列反应属于非自发反应的是( )
A．铁与稀盐酸反应
B．氢气在氧气中燃烧生成水
C．水分解变成氢气和氧气
D．氨气和氯化氢相遇变成氯化铵
题组二 反应焓变与反应方向
3．下列关于化学反应的焓变的叙述正确的是( )
A．化学反应的焓变与反应的方向性无关
B．化学反应的焓变直接决定了反应的方向
C．焓变为正的反应都是吸热反应
D．焓变为正的反应都能自发进行
4．下列自发反应可用焓判据来解释的是( )
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
题组三 反应熵变与反应方向
5．下列对熵的理解错误的是( )
A．同种物质气态时熵值最大，固态时熵值最小
B．体系越有序，熵值越小；越混乱，熵值越大
C．与外界隔离的体系，自发过程将导致体系的熵减小
D．25 ℃、1.01×105 Pa时，2N2O5(g)===4NO2(g)＋O2(g)是熵增反应
6．下列变化过程为熵增的是( )
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)
题组四 自由能与反应进行方向的判断
7．(2023·湘鄂冀三省七校月考)关于反应CO(g)＋2H2(g)===CH3OH(g) ΔH<0。下列说法正确的是( )
A．该反应是熵增大的反应(即ΔS>0)
B．该反应在低温条件下能较快发生
C．该反应是放热反应，能在任何温度下自发进行
D．反应是否自发要综合考虑焓变和熵变两个因素
8．研究化学反应进行的方向对于反应设计等具有重要意义，下列说法正确的是( )
A．ΔH<0、ΔS>0的反应在低温时不能自发进行
B．在其他外界条件不变的情况下，汽车排气管中使用催化剂，可以改变产生尾气的反应的方向
C．反应CaCO3(s)===CaO(s)＋CO2(g)在室温下不能自发进行，说明该反应的ΔH<0
D．高温下，反应MgCl2(l)===Mg(l)＋Cl2(g)能自发进行，则其ΔH>0、ΔS>0
9．下列内容与原因或结论不对应的是( )
选项 内容 原因或结论
A H2O(g)变成H2O(l) 该过程ΔS>0
B 硝酸铵溶于水可自发进行 因为ΔS>0
C 一个反应的ΔH>0、ΔS<0 该反应不能自发进行
D H2(g)＋F2(g)2HF(g)的ΔH＝－271 kJ·mol－1、ΔS＝＋8 J·mol－1·K－1 该反应在任何温度下均可自发进行
10．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＝－2 180.9 J·mol－1，ΔS＝－6.61 J·mol－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
11．(2022·浙江1月选考，20)AB型强电解质在水中的溶解(可视作特殊的化学反应)表示为AB(s)===An＋(aq)＋Bn－(aq)，其焓变和熵变分别为ΔH和ΔS。对于不同组成的AB型强电解质，下列说法正确的是( )
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(假设ΔH、ΔS不随温度变化)。下列说法错误的是( )
A．反应②2CO(g)＋O2(g)===2CO2(g)的ΔS<0，ΔH<0
B．983 K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983 K时，过量焦炭的氧化产物以反应②生成CO2为主
13．(6分)已知一个可逆反应，若正反应为自发过程，则其逆反应为非自发过程，反之，亦然。
(1)已知2CO(g) CO2(g)＋C(s)，T＝980 K时，ΔH－TΔS＝0。当体系温度低于980 K时，估计ΔH－TΔS________(填“大于”“小于”或“等于”，下同)0；当体系温度高于980 K时，估计ΔH－TΔS________0。
(2)电子工业中清洗硅片上SiO2(s)的反应为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，设ΔH和ΔS不随温度而变化，则此反应自发进行的温度范围是________。
14．(10分)Ⅰ.地下水中的氮污染主要是由NO引起的，人们对NO的转化进行了长时间的研究，目前主要有物理方法、化学方法和生物方法，其中化学方法主要包含活泼金属还原法和催化反硝化法。催化反硝化法是一种经济可行的脱氮方法，其原理是在Pd/Cu双金属催化剂作用下，H2将硝酸盐还原成氮气：2NO＋5H2N2＋2OH－＋4H2O。
(1)(4分)下列说法错误的是________(填字母)。
A．氮肥NH4NO3溶于水的过程中熵值增大
B．在酸性条件下，活泼金属与NO反应属于自发反应
C．Pd/Cu双金属催化剂是该反应是否能自发发生的决定因素
(2)(3分)已知：2NO＋5H2N2＋2OH－＋4H2O的ΔH＝＋a kJ·mol－1，ΔS＝＋b J·mol－1·K－1(a、b均为正值)，该反应____________(填“能”“不能”或“无法判断是否能”)自发进行。
Ⅱ.(3分)治理汽车尾气排放的NO、CO的办法是在汽车排气管上安装催化转化器，使NO与CO反应生成可参与大气生态循环的无毒气体，反应原理：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。下列说法错误的是________(填字母)。
A．该反应为熵减小的反应
B．该反应中反应物的总能量高于反应产物的总能量
C．该反应在298 K、100 kPa下不能自发进行
D．其他条件不变时，加入催化剂，可以改变化学反应的方向
作业14 化学反应的方向
1．C 2.C 3.C 4.C 5.C 6.A 7.D 8.D 9.A 10.A
11．D [强电解质溶于水有的放热，如硫酸铜等；有的吸热，如碳酸氢钠等，所以在水中溶解对应的ΔH可能大于零或小于零。熵表示系统混乱程度，体系越混乱，则熵越大。AB型强电解质固体溶于水，存在熵的变化，固体转化为离子，混乱度是增加的，但离子在水中存在水合过程，这样会引发水的混乱度的变化，让水分子会更加规则，即水的混乱度下降，所以整个溶解过程的熵变ΔS取决于固体转化为离子的熵增与水合过程的熵减两个作用的相对大小关系，若是前者占主导，则整个溶解过程熵增，即ΔS＞0，反之，熵减，即ΔS＜0。]
12．C [根据化学方程式可知，反应②的ΔS<0，则－TΔS>0，根据273 K时，ΔG＝ΔH－TΔS<0，可知ΔH<0，A正确；ΔG越小，说明反应能够发生的趋势越大，983 K时两反应的ΔG相等，之后两反应的ΔG大小关系发生变化，则反应主次趋势发生变化，B正确；反应①的ΔS>0，根据ΔG＝ΔH－TΔS，ΔG和T成反比，所以斜率小于0，L2对应反应①，L1对应反应②，C错误；当温度低于983 K时，L1的ΔG更小，所以过量焦炭的氧化产物以反应②生成CO2为主，D正确。]
13．(1)小于 大于 (2)T＜1 240 K
解析 (1)C(s)＋CO2(g)??2CO(g)的反应为吸热反应，ΔH＞0，则2CO(g) CO2(g)＋C(s)为放热反应，ΔH＜0，且该反应ΔS＜0，T＝980 K时，ΔH－TΔS＝0，则当T＜980 K时，ΔH－TΔS＜0，T＞980 K时，ΔH－TΔS＞0。
(2)由题给信息可知，要使反应能自发进行，应有ΔH－TΔS＜0，即－94.0 kJ·mol－1－T×(－75.8×10－3 kJ·mol－1·K－1)＜0，则T＜≈1 240 K。
14．Ⅰ.(1)C (2)无法判断是否能 Ⅱ.CD
解析 Ⅰ.(1)NH4NO3溶于水时混乱度增大，其熵值增大，A项正确；活泼金属易失去电子，酸性条件下NO具有强氧化性，二者反应属于自发反应，B项正确；决定反应是否为自发反应的因素是反应物自身的性质，C项错误。
(2)ΔH－TΔS＝a－bT，由于无法判断a和bT值的相对大小，故无法确定ΔH－TΔS是大于0还是小于0，所以无法判断该反应是否能自发进行。
Ⅱ.该反应的ΔS＝－197.5 J·mol－1·K－1<0，为熵减小的反应，A项正确；该反应是放热反应，反应物的总能量高于反应产物的总能量，B项正确；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下该反应能自发进行，C项错误；催化剂只能改变反应速率，不能改变反应方向，D项错误。
